ecologia - Liceo Rummo
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ECOLOGIA L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra gli organismi e i rapporti tra questi e il proprio ambiente L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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: L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Capacità portante massimo numero di individui che può essere supportato in un particolare ambiente L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Densità di popolazione Numero di organismi per unità di area L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Dispersione Modo in cui gli individui sono disposti Tre modalità: L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Distribuzione uniforme • Individui a distanze regolari • Spesso è un risultato della territorialità L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Distribuzione casuale • Manca un ordine predefinito • Gli individui non influenzano la crescita di altri L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Distribuzione a gruppi • Gli individui formano dei gruppi • La formazione dei gruppi è dovuta all’interazione tra gli organismi L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Competizione • Interazione tra gli organismi per le stesse risorse: Cibo Spazio E può essere: • Intraspecifica – all’interno delle stesse specie • Interspecifica – tra specie diverse L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Predazione • Una specie uccide e mangia l’altra • Molte prede aumentano il numero dei predatori • Meno prede riducono il numero di predatori L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Predazione • La relazione preda-predatore influenza le altre popolazioni • Sono possibili diversi risultati L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Esempio di preda-predatore • Didinium – predatore • Paramecium – preda • Predatore e preda si introducono nel nuovo ambiente L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Risultato 1 • I predatori sterminano la preda • I predatori muoiono per mancanza di cibo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Risultato 3 • La preda è introdotta in intervalli successivi • Il rapporto predapredatore segue pattern ciclici L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Adattamento protettivo • Alcuni animali (come la farfalla monarca) si sono adattati a mangiare piante tossiche • Le tossine accumulate porteggono gli animali dalla predazione L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Mimetismo batesiano Le specie non protette cercano di assomigliare a specie pericolose o dannose Figura 28.3D Figura 28.3C L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Mimetismo criptico o camuffamento • Gli animali si confondono con l’ambiente • Non sono visti dai predatori • Esempio: bruco della cavolaria L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Camuffamento L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Parassitismo Una specie vive sulle spalle di un altro L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Parassitismo • Una specie sola ne trae beneficio • Una specie ne resta danneggiata • Esempio: uomini e vermi solitari L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Parassitismo delle piante L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Commensalismo o inquilinismo • Benefico per una specie • L’altra specie non ha beneficio o danno L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Mutualismo • Entrambe le specie traggono beneficio dalle relazioni • Esempio: anemoni e pesce pagliaccio L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Le comunità in un ecosistema sono soggette a continue perturbazioni di intensità molto variabile dovute a: periodi di siccità L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo incendi SOVRAPASCOLO L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo ALLUVIONI L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Attività umane L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Si tratta di perturbazioni che: Danneggiano le comunità biologiche Rimuovono organismi da esse Alterano la disponibilità delle varie risorse L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La transizione della composizione specifica di una comunità che si verifica in seguito a una perturbazione è definita: successione ecologica L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo successione primaria successione secondaria L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Successione in uno stagno L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Fattore chiave nelle dinamiche delle comunità biologiche è: la struttura trofica L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La comunità degli organismi di ogni ecosistema ha una propria struttura trofica, cioè un modello di interazioni alimentari costituito da più livelli L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La sequenza dei passaggi di cibo da un livello trofico a un altro è chiamata catena alimentare L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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). L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo I detritivori o decompositori (animali saprofagi, funghi e procarioti) decompongono i materiali di scarto e riciclano le sostanze nutritive negli ecosistemi L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La decomposizione operata dai microrganismi è l’atto finale che lega tutti gli organismi in un ciclo ed è essenziale per ogni comunità L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Catene alimentari interconnesse formano reti alimentari L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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). L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Flusso dell’energia L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo CICLO DELL’ACQUA L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo CICLO DEL CARBONIO L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Ciclo dell’ossigeno • Le piante usano CO2, rilasciano O2 • I consumatori usano O2, rilasciano CO2 • La CO2 è liberata per decomposizione L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo CICLO DELL’OSSIGENO L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Ciclo del fosforo • Nutriente necessario per le piante • Il terreno ne contiene solo piccole quantità • Gli animali ottengono il fosforo mangiando le piante L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Panoramica sulla crisi della biodiversità L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La biodiversità ha tre componenti: L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La diversità genetica all’interno delle specie e tra le popolazioni L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La diversità delle specie L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La diversità dell’ecosistema L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Minacce alla biodiversità: L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo La distruzione degli habitat L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Lo sfruttamento eccessivo delle risorse naturali, cioè un prelievo che supera la capacità riproduttiva delle popolazioni stesse L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L’introduzione di specie alloctone (estranee) che compromettono l’equilibrio delle comunità originali, competendo con le specie autoctone (originarie di quell’habitat) o predandole L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Il rilascio di sostanze inquinanti nell’ambiente, con effetti locali, regionali e globali L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Gli effetti dell’inquinamento comprendono le piogge acide, il buco dell’ozono dell’alta atmosfera, l’eutrofizzazione L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Il riscaldamento globale a ritmo sostenuto può alterare gli equilibri della biosfera L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L’uso dei combustibili fossili sta incrementando la concentrazione di CO2 atmosferico e di altri gas serra che possono riscaldare globalmente la Terra. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L’istituzione di aree protette rallenta la perdita della biodiversità L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo Ripristinare gli habitat naturali è un modo per ridurre i danni al paesaggio L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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. L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo 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 L. Scientifico "G. Rummo"-BN - Prof.ssa R. Spagnuolo
