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Principi di EcologiaPrincipi di Ecologia
Dipartimento di Biologia Dipartimento di Biologia AnimaleAnimale--UniversitàUniversità di Paviadi Pavia
Dott. Nicola Dott. Nicola GilioGilio
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Definizioni di ecologiaDefinizioni di ecologia“Studio scientifico delle interazioni tra gli organismi ed il loro ambiente”
(Haeckel)
“Studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza
degli organismi”
(Krebs)
Livelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologiaLivelli di studio dell’ecologia•Organismo: l’ecologia si occupa del modo in cui i singoli organismi
vengono influenzati (ed influenzano) il loro ambiente biotico ed abiotico.
•Popolazione: l’ecologia si occupa della presenza o assenza delle specie,
della loro abbondanza o rarità, delle tendenze e delle fluttuazioni dei loro
individui (dinamica, distribuzione..)
•Comunità: composizione e struttura delle comunità, vie seguite
dall’energia, dalle sostanze nutritive e dalle altre sostanze
nell’attraversarle.
•Ecosistema: interazioni tra la comunità biologica e l’ambiente fisico
(visione globale)
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PopolazionePopolazione“Un gruppo di organismi della stessa specie (o gruppi di individui tra cui è
possibile lo scambio di informazioni genetiche) che occupano una determinata
area.”
(Odum, 1959)
Una popolazione possiede caratteristiche o attributi biologici che
condivide con gli organismi che la compongono: come uncondivide con gli organismi che la compongono: come un
organismo essa si mantiene, si accresce e si differenzia.
Possiede inoltre caratteristiche proprie o attributi di gruppo tipici
della popolazione come gruppo: natalità, mortalità, rapporto di
età, ecc.
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Struttura e dinamica diStruttura e dinamica di
popolazionepopolazione
StrutturaStruttura : la struttura di una popolazione viene ricavata da osservazioni
puntiformi e fornisce informazioni descrittive (grandezza numerica, struttura per
età, rapporto sessi…)
DinamicaDinamica : la dinamica di popolazione studia la popolazione nello spazio e
nel tempo
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Attributi fondamentaliAttributi fondamentali
popolazionepopolazione
Proprietà “strutturaliProprietà “strutturali””•Densità
•Distribuzione classi di età
•Rapporto sessi
•Dispersione - distribuzione spaziale
Proprietà “dinamicheProprietà “dinamiche””•Natalità
•Mortalità
•Immigrazione
•Emigrazione
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Struttura di popolazioneStruttura di popolazione
DensitàDensità : dimensione della popolazione in relazione all’unità di spazio (n.individui,
biomassa)
> densità > biomassa
> dimensioni
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Densità aspecifica
n.ind (biomassa)/unità area tot
Densità ecologica o specifica:
n.ind (biomassa)/unità habitat
DensitàDensità
Indici di abbondanza es. IKA
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Misurazione della densitàMisurazione della densità
Cattura ricattura: gli individui liberati dopo essere stati catturati e marcati, si
distribuiscono in maniera uniforme nella popolazione. Il numero di individui
marcati catturati nuovamente sarà proporzionale alle dimensioni della
popolazione.
M= marcatiN= popolazione totaleC= catturatiR= ricatturati
Indice di LincolnR / C = M / N
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Misurazione della densitàMisurazione della densità
Es. censimenti in battuta
Conte totali: applicabili a organismi grossi o facilmente individuabili in
aree piccole
Aree campione: aree rappresentano tutti gli ambienti e le proporzione
con cui sono presenti
“Strip census”: conteggio in aree o lungo itinerari separati
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Densità effettiva e struttura di popolazione negli Densità effettiva e struttura di popolazione negli
UngulatiUngulatiVantaggi: •Discreta sedentarietà
•Buona contattabilità
•Censimenti esaustivi
•Censimenti aree campioneDensità assoluta
•Osservazioni standardizzate Indici di abbondanza relativa
Raccolta dati struttura per classi di età e sesso
Classe 0: nati dell’anno;
Classe I: giovani 1 anno compiuto, immaturi fisicamente e socialmente;
Classe II: soggetti fisicamente maturi ma immaturi socialmente;
Classe III: soggetti completamente maturi, riproduttori;
Classe IV: anziani.
Raccolta dati struttura per classi di età e sesso
Particolare importanza:
Classe 0: valutazione tasso di natalità
Classe I: valutazione tasso sopravvivenza classe o al primo inverno
Serie storiche: valutazione tendenze delle popolazioni
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Distribuzione classi di etàDistribuzione classi di età
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Dispersione intrapopolazioneDispersione intrapopolazione
Distribuzione casuale: - ambiente uniforme
- molti fattori di piccola entità
- no tendenze all’aggregazione
Distribuzione uniforme: - forte competizione
Distribuzione raggruppata: - pochi fattori importanti
- tendenze all’aggregazione
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AggregazioneAggregazione•Differenze locali dell’habitat
•Variazioni fattori climatici
•Fenomeni riproduttivi
•Attrazione sociale
Conseguenze: aumento della competizione intraspecifica (risorse trofiche ,spazio,
ecc.) controbilanciata dall’aumento della sopravvivenza.
Isolamento e territorialitàIsolamento e territorialità•Competizione per le risorse
•Antagonismo diretto
Conseguenze: diminuzione della competizione intraspecifica e aumento della
“privacy”per le specie con cicli riproduttivi complessi.
Home-range: area all’interno della quale si svolgono le principali attività
dell’individuo, della coppia o del gruppo. Possibile sovrapposizione.
Territorio: area che viene attivamente difesa dall’individuo o dalla coppia. Poco o
affatto sovrapposti.
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Dinamica di popolazioneDinamica di popolazione
POPOLAZIONE
Natalità
Mortalità
Immigrazione Emigrazione
B
I E
D
B+I = D+E Popolazione in equilibrio
B+I > D+E Popolazione in crescita
B+I < D+E Popolazione in decremento
Nt+1 = Nt+B+I - D-E
Equazione fondamentale della dinamica di popolazione per quantificare le variazioni
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NatalitàNatalità
Natalità: è la capacità intrinseca di una popolazione di accrescersi
Natalità massima (fisiologica): è la produzione massima teorica di nuovi
individui (assenza di fattori limitanti quali competizione, effetto densità,
scarsità risorse trofiche, ecc.)
- K per una determinata popolazione
Natalità effettiva (ecologica o realizzata): accrescimento in condizioni reali e specifiche
- non è una costante
(dimensioni, composizione e condizioni ambientali)
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Natalità effettivaNatalità effettiva
Natalità assoluta o aspecifica
Numero di nuovi individui in un determinato intervallo di tempo
Natalità relativa o specifica
Numero di nuovi individui in un determinato intervallo di tempo, per unità di
popolazione
n nati / t
popolazione
Natalità età-specifica
Natalità reale differenziata per classi di età
esempio nel capriolofemmine 2 anni (primipare) = 1 piccolo
femmina >2 anni = 2 piccoli
n nati / N*t
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MortalitàMortalità
Mortalità : numero di individui che muoiono in una popolazione in un dato
tempo
Minimo teorico di mortalità:
numero di morti in condizioni ideali e non limitanti (assenza di fattori
limitanti quali competizione, effetto densità, scarsità risorse trofiche, ecc.)
-K per una determinata popolazione
n morti / t n morti / N*t
-longevità fisiologica >> longevità ecologica
Mortalità effettiva (ecologica o realizzata):
perdita di individui in condizioni reali e specifiche
- non è una costante
(dimensioni, composizione e condizioni ambientali)
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MortalitàMortalità
Tasso di sopravvivenza : se esprimo la mortalità come frazione o come percentuale
1 - M oppure 100 - M%
Mortalità età-specifica: mortalità differenziata per classi di età
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Curve di sopravvivenzaCurve di sopravvivenza
Rappresentazione grafica delle probabilità di sopravvivenza di un individuo
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Concetto di velocitàConcetto di velocità
∆N
∆N / ∆t
∆N / N *∆t
Variazione N. individui
Velocità di accrescimento
Velocità specifica
di accrescimento
Velocità media
Velocità istantanea
dN / dt
dN / N *dt
Velocità istantanea di accrescimento
Velocità istantanea
specifica di accrescimento
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Confronto curva di accrescimento e di velocità di accrescimentoConfronto curva di accrescimento e di velocità di accrescimento
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Massima velocità specifica di accrescimento
=
r o coefficiente istantaneo di accrescimento della popolazione
InIn condizioni non limitanticondizioni non limitanti
r = dN / N *dt
N = N ert lnN = lnN + rtNt = N0ert lnNt = lnNo+ rt
r = lnNt - lnNo
t
r = b -d
r non è una costante per una specie ma lo è per una popolazione
(dimensioni, struttura per età, sessi...)
b = natalità specifica istantanea
d = natalità specifica istantanea
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InIn condizioni non limitanticondizioni non limitanti
struttura di popolazione stabile e stazionariastruttura di popolazione stabile e stazionaria
Velocità intrinseca dell’aumento naturale
Potenziale biotico o riproduttivo
Potenziale bioticoPotenziale biotico
r max
Potenziale bioticoPotenziale biotico
“la proprietà intrinseca degli organismi di riprodursi e sopravvivere, cioè
aumentare di numero. Essa è una specie di somma algebrica del numero di
individui prodotti ad ogni generazione, del numero di riproduzioni in un dato
periodo di tempo, del rapporto sessi e della capacità generale di sopravvivere in
certe condizioni fisiche.”
(Chapman, 1928)
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Resistenza ambientale
InIn condizioni naturalicondizioni naturali
Fattori limitanti
Velocità accrescimento - rmax
Generale
Fattori fisici
Disponibilità limitata delle risorse
Predazione
Competizione intrespecifica e intraspecifica
Parassitismo….
Ungulati
Disponibilità trofica
Fattori climatici (stambecco camoscio)
Malattie parassitismo
Predazione (?)