Appunti di Ecologia

N Nraddoppia la mia popolazione?

Come mettiamo il doppio di , , mat 0rt rt2N = N e 2 = e ln2/0,018 = t→ →avremmo potuto calcolarlo anche così: , abbiamo calcolato0 0t = 38anniil tempo di raddoppio, .Problemi sulle isocline d N/dt = r N (k − αN − N )/kSi hanno per le specie in competizione, con , possiamo quindi1 1 1 2 1 1considerare le isocline di accrescimento 0 per la specie 1. Possiamo poi far la stessa cosa per laspecie 2. Vogliamo quindi sapere i valori di un’isoclina di accrescimento: d N/dt = 0consideriamo l’isoclina di accrescimento 0 della specie 1, quella continua: , quandok − αN − N = 0 N = 0. Consideriamo il punto in alto; in questo punto, quindi1 2 1 1k − αN − N = 0 k = αN k /α = N; quindi , quindi questo valore è uguale a . Ugualmente per1 2 1 1 2 1 2k Nil valore in basso, quel valore è . Le capacità portanti sono diverse, man mano che aumenta,1 2N = 0la

curva si abbassa, per abbiamo la massima capacità portante nell'ambiente, appunto2k d N /dt = 0 d N/dt = r N (k - βN - N )/k N = 0 N = k. Ma se , allora . , allora , mentre1 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2N = 0 k = βN N = k /βse invece , allora , quindi .22 2 1 1

La biomimesi studia gli adattamenti animali per implementarli nella tecnologica animale; il primostudioso di questa branca fu Da Vinci, che studiando gli uccelli inventò un primo modello di macchinavolante.

Nel deserto del Sahara non ci sono metodi ottimali per recuperare l'acqua; alcuni animaliminimizzano le perdite di acqua facendo circolare vapori in tubicini nel naso per il recuperodell'acqua, come il ratto canguro. Il coleottero della namibia si rivolge al mare, cercando di catturare ilvapore acqueo del mare, condensando l'acqua, canalizzando l'acqua con le borchie; l'uomo hacopiato questa struttura:

Le alghe si spostano a destra e sinistra a seconda del lusso marino,

ugualmente questa turbinasottomarina si muove sotto acqua producendo energia.

Il velcro fu inventando ispirandosi ai semini di una pianta con uncini.

Le scaglie dei pesci sono formati da dentina, e rendono i pesci idrodinamici in direzione delmovimento, ma possano ferire i predatori in "contropelo"; ugualmente, le ali di alcuni aeroplani sonostate realizzate come scaglie di squalo, per minimizzare l'attrito e minimizzare gli sprechi dicarburante.

La carta smerigliata era un tempo la pelle di squalo usata per attuare lavori di fino sullegno.

Gli enzimi della PCR sono tipici di organismi estremofili, e permettono al processo di funzionare.

Lezione di Ecologia, di Lorenzo Di Palmaa

Interazioni in un ecosistema

Le interazioni in un ecosistema sono molto complesse:

Alla base gli erbivori e gli autotrofi, e la lepre delle nevi è preda preferenziale per 11 di 12 predatoripresenti. Le reti trofiche mettono in relazione le relazioni dirette; se diminuiscono le

linci, aumenta la densità delle lepri, e quindi degli altri predatori, tutto è in relazione.

Keystone predation

In questa comunità marina, abbiamo una keystone predation. Delle stelle marine Pisaster giocano un ruolo fondamentale per la struttura della comunità marina.

Competizione apparente

Quando due specie non si conoscono nemmeno, eppure sono in competizione:

La E e E sono autotrofi, mangiati da specie A e A. Esiste un predatore apicale che si mangia sia E1 2 1 2 1e E; se la specie E aumenta, anche E aumenta, quindi il predatore A aumenta; ergo si riduce E, 2 1 2 1 1quindi si riduce anche E e quindi si riduce anche A, le due specie sono in competizione. 2 2

Per esempio un lotto non fertilizzato, dove abbiamo graminacee ed ortiche; qui sono presenti coccinelle, afidi di graminacee ed afidi delle ortiche. In un lotto fertilizzato, crescono molto le graminacee, quindi crescono le coccinelle in quanto mangiano gli afidi delle graminacee (e mangiano anche gli afidi).

delle ortiche, quindi più coccinelle diminuiscono la popolazione di afidi degli ortiche). Esiste una competizione apparente tra i due afidi, a causa del predatore apicale, la coccinella.

Commensalismo indiretto: Abbiamo due dafnie Daphnia pulex (di grandi dimensioni) e Daphnia rosea (di piccole dimensioni). La dafnia grande è prediletta dalle larve di salamandra, in alcune pozze abbiamo anche le larve di dittero, che si mangiano le dafnie di piccole dimensioni. Le larve di salamandre abbassano la densità di Daphnia pulex, che di norma è in competizione con la Daphnia rosea; la Daphnia pulex vincerebbe la competizione, ma le basse densità fanno vincere Daphnia rosea; in questo modo le larve di dittero caoboride hanno molta disponibilità di cibo, permettendo loro di crescere. Se togliamo la larva di salamandra tigre, la Daphnia pulex resta in grande numero, vince la competizione sulla Daphnia rosea, che diminuisce di numero, portando anche alla riduzione di

larve di dittero; la larva disalamandra permette di crescere alla Daphnia rosea e quindi alla larva di dittero.

Controllo bottom up e top down

Ci sono due meccanismi che regolano la comunità, bottom up e top down:

Abbiamo un micropterus, un campostoma, pesce erbivoro, ed un elodea, alga d'acqua dolce, specie invasiva, introdotta perché utilizzata dai fisiologi delle piante. Il micropterus si nutre del campostoma, che diminuisce di densità; come conseguenza aumentano di densità delle alghe: controllo top down, dall’alto verso il basso, in base alla presenza o assenza del micropterus, possiamo controllare la densità della comunità scendendo.

Il controllo bottom up è il contrario, le popolazioni di ogni livello trofico se buttiamo tanto concime, cresce molto la vegetazione, crescendo poi la popolazione degli erbivori.

Le successioni

Se parliamo di successioni parliamo di qualcosa che avviene su scale temporali molto lunghe. Una specie

può essere presente in un luogo, se può raggiungerlo, può sfruttare le risorse e può resistere ai predatori. Le comunità si modificano nel tempo, queste modificazioni sono note come successioni.

Un lago tende naturalmente ad asciugarsi, da lago, a stagno, palude, a prato bagnato, a prato asciutto, a bosco, a desertificazione (se arriva l'uomo); il bosco è uno stadio di climax, da lì non si sposta la natura. Uno stagno presenta vegetazione sia sui lati che nelle parti profonde.

Alla successione vegetale, si associa ad una successione di fauna. Se vediamo la ricchezza in specie: essa aumenta molto rapidamente, e poi raggiunge un plateau. Lo stesso per la diversità di Shannon.

Le specie pioniere sono r-strateghi e colonizzano per prime un luogo; le specie tardive sono invece k-strateghe, arrivano dopo.

Vediamo come il rapporto delle alghe rimane costante nel tempo; l'Ulva è un'alga fluorescente, molto verde, crea grandi

tappeti algali. L'ulva tipica degli scarichi fognari, ambiente ipertrofico.

Dividiamo:

• successioni primaria, la comunità si sviluppa dal nulla, terreno da colonizzare;
• successione secondaria, la comunità si sviluppa in un habitat già colonizzato, ma senza vegetazione a causa di perturbazioni, come un incendio. Poiché il terreno contiene spore, semi e batteri, sopravvissuti alle perturbazioni, è più facile.

Come possiamo studiare le successioni, che avvengono in milioni di anni? Vediamo un'isola vulcanica in figura, comparsa in 800 anni; sappiamo che le colate laviche avvengono in decine di anni, possiamo mettere queste colate in successione temporali.

Lo stesso vale per l'incendio, successione secondaria.

Perché nel tempo la comunità cambia? Perché in una successione, la luce diminuisce, i nutrienti aumentano, e le condizioni del terreno mutano.

In tabella notiamo come nel tempo arriviamo ad un rapporto costante, il

climax è un ecosistema stabile che non cambia nel tempo. Possiamo poi considerare monoclimax o policlimax, se l'habitat prevede o meno la coesistenza di più climax.

Flussi di energia negli ecosistemi

I due principi della termodinamica sono importantissimi per capire questo argomento:

Sappiamo che la radiazione solare è costante, arrivando sulla Terra come fotoni; se i fotoni colpiscono una superficie, creano calore, mentre se colpiscono una foglia si permette la fotosintesi.

L'energia solare sulla foglie, solo il 2% viene convertito in zuccheri, processo poco efficiente. Se potessimo concentrare tutta l'energia solare in unità concentrata, zuccheri, potremmo sostenere 2 persone per metro quadro. Quindi, l'energia illimitata non è sostenibile.

Produttività primaria PP, divisa in netta e lorda, PPN e PPL

La produttiva primaria è velocità alla quale l'energia raggiante è trasformata in energia chimica.

La produttività lorda è la velocità di trasformazione, a prescindere da cosa succede alla sostanza organica; la sostanza organica viene infatti consumata in parte dalla pianta per sopravvivere, nella respirazione R; ciò che rimane, l'utile, è la produttività primaria netta, PPN.

La PPN è anche pensabile a livello della comunità: quanto si produce, meno il consumo. Come stimare i valori di PPl, PPN e R, Metodo delle bottiglie chiare e scure.

Consideriamo 3 bottiglie, due bianche ed una scura; nell'esperimento misuriamo la presenza di ossigeno, in quanto è un parametro di produttività. Riempiamo le bottiglie e le chiudiamo, e le lasciamo in acqua. Una bottiglia chiara la esaminiamo subito, per verificare i livelli di ossigeno. L'esperimento stima la fotosintesi lorda, la respirazione e il tasso di produzione primaria netta del fitoplancton.

Nella bottiglia chiara si registra un aumento di ossigeno, dovuto al netto

Di ossigeno prodotto dalla fotosintesi. Quindi, misuriamo l'ossigeno nella bottiglia bianca. Dopo 24 ore, nella bottiglia bianca, avviene sia la fotosintesi che la respirazione, mentre nella scura solo la respirazione, perché non può entrare la luce. Nella prima bottiglia, abbiamo una quantità inferiore di ossigeno rispetto all'inizio; mentre nella bottiglia bianca, abbiamo più ossigeno, possiamo quindi calcolare la PPN. Questo schema è uguale. La respirazione è costante, non dipende dalla fotosintesi. La respirazione è costante, mentre la PPN ha un certo valore, aumentando ad una certa profondità, fino a diminuire oltre un certo valore. Ad una profondità detta profondità di compensazione, la respirazione è uguale alla produttività lorda, e la fotosintesi netta è 0, la popolazione non si accresce. Oltre la profondità di comprensione, la po