Appunti di Ecologia

CO-SPECIAZIONE

Se due specie sono strettamente ed ecologicamente connesse,

esse possono speciare parallelamente.

Questa cospeciazione è particolarmente evidente nei rapporti

ospite-parassita.

Le pulci dei lemming si possono riprodurre con pulci di altri

lemming...lo scambio genico tra lemming favorisce lo scambio

genico tra le pulci...

Se i lemming si dividono filogeneticamente in due linee A e B..

Allora le pulci di A avranno sempre meno possibilitàà̀ di scambiare

geni con le pulci di B

Si ha anche in questo caso un isolamento ‘geografico’.

Alberi filogenetici speculari prove evidenti della cospeciazione

 MACROEVOLUZIONE

La Macroevoluzione è l’evoluzione su grande scala

La Macroevoluzione è quel processo evolutivo che avviene al di sopra del livello della specie.

Piuttosto che focalizzare l’attenzione su una singola specie di coleotteri, la Macroevoluzione è

legata ad indagare la diversità dell’intera linea filetica dei coleotteri e la sua posizione

all’interno dell’albero filogenetico degli insetti.

La Macroevoluzione presenta alcuni pattern ricorrenti:

1) Stasi

Molte linee filetiche presentano stasi, cioè assenza di cambiamenti per lunghi periodi di tempo

(fossili viventi).

(Latimeria chalumnae)

Celacanti - 80 milioni di anni di stasi.

2) Cambiamento di caratteri.

Un carattere può cambiare nel tempo, di generazione in generazione.

I Trilobiti, artropodi viventi oltre 300 milioni di anni fa, mostrano in molte linee filetiche la

tendenza ad un aumento nel numero di segmenti nel corso di milioni di anni.

3) Speciazione

Una linea filetica può essere caratterizzata da una spiccata radiazione, con numerose

speciazioni (linea A, sotto) oppure poco ‘prolifica’ (linea B), oppure ancora generare numerose

radiazioni allo stesso momento, per esempio in seguito ad un cambiamento ambientale (linea

C).

4) Estinzione

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Il fenomeno dell’estinzione è molto frequente e molto importante nel processo evolutivo.

In ogni linea filetica può essere un evento raro o frequente, o ancora può avvenire

simultaneamente in molte linee filetiche (ESTINZIONE DI MASSA) -> 99% delle specie sono

estinte

Punctuated equilibrium

Spesso il ‘passaggio’ da vecchie a nuove forme sembra molto rapido e spesso non ci sono le

tracce fossili delle forme intermedie.

La teoria degli equilibri punteggiati dice che l’evoluzione ‘per salti’, cioè avviene velocemente

all’interno di piccole popolazioni isolate, che poi soppiantano rapidamente le poolazioni

preesistenti.

Gradualismo o equilibri punteggiati?

•In alcuni casi funziona meglio uno, in altri l’altro...

•Perché non entrambi?

•Anche se i ‘meccanismi’ sono ancora da definire esattamente..il fatto è che le specie

evolvono!

Perché alcuni gruppi sono molto più diversificati e ricchi di altri?

1) Diverse opportunità evolutive: alcuni gruppi erano ‘presenti al posto giusto nel momento

giusto’. Più scientificamente, alcuni gruppi hanno potuto avvantaggiarsi di opportunità

ambientali precluse ad altri. Tra i fattori di diversificazione principali, possiamo citare:

- Sviluppo in ambiente frammentato che ha favorito la speciazione

- Presenza di nicchie ecologiche nuove o vacanti

2) Radiazione adattativa: Evento in cui una linea filetica

rapidamente si diversifica.

Un classico esempio è la radiazione adattativa dei mammiferi

3) Variazioni storiche

L’esplosione cambriana

Circa 540 milioni di anni fa : passaggio epocale dal punto di vista zoologico

Prima di questo periodo la maggior parte degli individui era uni-cellulare o coloniale..nell’arco

di relativamente ‘poco’ tempo (poche decine di milioni d’anni , circa 25 m a ) comparvero i

maggiori phyla di animali

Forme intermedie

Ciascuna forma intermedia deve avere un valore adattativo, cioè dev’essere in qualche modo

utile a chi la presenta

L’occhio degli invertebrati superiori può essersi evoluto da semplici fotocettor

Le ‘forme intermedie’ potevano anche essere utili per una finalità differente da quella della

struttura definitiva

I dinosauri avevano sviluppato ‘penne’ prima di aver sviluppato la capacità del volo:

Probabilmente servivano alla termoregolazione...

Trend nell’evoluzione

Un trend evolutivo può essere o un cambio direzionale in una singola linea filetica oppure un

cambiamento parallelo in diverse linee filetiche

Non è detto che un cambiamento sia un trend (si veda l’esempio delle temperature)

Esempi di trend evolutivi nella stessa linea filetica:

- Dimensioni nei cavalli

- Dimensioni nel corno dei Titanoteri

CONCETTO DI FITNESS:

In una popolazione, gli individui più idonei sono quelli che hanno la massima fitness o idoneità

o successo biologico, e sono quelli che lasciano il massimo numero di discendenti. Il

concetto di fitness viene applicato non solo al singolo individuo ma ad un tipo di individuo

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ES: nelle dune sabbiose le chiocciole con la conchiglia gialla sono più idonee (hanno una fitness

maggiore) di quelle con la conchiglia bruna. Quindi le gialle è più probabile che sopravvivano e

lascino un maggior numero di discendenti.

In una popolazione gli individui più idonei sono quelli che lasciano il massimo numero di

discendenti rispetto al numero di discendenti lasciati dagli altri individui. Ne consegue che

quegli individui, che hanno la massima percentuale di discendenti in una

popolazione, hanno la massima influenza sui caratteri ereditari di quella

popolazione!

La teoria dell’evoluzione prevede quindi che gli organismi in un ambiente non siano perfetti ma

che siano i “migliori tra quelli disponibili” o “i più idonei sino ad ora”.

Gli eventi accaduti sulla terra nel passato possono avere profonde ripercussioni sul presente. Il

movimento delle placche o zolle tettoniche della crosta terrestre, con la conseguente

migrazione dei continenti, concilia la geologia e la biologia. (esempio: distribuzione pinguini).

Distribuzine degli organismi e corrispondenza on l’ambiente dipendono anche da:

- VARIAZIONI CLIMATICHE

Es. 1: sacche isolate di specie di piante tolleranti al freddo nell’America Settentrionale e

nell’Europa Settentrionale. Tali specie sono presenti in poche (o addirittura una sola località).

Potrebbero essere relitti di un periodo molto più freddo in cui erano più diffuse. (adesso imp.

delle condizioni locali)

Es. 2 Alcune specie di Insetti presenti nelle nostre vallate alpine sono affini ad altri presenti

esclusivamente in Nord Europa.

- MODALITA’ INSULARI

La fauna e la flora delle isole (siano esse circondate dal mare o da un “mare” di differente

vegetazione ...) presentano spesso molte caratteristiche che le distinguono dalla fauna e dalla

flora dei continenti!

1) Sulle isole il numero di specie è minore rispetto ad “aree confrontabili” sulla terra ferma.

2) Sulle isole molte specie sono in modo + o – evidente diverse da quelle presenti sulla più

vicina area confrontabile di terraferma.

Inoltre la fauna e la flora di un’isola sono limitate a quei tipi che hanno un progenitore che

riuscì a disperdersi fino all’isola.

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È importante: 1) la distanza dell’isola dalla terraferma

2) la capacità di dispersione degli organismi

A causa dell’isolamento la velocità di variazione evolutiva su un’isola può essere tanto alta

quanto basta per sorpassare in importanza gli effetti dello scambio di materiale genetico tra la

popolazione insulare e la popolazione parentale sulla terraferma.

Quindi: L’isolamento delle isole favorisce e promuove la formazione di nuove specie.

Drosophila

Esempio 1: I moscerini della frutta delle Isole Hawaii

-Offrono un ottimo esempio di speciazione (molto ben studiato a livello genetico), sono 1500

specie al mondo di cui 500 solo alle Hawaii!!

-Le Hawaii sono di origine vulcanica (si sono formate gradualmente negli ultimi 40000 milioni di

anni) e inoltre esistono isole all’interno delle isole!

Analizzando il DNA e l’albero evolutivo: Le specie più antiche vivono nelle isole più

antiche mentre le specie nuove si sono organizzate da pochi individui che hanno

colonizzato le nuove terre e hanno evoluto caratteri adatti.

Esempio 2: I fringuelli di Darwin nelle Isole Galapagos

13 specie (circa il 40% delle specie di uccelli delle Galapagos), ognuna sfrutta un diverso tipo di

alimento e di habitat. EVOLUZIONE CONVERGENTE ED

EVOLUZIONE PARALLELA: Una

corrispondenza tra la natura degli

organismi e il loro ambiente si può

presentare spesso come similarità di

forma e comportamento tra individui che

vivono in ambienti simili ma appartengono

a differenti linee filetiche (cioè a rami

differenti dell’albero evolutivo).

Si parla di Strutture omologhe quando:

Le strutture derivano da un progenitore

comune

Si parla di Strutture analoghe quando: Ruoli simili vengono svolti da strutture che hanno

origini evolutive diverse (strutture simili nella forma o nella struttura superficiale). Quando

siano di fronte a strutture analoghe parliamo di EVOLUZIONE CONVERGENTE.

EVOLUZIONE CONVERGENTE:

Es. 1 di EVOLUZIONE CONVERGENTE: I grandi carnivori nuotatori si sono evoluti in 4 gruppi

distinti: pesci, rettili, uccelli, mammiferi. La convergenza di forma è notevole, anche se ci

sono profonde differenze nella struttura interna e nel metabolismo. (Gli organismi sono infatti

assai distanti nella loro storia evolutiva).

Es. 2 di EVOLUZIONE CONVERGENTE Per molte piante gli agenti di dispersione sono gli

uccelli, i quali vengono attratti dalla presenza di tessuto carnoso e zuccherino (che circonda i

semi e che viene ingerito e digerito). Forze selettive simili hanno agito in modo da far acquisire

la stessa proprietà da punti di partenza evolutivi diversi.

EVOLUZIONE PARALLELA

Gruppi filogeneticamente affini si sono irradiati dopo essere rimasti isolati l’uno dall’altro.

13 Mammiferi Placentali Mammiferi marsupiali

Es. e

I marsupiali arrivarono sul continente Australiano 90 milioni di anni fa (cretaceo) quando gli

unici altri mammiferi erano i “curiosi” monotremi ovipari (oggi rappresentati solo da Echidna

istrice e Ornitorinco).

Poi Processo Evolutivo di radiazione: Gli ambienti dei mammiferi placentali e quelli dei

marsupiali contenevano nicchie ecologiche ben precisequindi equivalenti ecologiciforme e

abitudini simili.

Il concetto di corporazione o guild:

1967 Root

Nel introduce il concetto di corporazione per descrivere un gruppo di specie che

sfrutta la stessa classe di risorse ambientali in modo simile. Ad esempio: canguro e pecora

(erbivori pascolanti) appartengono alla stessa corporazione pur non most