Dinamica degli ecosistemi: successioni ecologiche e biosfera

Le successioni ecologiche

Gli ecosistemi e le comunità sono entità dinamiche, che possono cambiare significativamente nel tempo. La successione ecologica è l'evoluzione dell' ecosistema dovuta all'avvicendamento di diverse comunità nella stessa area. E' un processo direzionale e prevedibile che implica modificazioni ambientali e, con esse, il cambiamento nella ripartizione dell'energia. Il processo, pur essendo in parte controllato dalle comunità stesse, dipende in modo significativo dalle caratteristiche fisiche (suolo) e climatiche dei sistemi interessati.

Lo sviluppo delle comunità

Le comunità sono in uno stato di flusso continuo. Morti e nascite si alternano, in una continua sostituzione di individui. Sono cioè caratterizzate da un flusso continuo di energia, materia e sostanze nutritive. Tuttavia, se non vi sono disturbi, aspetto e composizione della maggior parte delle comunità che hanno raggiunto lo stadio finale non variano troppo nel tempo (le querce Sostituiscono le querce, le volpi le volpi ecc. ecc.). Disturbo: ogni evento che provoca il cambiamento della struttura dell'ecosistema, della comunità o della popolazione e, di conseguenza, ne modifica le caratteristiche fisiche e funzionali.

Classificazione delle successioni

Successioni autogene ed allogene

autogene > i cambiamenti successionali sono determinati da forze interne alla comunità (per esempio dagli erbivori, che possono disturbare o meno la componente vegetazionale) allogene > i cambiamenti successionali sono determinati da forze esterne alla comunità (per esempio da incendi).

Successioni primarie e secondarie

La successione primaria é l'insediamento e lo sviluppo di una comunità (ad esempio vegetale) in un ambiente non occupato da organismi, ovvero in habitat di nuova formazione in cui la presenza vegetale (o animale) era assente. Esempi: - dune di sabbia; - colate laviche; - morene create dal ritiro dei ghiacciai.

Questa è una successione primaria che colonizza una pietraia

La successione secondaria si verifica per esempio per abbandono delle coltivazioni o per prosciugamento di certi habitat acquatici; le torbiere, per esempio, si formano dove prima c'erano stagni o raccolte d'acqua. La successione della torbiera comincia quando piante acquatiche radicate si insediano al margine dello stagno. Successivamente allo sviluppo di tali piante si accumula detrito sul fondo che, grazie all'acqua stagnate, all'ipossia e alla scarsa decomposizione microbica, diventa torba. Esempio: la torbiera di Trana, a monte del lago piccolo di Avigliana. Lì c'era il primo dei 4 laghi di Avigliana. Il quarto è diventato la palude dei Mareschi, a valle del lago Grande.

Successioni autotrofe ed eterotrofe

Le successioni possono essere: > Autotrofe: che hanno inizio con P>R (perlopiù vegetali) Eterotrofe: che hanno inizio con R>P (perlopiù animali) Le successioni ecologiche autotrofe tipiche (quelle che prevedono il cambiamento delle comunità vegetali) sono sequenze di ecosistemi che si succedono nel tempo, noti come stadi serali o sere, incominciando con gli stadi pionieri per giungere all'ultimo stadio indicato come climax (stabile, con P=R). prevedono

Nelle classiche successioni autotrofe P>R. Quindi, con il procedere della successione B si accumula [e B/P, B/R e B/E (dove E energia disponibile = P +R) aumenteranno] fino ad un massimo in corrispondenza del climax. La produttività sarà massima all'inizio e minima (o uguale a 0) alla fine delle sere . In termini energetici le successioni ecologiche in condizioni di microcosmi di laboratorio e di una foresta si comportano in modo simile, sebbene proiezioni da situazioni di laboratorio a situazioni in natura non siano prudenti.

Successione eterotrofa (o degradativa)

Alcune successioni si realizzano quando una risorsa degradabile viene utilizzata successivamente da più specie. La scala temporale di queste successioni è in genere breve (giorni, mesi, pochi anni). Ad esempio qualsiasi "risorsa" organica morta (un corpo di un animale, un vegetale morto, un deposito fecale ... ) viene sfruttato da microorganismi e da animali detritivori, saprofagi o necrofagi. Di solito differenti specie invadono e scompaiono di volta in volta (si susseguono) via via che la degradazione della sostanza organica esaurisce alcune risorse e ne rende disponibili altre.

Sequenza di specie fungine che colonizzano gli aghi di pino che entrano nella lettiera (strati superficiali sempre più giovani). La sequenza comincia ancor prima che gli aghi di pino siano caduti! 1 Gli aghi caduti di recente vengono degradati lentamente nell'arco di di 7 anni. 2 Funghi appartenenti a vari generi sono responsabili della successione degradativa degli aghi. Coniosporium Aghi ancora viventi O Aghi caduti di recente Aghi leggermente decomposti Lophodermium Pullularia Fusicoccum Decomposizione moderata ANNI Desmazierella Sympodiella Helicoma Trichoderma Decomposizione molto avanzata Penicillium Basidiomiceti 7 anni 3 I prodotti di degradazione di un gruppo di funghi creano le condizioni favorevoli per la crescita del gruppo seguente nella successione degradativa.

Coleotteri Coprofagi e Necrofagi

Utilizzano la risorsa (escrementi, cadaveri) per deporvi le uova e allevare le larve. Lo sterco deposto da un ungulato viene colonizzate secondo una precisa sequenza temporale dalle varie specie di coleotteri coprofagi.

Sisyphus schaefferi (questa specie è un telecopride, un roller. E' tra le prime ad arrivare per portare via lo sterco sotto forma di piccola pallina) (si riveda il video, già presentato nel riassunto del modulo 2)

Decomposizione di carcasse di pesci

Salmoni che risalgono i fiumi per riprodursi e poi muoiono in massa: un enorme input energetico per i corsi d'acqua e gli ecosistemi terrestri circostanti!

Migliaia di tonnellate/anno di nutrienti (N, P, C) risalgono i fiumi con i salmoni e si depositano negli ecosistemi fluviali interni. I nutrienti terrestri del Canada derivano dal mare via risalita dei pesci e e loro successiva degradazione! P.S. Il salmone è una specie semelpara Energeticamente, questi fiumi dipendono dal mare !!!.

Studio sulla decomposizione di carcasse di trota

Uno studio condotto in Piemonte Successioni eterotrofiche e tasso di decomposizione di carcasse di trota in un torrente dell'Appennino piemontese Hydrobiologia (2005) 532: 111-122 0 Springer 2005 Mass loss and macroinvertebrate colonisation of fish carcasses in riffles and pools of a NW Italian stream Stefano Fenoglio1,*, Tiziano Bo2, Paolo Agosta & Marco Cucco1 1University of Eastern Piedmont, Di.S.A.V., Via Cavour 84, 1-15100 Alessandria, Italy 2 A.R.P.A. Alessandria Department, Via Trotti 17, 1-15100 Alessandria, Italy (*Author for correspondence: Tel .: +39-0131-283831, Fax: +39-0131-283841, E-mail: fenoglio@unipmn.it ) Received 26 February 2004; in revised from 23 April 2004; accepted 10 May 2004

... un esperimento in un torrente appenninico 56 trote in 14 set. Da ogni set: + dopo 5 giorni - dopo 10 giorni - dopo 15 giorni - dopo 27 giorni

56 carcasse 14 set -7 set in riffles (rapide) -7 set in pools (pozze) - Riffle carcasse set - Pool carcasse set

56 carcasse: 7 set (4 trote) in Riffles e 7 set (4 trote) in Pools + A determinati intervalli da ciascun set è stata prelevata una carcassa +/ Dopo 5 giorni Dopo 10 giorni .. dopo 15 e dopo 27

Mass loss Perdita di peso in percentuale % = peso iniziale * 0.28 (Wipfli, 1988) - peso secco (80 ℃ per 24 h) Popolamento a macroinvertebrati - entità del popolamento - determinazione tassonomica - composizione % gruppi funzionali (FFG) - confronto con comunità del substrato

- 6965 organismi - - 58 taxa In 55 carcasse + - 6242 organismi - 76 taxa - Nel fondo

Mass loss

Il processo di colonizzazione ... Variazioni temporali della densità e della ricchezza specifica (o tassonomica ... )

-Le carcasse posizionate in Riffles presentavano sempre una densità ed una ricchezza tassonomica maggiore di quelle posizionate in Pools