Ecologia

Che cos’è l’ecologia?

• L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra esseri viventi altri esseri viventi e tra organismi viventi e l’ambiente in cui vivono.

• Le interazioni tra organismi viventi e ambiente in cui vivono sono bidirezionali

A che livello gli esseri viventi possono interagire tra loro?

• Gli ecologi studiano le interazioni ambientali nei diversi livelli di organizzazione della vita:a livello di organismi (ad esempio l’interazione tra

cane e pulce)a livello di popolazione a livello di ecosistemaa livello di biomaa livello di biosfera

A che livello gli esseri viventi possono interagire tra loro?

• Gli organismi che interagiscono tra loro possono appartenere alla stessa specie o a specie differenti.

• Le interazioni che si creano tra organismi della stessa specie sono interazioni intraspecifiche

• Le interazioni che si creano tra organismi di specie diverse sono interazioni interspecifiche

Come si definisce una specie?

Alcune definizioni

• Gli organismi che appartengono alla stessa specie sono organismi simili tra loro che, accoppiandosi, sono in grado di produrre dei discendenti fertili.

• Una popolazione è un gruppo di individui, appartenenti alla stessa specie, che vivono in un area geografica in un dato periodo, e che si incrociano con successo tra loro.

Alcune definizioni

• La biocenosi (detta anche comunità) è costituita dall’insieme delle popolazioni di tutte le diverse specie che vivono in una data area geografica.

• Il biotopo è l’ambiente fisico-chimico (l’insieme di rocce, aria, acqua …) in cui vive la comunità (componente non vivente)

Quali organismi fanno parte della biocenosi? Qual è il biotopo?

• L’ecosistema è l’insieme di tutti gli organismi viventi e delle componenti non viventi presenti in una determinata zona geografica delimitata naturalmente (biotopo + biocenosi)

Bioma• Il bioma è un insieme di ecosistemi

accomunati dalla presenza dello stesso macroclima e che di regola sono caratterizzati dal medesimo tipo di vegetazione

Biomi terrestri

Biosfera

• La biosfera è l'insieme delle zone del pianeta Terra in cui le condizioni ambientali permettono lo sviluppo della vita.

• Il concetto di biosfera, intesa nel suo insieme come un organismo vivente, è noto come ipotesi Gaia o teoria di Gaia.

Biosfera• Le zone in cui si sviluppa

la vita includono: la litosfera (parte

superficiale del mantello e crosta terrestre)

l'idrosfera (le acque marine, lacustri e fluviali)

i primi strati dell'atmosfera (fino ad una altitudine di ca. 10 km).

• Indipendentemente dal livello di organizzazione biologica ci sono delle relazioni tra : organismi viventi ed altri viventi tra organismi viventi e l’ambiente in cui vivono

• C’è quindi uno scambio di energia e materia tra esseri viventi e non viventi.

Gli autotrofi• La più importante fonte di energia per la vita è

quella solare. • Gli organismi autotrofi sono quegli organismi

che utilizzano una qualche forma di energia per sintetizzare da soli delle molecole organiche (“il loro nutrimento”)

• Gli autotrofi che usano l’energia solare sono detti fotoautotrofi.

Gli eterotrofi• Gli eterotrofi non possono usare l’energia

solare per prodursi da soli il nutrimento• Gli eterotrofi sono costretti a nutrirsi di altri

organismi viventi• Il risultato è la catena alimentare• Attraverso la catena alimentare scorre un

flusso di energia

La catena alimentare

• La catena alimentare è formata dai: produttori (autotrofi) consumatori primari (che si nutrono di autotrofi) consumatori secondari (che si nutrono di consumatori

primari) consumatori terziari (che si nutrono di consumatori

secondari) consumatori quaternari (che si nutrono di consumatori

terziari), ma negli ecosistemi terrestri succede raramente che siano presenti.

Crea una catena alimentare fino ad arrivare ai consumatori quaternari

Esempio di catena alimentare

I livelli trofici:

• La catena alimentare è caratterizzata da livelli trofici.

Al primo livello trofico si trovano i produttori il secondo livello trofico è occupato dai consumatori

primari al terzo livello trofico si trovano i consumatori

secondari al quarto livello trofico si trovano i consumatori terziari

• Generalmente si usa indicare il livello trofico in cifra romana

I livelli trofici

• a dipendenza di ciò di cui un organismo si nutre occuperà un certo livello trofico.

I detritivori

• sono organismi che vivono grazie ai prodotti di rifiuto di una comunità (i detriti)

• La maggior parte della materia organica diventa detrito ed è consumata dai detritivori

• Tra i detritivori si possono distinguere i saprofagi e i decompositori.

I Saprofagi

• I saprofagi sono animali che si nutrono di detriti in stato di decomposizione.

• Sono, ad esempio, gli avvoltoi, i lombrichi, i granchi, i gamberi, i grifoni, …

Il Saprofago non è un saprofita

• Spesso i 2 termini vengono utilizzati come sinonimi, ma non dovrebbero

• Il saprofita è un organismo vegetale che prospera su materiale in decomposizione

• È uso comune dire che i funghi e i batteri sono saprofiti, anche se sarebbe un altro errore: non appartengono al regno vegetale

I decompositori• I decompositori, in genere, sono di taglia più

piccola dei saprofagi • si occupano di decomporre la materia, ovvero

di demolire la materia organica in materia inorganica che verrà riutilizzata dai produttori.

• Sono decompositori molti funghi e batteri.

I decompositori

• Sono importanti tanto quanto gli autotrofi perché fanno in modo di riciclare la materia

A che livello trofico appartengono i detritivori?

• a seconda delle sostanze che degradano i detritivori appartengono al secondo livello trofico o a livelli trofici superiori

Rete alimentare

• Le catene alimentari non sono separate tra loro poiché un organismo di una catena alimentare può far parte anche di un'altra catena alimentare.

• Si forma dunque una rete alimentare

Crea una Rete alimentare

Rete alimentare

Legami trofici

• I legami trofici sono i legami relativi alla nutrizione e sono perlopiù:

• erbivoria • Predazione

• Quando si parla di rete alimentare la simbiosi (parassitismo, commensalismo e mutualismo) spesso non è compresa.

Flusso energetico

• L’energia solare è pressoché inesauribile ma, una volta che è stata incanalata in una catena alimentare, l’energia a disposizione degli esseri viventi diminuisce ad ogni livello trofico.

Flusso energetico

• con il passaggio da un livello trofico a quello superiore, solo una parte dell’energia viene immagazzinata nella biomassa mentre una gran parte di essa viene usata per il metabolismo o persa in calore.

• Biomassa = quantità di materia organica

Flusso energetico

• Solo l’1% dell’energia solare è usata dai produttori, il resto viene disperso in calore, riflesso o usato in altro modo.

• Di questo 1% solo il 10 % arriverà ai consumatori primari

• di questo 10 % solo il 10 % arriverà ai consumatori secondari

• e così via.

Flusso energetico

Flusso energetico

• Ad ogni passaggio viene quindi persa dell’energia, ed è proprio questa perdita di energia che limita la lunghezza delle catene alimentari

• La perdita di energia può essere illustrato nella piramide della produttività (piramide delle biomasse)

Piramide delle biomasse

• La piramide delle biomasse mette in evidenza le relazioni quantitative tra la biomassa che costituisce un organismo vivente e la sua quantità all’interno di un ecosistema

• In generale, la piramide delle biomasse è più larga alla base che all’apice a causa dell’inefficacità dei trasferimenti di energia tra un livello trofico e l’altro

Piramide delle biomasse

Piramide delle biomasse

• In alcuni casi la piramide della biomasse può essere invertita.

• Succede quando i produttori hanno tassi riproduttivi molto elevati.

I superpredatori sono limitati

• La perdita di energia lungo la catena alimentare limita la biomassa dei super- predatori che vivono in un ecosistema

• le reti alimentari non hanno quasi mai un quinto livello trofico

• la biomassa dei super-predatori sarebbe insufficiente a nutrire un altro livello trofico

Il bioaccumulo

• Dato che il numero di individui diminuisce ad ogni passaggio di livello trofico, quando una tossina entra nella catena alimentare, la sua concentrazione aumenta di livello in livello trofico

• Questo processo prende il nome di bioaccumulo

Bioaccumulo

I cicli della materia

• Se l’energia solare è illimitata la materia non lo è.

• la vita sulla Terra dipende dal riciclaggio della materia.

• La decomposizione ad opera dei detritivori ricompone le riserve di materiale inorganico.

• Si formano così i grandi cicli della materia