Basi di Ecologia

POPOLAZIONE

Insieme di individui della stessa specie (tra i quali è possibile lo scambio di informazioni genetiche) che occupano un determinato territorio.

• Una popolazione presenta proprietà strutturali (densità, distribuzione per età, dispersione) e funzionali (forme di accrescimento)

Proprietà strutturali:

• Densità di una popolazione: numero di individui (o quantità di biomassa) per unità di superficie. Densità = N/S (S = superficie del territorio su cui si distribuisce la popolazione).
• La densità si può esprimere come numero, ma in ecologia viene fatto raramente ed è più significativa in termini funzionali la biomassa.

Il flusso di energia esprime un concetto dinamico, riferito all'unità di tempo; può permettere di comparare popolazioni di specie diverse.

Distribuzione per età: quando ci sono tanti individui, saltano all'occhio due

individui della stessa specie, nel caso di risorse limitanti. →Bisogna fare in modo che le risorse siano divise in modo equo tra gli individui è un sistema che massimizza la distanza tra gli individui che appartengono alla stessa popolazione.

• Distribuzione raggruppata = attrazione tra organismi della stessa specie, legato anche alla riproduzione o difesa da predatori o legato al fatto che i fattori ambientali idonei per una specie si localizzano in punti precisi (es. microambienti).
• Es. difesa da predatori funziona perché il predatore deve trovare il gruppo in uno spazio molto ampio e più il gruppo è grande, meno è probabile che proprio tu diventi la cena del predatore, infatti ogni individuo si nasconde dietro un altro (senza particolari tecniche di difesa attiva).

Proprietà funzionali (dinamiche):→Modelli di accrescimento indicano come una popolazione si mantiene stabile nel tempo in un ecosistema. Sono definiti da 3 parametri:

N = dimensioni della popolazione → r = potenziale biotico (natalità - mortalità) → (K-N)/K = resistenza del sistema (all'accrescimento) L'accrescimento in generale è condizionato da: → Fattori biologici = individui nascono e muoiono → Fattori comportamentali = individui arrivano o migrano dalla popolazione Due strategie di accrescimento: 1. Accrescimento esponenziale = il numero di individui con il passare del tempo si accresce sempre di più. Parlando di specie non umane togliamo i fattori di immigrazione ed emigrazione, quindi la popolazione cambia solo per variazione numerica di numero di nati e di morti. Introduciamo il numero di nati B e dei morti D per unità di tempo, sapendo il N totale degli individui possiamo conoscere la variazione degli individui istantanea Dn/dt (è una derivata, ovvero la velocità).

una→ →velocità dal momento che il tempo t 0) si può semplificare raggruppando i termini b e d:→ e infine possiamo definire (b-d) con r = tasso di accrescimento della popolazione(è il potenziale biotico = tasso di natalità e mortalità di una specie, che non si può modificare in quanto èdefinito da un codice genetico):→ questa formula è la velocità di accrescimento esponenziale. Le specie che seguono questa equazione seguono un accrescimento esponenziale→ →il grafico della velocità di accrescimento esponenziale è una retta r è il coefficiente angolare dellaretta (se r è alto l’inclinazione si alza, se r è basso l’inclinazione si abbassa).[La specie che presenta questa velocità di accrescimento presenterà una variazione degli individui→esponenziali grafico a destra]. →In questo caso non entra gioco l’ambiente

l'accrescimento esponenziale è compatibile solo con un ambiente che non ponga limiti di spazio e di risorse alla crescita.
• Una retta più inclinata avrà accrescimento più veloce = utilizza meglio le risorse
• Una retta meno inclinata avrà a disposizione meno risorse e quindi tende ad estinguersi
La crescita esponenziale non può continuare all'infinito, ma si arresterà in funzione di eventi di disturbo prevedibili (es. clima), imprevedibili (es. incendi, mareggiate) oppure a causa di fattori limitanti.

Aspetto positivo dell'accrescimento esponenziale = l'aspetto biotico si può manifestare al massimo, perché l'ambiente all'inizio non entra in merito la specie non ha limiti, può colonizzare l'ambiente in modo molto veloce e non è condizionata dall'ambiente all'inizio

Aspetto negativo = arriverà il momento in cui l'ambiente

popolazione cresca rapidamente, ma quando la popolazione raggiunge un certo livello, la crescita si riduca. Questo termine matematico è chiamato "capacità portante" dell'ambiente (K). Il modello di crescita logistica descrive questo tipo di crescita. Inizialmente, la popolazione cresce esponenzialmente (fase a), ma quando la popolazione diventa incompatibile con l'ambiente, il tasso di crescita si riduce (fase b) fino a raggiungere la capacità portante dell'ambiente (rappresentata dalla semiretta bianca). Dopo questo punto, la popolazione si stabilizza intorno al valore massimo sostenibile (fase c). Per evitare l'esaurimento delle risorse e il rischio di estinzione locale, è necessario intervenire fin dall'inizio per gestire l'ambiente. Bisogna introdurre un termine matematico che regoli la velocità di crescita in modo che quando la popolazione è numericamente bassa, la crescita sia rapida, ma quando la popolazione raggiunge un certo livello, la crescita si riduca. Questo termine matematico è chiamato "capacità portante" dell'ambiente (K).

velocità sia quella massima definita dal codice genetico (ovvero non entri in gioco l'ambiente) quando la N sta diventando grande, la velocità dN/dt diventa sempre più bassa perché introduciamo (K-N)/K, dove K = capacità portante dell'ambiente = pressione dell'ambiente = è il numero massimo di individui sostenibili in un particolare ecosistema (questo termine rappresenta la regolazione ambientale). Equazione di accrescimento logistico.

• Quando N è molto più piccolo rispetto a K, la velocità non cambia e rimane elevata perché è come se N fosse 0 e quindi (K-N)/K fosse = 1.
• N continua ad aumentare e quindi diminuisce la velocità.
• A K/2 (punto di flesso) entra in gioco K (capacità portante) fino a quando N sarà uguale a K, quindi il tutto sarà uguale a 0 quando la velocità è uguale a 0 il numero di nati bilancia.

quello deimorti, quindi la popolazione non cambia di numero.

Quindi:

• Velocità sotto la capacità portante = sopra lo 0, quindi positiva
• Velocità di accrescimento nei pressi della capacità portante = 0
• Velocità di accrescimento sopra la capacità portante = sotto lo 0, quindi negativa

Nel punto di flesso (a K/2) si raggiunge la velocità massima e quindi dopo questo punto la velocità di accrescimento diminuisce.

Aspetto positivo dell'accrescimento logistico = riesco a saturare l'ambiente con il massimo numero di individui che l'ambiente riesce a supportare

Aspetto negativo = non si può realizzare il potenziale biotico massimo, lo si fa solo all'inizio

La velocità di accrescimento logistico non è più una retta, ma il termine aggiunto la trasforma in una parabola.

La variazione della popolazione che segue un accrescimento logistico ha grafico corrispondente a quello di destra.

La maggior parte delle popolazioni naturali mostra un accrescimento logistico. Questo accrescimento stabilizza la popolazione, allontanando il rischio di estinzione. La popolazione ha la finalità del mantenimento nell'ecosistema del numero massimo di individui. L'ambiente entra in gioco in entrambi i casi, nell'esponenziale alla fine determinando un crollo della popolazione, mentre per il logistico entra in gioco dopo il punto di flesso, facendo arrivare piano piano la velocità allo 0.
• Condizioni e risorse ambientali instabili favoriscono specie con elevato potere riproduttivo (specie r-stratega = sono le specie che seguono accrescimento esponenziale)
• Condizioni e risorse ambientali stabili favoriscono specie con elevato grado di competizione (specie K-stratega = sono le specie che seguono accrescimento logistico)
Come entra in gioco l'ambiente dal punto di vista ecologico, come fa a far diminuire la velocità di crescita della popolazione?

accrescimento nell'equazione logistica?

La velocità con cui si nasce e muore sono fissate geneticamente per ogni specie.

Quando la velocità è molto bassa, il tasso di morte è basso e quello di nascita è molto elevato il codice genetico deve sempre codificare per mortalità inferiore alla nascita minimizza la mortalità e massimizza la natalità per ogni specie il potenziale biotico massimo per le specie che seguono una strategia K (accrescimento K) è molto a favore per natalità e a sfavore per mortalità.

Quando la popolazione è molto più bassa di K, viene messo in atto il potenziale biotico.

Quando la popolazione aumenta, le risorse diminuiscono e la popolazione entra in sofferenza ciò si rispecchia con l'aumento della mortalità e diminuzione natalità fino ad un punto di equilibrio = capacità portante dell'ambiente, momento in

cui la velocità di accrescimento è 0.

Quando la popolazione supera