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 (?)