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Appunti di Ecologia, Sandra Urbanelli Appunti scolastici Premium

Appunti di Ecologia, Sandra Urbanelli La Sapienza basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. dell’università degli Studi La Sapienza - Uniroma1, facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Ecologia docente Prof. S. Urbanelli

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ESTRATTO DOCUMENTO

Elton

• osservazione: I grandi carnivori sono in numero ridotto

rispetto ai micromammiferi spiegazione (errata) con la

riproduzione: micromammiferi più rapidi a riprodursi.

Piramide dei numeri

Considerando una catena di

pascolo, contò gli individui di

ogni livello di una catena e li

riportò su un grafico. I livelli più

alti di una catena trofica sono

rappresentati da meno individui

(es. i grandi carnivori) rispetto ai

livelli più bassi. Si ottenevano

piramidi simili convertendo il

numero di individui in: •

Biomassa predatori più

grandi delle loro prede. Gli

autotrofi, prendendo l’energia dalla fotosintesi,

possono essere di qualsiasi dimensioni.

• Energia perdita di energia da un livello trofico

all’altro.

Ambienti

- Marino

Biomassa autotrofa minore di

quella dei consumatori primari.

Gli autotrofi sono principalmente

unicellulari ma con una quantità

enorme di energia.

Foresta temperata

Autotrofi in numero minore di consumatori

primari: organismi molto grandi con

molta biomassa ed energia.

non deve mai essere

- La piramide di energia

rovesciata

Gli ingegneri vollero dimostrare le similitudini

tra un sistema abiotico e un biotico in merito

all’efficienza. I calcoli non tornavano dato che il calore perso tra 2

livelli trofici era maggiore di quello perso in un sistema biotico.

l’egoismo dei sistemi naturali

Spiegazione mediante : gli

individui dei vari livelli delle catene trofiche cercano di sopravvivere

evitando di essere predati (minor quantità di energia passa di livello

in livello).

Catena alimentare • Gli individui consumatori primari sono

numerosi dato che attingono direttamente

all’energia degli autotrofi (es. Zooplancton

e insetti) e per questo non necessitano di

grandi dimensioni.

• I carnivori, nutrendosi di erbivori hanno

meno energia devono essere più grandi

degli erbivori per catturarli quindi per

questo motivo sono di meno. –

Le dimensioni aumentano

esponenzialmente dal terzo livello trofico.

Turnover produttività P biomassa B

Rapporto tra (J/m2 x s) e (J/m2), quindi

è la capacità riproduttiva di un livello trofico. Una bassa produttività

degli autotrofi non è in grado di sostenere un sistema quindi il

tempo di rigenerazione deve essere breve; Gli organismi ai livelli più

alti hanno dei bassi Turnover quindi difficoltà a rigenerarsi (> tempo

di turnover).

Tempo di turnover: Biomassa/produttività.

•< Turnover > velocità di turnover (veloci a rigenerarsi).

•> Turnover < velocità a rigenerarsi (es. organismi ai livelli più

alti).

Efficienza ecologica

Percentuale di energia trasferita da un livello trofico al successivo.

Del 2% dell’energia radiante che va alla fotosintesi (considerando

P.Netta) l’11% entra nelle catene di pascolo e il 34% nella catena di

detrito (rete trofica dei decompositori).

• Energia consumata dai consumatori: Circa l’80.7% alla

respirazione, il 18% all’escrezione e il 1.6% all’accrescimento e alla

riproduzione.

Produttività primaria e secondaria

Produttività primaria

Ricapitolando, la è la produzione di

composti organici dalla CO2 presente nell’atmosfera o in acqua che

avviene principalmente mediante processi fotosintetici. Tutta la vita

sulla terra è direttamente o indirettamente dipendente dalla

produzione primaria. Gli organismi responsabili della produzione

autotrofi produttori primari

primaria sono gli o e sono alla base

della catena alimentare. Biomassa prodotta nell’unità di tempo

(peso/area x tempo Energia/area x tempo). La produttività

produttività primaria lorda

primaria si divide in che indica la

velocità di conversione di energia radiante in energia chimica

(quanto glucosio viene prodotto con la fotosintesi) mentre la

produttività primaria netta indica la velocità di accumulo della

La produttività secondaria

materia organica. è la velocità di

produzione di una nuova biomassa da parte dei consumatori quindi

immagazzinamento di energia Gli eterotrofi devono essere il più

possibile efficienti. C = P + R + F +

Bilancio energetico di un consumatore :

U C =

Quantità di cibo consumato = energia prelevata dal livello trofico

inferiore; P = quantità di nuovi tessuti prodotti =

produzione; R = energia

perduta per la respirazione;

F = Energia perduta come feci;

U = energia perduta come escrezione di composti azotati.

produttività secondaria lorda

La indica l’energia (sostanza

organica prodotta dagli autotrofi) assimilata dagli eterotrofi. La

produttività secondaria netta è data dalla differenza della

produttività lorda e le varie perdite (escrezione e respirazione) ed è

destinata all’accrescimento e alla riproduzione.

Efficienza di assimilazione

• = Produttività secondaria lorda/cibo

Efficienza produzione netta

ingerito; • =

Produttività secondaria netta/Produttività secondaria lorda;

Efficienza produzione lorda

• = efficienza di assimilazione x

efficienza produzione netta = produzione secondaria netta/cibo

ingerito.

Efficienza nei trasferimenti di energia

E. piante

• = fotosintesi (assimilazione) / energia solare x 100;

E. erbivori

• = assimilazione dell’erbivoro / Produzione lorda delle

E. carnivori

piante x 100; • = assimilazione del E.

carnivoro / produzione lorda delle piante x 100; •

sfruttamento = cibo ingerito / produzione netta disponibile x 100;

E. di produzione

• netta = produzione netta (accrescimento e

riproduzione) / produzione lorda delle piante x 100. Percentuale di

energia assimilata per produrre biomassa (capacità di conversione

di energia in produzione secondaria).

E. assimilazione

• = cibo assimilato / cibo ingerito x 100. Energia

assunta con il cibo e utilizzata dall’organismo (valori < erbivori e >

carnivori).

Lindeman

Calcolo dell’efficienza dei consumatori secondari con metodo

analogo a quello di Transeau rapporto tra le produttività di 2

livelli trofici adiacenti.

Produttività = materia organica secca in calorie + calorie

respirate

• Dato che la materia organica di un livello trofico si rigenera nel

corso di un anno (riproduzione) Lindeman moltiplicò la materia

organica per il tempo di turnover del livello trofico.

• Dato che la materia organica muore nel corso di un anno

Lindeman addiziona le calorie perse con la morte nel corso di un

anno.

Produttività = (Biomassa stabile x turnover) + calorie respirate +

calorie perse per la morte.

Sovrastima del valore

• Mortalità e respirazione erano state contate 2 volte:

- Il turnover includeva sia la respirazione sia le calorie perse con la

mortalità. • Non riuscì a scorporare dall’equazione

le calorie perse con la rigenerazione.

Riciclizzazione dei nutrienti

Ecosistema popolazioni di specie diverse che interagendo tra di

loro determinano il flusso di energia e una riciclizzazione dei

nutrienti. • L’abbondanza

degli elementi principali del cosmo diversa da quella degli esseri

viventi (% in peso secco).

Gli esseri viventi concentrano al loro interno gli elementi più rari ( K,

P, Ca) che assorbono in soluzione modificando le proprietà del

sistema (es. pH). Quindi gli elementi sono riciclati dagli organismi

Nutrienti

viventi.

essenziali processati e riciclati dagli ecosistemi : - NH4 – K –

PO4

Spiegazione 

• La componente biotica compie un lavoro per assorbire i nutrienti.

Un flusso di energia relativamente piccolo (2% di fotosintesi) a cui è

contrapposto quello enorme del ciclo idrologico.

• A livello ecosistemico ci sono scambi tra componente biotica e

abiotica. Per la riciclizzazione dei nutrienti alcuni ecosistemi

sembrano modificare il ciclo idrologico permettendo la presenza di

vegetazione.

Ciclo idrologico in habitat senza vita

• Acqua che attraversa suolo minerale ha nutrienti (da aria o da

minerali stessi). • Acqua nel suolo come riserva di

nutrienti • Se le

precipitazioni sono costanti, i nutrienti possono trovarsi in stato

stazionario dipendente dalla capacità del suolo di trattenere i

nutrienti, molti portati via dall’acqua di drenaggio.

In habitat con vita i nutrienti sono trattenuti da: - piante; - animali; -

detrito; -humus; - adsorbiti da minerali argillosi; - adsorbiti da

minerali argillosi nell’humus.

L’aggiunta di vegetazione provoca i seguenti effetti:

• Acqua pompata dagli apparati di traspirazione e non fluisce

passivamente; • Concentrazione nutrienti in acque

modificate dalle piante che agiscono come pompe ioniche;

• Concentrazione modificata da biomassa sia viva che morta.

Questi 3 effetti spiegherebbero l’immagazzinamento e la

riciclizzazione dei nutrienti.

Hubbard Brook

Esperimenti sui ruscelli di negli anni ’60 hanno

portato a una serie di scoperte (utile in quanto dotato di uno strato

di roccia impermeabile).

• Precipitazione media 122.2 cm di cui 71.8 cm portati via dal

drenaggio fluviale e 50.4 cm dall’evapotraspirazione delle piante 

il 42% della radiazione solare ricevuta dalla foresta durante la

stagione di crescita permette alle piante di svolgere

l’evapotraspirazione.

• Il contenuto di ioni nell’acqua in uscita era costante pur variando

la quantità di acqua in uscita.

• Solo i soluti restavano costanti ma la componente in particolato di

ogni nutriente era trascurabile.

Perdita di nutrienti in soluzione > entrate per precipitazione e

polvere bilanciate da ingresso di nutrienti per erosione delle

rocce.

• Ulteriore esperimento con area intorno ad un affluente (bacino),

intatta e chiusa allo sbocco nel tributario e altro bacino con chiusa e

completamente deforestato Risultati (disboscato):

• Aumento acqua in uscita del 30% (niente più piante che

traspirano); • Aumento temperatura

dell’acqua;

• Primi 2 anni con perdita di nutrienti in soluzione (aumento di 4

volte rispetto a quella come i solidi) piante non trattengono più

gli elementi; • Inizio incremento

dell’erosione del suolo dopo 2 anni (radici non decadute subito); •

Nitrati con perdita maggiore (le piante assorbono quelli prodotti da

azoto-fissatori);

• Aumento di acidità di suolo e ruscelli (H da nitrificazione

sostituiscono i cationi che vengono persi).

• Esplosione algale nei ruscelli di drenaggio per eutrofizzazione.

Foresta pluviale

• Attività batterica velocissima ed elevate precipitazioni

causerebbero un’elevata perdita di nutrienti ma le piante che

vivono sono eccezionali dato che riescono a trattenere tutti i

nutrienti (che quindi non sono nel suolo).

• Ambiente temperato con meno precipitazioni, e quindi di detrito,

più lente che portano a una mineralizzazione più contenuta dei

nutrienti.

Deforestazione Eliminazione su larga scala della copertura

forestale sia per cause • interne esigenze energetiche o di

attività agricole di popolazioni indigene. • esterne 

esportazione legname, allevamento di bestiame, risorse minerarie e

urbanizzazione.

Conseguenze

• Foresta tropicale non in grado di recuperare/riprendersi i nutrienti

portati via • Scomparsa di etnie locali (malattie nuove,

cambiamenti ambientali, incomprensioni)

• Erosione genetica

• Lisciviazione, diminuzione del pH e fertilità dei suolo

• > CO2 e > temperatura

A lungo andare si ha desertificazione delle aree (<

evapotraspirazione < precipitazioni).

Popolazioni umane a ridosso delle ex foreste cambiano stili di vita 

stanziali con > popolazione e > risorse necessarie e > agricoltura

che rende povero il suolo con i cicli produttivi ravvicinati.

Produttvità ecosistemica

Dovrebbe essere misurata come lorda problematiche nel

misurare l’entità della respirazione delle piante sul campo.

∆(BP) + M

Produttività netta pari a: Produttività primaria netta =

+ C ∆(BP) = Differenza tra biomassa alla fine e

all’inizio della misurazione; M = Massa morta;

C = Materia organica consumata dai fitofagi

Stimabile con:

• Conteggio degli individui in base alle dimensioni o alla misura del

peso secco • Misure distruttive su parti (es. ramo) ed

estrapolazione dell’individuo in toto • Calcolo

volumetrico ricavabile dal peso specifico

• Misura della clorofilla

• Misura del LAI = leaf area index (superficie fogliare in grado di

intercettare la luce).

Crescita allometrica

Variazione delle proporzioni delle parti di una pianta con

l’aumentare delle sue dimensioni. Dato che più si è grandi e più si

consuma alcune misure come il diametro del tronco permettono di

misurare la produttività

Misure in ambiente acquatico permettono di determinare la

produttività primaria lorda (stima dei gas più facile in acqua).

Bottiglia chiara/scura

• 2 bottiglie vuote (una chiara e una scura)

sono immerse alla stessa profondità nello

stesso ecosistema.

• riempite d’acqua e tirate fuori esse hanno

la stessa quantità di O2.

chiara O2

• Dopo 3 giorni quella ha più

(perché le alghe fanno sia la fotosintesi sia la

respirazione). Questo ossigeno in più è la

produttività primaria netta(PPN) perché

il sistema ha prodotto e respirato

(consumato). Quella scura invece ha meno

O2 (perché le alghe fanno solo la respirazione

e quindi ha solo consumato).

• La somma di O2 guadagnato da quella

chiara e l’O2 perso da quella scura permette

Produttività primaria

di ricavare la

lorda(PPL) Unità = millimoli O2/litro

.

Se ho 0.010 millimoli di O2 prodotte a quante moli di CO2

corrispondono? Per ogni 6 moli di O2 vengono

consumate 6 moli di CO2 equivalenti a 6 moli di carbonio prodotto.

Quindi vengono prodotte 0.01 moli di C. Se si vuole avere il peso in

grammi: Il peso atomico del carbonio è 12 (12g di carbonio per

mole). Il carbonio prodotto

0.12 g

come biomassa nell’esperimento: 12 g/mole x 0.01 moli = di

carbonio in 1 m3 al giorno. Ad esempio considerando una

produttività uniforme dalla superficie a 15 metri di profondità, si

avrà 0.12 g/m3/giorno/ x 15 m (profondità) = 1.8 g/m2/giorno.

Confronto di PPN media tra terra e oceani

• Terra PPN 324 gC/m2/anno

• Mare PPN 69 gC/m2/anno

La terra è più produttiva del mare in quanto ha una biomassa

maggiore rispetto al mare che ha solo organismi unicellulari e

un’area minore.

Ecosistemi con PPN maggiore

• Foresta pluviale calda e umida con quantità enorme di

biomassa regolata da autocombustione (cede cenere e Sali minerali

ai sistemi) • Palude/acquitrino 

calda umida e abbondanza di nutrienti per stagnazione con valori

maggiori della foresta tropicale per una minor quantità di biomassa.

Umidità e temperature rendono i sistemi produttivi, infatti, il

deserto e la tundra sono poco produttivi.

• Umidità > fotolisi

• Temperatura > irradiazione

Quindi fotosintesi più efficiente. Diminuzione della produttività con

l’età (foglie costanti > biomassa non fotosintetica).

La produttività è bassa, nel mare, perché dipende dai nutrienti

• aree di alta produttività oceaniche esistono in corrispondenza di

Upwelling

zone di che riportano nutrienti (> in acqua fredda) nella

zona eufotica. Concentrazione dei nutrienti maggiore in profondità.

• La produttività è alta in zone costiere dove esistono grandi piante

marine che possono immagazzinare più nutrienti.

– Ipotesi: in mare le grandi dimensioni non sono vantaggiose dato

che non facilitano il trasporto

• Oceani dell’emisfero australe meno produttivi di quelli boreali

- Minor disponibilità di Fe (proveniente da polvere terrestre)

- Maggior predazione da parte di zooplancton

- Proprietà del sistema

Perché i nutrienti abbondano in profondità? Spiegazione:

Lago limpido

• parte superficiale (epilimnio) più calda e

profonda (ipolimnio) più fresca e densa (eventuale rimescolamento

con annullamento del gradiente termico). L’ipolimnio riceve

comunque luce e ossigeno (da fitoplancton) e input di nutrienti dal

dilavamento. Questi in soluzione vanno verso il fondo e si ipotizza

che il fitoplancton morente vada in profondità per recuperare i

nutrienti, portando in profondità i suoi stessi nutrienti sul fondo. La

catene di detrito

biomassa morente viene consumata dalle che

consumano anche O2 però il BOD [Biochemical Oxygen Demano(dei

decompositori del ipolimnio)] è scarso per la bassa quantità di

fitoplancton che permette l’arrivo della luce in profondità. In questo

modo l’ipolimnio è ossidante e i nutrienti in soluzione precipitano 

bacino oligotrofico .

• invecchiamento: con il tempo i nutrienti precipitati in sedimenti

riducono l’ipolimnio e la sua quantità di O2 fino a diventare minore

del BOD. Questo rende l’ipolimnio anossico e a lungo andare il lago

sarà eutrofizzato.

Sistema lacustre torbido

• Stratificazione stagionale tra

epilimnio ed ipolimnio. Input di nutrienti e organismi dell’epilimnio

che compiono fotosintesi e morendo vanno in profondità. La

torbidità fa scarseggiare la luce in profondità quindi le catene di

detrito producono meno O2 con la fotosintesi da poter utilizzare per

dissolvere il fitoplancton morto usano O2 prodotto da fitoplancton

in epilimnio e diffuso nell’ambiente. Il consumo di O2 rende

l’ipolimnio anossico e i nutrienti tornano in circolo stimolando la

produttività del fitoplancton che aumenta e con feedback positivo

rende l’ipolimnio anossico e il bacino eutrofico (BOD elevato).

Laghi tropicali

• con stratificazione ma difficilmente sono

oligotrofici ( T molto alte in epi/ipolimnio rendono il sistema molto

produttivo insieme a un grande input di nutrienti per dissoluzione.

L’ipolimnio non prende O2 dall’atmosfera; solo soluzione e

fotosintesi di organismi che ci vivono.

Paradosso del fitoplancton (epilimnio)

Nonostante il fitoplancton abbia molti fattori limitanti esistono molte

specie senza diversificazione della nicchia e competizione.

Spiegabile con una serie di ipotesi: • equilibrio competitivo

mai raggiunto a causa delle variazioni stagionali: specie più o meno

abbondanti a seconda della stagione senza che vi siano estinzioni

• nicchie molto simili tra di loro e competizione talmente lenta da

non essere notata

• Coesistenza e cooperazione tra le specie

• Nicchie differenziate nonostante le apparenze

• Esclusione competitiva nelle acque libere ma le specie estinte

sono sostituite da nuove specie.

Oceano con stessi principi del lago (più salinità e densità).

• > nutrienti con < O2 quindi i nutrienti sono presenti a profondità

in cui il BOD è alto (catene di detrito diminuiscono O2) ma

continuerebbero ad aumentare in profondità però per la scarsità di

forme di vita le profondità sono ossidate e i nutrienti precipitano.

Il Suolo

Strato della crosta terrestre trasformato da attività biologica e dal

clima (Biotici aggiunta di composti con carbonio ridotto e azoto;

Abiotici sole, pioggia, gelo, processi chimici) stratificato in

orizzonti. • O strato di materiale organico o

parzialmente decomposto

• A livelli che tendono a perdere

materiale per di lisciviazione

(diminuzione materia organica)

• B livelli che tendono ad acquisire i

materiali lisciviati dall’orizzonte A

• C materiale originario eroso che

poggia sulla roccia madre.

Caratteristiche

• Colore determinato da humus (scuro)

e dalla composizione chimica delle rocce

alterate (altri colori)

• Tessitura argillosa sabbiosa, franca

(35-55% sabbia e 10-25% argilla) per una

buona circolazione idrica/ossigenazione/umidità e penetrazione

radici) • Profondità in funzione della sostanza organica (es.

foreste con foglie su tappeto modesta; Praterie sistemi

 

profondi radicali •

Contenuto d’acqua - Capacità di campo (% occupata dall’acqua a

saturazione) - Punto di avvizzimento (pochissima acqua)

- Capacità idrica disponibile (acqua trattenuta dal suolo; valore

compreso tra i primi 2)

• Minerali argillosi e acidi umici con una parziale carica negativa

sono in grado di adsorbire i cationi in soluzione del suolo facendo

anche scambi cationici. Altrimenti sono persi per lisciviazione o

adsorbiti dalle piante

Classificazione

• Podzol A01 (materia organica non decomposta); A1 (minerale

ricco di Humus); A2 (pallido lisciviato); B (punteggiature di rosso

ossidi di ferro / strato blu e nero per materiale organico)

• Permafrost lastrone di ghiaccio che funge da matrice tra i

granuli e materia organica sopra

• Podzol grigio-bruno mescolamento superficiale tra humus e

componente minerale, no A2, B più profondo

• Suolo lateritico tropicale

• Suoli di prateria richiamo di acqua dopo che è penetra in B e C

con profilo di percolazione: spesso strato superficiale di materia

organica decomposta mescolato con il materiale minerale

Il suolo è in grado di influenzare i biomi.

Decomposizione

Processo attraverso cui materia organica morta e sostanze di rifiuto

sono degradate dai detritivori rendendo nuovamente disponibili i

nutrienti. Il 34% della PPN va nelle catene di detrito.

Nutrienti con concentrazioni diverse:

• N e P > in animali e batteri rispetto alle piante

• C e N > in piante rispetto agli animali ( > tessuto)

3 processi

• Lisciviazione acqua trasferisce sostanze organiche solubili agli

strati più profondi del suolo

• Frammentazione detritivori (nematodi/avvoltoi) predispongono

il detrito e aumentano la superficie disponibile all’attacco dei

microrganismi • Alterazione chimica 

Decompositori (batteri e funghi) degradano la materia organica

tramite la mineralizzazione che produce da materia organica

nutrienti inorganici solubili

I nutrienti inorganici sono riassorbiti dalle piante che possono

recuperare nutrienti da tessuti morenti tramite la ritraslocazione.

La catena di detrito è connessa a quella di pascolo dato che i

detritivori possono essere predati dai componenti di una catena

alimentare

Misura della decomposizione

• Litterbag sacchetti con materia organica morta pesati, messi in

foresta e ripesati a intervalli di tempo per vedere la velocità di

decomposizione.

Feedback di decomposizione

• > nutrienti causano un’alta capacità di assorbire nutrienti che si

trovano ad alta concentrazione negli apparati fotosintetici. Questo

aumenta la produttività primaria netta che porta a una maggiore

quantità di materia organica morta e quindi maggior disponibilità di

nutrienti.

• < nutrienti causano una minor capacità di assorbimento quindi

una minor quantità di nutrienti nei tessuti fotosintetici. Questo porta

meno sostanza organica morta e quindi meno nutrienti

La decomposizione dipende dai nutrienti stessi

• Rapporto C e N elevato indica bassa velocità di mineralizzazione

dato che i vegetali assumono solo nitriti e nitrati quindi basso

rilascio di N (immobilizzato da microrganismi). Se c’è poco N quasi

tutto viene immobilizzato dai decompositori (trasformata in

composti organici).

• Precipitazioni smodate portano una minore K (costante di

mineralizzazione) e una diminuzione di N e O2 nel suolo

• Foreste tropicali con velocità di decomposizione maggiore di 2/3

volte rispetto a quello delle foreste temperate poca materia

organica sulla lettiera • Ecosistemi

acquatici con zona di decomposizione non a ridosso di quella di

produzione primaria Cicli Biogeochimici

Scambi di nutrienti tra componenti

abiotiche e biotiche della biosfera. A

livello ecosistemico gli organismi sono

accumuli di nutrienti tenuti

nell’ecosistema contro il ciclo di

esportazione in mare/sedimentazione.

La materia organica disponibile tramite

catene di detrito torna materia

inorganica solubile.

• Materia inorganica riassimilata da

materia organica o mineralizza

(sedimenti) diventando inutilizzabile (ritorno tramite dilavamento).

• Materia organica disponibile può diventare non disponibile tramite

fossilizzazione (disponibile per erosione/combustione).

Interazione di 2 pools •

di riserva componente maggiore, abiotica • di scambio

 

componente minore, in movimento

- Ciclo gassoso: perfetto; interazione dell’elemento con tutte

le componenti geochimiche (N; H2O; CO2; O2)

- Ciclo sedimentario: imperfetto; non c’è una vera

interazione con l’atmosfera ma solo una ricaduta di polvere

(P; CO2; Fe; S)

• Biosfera scambio tra componenti attivamente in circolazione

con la biomassa e componenti inerti del pool di riserva

• Ecosistema scambio tra componente biotica e abiotica.

Carbonio [valore medio in ppm(parti per milion)]

Variazione CO2 atmosferico in

zone temperate in funzione

dell’irradiazione quindi

fotosintesi.

• < vicino alle piante

• > di notte

• > al suolo (catene di detrito)

Concentrazione minima in

estate (> irradiazione).

Gli oceani fungono da pool di

riserva e l’atmosfera da pool di scambio (primi contengono 50 volte

la CO2 atmosferica). Gli oceani fungono da tamponi in caso di

aumento di CO2 atmosferica e CO2 oceanica tamponato a sua volta

da sedimentazione di carbonati.

Hutchinson 1949 aumento CO2 atmosferica non imputabile ad

immissioni industriali in quanto molto lente e tamponate

dall’oceano e dalla sedimentazione. Più CO2 precipita più CO2

atmosferica entra negli oceani.

Opposizione di alcuni ecologi

Osservazioni della concentrazione di CO2 presso il Mauna loa nella

seconda metà del 1900 mostrano (con fluttuazioni annuali) un

passaggio da 313 a 370 ppm di CO2 (1955-2004).

Gli oceani non sono in grado di tamponare la CO2 in eccesso e le

attività antropiche contribuiscono ad aumentarla. L’aumento della

CO2 atmosferica può aumentare le temperature?

• Siamo in un periodo interglaciale comunque aumenta

• glaciale: aria contenuta nel ghiaccio povera di CO2 dato che T è <

Oceani > serbatoio/ < piante/ < biomassa da decomporre <

 

CO2 rilasciata dalle catene di detrito

• secondo alcuni > CO2 > T con feedback positivo (eventuale

abbassamento del mare)

Budget globale di Carbonio

• Combustibili fossili come sorgente: prima della rivoluzione

industriale la riserva era ¼ di quella oceanica (10000 x 9

10

tonnellate) da allora ne abbiamo bruciato 180 x 9

10

tonnellate (28% riserva atmosferica).

• (deposito o sorgente?) deforestazione aumenta CO2

atmosferico che dovrebbe aumentare il tasso di fotosintesi ma

assorbimenti extra sono trascurabili CO2 rilasciata eccede quello

fissato.

• Studi con isotopi carbonio piante assorbono C12 più facilmente

di C13, effetto Suess: diluzione del contenuto atmosferico di C14 (≈

1.7%-2.3%) per combustione di carburanti fossili; Negli anelli dei

tronchi si ha una diluizione di C13 diluizione atmosferica di C13

sempre per carburanti fossili (no compensazione > CO2).

• Atmosfera terrestre attualmente ossidante ma i costituenti della

crosta terrestre sono ridotti quindi, a suo tempo, l’atmosfera era

riducente.

2 meccanismi per ossidazione dell’atmosfera

• fisico con una lenta dissociazione del vapore acqueo nella parte

più alta dell’atmosfera

• Biologico con la fotosintesi. Più probabile ma se fosse così ci

dovrebbe essere un enorme massa di carbonio nella crosta terrestre

superiore rispetto a quello nelle riserve di combustibili fossili.

Questo è spiegabile con gli isotopi (C12 in biota e C13 in oceani).

• Dato che C12 si accumula nel biota e C13 negli oceani,

considerando dei carotaggi di carbonati e di carbonio organico nello

stesso oceano, si è arrivati ad una conclusione.

Carbonio organico più ricco di C12 del 28% rispetto a quello

carbonatico. L’oceano aveva una miscela isotopica più pesante (>

C13) rispetto a quella attuale.

Il tasso di seppellimento di carbonio organico era maggiore di quello

attuale (depositi spessi 6km con 1-3% di carbonio organico).

Equivalente in O2 del carbonio ridotto seppellito 10 atmosfere di

O2 e quindi concentrazioni attuali. Carbonio organico presente in

depositi sedimentari in frammenti non rivelabili.

Come fa la concentrazione di O2 atmosferica ad essere

costante? Spiegazione con il ciclo dello zolfo:

• fumarole e vulcani

emettono SO2 e H2S

nell’atmosfera pioggia

 

solfati (solubili) in ecosistemi,

perdita attraverso

dilavamento vanno a mare

e finiscono nei fanghi

oceanici. No accumulo di

rocce con solfati per opera

dei batteri.

• Batteri come il Desulfovibrio e Desulfotomaculo vivono nei fanghi

anossici e hanno una respirazione cellulare completa per cui usano

H2SO4 (prodotto da solfati in soluzione) come accettore finale di

elettroni riducendolo a H2S e liberando CO2 che stimola la

fotosintesi O2 liberata. L’H2S rilasciato viene ossidato da

atmosfera tornando solfuro che torna in circolo.

Azoto Presente in atmosfera (pool di

riserva) come N non utilizzabile.

• batteri del suolo (azotobacter)

lo fissano in ammonio (NH4). Es.

fabacee in simbiosi con

azotofissatori.

• Ammonio ossidato in nitriti

(NO2) da nitrosomonas.

• nitriti ossidati in nitrati (NO3) da

Nitrobacter possono essere

assimilati dalle piante ed entrare

in catene di pascolo per poi essere reimmessi nel ciclo come NH4. I

batteri dentrificatori trasformano nitrati in N2.

Fosforo Litosfera come pool di riserva

(presente come apatite).

• Dilavamento produce ioni

fosfato solubili (PO4) che

passano all’idrosfera dove

possono riprecipitare.

I fosfati dilavati in idrosfera

assimilati da pesci e ritrovati

nelle lische. Dopo la morte

tornano in idrosfera. Pesci

mangiati da uccelli acquatici e ritorno in fosfati (tramite i guani).

Ecosistema

Livello della scala ecologica a non sovrapporsi con quella biologica.

Serie di individui appartenenti a popolazioni di specie diverse

(comunità) interagenti con l’ambiente esterno in grado di garantire

un flusso di energia e una riciclizzazione dei nutrienti all’interno del

sistema.

• sistema autotrofo comunità presente permette il flusso di

energia e la riciclizzazione dei nutrienti (costituito sia da individui

autotrofi sia da eterotrofi) • sistema eterotrofa 

richiedente un input di energia/materia da parte dell’uomo

(allevamento).

Schematizzazione di ecosistema

• Tra le varie interazioni tra autotrofi ed eterotrofi si ha un flusso di

energia con un immagazzinamento di parte dell’energia entrata nei

vari livelli trofici (dentro gli organismi) e si ha una riciclizzazione dei

nutrienti (favorita dalle catene di detrito). • Inoltre

nell’ecosistema è presente un meccanismo di retrocontrollo che

influenza il funzionamento:

- Positivo aumento perturbazione (es. eutrofizzazione).

– Negativo neutralizzazione di perturbazione (fosforo diluito in un

lago).

Retrocontrollo

Risposta generale dell’ecosistema diffusa in tutti i livelli che

costituiscono l’ecosistema.

• In livelli dall’organismo in giù si ha il mantenimento

omeostasi

dell’ con sistemi di regolazione retroattivi che

mantengono uno stato stazionario. •

omeoresi

In livelli dall’organismo in su si ha in cui si ha una

risposta complessa dovuta allo stato pulsante del sistema

mantenuto così dai meccanismi di retroazione, inoltre non si ha un

punto specifico di controllo.

Un sistema in caso di perturbazioni può investire in resistenza

(continua a rimanere stabile in ampi range di perturbazione 

(molto tempo per rigenerarsi) o in resilenza (impiega poco tempo a

rigenerarsi ma ha range minori di stabilità in caso di perturbazione).

L’ecosistema è schematizzabile come:

• Flusso di energia tra i diversi livelli con una perdita di energia di

livello in livello. • rappresentazione di vario livelli di

organismi che vivono in un sistema e si alimentano gli uni degli

altri.

Processi funzionali di produzione, consumo e decomposizione.

• Rete trofica interazione (competizione/predazione) tra più livelli

di varie catene trofiche. Possono essere più o meno complesse a

seconda del numero di specie ed interazioni coinvolte.

In una rete trofica hanno luogo tutte le interazioni possibili?

Bisogna utilizzare una serie di parametri:

N

Connettanza C= ( )

S S−1

- N = Interazione osservate tra le varie catene costituenti la rete.

- S (S-1) = interazioni possibili dal prodotto del numero di specie

presenti nella rete per S-1 (non si considerano le interazioni di una

specie con se stessa). • Le reti trofiche sono

corte; il numero di onnivori è basso e le specie basali intermedie e

terminali in proporzioni costanti.

Connettività Connettività = C x S

Valore mediamente compreso tra 4-5 ogni specie in media

interagisce con poche specie e non hanno mai luogo tutte le

interazioni possibili (altrimenti si avrebbe un consumo di energia).

Interazioni a cascata

Interazione tra specie di due livelli trofici di una catena possono

influenzare tutti i livelli della catena.

Top-Down

• dall’alto verso il basso; es. aumento lontre

(predatori) causa una diminuzione di ricci di mare (interazione

diretta negativa) che si nutrono di kelp che quindi aumenta (effetto

indiretto positivo).

Bottom-Up

• Dal basso verso l’alto; Aumento di nutrienti porta

ad un aumento di produttori primari, quindi aumentano gli individui

Facilitazione

di tutti i livelli trofici. •

trofica Un consumatore è indirettamente favorito da

un’interazione positiva tra la sua preda e un’altra specie [Juncus

(cibo di afidi) + Na > afidi].

Ipotesi HSS (Hairstone, Smith & Slobodkin)

Le reti trofiche potrebbero subire influenza a cascata. In condizioni

di equilibrio tutto il cibo prodotto dalle piante deve essere

consumato da qualche specie. • Dato che la PPN non

mangiata va a cadere sul suolo è difficile pensare che gli erbivori

siano limitanti.

• Dato che né carnivori né erbivori crescono all’infinito entrambi

devono avere un fattore di controllo legato a interazioni trofiche.

I livelli trofici possono essere limitati o dal basso o dall’alto:

• Piante da nutrienti (basso)

• Erbivori da predatori (alto)

• Predatori da prede (basso)

• Detritivori di disponibilità di detrito (basso).

Popolazione

Unità evolutiva come insieme di individui della stessa specie

facente parte di un dato ecosistema, occupanti una data area e

Proprietà emergenti

interfecondi tra loro.

• pool genico quantificazione della variabilità genetica di una

popolazione tramite frequenze alleliche, polimorfismi ed eterozigosi.

• dimensione numero di individui

• distribuzione per età numeri o percentuali di individui di ogni

classe di età • dispersione spaziale distribuzione degli

organismi nei vari punti dell’ambiente

Variabilità genetica

Da 4.5 miliardi di anni si sono sviluppati meccanismi tramite cui gli

organismi immagazzinavano, replicano e trasmettono alla

generazione successiva informazioni per sviluppo, crescita e

sopravvivenza nel rispettivo ambiente. La prole somiglia più ai

genitori di quanto non lo faccia con individui non imparentati.

L’ecologia studia la variabilità ereditabile (genetica) tramite la

distribuzione delle frequenze degli alleli nelle nuove generazioni.

Eventuale comparsa di nuovi alleli in una popolazione 

cambiamento evolutivo.

Modello di Hardy-Weinberg

Struttura della segregazione mendeliana e organismi diploidi a

riproduzione sessuale e calcolo della probabilità come sue basi.

Popolazione grande senza sovrapposizione generazionale.

Popolazione chiusa in cui non vi sono mutazioni, migrazioni,

selezione e gli accoppiamenti sono casuali (panmissia), vede

frequenze alleliche e genotipiche in un dato locus costanti delle

2 2 2

generazioni (locus non legato al sesso). =( )

+ =1

p 2 pq+ q p+ q

• Accoppiamenti non casuali possono avvenire al livello di tutto il

genoma come inincrocio (alta frequenza di incroci tra consanguinei)

che riduce l’eterozigosità della popolazione o esoincrocio (bassa

frequenza di incroci tra individui imparentati). • Al livello

di alcuni caratteri del genoma come incroci assortativi per pochi

caratteri del genoma, postivi con incroci tra partner simili e negativi

tra partner dissimili.

La variazione delle frequenze alleliche (microevoluzione) in una

popolazione è dovuta innanzitutto a mutazione e ricombinazione

che hanno luogo a basse frequenze; quindi non bastano. Es.

mutazione Agrostide; in terreni con metalli pesanti sopravvivono

individui con mutazioni preesistenti che permettono loro di

sopravvivere. Prendono parte altri processi come selezione naturale

(senza scopo ma in grado di garantire una differenza tra individui

più o meno in grado di riprodursi), deriva genetica e flusso genico.

Deriva genetica

Campionamento errato nel passaggio di frequenze alleliche e

genotipiche da una generazione all’altra solitamente viene

compensata dalle grandi dimensioni delle popolazioni.

• collo di bottiglia drastica riduzione del numero degli individui

per un fenomeno casuale con variazione delle frequenze alleliche 

aumento omozigoti per inbreeding. Es. Tetraone dell’illinois con

riduzione dell’habitat che ha ridotto il numero di esemplari

favorendo inbreeding e abbattendo la variabilità.

• effetto del fondatore pochi individui si separano da una

popolazione per colonizzare nuove aree portano un pool genico

diverso [Es. Drosophile subobscura europee con 80 inversioni

cromosomiche (no crossing over) americane con 20 a partire dal

pool originario europeo].

• Inversioni Anopheles africane con molte inversione (protezione

di geni adattati localmente) no barriere geografiche.

• Flusso genico migrazione di individui da una popolazione a

un’altra in cui si accoppiano con gli individui indigeni. Si ha un

cambiamento locale delle frequenze che vengono omogenizzate col

tempo tra le 2 popolazioni. Si ha anche la perdita di adattamenti

locali. Piante con gene in grado di detossificare metalli inquinanti

(non vantaggioso in ambiente normale). Si riscontrano individui con

quei geni in ambiente normale per flusso genico.

Test del chi-quadrato

x2 = ∑ (osservati – attesi) / attesi Soglia = (n genotipi –

1) – (n alleli -1).

Selezione naturale e adattamento

Adattamento

• Processo tramite cui si ritiene che una popolazione sia diventata

più adeguata a confrontarsi con date caratteristiche del proprio

ambiente. • Caratteristica che

diventata più comune in una popolazione per la selezione porta al

miglioramento di date funzioni (Es. pep-carbossilasi). Selezione con

un genotipo con vantaggio riproduttivo su altri portando

all’avvantaggiamento dell’individuo migliore in quel momento

(determinato da genotipo).

4 principi Darwiniani

• Individui differenti della stessa specie presentano variabilità

fisiologica, etologica e morfologica.

• La prole è più simile ai propri genitori

• Varianti diverse hanno un numero diverso di discendenti o subito

o in varie generazioni.

• “Lotta per l’esistenza” variazioni favorevoli in un dato ambiente

proprie di un individuo in competizione con altri organismi tendono

ad aumentare il successo riproduttivo e ad essere conservate.

Adattamento ecologico

• avviene al livello di individui su tempi

brevi portando modifiche quantitative ed esprimendo una plasticità

fenotipica. Es. Saggittaria saggitifolia con forma sia terrestre sia

acquatica (genotipo uguale). Se si allagano gli individui terrestri i

loro semi germinano in forme acquatiche e intermedie. Un altro

esempio polimorfismo alare di Microvelia borealis.

Adattamento evolutivo

• avviene in tempi lunghi (relativamente

alla durata delle generazioni) al livello di una popolazione portando

modifiche qualitative che portano all’insorgenza e alla diffusione di

nuovi geni. Es. Biston Betularia con aumento del fenotipo nero (B

dominante) per effetto della rivoluzione industriale.

La selezione naturale promuove l’adattamento sia scegliendo gli

individui più adatti all’ambiente in cui vivono tra tutti i presenti sia

mantenendo sotto controllo gli effetti che distruggerebbero

l’organizzazione in quanto non si ha vantaggio adattativo con pochi

individui.

Stabilizzante

• con selezione di individui con fenotipi intermedi

e svantaggio di quelli estremi, non si hanno effetti sulla media ma

diminuisce la variabilità. La resistenza ad eventuali variazioni

ambientali. •

Direzionale in cui una variante sfavorita in un dato ambiente

può essere favorita in seguito a un mutamento di condizioni

ambientali (es. lucertole con mandibole più grandi favorite per

aumento formiche grandi). •

Diversificante con selezione degli individui agli estremi della

curva di variabilità. Eventualmente può portare a speciazione.

La selezione naturale porta a una sopravvivenza differenziale tra

fenotipi (differenze nella possibilità di sopravvivenza) e a una

differenza nella fertilità.

Misure per la fitness (intesa come successo riproduttivo di un

genotipo) • Sopravvivenza o fecondità

differenziale dei vari genotipi tramite dati demografici •

Aumento/abbassamento frequenze alleliche da una generazione

all’altra • Differenza tra le frequenze

genotipiche osservate e attese secondo il modello H-W).

Fitness Darwiniana

Efficienza di un dato genotipo in un dato ambiente e in un dato

momento indicata con “w” è un valore relativo a quello di un altro

genotipo (solitamente quello con un maggior successo riproduttivo

messo al denominatore). Valore compreso tra 0 e 1.

Coefficiente di selezione

Dato che gli individui con fitness più alta sono avvantaggiati, quelli

con minor fitness sono svantaggiati. Questo parametro indica gli

S = 1 – W

effetti della selezione sui genotipi controselezionati.

(s = 1 per geni letali, w = 0).

Esperimento Kettlewell con Biston Betularia (marcati)

Foresta

• ; Rilasciati 393 grigi 406 scuri. Ricatturati 54 grigi

 

Area industriale

19 scuri • ; Rilasciati 64 grigi

154 scuri. Ricatturati 16 grigi 82 scuri • Foresta;

sopravvivenza = 54/393 = 0.137 grigi 19/200 = 0.047 scuri

w scuri = 0.047/0.139 = 0.343 w grigi = 1

• Area industriale; sopravvivenza = 16/64 = 0.25 grigi 82/154 =

0.53 scuri w grigi = 0.25/0.53 = 0.47 w scuri

= 1

Fitness di uno stesso genotipo varia in ambienti diversi, è difficile

che esista un gruppo di super organismi in grado di colonizzare ogni

ambiente.

Fitness come conseguenze di interazioni tra organismo e ambiente

• Ambienti diversi portano fenotipi diversi durante lo sviluppo

• Nessun fenotipo ha una fitness incondizionatamente superiore a

tutti gli altri, in tutti gli ambienti

• Ambiente non è una situazione fissa

Selezione direzional e Nell’annata arida lo spessore del becco

aumenta. Ma non tutti aumentano ma

mediamente ci saranno solo 1 o 2

generazioni che aumentano e la loro

progenie si sposterà verso un becco

più spesso. Chi riesce ad utilizzare

semi più duri farà più prole in

quell’annata. Nelle annate più umide lo

spessore del becco diminuisce perché

avere un becco molto spesso non ti consente di trovare dei semi in

situazioni di piogge. Caso simile al primo. Gli uccelli con

becco piccolo si cibano

preferenzialmente di semi teneri. Gli

uccelli con becco grande aprono i semi

duri. Gli uccelli di taglia intermedia non

possono aprire ne i semi teneri ne quelli

duri e difficilmente sopravvivono. La

selezione naturale favorisce due diverse

forme del becco. La distribuzione

relativa alle dimensioni del becco del

fringuello granivoro dell’Africa

selezione

occidentale è un esempio di

diversificante . In questo caso la selezione sfavorisce i becchi di

taglia intermedia, premiando quelli di taglia più grande e più

piccola.

Selezione frequenza-dipendente

In cui la fitness di un genotipo dipende dalla sua frequenza

Positiva

• se la fissazione è rapida con un aumento della

Mimetismo mulleriano

frequenza. Es. in cui specie di taxa diversi

sono inappetibili e hanno la stessa colorazione aposematica. Ciclidi

africani in cui nello stesso sistema lacustre esistono forme con

bocca rivolta verso sinistra e verso destra. Le specie predate da

quelle con la bocca verso sinistra si si difendono dall’attacco verso

sinistra ponendo il fianco destro, ma questo porta un aumento delle

forme con la bocca a destra e una diminuzione di quelle con la

bocca a sinistra.

Negativa

• con il mantenimento del polimorfismo in una

Mimetismo batesiano

popolazione. Es. in cui le specie appetibili

situate in una data area assumono gli stessi colori sgargianti di

quelle inappetibili (predatori associano colore al disgusto) per non

farsi predare. Tuttavia un aumento di individui appetibili può portare

a un danno in quanto un predatore può assaggiare un appetibile

mimetizzato, quindi gli appetibili devono essere meno degli

inappetibili (in alcune specie solo le femmine lo sono).

Melanismo industriale

Flusso genico tra popolazioni permette che vi siano zone con forme

sia melaniche sia chiare. La mutazione melanica è ricorrente.

Adattamenti imperfetti per una serie di cause

• No variabilità genetica idonea a condizioni ambientali

• Fenotipi meno idonei per mutazione e migrazione

• Fenotipi passati e ben adattati permanenti nel presente

• Selezione stabilizzante (< variabilità)

• Correlazione genetica tra caratteri

• Trade off in cui l’avvantaggiamento di un carattere con

dimorfismo sessuale può svantaggiarlo (Es. coda pavone).

La selezione naturale agisce sulla variabilità presente in un dato

momento, non ha scopo ma solo direzione.

Livello di selezioni (individui o gruppi)

• Altruismo selezione di gruppo in cui un “gene altruista” porta

alcuni individui a sacrificarsi per il benessere di altri individui come i

lemming che si suicidano. Confutato secondo il “principio

dell’imbroglione” secondo cui gli individui fanno di tutto per

salvarsi.

• Kin Selection selezione attraverso cui gli alleli differiscono nel

tasso di propagazione per l’influenza che i loro portatori hanno sul

successo riproduttivo di individui che hanno gli stessi alleli per

discendenza comune. Es. api/formiche operaie sterili che si

adoperano per il mantenimento della progenie della regina.

Evoluzione per selezione naturale

Individui di taxa indipendenti che vivono nello stesso mezzo

presentano convergenza evolutiva su caratteristiche che

permettono loro di vivere in quel mezzo (adattamento di animali

marini e piante rampicanti).

Cambiamento di frequenze alleliche e genotipiche porta ad un

accumulo di variazione genetica.

• Anagenesi cambiamento che ha luogo in tutta una linea filetica

creando un miglior adattamento (riflessione di variazioni

ambientali). • Cladogenesi 

popolazioni di 2 specie non più interfertili tra loro portano a

divisione della linea filetica in 2 unità.

Specie

Precedentemente:

Concetto biologico di specie (Mayr 1942) gruppi di

popolazioni naturali potenzialmente o effettivamente interfecondi

tra loro e isolate riproduttivamente da altri gruppi simili.

• Pregi specie definite in base al potenziale per il flusso genico

tra popolazioni piuttosto che da criteri morfologici

• Difetti Valido solo per specie a riproduzione sessuata ed

esistenti. Difficile da stabilire per popolazioni allopatriche. Può aver

luogo isolamento incompleto.

Dobzhansky

Stadio di divergenza evolutiva in cui un insieme di popolazioni

interfertili si suddivide in gruppi distinti con flusso genico ridotto

(ibridazione bassa) o impedito da meccanismi di isolamento

riproduttivo.

Differenza

La definizione di Dobzhansky menziona l’isolamento riproduttivo,

inteso come caratteristiche benefiche intrinseche in differenti

popolazioni in grado di impedire il flusso genico tra esse anche in

condizioni di simpatria. (diverso isolamento geografico). Però

l’isolamento riproduttivo è completo solo pre-copula (primo a

formarsi < energia.

Meccanismi pre-copula

• Isolamento ecologico con specie presenti nella stessa area ma che

non si incontrano in quanto occupano habitat diversi.

• Isolamento temporale con diversificazione del periodo di

accoppiamento • Isolamento

etologico con modalità di corteggiamento diverse

• Isolamento meccanico con differenze morfologiche nei genitali

Meccanismi post-copula

• Isolamento gametico con incompatibilità tra uova e spermi no

fecondazione • aborto (mortalità zigotica)

• Non vitalità (morte prima di maturità sessuale) o sterilità degli

ibridi • Insuccesso degli ibridi con ibridi di

prima generazione fertili ma la loro progenie è sterile.

Esempi:

• Isolamento temporale Gryllus veletis (accoppiamento in

primavera) e G.pennsylvanicus in autunno

• Isolamento ecologico Epilachna specie si nutrono e riproducono

su piante diverse

• Isolamento etologico Colias con feromoni diversi a seconda

della specie

Filogenetica

Gruppo basale più piccolo di organismi in cui vi sono relazioni di

ascendenza e discendenza quindi il più piccolo gruppo monofiletico

con un antenato in comune. Pregi:

• Informazioni sulla storia evolutiva dei cladi

• Classificazione riflette genealogia

Difetti:

• No indicazione su ibridazioni o flusso genico

• Uso di caratteri non importanti (necessità di più caratteri

indipendenti)

Speciazione

Cladogenesi Splittamento in 2 di una popolazione per accumulo

di divergenze che riducono l’interfecondità dovute a forze

microevolutive in grado di interrompere il flusso genico.

• Speciazione dovuta a isolamento e divergenza dovuti a mutazioni,

deriva genica e selezione. Come conclusione si ha l’isolamento

riproduttivo tra 2 entità (specie).

Modalità

• allopatriche Differenziamento genetico e isolamento

riproduttivo dovuti principalmente a isolamento geografico richiede

molto tempo in quanto le popolazioni separatesi per insorgenza di

barriere geografiche/migrazioni vanno gradualmente incontro a

differenziazione genetica e alla comparsa di barriere riproduttive

che determineranno un contatto secondario con isolamento

riproduttivo (altrimenti ritorno al flusso genico). Es. scoiattoli

terricoli del gran canyon

• Simpatrica Avente luogo senza isolamento geografico. In un

ambiente ecologicamente eterogeneo una popolazione evolve

polimorfismi determinanti preferenze (Es. nuove risorse in quanto le

precedenti sono diventate limitanti) e successivamente tra le 2

forme si ha isolamento riproduttivo. Es. speciazione di Rhagoletis

(fitofaga) in funzione delle diverse piante di cui si nutre e su cui si

riproduce.

Come insorgono tali barriere nella simpatrica?

• Scelta dell’habitat

• geni che adattano gli individui ad un determinato ambiente,

favoriscono determinati accoppiamenti

• Mutazione di geni che modificano le scelte di accoppiamento

• Adattamento ad ospiti che si sviluppano in tempi diversi

Richiede meno tempo di quella allopatrica in merito all’insorgenza

di isolamenti riproduttivi. Speciazione simpatrica

dove le specie pelagiche

tutti e due diversificano la

risorsa, una i pesci e l’altra

il plankton. Mentre le

specie bentiche una

mangia solo piccoli insetti

mentre l’altra anche piccole

conchiglie.

Speciazione per ibridazione rapidissima; avviene a livello

simpatrico e dà origine a una nuova specie con la combinazione di 2

genomi e di 2 specie diverse. Specie figlia isolata riproduttivamente

dalle parentali ma in grado di riprodursi se avviene una duplicazione

del proprio genoma per autofecondazione o errori nella meiosi

• Frequente in piante (es. Raphanobrassica e primule)

• Più rara in animali (fasmidi bacillus)

Reinforcement Con speciazione allopatrica in caso di contatto

secondario può aver luogo l’ibridazione con la produzione di ibridi

poca fitness. Questo determina la scomparsa di ibridi e il


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DETTAGLI
Esame: Ecologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze naturali
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher AlteredBeast95 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ecologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Urbanelli Sandra.

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