Funzionamento degli ecosistemi

Cicli vitali e riproduzione

Il ciclo vitale è l’insieme delle tappe della vita di un organismo, cioè gli stadi dallo zigote all’individuo. I tratti del ciclo vitale di un organismo sono:

• Differenziazione
• Sviluppo
• Crescita
• Riproduzione

La riproduzione degli organismi marini può essere sessuale o asessuale; quella sessuale incrementa la diversità grazie allo scambio genetico e fusione dei gameti, è dominante in ambienti più stabili; quella asessuale avviene con tempistiche più brevi e in caso di risorsa stabile gli individui possono produrre grandi popolazioni in poco tempo. Le specie in base alla riproduzione che seguono possono distinguersi in:

• Gonocoriche (possono produrre solo spermi o uova)
• Ermafrodite (possono produrre i gameti di entrambi i sessi)

Ecologia larvale

La larva è uno stadio del ciclo vitale che presenta caratteristiche morfologiche, fisiologiche ed ecologiche molto diverse rispetto all’adulto. Distinguiamo 4 tipi di ciclo vitale:

1. Meroplanctonico: la fase larvale è svolta nel comparto planctonico
2. Merobentonico: la fase larvale è svolta nel comparto bentonico
3. Oloplanctonico: tutto il ciclo vitale è svolto nella colonna d’acqua
4. Olobentonico: tutto il ciclo vitale è svolto nel comparto bentonico

Strategie vitali

Studiare le affinità tra i vari tratti del ciclo vitale di diversi organismi ha permesso di riconoscere modelli con il nome di strategie vitali K e r. Le strategie vitali appunto vengono suddivise in K e r, la K è la carrying capacity cioè il valore massimo di crescita di una popolazione descritto da una curva sigmoide:

dN/dt = rN(k - N/k)

Se superiamo la soglia K, andiamo incontro a processi di interazione competitiva intraspecifica; invece la curva di crescita esponenziale è descritta da:

dN/dt = rN

Specie K:

• Vivono in ambienti prevedibili e stabili
• Il numero degli eventi riproduttivi è basso
• La crescita è lenta
• Lo sforzo riproduttivo è elevato
• Sviluppo lento e grande taglia
• Taglia popolazione stabile
• Capacità competitiva elevata

Specie r:

• Vivono in ambienti imprevedibili
• Il numero degli eventi riproduttivi è alto
• La crescita è veloce
• Lo sforzo riproduttivo è basso
• Sviluppo rapido e piccola taglia
• Taglia popolazione variabile
• Capacità competitiva bassa

Si possono classificare le larve in 2 categorie:

• Lecitotrofiche (le larve utilizzano le risorse derivanti dal vitello quindi sopravvivono senza alimentarsi)
• Planctotrofiche (in grado di alimentarsi fin da subito di altri organismi)

Ecologia del rifornimento larvale (supply side ecology)

La supply side ecology o ecologia del rifornimento laterale riconosce il ruolo fondamentale che gli input larvali giocano nel determinare la dimensione delle popolazioni locali adulte; ciascuna situazione ambientale è infatti il risultato del reclutamento di larve che arrivano da altrove. Una data comunità è il risultato di una storia di continua ricolonizzazione in seguito alla morte degli adulti, tali larve sono state prodotte altrove e poi trasportate per mezzo delle correnti. Infatti, a volte l’abbondanza di adulti in una data area dipende in primis dal reclutamento larvale, che a sua volta è funzione di processi di trasporto e in seguito dalle interazioni biologiche (alimentazione, predazione e mortalità larvale).

Forme di resistenza e benthic-pelagic coupling

Gli stati di resistenza (resting stages) e le cisti di organismi marini sono la risposta fisiologica a condizioni ambientali avverse. Per quanto riguarda gli stadi di resistenza, si tratta di una modalità di sospensione temporanea dalla vita attiva che permette agli organismi di superare momenti critici. Gli organismi affrontano queste condizioni con due processi diversi:

• Quiescenza: il ritardo nello sviluppo dovuto a una risposta immediata allo stress ambientale. Se un organismo va in quiescenza, la riattivazione dipende dalle condizioni ambientali; quando torneranno ad essere favorevoli, lo sviluppo inizia.
• Diapausa: l’interruzione dello sviluppo programmata dal genoma che sospende lo sviluppo anche in caso di condizioni favorevoli. Lo sviluppo riprende solo dopo il completamento di un periodo refrattario di sospensione e se le condizioni sono adatte.

Gli stati di resistenza e le cisti sono spesso di forma sferica ed hanno caratteristiche di elevata robustezza. Le forme di resistenza, cioè gli organismi in pausa, vengono accumulate nel fondale marino, quindi sono anche esposte a rischi. Si parla di accoppiamento bento-pelagico (benthic-pelagic coupling) quando organismi come le forme di resistenza, che dal benthos vengono rilasciati nella colonna d’acqua e quindi ripopolano la colonna. La distribuzione delle forme di resistenza nei sedimenti, l’infossamento e la predazione controllano l’abbondanza di questi nei fondali. Infatti, quando sono nei fondali, possono rappresentare forme di cibo e alcuni organismi dotati di particolari strutture boccali o di cattura possono cibarsi di questi.

Le forme di resistenza possono avere implicazioni anche dal punto di vista genico; ad esempio, delle cisti di crostacei che si sono sviluppate a distanza di centinaia di anni dalla loro produzione e al momento della schiusa vengono a contatto con organismi prodotti generazioni dopo, l’incrocio può essere importante nel caso si fossero verificati processi di deriva genetica, in particolare di bottle neck.