Appunti di Ecologia

Ecologia

Il termine ecologia deriva dal greco οικος: casa e λογος: discorso, quindi studio della casa inteso come ambiente. L'ecologia, come disciplina, nasce con Haeckel nel 1866 e studia il funzionamento sano degli ecosistemi nello spazio e nel tempo.

Approcci all'ecologia

Vi sono due approcci diversi all'ecologia:

• La sinecologia che analizza gli ecosistemi nella loro globalità, studiandone in particolare l'equilibrio o l'evoluzione
• L'autoecologia che studia i rapporti ecologici intrattenuti da una singola specie

L'ecologia è:

• Lo studio di come gli organismi interagiscono l'uno con l'altro e con il loro ambiente non vivente (aria, acqua e suolo)
• Lo studio della struttura e delle funzioni della natura
• Lo studio della distribuzione e dell'abbondanza degli organismi

Perché studiare l'ecologia?

Per comprendere il mondo naturale, capire come funziona, perché l'ecologia nelle sue applicazioni studia l'inquinamento, lo stato delle foreste, dei mari e delle risorse. Studiarla ci dà la possibilità di prevedere, gestire e controllare fenomeni e situazioni.

Struttura dei sistemi ecologici

Atomo - molecole - cellule - tessuto - organo - organismo - popolazione - comunità - ecosistema - biosfera. Un sistema è un complesso di elementi che, mantenendo le proprie caratteristiche, formano un tutto organico, integrandosi a vicenda (ad esempio il fiume crea un sistema insieme a tutti gli elementi circostanti, compresi quelli grazie ai quali scorre).

L'ecosistema è l'insieme del sistema considerato più le connessioni con l'ambiente di entrata e l'ambiente di uscita. Biocenosi (componente biotica) cioè piante e animali. Biotopo (componente abiotica) cioè l'ambiente chimico-fisico in cui vive la biocenosi.

Caratteristiche dell'ecosistema

L'ecosistema è un sistema complesso aperto determinato da:

• Flusso di energia
• Circolazione di materia tra componente biotica e abiotica

Fattori ambientali

Gli organismi sono influenzati dalle condizioni ambientali e ciò determina l'habitat di una specie.

Condizioni: fattori abiotici che determinano le caratteristiche dell'ambiente (temperature, salinità, ecc).

Risorse: componenti ambientali, condizionanti e condizionate dai fattori ambientali, che vengono utilizzati e consumati dagli organismi (acqua, sostanze nutritive, ecc). Le risorse sono elementi indispensabili per la sopravvivenza del sistema ecologico e vi sono risorse rinnovabili capaci di rigenerarsi (ad esempio l'acqua), e risorse non rinnovabili, ovvero si ha una perdita progressiva (ad esempio minerali, suolo, ecc).

Fattori limitanti

Sono gli elementi che mancano del tutto o che si trovano in quantità insufficienti impedendo agli altri elementi nutritivi di produrre il loro effetto o diminuiscono la loro azione.

L'habitat è quel luogo strutturale di una determinata specie. Nella nicchia ecologica subentra la parte sociale, quindi le relazioni tra le specie. Due specie non possono avere la stessa nicchia ecologica, ma solo una parte (due specie di uccelli condividono ad esempio lo stesso spazio in un bosco).

Biodiversità

La biodiversità è la diversità della vita e la diversità della vita è scindibile a sua volta in 3 sottolivelli:

• Diversità del patrimonio genetico (razze diverse)
• Diversità della specie (animali, piante, ecc)
• Diversità degli ecosistemi (boschi, acque, ecc)
• Biodiversità funzionale, cioè le diverse interazioni che avvengono all'interno e fra i 3 livelli di un sistema.

Funzioni energetiche negli organismi viventi

A cosa serve l'energia negli organismi viventi?

• Metabolismo basale
• Rinnovamento dei tessuti
• Respirazione
• Movimento
• Riproduzione

Organismi fototrofici e chemiotrofici

Vi sono organismi sia autotrofi che eterotrofi, che necessitano della luce. Chemiotrofici isolare e che invece ottengono energia dai composti chimici.

Eutrofizzazione

Il termine "eutrofizzazione", in origine indicava una condizione di ricchezza di sostanze nutritive in ambiente acquatico. Oggi viene usato per indicare l’abnorme sviluppo di alghe con conseguenze spesso deleterie per l'ambiente. Questo avviene quando vi è un aumento dei nutrienti in mare. La conseguenza è la morte delle alghe che poi si andranno a depositare sul fondo arrivando all'anossia, cioè all'assenza completa di ossigeno che porta ai vari organismi, come i pesci, a morire finendo in riva.

Origine degli organismi fotosintetici

I primi organismi apparsi sulla Terra erano probabilmente fotosintetici e ciò determina:

• La creazione di un pianeta ossidato
• La protezione dell'ambiente terrestre con la fascia di ozono
• La stabilizzazione della temperatura attraverso i gas serra

Produttività primaria

La produttività primaria di un ecosistema è la quantità di sostanza organica prodotta nell'unità di tempo dagli organismi fotosintetici.

• P lorda = fotosintesi + respirazione
• P netta = materia organica prodotta al netto della respirazione

Evoluzione e genetica

L'evoluzione è il progressivo ed ininterrotto accumularsi di modificazioni successive. Lamark concepisce la natura come una macchina. L'adattamento all'ambiente determina la comparsa di caratteristiche differenziate negli animali e nelle piante.

Mendel, mediante lo studio delle combinazioni delle cellule germinali, notò che gli incroci seguono delle regole ben precise. Quindi è possibile comprendere che la diversità delle specie è determinata non solo dall'adattamento all'ambiente, ma deriva anche dalla combinazione dei caratteri genetici diversi presenti negli incroci.

È possibile fare una distinzione tra Genotipo e Fenotipo:

• Il Genotipo è l'insieme dei geni che compongono il DNA di un organismo. È l'informazione trasmessa alle generazioni successive.
• Il Fenotipo è invece l'insieme di tutte le caratteristiche di un organismo, quindi la sua morfologia, il suo sviluppo e il suo comportamento.

Il genotipo, da solo, non determina il fenotipo, piuttosto interagisce con l’ambiente esterno o interno per produrre il fenotipo. E due individui con lo stesso genotipo (ad esempio gemelli omozigotici) non necessariamente hanno un fenotipo identico.

Epigenetica e selezione naturale

Epigenetica → attività di regolazione dei geni attraverso processi chimici che non comportano modificazioni nel DNA, ma possono modificare il fenotipo. La selezione naturale agisce sui fenotipi, adattando indirettamente una popolazione al suo ambiente tramite l’aumento o il mantenimento dei genotipi favorevoli. La selezione naturale può modificare la frequenza di caratteri ereditabili in una popolazione in modi diversi, in base a quali fenotipi sono favoriti in una determinata popolazione:

• Selezione stabilizzante: comporta l'eliminazione dei genotipi estremi ed è sempre in azione nelle popolazioni.
• Selezione direzionale: aumenta il numero di individui con una caratteristica genotipica estrema.
• Selezione divergente: aumenta le caratteristiche estreme a scapito di quelle intermedie.
• Selezione dipendente: agisce per ridurre la frequenza dei fenotipi più comuni e per aumentare la frequenza di quelli meno comuni.

Estinzione e speciazione

L'estinzione è la scomparsa di una determinata specie e le cause principali possono essere: una modifica dell’ambiente a cui gli esemplari non riescono ad adattarsi; la comparsa di una specie concorrente o predatrice.

Il fenomeno opposto all'estinzione è la speciazione, che è un processo evolutivo grazie al quale si formano delle nuove specie da quelle preesistenti. Processo anagenetico si parla di quando una specie si trasforma in un’altra specie, come ad esempio la sequenza del genere Homo.

Ecologia di popolazione

La popolazione è in ecologia un insieme di organismi della stessa specie che vivono in una determinata area geografica. La caratteristica principale è che gli individui che la compongono, pur essendo organismi distinti tra loro, interagiscono. I vari organismi di una popolazione condividono una stessa nicchia ecologica, un termine che indica la posizione di una specie all'interno di un ecosistema, cioè il loro modo di vivere, le loro condizioni fisiche, chimiche e biologiche che ne permettono l'esistenza in quel particolare ambiente.

Ecologia di popolazione → studia come le popolazioni cambiano nel tempo e nello spazio e come le popolazioni interagiscono tra di loro e con il loro ambiente. Le popolazioni però non sono unità statiche, ma variano in funzione di alcuni fattori come la natalità, la mortalità e gli spostamenti. Ogni popolazione tenderebbe ad accrescersi all'infinito se non intervenissero elementi che limitano questa propensione: malattie, condizioni climatiche avverse, ecc.

Gli organismi viventi tendono a colonizzare tutto lo spazio disponibile al fine di sfruttare al meglio tutte le risorse disponibili. Ciò significa che, in caso di un aumento demografico, si possono osservare spostamenti più o meno estesi di individui che si disperdono alla ricerca di nuove aree da colonizzare.

Frammentazione e territorio

Un problema è la frammentazione → la strada impedisce la continuità ecologica:

• Divisione delle associazioni vegetali
• Impediscono gli spostamenti della fauna

Territorio → area occupata e difesa da un gruppo di animali. Home rage → area vitale dove il singolo, il gruppo, svolge le proprie attività. Al crescere della dimensione del territorio, sia i costi che i benefici aumentano. I costi crescono proporzionalmente alla dimensione del territorio, i benefici invece inizialmente crescono in modo più rapido.