Modulo di Ecologia

STORIA DELL'ECOLOGIA (1) ڵڼڹڽ)

Dopo la divisione di Linneo (ڵڻڴڴ) seguirono gli studi di Charles Darwin ("L'Origine e di Gregor Mendel, i

delle specie",

quali rivoluzionarono la visione della Biologia.

ڵڼںڽ

Nel (biologo tedesco) avanzò la proposta del termine

ERNST HAECKEL ECOLOGIA.

ڵڽڻڻ

Nel (zoologo tedesco) descrisse i banchi di ostriche, introducendo il termine (=associazioni

KARL MOBIUS biocenosi

di animali e piante).

ڵڼڽڼ

Nel (botanico statunitense), a 18 anni, pubblico "The in

CLEMENTS Phytogeography of Nebraska",

collaborazione con un altro botanico.

ڵڼڽڹ,

Nel (botanico svedese) pubblicò "Oecology (primo testo universitario presentante la

EUGENIUS WARMING of Plants"

parola "ecologia" nel titolo) in cui introdusse la scala temporale nella descrizione della associazioni vegetali, introducendo per

la prima volta il termine di CLIMAX.

ڵڽڴڸ,

Nel pubblicò "The mentre nel 1916 pubblicò "Plants

Clements Development and Structure of Vegetation", Succession"

In contemporanea a Clements, e (zoologi americani) concentrarono i

CHARLES ADAMS VICTOR SHELFORD

loro studi sulle comunità di animai, in particolare su molluschi di acque dolci e scarabei, inoltre Charles

Adams si dedicò all'American mentre Victor Shelford, in collaborazione con Clements, scrisse

Ecology Socity

"Biology-Ecology" (1939), descrivendo i BIOMI.

Fino a questo punto di storia ci furono dei notevoli progressi nella descrizione degli ecosistemi ("chi c'è") ma ancora non

si erano intuite le basi del loro funzionamento.

(zoologo inglese) arrivò a comprendere le relazioni funzionali nelle varie comunità ("chi fa cosa") dove è emerso che la

ELTON

relazione più evidente è il "che cosa mangia" e il "da chi è mangiato".

Studiando le catene alimentari artiche, introdusse il concetto di basato sui numeri (1 orso,

PIRAMIDE TROFICA

tante foche, moltissimi pesci, innumerevoli piccoli crostacei e una miriade di organismi vegetali microscopici).

ڵڽڶڻ

Nel scrisse "Animal Ecology" dove ogni organismo rientrava in una complesso di relazioni funzionali: si

domandò cosa potesse succedere alla fine della vita di un organismo ed intuì che il processo di disgregazione degli

organismi andava a restituire una serie di elementi minerali per i vegetali, andando così a creare una sorta di ciclo

perpetuo (CLICLI BIOGEOCHIMICI).

Ma come si può adattare le piramidi dei numeri (piramidi trofiche) alle foreste? La risposta la si trova nelle

PIRAMIDI DELLA BIOMASSA

Ma anche queste piramidi, in alcuni casi, si rovesciano (es. la biomassa del fitoplancton in determinate

condizioni è minore di quella dello zooplancton )

(zoologo inglese) studiò per 3 anni i contenuti stomacali delle aringhe del mare del nord: notò che la dieta

HARDY ڵڽڶڸ pubblicò una dettagliata descrizione della RETE

cambia con l'età e con la disposizione alimentare. Nel

ALIMENTARE che presenta l'aringa del mare del nord.

La conservazione di una risorsa richiede la conservazione di una rete complessa di relazioni, detta

RETE ALIMENTARE.

Ma ancora non si sapeva bene chi sostenesse le reti alimentari e come queste funzionassero.

ᇱ ڶ

ڴ

Negli anni e descrissero matematicamente l'andamento delle popolazioni di predatori

VITO VOLTERRA ALFRED LOTKA

nei confronti delle prede. In intuì che l'energia solare, oltre ad essere il motore del mondo

Elements of Physical Biology

fisico (venti, correnti) era anche il motore delle comunità vegetali ed animali. Però, a quei

tempi, non si sapeva ancora chiaramente che l'energia, la temperatura e l'umidità fossero il

motore degli ecosistemi. ڵڽڷڹ

Solo nel (botanico inglese) intese con

Sir Arthur George Tansley

ECOSISTEMA l'unità fondamentale dell'ecologia, partendo dal presupposto

che le piante interagiscono tanto con il mondo animale quanto con il suolo

motore degli ecosistemi. ڵڽڷڹ

Solo nel (botanico inglese) intese con

Sir Arthur George Tansley

ECOSISTEMA l'unità fondamentale dell'ecologia, partendo dal presupposto

che le piante interagiscono tanto con il mondo animale quanto con il suolo

ed il mondo inorganico in generale (SISTEMA CASA).

Per scoprire il "segreto" degli ecosistemi, alla fine degli anni 'ڷڴ, studiò il lago Cedar

RAYMOND LINDEMAN

Bog (Minnesota, USA): divise gli organismi i AUTOTROFI e ETEROTROFI e capì che tutto è mantenuto

dall'energia solare che alimenta gli autotrofi (PRODUTTIVITA' PRIMARIA), la quale si trasmette nella catena

alimentare e poi si dissipa come calore attraverso la respirazione di tutti gli organismi.

Lindeman morì a 27 anni, prima della pubblicazione di The Trophic-dynamic Aspect of Ecology, che uscì grazie

all'aiuto di EVELY HUTCHINSON

A questo punto si può considerare svelato il funzionamento delle comunità vegetali e animali: esse, infatti,

rispondo alle leggi della fisica (termodinamica).

L'eredità di Lindeman fu accolta da EUGENE ODUM, il quale propose per la prima volta un corso di ecologia, pubblicò

e fondò l'Istituto di Ecologia nella propria università.

Fundamentals of Ecology (ڵڽڹڷ)

A questo punto l'ecologia viene considerata una VERA SCIENZA!! Rinaturalizzazione

L'ecologia comprende Conservazione della natura

Ecofisiologia

Ecotossicologia

Etologia

Ecologia del paesaggio

ڵڽڽڻ

Nel entra in vigore il PROTOCOLLO DI KYOTO

Si tratta di un accordo internazionale per contrastare il riscaldamento climatico. Affinchè questo trattato potesse

ڹڹ nazioni e che tali nazioni

entrare in vigore era necessario che venisse rettificato da non meno di

ڹڹܫ

complessivamente rappresentassero non meno del delle emissioni serra globali di origine antropica.

ڶڴڴڹ.

Entrò in vigore solamente nel

ڶڴڵڹ

Nel si tenne il DI PARIGI è un accordo tra gli stati membri della

MEETING DI PARIGIL'ACCORDO

Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici

riguardo alla riduzione dei gas serra a partire dall'anno 2020.

ECOSISTEMA: DEFINIZIONE, TIPOLOGIE e PROPRIETA' (2)

L'ecosistema è la insieme della comunità biologica che vive in

BIOGEOCENOSI. ECOSISTEMA= una data area e dell'ambiente fisico che la

costituisce.

= associazione di piante ed animali in un ambiente fisico

L'ecosistema presenta 2 importanti componenti (piante, alghe e alcuni batteri)

BIOTICA

COMPONENTE PRODUTTORI ( organismi eterotrofi)

CONSUMATORI (funghi e batteri)

DECOMPOSITORI

AMBIENTALI (temperatura, ph, umidità)

ABIOTICA

COMPONENTE FATTORI

FATTORI MULTIPLI (clima)

 INSIEME DI FATTORI MULTIPLI (condizioni

 pedo-climatiche).

Gli organismi oscillano nell'ecosistema e tale oscillazione viene definita come DINAMICA DELLE POPOLAZIONI

I singoli fattori, temperatura, disponibilità idrica, pH, non agiscono da soli questo perché gli organismi rispondono ad

una combinazione di tali singoli fattori.

Il è un fattore multiplo complesso che agisce sull'ecosistema: le comunità, però non dipendono unicamente dal

CLIMA

clima (ad esempio si parla di condizioni PEDROCLIMATICHE per racchiudere sia le condizioni atmosferiche che quelle

terrestri, è quindi una combinazione).

L'ecosistema è definito anche da 2 ulteriori componenti: a)COMPONENTE (confine di un ecosistema/dimensione)

SPAZIALE

ossia è la distribuzione spaziale di un ecosistema (es. lago)

Possono essere definitiMICROECOSISTEMI(pozzanghere…)

(stagni, prati...)

MESOECOSISTEMI (biomi distribuiti per

MACROECOSISTEMI

fasce climatiche)

b)COMPONENTE (stato di un ecosistema)

TEMPORALE

-Ossia le SUCCESSIONI ECOLOGICHE che interessano un ecosistema

-Anche in tempi relativamente brevi (tempi geologici e storici, in

questo caso gli ecosistema mantengono una condizione di climax)

gli ecosistemi cambiano.

-Alcuni ecosistemi invece restano invariati, altri sono caratterizzati

da un enorme cambiamento (es. ghiacciai)

Con si va ad intendere quegli ecosistemi che si trovano nelle zone colonizzate dall'essere umano

ECOSISTEMI ANTROPICI

(es. città): all'interno di tali ecosistemi esistono delle stabilità che sono mantenute in modo artificiale e anche qui si può

identificare una sorta di climax.

Gli ecosistemi si differenziano per dimensione, fragilità e durata ma presentano comunque degli aspetti comuni:

-Quando si hanno scambi (in termini di energia e materiali)con l'esterno: quindi,

1) SISTEMA APERTO: se qualcosa entra nell'ecosistema poi esce.

-L'ECOSFERA è un sistema aperto poiché riceve energia dal sole ed emette energia

infrarossa. -Quelle biotiche sono raggruppate in 3 gruppi che interagiscono tra

2) COMPONENTI BIOTICHE e ABIOTICHE: loro.

Organismi e ambiente interagiscono tra a)PRODUTTORI che sono in grado di usare l'energia inorganica

loro fino ad influenzarsi (es. selezione (solare e chimica) e di trasformarla in energia organica, si trovano

naturale) infatti alla base della catena alimentare.

b)CONSUMATORI che usano direttamente la sostanza organica viva.

c)DECOMPOSITORI che usano la sostanza organica come residuo

organico, restituiscono poi le componenti inorganiche.

che è unidirezionale e non si conserva (per la 2° legge della termodinamica), vi è

3) FLUSSO DELL'ENERGIA

quindi una dispersione termica: l'energia entra sotto forma di E.SOLARE, poi viene trasformata in E.CHIMICA,

assorbita sotto forma di E.ORGANICA ed infinte viene dispersa sotto forma di E.TERMICA (calore)

nell'ambiente.

-Il loro ciclo è efficiente, vengono riutilizzati (cicli biogeochimici)

4) MATERIALI: es. Le piante assorbono l'azoto che verrà utilizzato dagli animali per la formazione del

legame peptidico: alla fine, i decompositori liberano nuovamente l'azoto sotto

forma di minerale.

In pratica, le sostanze subiscono un percorso, si muovono nei comparti ambientali venendo

utilizzate e restituite al comparto successivo: durante tali cicli possono avvenire perdita

materiali -Grazie ad essi viene mantenuta una certa stabilità.

5) PRESENZA DI MECCANISMI DI CONTROLLO:

-Non si tratta di un controllo centralinizzato esterno ma è interno e diffuso

(sono gli stessi elementi dell'ecosistema ad essere controllati e a

controllare: per esempio qualunque predatore controlla il numero delle

prede e viceversa).

-Si seguono dei percorsi (CLIMAX) fino al raggiungimento della stabilità.

6) TENDENZA ALLA STABILITA': -es. Una foresta in accrescimento che subisce una perdita, si ricostruisce velocemente.

La stabilità e data da 2 componenti (capacità di un sistema di

RESISTENZA

evitare modifiche rispetto allo stato

originario). (capacità di un materiale di

RESILIENZA

auto-ripararsi, quindi di recuperare)

-I sistemi di controllo sono così efficienti da portare alla stabilità.

-Maggiore è il recupero delle condizioni stabili a seguito di una perturbazione, minore

sarà il valore della resilienza.

-Il bosco presenta una resistenza elevata, la pozzanghera ha invece una resistenza bassa

ma una resilienza elevata (riacquista le sue condizioni rapidamente).

Lo studio degli ecosistemi è molto complesso ma si può affrontare in due modi:

nell'ecologia funzionale.

APPROCCIO OLISTICO utilizzato

- descrivono i funzionamenti dell'ecosistema.

si parla di proprietà emergenti.

si nell'ecologia descrittiva.

APPROCCIO MERISTICO utilizzato

- descrivono le componenti (biotiche e abiotiche) di un ecosistema in

si

modo dettagliato.

in un modo dettagliato si va alla perdita dell'unicità del tutto.

scrivendo

parla di proprietà collettive.

si

La di e (ڵڽڻڽ)secondo tale ipotesi gli organismi tendono a determinare condizioni

GAIA IPOTESI Lovelock Margulis favorevoli alla vita e al loro mantenimento.

DESCRIZIONE DI UN ECOSISTEMA: STAGNO e PRATO (3-4)

STAGNO

a. :

(3)

Uso APPROCCIO MERISTICO.

- E' caratterizzato da uno specchio d'acqua di piccole dimensioni.

- Presenta una profondità bassa ed è per tale caratteristica che la vegetazione riesce a formarsi anche sul fondale,

- distribuendosi in tutto lo specchio d'acqua.

In tale ecosistema sono presenti organismi vegetali di grandi dimensioni: MACROFITE

- parte superiore emerge dall'acqua.

IDROFITE, EOLOFITEla

sono in sommersione permanente, necessitano di

IGROFITEnon

elevata umidità.

Sono piante che si trovano nei pressi dello stagno, in zone dove l'acqua è abbondante così

1. IGROFITE: ▪ come l'umidità atmosferica

Hanno radici poco sviluppate, fusti allungati e foglie con lamina grande e cuticola sottile.

▪ (=canna comune) è una pianta perenne erbacea usata nella produzione di

Arundo donax

▪ biocombustibile, cellulosa e bioetanolo.

Si trovano nell'ambiente di riva.

2. ELEOFITE: ▪ Non sono del tutto legate all'acqua perché il fusto emerge in parte.

▪ Sfruttano l'apparato radicale come sostegno e per assorbire nutrimenti dal suolo:

▪ anche se nei sedimenti si accumula molta sostanza organica, è difficile per la pianta

assorbire i minerali, dal momento che spesso si creano situazioni di anossia che

rallentano la decomposizione batterica e di conseguenza la mineralizzazione.

Per tale motivo hanno sviluppato dei CANALI AERIFERI i quali giungono fino alla

rizosfera (=porzione di suolo che circonda le radici) che viene ossidata grazie

all'apporto di ossigeno da parte di questi canali: dunque si viene a creare un

ambiente aerobico, favorevole alla mineralizzazione.

Si tratta di piante ampliamente differenziate.

3. IDROFITE: ▪ Gli organismi più primitivi sono rappresentati da alghe, careto e da altre piante che vanno

▪ a costituire il POTAMETO (=fanerogame con fiori legate all'aria per la riproduzione)

IDROFITE SOMMERSE radicale ha la sola funzione di ancoraggio.

l'apparato

▪ fusto è sommerso.

Il anidride carbonica nutrimenti dal fusto e dalle foglie attraverso gli

Assumono

stomi, i quali sono sempre aperti.

limitazione è la luce: si trovano infatti in zone con fondale poco profondo e

L'unica

acque limpide dove arriva abbastanza energia solare.

fiori delle piante superiori escono dall'acqua e quindi si parla di COLONIZZAZIONE

I

SECONDARIA DELL'AMBIENTE ACQUATICO.

IDROFITE FLOTTANTI tratta di piante galleggianti che non presentano un ancoraggio fisso al fondale.

Si

▪ nutrimenti vengono assunti grazie ai filamenti immersi in acqua: hanno il vantaggio

I

che la radiazione solare può essere assorbita direttamente dall'atmosfera ma queste

piante possono essere facilmente spostate in posizioni non favorevoli.

fa parte il LAMNETO (es. lenticchia)

Ne fa parte il NUFARETO( es. NINFEE, esse hanno un apparato radicale ancorato al

Ne

fondo ed un fusto sommerso, mentre foglie e fiori crescono in ambiente

sub aereo. Assorbono nutrimento mediante fusto e foglie e hanno il duplice vantaggio

di non dipendere dalla limpidezza dell'acqua e di avere una posizione stabile

In tale ambiente non sono presenti solo organismi di grandi dimensioni ma anche di più piccole come il FITOPLANCTON e lo

- ZOOPLANCTON: alcuni si depositano sul fondo dove si ha la deposizione del detrito (risorsa alimentare. Vi sono anche

esempi di alghe come il Pediastrum coloniale, si ha la presenza anche di piccoli organismi come le Daphnie e una grande

varietà di artropodi (es. Ragni palombaro).

Lo stagno NON è un ambiente favorevole ai pesci poiché le dimensioni non sono sufficienti da poter garantire loro lo

- sviluppo.

La fauna tipica di tale ambiente è composta da anfibi (salamandre, tritoni, rospi, rane…), rettili (tartarughe e serpenti) e

- talvolta si ha anche la presenza di uccelli (es. Falchi della palude)

PRATO

b. :

(4)

Completamente terrestre.

- Più uniforme e molto più ampio.

- Si distinguono 3 LIVELLI ognuno caratterizzato da una fauna e una flora tipica

- = parte aerea.

a. IPERGAION la porzione aerea della vegetazione quindi comprende fusti e gi organi riproduttivi delle piante.

è gli animali sono disponibili 3 fonti alimentari:

Per LINFA= soluzione acquosa, contenete zuccheri e nutrienti, che fluisce all'interno delle piante.

è direttamente disponibile: gli insetti, che la sfruttano come fonte di

Non

nutrimento, hanno sviluppato apparati boccali perforanti e succhianti.

ne fanno uso gli Afidi e le Cicalidae: gli afidi vengono a loro volta predati dalle

es. cocciniglie

ORGANI RIPRODUTTORI gli insetti che si nutrono di questi organi instaurano un rapporto

mutualistico con la pianta, dove entrambi hanno gli effetti positivi

della simbiosi.

es. impollinatori che si nutrono del nettare prodotto dalle

piante appositamente per attirarli (l'ape mangia e poi,

spostandosi di fiore in fiore, impollina andando a vantaggio

così anche della pianta).

ORGANI VEGETATIVI (=foglie) di essi si nutrono molluschi o insetti come cavallette, coleotteri,

lepidotteri o mammiferi erbivori

zona di transizione (a livello del suolo) dove si accumulano tutti i composti organici provenienti dai

b. EPIGAION= livelli superiori.

E' favorevole alla presenza di organismi poiché vi si trovanodetrito vegetale(= fonte alimentare).

vegetali vivi.

tessuti

animali.

resti

feci.

sottosuolo

c. IPOGAION= Inoltre si ha la presenza di animali detritivori o predatori (es. scolopedra e scutigera).

Si tratta di un ambiente protetto dagli agent