Dinamica delle Popolazioni
Interazioni tra individui e specie
Crescita delle popolazioni di tipo geometrico
Ni+1 = R0 Ni
Tasso di crescita
dN
= rN
dt
Solo in caso di risorse illimitate …
Può esistere un capacità di carico massimo dell’ecosistema ….
In questo caso inizialmente la crescita della popolazione è geometrica, poi subentrano
fattori limitativi come malattie e stress. Il tasso di crescita allora diminuisce fino ad
arrivare a zero (la popolazione non cresce più)
Questo tipo di crescita è chiamata logistica
K è la capacità portante dell’ecosistema ed indica
il numero massimo di individui (o di biomassa)
possibile dall’ecosistema.
Il tasso di crescita R0 è inversamente e linearmente proporzionale alla dimensione
della popolazione ed è 1 quando la popolazione è alla capacità portante (Ni+1 = Ni)
Per cui Ni+1 = R0 Ni diventa:
Ni+1 = 1 - B(N – NK) Ni
Ni+1 = 1 - B(N – NK) Ni
Se B supera il valore di equilibrio
(dove N = NK) la popolazione può
crescere oltre il livello K per poi
oscillare intorno a questo valore.
Più in generale la crescita di
questo tipo può essere espressa
dall’equazione:
dN rN( K − N )
=
K
dt
Interazioni tra specie
In alcuni ambienti i fattori fisici sono di primaria importanza nel determinare le caratteristiche
della comunità biotica, ma nella maggior parte degli ecosistemi gli stessi organismi e il modo
in cui interagiscono tra loro sono ugualmente importanti.
La presenza di altre specie può essere essenziale per la ricerca o l’approvvigionamento di
cibo o di rifugi, oppure può costituire una minaccia maggiore in termini di malattie,
predazione, parassitismo o competizione.
Le interazioni tra le varie specie possono essere classificate a seconda che:
- siano vantaggiose o svantaggiose
- richiedano un'interazione permanente o temporanea
- siano obbligatorie o facoltative.
A - Interazioni simbiotiche
La simbiosi può essere suddivisa in due tipologie: mutualismo e commensalismo
1) Mutualismo
Questo tipo di simbiosi include tutte le interazioni in cui entrambi gli organismi ne traggono
beneficio. Può prevedere contatto continuo tra i due individui o no.
Uno dei più conosciuti a contatto continuo è l'unione che si sviluppa quando le radici
secondarie di un albero sono attaccate da un fungo micorrizogeno durante il periodo
giovanile.
La micorriza facilita la solubilità dei minerali, migliora l'apporto nutritivo della pianta ospitata,
protegge le radici dai patogeni, facilita il movimento dei carboidrati verso il fungo.
Per alcune specie di alberi (ad esempio i pini ed alcune specie del genere Quercus e Fagus)
la relazione con i funghi micorrizogeni è generalmente obbligatoria; molti rimboschimenti,
con varie specie di pino, su suoli non forestali, fallirono finché le piantine non furono
inoculati con l'appropriato fungo micorrizogeno.
La difficoltà di ottenere l'azoto per lo sviluppo delle piante ha condotto alla formazione di
relazioni mutualistiche tra batteri fissatori eterotrofi e piante autotrofiche incapaci di sfruttare l'
N2 atmosferico. I batteri ottengono da questa relazione mutualistica protezione e carboidrati
dalla pianta la quale a sua volta ottiene una fonte di azoto sicura e stabile.
Gli erbivori ruminanti possono nutrirsi di specie legnose perché i batteri nel loro stomaco
alterano la cellulosa in forme chimiche che l'animale ospite può digerire. Altre relazioni
mutualistiche avvengono senza un contatto continuo tra i due organismi.
Molti erbivori permettono ad alcune specie di uccelli di vivere su di essi per nutrirsi dei
parassiti esterni come le zecche; molte relazioni simbiotiche sono state scoperte tra le
formiche ed altre forme di vita (afidi, funghi, etc.)
2) Commensalismo
Arreca vantaggi ad un solo organismo (parassita) e non arreca né danni né vantaggi all'altro
organismo (ospite).
Come per il mutualismo, il commensalismo non è una relazione fissa. Se il parassita diventa
troppo prolifico può danneggiare l'organismo che lo ospita e la relazione diviene
antagonistica.
Un esempio: crescita non parassitica di una specie vegetale su di un'altra.
In modo simile i pesci remora, che si attaccano con una ventosa agli squali e alle balene,
traggono beneficio in termini di trasporto e protezione, oltre a beneficiare degli avanzi di cibo
degli organismi ospiti.
B - Interazioni antagoniste
Tutti le relazioni in cui almeno uno degli organismi è sfruttato. Simili relazioni svolgono un
ruolo maggiore nel determinare l'abbondanza, la distribuzione e la diversità delle specie in
una comunità. Inoltre sono importanti nell'evoluzione delle caratteristiche delle specie. Le
relazioni antagonistiche possono essere suddivise in:
1) sfruttamento fisico senza consunzione
2) sfruttamento fisico con consunzione (include parassitismo e predazione)
3) antibiosi (che include allelopatia)
4) Competizione
I primi tre tipi di relazioni generalmente arrecano beneficio ad un organismo e ne
danneggiano un altro. Il quarto tipo provoca effetti reciprocamente avversi.
1) Sfruttamento fisico senza consunzione
Lo sfruttamento fisico è presente in molte specie di uccelli:
- il pinguino antartico ruba ad altri esemplari il materiale per costruire il nido e può anche
appropriarsi di uova incustodite.
- uccelli quali l'aquila, lo stercorario e il gabbiano attaccano gli uccelli predatori più piccoli
che stanno trasportando il pesce al nido e li costringono a lasciare la preda per consumarla
essi stessi.
Il cuculo (Cuculus canorus) sfrutta gli uccelli di altre specie in un modo particolarmente
insidioso.…
2) Sfruttamento fisico con consunzione
Parassitismo. Include relazioni in cui un organismo consuma parte di un altro organismo che
lo ospita, indebolendolo o uccidendolo.
Non c'è una netta distinzione tra parassiti e predatori. In genere i parassiti sono molto più
piccoli degli organismi che li ospitano. Quando una relazione ospite-parassita dura da molte
generazioni, il parassita è raramente letale anche se può comunque debilitare l'ospite che può
soccombe per altre cause.
La situazione è molto differente quando si instaura una nuova relazione ospite-parassita;
Fase epidemica transitoria - selezione naturale riduzione della virulenza del parassita.
Predazione.
Effetto feed-back nei cicli predatore-preda
resistenza dell'organismo che ospita e
3) Antibiosi
Tutti gli organismi interagiscono gli uni con gli altri sia chimicamente che fisicamente. Le
interazioni chimiche sono definite antibiosi.
Ad esempio la produzione della pennicellina da parte di alcuni funghi impedisce la crescita dei
batteri nella vicinanza di questi funghi.
Molte piante contengono sostanze chimiche che le rendono sgradevoli agli erbivori. Ad
esempio le larve della Galena possono nutrirsi solo delle foglie giovani di quercia perché le
foglie vecchie contengono un alto livello di tannino che rende le foglie sgradevoli
4) Allelopatia (antibiosi tra le piante)
Le sostanze chimiche che impediscono la germinazione, la crescita e la riproduzione di altre
piante sono definite allelochimiche ed il fenomeno e chiamato antibiosi allelochimico, o
allelopatia.
Uno dei casi più conosciuti è quello del noce comune (Juglans regia).
E' stato a lungo osservato che poche specie di piante erbacee ed arbusti crescono sotto gli
alberi di noce, ciò non è dovuto ad una semplice competizione per la luce, per l'umidità e per
le sostanze nutritive.
Il noce produce un allelochimico chiamato juglone che dilavata al suolo dalla pioggia ed
ossidata può impedire la germinazione e la crescita di molte specie nell’area limitrofa alla
pianta.
5) Competizione
La competizione tra le specie si verifica quando due differenti specie cercano di utilizzare la
stessa fonte energetica presente in quantità limitata.
La competizione avviene anche quando la fonte energetica non è disponibile in quantità
limitata, ma le due specie interferiscono l'una con l'altra per il suo utilizzo.
… Nicchie ecologiche …
