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Loretta Gratani

Appunti di Ecologia vegetale

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I edizione: gennaio

Alle mie studentesse e ai miei studenti

Indice

Premessa

Capitolo IL’ecosistema

Capitolo III fattori climatici

.. Il clima, – .. Diagrammi climatici, – .. L’atmosfera e laradiazione solare, – .. Potere riflettente dei diversi corpi, .

Capitolo IIILa biodiversità

.. Congresso mondiale della IUCN sulle Aree Protette, – .. Ci-tes, – .. Le Liste Rosse, – .. Convenzioni, – ... Convenzionedi Parigi, – ... Convenzione di Ramsar, – ... Convenzione di Wa-shington, – ... Convenzione di Berna, – ... Convenzione di Riode Janeiro, – ... Direttiva Habitat, – ... Protocollo di Kyoto, –... Rete Natura , – .. I giardini botanici, – .. Strategie diconservazione, – .. Cambiamento climatico e conservazione, .

Capitolo IVAnalisi della struttura della copertura vegetale e rappresentazionecartografica

.. La biomassa vegetale, – .. L’indice di area fogliare , .

Capitolo VLa fenologia

.. Tasso relativo di sviluppo, .

Indice

Capitolo VIL’architettura degli alberi

.. Capacità di risposta ai fattori di stress, – .. Gli alberi monumen-tali, .

Capitolo VIIEcosistemi di tipo mediterraneo

Capitolo VIIIL’ecosistema urbano

.. Stima dello stoccaggio di carbonio, – .. Capacità di seque-stro dell’anidride carbonica, – .. Roma e il ruolo delle piante nelmigliorare la qualità dell’aria, .

Capitolo IXL’ecosistema duna

.. Le specie della duna, – .. Fenologia e fisiologia delle speciedella duna, .

Capitolo XLa plasticità fenotipica

.. La risposta delle piante alla luce, – .. Shade tolerance, –.. Le piante di montagna, – .. Indici di plasticità fenotipica, .

Capitolo XIL’analisi morfologica fogliare

Capitolo XIIGli scambi gassosi

.. Metodi di misura degli scambi gassosi, – .. La ThermalWindow, .

Capitolo XIIIL’acqua e la pianta

.. Misura del potenziale idrico, .

Premessa

Questo testo affronta alcuni temi relativi all’ecologia vegetale in par-ticolare quelli legati alla capacità adattativa delle specie vegetali e allaloro soglia di tolleranza alla variazione dei fattori ambientali, conside-rando che le condizioni ambientali stanno cambiando repentinamentea causa del cambiamento globale, che include l’aumento dei livellidi antropizzazione, della concentrazione dei gas serra e della tem-peratura. Tutto questo sta determinando un depauperamento dellabiodiversità, considerando che alcune specie si adattano alla variazionedei fattori ambientali modificando il loro fenotipo, altre si “spostano”,ad esempio lungo gradienti altitudinali, mentre quelle con una ridottacapacità adattativa rischiano di scomparire, anche a causa della capacitàcompetitiva delle specie esotiche invasive (IAS), in particolare dovele risorse sono scarse. Nell’ambito delle strategie di conservazionedella biodiversità è importante quindi approfondire le conoscenzesulle modalità di conservare delle specie vegetali e in particolare diquelle a rischio di estinzione, considerando le strategie che possonoessere attuate in situ e ex situ. Il germoplasma delle specie a rischioconservato ex situ nelle Banche del Germoplasma può infatti essereutilizzato in situ per aumentare il numero degli individui in popolazio-ni di ridotte dimensioni, ove necessario, oppure per la reintroduzionein ambienti altamente depauperati o, chissà, per mostrare nei giardinibotanici, fra o anni, a coloro che saranno curiosi, le specieestinte in natura, le cui immagini saranno riportate sui libri.

Si deve considerare che l’individuazione dei tratti caratterizzantiil fenotipo consente di realizzare modelli di risposta delle specie allavariazione dei fattori ambientali.

Voglio sottolineare che è importante non perdere mai la curiosità,che è un elemento fondamentale per approfondire le conoscenze earrivare a nuove scoperte.

In questa trattazione i processi biochimici, fisiologici, morfologici edanatomici saranno trattati solo relativamente a temi ecologici, per cui perchi desiderasse approfondire può fare riferimento ai testi specialistici.

Capitolo I

L’ecosistema

Al complesso sistema di organismi (componente biotica) ed ambientechimico–fisico (componente abiotica) interagenti in una data areaviene dato il nome di ecosistema.

La componente abiotica dell’ecosistema è costituita dalle caratteri-stiche del suolo, dell’acqua e del clima, mentre la componente bioticadai produttori (vegetali e alcuni batteri), dai consumatori (animali) edai decompositori (funghi e batteri). I produttori (autotrofi) attraversoil processo fotosintetico, utilizzano l’energia proveniente dal sole, l’a-nidride carbonica che assorbono dall’aria e l’acqua e i nutrienti cheassorbono dal suolo per produrre sostanza organica. I consumatori

Figura .. Esempi di ecosistemi: il lago, la duna costiera, il bosco.

Appunti di Ecologia vegetale

primari (erbivori) utilizzano parte di tale sostanza organica e vengono,a loro volta, utilizzati dai consumatori secondari (carnivori). I decom-positori rimettono continuamente in circolo gli elementi nutritiviattraverso la decomposizione di parte della sostanza organica.

Dal punto di vista termodinamico l’ecosistema è un sistema apertoin cui gli organismi determinano continui cambiamenti della materia,formando nuove sostanze e fornendo energia al sistema, che permetteil raggiungimento di stadi di maggiore evoluzione.

Ogni ecosistema è caratterizzato da diversi produttori, consumatorie decompositori, ovvero da una diversità biologica (biodiversità), asso-ciata a diverse caratteristiche fisiche e chimiche del suolo, dell’acquae dell’atmosfera. Inoltre, a parità di numero di specie, gli ecosistemipossono diversificarsi per quanto riguarda le dominanza di ciascu-na specie. A tale proposito numerosi Autori hanno proposto alcuneformule per calcolare l’indice di diversità dell’ecosistema, come adesempio quello di Shannon (indice di diversità H), in cui la diversità èfunzione della probabilità (p) della presenza di una specie i in un datoinsieme di individui:

HSi=

=−∑

pilogpi

dove S è il numero delle specie e pi rappresenta la probabilità che unindividuo appartenga alla specie i, per cui:

pi =numero di individui della speciei

numero totale di individui

Quando tutti gli organismi appartengono alla stessa specie H èuguale a , mentre un indice H elevato corrisponde alla presenza dinumerose specie ognuna rappresentata da quantità simili di individui.

Un’altra caratteristica dell’ecosistema è la variabilità delle dimen-sioni che, ad esempio, possono essere quelle di una foresta, di unostagno, di una prateria d’altitudine o di un campo di grano.

Le perturbazioni sia naturali che antropiche, come ad esempio unincendio o l’immissione di sostanze inquinanti, possono determinarealterazioni dell’ecosistema, che può rispondere ai fattori di pertur-bazione adattandosi o perdendo le sue caratteristiche. L’ecosistemache è capace di recuperare rapidamente il suo stato funzionale, dopo

. L’ecosistema

l’impatto di uno o più fattori di perturbazione, è caratterizzato da unastabilità di resilienza, mentre la capacità dell’ecosistema di resistere auna o più fattori di perturbazione viene definita stabilità di resistenza.