Appunti Ecologia - Ambiente, fondamenti di ecologia, ecosistemi

Maggioranza delle piante

Piante che vivono in determinati ecosistemi

Danno il massimo della loro produttività intorno al 50% di intensità luminosa

Danno il massimo della produttività vicine al 100% di intensità luminosa

Sono piante arboree, tipiche dei climi temperati

Sono spesso piante erbacee, tipiche di climi più caldi

Sono piante più competitive, ad esempio del sottobosco dove godono di intensità luminosa più bassa a causa della competizione con altre piante

Esistono poi le PIANTE CAM che si sono adattate ai climi più aridi e che hanno un metabolismo intermittente: è questo il caso ad esempio delle piante grasse. Oltre alle piante superiori (C3, C4 e CAM) compiono la fotosintesi anche altri tipi di organismi: alcuni batteri, le alghe (uni o pluricellulari), i coralli costruttori, i muschi e i licheni.

La catena alimentare o rete trofica

Una catena alimentare,

La rete trofica è l'insieme dei rapporti tra gli organismi di un ecosistema. Se gli organismi hanno lo stesso ruolo nella catena alimentare, appartengono allo stesso livello di alimentazione. Di solito, al primo livello ci sono i produttori primari, poi i consumatori primari (erbivori) e così via. Le catene alimentari si dividono in: catena alimentare di pascolo (vegetali, erbivori, carnivori) e catena alimentare di detrito (materia organica morta, microorganismi detritivori...). In ambiente acquatico, la decomposizione avviene via via precipitando per la colonna d'acqua, entro i 3000m, ad opera dei numerosi batteri che vivono in acqua, per decomporre i batteri producono anidride carbonica e nutrienti.

Lezione 4 - SLIDE 4

L'evoluzione

Per evoluzione intendiamo: il progressivo e ininterrotto accumularsi di modificazioni successive, fino a manifestare, in un arco di tempo sufficientemente ampio, significativi cambiamenti negli organismi viventi.

Evolutive Lamarck definì la natura un sistema cooperativo, come una macchina. Per Lamarck l'adattamento cooperativo rappresentava la legge evolutiva: il carattere ereditario diveniva ereditario. Quella di Lamarck è la prima teoria.

Per Darwin la natura non era un semplice sistema cooperativo. Per Darwin c'era una lotta tra specie che determinava la sopravvivenza solo di quelle che sapevano adattarsi meglio (selezione naturale).

Mendel fu il primo ad occuparsi di genetica, fece tantissimi esperimenti sulle piante di piselli, e scoprì i caratteri dominanti e recessivi, notò che i caratteri ereditari non sono casuali ma seguono regole ben precise.

Scoprirono ciò che Mendel non era riuscito a scoprire: i cromosomi. Secondo i due studiosi la nascita della vita va attribuita alle composizioni chimico-fisiche dei cromosomi, inoltre scoprirono che il numero dei cromosomi è sempre costante per la stessa specie.

(nell'uomo sono 46, nei cani 78).

Fecero numerosi studi riguardo il DNA, WATSON & CRICK scoprirono la sua struttura a doppia elica e che i cromosomi sono costituiti da DNA.

GENOTIPO Si riferisce all'insieme di tutti i geni che compongono il DNA di un organismo o di una popolazione. Ogni gene, singolarmente e/o in modo cooperativo, contribuisce in maniera diversa allo sviluppo, alla fisiologia e al mantenimento funzionale dell'organismo.

FENOTIPO Il fenotipo è l'insieme di tutte le caratteristiche manifestate da un organismo vivente, quindi la sua morfologia, il suo sviluppo, le sue proprietà biochimiche e fisiologiche comprensive del comportamento.

Come funziona la Selezione Naturale? La selezione naturale agisce, indirettamente, sui fenotipi; perché adatta una specie al suo ambiente mantenendo il pool genico dei genotipi favorevoli e vantaggiosi. Per questo possiamo definire la selezione naturale come l'unica forza evolutiva adattativa.

Darwin ci spiega il funzionamento dellaselezione naturale con l'esempio delle giraffe: un tempo alcune giraffe avevano il collo lungo e altre corte, quelle con collo corto avevano più difficoltà a trovare il cibo portandole allamorte, nel frattempo il carattere 'collo lungo' sifaceva strada come carattere dominante, inquanto più vantaggioso per la specie. La selezione naturale opera in diverse modalità: 1. Selezione stabilizzante Esempio: numero di uova degli uccelli (che è sempre più o meno stabile) per esempio il codirosso depone sempre circa 5 uova; 2. Selezione direzionale Aumenta il numero di individui con una caratteristica genotipica estrema, Esempio: farfalle scure (melanismo estremo) per mimetizzarsi hanno la meglio su quelle chiare; 3. Selezione divergente Aumenta le caratteristiche estreme rispetto a quelle intermedie: anticamera della speciazione. Esempio: in alcune specie di uccelli il successo.

riproduttivo è maggiore negli esemplari con colori sgargianti;

4. Selezione frequenza-dipendente Agisce per ridurre la frequenza dei fenotipi più comuni per aumentare la frequenza di quelli meno comuni. Esempio: mancinismo.

5. Selezione sessuale È un tipo di selezione in cui, uno dei due sessi, esercita un'attrattiva sull'altro, in base a questa attrattiva la frequenza di un fenotipo aumenta o diminuisce. Esempio: nei daini, il maschio più bello si accoppia con più femmine portando avanti il suo fenotipo. Solitamente sono le femmine che scelgono con chi accoppiarsi per esempio molte specie di uccelli sono i maschi ad avere piumaggi sgargianti, proprio per attirare l'attenzione delle femmine (dismorfismo sessuale).

Gli effetti della selezione naturale

L'estinzione

Per estinzione intendiamo la scomparsa di una determinata specie. Le cause possono essere molteplici: diminuzione dell'habitat, comparsa di una specie concorrente,

modifiche repentinedell’ambiente che non consentono alla specie di adattarsi, comparsa di un nuovo predatore.

La speciazioneFenomeno opposto all’estinzione; cioè dalle specie già esistenti se ne formano di nuove. Laspeciazione può avvenire in due diverse modalità: anagenesi e cladogenesi. Nell’anagenesi laspecie i partenza si estingue generandone una nuova (esempio: la sequenza del genere Homo),nella cladogenesi la specie inziale si differenzia in due entità, diverse tra loro e dalla specie dipartenza, ma mantenendo caratteristiche simili.

La speciazione può avvenire in 4 diversi modi:

1. Speciazione Allopatrica
2. Speciazione Peripatrica
3. Speciazione Parapratica
4. Speciazione Simpatrica

Esistono inoltre meccanismi biologici che contrastano la riproduzione tra specie diverse (ibridazioni)chiamate BARRIERE PREZIGOTICHE che appunto impediscono la fecondazione. Questi meccanismideterminano l’isolamento riproduttivo, tipi di

isolamento:

• Isolamento di Habitat - specie simili vivono in habitat diversi (cavallo e zebra);
• Isolamento Temporale - specie simili si accoppiano/riproducono in momenti diversi;
• Isolamento Comportamentale - anche se simili hanno comportamenti/corteggiamenti diversi;
• Isolamento Meccanico - hanno organi riproduttivi diversi;
• Isolamento Gametico - i gameti sono incompatibili dal punto di vista chimico;

L'adattamento

L'adattamento è il risultato della selezione naturale. Con il termine adattamento si intende qualsiasi caratteristica di una specie che ne migliori le capacità di sopravvivenza in un determinato ambiente.

Un esempio di adattamento è il mimetismo, importantissimo per gli animali (sia predatori: mimetismo criptico offensivo, che prede: mimetismo criptico difensivo). Esistono poi altre tipologie di mimetismo: il mimetismo batesiano che consiste nell'imitare un'altra specie per

dissuadere/spaventare il predatore, il mimetismo mülleriano che consiste nell’imitare una specie pericolosa/disgustosa.

Il Branco

Il branco è un comportamento collettivo degli animali, il branco ha un effetto sociale in quanto permette all’individuo di accedere più facilmente alla riproduzione. È anche molto utile dal punto di vista della difesa: gli occhi di tanti individui vedono meglio degli occhi di un animale solitario, inoltre la colorazione del manto (per esempio nelle zebre) ha il compito di confondere il predatore. Anche il miglioramento della nutrizione è uno scopo del branco: infatti molti carnivori come leoni e lupi cacciano sempre in branco.

SLIDE 5 – PDF 5

La prima parte è stata fatta a penna (Gli appunti partono dalla slide 35 di 61).

Le classi di età nella popolazione

All’interno di una popolazione vi sono esemplari in diverse classi di età: la fase giovanile, la fase riproduttiva, la fase della

decadenza fisiologica. Questo dipende da fattori esterni e per calcolare le classi di età si fa uso di un asse cartesiano. Le classi di età sono molto importanti anche dal punto di vista ecologico perché queste permettono di valutare lo stato di una popolazione. La popolazione può essere:

• → In rapida espansione tanti individui giovani
• → Stazionaria le classi di età sono più o meno uniformi
• → In declino tanti, troppi individui anziani

La popolazione nello spazio:

• → Territorio area occupata esclusivamente da un animale attraverso difesa palese e repulsione.
• → Home range area occupata da una famiglia, area vitale, all’interno della quale la specie svolge le proprie attività durante l’anno. All’interno dell’home range c’è la Core Area ovvero l’area più frequentata di tutte.

La dimensione del territorio varia in base alle necessità dell’animale, quindi

In base alla dimensione del territorio varia anche la densità di popolazione. Le strategie R-K sono un modello teorico che descrive la dinamica attraverso la quale una popolazione di una determinata specie cresce e si afferma in un ecosistema.

La strategia R si basa sul potenziale riproduttivo. Più è alto il potenziale riproduttivo e più una specie può invadere il maggior territorio possibile (generalmente avviene in animali di piccole dimensioni).

La strategia K è la dinamica di popolazione basata sulle capacità di adattamento e sopravvivenza. Le popolazioni con strategia K hanno crescita più lenta e quando hanno raggiunto la capacità portante dell'ambiente si assestano su un livello di equilibrio. La crescita è lenta ma stabile, si riproducono più volte nella vita facendo un numero