Organizzazione della materia vivente: la popolazione, eCampus Università

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Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE Insegnamento: ECOLOGIA Lezione nº: 18/S2 Titolo: Lezione 18 Attività nº: 1 Facoltà di Psicologia Organizzazione della materia vivente: la popolazione Caratteristiche statistiche (2) Densità

C 2007 - 2016 Università degli Studi eCampus - Via Isimbardi 10 - 22060 Novedrate (Co) - C.F. 9002752130 - Tel: 031.79421 - Fax: 031.7942501 - Mail: info@uniecampus.ite CAMPUS UNIVERSITÀ

Densità e Limiti

Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE Insegnamento: ECOLOGIA Lezione nº: 18/S2 Titolo: Attività nº: Lezione 18 1 Facoltà di Psicologia Densità La densità ha due limiti:

• Superiore (determinato da flusso di energia, livello trofico, dimensione degli individui, velocità del metabolismo)
• Inferiore (non altrettanto facilmente determinabile, principio di Allee)

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Densità come Biomassa: Limite Superiore

Erbivori, Carnivori e Onnivori

Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE Insegnamento: ECOLOGIA Lezione nº: 18/S2 Titolo: Attività nº: Lezione 18 1 Facoltà di Psicologia Densità (come biomassa): limite superiore Donnola C C - A Lince: CARNIVORI PROPRIAMENTE DETTI R - Puma N 1 I 1 Puzzola 1 ONNIVORI R - - I I Peromisco I E CHE SI NUTRONO DI SEMI E FRUTTA Tamia B Scoiattolo 1 I I I V Arvicola n O CHE SI NUTRONO DI FOGLIE : - Marmotta R I I Cervo: I 001 01 1 1 10 100 Kg/ha C 2007 - 2016 Università degli Studi eCampus - Via Isimbardi 10 - 22060 Novedrate (Co) - C.F. 9002752130 - Tel: 031.79421 - Fax: 031.7942501 - Mail: info@uniecampus.it Biomassa 1 Orso nero 1 R Volpe V O 1e CAMPUS UNIVERSITÀ

Fattori che influenzano la densità

Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE Insegnamento: ECOLOGIA Lezione nº: 18/S2 Titolo: Attività nº: Lezione 18 1 Facoltà di Psicologia Densità (come biomassa): limite superiore Il limite superiore della densità dipende Donnola . . C Lince CARNIVORI PROPRIAMENTE DETTI F Puma N V Puzzola ONNIVORI R Orso ne ro Peromisco CHE SI NUTRONO Tamia DI SEMI E FRUTTA Scoiattolo; Arvicola CHE SI NUTRONO DI FOGLIE : Marmotta Cervo: .001 .01 .1 1 10 100 Kg/h - dal livello trofico, con differenze a seconda del tipo di alimentazione (per esempio, tra gli erbivori ci sono differenze tra quelli che si nutrono di foglie e quelli che si nutrono di frutta e semi!) ma anche - dalle dimensioni degli organismi, perché gli organismi più piccoli consumano più energia per unità di massa corporea di quelli grandi

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Densità Limite Inferiore

Effetto Allee

Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE Insegnamento: ECOLOGIA Lezione nº: 18/S2 Titolo: Lezione 18 Attività nº: 1 Facoltà di Psicologia Lonesome George Chelonoidis abingdonii Densità limite inferiore Se l'accrescimento è logistico, il tasso di crescita pro capite aumenta linearmente come decresce la densità Un calo del tasso riproduttivo a densità molto basse è stato rilevato in molti organismi diversi Forse le femmine non si riproducono semplicemente perchè non vengono trovate dai maschi o per il rapporto sessi non bilanciato non è altrettanto facile da stabilire ma .. Population Growth Rate per Head (dN/dt) Dodo Raphus cucullatus The Allee Effect Minimal Density

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Valutazione della Densità

Corso di Laurea: SCIENZE BIOLOGICHE ECOLOGIA Insegnamento: Lezione nº: 18/S2 Titolo: Attività nº: Lezione 18 1 Facoltà di Psicologia Valutazione della densità:

• conta degli organismi: per gli organismi sessili o di grandi dimensioni
• quadrettatura
• marcatura e ricattura: usata per organismi dotati elevata vagilità (es. Uccelli)

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I Limiti della Densità

Corso di Laurea: Insegnamento: Numero lezione: Titolo: Psicologia Le densità La densità ha due limiti per tutte le popolazioni. Il limite superiore possiamo dire che è un limite termodinamico cioè esiste un budget di energia per ciascuna popolazione nell'area in cui vive. Il limite superiore sarà dato da questa energia che si ha a disposizione, ma è anche correlato a caratteristiche più specifiche degli organismi come il livello trofico, la mole corporea e velocità del metabolismo che è correlato alla dimensione. Il limite inferiore non è altrettanto facilmente determinabile e vedremo che questo è uno dei nodi più interessanti e discussi della conservazione della specie.

Variazione della Biomassa

Nella slide 3 vediamo come varia la biomassa di un certo numero di organismi abbastanza simili tra loro che hanno livelli trofici e dimensioni differenti. Nel grafico sono divisi per livello trofico e sono ordinati dal più grande al più piccolo. I livelli trofici presi in considerazione sono gli erbivori e i carnivori, ma facendo attenzione a quella che è realmente l'alimentazione di questi organismi. Cominciamo con gli erbivori che hanno una maggiore disponibilità di cibo, che si nutrono solo di foglie come il cervo, marmotta e arvicola. Vediamo che la loro densità per chilogrammi per ettaro varia tra circa 1 e 10, il trend è in discesa. Per gli erbivori che si nutrono di semi e frutta, hanno una quantità di cibo più bassa ma con qualità migliore, abbiamo lo scoiattolo, tamia e peronisco. In questo caso si vede che sono di meno degli erbivori che si nutrono solo di foglie, la loro densità è più bassa e scende da mezzo chilo per ettaro ad un chilo per ettaro come limite inferiore. La riduzione è sempre minore degli organismi più piccoli. Se consideriamo gli onnivori (mangiano carne ed anche il resto) come orso nero, volpe e puzzola vediamo che scendiamo il limite inferiore, al di sotto dei 10 grammi per ettaro, al grammo per ettaro per l'orso nero. Man mano che gli organismi sono più piccoli la riduzione è consistente: tra l'orso nero e la volpe c'è una variazione della mole corporea abbastanza consistente. I carnivori propriamente detti, come puma lice e donnola, si comportano alla stessa maniera: il limite inferiore scende significativamente tra il puma e la donnola di un ordine di grandezza al diminuire delle dimensioni. Questo accade perché un organismo che ha una mole corporea parecchio più grande ha dei costi di mantenimento, per unità di massa, più piccoli. Per esempio il rapporto superfice/ volume si riduce all'aumentare delle dimensioni, la necessità di 1

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Risparmio Energetico e Densità

Corso di Laurea: Insegnamento: Numero lezione: Titolo: Psicologia difendere e scambiare con l'esterno si riduce. Un organismo grosso non è che consuma di meno di uno piccolo, non in valore assoluto, consuma meno per unità di massa. Ciò gli consente di avere una maggiore biomassa per ettaro e quindi una maggiore densità. Questo è il limite superiore della densità a cui devo e ottemperano tutti gli organismi viventi. Ricapitolando il limite superiore della densità dipende dal livello trofico e si rilevano differenze a seconda del tipo di alimentazione, per esempio tra gli erbivori tra quelli che si nutrono di foglie e quelli che si nutrono di semi e frutta. Dipende anche dalle dimensioni degli organismi, più piccoli sono più energia consumano per unità di massa corporea, essere più grandi vuol dire fare un risparmio di energia.

Limite Inferiore e Conservazione delle Specie

Il limite inferiore a cui la densità minima permette ad una popolazione di persistere in un sito, non solo non è ben facile da stabilire, ma è oggetto di grande discussione. È una delle caratteristiche principali per decidere le una specie va in estinzione o a rischio. Il limite inferiore è così importante perché per vedere la dinamica matematica dell'accrescimento di una popolazione sappiamo che quando la densità è k (capacità portante dell'ambiente, numero massimo di individui che possono essere supportarti dall'ambiente) la capacità di riproduzione pro capite è zero perché vengono soltanto sostituiti gli individui che muoiono. Se андiamo a densità più basse , la capacità di riproduzione pro capite aumenta progressivamente e dal punto di vista matematico aumenta linearmente, arrivando ad un numero altissimo quando la densità è proprio minima. Questo è il modello matematico perché invece quello che succede davvero è quello che è riportato nel grafico della slide 5. Arrivato ad un certo punto, che non conosciamo ma bisogna identificarlo per ciascuno popolazione, al di sotto di una certa densità avviene quello che si chiama effetto di Allee e la riduzione sostanziale della capacità riproduttiva pro capite. Al di sotto di una certa soglia di densità, gli organismi non sono più in grado di riprodursi in maniera efficiente per contribuire alla crescita della popolazione. Gli organismi possono essere così dispersi nel territorio che non si incontrano, specie nel caso della riproduzione sessuale, quando sono tutti e due fecondi. Oppure non si incontrano proprio perché sono così lontani che non sono in grado di incrociarsi. La popolazione può avere un rapporto sessi sbilanciato, la riproduzione sarà inferiore di quella possibile se il rapporto sesso è spostato verso i maschi. Potrebbero esserci delle cause genetiche, per esempio quando gli organismi divento pochi possono incontrarsi, ma sono tutti consanguinei e la 2

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Metodi di Valutazione della Densità

Corso di Laurea: Insegnamento: Numero lezione: Titolo: Psicologia consanguineità fa venire a galla il carico genetico della popolazione, ovvero tutte le caratteristiche genetiche sfavorevoli che in omozigosi causano l'incapacità riproduttiva individuale. La densità si valuta contando gli organismi, molto utile per gli organismi sessili o quelli di grandi dimensioni. Si possono fare delle quadrettature, quindi si identificano certi quadrati e poi si valuta la densità in un numero di quadrati rappresentativo della popolazione; oppure si fa la marcatura e ricattura: usata per organismi dotati elevata vagilità (es. Uccelli). La marcatura e ricattura presuppone di fissare uno sforzo di campionamento. Per esempio io sto un giorno per otto ore a raccogliere tutti gli organismi e li marco con l'anello sulla zampina. Poi ritorno il giorno dopo, rifaccio lo stesso sforzo di campionamento e catturo più o meno lo stesso numero di organismi, alcuni dei quali sono stati già catturati nella precedente sessione di campionamento. Questo dà una valutazione percentuale della possibilità di campionare la popolazione in natura. Se noi abbiamo campionato e marcato 100 animali giorno 1, giorno 2 ricampiono altri 100 organismi ma ne abbiamo recuperati 10 già marcati con l'anellino, questo tipo di campionamento è in grado di valutare il 10% della popolazione presente. 3

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