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
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1
Comunità e 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
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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
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ecologia degli ecosistemi
•
approccio olistico:
le proprietà emergenti di un
sistema non sono determinate
solo dal funzionamento delle
sue parti
funzioni ecosistemiche
bioenergetica
cicli biogeochimici
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2
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!
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La struttura fondamentale di un ecosistema
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3
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
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Produttori primari: il fitoplancton
alghe verdi
Ulva
diatomee
Volvox
Asterionella
Microcystis
cianobatteri
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Ceratium
dinoflagellati
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Consumatori: lo zooplancton
cladoceri
copepodi
Calanus
Daphnia
Bythotrephes
rotiferi
ostracodi
Cyclops
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Grandi consumatori: il necton
carnivori
erbivori/detritivori
trota di lago (Salmo trutta lacustris)
scardola
(Scardinius erythrophthalmus)
carpa (Cyprinus carpio)
predatori
coregone (Coregonus sp.)
luccio (Esox lucius)
persico (Perca fluviatilis)
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Organismi dei fondali: il bentos
larva di efemerottero
(effimera)
larva di coleottero
triclade (planaria)
larva di tricottero
larva di odonato
(libellula)
crostaceo gammaride
larve di dittero
(chironomide)
mollusco
gasteropode
anellidi oligocheti
molluschi bivalvi
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Ambienti terrestri: la foresta
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Produttori primari: le piante vascolari
felce maschio
(Dryopteris filix-mas)
ulivo secolare
(Olea europaea)
pino domestico
(Pinus pinea)
primula comune
(Primula vulgaris)
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Detritivori e decompositori
lombrico
(Eisenia foetida)
funghi decompositori
Trametes versicolor
Mycena renati
millepiedi
limaccia rossa
(Arion rufus)
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porcellino di terra
(Porcellio scaber)
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7
Il concetto di successione ecologica
Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
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Il concetto di successione ecologica
Ecologia e sostenibilità dei sistemi produttivi | Ecosistemi di origine antropica e ecologia urbana
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8
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)
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)
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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
resilienza
Holling C.S. (2001) Understanding the complexity
of economical, ecological, and social systems.
Ecosystems 4: 390-405
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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Un esempio: la foresta
•
fase r:
specie pioniere, a ciclo vitale breve, colonizzano un
nuovo habitat
successione ecologica classica
la biomassa forestale si accresce
•
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:
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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