Appunti Ecologia

LA COEVOLUZIONE.

E' l'evoluzione congiunta di una o più specie diverse che hanno tra loro una stretta relazione

ecologica, cioè l'evoluzione di una specie dipende in parte dall'evoluzione dell'altra. Esempi di

coevoluzione si hanno tra gli erbivori e le piante, tra gli organismi di grossa taglia e i loro

microrganismi simbionti o tra i parassiti e i loro ospiti.

CONCETTI DI HABITAT E NICCHIA ECOLOGICA.

L'HABITAT di un organismo è il luogo dove vive e quindi è il luogo in cui andremo a cercarlo. Ad

esempio, le ostriche sono planctoniche e quindi è ovvio che non le troveremo mai in ambienti

fangosi o rocciosi. La NICCHIA ECOLOGICA invece rappresenta non solo lo spazio fisico

occupato da un organismo ma anche il suo ruolo funzionale nella comunità (es. la sua posizione

trofica, la sua posizione lungo i gradienti di temperatura od umidità, pH ecc.).

Possiamo distinguere:

-NICCHIA SPAZIALE:

-NICCHIA TROFICA:

-NICCHIA MULTIDIMENSIONALE:

Un'altra distinzione è fatta tra:

-NICCHIA FONDAMENTALE: è l'ipervolume utilizzabile da una specie in assenza di competitori o

altri fattori limitanti.

-NICCHIA REALIZZATA: è un ipervolume limitato in quanto considera la produzione ed altri fattori

limitati.

La nicchia può essere descritta quantitativamente in termini di AMPIEZZA DI NICCHIA e

SOVRAPPOSIZIONE DI NICCHIA. Per ampiezza di nicchia si intende quella parte di ipervolume

che rappresenta la nicchia realizzata da una specie; per sovrapposizione di nicchia si intende

quella parte di ipervolume comune alla nicchia di più specie.

L'AMPIEZZA della nicchia dipende dalla disponibilità delle risorse in natura. Si allunga se le

quantità di risorse vengono ridotte, al contrario si restringe se la quantità di cibo è ampia.

La SOVRAPPOSIZIONE DI NICCHIA porta invece le specie ad entrare in competizione e

l'intensità della competizione sarà proporzionale alla sovrapposizione di nicchia.

Inoltre, quando si parla di nicchia ecologica non si può mai parlare di specie ecologiche

equivalenti, cioè specie che occupano nicchie simili in differenti regioni geografiche. Ad esempio, i

canguri australiani sono gli equivalenti ecologici del bisonte e dell'antilope americani.

LA BIODIVERSITA' E GLI INDICI DI DIVERSITA'.

Nel corso di centinaia di milioni di anni, la vita si è diffusa nel globo ovunque, conquistando ogni

tipo di ambiente, dalle profondità oceaniche alle cime delle montagne. Per sopravvivere in luoghi

diversi e per periodi così lunghi, gli esseri viventi si sono dovuti adattare e nel corso di questo

processo di adattamento hanno assunto un'infinità di forme, dimensioni e altre caratteristiche.

Proprio per questo motivo possiamo definire la BIODIVERSITA' come la ricchezza della vita, una

ricchezza che si è moltiplicata e modificata nel tempo e nello spazio e che oggi si riflette nella

varietà degli organismi che popolano la Terra.

In modo più concreto, la BIODIVERSITA' può essere definita come il numero di specie di una

comunità e le loro ripartizioni quantitative rispetto al numero totale degli individui della comunità.

Le specie note oggi sono 1,4 milioni. Ovviamente la biodiversità non è un'entità fissa nel tempo;

generalmente essa ad aumentare con la dimensione dell'area oppure dal Nord verso l'equatore

poiché al Nord le condizioni sono estreme e il numero delle specie che possono sopravvivere a tali

condizioni è inferiore.

Esistono altri 3 tipi di diversita importanti:

1. DIVERSITA' GENETICA INTRASPECIFICA: descrive l'esistenza di molte versioni

diverse di uno stesso organismo, ad esempio la razza italiana è diversa da quella cinese.

1. DIVERSITA' TASSONOMICA O INTERSPECIFICA: descrive le varietà delle specie

(piante, animali ecc.)

1. DIVERSITA' AMBIENTALE: descrive le varietà di specie in un particolare habitat o

comunità.

Quando si parla di biodiversità è importante riconoscere due sue componenti:

-OMOGENEITA': è un numero che ci indica come una specie è distribuita rispetto alla comunità.

Ad esempio, se in una comunità ci sono 10 specie e il numero totale degli individui della comunità

è 100, o ogni specie contiene 10 individui o una specie contiene 91 individui e 9 specie ne

contengono 1 o, meglio ancora, la dominanza di una specie sulle altre.

-RICCHEZZA DELLA SPECIE: si intende il numero di individui di una specie per unità di spazio.

Per decifrare la biodiversità infatti non basta contare il num

Per calcolare la ricchezza della specie i matematici idearono tale formula:

Dove d è la ricchezza della specie, s il numero di specie ed n il numero totale di individui.

Per calcolare la ricchezza della specie vi sono anche altri indici tra cui:

-INDICE DI SIMPSON O DOMINANZA e (valori compresi tra 0 e 1):

Dove N indica in numero totale di tutti i fattori di importanza (biomassa, produttività), ne indica il

valore di importanza per ciascuna specie ed e indica la specie dominante.

-INDICE DI SHANNON (valori compresi tra 0 e 1) che viene usato per calcolare la diversificazione

dell'ambiente e si riferisce alle specie meno rappresentate:

Dove ne indica il valore di importanza per ciascuna specie ed N il valore di importanza totale.

-INDICE DI OMOGENEITA' DI R. che viene usato nello stesso caso dell'indice di Shannon:

Dove H è l'indice di Shannon e s il numero di specie.

-COEFFICIENTE DI FREQUENZA:

Dove p è la frequenza della specie nella campagna A e q è la campagna A.

Questi indici vengono usati per fare analisi di impatto ambientale.

La densità, oltre che con gli indici, può essere quantificata con le CURVE DI DIVERSITA'-

DOMINANZA. Si va ad usare un sistema di assi cartesiani in cui nell'asse delle ascisse si mettono

i numeri delle specie in sequenza crescente mentre nell'asse delle ordinate si mettono i rispettivi

valori di importanza. Più ripida è la curva che si ottiene, più bassa sarà la densità.

SVILUPPO ED EVOLUZIONE DEGLI ECOSISTEMI.

SCALA SPAZIALE E TEMPORALE.

Nella trattazione di tipo paesaggistico di un qualsiasi processo ecologico e dei meccanismi che lo

regolano, bisogna studiare i differenti fenomeni a diverse scale di osservazione spaziale e

temporale, tenendo presenti i diversi livelli delle organizzazioni ecologiche. All’interno di qualsiasi

paesaggio, per sua natura ordinato secondo una struttura gerarchica, i processi ecologici sono

influenzati simultaneamente da fattori che operano su un vasto intervallo di scale.

Le relazioni specie-habitat esistono spesso a differenti scale spaziali, variando da una

distribuzione delle specie a scala geografica, alla struttura spaziale delle popolazioni, fino alla

distribuzione dei singoli individui. Non esiste quindi una scala universale; le diverse organizzazioni

ecologiche (individui, popolazioni, comunità) vengono influenzate da differenti elementi del

paesaggio, interagendo e comportandosi in maniera differente, a secondo della scala di

osservazione, sia temporale che spaziale. La scala di osservazione può variare dal metro quadro

alle centinaia di chilometri quadri; una chiazza sabbiosa di pochi metri quadri potrebbe infatti

essere il “mondo intero” per un singolo mollusco, ma anche un piccola chiazza (patch) per un

branco di pesci. In un paesaggio marino “a chiazze”, le associazioni o le modalità di

associazione, dette patterns, di specie differenti verso uno specifico habitat, potrebbero essere le

stesse ad una specifica scala di osservazione spaziale ma differenti ad un livello spaziale

gerarchicamente inferiore. Il grado di variabilità e di complessità del sistema aumenta

esponenzialmente passando dallo studio di una singola patch (1-50 m) allo studio di un intero

paesaggio marino (fino alle centinaia di km) e dallo studio di una singola specie allo studio di una

intera comunità. Questo indica che le dinamiche di ogni singola specie, funzione dei parametri

strutturali e del grado di eterogeneità fisica di un paesaggio marino, variano in base alla scala di

osservazione. In altre parole, se vogliamo comprendere gli effetti dello spazio e del tempo sulle

strutture, i processi e le funzioni dei sistemi ecologici, dobbiamo definire con precisione le scale

spaziali e temporali di osservazione.

L'IPOTESI DI GAIA.

E' una teoria formulata da Lovelock. Gaia, che non è altro che il nome greco della dea della terra,

si basa sul fatto che gli oceani, i mari, l'atmosfera, la crosta terrestre e tutte le altre componenti

geografiche del pianeta Terra si mantengano in condizioni idonee alla presenza della vita proprio

grazie all'azione degli organismi viventi vegetali ed animali. Ad esempio, l'ammoniaca prodotta

dagli organismi mantiene un pH nei sedimenti e nel suolo favorevole a diverse forme di vita; senza

questo prodotto il suolo potrebbe diventare talmente acido da escludere tutti gli organismi.

Alla base di questa teoria, Lovelock e la microbiologa Margulis conclusero che nell'atmosfera

terrestre la ricchezza di O2, il basso contenuto di CO2, le moderate condizioni di temperatura e il

pH della superficie terreste, possono essere spiegate solo grazie all'attività coordinata di piante e

microbi.

LA SUCCESSIONE ECOLOGICA.

Ogni ecosistema è soggetto nel tempo a delle modifiche che sono determinate dalle interazioni

delle comunità biotiche ed abiotiche che lo occupano. Queste modifiche avvengono giorno dopo

giorno quindi nell'insieme possono essere considerate come un processo di evoluzione del

sistema che prende appunto il nome di SUCCESSIONE ECOLOGICA. Dal momento che un

ecosistema si evolve, è ovvio che esso nasce, cresce ma non muore. Esso può nascere dal nulla o

da ambienti distrutti da input allogeni, cresce modificandosi ed arriva ad uno stadio terminale in cui

raggiunge l'equilibrio e non si modifica più: questo stadio prende il nome di CLIMAX.

I passaggi da uno stadio all'altro sono ordinati, ciò significa che un ecosistema non può passare da

uno stadio seriale 2 ad uno stadio 4 ma deve prima obbligatoriamente passare dallo stadio 3. Per

esempio, un ecosistema roccioso non può trasformarsi subito in un bosco ma deve prima passare

attraverso degli stadi intermedi.

Quando parliamo di successione ecologica, dobbiamo fare distinzione tra:

-SUCCESSIONE AUTOGENA: i principali fattori generanti sono quelli interni alla comunità

(rapporti tra diverse popolazioni, modificazioni ambientali di origine biologica) che autodeterminano

la propria evoluzione.

-SUCCESSIONE ALLOGENA: è determinata prevalentemente da fattori esterni abiotici (fisici,

chimici, metereologici, incendi