Ecosistemi

Ecosistemi
Gli ambiti di studio della biologia e dell’ecologia
ecologia
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biosfera
biomi
ecosistemi
comunità
popolazioni
organismi
organi
tessuti
cellule
molecole
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
[2]
Comunità e ecosistemi
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
•
comunità: un insieme di
organismi biologicamente chiuso
(ma aperto ai flussi di energia e
di materia)
•
ecosistema: il complesso degli
organismi di una comunità e dei
fattori abiotici determinati
dall’ambiente fisico
[3]
Punti di vista complementari
ecologia delle comunità
•
approccio riduzionistico:
lo studio delle sue parti
permette di comprendere il
funzionamento di un sistema
struttura delle comunità
 relazioni trofiche
 interazioni interspecifiche
ecologia degli ecosistemi
•
approccio olistico:
le proprietà emergenti di un
sistema non sono determinate
solo dal funzionamento delle
sue parti

Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
funzioni ecosistemiche
 bioenergetica
 cicli biogeochimici

[4]
Confini tra ecosistemi: gli ecotoni
•
•
una variazione nell’ambiente
fisico (ecoclino) può determinare
la transizione (ecotono) tra due
diverse tipologie di ecosistema
non sempre
gli ecotoni sono
chiaramente
individuabili!
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
[5]
La struttura fondamentale di un ecosistema
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
[6]

Forbes, S.A.(1887) The Lake as a Microcosm.
Bulletin of the Scientific Association (Peoria, IL), pp. 77-87
people.wku.edu/charles.smith/biogeog/FORB1887.htm
Ambienti acquatici: il lago come microcosmo
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi
[7]
Produttori primari: il fitoplancton
alghe verdi

diatomee

Asterionella
Ulva
Volvox


Microcystis
cianobatteri
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Ceratium

dinoflagellati
[8]
Consumatori: lo zooplancton
cladoceri
copepodi
Calanus 

Daphnia

Bythotrephes
rotiferi
ostracodi
Cyclops 
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[9]
Grandi consumatori: il necton
carnivori
erbivori/detritivori

trota di lago (Salmo trutta lacustris)
scardola
(Scardinius erythrophthalmus)


carpa (Cyprinus carpio)
predatori
 coregone


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(Coregonus sp.)
luccio (Esox lucius)
persico (Perca fluviatilis)
[ 10 ]
Organismi dei fondali: il bentos


larva di efemerottero
(effimera)
larva di coleottero 
triclade (planaria)




larva di odonato
(libellula)
crostaceo gammaride
Corso di Ecologia | modulo 7: gli ecosistemi


mollusco
gasteropode

larva di tricottero
larve di dittero
(chironomide)
anellidi oligocheti
molluschi bivalvi
[ 11 ]
Ambienti terrestri: la foresta
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Produttori primari: le piante vascolari

felce maschio
(Dryopteris filix-mas)
primula comune 
(Primula vulgaris)
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
ulivo secolare
(Olea europaea)
pino domestico 
(Pinus pinea)
[ 13 ]
Detritivori e decompositori

lombrico
(Eisenia foetida)
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funghi decompositori
 Trametes versicolor
 Mycena renati

millepiedi

limaccia rossa
(Arion rufus)
porcellino di terra 
(Porcellio scaber)
[ 14 ]
Il concetto di successione ecologica
Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
[ 15 ]
Il concetto di successione ecologica
Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
[ 16 ]
Successione ecologica: visioni in contrasto
gli stadi di una successione ecologica
sono prevedibili e deterministici
• indipendentemente dalle condizioni
iniziali la successione converge verso
una configurazione stabile determinata
dal clima: la comunità climax
• una comunità si sviluppa come un
organismo
•
«The developmental study of
vegetation necessarily rests upon
the assumption that the unit or
climax formation is an organic
entity. As an organism the
formation arises, grows, matures,
and dies…»

Frederic E. Clements
(1874 -1945)
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Clements F.E. (1916) Plant
succession: an analysis of the
development of vegetation
ogni specie risponde in modo
individuale alle condizioni ambientali
• gli stadi di una successione ecologica
sono fortemente influenzati da fattori
casuali
• le comunità sono il risultato della
giustapposizione della distribuzione
contingente di ogni singola specie
•
«An association is not an
organism, scarcely even a
vegetational unit, but merely a
coincidence»

Gleason H.A. (1926) The
individualistic concept of the plant
association. Bulletin of the Torrey
Botanical Club 53:7-26
Henry A. Gleason
(1882-1975)
[ 17 ]
Specie r e specie K
r
K
dN
 N
 rN 1  
dt
 K
ostrica
gorilla
>100 milioni di uova all’anno
1 figlio ogni 5 anni
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Il concetto di ciclo adattativo
• tre proprietà di un
sistema ecologico:

potenziale
capitale accumulato nel
sistema (biomassa, energia)

connettività
capacità di controllo interna al
sistema attraverso meccanismi
di feedback


Holling C.S. (2001) Understanding the complexity
of economical, ecological, and social systems.
Ecosystems 4: 390-405
Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
resilienza
capacità del sistema di
recuperare dopo una
perturbazione
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Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
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Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
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Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
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Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
[ 23 ]
Un esempio: la foresta
•
fase r:



•
fase K:



•
l’ecosistema è dominato da specie competitive, a ciclo
vitale lungo
il capitale accumulato (biomassa, nutrienti) è elevato,
ma viene controllato da un minor numero di specie
diminuisce la resilienza del sistema
fase Ω:

•
specie pioniere, a ciclo vitale breve, colonizzano un
nuovo habitat
successione ecologica classica
la biomassa forestale si accresce
eventi di disturbo (incendi, inondazioni, parassiti...)
possono causare la perdita delle connessioni
ecologiche e il rapido rilascio del capitale accumulato
fase α:



il sistema si apre all’ingresso di nuove specie
inizia un periodo di riorganizzazione
il ciclo può ricominciare
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