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MODULO 5: Funzionamento degli ecosistemi

FATTORI ECOLOGICI DETERMINANTI DEI VARI HABITAT ALPINI

Ambienti acquatici

Progetto “Siamo tutti biodiversi?”

Valeria LencioniSezione Zoologia degli Invertebrati e Idrobiologia

© Museo Tridentino di Scienze Naturali

ECOLOGIA

AUTOECOLOGIA → popolazioni di una determinata specie

SINECOLOGIA → comunità (relazioni inter-specifiche)

(dal greco oikos= casa e logos= discorso, trattazione, studio)Ernst Haeckel, nel 1869

è lo studio delle relazioni che intercorrono tra gli organismi e il loro ambiente (risposte all’ambiente fisico, interazioni tra organismi ed effetti degli organismi sull’ambiente)


In particolare l'ecologia studia:

HABITAT

è l’ambiente naturale in cui un organismo normalmente vive, rappresenta "l'abitazione", con determinate caratteristiche e condizioni ambientali Ogni habitat è caratterizzato dai suoi particolari aspetti fisici e chimici…


NICCHIA ECOLOGICA

rappresenta lo spazio fisico in cui un organismo svolge le sue funzioni in rapporto con gli altri organismi

In un dato habitat ogni specie occupa una sua nicchia ecologica, che non è semplicemente un luogo ma un modo di vita, un ruolo, e comprende tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche di cui la specie necessita per vivere e riprodursi (luce, anidride carbonica, ossigeno acqua e sostanze nutritive, temperatura, tipo di cibo, predatori, specie che competono per le stesse risorse)


ECOSISTEMA: (oikoò e susthma = sistema ambiente) porzione di biosfera delimitata naturalmente

costituito da una comunità (biocenosi) (componente biotica) e dall'ambiente fisico circostante, il geotopo (che fa parte di una ecoregione) (componente abiotica), con il quale si vengono a creare delle interazioni reciproche in equilibrio dinamico.

L'insieme di organismi viventi animali e vegetali e dell'ambiente fisico inanimato che interagiscono fra di loro costituisce l'ECOSISTEMA


FATTORI ECOLOGICI

ABIOTICI

BIOTICI

FATTORI ECOLOGICI

Ogni variabile fisica, chimica o biologica dell’ambiente in grado di influire sulla vita di un organismo, popolazione o comunità assume il ruolo di fattore ecologico.


I fattori ABIOTICI•climatici (temperatura, precipitazioni, venti, umidità) •topografici (altitudine, esposizione) •edafici e pedologici (profondità, granulometria, stabilità, composizione) •idrologici e chimici (corrente, pH, conducibilità, ossigeno)

Luce, temperatura, umidità, sali minerali sono fattori ecologici importanti in ambienti terrestri.

Luce, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, sono fattori ecologici importanti in ambienti acquatici.

I fattori BIOTICI tutte le interazioni che si realizzano tra gli organismi viventi, sia a livello intraspecifico, cioè all'interno della stessa specie (competizione), che a livello interspecifico cioè tra specie diverse (predazione, parassitismo, simbiosi)


Justus von Liebig (Darmstadt 1803 - Monaco 1873)

Nell'ottocento il chimico e agronomo Justus von Liebig, mise in evidenza che in genere è uno solo il sale nutriente che limita la crescita di una pianta

Nella formulazione originale:

“La crescita dei vegetali è determinata dall’elemento che è presente in quantitàminore rispetto ai fabbisogni”.

Successivamente la legge è stata ampliata:

“La crescita di un individuo (o di una popolazione) in un ecosistema è determinata dal fattore ecologico che è presente in quantità minore rispetto alle necessità"

Legge del minimo di Liebig o Teoria del Minimo (1840)

Tale fattore è detto “fattore limitante” perché di fatto determina il limite massimo di crescita delle popolazioni.


La legge di Shelford (1913) o Legge della Tolleranza

“Ogni organismo di fronte ai fattori ambientali ha un intervallo di tolleranza compreso tra un minimo e un massimo entro cui si colloca il suo optimum ecologico”.

ogni specie, per ogni fattore ambientale, ha un intervallo ottimale di crescitaentro il quale la popolazione prospera;

al di fuori di tali valori ottimali, esiste un intervallo di tolleranza entro il quale la specie ha ancora possibilità di crescita ridotta o almeno di sopravvivenza in attesa che si ripristino le condizioni ottimali;

oltre i limiti di tolleranza, per ogni fattore ecologico, la specie non può esistere in un certo ambiente.


In base al grado di tolleranza, vengono utilizzati termini che usano il prefisso steno— nel significato di “stretto” ed euri— nel significato di “ampio”:

stenotermo — eritermo (temperatura)stenoidrico — euriidrico(acqua)stenoalino — eurialino(salinità)stenofago — eurifago (cibo)stenobato — euribato (pressione)stenoecio — euriecio (habitat)

In una specie steno- il minimo, l’optimum e il massimo sono molto vicini. Quindi, un modesto cambiamento di temperatura (che per una specie euriterma avrebbe un minimo effetto) si rivela spesso critico. L’evoluzione di stretti intervalli di tolleranza potrebbe essere considerata una forma di specializzazione


TUTTI I FATTORI ECOLOGICI AGISCONO:

1) Determinando la PRESENZA o l’ASSENZA di una specie in un certo ambiente

2) I ritmi di natalità e di mortalità, e pertanto i ritmi di crescita e perciò la NUMEROSITA’ di una popolazione in un ecosistema

3) Condizionamenti adattativi delle specie (es: riduzione delle ali degli insetti in zone ventose, per selezione naturale, sfruttando la variabilità genetica delle specie)

La presenza/assenza di determinate specie/comunità riflette la storia dell’ambiente e le condizioni passate/presenti di un’area


Crenon

Rhithron

Potamon

- Corrente forte- Copertura arborea- Poca produzione primaria (periphyton)- Temperatura bassa- Substrato roccioso-ciottoloso→ Poche specie

- Corrente meno forte- Copertura arborea minore- Buona produzione primaria (macrofite)- Temperatura più alta- Substrato ciottoloso-ghiaioso→ Molte specie

- Corrente debole, acque torbide- No copertura arborea- Poca produzione primaria- Temperatura alta- Substrato sabbioso-limoso→ Poche specie

Ecosistema fiume River Continuum Concept (Vannote et al., 1980)


Hydrurus foetidus


Torrenti alpini glaciali

In estate:elevata velocità di corrente (2.0±0.5 m s-1)elevata e altamente variabile portata (1-5 m3 s-1)elevata instabilità del canale e del substrato elevata torbidità (270±300 mg l-1)bassa temperatura dell’acqua (3.9±1.4 °C)assenza di vegetazione riparia e di muschi

In inverno: congelamento, siccità

…..rendendo questi torrenti più inospitali per flora e fauna per un tratto più lungo

bassa velocità di corrente (0.7±0.2 m s-1)bassa e più costante portata (0.1±0.05 m3 s-1)elevata stabilità del canale e del substratoelevata trasparenza (6±3 mg l-1)bassa temperatura dell’acqua (5.1±1.8 °C)ricca in muschi e rive vegetate

Torrenti non glaciali (krenal/rhithral)


Adattamenti morfologici

Heptagenia Baetis

1) Appiattimento del corpo 3) Astucci come zavorre2) Forma idrodinamica

Simulidi

BlephariceridaeDitteri

4) Ventose

Tricotteri

Efemerotteri


Zona litoraleEstrema variabilità: sedimenti, ondazione, vegetazione, profilo della riva (maggiore

eterogeneità di habitat)

• elevata ricchezza in specie• organismi euritermi e ubiquisti• biocenosi locali• fluttuazioni stagionali

Fattori limitanti:

•variazioni di livello: possono alterare la composizione in specie

•fattori biologici: competizione, predazione

Typha latifolia

Sparganiumerectum

Phragmites australis


Crostacei Odonati

Sialidi

Efemerotteri BivalviPlatelminti

Oligocheti

Gasteropodi Irudinei Cnidari Emitteri

Idracarinidi

CeratopogonidiChironomidi


Stratificazione termica dei laghi temperati

Fattore limitante: ossigeno disciolto

Zona profonda

Bassa temperatura, mancanza di luce, ipossia, sedimento limoso omogeneo

• bassa ricchezza in specie• organismi resistenti all’ipossia


Mod. Bertoni 2006 (Laghi e scienza –Introduzione alla limnologia)

livello famiglia/classe (Italia)

Chironomidi e Oligocheti

ottimi indicatori distato trofico, livello diossigenazione e acidificazione, di inquinamento chimico e radioattivo

Oligochaeta

Chironomidae


VENTO

Piante nane, posizione prostrata delle piante

Brachipteria e apteria


LUCE


TEMPERATURA

Riduzione delle dimensioni corporee

Con poche eccezioni, per gli invertebrati si osserva una diminuzione delle dimensioni corporee all’aumentare di quota e latitudine

-Tasso di crescita più alto, possibilità di formare in tempi brevi popolazioni più numerose, riducendo le possibilità di estinzione

- Maggior possibilità di trovare rifugi protetti per superare l’inverno

- Richiesta di una minor quantità di cibo in habitat dove è scarso

VANTAGGI


FATTORI BIOTICI • predazione• parassitismo• competizione intra- ed inter-specifica


FATTORI BIOTICI • predazione• parassitismo• competizione intra- ed inter-specifica

Larve Plecotteri

0

5

10

15

20

25

9 12 15 18 21 24 3 6tempo (ore)

ind

h-1

I Plecotteri sembrano essere più notturni, come osservato da altri autori in torrenti popolati da pesci di cui i Plecotteri sono ghiotte prede.

Sembra che l’attività notturna in questi ed altri Insetti (per esempio gli Efemerotteri) si sia evoluta come risposta comportamentale fissa alla predazionee non come conseguenza diretta dell’attività predatoria diurna dei pesci


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