“popolazione" :
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L' ecologia delle popolazioni studia la struttura e la dinamica delle popolazioni. Insieme alla genetica delle popolazioni forma una disciplina più generale, ovvero la biologia delle popolazioni. “Popolazione" : - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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L'ecologia delle popolazioni studia la struttura e la dinamica delle popolazioni. Insieme alla genetica delle popolazioni forma una disciplina più generale, ovvero la biologia delle popolazioni.
“Popolazione":
in genetica: un insieme di individui della stessa specie che si incrociano, in isolamento da altri insiemi di individui della stessa specie.
in ecologia: un insieme di individui della stessa specie che vive in una determinata area geografica.
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Problema principale: derivare le caratteristiche delle popolazioni dalle caratteristiche degli individui e derivare la dinamica dei processi delle popolazioni dalla dinamica dei processi individuali.
Ad esempio:
individuo popolazione
caratteristica sesso rapporto dei sessi
processo morte mortalità
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Assioma: tutti gli individui di una popolazione sono ecologicamente equivalenti.
In altre parole, tutti gli individui di una popolazione:
hanno lo stesso ciclo vitale
sono implicati negli stessi processi ecologici (a parità di stadio di sviluppo)
i tassi di tali processi o le probabilità di determinati eventi sono statisticamente identici
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Sia assumonocome nulli
Processi demografici
Nt+1=Nt+nati-morti+immigrati-emigrati
Nt+1=Nt+nati-morti
N numero di individui nella popolazione
Ma cosa è un individuo?
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Paesi in viadi sviluppo
Paesiindustrializzati
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Popolazionestabile
Popolazionesenescente
Popolazionein espansione
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Tavola dim ortalitàper coorte
Cervo nobile ), Isola di Rhum , S cozia (Cervus elaphus
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Locusta (E g itto )
R a tto b ianco (labo ra torio )
Sopravvivenza[0,1]
M ortalità[0,1]
Tasso di m ortalità(d /l )x x
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P opolaz ione d i D aphn ia m agna
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Modello esponenziale (T.R. Malthus, 1766-1834)
t
N
rNdt
dN
dbr
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K
NKrN
dt
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Modello logistico (P. Verhulst, 1838): competizione intraspecifica
K
K/2
t
N
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0 10 20 30 40 500
150
300
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600
KN t
t
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150
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0 150 300 450 6000
150
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600
N t 1
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N t
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0 10 20 30 40 500
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0 150 300 450 6000
150
300
450
600
N t 1
N t
N t
K 200
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K
NKrN
dt
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Competizione interspecifica
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• Esperimenti di G.F. Gause in Russia nel 1934-35
• Paramecium aurelia, Paramecium caudatum, Paramecium bursaria
• Paramecium aurelia esclude Paramecium caudatum
• Paramecium bursaria coesiste con Paramecium caudatum
Competizione interspecifica
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Competizione interspecifica
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• Paramecium aurelia è più efficiente nell’uso delle risorse condivise (batteri e cellule di lievito) di Paramecium caudatum
• Paramecium bursaria utilizza prevalentemente le cellule di lievito al fondo dei tubi di coltura, Paramecium caudatum i batteri in sospensione
• In competizione, nessuna specie raggiunge la capacità portante che raggiungerebbe senza competizione
Competizione interspecifica
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• Paramecium caudatum – Strettamente eterotrofo– Ha bisogno di O2
• Paramecium bursaria– Autotrofo, ma si nutre anche di cellule di
lievito– Ha alghe endosimbionti e quindi produce O2
– Può nutrirsi al fondo dei tubi di coltura
• Le due specie usano risorse differenti• La competizione interspecifica è debole,
quindi ci può essere coesistenza
Competizione interspecifica
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Principio di esclusione competitiva
Due specie in continua e diretta competizione per una risorsa limitante
non possono coesistere
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K
NKrN
dt
dN
2121 NNN
K
NNKrN
dt
dN )( 2121
Coefficiente di competizione:(1 ind. N2 = 12 “N1-equivalenti”)
Modello logistico (P. Verhulst, 1838): competizione intraspecifica
1
11
11
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Modello di Lotka (1925) e Volterra (1926): competizione intra- ed interspecifica
2
1212222
2
1
2121111
1
)(
)(
K
NNKNr
dt
dN
K
NNKNr
dt
dN
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1
2121111
1 )(
K
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:se 01 dt
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0
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1
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r
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1
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NNK
12
12
1
2
110
0
KN
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N
KN
(triviale!)
12121 KNN
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12
12
1
2
110
0
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N
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KN
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N1
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K112
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0 20 40 60 80 1000
5
10
15
20
t
N
0 5 10 15 20 250
10
20
N1
N2
K1
1
5
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12
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0.2 K1
15 1
1
3 K2
2
24K
1
1
15r2
0.3 K2
12 2
2
0.5
AA
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0 20 40 60 80 1000
5
10
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20
t
N
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5
10
15
N1
N2
K1
1
5
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2
12
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0.2 K1
15 1
3K
2
2
6K
115
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0.3 K2
12 2
2
A
AA
B
B
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N1
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K1
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r1 0.2 K1 12 1
1
0.4
r2 0.3 K2 5 2
2
0.2
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5
10
15
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N
0 10 20 300
10
20
30
N1
N2
K1
1
30
K2
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5
K2
2
25K
1
1
12
A
A
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N1
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K1
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2212
2111
mNNaNfdt
dN
NaNNrdt
dN
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2212
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mNNaNfdt
dN
NaNNrdt
dN
2212
2111
mNNaNfdt
dN
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dN
0 20 40 60 800
20
40
60
80
N1
N2
ra
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N -1
N -2
N -1
N +2
N +1
N +2
N +1
N -2
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0 20 40 60 8 0 10 00
2 0
4 0
6 0
8 0
p re d a p re d a t o ret
NN (0) = 60N (0) = 20
r = 0.75f = 0.25
a = 0.05m = 0.25
1
2
ra
mf a
0 20 40 60 800
20
40
60
80
N1
N2
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0 20 40 60 80 1000
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40
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predapredatore
N
222221
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1111
mNNbNaNfdt
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dNCompetizioneintraspecificaper prede epredatori
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0 20 40 60 800
20
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N1
N2
222221
2
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mNNbNaNfdt
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NaNNbNrdt
dNCompetizioneintraspecificaper prede epredatori
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density-independent death rate
density-dependent seed production
Allee effect
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Scientific American, dicembre 1984
![Page 53: “Popolazione" :](https://reader036.vdocumenti.com/reader036/viewer/2022062408/56813bbc550346895da4ed3c/html5/thumbnails/53.jpg)
Prezzo (USA) 1565 $CPU Intel 8088 4.77 MHz
RAM 16 kB/256 kB
PC IBM1981-1987
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Pesce (preda)
Squalo (predatore)
Cella libera
Wa-Tor
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![Page 57: “Popolazione" :](https://reader036.vdocumenti.com/reader036/viewer/2022062408/56813bbc550346895da4ed3c/html5/thumbnails/57.jpg)
Regole per i pesci
1.ad ogni epoca, ogni pesce si muove a caso in una delle celle adiacenti libere;2.se non ci sono celle libere, il pesce non si muove;3.trascorse almeno N epoche, un pesce che si sposta lascia un nuovo nato nella sua cella e azzera il contatore delle epoche;4.se non si può muovere, non si riproduce.
Regole per gli squali
1.ad ogni epoca, ogni squalo si muove a caso in una delle caselle adiacenti libere da squali;2.ad ogni epoca ogni squalo usa un’unità di energia; 3.se uno squalo si muove in una casella che contiene un pesce, lo mangia e incamera una certa quantità di energia;4.quando l'energia incamerata supera una determinata soglia, se uno squalo si può muovere, allora lascia un nuovo nato nella sua cella e si sposta in una cella adiacente;5.squalo padre e squalo figlio avranno ciascuno metà dell’energia dello squalo padre;6.se l’energia di uno squalo cala oltre un determinato livello, lo squalo muore.
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Wa-Tor