Ecologia - IC San Giovanni Bosco

Percorso dell’energia negli ecosistemi:
Sole
Produttori
Consumatori
Detritivori
Decompositori.
Ma, dove finisce l’energia?
1° principio della termodinamica: l’energia non si crea e non si distrugge.
2° principio: l’energia in parte si trasforma, in parte viene dissipata in calore.
Il flusso unidirezionale dell’energia e la circolazione della materia costituiscono i due grandi principi
dell’ecologia, essendo validi per tutti gli ecosistemi e per tutti gli organismi.
Il termine “ecologia” deriva dal greco “òikos” (casa, luogo in cui si abita) e “lògos” (studio).
L’ecologia è la scienza che studia l'insieme delle interrelazioni degli esseri viventi fra loro e con l'ambiente fisico
in cui vivono. Recentemente, le tematiche di ecologia sono state estese anche all'uomo e all'influenza che le
variazioni climatiche, ambientali (comprese quelle indotte dall'uomo) esercitano sull'uomo, sugli animali e sulle
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piante. Nel significato contemporaneo, l’ecologia e uno studio interdisciplinare delle problematiche ambientali
che mira alla ricerca delle possibili modalità di recupero degli squilibri.
L’ecologia non è solo la protezione dell’ambiente e della natura, o la studio dell'inquinamento, ma si occupa
essenzialmente dei rapporti che si instaurano fra gli esseri viventi (uomo compreso) e l'ambiente che li circonda.
Modulo “ecologia”
Obiettivi di apprendimento: UdA 1 – Biosfera ed ecosistemi
Obiettivi di conoscenza
1.
2.
3.
4.
5.
definire i concetti di popolazione, comunità, ecosistema e biosfera
distinguere tra fattori biotici e abiotici
identificare i vari tipi di livelli trofici
distinguere tra catena alimentare e rete alimentare
definire i concetti di biomassa e produttività di un livello trofico
Competenze
1.
2.
3.
4.
5.
leggere ed interpretare una piramide ecologica
spiegare in che cosa differisce una piramide dell’energia da una della biomassa e dei numeri
descrivere, con esempi, come fluisce l’energia negli ecosistemi
illustrare, con esempi, in quale modo viene riciclata la materia all’interno degli ecosistemi
descrivere i cicli biogeochimici
Contenuti
•
•
•
•
•
L’ecologia
L’ecosistema
Catene e reti alimentari
Le piramidi ecologiche
I cicli biogeochimici
Obiettivi di apprendimento: UdA 2 – Le interazioni all’interno di una biocenosi
Obiettivi di conoscenza
1.
2.
3.
4.
identificare i fattori vantaggiosi, dannosi e limitanti di un ecosistema
definire i concetti di habitat e nicchia ecologica
elencare e descrivere i vari tipi di interazioni interspecifiche
definire una successione ecologica e una comunità climax.
Competenze
1. spiegare, con degli esempi, la legge del minimo
2. spiegare e giustificare il principio dell’esclusione competitiva
3. distinguere tra una successione ecologica primaria e una secondaria
Contenuti
•
•
•
•
fattori vantaggiosi, dannosi e limitanti
nicchia ecologica e habitat
le interazioni interspecifiche
le successioni ecologiche
Obiettivi di apprendimento: UdA 3 – I principali ecosistemi della terra e i biomi
Obiettivi di conoscenza
1. descrivere i vari ecosistemi
2. elencare e descrivere i principali biomi
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2
Competenze
1. illustrare le differenze tra gli ecosistemi acquatici e quelli di terraferma
2. evidenziare come varia la produttività nei principali ecosistemi terrestri.
Contenuti
•
•
•
•
principali ecosistemi della Terra
ecosistemi acquatici
ecosistemi terrestri
biomi.
Obiettivi di apprendimento: UdA 4 – Le popolazioni
Obiettivi di conoscenza
1.
2.
3.
4.
5.
definire una popolazione
descrivere i fattori di variazione
distinguere e definire i parametri di crescita di una popolazione
definire i fattori ecologici
definire e descrivere i fattori limitanti la crescita di una popolazione.
Competenze
1.
2.
3.
4.
leggere e interpretare la curva di crescita di una popolazione
spiegare e distinguere le curve che rappresentano i modelli di crescita di una popolazione
illustrare, con esempi, la differenza tra specie a strategia r e strategia k
spiegare la regolazione della crescita a densità dipendente e a densità indipendente.
Contenuti
• La popolazione
• Caratteristiche di una popolazione
• Le curve di crescita
• Fattori densità dipendenti e indipendenti
• Strategie riproduttive
Obiettivi di apprendimento: UdA 5 – Il degrado ambientale
Obiettivi di conoscenza e competenza
1.
2.
3.
4.
5.
6.
descrivere le varie forme di inquinamento
evidenziare la relazione tra degrado ambientale e azioni umane
Illustrare cause, effetti e rimedi per l’effetto serra, il buco dell’ozono e le piogge acide
giustificare l’importanza degli indicatori ambientali
definire l’I.B.E.
Riferire in che consiste l’educazione ambientale.
Contenuti
•
•
•
•
•
Gli squilibri ambientali:
La salvaguardia della biodiversità
L’analisi dell’inquinamento
Gli indicatori ambientali
Educazione ambientale.
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ECOLOGIA - GLOSSARIO
Adattamento = accumulo di caratteristiche che migliorano la capacità di vivere e riprodursi in un determinato
ambiente oppure l’insieme delle particolarità anatomiche, fisiologiche, etologiche che permettono all’organismo
di sfruttare le risorse ambientali e riprodursi. E’ un processo continuo attraverso il quale il vivente modifica
alcune sue strutture e/o alcuni comportamenti in risposta alle trasformazioni ambientali. Pertanto, esprime la
capacità di correzione del metabolismo, della struttura e del comportamento dei viventi, che devono essere
sempre adatti all’ambiente che li ospita. L’adattamento può essere di diversa natura: fisiologico; morfologico;
comportamentale; genotipico; mimetismo. L’adattamento permette la sopravvivenza degli esseri viventi a
determinate condizioni ambientali e biologiche.
Ambiente = ambiente fisico + biocenosi e, quindi, la rete degli scambi e dei rapporti che si realizza tra tutti i
componenti. L’insieme delle condizioni fisiche, chimiche e biologiche esterne a un organismo, che hanno
un’influenza diretta e significativa sulla vita dell’organismo vivente.
Biocenosi = insieme delle popolazioni animali (zoocenosi), vegetali (fitocenosi) + microbiocenosi che
vivono su di una stessa area, con specie dominanti, specie caratteristiche e organizzazione a strati: produttori,
consumatori e decompositori + detritivori.
Biodiversità = ricchezza di specie e di ambienti. Costituisce un potenziale per l’evoluzione, è una risorsa
economica, ha un grosso valore estetico, ricreativo e turistico. E’ a tre livelli:
a) genica;
b) di specie;
c) di ecosistemi.
La perdita di diversità biologica comporta la riduzione della capacità di reagire alla selezione, la riduzione della
capacità riproduttiva, l’aumento della mortalità della prole.
Bioma = vasta estensione territoriale con caratteristiche climatiche e biotiche comuni. E’ un macroecosistema. I
biomi possono essere distinti in:
•
•
•
•
Marini (costa, litorale, pelagica, abissale)
Terrestri (savana, tundra, taiga, deserto, prateria, foresta equatoriale, steppa…)
Polare (senza vegetazione)
Di acqua dolce (sorgenti, fiumi, torrenti, laghi, paludi, stagni).
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Biomassa [g/cm ]: l’insieme di tutti gli organismi che occupano tutti gli ambienti dove è possibile la vita, cioè il
peso degli organismi, la quantità di materia organica vivente e pesa 17 mila miliardi di tonnellate: Essa è la sede
delle trasformazioni di materia ed energia che avvengono sulla terra ed è attraversata da un flusso continuo di
materia ed energia che si origina dal sole. A essa va aggiunta la sostanza organica morta o necromassa, fonte
di nutrimento per i decompositori.
•
•
•
Fitomassa, relativa ai vegetali
Zoomassa, quella riferita agli animali
Necromassa, sostanza organica morta.
BIOSFERA o ECOSFERA: L’insieme di tutti gli organismi che, oltre ad interagire fra loro, sono in continua
relazione con l’atmosfera, l’idrosfera e la litosfera. L’insieme di tutti gli ecosistemi della Terra.
Biòtopo = parte non vivente di un ecosistema, cioè l’insieme dei fattori abiotici di un ecosistema, il luogo in cui
vi è la vita. È un termine più estensivo rispetto all’habitat, in quanto riguarda tutte le specie di un ecosistema,
mentre l’habitat è più restrittivo, riguardando soltanto una certa specie. Per esempio, la savana è il biòtopo di
tutte le specie che vi vivono e l’habitat per le singole specie (leone…..)
Biota: l’insieme della vita animale e vegetale di un’area o regione.
Capacità portante o di sostentamento o biologica = K: massimo numero di individui in un certo ambiente.
Infatti, per ogni specie esiste un tetto di densità massima possibile che non si può sfondare, pena la carestia e il
tracollo della popolazione stessa. Tale limite è detto capacità portante dell’ambiente, che si raggiunge quando vi
è equilibrio tra potenziale biotico e fattori limitanti.
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Crescita senza limiti ambientali
N°
Capacità portante K
---------------------------------------------------------------------------------------
K
Crescita con limiti
Resistenza ambientale
tempo
N
K
sovrappopolazione
___
-------///
===========================================
//////////
oscillazioni demografiche
con curva sigmoide cioè a forma di sigma.
Tempo
Una popolazione può superare il valore “K“ (densità massima) solo per brevi periodi. Quando una popolazione
in un certo ambiente ha raggiunto il livello della capacità portante si scrive:
N=K
Catena alimentare: relazioni o passaggi alimentari tra i vari livelli in una comunità biologica, cioè l’insieme dei
rapporti alimentari tra i componenti viventi di un ecosistema (interdipendenza o relazione alimentare). Quindi,
è un trasferimento di energia chimica dai produttori agli altri componenti della biocenosi.
•
•
Catene di pascolo: dalle piante agli erbivori pascolanti, ai carnivori
Catene di detrito: dalla materia organica morta ai decompositori (funghi, batteri) e ai detritivori (invertebrati
detritivori come i lombrichi) ai loro predatori (invertebrati carnivori).
Ciclo vitale: sequenza di eventi mediante i quali gli individui di una data specie nascono, crescono, si
sviluppano e si riproducono.
Consumatori: organismi eterotrofi, dipendenti dai produttori
Consumatori primari (C1): erbivori
Consumatori secondari (C2): carnivori di erbivori
Consumatori terziari (C3): carnivori che si cibano di carnivori
Consumatori ennesimi (Cn)
Cure parentali: un insieme di comportamenti da parte dei genitori, aventi lo scopo di garantire maggiori
possibilità di sopravvivenza alla prole.
Crescita: insieme delle trasformazioni subite nel tempo da un organismo o da una popolazione.
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Tasso di crescita intrinseco: tasso di natalità – tasso di mortalità.
Tasso di crescita annuo: (tasso di natalità + di immigrazione) – (tasso di mortalità e di emigrazione).
Il grafico rappresenta la curva di crescita logistica a S (reale) di una popolazione. In realtà ci sono fluttuazioni
intorno alla capacità portante (K) o di sostentamento ambientale. Inoltre, lo stato stazionario (il pianerottolo)
della curva a S viene raramente raggiunto in natura, perché svariati fattori intervengono prima a bloccare la
crescita:
•
•
Fattori dipendenti dalla densità (biotici: competizione, predazione, parassitismo, malattie,
sovraffollamento);
Fattori non dipendenti dalla densità (abiotici fisici e chimici)
Esiste anche una crescita geometrica, drammatica, eccessiva, esponenziale (curva a J) con cibo e spazio
sufficienti, con una velocità di crescita proporzionale a N secondo la formula V = N × r, dove N = numero
individui, r = tasso di accrescimento o potenziale biotico, dal quale dipende il ritmo di crescita di una
popolazione.
I parametri r e K sono usati anche per indicare due diverse strategie di riproduzione:
•
•
La strategia di tipo r è adottata da specie che fanno molti figli e li abbandonano alla loro sorte in quanto
viene a mancare il tempo e l’energia per la cura dei piccoli, per cui solo pochi hanno una sufficiente
speranza di vita ( piante, insetti, rane, pesci).
Una seconda strategia detta K non punta alla quantità ma alla qualità. Essa tiene conto inconsciamente
della capacità portane ambientale. Sono generati pochi figli, ma ben curati, difesi e alimentati, con notevoli
garanzia di sopravvivenza (i mammiferi, eccetto i ratti). Verso l’estremo K si collocano gli elefanti e l’uomo,
con un solo figlio per volta e a distanza. Nessuna delle due strategie è, in assoluto, migliore dell’altra. Sono
due modi diversi di sfruttare le opportunità di sopravvivenza dell’ambiente.
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Curva di crescita esponenziale a J
Decomposizione: è la graduale disintegrazione delle sostanze organiche morte fino a sostanze semplici come
sali minerali, anidride carbonica e acqua.
Decompositori: organismi eterotrofi (funghi e batteri) capaci di riciclare la materia. In particolare, i funghi
demoliscono soprattutto i vegetali, mentre i batteri demoliscono gli animali. D1 = decompositori primari,
demoliscono i produttori. D2 = decompositori secondari, demoliscono i consumatori.
Detritivori o saprofagi: piccoli invertebrati come acari, collemboli, lombrichi, millepiedi, che si cibano di detriti.
In seguito alla loro azione, intervengono batteri e funghi.
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Dalla collaborazione tra detritivori e decompositori, la materia organica viene mineralizzata in sali minerali,
anidride carbonica e acqua, che possono essere riutilizzate dalle piante.
Diversità ecologica o ambientale: è dovuta alla ricchezza di specie di un ambiente. Si può calcolare l’indice di
diversità facendo N/VN, dove S = n° specie; N = n° di individui in una certa area. L’indice di diversità è un
parametro utile per il confronto tra diverse biocenosi e per studiare i cambiamenti ambientali (indice biotico
qualità ambientale). Infatti, gli stress ambientali (fisici, chimici, inquinamento, alterazioni termiche) riducono il
valore della diversità. Pertanto, l’indice di diversità viene usato come indice biotico per il monitoraggio
ambientale e per misurare gli effetti biologici dell’inquinamento.
Ecoide: individuo nell’ambiente.
Ecosfera: interazione tra biosfera e le sfere fisiche o geosfera.
Ecologia: economia della natura o scienza delle relazioni ambientali: studio delle relazioni tra gli organismi e
l’ambiente. Il suo campo d’indagine è la biosfera. Si divide in:
•
•
•
Autoecologia: studio dei rapporti ambiente/organismo
Sinecologia: studio dei rapporti tra un insieme di organismi con (biocenotica) l’ambiente.
Demografia: studio delle popolazioni.
Ecosistema (biogeosistema): unità ecologica derivante dall’integrazione degli organismi viventi e il substrato
con tutti i rapporti che intercorrono tra essi, cioè biotopo + biocenosi (sistema abiotico + sistema biotico).
Quindi, è l’insieme dei viventi che vivono in un’area e del loro ambiente fisico.
Equivalenti ecologici: due organismi di specie diverse che svolgono lo stesso ruolo in habitat differenti.
(mucca e canguro; leone e squalo).
Evoluzione: capacità degli organismi di modificarsi nel temo in conseguenza di mutate condizioni ambientali. E’
un processo di cambiamento continuo e lento, cui sono sottoposti tutti gli esseri viventi.
Fattori limitanti: agenti fisici o chimici che condizionano, rallentano (sia in assenza sia in presenza) la crescita
di una popolazione. Infatti, ogni specie ha i propri limiti di tolleranza alle condizioni ambientali.
Geosfera = insieme delle sfere non viventi cioè idrosfera + litosfera + atmosfera.
Habitat = il tipo di luogo in cui normalmente una specie o una popolazione o un organismo vive, spazio
occupato, indirizzo. È più restrittivo rispetto al biòtopo.
Interazioni ecologiche: sono rapporti (tra individui della stessa specie o di specie diverse) di lotta, sfruttamento
e collaborazione che mantengono in equilibrio un ecosistema. Infatti, gli esseri viventi per sfruttare le risorse
ambientali e sopravvivere interagiscono tra loro in diversi modi. Esse regolano la dimensione e la distribuzione
delle popolazioni.
Le interazioni ecologiche sono di tre tipi fondamentali:
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1. competizione: è una relazione antagonista per utilizzare un fattore ecologico in concorrenza con altri.
Può essere omotipica o intraspecifica (quando la popolazione ha raggiunto la capacità portante
dell’ambiente) o interspecifica o eterotipica che comporta il principio dell’esclusione competitiva (la
specie più adatta a sfruttare le risorse limiterà o impedirà la crescita dell’altra).
2. predazione: è un’interazione preda-predatore di tipo alimentare per cui il predatore mangia la preda. La
predazione oltre a conferire stabilità all’ecosistema, permette la selezione attraverso la sopravvivenza
dei più adatti, eliminando gli individui meno adatti, malati, vecchi, prevenendo epidemie e
sovrappopolazione.
3. simbiosi: associazioni strette e permanenti tra organismi di specie differenti.
•
•
•
Parassitismo: simbiosi nella quale il parassita vive utilizzando le risorse dell’ospite
danneggiandolo.
Commensalismo: l’organismo utilizza l’ospite per il cibo, senza danneggiarlo. Esempi: muschi
+ alberi; molluschi + balena.
Mutualismo: gli organismi vivono insieme con reciproco vantaggio. Licheni, micorrize.
Legge del decimo o del 10% di Lindemann: esprime la regolarità del flusso di energia che attraversa i livelli
trofici di una biocenosi, secondo cui il 10% dell’energia contenuta in un livello passa a quello successivo.
L’energia, quindi, non è riciclabile.
Le ragioni della perdita di energia lungo la catena trofica sono:
•
•
•
•
Una parte è usata per i processi metabolici
Parte si libera nella respirazione come calore
Molti organismi muoiono senza essere divorati da altri e passano ai decompositori
Parte viene eliminata nei rifiuti.
Perciò, le catene alimentari sono, quasi sempre, di 3-4 anelli: un 5° anello riceverebbe una quantità di energia
insufficiente al proprio sostentamento.
Legge di Liebig o del fattore limitante o del minimo: si occupa delle sostanze limitanti che in concentrazione
minima rispetto al necessario determinano, condizionano la velocità di produzione biologica (luce, temperatura,
cibo, spazio vitale, parassiti, predazione…). Quindi, il successo biologico di un organismo in un ambiente è
legato al fattore ambientale vicino al punto critico di minimum. Quando tutti i fattori limitanti (resistenza
ambientale) sono eliminati la velocità di crescita e la produzione coincidono con il valore massimo permesso
dalle caratteristiche fisiologiche e genetiche (es. in serra). Ma, la vita si sviluppa al meglio nell’intervallo
ottimale. Un fattore fisico- chimico- biologico è importante quando, trovandosi al minimo, agisce da fattore
limitante. Ma lo stesso fattore può essere dannoso/limitante anche quando si trova al massimo di
concentrazione (eccesso d’acqua, di azoto, di luce, di temperatura). Insomma, un organismo si sviluppa bene
quando ciascun fattore si trova in condizione intermedia tra il minimo e il massimo compatibile con la sua vita
(intervallo ottimale). <<La crescita di una popolazione è limitata da un solo fattore, quello presente in quantità
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minima rispetto alle necessità>>. Essa è importante perché permette di stabilire le condizioni migliori per lo
sviluppo di una popolazione.
Legge di Shelford: ogni organismo nei riguardi di un fattore ambientale ha un minimo e un massimo di
tolleranza. Tale intervallo prende il nome di limite di tolleranza. Pertanto, ci sono organismi ad alta valenza
ecologica (euri) perché presentano un ampio intervallo di tolleranza nei riguardi dei singoli fattori ambientali e
organismi a bassa valenza ecologica (steno) con uno stretto intervallo di tolleranza….
Mimetismo: meccanismi per sopravvivere; caso particolare di adattamento che consiste nella capacità di
passare inosservati grazie ad una particolare colorazione del corpo, per difesa o come strategia di attacco. Può
essere offensivo (per i predatori) o difensivo (per le prede).
a) Mimetismo criptico o di nascondimento: può essere difensivo e offensivo. Consiste nel confondersi con
l’ambiente, con i suoi colori o i suoi elementi.
b) Mimetismo parassitario: es. un uccello (cuculo) depone le uova nel nido di altri volatili, cui affida la cova e
la crescita dei piccoli.
c) Mimetismo batesiano: consiste nell’assumere l’aspetto non dell’ambiente ma di organismi aggressivi o
velenosi anche se si è innocui, per non essere mangiati. È una sorta di travestimento.
d) Mimetismo aggressivo: le prede assumono un aspetto minaccioso per evitare i predatori, mentre i predatori
assumono un aspetto innocuo per avvicinarsi alle prede.
e) Mimetismo mülleriano: specie simili assumono lo stesso aspetto utile nella difesa (calabrone, vespa, ape).
Modelli energia e materia: modello a imbuto (unidirezionale) per l’energia, non riciclabile; modello a condotto
circolare per la materia (riciclabile).
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Nicchia ecologica: ruolo trofico, funzione, professione di un organismo o di una specie; essa è definita dal tipo
di alimentazione (produttore, consumatore), dalle dimensioni del corpo, dalle preferenze climatiche, dai fattori
limitanti, dall’intervallo ottimale per tutti i fattori ambientali entro cui una specie si sviluppa meglio nel suo
ambiente di vita. Esprime il modo in cui una specie usa l’ambiente e le sue risorse.
Pertanto, dipende:
•
•
•
•
dalla struttura dell’organismo
dalle sue risposte fisiologiche
dalle sue capacità di procurarsi il cibo
dai suoi adattamenti.
Nicchia fondamentale: è la nicchia in condizioni ideali, cioè in assenza di competizione.
Nicchia realizzata: quella realmente occupata.
Nicchie mobili: quelle degli onnivori (uomo, cane, Euglena viridis), cioè degli organismi che non si trovano
vincolati a un ruolo ben preciso.
Il caso di Euglena viridis, unicellulare dei Protisti che in alcune condizioni si comporta da autotrofo, in altri
assume il ruolo di eterotrofo.
Il caso degli onnivori, in grado di occupare le nicchie di C1, C2, C3. Uomo, i Primati. Una situazione interessante
è quella occupata dal cane che da carnivoro ha assunto le caratteristiche di onnivoro.
PRINCIPIO di ESCLUSIONE COMPETITIVA di GAUSE
In un ambiente non possono coesistere due specie aventi la stessa nicchia ecologica, pena una spietata
competizione, letale per una specie mentre l’altra più forte sopravviverà. A volte c’è una leggera
sovrapposizione (es. leoni e iene). Infatti, il leone più della iena ricerca anche animali vivi e attacca anche più
della iena erbivori molto grandi. Pertanto, i due predatori sono in competizione, ma solo entro certi limiti in
quanto le loro nicchie sono un po’ diverse. Mentre, quando in un ambiente vivono due specie con nicchie simili,
si instaura una forte competizione e la specie più efficiente soppianta l’altra. Quella perdente o scompare dalla
scena, o modifica la propria nicchia o si rifugia altrove o può cambiare nel tempo i propri connotati dando luogo
ad una nuova specie (evoluzione).
Insomma, due industrie non possono fabbricare lo stesso prodotto e coesistere sul mercato: o differenziano i
rispettivi prodotti o l’industria più efficiente finirà per soppiantare l’altra. In conclusione, la nicchia ecologica di
una specie rappresenta l’insieme dei valori ottimali di ogni fattore ecologico (tempo, luce, acqua, spazio,
salinità, cibo) entro i quali una specie si sviluppa al meglio.
Equivalenti ecologici: organismi di specie diverse possono essere considerati ecologicamente equivalenti in
relazione alla nicchia ecologica occupata: le alghe marine e gli alberi di una foresta hanno la nicchia di
produttori; lo squalo e il leone hanno quella di consumatori secondari; il canguro australiano e il bisonte
americano sono consumatori primari. Pertanto, gli equivalenti ecologici sono organismi di specie diverse che
svolgono lo stesso ruolo in habitat differenti.
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In base alle loro nicchie le specie sono classificate in:
•
•
specie specialiste se hanno una nicchia ristretta, ovvero una valenza ecologica ristretta (steno…..)
specie generaliste se hanno una nicchia estesa e un’ampia valenza ecologica.
Omeostasi = capacità di un organismo di mantenere stabili le condizioni interne, cioè uno stato di equilibrio
chimico e fisico per far fronte ai cambiamenti delle condizioni ambientali (rimanere uguali). Occorrono sensibilità
e risposte appropriate.
Parassitocenosi = adattamento morfologico e fisiologico alla condizione di parassita: atrofia, ipertrofia di alcuni
organi, aumento di fertilità.
Piramide alimentare = è un diagramma utile per rappresentare la struttura trofica (cioè la produttività) di un
ambiente naturale a seguito dei flussi di materia ed energia che si verificano in un ecosistema. Tale forma è
dovuta principalmente alla perdita del 90% di energia nel passaggio da un livello all’altro [legge del decimo].
Insomma, esprime la progressiva riduzione della materia e dell’energia da un livello trofico all’altro.
•
•
•
Piramidi dei numeri
Piramidi delle biomasse
Piramidi delle energie.
Popolazione: insieme di organismi di una stessa specie viventi in una stessa area.
Potenziale biotico: velocità massima di riproduzione in condizioni ideali. Capacità di accrescimento di una
popolazione.
Produttività o Produzione biologica: crescita e riproduzione; è alla base del flusso di materia ed energia. Il
suo ritmo è stabilito dal fattore limitante, la zavorra che rallenta la marcia (legge di Liebig). È la velocità con cui
un livello trofico produce biomassa. Produttività primaria (degli autotrofi), secondaria se riferita agli eterotrofi
(animali + decompositori).
Regola di Bergman: vale per i mammiferi e afferma che la taglia dell’animale aumenta con la latitudine, perché
la perdita di calore da parte dell’animale dipende direttamente dalla superficie relativa, che diminuisce con la
mole. Ad esempio l’orso polare è più grande degli altri orsi; l’orso bruno delle alte latitudini è più grande
dell’orso bruno che vive a latitudini più basse.
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Regola di Allen: regola integrativa alla precedente. Secondo questa regola in regioni fredde le appendici
(orecchie) tendono a essere più corte, con lo scopo di disperdere meno calore. Inoltre, la pelliccia è più spessa.
Ad esempio le orecchie della volpe polare sono molto più piccole delle orecchie della volpe del deserto.
Resilienza: capacità di una comunità di reagire velocemente a eventi catastrofici.
Resistenza ambientale: l’insieme dei fattori ambientali limitanti che condizionano il ritmo di crescita di una
popolazione.
•
•
Tra i fattori biologici o biotici ricordiamo: predazione, cibo, malattie, parassiti, competizione;
tra i fattori abiotici ricordiamo quelli fisici: temperatura, luce, rifugi, latitudine, pressione, gravità, vento;
quelli geologici: tipo di rocce, tipo di suolo, pendenza e morfologia; quelli chimici: ossigeno, gas, pH,
acqua.
Rete alimentare: un insieme di catene alimentari collegate tra loro.
Saprobio: insieme di rifiuti prodotti dagli organismi.
Successione ecologica: una serie di cambiamenti nelle biocenosi, attraverso stadi serali successivi.
Tecnosfera: insieme dei prodotti, oggetti, strutture costruite dall’uomo (città, tecnologie).
Territorio: area difesa.
Tolleranza: grado di sopportazione per i vari fattori ambientali. È rappresentata da una curva a campana dove
si distinguono:
•
una zona ottimale di crescita, la cui ampiezza dipende dal grado di tolleranza per i fattori ecologici.
•
due zone di stress, una compresa tra la zona ottimale e il limite inferiore di tolleranza, l’altra tra la zona
ottimale e il limite superiore di tolleranza.
•
due zone in cui non è possibile la sopravvivenza: una sotto il limite inferiore di tolleranza; una sopra il
limite superiore di tolleranza.
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Valenza ecologica: esprime l’intervallo di variazione dei fattori ecologici entro cui un organismo è in grado di
sopravvivere. È la capacità di una specie di popolare ambienti. Stenoecie = specie a bassa valenza ecologica,
cioè con ristretto intervallo di tolleranza per un determinato fattore ecologico; euriecie = specie ad alta valenza
ecologica, cioè con ampio intervallo di tolleranza …. Le stenoecie vengono usate dall’uomo come indicatori
ecologici.
Vivere: interagire sia con altri organismi viventi nello stesso ambiente sia con le componenti non viventi
dell’ambiente (acqua, suolo, aria, luce…).
Riepilogo leggi dell’ecologia
1. legge del decimo di Lindemann: esprime la regolarità del flusso di energia che attraversa una
comunità ai vari livelli trofici.
2. legge del minimo di Liebig, secondo cui la crescita di una popolazione è limitata da un solo fattore,
quello presente in quantità minore rispetto alla necessità.
3. Regola di Allen: afferma che nei climi freddi le appendici di un animale tendono a essere più corte per
disperdere meno calore e non gelarsi, mentre la pelliccia è più spessa.
4. Regola di Bergmann: afferma che la taglia di un animale aumenta con la latitudine per ridurre la
superficie relativa e disperdere meno calore.
5. Legge di Shelford: dice che il grado di tolleranza di una specie per i fattori ambientali è dato da un
intervallo compreso tra il minimo e il massimo, oltre i quali non è possibile la crescita di una
popolazione.
6. Principio di esclusione competitiva di Gause: afferma che due specie in competizione tra loro non
possono coesistere nello stesso ecosistema, cioè non possono occupare la stessa nicchia ecologica.
LIVELLI di ORGANIZZAZIONE IN ECOLOGIA
1. Popolazione
2. Biocenosi o comunità biologica
3. Ecosistema = biotopo + biocenosi. E’ la base di riferimento dell’ecologia, l’unità strutturale e funzionale
dell’ecologia; un sistema aperto, dinamico.
4. Bioma
5. Biosfera.
POPOLAZIONE: CARATTERISTICHE
OBIETTIVI
Conoscenza
1.
2.
3.
4.
5.
Definire una popolazione
Descrivere i fattori che causano le variazioni di una popolazione nello spazio e nel tempo
Distinguere e definire i parametri di crescita
Definire i fattori ecologici
Definire e descrivere i fattori limitanti la crescita di una popolazione.
Competenze
1. Leggere e interpretare la curva di crescita di una popolazione
2. Spiegare e distinguere le curve dei modelli di crescita di una popolazione
3. Esporre la differenza tra le strategie r e k.
L’unità funzionale dello studio ecologico che costituisce il primo livello di organizzazione dei viventi, è la
popolazione.
E’ un gruppo di organismi viventi della stessa specie che condividono la medesima area geografica.
Filippo Quitadamo
14
Le caratteristiche principali che definiscono una popolazione sono:
Potenziale
1) NATALITA’
Fisiologica (ottimale)
Reale (ecologica)
Numero di nuovi individui per unità di tempo (anno) per unità di popolazione (1000)
Teorica (in condizioni ottimali)
2) MORTALITA’
Ecologica o reale
Numero di morti per unità di tempo
La mortalità è condizionata da vari fattori: Insufficienza di
cibo; predazione; malattie; parassiti.
3) CRESCITA con forma a “S“ o ad “J“
4) FLUTTUAZIONE: oscillazioni delle dimensioni nelle popolazioni naturali, dovute a fattori abiotici e biotici
(malattie, parassiti, predatori, carenza di risorse)
5) DIFFUSIONE = movimento degli individui.
IMMIGRAZIONE = movimento verso l’interno
EMIGRAZIONE = movimento verso l’esterno
MIGRAZIONE = abbandono e ritorno periodici.
6)
DENSITA’ = esprime il n° di individui della stessa specie e presenti in una data area.
Dipende da vari fattori ambientali: predatori; disponibilità di cibo (fattori biotici), di acqua, di luce, di calore, di
rifugi (fattori abiotici).
7)
DISTRIBUZIONE = sistemazione degli individui di una popolazione in un certo spazio territoriale. Rileva il
modo come essi sono distribuiti.
AGGREGATA
Può essere:
CASUALE
UNIFORME
8) COMPOSIZIONE = rileva dati qualitativi e quantitativi, come per es. la ripartizione degli individui tra maschi e
femmine o in fasce di età. Le eventuali modifiche subite dalla popolazione dipendono dai fattori biotici e abiotici.
Filippo Quitadamo
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Filippo Quitadamo
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Filippo Quitadamo
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BIOCENOSI: componente biotica di un ecosistema
Insieme delle popolazioni animali (zoocenosi) e vegetali (fitocenosi) + microbiocenosi che vivono su di una
stessa area, con specie dominanti, specie caratteristiche e organizzazione a strati: produttori, consumatori
e decompositori + le loro relazioni.
Caratteristiche:
•
•
•
•
•
organizzazione a strati
presenza di specie dominanti
presenza di specie caratteristiche e di specie chiave di volta (la cui assenza provocherebbe alterazioni
significative nella comunità)
varietà di specie (biodiversità)
distribuzione non casuale della vegetazione.
ORGANIZZAZIONE A STRATI
Si possono distinguere 4 grandi gruppi:
1. I produttori (P) o componente autotrofa, cioè tutti i vegetali forniti di clorofilla e capaci di fotosintesi
2. I consumatori (C) o componente eterotrofa, cioè gli animali, ulteriormente suddivisi in:
•
C1 o consumatori primari: animali erbivori
•
C2 o consumatori secondari, carnivori che mangiano erbivori
•
C3 o terziari, carnivori che si cibano di carnivori
•
Cn o ennesimi.
3. I detritivori o saprofagi (lombrichi, acari collemboli, lombrichi, termiti) che ricavano il nutrimento dai
rifiuti degli altri organismi o dai frammenti di organismi morti. In seguito, intervengono i decompositori.
4. I decompositori (batteri e funghi) distinti in D1 o primari che demoliscono i produttori (funghi), D2
demoliscono i consumatori (batteri)
TIPI DI COMUNITA’
Comunità pioniere: pochi individui pionieri, adatti alla vita in condizioni ambientali difficili, danno inizio
alla successione ecologica. Esempio i licheni.
Comunità sere o serali: stadi successionali alle pioniere
Comunità climax: ultimo stadio della successione, in equilibrio con l’ambiente.
Filippo Quitadamo
19
INTERDIPENDENZE IN UNA BIOCENOSI
1. Alimentare
2. Riproduttiva: si attua con la diffusione dei gameti, dei semi ad opera del vento, degli insetti, degli
uccelli, dell’uomo ……
3. Protettiva: protezione che la vegetazione offre agli animali.
RAPPORTI TROFICI
Esistono 4 modi per passare da un livello trofico all’altro.
1. Pascolo, con il quale un consumatore assume produttori.
2. Predazione, in cui un consumatore si nutre di un altro consumatore
3. Decomposizione, nella quale un eterotrofo, detto decompositore, utilizza come nutrimento resti o rifiuti di
un altro organismo
4. Parassitismo.
INTERAZIONI ECOLOGICHE: omotipiche ed eterotipiche
Le interazioni ecologiche sono rapporti di lotta, sfruttamento e collaborazione che mantengono in equilibrio un
ecosistema. Vengono studiate dalla sinecologia e sono:
a) Competizione
b) Predazione
c) Simbiosi:
•
•
•
•
•
Parassitismo
Commensalismo
Inquilinismo
Mutualismo
Foresia.
COMPETIZIONE
Può essere intraspecifica e interspecifica. Nasce dall’esigenza di sfruttare una quantità limitata di risorse
ambientali, per cui nasce un contrasto biologico.
a) Per sfruttamento, quando i competitori non interagiscono tra loro, ma l’utilizzo di una risorsa provoca
carenza per altri.
b) Per interferenza, quando i competitori interagiscono direttamente, impedendo fisicamente all’altro di
utilizzare una risorsa.
c) Per gara: si hanno pochi vincitori, perché si tratta di competizione asimmetrica.
d) Per zuffa: le risorse vengono equamente divise, perché la competizione è quasi simmetrica.
RELAZIONI OMOTIPICHE o INTRASPECIFICHE
a)
b)
c)
d)
e)
Rapporto sessuale
Strutture sociali (colonie e società)
Gerarchia sociale e territorialità
Competizione intraspecifica
Cure parentali.
RELAZIONI ETEROTIPICHE o INTERSPECIFICHE
•
•
•
Simbiosi: mutualismo, inquilinismo, commensalismo, foresia, parassitismo.
Competizione (principio di esclusione competitiva).
Predazione: è un regolatore biologico. E’ un rapporto alimentare e un fattore limitante dipendente dalla
densità e contribuisce a mantenere stabili le popolazioni. Sia le prede, sia i predatori traggono
vantaggio perché elimina organismi malati, vecchi, inesperti, rendendo la popolazione più vigorosa,
sana e adatta all’ambiente.
Filippo Quitadamo
20
Caratteristiche di un ecosistema
•
•
•
•
È un sistema aperto con flusso di energia e circolazione di materia tra componente biotica e abiotica.
È una struttura interconnessa con altri ecosistemi con cui scambia sostanze
Tende a raggiungere e mantenere una certa stabilità (climax), cioè a conservare le proprie
caratteristiche strutturali e l’organizzazione.
È sempre composto da una componente abiotica e da una componente biotica, organizzata a strati.
La componente abiotica: fattori ecologici abiotici
a) Fattori di tipo fisico: luce, temperatura, vento, pressione, gravità
b) Fattori di tipo chimico: acqua, aria, sostanze minerali, CO2, pH.
c) Fattori di natura geologica: tipo di roccia, di suolo, pendenza, morfologia.
La componente biotica: fattori ecologici biotici
Dipendono dalla presenza degli organismi e dalle loro relazioni di tipo alimentare e riproduttivo. Come
già detto, si distinguono in interazioni omotipiche o eterotipiche.
I fattori ambientali possono essere:
a) Vantaggiosi se consentono a un ecosistema di crescere
b) Dannosi se ostacolano la sopravvivenza
c) Limitanti se condizionano lo sviluppo di una specie.
Produttività di un ecosistema
Un ecosistema è come un sistema economico, dove un aspetto fondamentale è la produzione di molecole.
Si definisce produttività la velocità di produzione di biomassa in ogni livello trofico.
La produttività primaria è quella degli autotrofi; la secondaria è degli eterotrofi.
La produttività primaria lorda (PPL) esprime il prodotto totale della fotosintesi, compresa la sostanza utilizzata
dai produttori per la respirazione.
La produttività primaria netta (PPN) esprime il prodotto della fotosintesi al netto della respirazione.
Gli ecologi definiscono biomassa la quantità di sostanza vivente animale (zoomassa) e vegetale (fitomassa)
2
per unità di superficie e di tempo, presente nei vari livelli trofici a secco (g/m /anno o kg/ha).
A essa va aggiunta la sostanza organica morta o necromassa, fonte di nutrimento per i decompositori.
Produttività e gradiente latitudinale
a) La produzione primaria, cioè la biomassa prodotta dalle piante, è in relazione con la latitudine, perché
c’è la tendenza a una crescita della produttività passando dagli ecosistemi boreali freddi a quelli
temperati e tropicali.
b) Anche la diversità di specie si correla alla latitudine, aumentando alle basse latitudini. Infatti, il numero
massimo di specie e la massima produttività si riscontrano alle basse latitudini.
Vulnerabilità di un ecosistema
Se si estinguono alcune specie, comincia un degrado dell’ecosistema. Infatti, esiste una relazione inversamente
proporzionale tra biodiversità e vulnerabilità di un ecosistema: più grande è la biodiversità meno vulnerabile è il
sistema biologico.
La stabilità di un ecosistema
Per valutare quanto è stabile un ecosistema, è necessario considerare come la biocenosi reagisce a una
perturbazione. I parametri da considerare sono:
Filippo Quitadamo
21
a) La resilienza che indica la capacità e/o la velocità con cui una comunità ritorna come era prima della
perturbazione.
b) La resistenza, cioè la capacità di evitare il cambiamento.
Gli scienziati hanno individuato una relazione tra stabilità e complessità di un ecosistema.
Nelle regioni tropicali gli ambienti sono stabili, ma caratterizzati da comunità complesse e fragili.
In ambienti meno stabili, variabili, ci sono biocenosi semplici, ma robuste.
Pertanto, la stabilità aumenta al diminuire della complessità.
Le popolazioni soggette a strategia K, più comuni in ambienti stabili, sono resistenti alle perturbazioni, ma
hanno scarsa capacità di recupero, cioè hanno bassa resilienza (esempio, la foresta equatoriale).
Le popolazioni con strategia r hanno scarsa resistenza, ma alta resilienza (licheni).
Esiste, quindi, una correlazione inversa tra resistenza e resilienza: la fragilità o bassa resilienza aumenta negli
ambienti stabili; la robustezza aumenta negli ambienti variabili.
La selezione r favorisce le specie pioniere, la selezione K favorisce le specie più adatte all’ambiente.
CATENE ALIMENTARI
Una catena alimentare o trofica è l'insieme dei rapporti trofici tra gli organismi di un ecosistema. Ogni
ecosistema ha una sua catena alimentare, spesso descritta come piramide, per il ridursi della biomassa
dei consumatori successivi, secondo rapporti descritti dall'ecologia (frequentemente 1/10 rispetto al sottostante);
siccome un individuo può appartenere a più di una catena alimentare, si crea una vera e propria rete
alimentare.
Una catena alimentare, quindi, indica il trasferimento di energia alimentare dagli autotrofi (piante) attraverso
una serie di organismi che consumano e sono consumati: a ogni passaggio parte dell’energia potenziale è
perso in calore e, quindi, più corta è la catena alimentare e tanto maggiore è l’energia disponibile per quella
popolazione.
Le catene alimentari non sono delle sequenze isolate, ma sono interconnesse e formano la rete alimentare (o
trofica).
Gli organismi che ottengono il cibo dal sole con lo stesso numero di passaggi appartengono allo stesso livello
trofico. Quindi, le piante verdi (livello dei produttori) occupano il primo livello trofico, gli organismi che si nutrono
di piante (erbivori) occupano il secondo livello (livello dei consumatori primari), i carnivori occupano il terzo
livello (livello dei consumatori secondari) e gli onnivori occupano il quarto livello (livello dei consumatori terziari).
Se degli organismi hanno lo stesso ruolo nella catena alimentare, appartengono allo stesso livello di
alimentazione. Ad esempio al primo livello ci saranno i produttori primari, al secondo gli erbivori (o consumatori
primari)...
L'assunzione della biomassa di organismi da parte di altri organismi, comporta una dispersione di energia: per
ogni passaggio della catena, circa 80-90% dell'energia potenziale viene dissipata sotto forma di calore; di
conseguenza, catene alimentari lunghe (costituite da numerosi livelli trofici) dovranno avere alla base una
copiosa produzione primaria. Lo stesso fattore comporta una sempre minore popolazione di una data specie,
tanto più elevato è il livello trofico a cui essa appartiene. Il passaggio di energia può avvenire anche tra
organismi appartenenti allo stesso livello trofico. Il flusso di energia attraverso un livello trofico è uguale
Filippo Quitadamo
22
all'assimilazione totale (A) a quel livello, che a sua volta è uguale alla produzione (P) di biomassa e materia
organica più la respirazione (R): A = P + R.
Le catene alimentari si dividono in:
1. catene alimentari di pascolo: vegetali ---> erbivori (o consumatori primari) ---> carnivori (o consumatori
secondari)
2. catene alimentari di detrito: materia organica morta ---> microrganismi ed altri consumatori di detriti
(detritivori) ---> loro predatori.
La qualità delle risorse è importante almeno quanto la quantità di energia indirizzata nelle differenti catene
alimentari (es. la qualità di un estratto fotosintetico ottenuto da un fungo micorrizico è molto più elevata di quella
delle foglie morte in termini di facilità di assimilazione). Tutte le catene alimentari possiedono un feed-back in
cui i consumatori trasportano spesso nutrienti o prodotti ormonali che possono incidere sulle risorse della
pianta. È una sequenza che parte sempre dai produttori.
I produttori
Alla base di ogni catena alimentare, ci sono i produttori, ossia degli organismi autotrofi, ovvero capaci di
organizzare i composti chimici nel terreno (o nell'acqua), così da produrre autonomamente riserve alimentari
(zuccheri, amidi). Questo processo è attuabile tramite l'energia fornita dalla fotosintesi clorofilliana. I produttori
sono infatti gli unici esseri viventi che riescono a trasformare l'energia solare (energia luminosa + energia
termica) in energia chimica (energia di legame).
I consumatori
Dopo i produttori, ci sono i consumatori, ossia organismi eterotrofi non indipendenti nella produzione di cibo.
Infatti, questi organismi necessitano di mangiare altri organismi per assimilare sostanze nutritive. Nell'ambito dei
consumatori si distinguono più livelli trofici, generalmente 3:
1. consumatori primari: erbivori che si cibano direttamente dei produttori;
2. consumatori secondari: carnivori che si cibano di erbivori;
3. consumatori terziari: carnivori che si cibano di carnivori.
Ognuno di questi ordini rappresenta un livello trofico.
Gli ordini di consumatori, comunque, sono virtualmente illimitati. La dispersione di energia ad ogni passaggio,
però, comporta che la popolazione delle specie appartenenti a livelli trofici elevati sia sempre e comunque
limitata (le aquile, poste al sesto livello trofico di una catena trofica alpina, hanno un territorio di caccia molto
ampio proprio per questo motivo).
Una data specie può occupare più livelli trofici, a seconda della fonte di energia alimentare di cui si nutre.
Gli onnivori, come gli orsi, non occupano un livello fisso, ma lo variano a seconda di cosa si cibano. Gli esseri
umani, essendo gli unici in grado di decidere di cosa cibarsi – esistono, infatti, vegetariani, mangiatori di carne -
Filippo Quitadamo
23
non rientrano in questo tipo di classificazione; la parola onnivoro ha senso solo se indica un animale che si
nutre sia di produttori, sia di consumatori primari, seguendo l'istinto.
I decompositori
I bioriduttori sono generalmente dei batteri che decompongono i resti animali e vegetali in sostanze riutilizzabili
dai produttori. Hanno un ruolo molto importante perché determinando la decomposizione della materia
organica, rimineralizzano le sostanze nutritive (specialmente azoto e fosforo) che sono riutilizzate dagli
organismi autotrofi.
Rete Alimentare
Il concetto di rete alimentare è molto più preciso di quello di catena alimentare perchè in genere i rapporti tra le
specie sono più complessi di una semplice catena lineare. Infatti, una rete alimentare è composta da molte
catene alimentari.
Piramide ecologica
Le piramidi ecologiche mostrano graficamente le relazioni tra numeri, biomassa e flussi di energia
(metabolismo) a livello di comunità biotica: il primo livello trofico o produttore forma la base e i successivi livelli
trofici formano gli strati.
Ci sono tre tipi di piramidi ecologiche:
•
di numero = numero di organismi viventi presenti su ciascun livello trofico di un ecosistema; tendono ad
essere invertite quando i produttori a livello individuale sono in media molto più grandi dei consumatori,
come nelle foreste temperate decidue
•
di biomassa = quantità di biomassa stabile presente in ciascun livello trofico di un ecosistema; tendono
ad essere invertite quando a livello individuale i produttori sono in media più piccoli dei consumatori,
come nelle comunità acquatiche dominate dalle alghe planctoniche
•
di energia = tassi del flusso di energia attraverso diversi livelli trofici di un ecosistema; devono avere
sempre una forma dritta.
Di conseguenza, il flusso di energia fornisce una base migliore di numeri biomassa per confrontare ecosistemi e
popolazioni.
Filippo Quitadamo
24
PIRAMIDI INVERTITE
Non sempre le piramidi ecologiche hanno la classica forma con la punta verso l’alto. Nel caso della catena
alimentare che lega la balena al fitoplancton o nel caso di un albero che deve nutrire insetti, uccelli, la biomassa
dei consumatori è maggiore di quella dei produttori. Come mai?
In realtà, tutto dipende dal flusso di energia che percorre i vari livelli trofici in base alla legge del decimo.
Filippo Quitadamo
25
Pertanto, la spiegazione è abbastanza semplice: anche nel caso di piramidi invertite della biomassa o dei
numeri, si avrà che i produttori utilizzano una quantità di energia superiore a quella utilizzata dai consumatori
primari, che utilizzano una quantità di energia superiore a quella dei consumatori secondari e così via.
EVOLUZIONE DI UN ECOSISTEMA
Un ecosistema, come una foresta, non si forma all’improvviso, né è un sistema immutabile: si evolve, cioè
nasce, muta nel tempo fino a raggiungere una maturità o fase climax, un equilibrio che mantiene fino a quando
non intervengono fattori esterni che lo possono alterare.
Il processo evolutivo di un ecosistema avviene attraverso stadi successivi che formano una successione
ecologica, la quale consiste in una serie di cambiamenti nella comunità, cioè è una serie di comunità diverse o
sere.
La successione ecologica si sviluppa attraverso stadi serali o fasi intermedie, iniziando con le specie pioniere e
culminando con la comunità climax o matura.
Le specie pioniere differiscono da quelle climax per alcuni fattori:
•
•
le pioniere sono poco esigenti, frugali, rustiche, in grado di diffondersi in aree poco ospitali,di riprodursi
velocemente e sono poco longeve.
Le climax sono più esigenti, si riproducono con lentezza e sono più longeve.
TIPI DI SUCCESSIONI ECOLOGICHE
•
•
•
•
•
•
Progressive: dalla roccia alla foresta
Regressive o degradative: dalla foresta alla desertificazione
Successione primaria: una comunità si insedia in una zona mai colonizzata
Successione secondaria: una comunità si insedia su un territorio in precedenza occupato da
un’altra comunità
Successione altitudinale
Successione latitudinale.
Le specie pioniere danno origine a tre processi:
•
•
•
La facilitazione, rendendo l’area adatta anche ad altre specie
L’inibizione, creando condizioni in cui altre specie non possono insediarsi
La tolleranza, non ostacolando e non facilitando l’insediamento di comunità successive.
Una comunità climax è stabile e matura, perché lo scopo principale di una successione ecologica è l’omeostasi,
cioè l’equilibrio con l’ambiente.
Stabilità di una comunità: la quasi assenza di cambiamenti nella sua struttura e composizione.
Resilienza: capacità di reagire velocemente a eventi catastrofici e ripristinare la situazione originaria.
Fattori che determinano la resilienza sono:
•
•
•
Varietà dell’ambiente, biodiversità (direttamente proporzionale)
Resistenza all’erosione (direttamente proporzionale)
Aumento della produttività primaria (direttamente proporzionale).
COME VIAGGIANO MATERIA ED ENERGIA NEGLI ECOSISTEMI
La materia, a differenza dell’energia, segue un percorso circolare che parte dai produttori per arrivare ai
decompositori, che demoliscono la sostanza organica morta per renderla nuovamente accessibile ai produttori.
In questo modo avviene il continuo recupero e il riciclaggio della materia, trasferita dalla componente biotica
attraverso i diversi livelli trofici alla componente abiotica (cicli biogeochimici).
La materia, quindi, si conserva grazie all’azione dei decompositori e a un percorso ciclico.
Filippo Quitadamo
26
IL FLUSSO DELL’ENERGIA E LA LEGGE DEL DECIMO O DI LINDEMANN
Diverso è il destino dell’energia, perché entra negli ecosistemi come energia solare e viene trasformata dai
produttori in energia chimica, a disposizione dei consumatori e decompositori.
Al contrario della materia, l’energia non viene riciclata perché continuamente spesa e trasformata in calore.
L’energia fluisce in un’unica direzione e in ogni catena alimentare, nel passaggio da un livello trofico all’altro,
gran parte di essa va perduta (90%), mentre solo il 10% dell’energia di un livello trofico passa al livello
successivo (legge del decimo).
Le ragioni della perdita di energia lungo la catena trofica sono molte:
•
•
•
•
Una parte è usata dagli organismi per svolgere le funzioni vitali
Parte è dispersa sotto forma di calore
Molti organismi di un livello trofico muoiono prima di essere mangiati e passano direttamente alla
catena dei decompositori
Infine, gli organismi liberano parte dell’energia con i loro rifiuti che entrano nella catena del detrito.
Risulta chiaro che quanto più una catena alimentare è lunga, più è scarso il rendimento energetico. Perciò, le
catene alimentari sono quasi sempre di 3-4 anelli.
In un ecosistema, quindi, l’energia fluisce in modo unidirezionale e al termine della catena si giunge
all’estinzione dell’energia disponibile. Se per la materia si parla di percorso ciclico, per l’energia si può parlare di
una sorta di flusso a imbuto.
Filippo Quitadamo
27
Box Verifiche
Filippo Quitadamo
28
Per il processo di coevoluzione e per ridurre la competizione.
Filippo Quitadamo
29
Filippo Quitadamo
30
Filippo Quitadamo
31
CORRETTORE VERIFICA – Modulo “Ecologia”
VERO O FALSO?
1. Il biotopo è l’insieme di tutti gli organismi che vivono in un ambiente………………………..
V
F
2. Le piante si definiscono produttori …………………………………………………………………. V
F
3. Tutti gli animali sono consumatori primari ……………………………………………………….
V
F
4. La biomassa è la velocità con cui un livello trofico produce materia …………………………. V
F
5. Una specie è stenoterma quando sopporta un ampio intervallo termico ….. ………………… V
F
6. L’ossigeno atmosferico è prodotto dalla fotosintesi ……………………………………………. V
F
7. I fattori ecologici sono solo biotici …………………………………………………………………...V
F
8. Tutta l’energia del Sole viene utilizzata dalle piante …………………………………… …………. V
F
9. Le piante sciafile hanno bisogno di tanta luce ……………………………………………………. V
F
10.
La regola di Bergmann mette in relazione taglia dell’animale con latitudine…………………… V
F
11.
Una pianta xerofila ha bisogno di tanta acqua …………………………………………………….. V
F
12.
Le relazioni omotipiche si instaurano tra organismi della stessa specie ………………………. V
F
13.
Le relazioni omotipiche sono dette anche interspecifiche ……………………………. …………. V
F
14.
Il parassitismo è un esempio di relazione omotipica …………………………………... ………….V
F
15.
La competizione può essere omotipica ed eterotipica ……………………………………………. V
F
16.
I biomi sono delle particolari biocenosi ……………………………………………………………. V
F
17.
La materia segue un percorso ad imbuto negli ecosistemi ………………………………………. V
F
18.
L’energia segue un percorso circolare negli ecosistemi …………………………………………..V
F
19.
Il parassitismo è un caso di simbiosi ……………………………………………………………….V
F
20.
La popolazione è il primo livello di organizzazione ecologica della vita ………………………… V
F
21.
Le cure parentali fanno parte delle relazioni eterotipiche ………………………………………… V
F
22.
Batteri e funghi sono detritivori ………………………………………………………………..……..V
F
23.
Le piramidi dell’energia possono essere invertite …………………………………………………V
F
24.
I decompositori sono eterotrofi come i detritivori ………………………………………………….. V
F
25.
I decompositori fanno parte della catena del pascolo …………………………………………….V
F
26.
I consumatori fanno parte della catena del detrito ………………………………………………… V
F
27.
Acari, collemboli, lombrichi sono decompositori ………………………………………………….. V
F
28.
La regola di Allen riguarda le appendici e la pelliccia degli animali ………………….. …………. V
F
29.
Stenoecie sono le specie ad alta valenza ecologica …………………………………………… .. V
F
30.
Le piramidi più significative sono quelle delle biomasse ………………………………………… V
F
RISPOSTA MULTIPLA
31.
Il termine ecologia fu coniato da: A
32.
La biocenosi è: A
Darwin; B
Haeckel; C
Liebig; D
Lamarck; E
l’insieme di tutte le componenti abiotiche di un ecosistema; B
organismi che vivono in un ambiente; C
Allen.
l’insieme di tutti gli
la quantità di materia organica presente in un ecosistema; D
il
numero di organismi produttori.
33.
I vegetali che compongono una biocenosi sono: A
produttori primari; D
34.
consumatori ennesimi; B
consumatori primari.
Il primo livello trofico di una rete alimentare è rappresentato: A
animali; D
dai predatori; E
Filippo Quitadamo
decompositori; C
dalle piante; B
dai batteri;C
dagli
da tutti i vegetali.
32
35.
L’unità di misura della biomassa è: A
hg; B
36.
I licheni rappresentano un esempio di: A
2
g/m ; C
3
cal; D
cal/m .
mutualismo; B
inquilinismo; C
parassitismo; D
esoparassitismo.
37.
Più serie di catene trofiche collegate costituiscono: A
produttori; D
le componenti abiotiche; B
le reti trofiche; C
i
i decompositori.
38.
Il luogo dove vivono più specie è il: A
topografo; B
39.
La nicchia ecologica di un organismo è il suo: A
biotopo; C
ambiente; B
biografo; D
la nicchia.
ruolo ecologico; C
ruolo domestico; D
territorio.
40.
Il fitoplancton e l’erba sono: A
41.
Il modello usato per il comportamento dell’energia in un ecosistema è detto a: A
condotto ciclico; D
42.
equivalenti ecologici; D
produttori; B
La quantità di sostanza sintetizzata dai produttori indica la: A
ad ombrello; B
ad
consumatori primari; C
produttività lorda; B
produttività netta; C
ciclicità dell’energia.
45.
I vegetali che hanno bisogno di molta luce sono detti: A
46.
Le specie che tollerano grandi variazioni idriche sono dette: A
eliofili; B
elicoidali; C
eliofili; B
elementari; D
euriidriche; C
sciafili.
stenoidriche;
sciafili.
Gli organismi che dipendono dalla temperatura ambientale sono detti: A
mesotermi; C
48.
imbuto; C
onnivori.
ciclicità della materia; D
47.
ombrello; B
ritorno.
In un ecosistema la materia è conservata grazie ai: A
D
equanimi.
ritorno.
a condotto circolare; D
decompositori; D
44.
equilibristi; C
Il modello usato per il comportamento della materia in un ecosistema è detto: A
imbuto; C
43.
equidistanti; B
omeotermi o endotermi; B
ectotermi o eterotermi.
Il contrasto biologico per una risorsa è definito: A
conservazione; B
coordinazione; C
esclusione; D
competizione.
49.
I licheni sono un esempio di: A
50.
L’inquilinismo è un caso di: A
51.
La piramide ecologica più utile per l’ecologo è quella: A
simbiosi; D
52.
53.
commensalismo; B
commensalismo; D
parassitismo; C
parassitismo.
competizione; C
dei numeri; B
di tutti gli organismi di un ecosistema; B
degli individui della stessa specie in una comunità; D
mutualismo.
delle biomasse; C
delle
un bioma; D
di più comunità di un ambiente;
di tutti i biomi della biosfera.
Molte popolazioni occupano lo stesso habitat ma solo una vi occupa: A
C
54.
mutazione; C
dell’energia.
Una popolazione è l’insieme: A
C
mutualismo; B
una nicchia; B
un ecosistema;
un livello trofico.
Lo schema che riassume le relazioni alimentari tra gli organismi di un ambiente si chiama: A
flusso dell’energia; C
rete trofica; D
55.
Sono consumatori secondari: A
56.
Se scomparissero i decompositori: A
produttori; C
biosfera; B
idrosfera.
gli erbivori; B
i carnivori; C
le alghe; D
i batteri.
le catene trofiche diventerebbero più lunghe; B
si interromperebbe il ciclo della materia; D
aumenterebbero i
non vi sarebbero conseguenze.
RISPOSTA APERTA
57.
Definisci il termine ecologia e il suo campo di studio: l’ecologia è la scienza delle relazioni ambientali tra gli
organismi e fra questi e l’ambiente. Studia la biosfera suddivisa in ecosistemi.
Filippo Quitadamo
33
58.
Indica come si suddivide l’ecologia e il campo di studio di ogni branca. Si divide in DEMOGRAFIA [studia le
popolazioni], AUTOECOLOGIA [studia i singoli fattori e le singole specie], SINECOLOGIA o
BIOCENOTICA [studia le relazioni ecologiche tra specie diverse].
59.
Che cos’è la biosfera? È l’insieme di tutti i viventi della Terra.
60.
Che cos’è un bioma? Qual è la differenza tra bioma marino e bioma terrestre? Un bioma è una zona
climatica omogenea e caratterizzata da un certo tipo di fauna e di flora. La differenza tra bioma marino e
terrestre sta nel fatto che il primo è caratterizzato dagli animali presenti, il secondo dal clima e dalla
vegetazione.
61.
Descrivi quali sono i principali componenti di un ecosistema: biotopo + biocenosi [= fitocenosi + zoocenosi
+ microbiocenosi].
62.
Definisci la biocenosi: o comunità biologica è l’insieme di tutti i viventi presenti in un certo ambiente
[zoocenosi + fitocenosi + microbiocenosi].
63.
Indica le caratteristiche di una biocenosi: organizzazione a strati, presenza di specie dominanti e di specie
caratteristiche.
64.
Che cosa sono le piramidi ecologiche e specifica i vari tipi: sono dei particolari diagrammi che
rappresentano le relazioni alimentari presenti all’interno di un ecosistema. Possono essere piramidi dei
numeri, delle biomasse e delle energie.
65.
Enuncia i vari componenti della biocenosi: i produttori o piante verdi, consumatori o animali distinti in
consumatori primari, secondari, terziari ed ennesimi; i decompositori [funghi e batteri] e detritivori [acari,
collemboli, lombrichi…].
66.
Definisci la biomassa e specifica i vari tipi: è la quantità di materia presente in un ecosistema e si distingue
in fitomassa o biomassa vegetale, zoomassa o biomassa animale e necromassa o sostanza organica
morta.
67.
Cosa indica la produttività di un ecosistema: la velocità con cui un determinato livello trofico produce
biomassa.
68.
Definisci e distingui i fattori ecologici: sono tutti quei fattori che condizionano la biocenosi. Essi si
distinguono in fattori abiotici fisici [luce, temperatura, vento], chimici [acqua, gas, pH, CO2], geologici
[suolo, pendenza, morfologia, tipo di rocce], biotici [gli esseri viventi].
69.
Perché in un ecosistema si può parlare di flusso di energia e di ciclo della materia?: si parla di flusso
perché nei vari passaggi da un livello trofico all’altro, parte dell’energia si trasforma in calore che non può
essere più utilizzato per cui c’è bisogno di continuo rifornimento di energia dal sole [legge del decimo o del
10%]; mentre la materia può essere continuamente riciclata, dato che rimane sempre la stessa quantità.
70.
Perché un fattore ecologico può diventare limitante? Un fattore ecologico può diventare limitante quando la
sua carenza o la sua abbondanza impedisce o condiziona la sopravvivenza di una specie.
71.
Che cosa afferma la legge del minimo e chi l’ha enunciata?: afferma che la crescita di una pianta e di un
organismo dipende dalla risorsa ambientale presente in quantità minime. È stata enunciata da LIEBIG nel
1840.
72.
Che cosa affermano le regole di Allen e di Bergmann?: la regola di Bergmann afferma che la taglia di un
animale aumenta con la latitudine; la regola di Allen afferma che nei climi freddi le appendici tendono ad
essere più corte per disperdere meno calore e la pelliccia è più spessa.
73.
Che cosa sono e quali sono le relazioni omotipiche ed eterotipiche? Le relazioni omotipiche o
intraspecifiche sono quei rapporti che si intercorrono tra organismi della stessa specie [rapporto sessuale,
Filippo Quitadamo
34
competizione, cure parentali, colonie, società]; mentre le relazioni eterotipiche sono i rapporti che si
verificano tra specie diverse [competizione, predazione, simbiosi (mutualismo, inquilinismo, parassitismo),
foresia].
74.
Definisci la valenza ecologica: la capacità di una specie di popolare ambienti con caratteristiche diverse
per un fattore ecologico. Cioè l’intervallo di variazione dei fattori ecologici entro cui un organismo è in grado
di sopravvivere.
75.
Definisci i termini habitat e nicchia ecologica: con il termine habitat s’intende l’indirizzo di un organismo di
una specie, il luogo dove esso abita; per nicchia ecologica si intende il ruolo funzionale [tipo di nutrizione,
nemici, fattori ambientali, esigenze] esercitato da una specie in un ecosistema [predatore, produttore,
decompositori], la sua professione.
76.
Cosa s’intende per catena e rete alimentare? Per catena trofica o alimentare s’intende la rappresentazione
schematica del passaggio di materia ed energia dai produttori ai consumatori, cioè della relazione
alimentare (di necessità) tra i componenti di una biocenosi, dove ogni anello è un livello trofico e il primo
anello è rappresentato dai produttori primari. La rete alimentare rappresenta la dipendenza alimentare reale
tra gli organismi, con un insieme di catene alimentari collegate tra di loro.
77.
Illustra i tipi di catene alimentari. Catena del pascolo, che prende origine dalla fotosintesi dei produttori
primari; quando i produttori e i consumatori muoiono, si passa alla catena del detrito o dei decompositori,
che prende origine dalla materia organica morta.
78.
Evidenzia il significato delle nicchie mobili e riporta qualche esempio. Rappresentano delle vistose
eccezioni, per cui a volte degli organismi non sono vincolati ad un ruolo ben preciso nell’ecosistema.
Esempi: gli onnivori, il cane, l’uomo, i Primati.
79.
Spiega l’importanza ecologica della predazione. La predazione è la base di ogni catena alimentare; è un
rapporto puramente alimentare preda-predatore e conferisce stabilità ed equilibrio gli ecosistemi,
mantenendo le popolazioni entro la capacità biologica dell’ambiente, limita le malattie, favorisce la selezione
naturale e migliora la dotazione genetica delle popolazioni.
80.
Illustra il significato degli equivalenti ecologici con degli esempi. Sono degli organismi di specie diverse
che in ambienti diversi svolgono lo stesso ruolo funzionale. Esempi: lo squalo e il leone; il canguro e il
bisonte……………
81.
Cosa dice la legge di Shelford? Dice che il grado di tolleranza di una specie per i fattori ambientali è dato
da un intervallo compreso tra un minimo ed un massimo, oltre i quali non è possibile la crescita di una
popolazione.
82.
Quali sono i parametri della stabilità di un ecosistema e spiega il loro significato. La resistenza è la capacità
di evitare i cambiamenti. La resilienza indica la capacità o velocità con cui una comunità ritorna come era
prima dei una perturbazione, capacità di reagire ………….
83.
Cosa afferma il principio di esclusione competitiva di GAUSE. Due specie che occupano lo stesso habitat e
con le stesse esigenze alimentari non possono coesistere. Prevale la specie in grado di sfruttare meglio le
risorse ambientali. È collegato alla competizione.
84.
Quali sono i meccanismi di difesa contro la predazione? Meccanismi di difesa attiva [autodifesa e la fuga,
produzione di spine e sostanze tossiche]; meccanismi di difesa passiva [mimetismo].
85.
Quali sono le due opzioni del mimetismo? Celare la propria presenza o manifestarla con aspetti pericolosi.
Filippo Quitadamo
35
86.
Elenca i vari tipi di mimetismo. Mimetismo criptico o di occultamento[difensivo e offensivo]; mimetismo
batesiano [travestimento ingannevole]; colorazione di avvertimento; mimetismo MÜLLERIANO; mimetismo
aggressivo; mimetismo parassitario.
87.
Spiega il termine successione ecologica. Processo evolutivo di un ecosistema attraverso una serie di
cambiamenti e il susseguirsi di comunità diverse o sere, iniziando dalle specie pioniere fino alle specie
climax.
88.
Quali sono i tipi di successioni ecologiche. Progressive [dalla roccia alla foresta], regressive [dalla foresta
al deserto], primaria [una comunità si insedia in un’are vergine], secondaria [una comunità si insedia su un
territorio per la seconda volta.
89.
Quali valori esprimono le zone umide? Valore scientifico, valore economico e valore turistico.
90.
Cita i sistemi viventi dell’ambiente marino. Plancton [fitoplancton e zooplancton], necton e benthos.
91.
Spiega il significato dei termini “potenziale biotico” e “capacità ambientale”. Potenziale biotico = capacità di
accrescimento di una popolazione in condizioni ideali, cioè il massimo delle sue potenzialità riproduttive.
Capacità portante = il numero di individui di una certa popolazione che l’ambiente può sostenere con le
sue risorse.
92.
Che cos’è la resistenza ambientale? L’insieme dei fattori ambientali limitanti che condizionano la crescita di
una popolazione.
93.
Elenca le caratteristiche di una popolazione. Natalità, mortalità, crescita, diffusione, densità, distribuzione,
composizione.
94.
Che significa dinamica delle popolazioni e con quali informazioni si può quantificare. Significa variazione
quantitativa e si può quantificare usando 4 tipi di informazioni: natalità, immigrazione [aumento], mortalità ed
emigrazione [diminuzione].
95.
Quali sono i modelli di crescita di una popolazione? modello ad S o di crescita logistica e modello a J o di
crescita esponenziale.
96.
Definisci l’adattamento e specifica i vari tipi. È un processo continuo durante il quale si verifica l’accumulo
di caratteristiche e di comportamenti idonei a sfruttare meglio le risorse ambientali ed avere successo
biologico nell’ambiente di vita. Può essere fisiologico, morfologico, comportamentale, fenotipico, genotipico,
mimetismo.
a
Correttore 2 verifica –
Definisci o seguenti termini:
1. Ambiente: lo spazio geografico occupato dai viventi e l’insieme delle condizioni esterne all’organismo, di
natura chimica, biologica e fisica, in cui i viventi interagiscono.
2. Adattamento: processo continuo attraverso cui il vivente modifica, corregge alcune sue strutture o
comportamenti o esigenze, in risposta alle mutate condizioni ambientali.
3. Tipi di adattamento: morfologici, fisiologici, comportamentali, fenotipici, genotipici.
4. Ecologia: scienza che studia le relazioni condominiali tra gli organismi e l’ambiente. Scienza delle
relazioni ambientali o del condominio ambientale.
5. Ecoide: singolo organismo nell’ambiente.
6. Popolazione: gruppi di individui della stessa specie che vivono nella stessa area.
7. Ecotipo: popolazione locale, adattata a particolari fattori ambientali.
8. Biocenosi: insieme di più popolazioni diverse che vivono nella stessa area, cioè fitocenosi + zoocenosi.
Filippo Quitadamo
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9. Microbiocenosi: detritivori + decompositori.
10. Ecosistema: sistema biologico aperto che scambia materia ed energia con l’ambiente esterno e cioè
l’insieme dei viventi (biocenosi) e dell’ambiente o biotopo nel quale gli organismi vivono.
11. Biotopo: ambiente fisico che ospita una biocenosi.
12. Bioma: insieme di più ecosistemi presenti in ampie regioni con condizioni climatiche e ambientali
omogenee, dotate di un tipo di vegetazione e di una fauna adattata all’ambiente.
13. Biosfera: campo di indagine dell’ecologia, l’insieme di tutti gli ecosistemi della terra, cioè la porzione della
Terra dove è presente la vita, oppure l’insieme di tutti gli esseri viventi e del loro ambiente. È detta anche
ecosfera.
14. Habitat: indirizzo, spazio fisico in cui vive una popolazione di un ecosistema.
15. Nicchia ecologica: ruolo o funzione o professione di una popolazione in un ecosistema. Indica come la
popolazione usa l’ambiente per procurarsi le risorse alimentari e come può costituire essa stessa una
risorsa alimentare per altri viventi.
16. Produttori: organismi capaci di costruire il nutrimento per sé e per gli altri.
17. Consumatori: organismi che per vivere devono consumare le sostanze organiche prodotte dai produttori.
18. Decompositori: organismi eterotrofi consumatori che demoliscono le sostanze organiche morte per
ottenere prodotti minerali. Funghi batteri e muffe.
19. Detritivori o saprofagi: organismi eterotrofi consumatori che decompongono sostanza organica morta
(saprobio). Collemboli, acari, lombrichi, millepiedi ….
20. Livello trofico: posizione alimentare occupata da un organismo in un ecosistema.
21. Produttività: quantità di sostanza organica prodotta in un ecosistema da vegetali e animali per unità di
superficie nell’unità di tempo.
22. Fattore limitante: fattore ecologico abiotico o biotico che rallenta (condiziona) la crescita di una
popolazione.
23. Capacità portante ambientale (K) o di sostentamento o capacità biotica dell’ambiente: massimo
numero di individui di una popolazione che possono vivere in un ambiente. Si raggiunge quando c’è
equilibrio fra potenziale biotico e fattori limitanti.
24. Modelli di crescita di una popolazione: modello di crescita esponenziale e modello di crescita logistica.
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37
25. Fluttuazioni: oscillazioni delle dimensioni di una popolazione naturale.
26. Potenziale biotico: capacità di accrescimento teorico di una popolazione, ideale in assenza di fattori
limitanti. Tasso di accrescimento massimo.
27. Valenza ecologica: intervallo di variazione dei fattori ecologici all’interno del quale una specie è in grado di
sopravvivere.
28. Specie euriecie: ad ampia valenza ecologica.
29. Stenoecie: a bassa valenza ecologica, possono vivere solo dove i fattori ecologici variano molto poco nel
tempo. Vengono usate come indicatori ambientali.
30. Equivalenti ecologici: organismi che in ecosistemi diversi svolgono la stessa funzione. Esempi: mucca e
canguro; leone e squalo.
31. Catena alimentare: rapporti alimentari tra i viventi di un ecosistema, cioè il passaggio di materia ed energia
tra i vari livelli trofici.
32. Catene parallele: più catene affiancate in modo parallelo, comprendendo organismi diversi, ma alcuni sono
in comune: un produttore, un C1, un C3 …
singola catena: struttura lineare
struttura planare più catene parallele
struttura spaziale più serie di catene parallele intrecciate.
33. Piramide ecologica: rappresentazione grafica a piramide del rendimento di una catena trofica e della
struttura trofica di un ecosistema. Rappresentazione del numero di organismo per livello trofico (piramide
dei numeri), della quantità di energia disponibile ai vari livelli (piramide dell’energia) e della biomassa
presente in ogni livello di un ecosistema (piramide della biomassa). Insomma, rappresenta il bilancio
energetico di un ecosistema.
34. Predazione: interazione ecologica interspecifica per cui un predatore cattura e si nutre di altri organismi o
prede.
35. Competizione: interazione ecologica interspecifica o intraspecifica, per cui più organismi richiedono una
stessa risorsa insufficiente per tutti.
36. Parassitismo: interazione ecologica interspecifica in cui un organismo, parassita, trae beneficio da un altro
organismo (ospite) danneggiandolo o provocandone la morte.
37. Legge del minimo: afferma che la crescita di una popolazione dipende dai fattori ecologici presenti in
quantità minima.
38. Legge del decimo o del 10% o di Lindemann: afferma che solo un decimo dell’energia di un livello passa
all’altro livello trofico.
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39. Mimetismo: adattamento che favorisce la sopravvivenza, consistente nel possesso di caratteristiche
esteriori di un altro organismo o dell’ambiente; batesiano consiste nell’assumere l’aspetto di un altro
organismo; criptico, permette di nascondersi nell’ambiente per difendersi o per attaccare.
40. Fattori ecologici: caratteristiche fisiche, climatiche, geologiche, chimiche e biotiche dell’ecosistema che
influenzano la biocenosi.
41. Principio dell’esclusione competitiva di Gause: afferma che due specie in competizione tra loro non
possono coesistere nello stesso ecosistema, cioè non possono occupare la stessa nicchia ecologica. Tale
principio costituisce un importante meccanismo di regolazione biologica dell’ecosistema.
42. Cita alcuni meccanismi o fattori di regolamentazione biologica delle popolazioni. Competizione
interspecifica (principio di esclusione competitiva), predazione, coevoluzione che determina una parziale
sovrapposizione delle nicchie e la ripartizione delle risorse.
43. Quali sono i due grandi principi dell’ecologia e perché? Il flusso unidirezionale dell’energia e la
circolazione della materia, poiché risultano validi per tutti gli ecosistemi e per tutti gli organismi.
44. Cita 4 leggi o regole incontrate nello studio dell’ecologia. Legge del minimo o di Liebig, legge del
decimo o di Lindemann, regola di Allen, regola di Bergman, principio di Gause.
45. I fattori ambientali possiamo distinguere tre gruppi: fattori vantaggiosi che consentono ad un
ecosistema di crescere; fattori dannosi che ostacolano la sopravvivenza dell’ecosistema; fattori limitanti che
frenano la crescita di un ecosistema.
46. Indica i meccanismi per sopravvivere alla predazione. Sistemi di difesa strutturali (spine, aculei,
pungiglioni, corna, corazze), sistemi di difesa chimici (sostanze irritanti, odori sgradevoli, intossicazioni,
avvelenamenti), mimetismo.
47. Definisci e analizza i vari tipi di mimetismo. È la capacità di imitare forme, colori, aspetto di un altro
organismo o dell’ambiente per sfuggire alla cattura.
a) Mimetismo criptico o di occultamento: è una forma di mimetizzazione all’ambiente attuato sia da prede sia
da predatori, confondendosi con l’ambiente circostante (insetti con colorazione che li confonde con la corteccia
degli alberi, insetti che somigliano a foglie o a rami secchi).
b) Mimetismo batesiano (da Bates): rende l’animale simile non all’ambiente ma ad altri animali, una sorta di
travestimento con cui assume l’aspetto di una specie velenosa o sgradevole o pericolosa o aggressiva, oppure
i predatori assumono aspetto di animali innocui.
c) Colorazione di avvertimento o ammonitrice (mimetismo mülleriano): ha una funzione opposta al
mimetismo poiché sviluppa colorazioni appariscenti per amplificare l’aspetto sgradevole o pericoloso. La
colorazione è un avvertimento per il predatore.
d) Mimetismo aggressivo: le prede assumono l’aspetto di specie aggressive, mentre i predatori assumono
l’aspetto di specie innocue per avvicinarsi più facilmente alla preda.
e) Mimetismo parassitario: es. il cuculo che depone le uova nel nido di altri uccelli.
48. Esponi le ragioni della perdita di energia lungo la catena trofica.
- una parte è usata per i processi metabolici
- una parte si libera nella respirazione ed è dispersa come calore
- molti organismi non sono mangiati da quelli del livello successivo, ma muoiono prima e passano
direttamente alla catena del detrito
- parte dell’energia viene eliminata con i rifiuti metabolici entrando nella catena dei decompositori.
49. Quali sono le relazioni oggetto di analisi dell’ecologia?
- relazioni intraspecifiche (omotipiche)
- relazioni interspecifiche o eterotipiche: competizione, predazione, parassitismo, simbiosi
(commensalismo, mutualismo, inquilinismo, foresia)
- relazioni biogeochimiche: cicli della materia
- relazioni energetiche per cui gli organismi occupano nicchia ecologica diversa, cioè
funzione energetica diversa.
50. Quali sono i meccanismi omeostatici (di autoregolamentazione) di un ecosistema? Le catene del
pascolo e del detrito.
51. Successione ecologica: evoluzione, cambiamento nel tempo di un ecosistema
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52. Tipi di successione ecologica: successione primaria [comunità pioniere, comunità di passaggio, comunità
climax]; successione secondaria (ripristino di uno stato precedente all’alterazione); successione
progressiva, successione regressiva.
53. Tipi di simbiosi: parassitismo, commensalismo, mutualismo.
54. Stabilità di una biocenosi e resilienza: stabilità, la quasi assenza di cambiamenti nella sua struttura e
composizione, oppure la sua capacità di reagire velocemente ai cambiamenti ambientali e di ripristinare lo
stato originario (RESILIENZA).
55. Fattori che favoriscono la resilienza di un ecosistema: varietà dell’ambiente (fa aumentare la
biodiversità), resistenza all’erosione del suolo, aumento della produttività primaria.
56. Tipi di ecosistemi: acquatici (di acqua salata, di acqua dolce), terrestri.
57. Fattori di crescita di una popolazione: fattori densità dipendenti e indipendenti.
58. Indica i fattori che controllano le dimensioni di una popolazione: potenziale biotico e capacità portante
dell’ambiente [determinata dai fattori ecologici o limitanti].
59. Analisi delle strategie riproduttive di una popolazione. Strategia r e strategia k. La strategia r è adottata
da specie che producono un gran numero di discendenti, con scarse o nessuna cura parentale [pesci,
piante, ratti]. La strategia k è adottata da specie che producono un numero di figli ridotto a cui prestano
notevoli cure parentali [i grandi mammiferi, l’uomo …] e le cui dimensioni sono regolate da fattori densità
dipendenti.
60. Definisci e analizza le curve di sopravvivenza di una popolazione. Sono strettamente correlate alla
strategia riproduttiva adottata. Esse rappresentano l’incidenza della mortalità in una popolazione in un
certo ambiente. Si possono distinguere tre tipi diversi:
•
•
•
Curva di sopravvivenza di tipo 1: strategia k, con notevoli cure parentali che abbassano il tasso di
mortalità infantile (uomo, elefante)
Curva di sopravvivenza di tipo 2: con tasso di mortalità costante a tutte le età (uccelli, piccoli
rettili, piccoli mammiferi)
Curva di sopravvivenza di tipo 3: strategie r, con scarse cure parentali (echinodermi, invertebrati
marini, insetti, anfibi, molti pesci, funghi, piante).
61. Specie opportuniste: specie con strategia r, le cui dimensioni sono regolate da fattori densità indipendenti.
62. Cosa afferma la regola di Bergman? La grandezza di un animale aumenta con la latitudine, perché
diminuisce la superficie relativa del corpo e c’è minor dispersione di calore.
63. Cosa dice la regola di Allen? Le prominenze di un animale sono meno estese nei climi freddi per evitare
l’eccessivo disperdersi del calore.
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64. Esponi in una tabella la classificazione dei biomi:
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