Ecologia primo esonero: fondamenti e dinamica delle popolazioni

Ecologia: Fondamenti e Definizioni

ECOLOGIA primo esonero ECO 1 L'ecologia nasce con l'affermarsi delle teorie evoluzionistiche di Darwin basate sulla selezione naturale. La parola fu coniata dallo zoologo tedesco Haeckel nel 1866. letteralmente significa = studio della casa (ambiente). Il termina sta ad indicare lo studio delle interrelazioni tra gli organismi viventi e l'ambiente in cui vivono. Ad oggi si abusa di questo termine, in modo improprio, confondendolo con "difesa dell'ambiente". L'ecologia invece è una scienza che si basa su fenomeni misurabili.

Sistema Ecologico e Biocenosi

SISTEMA ECOLOGICO = il sistema è l'oggetto di studio dell'ecologia, la scelta del sistema dipende dalla scala di lavoro e dagli obiettivi dello studio. Siamo noi che definiamo il sistema che scegliamo, in base allo studio che vogliamo fare.

• ogni organismo è un sistema, in quanto somma complessa di parti
• ogni organismo è connesso a livello termodinamico con l'ambiente, tramite scambi di materia ed energia, che gli permettono di mantenere una propria omeostasi, un proprio equilibrio
• gli organismi interagiscono e dipendono, per la loro omeostasi, da altri organismi presenti nell'ambiente
• insiemi di organismi costituiscono un sistema = biocenosi

BIOCENOSI = raggruppamento di esseri viventi che corrisponde per composizione, numero di specie e individui ad alcune condizioni medie dell'ambiente; organismi legati da una dipendenza reciproca che si conservano riproducendosi in un dato luogo in modo permanente. Non è fatta solo dalle specie che la compongono e della loro abbondanza, ma anche dall'insieme delle relazioni trofiche, spaziali e di competizione che si stabiliscono tra di esse. Si tratta quindi di una comunità di organismi viventi. Ha sempre una componente biotica (organismi viventi) nella quale è inserita una componente abiotica, quindi priva di vita, con cui scambia materia ed energia.

Ecosistema ed Ecosfera

BIOCENOSI + BIOTOPO = ECOSISTEMA L'ercosistema è l'oggetto di studio dell'ecologia. La delimitazione di un ecosistema può spaziare dal singol organismo all'intero pianeta Terra = ECOSFERA.

ECOSFERA = lo si considra un sistema chiuso, perchè gli scambi di materia con l'esterno sono trascurabili (effettua solo scambi di energia); ma non isolato, per il continuo e fondamentale apporto di energia dall'esterno, il Sole è il motore energetico di quasi tutti i fenomeni sulla terra.

La Terra è formata da:

• BIOSFERA, componente biotica
• LITOSFERA, crosta terrestre
• ATMOSFERA, gas e particelle IDROSFERA, acqua

Ipotesi Gaia e Feedback

Il concetto della Terra vista come un unico grande ecosistema venne esplicitato con l'ipotesi Gaia, in cui viene vista come un unico grande organismo vivente che si mantiene e si regola per la sua sopravvivenza cn dei meccanismi di feedback -- > processo per cui ilrisultato dell'azione di un sistema si riflette sul sistema stesso, modificandolo. Possono essere positivi o negativi.

FEEDBACK POSITIVO = l'azione comporta una reazione che va ad aumentare il fenomeno stesso. Esempio = l'abbassamento della temperatura provoca la formazione del ghiacciol, a sua volta il ghiaccio provoca riflessione dei raggi solari (fenomeno chiamato "albedo") impedendo al suolo di accumulare calore, contribuendo così al raffreddamento. Analogamente funziona per il riscaldamento.

FEEDBACK NEGATIVO = l'azione comporta una reazione che va a contrastare (smorzando o spegnendo) il fenomeno stesso. Sono frequenti all'interno degli organismi, che tendono naturalmentre all'omeostasi. Esempio = in alcuni mammiferi, se aumenta la temperatura corporea in risposta al surriscaldamento del corpo, si avvia il processo di sudorazione. L'evaporazione del sudore sottrae calore alla pelle che così si raffredda, al raffreddamento rpogressivo della pelle diminuisce la necesittà di sudorazione.

Sottocategorie dell'Ecologia

L'ecologia si suddivide in sottocategorie che si differenziano per il punto di vista

• AUTOECOLOGIA, studia le relazioni tra una singola specie e l'ambiente circostante
• DEMOECOLOGIA, è l'ecologia delle popolazioni
• SINECOLOGIA, è l'ecologia delle comunità

Va quindi a studiare: organismi, popolazioni, comunità, ecosistemi, biomi, ecosfera e livelli di organizzazioni successivi più complessi.

Si studiano i livelli gerarchici che vanno dagli organismi all'ecosfera, salendo da un livello all'altro il dettaglio diminuisce e:

• aumentano le variabili da considerare in modo esponenziale
• aumenta l'incertezza dei risultati
• aumentano le capacità predittive dello studio

Discipline Ecologiche

Gli studi ecologici possono suddividersi in sottodiscipline a seconda del dettaglio che utilizziamo nella nostra ricerca

ECOLOGIA FISIOLOGICA -- > studia come gli organismi interagiscono con l'ambiente per svolgere i propri processi ciochimici ed espletare gli adattamenti fisiologici che ne garantiscono l'omeostasi.

ECOLOGIA COMPORTAMENTALE -- > affine all'etologia, studia il valore adattativo di un comportamento, come risultato di un processo adattativo all'ambiente in cui si trova.

ECOLOGIA CULTURALE -- > studia come l'uomo utilizza l'ambiente e come agisce nel modificarlo.

ECOLOGIA DEL PAESAGGIO -- > studia le cause dell'eterogeneità degli ambienti in una certa area, dovuta a differenti interazioni con diversi fattori ecologici.

ECOLOGIA DI POPOLAZIONE -- > studia la demografia di un certo gruppo di individui di una specie che vivono in una medesima area.

ECOLOGIA DI COMUNITA' -- > studia le interazioni che si creano all'interno di cenosi tra le specie che la popolano e l'ambiente.

ECOLOGIA ECOSISTEMICA -- > studia come materia ed energia passano tra i diversi organismi e con l'ambiente circostante attraverso i cicli biogeochimici e i flussi di materia ed energia.

Metodologia dello Studio Ecologico

Metodologia dello studio ecologico =

• osservazione e descrizione oggettiva (misurazione) di un fenomeno
• eventuale identificazione di un trend o di un pattern nel fenomeno
• formulazione di un'ipotesi (domanda che voglio porre alla natura)
• verifica della previsione avanzata
• conferma o respingimento dell'ipotesi formulata
• spiegazione del fenomeno osservato
• eventuale formulazione di una teoria a carattere generale

Importanza dell'ecologia = tenta delle previsioni sul futuro. Nel contesto attuale di cambiamento globale e crisi della biodiversità c'è una domanda crescente di maggiore potere predittivo in ecologia.

Ambiente e Fattori Ecologici

ECO 2 AMBIENTE = la parola viene dal latino e significa "andare attorno" -- > tutto ciò che è attorno all'organismo vivente. In ecologia include qualunque fattore, sia vivente che non vivente, che può incidere sulla vita di un organismo.

Nell'ambiente possiamo individuare diversi FATTORI ECOLOGICI = qualunque variabile chimica, fisica o biologica che possa influire sulla vita di un dato organismo. Tale influsso può essere sia diretto che indiretto, e colpire anche solo un ciclo vitale dell'organismo.

I fattori ecologici interagiscono tra loro, cosicchè la risposta degli organismi a combinazioni diverse degli stessi fattori, può variare di molto.

Classificazione dei Fattori Ecologici

I fattori biologici si dividono in:

• ABIOTICI -- > acqua, aria, luce, pH, temperatura, composizione del terreno, precipitazioniatmosferiche (quantità e qualità), composizione delle rocce, contenuto di sali minerali in acqua, terra o fuoco ...
• BIOTICI -- > variabili bio-fisiologiche, interazioni interspecifiche (predazione, parassitismo) e anche intraspecifiche (competizione per le risorse)

Tolleranza e Leggi Ecologiche

Ogni organismo ha un determinato ambito di tolleranza per ciascun fattore ecologico, entro cui può svolgere le sue funzioni vitali. Al centro di questo intervallo vi è un optimum ideale per l'organismo, avvicinandosi agli estremi l'intensità o l'efficienza delle funzioni vitali tendono a diminuire.

Se un fattore ecologico supera i limiti di tolleranza per un certo organismo, tale fattore diventa un fattore limite, se è presente è impossibile la vita per l'organismo anche se gli altri fattori sono favorevoli.

LEGGE DEL MINIMO = dice che i nutrienti assorbiti da una pianta sono utilizzati in proporzione a quelli presenti in quantità minore (fattore limitante).

Ampliamento e generalizzazione della legge del minimo: LEGGE DELLA TOLLERANZA = dice che la presenza, e il successo ecologico di un organismo, è determinato dal fattore che più si avvicina ai margini del livello di tolleranza.

Ambito di Tolleranza e Specie

AMBITO DI TOLLERANZA =

• l'ampiezza dell'ambito di tolleranza per ogni fattore ecologico varia da specie a specie, da popolazione a popolazione e da individuo a individuo
• una singola popolazione ha quindi degli intervalli funzionali più ampi di quelli dei singoliiindividui
• si usano i prefissi STENO- (ristretto) e EURI- (ampio) le specie a stretta valenza ecologica (selettive e esigenti) sono dette STENOECIE, più competitive nel loro intervallo ottimale le specie ad alta valenza ecologica (che hanno un più ampio livello di tolleranza per molti fattori ecologici) sono dette EURIECIE, sono le più diffuse

VALENZA ECOLOGICA = capacità di una specie di popolare ambienti diversi, caratterizzati dal variare dei fattori ecologici.

Specie euriecie -- > adattabili ad ambienti variabili, quando tale adattabilità riguarda anche il comportamento = SPECIE OPPORTUNISTE. Alcune specie sono molto resistenti ad un'alta concentrazione di inquinanti, dette BIOACCUMULATORI di sostanze tossiche, a volte sono usate come BIOINDICATORI della presenza o della concentrazione di una determinata sostanza tossica.

Specie stenoecie -- > adatte invece ad essere utilizzate come INDICATORI DELLA QUALITA' AMBIENTALE vista la loro scarsa adattabilità, che le rende sensibili alle modificazioni di alcuni parametri ambientali.

Terminologia della Tolleranza

Per esprimere la tolleranza di una specie per ogni fattore ecologico esiste una terminologia appropriata:

• per la temperatura -- > stenoterme e euriterme
• per la salinità -- > stenoaline e eurialine
• per l'umidità -- > stenoigre e euriigre
• per la varietà del nutrimento -- > stenofaghe e eurifaghe

Possono anche evidenziare l'ambito ottimale per una specie: per la temperatura

• termofile
• mesofile
• criofile

per l'umidità

• igroifile
• mesofile
• xerofile

Ogni specie otterrà il massimo dell'efficienza in ambienti con parametri ecologici uguali a quelli in cui si è evoluta.

All'intero di una popolazione non tutti gli individui presentano la stessa tolleranza nei confronti di un determinato fattore ecologico. Gli individui "ai margini" del gradiente (numero ridotto) possono essere avvantaggiati qualora le condizioni ambientali dovessero slittare verso una condizione estrema (ETEROGENEITA' INDIVIDUALE = oggetto di un fenomeno di selezione naturale).

Ovviamente uno stesso fattore ecologico può avere un impatto diverso a seconda della specie

• il VENTO, fondamentale per le piante a dispersione anemocora, che cioè affidano ad esso