Geobotanica - Appunti

Concetti propedeutici in botanica

Individuo e propagazione clonale

Individuo non è un concetto semplice in botanica perché alcune specie di piante sono in grado di svolgere propagazione clonale. La propagazione clonale è la capacità di molte piante di dare origine a un clone dello stesso individuo a partire dalla trasformazione e sviluppo di una sua struttura o organo preesistente, in modo spontaneo. Ogni singolo ente, in quanto distinto da altri della stessa specie e di cose che abbiano composizione identica o identica evoluzione. Questa caratteristica dei vegetali fa sì che nel rilievo della vegetazione risulti particolarmente complicato contare gli individui e ci si basa su valori di copertura che inoltre sono più significativi rispetto ai rapporti di dominanza tra le specie.

Specie e caratteri morfologici

La specie è un gruppo di individui potenzialmente interfecondi (possono riprodursi tra di loro) e riproduttivamente isolato da altri gruppi, queste sono caratteristiche genetiche. La specie è un gruppo di individui morfologicamente simili, distinguibili per caratteri morfologici, fisiologici e biochimici. Il criterio morfologico è utile per riconoscere la specie. Difficoltà del sistema morfologico si verifica quando due specie completamente diverse poste in contesti simili assumono aspetti simili. Guardiamo i caratteri fiorali perché più ci dicono della caratterizzazione genetica perché sono direttamente collegati alla riproduzione. I fiori ci danno la tassonomia, basata su nomi in latino che sostituiscono nel mondo scientifico i nomi comuni. La tassonomia è la scienza che studia la classificazione degli organismi viventi e si avvale di un sistema gerarchico. Nome del genere + Nome specifico + autore.

Popolazione e comunità

La popolazione è costituita da individui della stessa specie che vivono all’interno di una determinata area, in un dato periodo, necessitano delle stesse risorse e reagiscono in modo simile ai fattori ambientali. La comunità è un insieme di diverse specie che occupano contemporaneamente un ambiente comune e interagiscono tra loro per competizione, complementarietà e dipendenza.

Gradiente ecologico e nicchia ecologica

Il Gradiente ecologico è una direzione lungo la quale ho una chiara variazione di un fattore ecologico. Per gradiente ecologico si intende un cambiamento lineare dei fattori abiotici nello spazio o nel tempo. Può essere più o meno ripido, sia quando si parla di quota che di umidità del suolo (diminuisce più ci si allontana dall’argine). Spesso è lungo questo che si osservano delle distribuzioni spaziali particolari. Possono descrivere fattori come l’altitudine, la temperatura, la profondità, la vicinanza al mare e l’umidità del suolo. La presenza e l’abbondanza delle specie varia lungo i gradienti ecologici. In qualunque punto sulla Terra siamo lungo una serie di gradienti. Ogni specie ha delle esigenze ecologiche che la pongono in un determinato tratto di ciascun gradiente ecologico.

La nicchia ecologica può essere intesa come lo spazio multidimensionale definito dai range di valori ottimali che ciascuna specie ha per ciascun fattore ecologico. Questa è costituita da tutte le variazioni dei parametri ambientali. Il fattore più importante è definito fattore limitante che si rifà alla legge del minimo che è un principio di agronomia che afferma che la crescita è controllata non dall’ammontare totale delle risorse naturali disponibili ma dalla disponibilità di quella più scarsa. Deriva dall’osservazione che l'aumento delle sostanze nutrienti già abbondantemente disponibili non migliora la crescita delle piante coltivate. Fattori della nicchia per una specie vegetale: Optimum di intensità luminosa, Temperatura e umidità dell’aria, Clima, Agenti di impollinazione e dispersione dei semi.

Ecosistema e biodiversità

L’ecosistema è l’insieme delle comunità biologiche e dell’ambiente fisico nel quale vivono, includendo in esso tutti i fattori che lo caratterizzano. La delimitazione dell’ecosistema è fortemente dipendente dalla scala di analisi. Questo è un sistema aperto e in equilibrio dinamico, si caratterizza attraverso tre componenti: struttura, composizione e funzione. La composizione è quali specie caratterizzano l’ecosistema. La struttura è come è composto mentre la funzione è determinata dalla struttura e dalla composizione. Il funzionamento si basa sul flusso di energia e di materia all’interno e tra la componente biotica ed abiotica dell’ecosistema. Tale flusso prende il nome di rete trofica ed è estremamente complessa. Il principale flusso di energia proviene dal sole, gli organismi primari sono capaci di sintetizzare sostanze organiche.

Biodiversità come variabilità degli organismi viventi e dei sistemi ecologici che li comprendono, ricchezza di vita sulla terra (piante, animali e microorganismi, i geni che essi contengono e i complessi ecosistemi che essi costituiscono nella biosfera), diversità a tutti i livelli di organizzazione biologica con particolare riferimento alla diversità genetica, di specie e di comunità. Le aree protette aumentano ma aumenta anche la perdita di biodiversità. La biodiversità alpha di un sito in genere indica il numero di specie, la beta è la diversità tra siti e viene derivata dai valori di alpha e la gamma è la diversità di un insieme di siti e in genere indica il numero di specie a livello regionale.

Vegetazione e flora

La vegetazione è il risultato della distribuzione e della combinazione delle piante nei diversi luoghi, in funzione del variare dei fattori ecologici, del patrimonio floristico e dell’attività umana. L’insieme di individui coerenti con il sito nel quale sono cresciuti e nella disposizione spaziale assunta spontaneamente. Non sempre un insieme di individui vegetali di diverse specie può essere definito come vegetazione (le aiuole non sono vegetazione). Si esprime anche a scale molto diverse e questa è la differenza con la comunità biologica.

La flora è l’insieme delle entità vegetali che vivono in un determinato territorio. Lo studio della flora è un settore della botanica. La flora è composta da specie le cui caratteristiche morfologiche e funzionali sono coerenti con l’ambiente in cui vivono. Le conoscenze floristiche di un territorio derivano da un insieme di segnalazioni e flore locali. Le flore locali sono frutto di ricerche di diversi anni.

Bioma e metodi di studio della vegetazione

Il bioma definisce i più ampi sistemi ecologici all’interno della biosfera, il fattore principale che influenza la vita sulla terra a piccola scala è il clima. Per questo la zonazione del nostro pianeta in biomi è legata a tipi climatici. I principali biomi seguono fasce latitudinali in maniera irregolare in relazione alla distribuzione degli oceani e delle terre emerse. Dipendono da fattori climatici. I limiti tra due biomi non sono netti, ci sono delle zone di compenetrazione, quindi esistono delle zone di transizione con caratteristiche intermedie. Sono delle fasce in cui la tipologia vegetazionale presente è determinata da condizioni morfologiche e mesoclimatiche. L’esistenza di alcuni biomi è legata a peculiari caratteristiche del suolo.

Forme biologiche e spettro biologico

Forme biologiche: ad ogni individuo può essere associata una forma biologica, identificazione della posizione delle gemme durante la stagione avversa. Metodo creato da Raunkiær tra 800 e 900. Le fanerofite sono specie legnose con gemme situate a più di 40 cm dal suolo, sono alberi, arbusti e liane. Si trovano nelle foreste, nelle fisionomia arbustive e nel bioma della savana in cui sono codominanti con altre specie vegetali (leccio, edera). Le camefite sono piante a base legnosa con gemme tra il livello del suolo e i 40 cm, si trovano in ambienti come le garighe e le brughiere, posti molto stressanti in cui le fanerofite non sopravviverebbero (lavanda, timo). Le emicriptofite hanno le gemme mezze nascoste, al livello del suolo, specie erbacee perenni, per rispondere a degli stress climatici e per sopravvivere alla falciazione (margherite, fragole). Dominano nelle praterie, sia steppe che pascoli, e nella savana. Le geofite hanno le gemme sotto terra come l'aglio e lo zenzero, la loro particolarità è che hanno organi di riserva nelle sommità. Si trovano nelle praterie e nelle foreste temperate. Le terofite sono piante annuali e le loro gemme sono nei semi, si trovano negli ambienti aridi quindi nelle praterie mediterranee e nei deserti (basilico). Le elofite hanno le gemme a pelo d'acqua (papiro), le idrofite hanno le gemme sotto l'acqua (ninfea), sono piante acquatiche e visto che l'acqua ha un ruolo mitigatore e quindi può essere trovato in diversi biomi.

Lo spettro biologico serve per descrivere e confrontare tra loro le comunità vegetali tenendo conto della percentuale delle forme biologiche presenti. La forma biologica ci dice molto sull'adattamento della pianta al clima, pertanto esiste una relazione tra lo spettro biologico della flora di una regione e il tipo di bioclima. Nei paesi tropicali forte prevalenza di fanerofite, nella regione mediterranea molte terofite e geofite, nella fascia temperata e nei climi freddi le emicriptofite. Le forme biologiche sono state utilizzate anche per descrivere le principali zone di vegetazione del pianeta tramite il confronto con lo spettro normale definito da Raunkiær sulla base di un campione della flora mondiale.

Classificazione CSR delle piante

La classificazione CSR delle piante sulla base dello stress e il disturbo. Lo stress per le piante è qualsiasi cosa che limita la produzione di zuccheri e la fotosintesi quindi la capacità di produrre materia organica di cui hanno bisogno. Il disturbo viene definito come qualsiasi evento in cui si ha l'asportazione di fitomassa (fuoco, sfalcio…). Ci sono degli eventi che sono a metà. Il triangolo di Grime è un modello che descrive i diversi equilibri tra competizione, stress e disturbo nella vegetazione e le corrispondenti strategie delle piante. Se ho un elevato stress non posso avere un elevato disturbo, ci sono luoghi in cui non c'è né stress né disturbi. Le specie competitrici hanno elevate capacità competitive, puntano tutto sulla crescita massimizzano l'utilizzazione delle risorse in ambienti produttivi. Si sviluppano in condizioni di basso stress e basso disturbo. Le specie stress tolleranti hanno adattamenti molto spinti per un determinato tipo di stress ma si riproducono a tassi relativamente bassi, massima conservazione delle risorse. Si sviluppano in condizioni di elevato stress e basso disturbo. Le specie ruderali sono adattate a disturbi frequenti che contrastano con meccanismi di propagazione vegetativa o riproduttiva, massima produzione di semi. Si sviluppano in condizioni di basso stress e elevato disturbo. Nell'ambiente mediterraneo abbiamo sia l'aridità (stress stagionale) che il fuoco (disturbo).

Metodi di campionamento

• Metodi di campionamento: l'analisi floristica è la descrizione della vegetazione sulla base della competizione floristica che presenta diverse problematiche. Si compila una scheda vegetazionale e l'elenco floristico (scheda bianca dove inserire le piante trovate e la loro abbondanza).
• Il campionamento può essere soggettivo quando è il rilevatore che sulla base delle sue conoscenze seleziona delle aree rappresentative della vegetazione. È uno schema molto flessibile (posso scegliere delle zone facilmente accessibili), che si basa sulla competenza e sull'esperienza, utilizzato quando l'obiettivo è la descrizione della vegetazione. Applicabile facilmente quando le differenze biologiche sono evidenti. Sono più diffusi in Europa e meno negli Usa, perché le aree sono più strette e omogenee. Implica una concezione con l'idea di Clements che esistano raggruppamenti distinti di specie vegetali che si ripetono nello spazio e possono essere identificati come unità discrete. Le discontinuità devono essere evidenti.
• Nel campionamento oggettivo i siti vengono scelti secondo uno schema preciso, si utilizza quando si vuole utilizzare test statistici e probabilistici. Potenzialmente tutti i punti hanno la stessa probabilità di essere scelti. Campionamento oggettivo sistematico. È utilizzabile anche in aree dove non esistono limiti chiari tra le comunità vegetali o se l'obiettivo è l'analisi della variazione. La visione è quella di Gleason non riconosce la possibilità di individuare comunità perché le specie vegetali rispondono in maniera autonoma al variare delle condizioni ambientali e presentano una distribuzione continua. L'approccio sistematico vuole essere a tappeto creo una griglia e decido di fare il campionamento in tutti i vertici della griglia. mentre quello random vuole essere rappresentativo di un campione infatti ogni punto dell'area ha la stessa probabilità di essere selezionato.
• La stratificazione è il processo di divisione di un campione in sottogruppi omogenei prima di procedere al campionamento, si applica nel campionamento soggettivo e in quello oggettivo si fa già dal GIS. Gli strati devono essere mutuamente esclusivi (ogni elemento deve essere associato ad un solo strato) ed esaustivi nel loro complesso (nessun elemento del campione deve rimanere escluso). Random stratificato la vegetazione viene suddivisa prima di selezionare casualmente le unità di campionamento, spesso su base fisionomica attraverso fotointerpretazione. Per l'analisi dei gradienti utilizzerò dei metodi lineari, la linea viene detta transetto, per mettere in evidenza le variazioni quali-quantitative della composizione specifica.

Metodo fitosociologico di Braun-Blanquet

L'esempio dei metodi soggettivi è il fitosociologico che ha lo scopo di classificare la comunità vegetale: porzione di vegetazione in un ambiente uniforme con composizione floristica e strutturale relativamente uniformi distinta dalla vegetazione circostante. Si possono determinare dei limiti da cui distinguere vari campionamenti. Prima deve decidere sole fare il rilievo dove riconosce una situazione omogenea (popolamento elementare). L'eterogeneità dipende sempre dalla scala considerata. Per la grandezza del rilievo inizio da un'area piccola per poi raddoppiare fino a quando non cambia completamente la vegetazione oppure quando non ho più specie nuove (si aumenta progressivamente la superficie di rilevamento fino a quando il numero di specie rinvenute si stabilizza). Nel campionamento oggettivo anche la grandezza del rilievo è predefinita. La scala di Blanquet si utilizza per l'abbondanza dove c'è una maggior rilevanza per le specie che sono meno presenti. Superficie del rilievo: La superficie del rilievo dipende dal minimo areale, ovvero l’area minima in cui la comunità è sufficientemente rappresentata. Si aumenta progressivamente la superficie di rilevamento fino a quando il numero di specie rinvenute si stabilizza. Nel rilievo fitosociologico se la vegetazione è pluristratificata l'elenco delle specie sarà eseguito per strati. Strato arboreo, arbustivo ed erbaceo. Dopo aver fatto la lista viene valutata l'abbondanza (la densità con cui gli individui si manifestano) e la copertura (proiezione verticale sul terreno della parte aerea delle piante di una data specie).

Metodi numerici e analisi dei gradienti ecologici

• Metodi numerici per dati vegetazionali.
• Analisi dei gradienti ecologici.
• Cartografia della vegetazione.

Vegetazione e ambiente

La diversificazione della vita sulla terra dipende dall'ambiente fisico, i fitoclimatologia; processi biotici e dai regimi di disturbo (sia naturali che antropici). La biosfera include tutti gli organismi viventi nei loro ambienti. L'atmosfera è l'involucro gassoso che avvolge il pianeta. La pedosfera (suolo) è il sottile strato all'interfaccia tra biosfera e litosfera, comprende sia una parte organica che rocciosa, aria e acqua. L'aria è sia una risorsa che un fattore determinante. La LITOSFERA è l’involucro roccioso esterno della terra, profondo 70-150 km. Comprende la crosta (continentale e oceanica) e lo strato superiore del mantello. La sua influenza sulla biosfera è limitata alla fascia di contatto con la pedosfera. La LITOSFERA contiene elementi essenziali per la vita (Ossigeno, Silicio, Alluminio, Ferro, Calcio, Sodio, etc.). La PEDOSFERA è lo strato superiore di alterazione delle rocce della litosfera (suolo) di spessore e composizione molto variabili. La PEDOSFERA è una fonte complessa di risorse organiche e minerali, oltre che di aria e di acqua.

Il clima è l'andamento medio nella troposfera delle condizioni meteorologiche in un arco temporale di almeno 30 anni. Il tempo atmosferico è l'insieme dei cambiamenti a breve termine di temperatura, pressione, umidità, precipitazioni e radiazioni solari. Il clima può essere letto a tre scale spaziali: macroclima (scala regionale, correlato a longitudine e latitudine), mesoclima (scala locale correlato alla topografia) e microclima (scala di dettaglio correlato a condizioni puntuali).

Nel macroclima con la latitudine c'è una variazione di temperatura (climi freddi, temperati e caldi) secondo un gradiente continuo mentre con la longitudine determina la vicinanza o lontananza dell'oceano (clima continentale o oceanico). Uno dei primi sistemi di classificazione del clima è quello di Köppen basato su temperature e precipitazioni associati alla vegetazione. Il fenomeno corrispondente alla variazione di clima è la diversa vegetazione. Indice ombrotermico estivo e indice di co...