Diapositiva 1 - MUSE - Museo delle Scienze

Progetto “Siamo tutti biodiversi?”
MODULO 5: Funzionamento degli ecosistemi
FATTORI ECOLOGICI DETERMINANTI DEI VARI
HABITAT ALPINI
Ambienti acquatici
Valeria Lencioni
Sezione Zoologia degli Invertebrati e Idrobiologia
© Museo Tridentino di Scienze Naturali
ECOLOGIA
(dal greco oikos= casa e logos= discorso,
trattazione, studio)
Ernst Haeckel, nel 1869
è lo studio delle relazioni che intercorrono tra
gli organismi e il loro ambiente (risposte
all’ambiente fisico, interazioni tra organismi
ed effetti degli organismi sull’ambiente)
AUTOECOLOGIA → popolazioni di una determinata specie
SINECOLOGIA → comunità (relazioni inter-specifiche)
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In particolare l'ecologia studia:
HABITAT
è l’ambiente naturale in cui un organismo normalmente vive,
rappresenta "l'abitazione", con determinate caratteristiche e
condizioni ambientali
Ogni habitat è caratterizzato dai suoi particolari aspetti fisici e
chimici…
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NICCHIA ECOLOGICA
rappresenta lo spazio fisico in cui un organismo svolge le sue funzioni
in rapporto con gli altri organismi
In un dato habitat ogni specie occupa una sua nicchia ecologica, che
non è semplicemente un luogo ma un modo di vita, un ruolo, e
comprende tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche di cui la
specie necessita per vivere e riprodursi (luce, anidride carbonica,
ossigeno acqua e sostanze nutritive, temperatura, tipo di cibo,
predatori, specie che competono per le stesse risorse)
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L'insieme di organismi viventi animali e vegetali e dell'ambiente
fisico inanimato che interagiscono fra di loro costituisce
l'ECOSISTEMA
ECOSISTEMA: (oikoò e susthma = sistema ambiente) porzione di
biosfera delimitata naturalmente
costituito da una comunità (biocenosi) (componente biotica) e
dall'ambiente fisico circostante, il geotopo (che fa parte di una
ecoregione) (componente abiotica), con il quale si vengono a
creare delle interazioni reciproche in equilibrio dinamico.
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FATTORI ECOLOGICI
Ogni variabile fisica, chimica o biologica dell’ambiente in grado di
influire sulla vita di un organismo, popolazione o comunità assume il
ruolo di fattore ecologico.
ABIOTICI
FATTORI
ECOLOGICI
BIOTICI
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I fattori BIOTICI
tutte le interazioni che si realizzano tra gli organismi viventi, sia a livello
intraspecifico, cioè all'interno della stessa specie (competizione), che a
livello interspecifico cioè tra specie diverse (predazione, parassitismo,
simbiosi)
I fattori ABIOTICI
•climatici (temperatura, precipitazioni, venti, umidità)
•topografici (altitudine, esposizione)
•edafici e pedologici (profondità, granulometria, stabilità, composizione)
•idrologici e chimici (corrente, pH, conducibilità, ossigeno)
Luce, temperatura, umidità, sali minerali sono fattori
ecologici importanti in ambienti terrestri.
Luce, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, sono
fattori ecologici importanti in ambienti acquatici.
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Legge del minimo di Liebig o Teoria del Minimo (1840)
Nell'ottocento il chimico e agronomo Justus von Liebig, mise in evidenza
che in genere è uno solo il sale nutriente che limita la crescita di una pianta
Nella formulazione originale:
“La crescita dei vegetali è determinata
dall’elemento che è presente in quantità
minore rispetto ai fabbisogni”.
Successivamente la legge è stata ampliata:
Justus von Liebig
“La crescita di un individuo (o di una
popolazione) in un ecosistema è determinata
dal fattore ecologico che è presente in
quantità minore rispetto alle necessità"
(Darmstadt 1803 - Monaco 1873)
Tale fattore è detto “fattore limitante” perché di fatto determina il limite
massimo di crescita delle popolazioni.
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La legge di Shelford (1913) o Legge della Tolleranza
“Ogni organismo di fronte ai fattori ambientali ha un intervallo di tolleranza
compreso tra un minimo e un massimo entro cui si colloca il suo optimum
ecologico”.
9ogni specie, per ogni fattore ambientale, ha un intervallo ottimale di crescita
entro il quale la popolazione prospera;
9al di fuori di tali valori ottimali, esiste un intervallo di tolleranza entro il quale la
specie ha ancora possibilità di crescita ridotta o almeno di sopravvivenza in attesa
che si ripristino le condizioni ottimali;
9oltre i limiti di tolleranza, per ogni fattore ecologico, la specie non può esistere
in un certo ambiente.
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In base al grado di tolleranza, vengono utilizzati termini che usano il prefisso
steno— nel significato di “stretto” ed euri— nel significato di “ampio”:
stenotermo — eritermo (temperatura)
stenoidrico — euriidrico(acqua)
stenoalino — eurialino(salinità)
stenofago — eurifago (cibo)
stenobato — euribato (pressione)
stenoecio — euriecio (habitat)
In una specie steno- il minimo,
l’optimum e il massimo sono molto
vicini. Quindi, un modesto
cambiamento di temperatura (che
per una specie euriterma avrebbe
un minimo effetto) si rivela spesso
critico.
L’evoluzione di stretti intervalli di
tolleranza potrebbe essere
considerata una forma di
specializzazione
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TUTTI I FATTORI ECOLOGICI AGISCONO:
1) Determinando la PRESENZA o l’ASSENZA di una specie in un certo
ambiente
2) I ritmi di natalità e di mortalità, e pertanto i ritmi di crescita e
perciò la NUMEROSITA’ di una popolazione in un ecosistema
3) Condizionamenti adattativi delle specie (es: riduzione delle ali degli
insetti in zone ventose, per selezione naturale, sfruttando la
variabilità genetica delle specie)
La presenza/assenza di determinate specie/comunità riflette la storia
dell’ambiente e le condizioni passate/presenti di un’area
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Ecosistema fiume
River Continuum Concept (Vannote et al., 1980)
Crenon
Rhithron
Potamon
- Corrente forte
- Copertura arborea
- Poca produzione primaria (periphyton)
- Temperatura bassa
- Substrato roccioso-ciottoloso
→ Poche specie
- Corrente meno forte
- Copertura arborea minore
- Buona produzione primaria (macrofite)
- Temperatura più alta
- Substrato ciottoloso-ghiaioso
→ Molte specie
- Corrente debole, acque torbide
- No copertura arborea
- Poca produzione primaria
- Temperatura alta
- Substrato sabbioso-limoso
→ Poche specie
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Torrenti alpini glaciali
In estate:
¾ elevata velocità di corrente (2.0±0.5 m s-1)
¾ elevata e altamente variabile portata (1-5 m3 s-1)
¾ elevata instabilità del canale e del substrato
¾ elevata torbidità (270±300 mg l-1)
Hydrurus foetidus
¾ bassa temperatura dell’acqua (3.9±1.4 °C)
¾ assenza di vegetazione riparia e di muschi
In inverno: congelamento, siccità
…..rendendo questi torrenti più inospitali per flora e
fauna per un tratto più lungo
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Torrenti non glaciali (krenal/rhithral)
¾
¾
¾
¾
¾
¾
bassa velocità di corrente (0.7±0.2 m s-1)
bassa e più costante portata (0.1±0.05 m3 s-1)
elevata stabilità del canale e del substrato
elevata trasparenza (6±3 mg l-1)
bassa temperatura dell’acqua (5.1±1.8 °C)
ricca in muschi e rive vegetate
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Adattamenti morfologici
Efemerotteri
Baetis
Heptagenia
1) Appiattimento del corpo
2) Forma idrodinamica
Ditteri
Tricotteri
3) Astucci come zavorre
Blephariceridae
4) Ventose
Simulidi
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Zona litorale
Phragmites australis
Estrema variabilità: sedimenti, ondazione,
vegetazione, profilo della riva (maggiore
eterogeneità di habitat)
Typha
latifolia
•
•
•
•
elevata ricchezza in specie
organismi euritermi e ubiquisti
biocenosi locali
fluttuazioni stagionali
Spargan
ium
erectum
Fattori limitanti:
•variazioni di livello: possono alterare la composizione in specie
•fattori biologici: competizione, predazione
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Gasteropodi
Sialidi
Irudinei
Cnidari
Odonati
Crostacei
Emitteri
Idracarinidi
Chironomidi
Oligocheti
Platelminti
Efemerotteri
Bivalvi
Ceratopogonidi
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Zona profonda
Stratificazione termica dei laghi temperati
Mod. Bertoni 2006 (Laghi e scienza –
Introduzione alla limnologia)
Bassa temperatura, mancanza di luce, ipossia, sedimento limoso omogeneo
• bassa ricchezza in specie
• organismi resistenti all’ipossia
Fattore limitante: ossigeno disciolto
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Chironomidae
Chironomidi e
Oligocheti
Oligochaeta
ottimi indicatori di
stato trofico, livello di
ossigenazione e
acidificazione, di
inquinamento chimico e
radioattivo
livello famiglia/classe (Italia)
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VENTO
Piante nane,
posizione
prostrata
delle piante
Brachipteria e
apteria
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LUCE
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TEMPERATURA
Riduzione delle dimensioni corporee
Con poche eccezioni, per gli invertebrati si osserva una
diminuzione delle dimensioni corporee all’aumentare di
quota e latitudine
VANTAGGI
- Richiesta di una minor quantità di cibo in habitat
dove è scarso
-Tasso di crescita più alto, possibilità di formare in
tempi brevi popolazioni più numerose, riducendo le
possibilità di estinzione
- Maggior possibilità di trovare rifugi protetti per
superare l’inverno
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FATTORI BIOTICI
• predazione
• parassitismo
• competizione intra- ed inter-specifica
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FATTORI BIOTICI
• predazione
• parassitismo
• competizione intra- ed inter-specifica
Larve Plecotteri
25
ind h-1
20
15
10
5
0
9
12
15
18 21 24
tempo (ore)
3
6
I Plecotteri sembrano essere più notturni, come osservato da altri autori in
torrenti popolati da pesci di cui i Plecotteri sono ghiotte prede.
Sembra che l’attività notturna in questi ed altri Insetti (per esempio gli
Efemerotteri) si sia evoluta come risposta comportamentale fissa alla predazione
e non come conseguenza diretta dell’attività predatoria diurna dei pesci
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