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L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo

ECOLOGIA

L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra gli organismi e i rapporti tra questi e il proprio

ambiente


Gli organismi sono il primo livello di studio dell’ecologia

A livello di organismo, l’ecologia analizza il modo in cui i differenti tipi di organismi si adattano per

sopravvivere nei diversi ambienti


Organismi della stessa specie che si trovano in un certo momento in un determinato posto formano popolazioni

Il secondo livello dello studio ecologico è quello di popolazione; a questo livello un ecologo studia, per esempio:


Capacità portante massimo numero di individui che

può essere supportato in un particolare ambiente


Densità di popolazione Numero di organismi per unità di area


Dispersione Modo in cui gli individui sono disposti

Tre modalità:


Distribuzione uniforme

• Individui a distanze regolari

• Spesso è un risultato della territorialità


Distribuzione casuale

• Manca un ordine predefinito

• Gli individui non influenzano la crescita di altri


Distribuzione a gruppi

• Gli individui formano dei gruppi • La formazione dei gruppi è dovuta all’interazione

tra gli organismi


Popolazioni di specie diverse costituiscono una comunità

Un terzo livello è rappresentato dalle comunità o biocenosi; a questo livello un ecologo può occuparsi delle interazioni tra gli organismi.


Competizione • Interazione tra gli organismi per le stesse risorse:

Cibo

Spazio

E può essere:

• Intraspecifica – all’interno delle stesse specie

• Interspecifica – tra specie diverse


Competizione in natura

• Se due specie competono una con l’altra per la stessa risorsa

limitante, la specie in grado di usare la risorsa in modo più

efficiente porterà all’estinzione l’altra specie. Es:

• La salvia e l’erba hanno entrambi bisogno degli stessi

nutrienti

• La salvia “annienta” l’erba rilasciando sostanze chimiche

tossiche


Predazione • Una specie uccide e mangia l’altra

• Molte prede aumentano il numero dei predatori

• Meno prede riducono il numero di predatori


Predazione

• La relazione preda-predatore influenza le altre popolazioni

• Sono possibili diversi risultati


Esempio di preda-predatore

• Didinium – predatore

• Paramecium – preda • Predatore e preda si

introducono nel nuovo ambiente


Risultato 1

• I predatori sterminano la preda

• I predatori muoiono per mancanza di cibo


Risultato 2 • Alcune prede sono

nascoste nel sedimento

• I predatori mangiano quelli che si trovano in aree chiare

• I predatori muoiono perché non riescono a trovare altro cibo


Risultato 3

• La preda è introdotta in intervalli successivi

• Il rapporto preda-predatore segue pattern ciclici


Coevoluzione tra piante ed erbivori • Le piante sviluppano le difese contro l’essere

mangiati

• La selezione naturale sceglie gli animali in grado di nutrirsi delle piante che hanno svilluppato nuovi sistemi di difesa


Adattamento protettivo • Alcuni animali (come la farfalla monarca) si

sono adattati a mangiare piante tossiche • Le tossine accumulate porteggono gli animali

dalla predazione


Mimetismo batesiano Le specie non protette cercano di assomigliare a specie pericolose o dannose

Figura 28.3C Figura 28.3D


Mimetismo mulleriano Varie specie, tutte protette (inappetibili) e spesso appartenenti a gruppi sistematicamente lontani, si assomigliano reciprocamente. In quest’ultimo caso il predatore impara a riconoscere (per evitarlo) un solo modello, e tutte le specie che vi si conformano risultano automaticamente protette

– Esempio: farfalla monarca e viceré


Mimetismo criptico o camuffamento

• Gli animali si confondono con l’ambiente

• Non sono visti dai predatori

• Esempio: bruco della cavolaria


Camuffamento


Colorazione protettiva • Alcuni organi altamente velenosi si

materializzano con colori brillanti

• L’aspetto è utilizzato in senso aggressivo per comunicare e avvertire I predatori della propria pericolosità


Simbiosi • Una relazione simbiotica è un’interazione nella

quale due o più specie vivono insieme in intimo contatto.

• Vi sono tre tipi di interazioni considerate simbiotiche:

– Parassitismo

– Commensalismo

– Mutualismo


Parassitismo

Una specie vive sulle spalle di un altro


Parassitismo • Una specie sola ne trae beneficio

• Una specie ne resta danneggiata

• Esempio: uomini e vermi solitari


Parassitismo delle piante


Commensalismo o inquilinismo • Benefico per una specie

• L’altra specie non ha beneficio o danno


Mutualismo • Entrambe le specie traggono beneficio

dalle relazioni • Esempio: anemoni e pesce pagliaccio


Il complesso delle comunità di una data area forma un ecosistema

Il quarto livello dello studio ecologico è rappresentato dall’ecosistema, cioè l’insieme di tutte le forme di vita e di tutti i fattori non viventi di una determinata zona



I fattori abiotici, cioè non viventi, comprendono: la temperatura, le forme di energia, i gas presenti nell’acqua, le sostanze nutritive e altri composti chimici. I fattori biotici sono invece gli organismi che costituiscono la comunità di specie che occupano una determinata zona.

Le comunità in un ecosistema sono soggette a continue perturbazioni di intensità molto variabile dovute a:

periodi di siccità incendi



SOVRAPASCOLO


ALLUVIONI


Attività umane

Si tratta di perturbazioni che:

Danneggiano le comunità biologiche

Rimuovono organismi da esse

Alterano la disponibilità delle varie risorse


La transizione della composizione specifica di

una comunità che si verifica in seguito a una

perturbazione è definita:

successione ecologica



successione primaria successione secondaria climax

La successione primaria è la colonizzazione graduale a partire dalla nuda roccia: si verifica quando una comunità colonizza un’area che è praticamente priva di forme di vita e di terreno fertile


Ritiro del ghiacciaio, che deposita una morena frontale

Le piante erbacee Dryas colonizzano l’area

Compaiono gli abeti nella foresta degli ontani

Foresta di abeti

Successione secondaria – La successione secondaria avviene a seguito di

intense perturbazioni che distruggono una comunità presente in una certa area ma lasciano intatto il suolo.

– Si verifica una successione secondaria se aree forestali trasformate in terreni agricoli vengono abbandonate o in aree devastate da incendi e alluvioni.


Successione in uno stagno



Fattore chiave nelle dinamiche delle

comunità biologiche è:

la struttura trofica


La comunità degli organismi di ogni ecosistema ha una propria struttura trofica, cioè un modello di interazioni alimentari costituito da più livelli

La sequenza dei passaggi di cibo da un

livello trofico a un altro è chiamata

catena alimentare



Una catena alimentare raffigura il flusso di energia e nutrienti dalle piante (produttori) agli erbivori (consumatori primari) ai carnivori (consumatori secondari e di livello maggiore).


I detritivori o decompositori (animali

saprofagi, funghi e procarioti)

decompongono i materiali di scarto e

riciclano le sostanze nutritive negli

ecosistemi

La decomposizione operata dai

microrganismi è l’atto finale che lega

tutti gli organismi in un ciclo ed è

essenziale per ogni comunità


Catene alimentari interconnesse formano

reti alimentari


Sulla produzione primaria si basa la quantità di energia disponibile per

l’ecosistema La produttività primaria è il tasso con cui i produttori convertono l’energia solare in energia chimica sotto forma di molecole organiche (biomassa).


L’energia disponibile limita la lunghezza delle catene alimentari

Una piramide della produttività mostra il flusso di energia dai produttori ai consumatori dei vari livelli trofici



I produttori convertono soltanto l’1% della quantità di energia solare che raggiunge la Terra in produttività primaria.

Soltanto circa il 10% dell’energia

immagazzinata da un livello diventa disponibile per quello successivo.


La maggior parte dell’energia è persa e non si trasferisce al livello trofico successivo Il livello trofico successivo deve avere meno individui Il livello trofico più alto possiede circa 1/10 del numero di individui, biomassa ed energia

Flusso dell’energia


Le sostanze chimiche vengono riciclate attraverso il passaggio tra materia organica e riserve abiotiche:

cicli biogeochimici


detritivori

Serbatoio abiotico

Sostanze nutritive disponibili per i produttori

produttori

consumatori

Ciclo dell’acqua • Molti esseri viventi sono composti

primariamente d’acqua

• Le reazioni chimiche della vita richiedono l’acqua

• Il 90% dell’acqua che raggiunge l’atmosfera deriva dalla traspirazione delle piante

• L’acqua atmosferica condensa

• Le piante assumono circa 1000 kg di acqua per produrre 1 kg di biomassa

L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R.

Spagnuolo


CICLO DELL’ACQUA

Ciclo del carbonio

• La CO2 si trova nell’atmosfera e negli oceani

• I produttori e alcuni consumatori incorporano carbonio in molecole organiche

• Il carbonio torna nell’atmosfera grazie agli animali e alla combustione



CICLO DEL CARBONIO

Ciclo dell’ossigeno

• Le piante usano CO2, rilasciano O2

• I consumatori usano O2, rilasciano CO2

• La CO2 è liberata per decomposizione



CICLO DELL’OSSIGENO

Ciclo del fosforo

• Nutriente necessario per le piante

• Il terreno ne contiene solo piccole quantità

• Gli animali ottengono il fosforo mangiando le piante


Panoramica sulla crisi della biodiversità


La biodiversità ha tre componenti:


La diversità genetica all’interno delle specie e tra le

popolazioni


La diversità delle specie


La diversità dell’ecosistema


Minacce alla biodiversità:


La distruzione degli habitat


Lo sfruttamento eccessivo delle risorse naturali, cioè un prelievo che supera la capacità riproduttiva delle popolazioni

stesse


L’introduzione di specie alloctone (estranee) che compromettono l’equilibrio delle comunità originali, competendo con le specie autoctone (originarie di quell’habitat) o predandole


Il rilascio di sostanze inquinanti nell’ambiente, con effetti locali, regionali e globali


Gli effetti dell’inquinamento comprendono le piogge acide, il buco dell’ozono dell’alta

atmosfera, l’eutrofizzazione


Il bioaccumulo (o bioamplificazione) è l’aumento di concentrazione di pestidici lungo le catene alimentari che raggiunge i massimi valori di concentrazione nei livelli trofici più elevati.


Spagnuolo

Il riscaldamento globale a ritmo sostenuto

può alterare gli equilibri della biosfera


L’uso dei combustibili fossili sta incrementando la concentrazione di CO2 atmosferico e di altri gas

serra che possono riscaldare globalmente la Terra.


Pertanto è necessario contrastare il degrado degli habitat

Ma succede spesso che fattori economici e sociali contrastino gli obiettivi da raggiungere per la salvaguardia degli stessi

Spesso la protezione di un’area o di una certa specie va contro gli interessi delle industrie del legname o estrattive, dell’agricoltura e dell’allevamento o dello sfruttamento turistico


Spagnuolo

L’istituzione di aree protette rallenta la

perdita della biodiversità


Ripristinare gli habitat naturali è un

modo per ridurre i danni al paesaggio


Nel tentativo di rallentare la distruzione degli

ecosistemi, diversi paesi hanno istituito le

cosiddette fasce di rispetto, cioè aree poste

intorno a parchi e riserve (da proteggere) in

cui la popolazione umane vive e lavora,

compatibilmente con lo sviluppo economico

e con vincoli di tutela di vario grado.


GLOSSARIO

BIOACCUMULO: il trasferimento e l’aumento di concentrazione di elementi o sostanze tossiche nei tessuti degli organismi con cui entrano in contatto .

BIOADDIZIONE: inoculazione di ceppi batterici selezionati in laboratorio che trasformino il contaminante in acqua, anidride .

BIOCENOSI: complesso di popolazioni animali e vegetali che vivono e interagiscono fra loro in uno stesso ambiente, o biotopo.

BIORISANAMENTO: o bioremediation è un insieme di tecnologie di depurazione del suolo che utilizzano microorganismi naturali o ricombinanti .

CLIMAX: il processo di successione che tende al raggiungimento di un ecosistema stabile, dove sia massima l'omeostasi.

ECOSISTEMA: unità ecologica costituita dalla condizione di equilibrio delle relazioni fra gli esseri viventi e l'ambiente chimico-fisico in cui si trovano.

ECOTIPO: aspetto che una specie vegetale o animale può assumere a seconda delle influenze dell'ambiente in cui vive.

ECOTONI: confini tra i diversi paesaggi.

ENDEMICA: riferita ad una specie, animale o vegetale, quando è costantemente presente o molto frequente in una popolazione o territorio.

HABITAT: è il luogo le cui caratteristiche fisiche e abiotiche possono permettere ad una data specie di vivere e svilupparsi.

MIXOTROFO: organismo che può essere sia autotrofo che eterotrofo.

NICCHIA ECOLOGICA: termine che indica la posizione di una specie all'interno di un' ecosistema, ossia il suo modo di vivere, il suo ruolo e tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche che ne permettono l'esistenza in quel particolare ambiente.

SPECIE AUTOCTONE: è una specie che si è originata ed evoluta nel territorio in cui si trova.

SPECIE ALLOCTONE: si intende una qualsiasi specie vivente (animale o vegetale ) invasiva che può prendere il sopravvento su una o più specie autoctone.

SUCCESSIONE: è il processo attraverso il quale le specie occupano un ambiente fisico e ne determinano le modificazioni.


SITOGRAFIA:

www.biodermal.it

www.divulgameteo.es

www.donbosco_torino.it

www.earthriot.altervista.org

www.ecologiae.com

www.greenstyle.it

www.iigalileitradate.gov.it

www.ilfattoalimentare.it

www.legambientepuglia.it

www.lindro.it

www.meteoweb.en

www.naturaitalia.it

www.slideplayer.it

www.voyager.magazine.it

www.windoweb.it

www.zeroemission.eu

BIBLIOGRAFIA:

Alters & Alters, Biologia in evoluzione. Le Monnier

Banche dati Zanichelli 2006

Mader. Immagini e concetti di biologia. Zanichelli 2014


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