Principi di EcologiaPrincipi di Ecologia

Dipartimento di Biologia Dipartimento di Biologia AnimaleAnimale--UniversitàUniversità di Paviadi Pavia

Dott. Nicola Dott. Nicola GilioGilio

Definizioni di ecologiaDefinizioni di ecologia“Studio scientifico delle interazioni tra gli organismi ed il loro ambiente”

(Haeckel)

“Studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza

degli organismi”

(Krebs)

Livelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologia•Organismo: l’ecologia si occupa del modo in cui i singoli organismi

vengono influenzati (ed influenzano) il loro ambiente biotico ed abiotico.

•Popolazione: l’ecologia si occupa della presenza o assenza delle specie,

della loro abbondanza o rarità, delle tendenze e delle fluttuazioni dei loro

individui (dinamica, distribuzione..)

•Comunità: composizione e struttura delle comunità, vie seguite

dall’energia, dalle sostanze nutritive e dalle altre sostanze

nell’attraversarle.

•Ecosistema: interazioni tra la comunità biologica e l’ambiente fisico

(visione globale)

PopolazionePopolazione“Un gruppo di organismi della stessa specie (o gruppi di individui tra cui è

possibile lo scambio di informazioni genetiche) che occupano una determinata

area.”

(Odum, 1959)

Una popolazione possiede caratteristiche o attributi biologici che

condivide con gli organismi che la compongono: come uncondivide con gli organismi che la compongono: come un

organismo essa si mantiene, si accresce e si differenzia.

Possiede inoltre caratteristiche proprie o attributi di gruppo tipici

della popolazione come gruppo: natalità, mortalità, rapporto di

età, ecc.

Struttura e dinamica diStruttura e dinamica di

popolazionepopolazione

StrutturaStruttura : la struttura di una popolazione viene ricavata da osservazioni

puntiformi e fornisce informazioni descrittive (grandezza numerica, struttura per

età, rapporto sessi…)

DinamicaDinamica : la dinamica di popolazione studia la popolazione nello spazio e

nel tempo

Attributi fondamentaliAttributi fondamentali

popolazionepopolazione

Proprietà “strutturaliProprietà “strutturali””•Densità

•Distribuzione classi di età

•Rapporto sessi

•Dispersione - distribuzione spaziale

Proprietà “dinamicheProprietà “dinamiche””•Natalità

•Mortalità

•Immigrazione

•Emigrazione

Struttura di popolazioneStruttura di popolazione

DensitàDensità : dimensione della popolazione in relazione all’unità di spazio (n.individui,

biomassa)

> densità > biomassa

> dimensioni

Densità aspecifica

n.ind (biomassa)/unità area tot

Densità ecologica o specifica:

n.ind (biomassa)/unità habitat

DensitàDensità

Indici di abbondanza es. IKA

Misurazione della densitàMisurazione della densità

Cattura ricattura: gli individui liberati dopo essere stati catturati e marcati, si

distribuiscono in maniera uniforme nella popolazione. Il numero di individui

marcati catturati nuovamente sarà proporzionale alle dimensioni della

popolazione.

M= marcatiN= popolazione totaleC= catturatiR= ricatturati

Indice di LincolnR / C = M / N

Misurazione della densitàMisurazione della densità

Es. censimenti in battuta

Conte totali: applicabili a organismi grossi o facilmente individuabili in

aree piccole

Aree campione: aree rappresentano tutti gli ambienti e le proporzione

con cui sono presenti

“Strip census”: conteggio in aree o lungo itinerari separati

Densità effettiva e struttura di popolazione negli Densità effettiva e struttura di popolazione negli

UngulatiUngulatiVantaggi: •Discreta sedentarietà

•Buona contattabilità

•Censimenti esaustivi

•Censimenti aree campioneDensità assoluta

•Osservazioni standardizzate Indici di abbondanza relativa

Raccolta dati struttura per classi di età e sesso

Classe 0: nati dell’anno;

Classe I: giovani 1 anno compiuto, immaturi fisicamente e socialmente;

Classe II: soggetti fisicamente maturi ma immaturi socialmente;

Classe III: soggetti completamente maturi, riproduttori;

Classe IV: anziani.

Raccolta dati struttura per classi di età e sesso

Particolare importanza:

Classe 0: valutazione tasso di natalità

Classe I: valutazione tasso sopravvivenza classe o al primo inverno

Serie storiche: valutazione tendenze delle popolazioni

Distribuzione classi di etàDistribuzione classi di età

Dispersione intrapopolazioneDispersione intrapopolazione

Distribuzione casuale: - ambiente uniforme

- molti fattori di piccola entità

- no tendenze all’aggregazione

Distribuzione uniforme: - forte competizione

Distribuzione raggruppata: - pochi fattori importanti

- tendenze all’aggregazione

AggregazioneAggregazione•Differenze locali dell’habitat

•Variazioni fattori climatici

•Fenomeni riproduttivi

•Attrazione sociale

Conseguenze: aumento della competizione intraspecifica (risorse trofiche ,spazio,

ecc.) controbilanciata dall’aumento della sopravvivenza.

Isolamento e territorialitàIsolamento e territorialità•Competizione per le risorse

•Antagonismo diretto

Conseguenze: diminuzione della competizione intraspecifica e aumento della

“privacy”per le specie con cicli riproduttivi complessi.

Home-range: area all’interno della quale si svolgono le principali attività

dell’individuo, della coppia o del gruppo. Possibile sovrapposizione.

Territorio: area che viene attivamente difesa dall’individuo o dalla coppia. Poco o

affatto sovrapposti.

Dinamica di popolazioneDinamica di popolazione

POPOLAZIONE

Natalità

Mortalità

Immigrazione Emigrazione

B

I E

D

B+I = D+E Popolazione in equilibrio

B+I > D+E Popolazione in crescita

B+I < D+E Popolazione in decremento

Nt+1 = Nt+B+I - D-E

Equazione fondamentale della dinamica di popolazione per quantificare le variazioni

NatalitàNatalità

Natalità: è la capacità intrinseca di una popolazione di accrescersi

Natalità massima (fisiologica): è la produzione massima teorica di nuovi

individui (assenza di fattori limitanti quali competizione, effetto densità,

scarsità risorse trofiche, ecc.)

- K per una determinata popolazione

Natalità effettiva (ecologica o realizzata): accrescimento in condizioni reali e specifiche

- non è una costante

(dimensioni, composizione e condizioni ambientali)

Natalità effettivaNatalità effettiva

Natalità assoluta o aspecifica

Numero di nuovi individui in un determinato intervallo di tempo

Natalità relativa o specifica

Numero di nuovi individui in un determinato intervallo di tempo, per unità di

popolazione

n nati / t

popolazione

Natalità età-specifica

Natalità reale differenziata per classi di età

esempio nel capriolofemmine 2 anni (primipare) = 1 piccolo

femmina >2 anni = 2 piccoli

n nati / N*t

MortalitàMortalità

Mortalità : numero di individui che muoiono in una popolazione in un dato

tempo

Minimo teorico di mortalità:

numero di morti in condizioni ideali e non limitanti (assenza di fattori

limitanti quali competizione, effetto densità, scarsità risorse trofiche, ecc.)

-K per una determinata popolazione

n morti / t n morti / N*t

-longevità fisiologica >> longevità ecologica

Mortalità effettiva (ecologica o realizzata):

perdita di individui in condizioni reali e specifiche

- non è una costante

(dimensioni, composizione e condizioni ambientali)

MortalitàMortalità

Tasso di sopravvivenza : se esprimo la mortalità come frazione o come percentuale

1 - M oppure 100 - M%

Mortalità età-specifica: mortalità differenziata per classi di età

Curve di sopravvivenzaCurve di sopravvivenza

Rappresentazione grafica delle probabilità di sopravvivenza di un individuo

Concetto di velocitàConcetto di velocità

∆N

∆N / ∆t

∆N / N *∆t

Variazione N. individui

Velocità di accrescimento

Velocità specifica

di accrescimento

Velocità media

Velocità istantanea

dN / dt

dN / N *dt

Velocità istantanea di accrescimento

Velocità istantanea

specifica di accrescimento

Confronto curva di accrescimento e di velocità di accrescimentoConfronto curva di accrescimento e di velocità di accrescimento

Massima velocità specifica di accrescimento

=

r o coefficiente istantaneo di accrescimento della popolazione

InIn condizioni non limitanticondizioni non limitanti

r = dN / N *dt

N = N ert lnN = lnN + rtNt = N0ert lnNt = lnNo+ rt

r = lnNt - lnNo

t

r = b -d

r non è una costante per una specie ma lo è per una popolazione

(dimensioni, struttura per età, sessi...)

b = natalità specifica istantanea

d = natalità specifica istantanea

InIn condizioni non limitanticondizioni non limitanti

struttura di popolazione stabile e stazionariastruttura di popolazione stabile e stazionaria

Velocità intrinseca dell’aumento naturale

Potenziale biotico o riproduttivo

Potenziale bioticoPotenziale biotico

r max

Potenziale bioticoPotenziale biotico

“la proprietà intrinseca degli organismi di riprodursi e sopravvivere, cioè

aumentare di numero. Essa è una specie di somma algebrica del numero di

individui prodotti ad ogni generazione, del numero di riproduzioni in un dato

periodo di tempo, del rapporto sessi e della capacità generale di sopravvivere in

certe condizioni fisiche.”

(Chapman, 1928)

Resistenza ambientale

InIn condizioni naturalicondizioni naturali

Fattori limitanti

Velocità accrescimento - rmax

Generale

Fattori fisici

Disponibilità limitata delle risorse

Predazione

Competizione intrespecifica e intraspecifica

Parassitismo….

Ungulati

Disponibilità trofica

Fattori climatici (stambecco camoscio)

Malattie parassitismo

Predazione (?)