ecologia - Liceo Rummo

ECOLOGIA
L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R.
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L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra
gli organismi e i rapporti tra questi e il proprio
ambiente
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Gli organismi sono il primo livello di studio
dell’ecologia
A livello di organismo, l’ecologia analizza il modo in
cui i differenti tipi di organismi si adattano per
sopravvivere nei diversi ambienti
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Organismi della stessa specie che si trovano in un certo
momento in un determinato posto formano popolazioni
Il secondo livello dello studio ecologico è quello di
popolazione; a questo livello un ecologo studia, per esempio:
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Capacità portante
massimo numero di individui che
può essere supportato in un particolare ambiente
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Densità di popolazione
Numero di organismi per unità di area
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Dispersione
Modo in cui gli individui sono disposti
Tre modalità:
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Distribuzione uniforme
• Individui a distanze regolari
• Spesso è un risultato della
territorialità
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Distribuzione casuale
• Manca un ordine predefinito
• Gli individui non influenzano la crescita di altri
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Distribuzione a gruppi
• Gli individui formano dei gruppi
• La formazione dei gruppi è dovuta all’interazione
tra gli organismi
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Popolazioni di specie diverse costituiscono una comunità
Un terzo livello è rappresentato dalle comunità o
biocenosi; a questo livello un ecologo può occuparsi delle
interazioni tra gli organismi.
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Competizione
• Interazione tra gli organismi per le stesse risorse:
Cibo
Spazio
E può essere:
• Intraspecifica – all’interno delle stesse specie
• Interspecifica – tra specie diverse
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Competizione in natura
• Se due specie competono una con l’altra per la stessa risorsa
limitante, la specie in grado di usare la risorsa in modo più
efficiente porterà all’estinzione l’altra specie. Es:
• La salvia e l’erba hanno entrambi bisogno degli stessi
nutrienti
• La salvia “annienta” l’erba rilasciando sostanze chimiche
tossiche
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Predazione
• Una specie uccide e mangia l’altra
• Molte prede aumentano il numero dei
predatori
• Meno prede riducono il numero di predatori
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Predazione
• La relazione preda-predatore influenza le
altre popolazioni
• Sono possibili diversi risultati
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Esempio di preda-predatore
• Didinium – predatore
• Paramecium – preda
• Predatore e preda si
introducono nel nuovo
ambiente
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Risultato 1
• I predatori
sterminano la
preda
• I predatori
muoiono per
mancanza di
cibo
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Risultato 2
• Alcune prede sono
nascoste nel
sedimento
• I predatori mangiano
quelli che si trovano
in aree chiare
• I predatori muoiono
perché non riescono
a trovare altro cibo
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Risultato 3
• La preda è
introdotta in
intervalli successivi
• Il rapporto predapredatore segue
pattern ciclici
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Coevoluzione tra piante ed erbivori
• Le piante sviluppano le difese contro l’essere
mangiati
• La selezione naturale sceglie gli animali in grado di
nutrirsi delle piante che hanno svilluppato nuovi
sistemi di difesa
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Adattamento protettivo
• Alcuni animali (come la farfalla monarca) si
sono adattati a mangiare piante tossiche
• Le tossine accumulate porteggono gli animali
dalla predazione
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Mimetismo batesiano
Le specie non protette cercano di assomigliare a
specie pericolose o dannose
Figura 28.3D
Figura 28.3C
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Mimetismo mulleriano
Varie specie, tutte protette (inappetibili) e spesso
appartenenti a gruppi sistematicamente lontani, si
assomigliano reciprocamente. In quest’ultimo caso il
predatore impara a riconoscere (per evitarlo) un solo
modello, e tutte le specie che vi si conformano
risultano automaticamente protette
– Esempio: farfalla monarca e viceré
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Mimetismo criptico o camuffamento
• Gli animali si confondono con l’ambiente
• Non sono visti dai predatori
• Esempio: bruco della cavolaria
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Camuffamento
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Colorazione protettiva
• Alcuni
organi
altamente
velenosi
si
materializzano con colori brillanti
• L’aspetto è utilizzato in senso aggressivo per
comunicare e avvertire I predatori della propria
pericolosità
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Simbiosi
• Una relazione simbiotica è un’interazione nella
quale due o più specie vivono insieme in intimo
contatto.
• Vi sono tre tipi di interazioni considerate
simbiotiche:
– Parassitismo
– Commensalismo
– Mutualismo
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Parassitismo
Una specie vive sulle spalle di un altro
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Parassitismo
• Una specie sola ne trae beneficio
• Una specie ne resta danneggiata
• Esempio: uomini e vermi solitari
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Parassitismo delle piante
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Commensalismo o inquilinismo
• Benefico per una specie
• L’altra specie non ha beneficio o danno
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Mutualismo
• Entrambe le specie traggono beneficio
dalle relazioni
• Esempio: anemoni e pesce pagliaccio
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Il complesso delle comunità di una data area forma un
ecosistema
Il quarto livello dello studio ecologico è rappresentato
dall’ecosistema, cioè l’insieme di tutte le forme di vita e di
tutti i fattori non viventi di una determinata zona
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I fattori abiotici, cioè non viventi, comprendono: la
temperatura, le forme di energia, i gas presenti
nell’acqua, le sostanze nutritive e altri composti
chimici.
I fattori biotici sono invece gli organismi che
costituiscono la comunità di specie che occupano una
determinata zona.
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Le comunità in un ecosistema sono soggette a continue
perturbazioni di intensità molto variabile dovute a:
periodi di siccità
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incendi
SOVRAPASCOLO
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ALLUVIONI
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Attività umane
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Si tratta di perturbazioni che:
Danneggiano le comunità biologiche
Rimuovono organismi da esse
Alterano la disponibilità delle varie risorse
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La transizione della composizione specifica di
una comunità che si verifica in seguito a una
perturbazione è definita:
successione ecologica
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successione primaria successione secondaria
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climax
La successione primaria è la colonizzazione graduale a partire dalla
nuda roccia: si verifica quando una comunità colonizza un’area che è
praticamente priva di forme di vita e di terreno fertile
Ritiro del ghiacciaio,
che deposita una
morena frontale
Le piante erbacee Dryas
colonizzano l’area
Compaiono gli abeti
nella foresta degli
ontani
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Foresta di abeti
Successione secondaria
– La successione secondaria avviene a seguito di
intense perturbazioni che distruggono una
comunità presente in una certa area ma lasciano
intatto il suolo.
– Si verifica una successione secondaria se aree
forestali trasformate in terreni agricoli vengono
abbandonate o in aree devastate da incendi e
alluvioni.
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Successione in uno stagno
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Fattore chiave nelle dinamiche delle
comunità biologiche è:
la struttura trofica
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La comunità degli organismi di ogni
ecosistema ha una propria struttura
trofica, cioè un modello di interazioni
alimentari costituito da più livelli
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La sequenza dei passaggi di cibo da un
livello trofico a un altro è chiamata
catena alimentare
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Una catena alimentare
raffigura il flusso di
energia e nutrienti
dalle piante
(produttori) agli
erbivori (consumatori
primari) ai carnivori
(consumatori
secondari e di livello
maggiore).
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I detritivori o decompositori (animali
saprofagi, funghi e procarioti)
decompongono i materiali di scarto e
riciclano le sostanze nutritive negli
ecosistemi
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La decomposizione operata dai
microrganismi è l’atto finale che lega
tutti gli organismi in un ciclo ed è
essenziale per ogni comunità
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Catene alimentari interconnesse formano
reti alimentari
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Sulla produzione primaria si basa la
quantità di energia disponibile per
l’ecosistema
La produttività primaria è il tasso con cui i produttori
convertono l’energia solare in energia chimica sotto
forma di molecole organiche (biomassa).
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L’energia disponibile limita la lunghezza delle
catene alimentari
Una piramide della produttività mostra il flusso di
energia dai produttori ai consumatori dei vari livelli
trofici
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I produttori convertono soltanto
l’1% della quantità di energia
solare che raggiunge la Terra in
produttività primaria.
Soltanto circa il 10% dell’energia
immagazzinata da un livello
diventa disponibile per quello
successivo.
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La maggior parte dell’energia è persa e
non si trasferisce al livello trofico
successivo
Il livello trofico successivo deve avere
meno individui
Il livello trofico più alto possiede circa 1/10
del numero di individui, biomassa ed
energia
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Flusso dell’energia
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Le sostanze chimiche vengono riciclate attraverso il
passaggio tra materia organica e riserve abiotiche:
cicli biogeochimici
consumatori
produttori
detritivori
Sostanze nutritive
disponibili per i
produttori
Serbatoio abiotico
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Ciclo dell’acqua
• Molti esseri viventi sono composti
primariamente d’acqua
• Le reazioni chimiche della vita richiedono
l’acqua
• Il 90% dell’acqua che raggiunge l’atmosfera
deriva dalla traspirazione delle piante
• L’acqua atmosferica condensa
• Le piante assumono circa 1000 kg di acqua
per produrre 1 kg di biomassa
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CICLO DELL’ACQUA
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Ciclo del carbonio
• La CO2 si trova nell’atmosfera e negli oceani
• I produttori e alcuni consumatori incorporano
carbonio in molecole organiche
• Il carbonio torna nell’atmosfera grazie agli
animali e alla combustione
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CICLO DEL CARBONIO
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Ciclo dell’ossigeno
• Le piante usano CO2, rilasciano O2
• I consumatori usano O2, rilasciano CO2
• La CO2 è liberata per decomposizione
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CICLO DELL’OSSIGENO
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Ciclo del fosforo
• Nutriente necessario per le piante
• Il terreno ne contiene solo piccole
quantità
• Gli animali ottengono il fosforo
mangiando le piante
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Panoramica sulla crisi della biodiversità
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La biodiversità ha tre componenti:
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La diversità genetica all’interno delle specie e tra le
popolazioni
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La diversità delle specie
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La diversità dell’ecosistema
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Minacce alla biodiversità:
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La distruzione degli habitat
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Lo sfruttamento eccessivo delle risorse naturali, cioè un
prelievo che supera la capacità riproduttiva delle popolazioni
stesse
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L’introduzione di specie alloctone (estranee) che
compromettono l’equilibrio delle comunità
originali, competendo con le specie autoctone
(originarie di quell’habitat) o predandole
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Il rilascio di sostanze inquinanti nell’ambiente, con
effetti locali, regionali e globali
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Gli effetti dell’inquinamento comprendono le
piogge acide, il buco dell’ozono dell’alta
atmosfera, l’eutrofizzazione
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Il bioaccumulo (o
bioamplificazione
) è l’aumento di
concentrazione di
pestidici lungo le
catene alimentari
che raggiunge i
massimi valori di
concentrazione
nei livelli trofici
più elevati.
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Il riscaldamento globale a ritmo sostenuto
può alterare gli equilibri della biosfera
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L’uso dei combustibili fossili sta incrementando la
concentrazione di CO2 atmosferico e di altri gas
serra che possono riscaldare globalmente la Terra.
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Pertanto è necessario contrastare il degrado degli
habitat
Ma succede spesso che fattori economici e sociali
contrastino gli obiettivi da raggiungere per la
salvaguardia degli stessi
Spesso la protezione di un’area o di una certa
specie va contro gli interessi delle industrie del
legname o estrattive, dell’agricoltura e
dell’allevamento o dello sfruttamento turistico
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L’istituzione di aree protette rallenta la
perdita della biodiversità
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Ripristinare gli habitat naturali è un
modo per ridurre i danni al paesaggio
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Nel tentativo di rallentare la distruzione degli
ecosistemi, diversi paesi hanno istituito le
cosiddette fasce di rispetto, cioè aree poste
intorno a parchi e riserve (da proteggere) in
cui la popolazione umane vive e lavora,
compatibilmente con lo sviluppo economico
e con vincoli di tutela di vario grado.
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GLOSSARIO
BIOACCUMULO: il trasferimento e l’aumento di concentrazione di elementi o sostanze tossiche nei tessuti degli
organismi con cui entrano in contatto .
BIOADDIZIONE: inoculazione di ceppi batterici selezionati in laboratorio che trasformino il contaminante in acqua,
anidride .
BIOCENOSI: complesso di popolazioni animali e vegetali che vivono e interagiscono fra loro in uno stesso ambiente, o
biotopo.
BIORISANAMENTO: o bioremediation è un insieme di tecnologie di depurazione del suolo che utilizzano microorganismi
naturali o ricombinanti .
CLIMAX: il processo di successione che tende al raggiungimento di un ecosistema stabile, dove sia massima l'omeostasi.
ECOSISTEMA: unità ecologica costituita dalla condizione di equilibrio delle relazioni fra gli esseri viventi e l'ambiente
chimico-fisico in cui si trovano.
ECOTIPO: aspetto che una specie vegetale o animale può assumere a seconda delle influenze dell'ambiente in cui vive.
ECOTONI: confini tra i diversi paesaggi.
ENDEMICA: riferita ad una specie, animale o vegetale, quando è costantemente presente o molto frequente in una
popolazione o territorio.
HABITAT: è il luogo le cui caratteristiche fisiche e abiotiche possono permettere ad una data specie di vivere e svilupparsi.
MIXOTROFO: organismo che può essere sia autotrofo che eterotrofo.
NICCHIA ECOLOGICA: termine che indica la posizione di una specie all'interno di un' ecosistema, ossia il suo modo di
vivere, il suo ruolo e tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche che ne permettono l'esistenza in quel particolare
ambiente.
SPECIE AUTOCTONE: è una specie che si è originata ed evoluta nel territorio in cui si trova.
SPECIE ALLOCTONE: si intende una qualsiasi specie vivente (animale o vegetale ) invasiva che può prendere il
sopravvento su una o più specie autoctone.
SUCCESSIONE: è il processo attraverso il quale le specie occupano un ambiente fisico e ne determinano le modificazioni.
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SITOGRAFIA:
www.biodermal.it
www.divulgameteo.es
www.donbosco_torino.it
www.earthriot.altervista.org
www.ecologiae.com
www.greenstyle.it
www.iigalileitradate.gov.it
www.ilfattoalimentare.it
www.legambientepuglia.it
www.lindro.it
www.meteoweb.en
www.naturaitalia.it
www.slideplayer.it
www.voyager.magazine.it
www.windoweb.it
www.zeroemission.eu
BIBLIOGRAFIA:
Alters & Alters, Biologia in evoluzione. Le Monnier
Banche dati Zanichelli 2006
Mader. Immagini e concetti di biologia. Zanichelli 2014
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