1 La scienza che studia le relazioni fra i vari organismi e lambiente è l Ecologia Oikos = casa...

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La scienza che studia le relazioni fra i vari organismi e l’ambiente è

l’Ecologia

Oikos = casa Logos = studio

Organismi-----------------------Ambienterelazioni

Ecologia

EcologiaEcologia

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L’ECOLOGIA

Che cos’è?Che cos’è?

E’ lo studio delle relazioni degli

esseri viventi e il loro ambiente

naturale (oikos).

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L’ECOSISTEMA

Il concetto fondamentale dell’EcologiaIl concetto fondamentale dell’Ecologia

Si può definire come l'unita’ fondamentale che si considera in ecologia.

Comprende due componenti: una bioticabiotica ed una abioticaabiotica..

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Struttura di un Struttura di un EcosistemaEcosistema

ECOSISTEMAECOSISTEMAECOSISTEMAECOSISTEMA

ComponenComponente Bioticate Biotica

ComponenComponente Bioticate Biotica

ComponenComponente Abioticate AbioticaComponenComponente Abioticate Abiotica

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COMPONENTE BIOTICA

E’E’ lala parteparte biologicabiologica

dell’Ecosistedell’Ecosistemama

E’ formata da tutti gli organismi, vegetali, animali o microrganismi, viventi in un insieme integrato, in una data area di un ecosistema.

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Un ecosistema è “qualcosa” che svolge una funzione.

Caratterizzando l’ambiente di entrata e di uscita posso quantificare i processi che vengono svolti.

Ad esempio posso studiare quanta energia entra e quanta esce dall’ecosistema.

L’ecosistema è la “scatola nera” che svolge la trasformazione energetica.

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Comunità BiologicaComunità Biologica

In tutti gli ambienti gli Organismi non vivono isolati, ma a contatto con altri esseri della stessa specie e di altre specie

Organismi

Stessa specieStessa specie

Altre specieAltre specie

Relazioni non casuali

Tutti gli organismi che vivono nello stesso luogo formano unaComunità Biologica o Biocenosi

Comunità Biologica =associazione organizzata

Biocenosi=vita + unione

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Ad Ad esempioesempio……

• Gli alberi di una Gli alberi di una forestaforesta

• Gli animali di una Gli animali di una prateriaprateria

• L’enorme L’enorme numero di numero di microrganismi che microrganismi che si trovano su di si trovano su di una foglia o anche una foglia o anche sulla nostra mano. sulla nostra mano.

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COMPONENTE ABIOTICA

E’ la parte E’ la parte inorganica inorganica

dell’Ecosistedell’Ecosistemama

E’ l’ambiente chimico-fisico in cui vive la componente biotica dell’Ecosistema

1010

Ad esempio…Ad esempio… L’acqua del mare o di un fiume.L’acqua del mare o di un fiume.

La roccia di una montagna.La roccia di una montagna.Anche gli elementi naturali che Anche gli elementi naturali che

compongono il clima di una regione, compongono il clima di una regione, come temperatura, umidità, vento, etc., come temperatura, umidità, vento, etc., sono elementi abiotici di un ecosistemasono elementi abiotici di un ecosistema

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Il Sole: Fonte Di EnergiaIl Sole: Fonte Di Energia

La fonte primaria di Energia di un La fonte primaria di Energia di un Ecosistema naturale, essenziale per laEcosistema naturale, essenziale per la vita di qualunque organismo è ilvita di qualunque organismo è il SoleSole, , la cui radiazione viene trasformata in la cui radiazione viene trasformata in

energia chimica dalle piante, nel energia chimica dalle piante, nel processo della Fotosintesi.processo della Fotosintesi.

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L’energia fluisce nell’Ecosistema…L’energia fluisce nell’Ecosistema…

L’Ecosistema ha un’ambiente L’Ecosistema ha un’ambiente di entrata e uno di uscita: di entrata e uno di uscita: l’energia fluisce l’energia fluisce nell’Ecosistema, secondo le nell’Ecosistema, secondo le leggi della Termodinamica.leggi della Termodinamica.

ECOSISTEMA

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Le Catene alimentariLe Catene alimentari

Gli organismi dell'Ecosistema sono Gli organismi dell'Ecosistema sono organizzati in costruzioni ad anelli organizzati in costruzioni ad anelli

dette dette catene alimentaricatene alimentari..

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Ambiente

Produttori

Consumatori1° ordine



Bioriduttori

Sali mineralie acqua

Modello di Catena AlimentareModello di Catena Alimentare

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Gli anelli o “livelli” della Gli anelli o “livelli” della catena alimentarecatena alimentare

Energia entrante

Energia uscente

PianteErbivori pascolanti

Carnivori predatori di erbivori

Carnivori predatori di erbivori e carnivori

AMBIENTE

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Catena alimentare e Catena alimentare e livelli livelli

I° livello:I° livello: piante piante (produttori).(produttori).

II° livello:II° livello: erbivorierbivori (consumatori primari). (consumatori primari). III° livello:III° livello: carnivori predatori degli carnivori predatori degli

erbivori erbivori (consumatori secondari)(consumatori secondari) IV° livello:IV° livello: carnivori predatori di altri carnivori predatori di altri

carnivori o erbivoricarnivori o erbivori (consumatori (consumatori terziari)terziari)

Flu

sso d

i En

ergia

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Ambiente: stagnoAmbiente: stagno

Larva di zanzara

Lenticchia d’acqua

Ditisco

Trota

Batteri

Produttori




Decompositori

SALI MINERALI

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Piramide Piramide AlimentareAlimentare

Osservate la seguente catena alimentare

Fra un anello e l’altro (fiore, cavalletta, rana, biscia, falco) quanto cibo viene ingerito ed utilizzato ad ogni passaggio?

Secondo studi accurati, il tetto massimo di utilizzo ad ogni passaggio è del 10%.

Cosa significa: 100.000 fiori nutriranno 1000 cavallette che nutriranno 100 rane, che nutriranno10 bisce che nutriranno1 falco

Gli organismi per sopravvivere devono essere in numero sempre minore via via che si passa dai produttori ai consumatori. Devono presentare una distribuzione a piramide che viene detta

appunto Piramide Ecologica o Alimentare

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Ciclo alimentare

Piramide dei numeri:

salendo nella catena alimentare troviamo via via animali più grandi.

animali più grandi sono via via meno numerosi

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Stime di biomassa - cal/m2 –

Misuro allora la massa della materia vivente in una data area e la converto in calorie.

Fornisce informazioni su quanta energia sia presente, immagazzinata, in un ecosistema

Stime della produzione - es: cal/(m2 anno) -

Biomassa prodotta per unità di tempo e di superficie.

Fornisce informazioni sul flusso di energia nell’ecosistema.

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Piramidi di biomassa vs piramidi di energia

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Alcune definizioni.

•Livelli trofici. Raggruppano organismi che hanno una posizione simile nelle rete trofica.

•Produttori primari: detti anche autotrofi. Sono gli organismi che producono materia organica utilizzando elementi inorganici ed energia. Es. le piante attraverso la fotosintesi.

•Produttori secondari: o eterotrofi. Sono tutti gli altri organismi, che utilizzano materia organica per i processi metabolici.

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Produttori secondari:

•Consumatori. Si nutrono di materia organica vivente.

•Detritivori. Si nutrono di tessuti organici morti.

A loro volta i consumatori sono a volte divisi in :

•Consumatori primari. Gli erbivori.

•Consumatori secondari. I consumatori di livello superiore: carnivori.

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Biomassa. La massa degli organismi presenti in una data area. Di solito viene espressa in cal/m2 o J/m2 e comprende tutte le parti attaccate agli organismi, siano esse vive o morte.

Es. foglie secche: biomassa se sull’albero, ma materia organica morta se sul terreno.

Produttività primaria. E’ la variazione nella biomassa dei produttori primari riferita all’unità di tempo. E’ cioè la velocità di produzione di materia vegetale. Si misura in ad es. in cal/(m2 giorno).

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Produttività primaria lorda. (GPP, gross primary productivity).Rappresenta la fissazione totale di energia effettuata dai vegetali nell’unità di tempo.

Parte di questa energia viene usata dai vegetali per il proprio metabolismo, e persa attraverso la respirazione (R).

Produttività primaria netta. (NPP, net primary productivity).Rappresenta la differenza tra GPP ed energia persa con la respirazione. E’ quindi il tasso effettivo di produzione di materia vegetale, disponibile per i livelli trofici successivi.

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Produttività secondaria. E’ la velocità di produzione di biomassa da parte degli eterotrofi. Anche questa viene espressa in cal/m2 o J/m2.

Es. Una quota della produzione primaria è utilizzata dagli erbivori, i quali a loro volta sono consumati dai carnivori. Questa è detta catena del pascolo o sistema dei pascolatori.

Parte della produzione primaria invece muore e viene utilizzata da batteri, funghi e microorganismi. Catena del detrito o sistema dei decompositori.

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Dunque ad ogni livello trofico entra una certa quantità di energia.

Parte non viene utilizzata (es. non assimilabile).

Parte viene usata per la respirazione.

Parte viene resa disponibile per il livello trofico successivo (Uscita).

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Tutti (o quasi) gli ecosistemi dipendono dalla fotosintesi

(produzione primaria)

La fotosintesi è influenzata principalmente da temperatura ed umidità.

3030

Produzione secondaria.Dipende da assimilazione ed efficienza

Ogni organismo assimila solo una parte

della energia disponibile.

Assimilazione A

A = Energia in entrata / energia utilizzata

Erbivori 80% (semi) – 15% (legno)

Carnivori 90% - 60%

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GruppoGruppo Efficienza (%)Efficienza (%)

InsettivoriInsettivori 0.90.9

UccelliUccelli 1.31.3

Piccoli mammiferiPiccoli mammiferi 1.51.5

Grandi mammiferiGrandi mammiferi 3.13.1

Pesci, insetti socialiPesci, insetti sociali 1010

InvertebratiInvertebrati

erbivorierbivori 2121

CarnivoriCarnivori 2828

DetritivoriDetritivori 3636

InsettiInsetti

ErbivoriErbivori 3939

CarnivoriCarnivori 5656

DetritivoriDetritivori 4747

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Schema generalizzato di un ecosistema terrestre

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Equilibrio di un Equilibrio di un EcosistemaEcosistema

Un Ecosistema si dice in Equilibrio quando il numero degli individui che formano le popolazionirimane costante nel tempo.

Supponiamo che le bisce aumentano in modo spropositato, cosa succede all ecosistema considerato in figiura?

Le rane diminuiranno, le cavallette aumentano,distruzione della vegetazione.

Le cavallette saranno destinate a morire per mancanza di cibo e lentamente si stabilirà un nuovo equilibrio, in pratica in natura fra prede e predatori si stabilisce sempre un equilibrio.Gli equilibri degli ecosistemi dipendono dalle caratteristiche fisiche e chimiche dell’ambiente:temperatura, quantità di acqua disponibile, caratteristiche del suolo, luce, ossigeno disciolto nell’acqua ecc... o dannosi interventi dell’uomo, il solo essere vivente capace di sconvolgere questo equilibrio biologico

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……E l’uomo?E l’uomo?

L'uomo, come altri animali onnivori, che si nutrono sia di prodotti vegetali che di prodotti animali, può occupare più di un livello, tra i consumatori.

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PER FINIRE....

Energia primaria del Sole

...Riassumendo....

Entrata

ECOSISTEMA

COMPONENTEBIOTICA

COMPONENTEABIOTICA

Ambiente chimico-fisico

Organismi viventi organizzati in catene alimentari

Uscita

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