Ecologia: Ecosistema

I IIIB

IIIB I

Strato

Suolo Sedimenti

eterotrofo

Materiale geologico originario Materiale geologico originario

(B)

(A) IV

DIFFERENZE:

• Biomassa

Tempo di turnover = biomassa / produttività



 Sistema forestale con biomassa di 20.000 g/m2

 Tasso di accrescimento annuale 1000 g/m2 per anno

 Tempo di turnover B/P 20000/1000=20

 20 anni rappresentano il turnover o il tempo di sostituzione per questa foresta

 La velocità di turnover è il reciproco: P/B

 1/20=0.05 Ecosistema acquatici: tempo di turnover basso



(biomassa minore, tasso di incremento maggiore)

ECOSISTEMI ETEROTROFI

Flusso di energia DIAGRAMMA FUNZIONALE DI UN ECOSISTEMA

unidirezionale Limite dell’ecosistema Immagazzinamento

dell’energia (materia

organica, organismi)

Anello di controllo

a feedback e

immagazzinamento

dell’energia

Entrata di materiali

(nutrienti) e organismi Simboli utilzzati nei modelli di ecosistema

Cicli e depositi

dei materiali Materiale

(nutrienti) esportato SORGENTE DI ENERGIA

Stuttura biotica Perdita ETROTROFI

(comunità) di calore PERDITA DI ENERGIA

SOTTOFORMA DI CALORE

Flusso: traiettoria movimenti di materiali



ed energia AUTOTROFI

Entrate ed uscite ENERGIA IMMAGAZZINATA

 Proprietà del sistema

 Retrocontrollo: meccanismo interno al

 sistema che ne influenza il funzionamento:

Negativo: è stabilizzante.

Positivo: allontana il sistema dall’equilibrio INTERAZIONE

A B C

Anello di retro-controllo

Modello a comparti con un anello o controllo di retro-controllo che trasforma un sistema

lineare in uno parzialmente ciclico

I meccanismi di controllo sono interni e diffusi ed implicano interazioni tra i sub-sistemi

Ecosfera

Bioma Non vi sono punti specifici di controllo.

Paesaggio Il sistema è mantenuto in uno stato

pulsante da feedback + e –

Ecosistema

Comunità OMEORESI

Popolazione

ORGANISMO

Apparato Presenza di sistemi di

Organo controllo retroattivi (+ e -)

che mantengono uno

stato stazionario

Tessuto

Cellule OMEOSTASI

Molecole

Atomo Controllo dipende dal feedback

Feeedback positivo - accelerazione della deviazione

Feedback negativo – neutralizzazione della deviazione

Meccanismi che mantengono uno stato stazionario

(omestatici - omeoretici)

Stabilità mantenuta da complessità funzionale (+ anelli di

feedback potenziale) o strutturale (alta biodiversità)?

Stabilità di resistenza, capacità di resistere

Stabilità di resilienza, capacità di recupero

Stabilità totale

Perturbazione

Regolare ampiezza delle oscillazioni

Misura di

resistenza

ecosistemica Stabilità

totale

Funzione Misura di resilienza

Tempo

Ecologia ecosistemica

• Ecosistema = comunita’ e ambiente abiotico

– flusso di energia

– ciclo dei nutrienti

– reti trofiche Modello di flusso di energia ecologico

CATENA TROFICA

Successione di organismi che mangiano e vengono mangiati

Sorgente di energia utilizzata

Catena Catena

alimentare alimentare

di pascolo di detrito

strato strato

autotrofo eterotrofo

starne

detrito gamberetti

organico aguglie falchi

pescatori

anguille

piante aironi

limnee

acquatiche verdi RETE TROFICA DI

passere

di mare smerghi UN ECOSISTEMA LITORALE

pectinidi ciprinotondi

plancton cormorani

cavedani gabbiani

zanzare carpe martin

pescatori

piante grilli tordi

di palude

1° livello 2° livello 3° livello 4° livello

trofico trofico trofico trofico

foglie di

mangrovia

fitoplancton

E alghe del

benthos funghi

batteri

protozoi copepodi

granchi CATENA DI DETRITO

anfipodi larve di

insetti

nematodi gamberetti

molluschi

bivalvi ciprinidi misidacei

CONSUMATORI DI DETRITO

PICCOLI CARNIVORI

Catene trofiche sono generalmente incluse in reti trofiche piu’ complesse.

Molti organismi si nutrono di piu’ di un livello trofico

CATENA ALIMENTARE RETE TROFICA

Una rete alimentare nel lago Gatun, Panama La figura riassume

le principali interazioni preda-predatore all’interno della

comunità. RETI TROFICHE

Un importante paramentro nello studio delle reti alimentari è la

connettanza definita come:

C = N/[S( S-1)]

Dove N è il numero di interazioni reali tra le specie ed S è il numero di specie presenti nella

rete. Così definita la connettanza rappresenta il rapporto tra il numero di interazioni

interspecifiche reali presenti nella rete e il massimo numero di interazioni interspecifiche

possibili nella stessa rete

Il prodotto SC rappresenta la connettività. Questo parametro assume valori costanti

compresi fra 4-5; ciò indica che mediamente ciascuna specie interagisce direttamente con

poche altre CARATTERISTICHE DELLE RETI TROFICHE

sono brevi

n° degli

onnivori connettività

è basso costante

specie terminali, intermedie e basali, si trovano in

proporzioni cost indipendentemente dal n° di

specie

( ad es. Comunità altamente diverse hanno le stesse proporzioni

del n° totale di specie nei livelli trofici TEORIA DEGLI

EFFETTI A CASCATA

IPOTESI HSS

(Hairston, Smith & Slobodkin, 1960)

• In condizioni di equilibrio, tutto il cibo prodotto dalle

piante deve essere consumato da qualche specie

• Poiché quasi tutta la produzione terrestre cade al suolo

non mangiata è difficile pensare che gli erbivori siano

limitati e limitino la PPN

• Poiché né piante né erbivori crescono all’infinito,

entrambi devono avere un fattore di controllo che deve

essere sempre legato alle interazioni trofiche

ENUNCIATO

I differenti livelli trofici vengono alternativamente limitati dal basso o dall’alto

• le piante sono limitate dai nutrienti (basso)

• gli erbivori dai loro predatori (alto)

• i carnivori dalla densità di erbivori (basso)

• i detrivori dalla disponibilità di detrito (basso)