Geobotanica: integrazione biologica, selezione naturale ed ecosistema

Integrazione Biologica e Livelli di Organizzazione

POWER POINT 1: GEOBOTANICA L'integrazione è un fenomeno biologico fondamentale che avviene a differenti livelli, dall'atomo all'ecosistema. È quel fenomeno per il quale ogni struttura ha delle risposte che fornisce in base all'ambiente in cui si trova. Ovviamente, aumentando la complessità aumenterà anche il numero di proprietà dell'elemento. Dal più piccolo al più grande, i vari livelli di integrazione sono: atomi, molecole, macromolecole, DNA e RNA, proteine e polisaccaridi, tessuti, organi, individui, popolazioni. Il più alto livello di integrazione si raggiunge in un ecosistema. Un esempio può essere fornito dalle molecole di glucosio: se l'integrazione, ovvero il legame tra le singole molecole di glucosio è alfa-glucosidico, avremo una sostanza facile da maneggiare, che può essere usata come sostanza di riserva. Se il legame è beta-glucosidico, avremo una struttura molto resistente, di tipo strutturale. La diversificazione delle funzioni e degli elementi è dunque dettata dal tipo di integrazione e a come si dispongono le molecole tra loro.

Processi di Selezione Naturale

La selezione è l'insieme dei processi naturali che, nel corso delle generazioni, portano alla modificazione del patrimonio genetico di una popolazione, favorendo l'affermarsi dei genotipi meglio adattati all'ambiente circostante

• La selezione stabilizzante favorisce gli individui con valori intermedi; come risultato, la media della popolazione non cambia, ma la sua varietà diminuisce.
• La selezione direzionale favorisce gli individui che si discostano in una direzione o nell'altra dalla media; come risultato, cambia la media della popolazione.
• La selezione divergente o disruttiva favorisce gli individui che si discostano in entrambe le direzioni dalla media della popolazione; come risultato, cambiano le caratteristiche della popolazione ed è il preludio alla selezione di due specie differenti partendo da una sola.

Filogenesi e Biocenosi

La filogenesi è un meccanismo di evoluzione che ha prodotto tutte le forme viventi, grazie a un'efficienza di adattamento. Si parte da un progenitore comune e si passa alla nascita di nuove forme lungo il percorso evolutivo. La biocenosi è una comunità di vegetali e animali che occupa uno specifico ambiente. Ad esempio nella zona intertidale (zona soggetta a una variazione di marea) al variare dell'altezza varia la biocenosi. La biocenosi è dunque un insieme di specie che si ripresenta in situazioni ambientali analoghe, ovvero dove c'è un medesimo ecosistema.

Ecosistemi e Strategie Riproduttive

Un ecosistema è un ambiente in cui c'è un alto livello di integrazione. Un ecosistema può essere stabile quando è già evoluto e in questo caso è definitivo. Un ecosistema può anche essere instabile quando devo ancora evolversi ed è iniziale. L'evoluzione degli ecosistemi avviene per successione ecologica. Le strategie di riproduzione delle piante variano da ecosistema a ecosistema: possiamo avere la strategia R in ecosistemi instabili (le pianti hanno vita breve, veloce, alta capacità di dispersione, scarsa biomassa) oppure strategia K in ecosistemi stabili (grande produzione di biomassa, lenta velocità di riproduzione, vegetazione più evoluta).

Geobotanica e Sottodiscipline

La geobotanica studia la diffusione e la vita associativa delle stirpi vegetali al fine di individuarne le caratteristiche generali, le regolarità e le cause che la determinano. Studio dunque le interazioni piante-ambiente. È formata da varie sottodiscipline.

1. Corologia: studio della distribuzione geografica delle piante tramite gli areali, che sono linee chiuse che includono la presenza di una specie.
2. Geobotanica ecologica: studia le relazioni piante-ecosistemi. l'ecosistema è un sistema ambientale con un input esterno (energia solare) imprigionato dalla fotosintesi con la quale poi si organica il co2 atmosferico. l'energia prodotta è poi utilizzata dalla catena trofica. il tutto è in equilibrio e la materia morta viene decomposta e riutilizzata. l'ecosistema poi perde energia: sistema aperta. la materia invece rimane sempre quella: per questo parliamo di sistema chiuso o semichiuso, nel quale la materia viene riciclata. l'uomo è un elemento esterno del sistema che influenza pesantemente l'ecosistema, è un elemento di disturbo tranne nei sistemi di tipo seminaturali nei quali l'uomo è una parte integrante (es: pascolo). Ogni pianta reagisce in maniera diversa agli stress esterni, quali ad esempio il freddo o l'aridità. Possono ad esempio o morire, o sfuggire o resistere con particolari strutture. In più, grazie alla geobotanica ecologica sappiamo che la massima crescita di una specie in natura a volte risulta spostata rispetto all'optimum ecologico e che questo è provocato da fattori di interferenza quali la presenza di altri organismi, quindi la competizione. per spiegare l'ecologia della pianta serve dunque conoscere la sua risposta sia rispetto a fattori ecologici che in termini di competizione nell'ambiente. Dall'antropocene in poi, anche l'uomo è diventato un fattore importantissimo.
3. Geobotanica storica: prende in esame l'evoluzione della biodiversità vegetale durante le ere storiche grazie ai fossili. Studia dunque come si è sviluppata la biodiversità vegetale: ad esempio le felci erano dominanti nel carbonifero, poi da esse si stacca un altro taxon, le angiosperme (piante a fiore) che ora sono dominanti rispetto alle altre tracheofite. Per trovare prove della presenza di determinate specie durante un periodo storico specifico si cerca la parte più resistente (ad es polline, che è specie-specifico), si fa un carotaggio e attraverso l'analisi dei pollini si differenziano i periodi storici e le specie presenti

Flora e Vegetazione

Flora: insieme delle piante, intese come entità tassonomiche, che vivono in un territorio. Catalogo di una estesa regione o di un territorio più contenuto. Vegetazione: insieme delle comunità vegetali che vivono in un territorio, distribuite in modo da sfruttare al meglio le risorse offerte da un dato contesto ecologico. Le specie vegetali che compongono la flora di un territorio si distribuiscono nello spazio raggruppandosi in funzione delle diverse esigenze ecologiche e instaurando rapporti di antagonismo e mutualismo con altre specie, così da determinare le caratteristiche strutturali e qualitative della vegetazione.

Corologia e Areali

POWER POINT 2: COROLOGIA Areale: insieme di tutti i territori in cui essa una specie è presente in condizioni di spontaneità e in modo duraturo. Esiste anche l'areale di un genere o di una famiglia. I territori di distribuzione possono costituire un'unica area geografica oppure due o più aree distanti. Estensione e forma degli areali: i fattori che regolano la diffusione delle piante e quindi l'estensione di un areale sono estrinseci (impediscono fisicamente la diffusione delle specie: barriere geografiche quali oceani, montagne, deserti ecc) o intrinseci (legati alle caratteristiche fisio-ecologiche della specie che condizionano la sua distribuzione: assenza di habitat adatti, presenza di patogeni e fitofagi, assenza di animali impollinatori). La distribuzione degli areali è stata condizionata dalla deriva dei continenti, dalla chiusura dello stretto di Gibilterra, dai cambiamenti climatici (che hanno portato all'esistenza di flora e areali relitti) e dal clima in generale.

Gruppi Corologici e Corotipi Italiani

Gruppo corologico o geoelemento: insieme di specie che hanno areali grosso modo coincidenti. A ciascun gruppo corologico corrisponde un tipo corologico o corotipo, vale a dire l'area geografica di distribuzione del gruppo. In Italia abbiamo 10 corotipi

1. Endemiche: specie ad areale ristretto e delimitato. Presenti solo in un determinato territorio.
2. Stenomediterranee: specie ad areale mediterraneo con distribuzione costiera o in zone a clima simile (area dell'olivo)
3. Eurimediterranee: specie ad areale mediterraneo in senso lato con possibilità di presenza anche in zone calde del centro Europa(area dell'olivo)
4. Mediterraneo-montane: specie delle montagne mediterranee
5. Eurasiatiche: specie continentali con areale a baricentro medioeuropeo ma con possibili estensioni in Siberia ed estremo oriente e in zone submediterranee.
6. Atlantiche: specie ad areale occidentale di bioclima umido oceanico.
7. Orofite sud-europee: specie delle alte montagne sud europee.
8. Circumboreali: specie ad areale diffuso nella zona temperata e fredda dei tre continenti.
9. Artico-alpine: specie ad areale artico con diffusione anche sulle maggiori catene montuose della fascia temperata
10. Cosmopolite: specie multizonali ad ampia distribuzione su tutti i continenti o quasi.

È possibile calcolare uno spettro corologico o corogramma sulla base delle frequenze percentuali dei corotipi di una qualsiasi flora. La distribuzione geografica dei corotipi itali segue in linea di massima fattori climatici e altitudinali e presenta risultati abbastanza prevedibili: prevalenza di stenomediterranee al sud, eurosiatiche al centro-nord, atlantiche sulle regioni tirreniche.

Altri Gruppi Corologici

Altri gruppi corologici esistenti ma non presenti in italia sono:

Gruppi Corologici Euroasiatici

• Euroasiatici:
1. Paleotemperate: euroasiatiche presenti anche nel Nord Africa
2. Euroasiatiche: auroasiatiche in senso stretto, presenti dall'Europa al Giappone.
3. Pontiche: sudsiberiane gravitanti attorno al mar Nero
4. Europeo-caucasiche: diffuse in europa e sul caucaso
5. SE-europee: soprattutto nella regione carpatico-danubiana
6. Centroeuropee: europa temperata dalla francia all'ucraina
7. Europeo-sudsiberiane: europa e fascia arida della siberia.

Gruppi Corologici Boreali

• Boreali:
1. Circumboreali: zone fredde e temperato fredde dell'eurasia e del nordamerica
2. Eurosiberiane: zone fredde e temperato-fredde dell'eurasia.

Gruppi Corologici Atlantici

• Atlantiche: (clima con alta piovosità e umidità e pochi sbalzi termici)
1. W-Europee: europa occidentale dalla scandinavia alla penisola iberica
2. Subatlantiche: europa occidentale e anche nella parte orientale a clima suboceanico
3. Mediterraneo-atlantiche: coste atlantiche e mediterranee.

Endemismi

• Endemismi:
1. Paleoendemismi: entità antiche e relitte
2. Patroendemismi: specie molto antiche originatesi per poliploidizzazione (mutazione che riguarda i cromosomi) del genere da ancestori e successivamente migrate altrove.
3. Neoendemismi: entità differenziatesi in tempi recenti.
4. Schizoendemismi: scissioni del taxon originale che dà origine contemporaneamente a più taxon distribuiti in ampie aree e tra loro vicarianti (distribuzione di due specie sistematicamente affini in ambienti o territorî limitrofi ma diversificati per uno o più fattori ecologici, come per es. il pH del suolo)
5. Apoendemismi: specie originatesi per poliploidizzazione all'interno di un taxon ad areale molto vasto.

Specie Avventizie o Aliene

Un gruppo corologico è rappresentato dalle specie avventizie o aliene. Sono specie che originariamente non si trovavano in un determinato posto. Alla situazione italiana sono state adottate le seguenti definizioni:

1. Specie vegetali alloctone (introdotte, non indigene, xenofite, esotiche): specie vegetali introdotte dall'uomo deliberatamente o accidentalmente, al di fuori dei loro ambiti di dispersione naturale.
2. Non più osservate dopo il 1950: specie la cui presenza non è documentata da fonti successive al 1950.
3. Specie casuali (effimere, occasionali): specie alloctone che si sviluppano e riproducono spontaneamente ma non formano popolamenti stabili e per il loro mantenimento dipendendo dal continuo apporto di nuovi propaguli da parte dell'uomo
4. Specie naturalizzate (stabilizzate): specie alloctone che formano popolamenti stabili indipendenti dall'apporto di nuovi propaguli da parte dell'uomo.
5. Specie invasive: un sottogruppo di specie naturalizzate in grado di diffondersi velocemente, a considerevoli distanze dalle fonti di propaguli originarie e quindi con la potenzialità di diffondersi su vaste aree
6. Specie localmente invasive: specie alloctone che sono state rilevate allo stato invasivo solo in poche stazioni.
7. Archeofite: specie vegetali alloctone introdotte prima del 1492, ossia prima del colonialismo europeo in seguito alla scoperta dell'america.
8. Neofite: specie vegetali alloctone introdotte dopo il 1492.

Spettri Corologici e Centri di Origine

Spettri corologici: Centri di differenziazione Speciazioni Areali disgiunti Areali complessi Differenziamento allopatrico Centri di origine

Aggruppamenti Vegetali

POWER POINT 3: VEGETAZIONE Aggruppamenti vegetali: raramente le piante vascolari formano popolamenti monospecifici puri, spesso formano raggruppamenti costituiti da più specie. Uno dei primi aspetti che si possono valutare nei raggruppamenti è la loro struttura, intesa come disposizione orizzontale sulla superficie e verticale nello spazio dei suoi componenti. Una vegetazione può occupare tutta la superficie a sua disposizione: vegetazione continua o chiusa. In questo caso lo spazio può essere occupato verticalmente da un solo strato