Se attraversiamo un bosco e osserviamo gli esseri viventi che

Se attraversiamo un bosco e osserviamo gli esseri viventi che caratterizzano questo ecosistema,
possiamo riconoscere alberi ad alto fusto come farnie, roveri e carpini, arbusti, come biancospini e
noccioli, e uno strato di sottobosco in cui si possono trovare anemoni, viole e funghi.
Con un po’ di attenzione possiamo osservare anche alcuni animali, ad esempio scoiattoli che vivono
sui rami più alti, uccelli rapaci che volteggiano al di sopra della chioma degli alberi e formiche
intente a raccogliere provviste. Vediamo dunque che ciascun organismo non vive solo, ma insieme
ad altri organismi sia simili sia diversi da lui: simili, cioè appartenenti alla stessa specie, perché ogni
essere vivente ha l’esigenza di riprodursi; diversi, perché tra i viventi si instaurano molteplici
rapporti, e non solo di tipo alimentare.
In ecologia si usa il termine di popolazione per indicare gruppo di organismi che appartengono alla
stessa specie, che vivono nella stessa area nello stesso periodo di tempo e che quindi possono
incrociarsi fra loro. Durante la nostra passeggiata immaginaria, dunque, abbiamo incontrato una
popolazione di farnie, una di scoiattoli, una di anemoni e così via. L’ecologia di popolazione studia
come e perché, una o più popolazioni, cambino le loro caratteristiche nel tempo e nello spazio.
Tra le caratteristiche fondamentali di una popolazione vi sono: la distribuzione per età, ossia il
numero di individui presenti in ogni classe d’età nelle popolazione; la densità, ossia il numero di
individui presenti per unità di area o di volume; la dimensione, ossia il numero totale di individui
che costituiscono la popolazione.
La stima dell’abbondanza delle popolazioni naturali
Gli ecologi devono fronteggiare molti problemi tecnici quando si propongono di stimare la
dimensione di una popolazione che occupa una determinata area. Le stime si basano sul
campionamento, cioè sull'acquisizione di dati riguardanti porzioni della popolazione. I metodi di
campionamento dipendono, come è logico, dalle caratteristiche morfologiche ed ecologicocomportamentali della specie (mobilità, confidenza, ritmi di attività, ecc.), dalla densità della
popolazione stessa, dalla distribuzione degli individui nell'ambiente nonché dall'estensione e dalla
conformazione dell'area oggetto dell'indagine. Tutti questi elementi influenzano la contattabilità
della popolazione, la possibilità cioè di individuare e quindi contare i singoli individui di una
determinata popolazione. Peraltro, nell'ambito di una stessa specie, la contattabilità non mantiene
sempre valori costanti ma evolve nel tempo ed è, in particolare, influenzata dalla stagione nell'arco
dell'anno. Se risulta, ad esempio, facile contare gli uccelli nel periodo di nidificazione o le rane nei
siti di accoppiamento, risulta molto più difficile farlo nelle altre stagioni dell'anno. Il successo di un
metodo di conteggio è influenzato, oltre che dalla contattabilità, anche dalla permanenza della
popolazione, ovvero dalla presenza degli individui nell'area scelta per il campionamento almeno
durante tutto il periodo di tempo necessario al rilevamento.
Metodi di misurazione e campionamento
Dal punto di vista operativo, le tecniche utilizzate per campionare le specie in ambiente terrestre
sono sensibilmente diverse da quelle usate per l'ambiente acquatico.
Le più utilizzate metodologie in ambiente terrestre sono:
 Conte totali: applicabili ad organismi grossi o facilmente individuabili oppure a quelli che si
aggregano in colonie
 Metodo della quadrettatura: gli organismi vengono contati e valutati in quadrati di
opportune dimensioni e numero, tali da stimare la densità degli individui nell’area presa in
esame
 Metodo della marcatura e ricottura: vale per gli animali mobili in cui si cattura un
campione della popolazione, si applica un segno di riconoscimento e gli individui marcati
sono rilasciati. In base al numero di animali che successivamente si ricatturano si può
stimare la dimensione della popolazione totale.
In ambiente acquatico, invece, si utilizzano le seguenti metodologie:



Conte totali: mediante osservazioni aeree o da imbarcazioni. Permette di coprire grandi aree
in tempi brevi ma è applicabile solo a quelle specie che vivono in superficie, inoltre il dato
varia a seconda della stagione e del periodo del giorno
Campionamento con reti: fornisce immediatamente informazioni sulle specie presenti ma
necessita di molto tempo per coprire grandi aree.
Metodi acustici: permettono di contare il numero di pesci a partire dall’eco generata dal
loro impatto con un’onda sonora che si propaga nell’acqua. Il vantaggio è che copre in poco
tempo aree molto estese, ma non è affidabile per esemplari che sono troppo vicino al fondo
o alla superficie, né per le specie che presentano echi molto deboli
L'equazione di bilancio
Il primo passo per capire come varia nel tempo la densità di una popolazione è quello di scrivere
un'equazione di bilancio
Dove :
Nt+1 = numero di individui della popolazione al tempo t+1
Nt = numero di individui della popolazione al tempo t
Dt = numero di morti al tempo t
Bt = numero di nati al tempo t
Et = numero di emigrati al tempo t
It = numero di immigrati al tempo t
Sebbene nascite e immigrazioni contribuiscano ad aumentare il numero di individui della
popolazione da una stagione a quella successiva, mentre morti ed emigrazioni lo fanno diminuire, la
natura di questi processi è profondamente diversa. Nascite e morti possono dipendere da
caratteristiche intrinseche della popolazione, e principalmente dalla sua dimensione numerica N
dipende infatti solo dall'abbondanza della popolazione nello specifico ambiente in cui essa si trova.
Le immigrazioni, a loro volta, dipendono in genere da elementi esterni alla popolazione, come la
presenza di un ``serbatoio'' di individui nelle aree limitrofe alla popolazione in esame. Le
emigrazioni invece possono essere influenzate invece sia da elementi intrinseci, in quanto in
condizioni di eccessivo affollamento gli individui possono essere incentivati a emigrare, sia da
elementi estrinseci, come la presenza di siti adatti verso cui emigrare.
Per semplicità, nel seguito si assumerà che immigrazione ed emigrazione siano trascurabili rispetto
a natalità e mortalità: la popolazione cui faremo riferimento deve dunque pensarsi come distribuita
omogeneamente nello spazio e in condizioni di isolamento rispetto ad eventuali popolazioni
limitrofe.
Natalità
1. la natalità è la capacità di una popolazione ad accreascersi
2. gli individui di ogni specie possiedono una caratteristica CAPACITA’ RIPRODUTTIVA O
POTENZIALE BIOTICO, ossia il numero massimo di individui che un organismo è in grado
potenzialmente di generare
3. la NATALITA’ ECOLOGICA si riferisce all’aumento di popolazione in condizioni
ambientali reali o specifiche. Una rana, ad esempio, è in grado di produrre diverse centinaia di
uova per volta, ma in realtà solo una parte di queste viene fecondata e il numero di girini che
si sviluppano è ancora minore.
Mortalità
1. la mortalità si riferisce alla morte di individui di una popolazione
2. esiste un MINIMO TEORICO DI MORTALITA’ che è costante per ogni popolazione numero minimo di morti in condizioni ideali e non limitanti (morti per vecchiaia)
3. la MORTALITA’ ECOLOGICA si riferisce al numero di morti nella popolazione in
condizioni ambientali reali o specifiche.
LA CRESCITA DELLE POPOLAZIONI
Quando un gruppo di organismi si insedia in un ambiente che non è occupato da altri individui,
come ad esempio le pendici di un vulcano poco tempo dopo un’eruzione, la velocità di riproduzione
inizialmente è bassa: gli organismi che riescono a stabilirsi e ad adattarsi alle nuove condizioni sono
pochi e quindi nel tempo il numero di individui cresce lentamente. A questo periodo di crescita
lenta segue una fase di rapido aumento della popolazione, detta fase di crescita esponenziale, ed è
indice di condizioni ambientali favorevoli, come ad esempio una grande disponibilità alimentare.
Questo tipo di crescita può essere osservato anche in popolazioni artificiali, fatte crescere in
condizioni controllate: ad esempio, in laboratorio, quando si allevano colonie batteriche, si crea un
ambiente favorevole privo di qualsiasi elemento di distrurbo.
La crescita esponenziale di una popolazione non può continuare illimitatamente: questa fase infatti
è destinata ad esaurirsi a causa della resistenza ambientale, cioè da quell’insieme di fattori biotici e
abiotico che porta al raggiungimento di una fase di equilibrio o stato stazionario.
In questo periodo la crescita della popolazione rallenta e le sue dimensioni tendono a rimanere
costanti, oscillando intorno ad un certo valore: il numero dei nuovi nati coincide
approssimativamente con quello dei decessi.
Nelle popolazioni animali un fattore che limita l’accrescimento numerico è l’accumulo delle
scorie, come anidride carbonica e rifiuti azotati che risultano tossici e possono bloccare, in
particolari condizioni, la riproduzione.
Quando la densità di popolazione diventa eccessiva può verificarsi un aumento delle malattie:
queste, infatti, si diffondono più facilmente e rapidamente se lo spazio per vivere diventa limitato e
quando la riduzione del cibo a disposizione rende gli individui più deboli, abbassando quindi le loro
difese immunitarie.
Le fasi di crescita reale di una popolazione che vive in un ambiente naturale possono essere
rappresentate graficamente dalla curva di crescita che per il suo andamento viene definita
sigmoidale o a S. Il numero massimo di individui di una popolazione che riesce a sopravvivere in
una data area per lunghi periodi di tempo e in presenza di fattori che ne limitano la crescita viene
definito capacità portante dell’ambiente.
Questo valore viene influenzato dalle dimensioni degli organismi che costituiscono la popolazione;
il medesimo ambiente può mantenere un gran numero di individui di piccole dimensioni, ma un
numero scarso di individui di dimensioni maggiori. Una zona a prato, ad esempio, può ospitare
numerosi arbusti; tuttavia, man mano che questi crescono, il loro numero diminuisce perché
aumentano le loro esigenze (luce, spazio, acqua e sali minerali) ed entrano in competizione.
LE RELAZIONI TRA ORGANISMI
Tra gli esseri viventi si instaurano molteplici rapporti di varia natura, principalmente di tipo
alimentare, ma anche tali dal produrre cambiamenti nelle modalità di crescita delle popolazioni.
Le relazioni che si satbiliscono tra organismi appartenenti a specie differenti, possono avere esiti
diversi: entrambe le popolazioni possono ricavarne vantaggi, oppure una sola delle popolazioni
interagenti ricava vantaggi o svantaggi. Consideriamo anzitutto i tipi di associazione molto stretta
che vengono complessivamente definiti simbiosi, in cui il corpo di un organismo di una specie,
detto ospite, diventa l’habitat di un organismo di un’altra specie. Distinguiamo tre tipi principali di
simbiosi: il parassitismo, il commensalismo e il mutualismo
Il parassitismo
Si tratta di un’interazione in cui un organismo trae vantaggio a scapito di un altro. L’individuo che
trae beneficio da questa relazione, perché ne ricava nutrimento, è chiamato parassita e può vivere
sul corpo o all’interno dell’organismo opsite. Nel primo caso si tratta di un ectoparassita, nel
secondo di un endoparassita.
Il parassitismo è un tipo di associazione assai diffusa: si ritiene che le specie parassite presenti sul
nostro pianeta siano molto più numerose di quelle non parassite, e anche l’uomo può essere ospite
di parassiti diversi. Fortunatamente, la maggior parte dei parassiti provoca danni modesti e solo una
piccola parte di essi può, in alcuni casi, provocare la morte dell’ospite. Uccidere l’ospite del resto
danneggerebbe lo stesso parassita.
Tra gli ectoparassti troviamo diversi insetti, come pulci e zanzare che succhiano il sangue del loro
ospite, afidi che succhiano la linfa di diverse piante, vermi piatti che si fissano sulle branchie di
alcune specie di pesci, e molti funghi. Tra gli endoparassiti vi sono virus, batteri, protozoi e vermi.
È un protozoo il temibile parassita che provoca la malaria e che compie il suo ciclo vitale nel corpo
di due ospiti, l’uomo e una zanzara del genere Anopheles che rappresenta il vettore, cioè il mezzo di
trasporto del parassita da una persona all’altra.
Tra gli endoparassiti che colpiscono l’uomo vi sono organismi che si stabiliscono nel tratto
intestinale come la tenia, un verme piatto, e gli ossiuri, piccoli nematodi.
Il commensalismo
Un tipo di simbiosi in cui un organismo tra e vantaggio mentre l’altro non riceve né benefici né
danni è il commensalismo.
Nel mondo animale, un esempio di questo tipo di relazione è fornito dalle remore, pesci provvisti di
una ventosa sul capo con la quale si fissano ad alcune specie di squali e di tartarughe marine e si
fanno trasportare. In questo modo le remore possono compiere spostamenti senza fatica, nutrendosi
dei resti alimentari degli individui a cui si fissano. Questi ultimi non sembrano soffrire la presenza
dei loro ospiti, ma del resto non ricavano alcun vantaggio da questo tipo di associazione.
Nel mondo vegetale, una forma di commensalismo è rappresentata da alcune specie di orchidee che
vivono sui rami più alti dei grandi alberi delle foreste pluviali tropicali. Queste piante, dette epifite,
non ricavano nutrimento dagli alberi, ma li utlizzano semplicemente come superficie d’appoggio
per riuscire a catturare una maggiore quantità di luce ed umidità. Anche in questo caso, gli alberi
non subiscono alcun danno, ma neppure traggono giovamento, dalla relazione simbiotica.
Il mutualismo
La relazione in cui entrambe gli organismi ricavano benefici viene definita mutualismo.
Un esempio è fornito dalle comunità di microrganismi che vivono in una parte dello stomaco dei
bovini e ovini ruminanti. Questi ultimi ricavano vantaggio da questa associazione perché i
microrganismi sono in grado di sintetizzare enzimi che permettono di demolire la cellulosa,
presente nei tessuti vegetali di cui i ruminanti si nutrono, in zuccheri semplici e prontamente
assimilabili. In cambio tali microrganismi vengono ospitati in un ambiente protetto e sicuro. Anche
nell’intestino umano vivono numerosi microrganismi (flora batterica), indispensabili per un buon
funzionamento dell’apparato.
Un altro esempio di mutualismo è l’associazione tra i batteri azotofissatori e le leguminose. Questi
batteri, situati nei noduli radicali di piante come fagioli, piselli e trifogli, traggono nutrimento dalla
pianta (poiché sono batteri eterotrofi, si alimentano delle sostanze organiche derivate dal processo
fotosintetici) e in cambio trasformano l’azoto molecolare atmosferico, inutilizzabile dai vegetali, in
una forma facilmente assimilabile. Grazie a questo tipo di simbiosi, le piante possono crescer anche
in terreni poveri di sali minerali.
Ricordiamo anche il caso dei licheni, un’associazione mutualistica tra un fungo e un’alga verde
unicellulare, così intima in termini di interdipendenza funzionale e così integrati nella struttura che
ne deriva una sorta di nuovo organismo che non rassomiglia a nessuno dei due componenti.
Infine troviamo le micorrize, frutto di una simbiosi mutualistica tra funghi e le radici di alcuni
alberi, in cui i funghi ottengono dalla pianta le sostanze organiche già prodotte, mentre le piante
vengono facilitate dalla presenza del fungo nell’assorbimento dei sali minerali e dell’acqua.
Altri tipi di interazioni: predazione – cooperazione
La predazione è un’interazione che non implica un’associazione stretta tra gli individui.
Alcuni animali, i predatori, svolgono il loro ruolo di consumatori secondari o terziari e si nutrono
cacciando e uccidendo altri animali, le loro prede.
In genere i predatori sono più grandi delle loro prede e hanno sviluppato adattamenti che
permettono loro di catturarle: sono veloci, hanno una vista acuta o possiedono ghiandole che
producono secreti velenosi. Ovviamente in questo tipo di interazione alimentare il predatore ricava
beneficio mentre le prede vengono uccise.
La predazione, tuttavia, può essere vantaggiosa per l’intera comunità. I predatori infatti possono
ridurre numericamente una popolazione di prede la cui densità è troppo elevata, eliminando gli
individui deboli e malati che vengono catturati più facilmente. La predazione si rivela quindi molto
importante perché, ad esempio, limita la diffusione di epidemie.
Una risposta delle prede dei confronti dell’attacco di un predatore è la cooperazione, che si verifica
quando specie diverse si associano per far fronte ad un pericolo o per sfruttare al meglio le risorse
ambientali: ad esempio, quando un rapace sorvola una laguna in cerca di cibo, anatre di specie
diverse, le sue potenziali prede, si alzano in volo tutte insieme formando uno stormo, disorientando
il predatore e quindi schiacciandolo.
La competizione e la nicchia ecologica
La competizione in senso generale, si riferisce alla interazione di due organismi che cercano la
stessa cosa, quindi il termine è legato alla scarsezza delle risorse utilizzate da entrambe gli
organismo (lo spazio, il cibo, la luce, l’acqua ecc…)
In particolare diciamo che lo spazio fisico che un organismo occupa all’interno dell’ecosistema, il
posto in cui vive e dove lo si può trovare è detto habitat ed è il luogo dove esso trova tutto ciò che
gli è necessario per vivere; l’habitat di un lombrico è costituito dagli strati superiori del suolo;
quello di un bruco parassita, sono le foglie di particolari specie di piante; quello di una coppia di
aquile è un territorio montuoso di alcune migliaia di metri quadrati.
Se l’habitat può essere considerato l’ “indirizzo” di un essere vivente, l’insieme delle attività che
esso svolge, e quindi la sua funzione all’interno dell’ecosistema, come dire la sua “professione”,
viene definito nicchia ecologica.
La nicchia ecologica di un organismo comprende ad esempio le sue scelte alimentari (se è un
autotrofo o un decompositore), ma non solo: le modalità con cui si riproduce, il suo comportamento
con gli individui della stessa o di altre specie, le sue esigenze relative a fattori ambientali, come
temperatura e umidità.
All’interno di un ecosistema organismi appartenenti a specie diverse possono occupare lo stesso
habitat e, ad esempio, avere le medesime esigenze alimentari: felini, come leoni e ghepardi, che
vivono nella savana africana, sono predatori che si cibano di grandi erbivori come gazzelle e zebre.
Di fatto però non si fanno concorrenza l’un l’altro, quindi non competono. Ciascuna specie, infatti,
occupa nicchie ecologiche diverse perché si procura il cibo con tecniche diverse: i leoni cacciano in
branco, i ghepardi invece agiscono individualmente puntando sulla velocità. Specie simili che
occupano lo stesso habitat, dunque, non hanno la medesima nicchia ecologica.
Alcuni organismi occupano nicchie molto ampie, altri al contrario hanno esigenze così specializzate
che la loro nicchia è assai limitata. La volpe, ad esempio, che può occupare diversi tipi di habitat,
come boschi, campagne e addirittura le periferie delle grandi città, si comporta come un predatore,
cibandosi di uccelli e piccoli mammiferi, oppure come uno “spazzino” nutrendosi di cadaveri e di
rifiuti. Il proteo, invece, un piccolo anfibio, ha un habitat e una nicchia molto ristretti: vive infatti
nei corsi d’acqua sotterranei delle aree del Carso triestino in completa assenza di luce e si nutre di
piccoli invertebrati acquatici.
Quando due o più organismi occupano al stessa nicchia quindi di dice che competono. In
particolare, la competizione può essere intraspecifica, e si verifica tra organismi appartenenti alla
stessa specie, o interspecifica, e si verifica pertanto tra organismi che appartengono a specie
diverse.
Generalmente la competizione ha come risultato la sostituzione di una specie con un’ altra, ma in
molti casi le due riescono a sviluppare nel corso di diverse generazioni adattamenti che le portano a
differenziare le loro nicchie ecologiche e a coesistere.
L’insieme di tutte le popolazioni che vivono nel bosco costituisce una comunità. Questa non è una
semplice “somma” di popolazioni, ma è costituita da popolazioni di produttori, consumatori e
decompositori che interagicono all’interno dell’ecosistema, creando una complessa rete alimentare.
Il numero di popolazioni che costituiscono una comunità varia in base a condizioni ambientali più o
meno favorevoli alla vita: in ecosistemi come le foreste tropicali, dove le risorse alimentari sono
abbondanti e le condizioni climatiche favorevoli, vivono numerosi specie vegetali e animali, mentre
in ecosistemi in cui le condizioni sono ostili, come i deserti e gli ambienti delle regioni polari, il
numero delle popolazioni è assai ridotto.