Prof. Monia Renzi (BIO/07) - A.A. 2020-2021 Università degli Studi di Trieste - Moodle@Units
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Università degli Studi di Trieste Aula A1 –
A.A. 2020-2021 Edificio A
M-TEAMS
Corso di Studio in
Corso di Studio in Scienze e
Tecnologie Biologiche
III anno – I Semestre
ECOLOGIA (*) Il materiale didattico fornito dal
Prof. Monia Renzi (BIO/07) docente può contenere parti o immagini
soggette a copyright, la diffusione e/o
mrenzi@units.it riproduzione non è autorizzata.
Sviluppo ed evoluzione
degli ecosistemi
v Successione ecologica
v Allogena
v Autogena
v Sere e stati serali
v Successione primaria
v Successione secondaria
v Climax
v Meccanismi di successione
Successione ecologica
La presenza e/o abbondanza di una specie all’interno di
una comunità può variare nel tempo e nello spazio.
ü La specie deve essere in grado
di raggiungere l’area
attraverso i meccanismi di
dispersione
ü Le condizioni ambientali
devono essere idonee alla
T0 T1 T2 T3 sopravvivenza
Le successioni ecologiche sono cambiamenti delle Competizione, predazione e
popolazioni nel tempo, sequenziali, non stagionali, variazioni ambientali possono
direzionali in cui si succedono colonizzazioni ed estinzioni. causare scomparsa o presenza
con popolazioni più o meno
ampie.
Primaria
Autogena Sviluppo di comunità in periodi
Secondaria brevi (
Successione Allogena Nella successione allogena la sostituzione di specie è causata da cambiamenti fisico-chimici dell’ambiente indipendenti dalle specie. Esempio di successione dopo l'eruzione del vulcano Mount Saint Helens negli Stati Uniti nord occidentali. Questa foto è stata scattata 9 anni più tardi e mostra che varie specie di erbe hanno colonizzato quasi tutta l'area, e sono iniziati a crescere anche cespugli e piccoli alberi, fertilizzati dalle ceneri vulcaniche ricche in nutrienti.
La sequenza di
comunità che si
succedono è detta sere.
le comunità di transizione
sono dette stadi pionieri
o stadi serali.
http://www.geositidisicilia.it/09_capo_tindari.html
Successione Autogena
Nella successione autogena una porzione di spazio si
libera per la colonizzazione da parte degli organismi.
Ad esempio l’incremento dei tassi di sedimentazione del
particellato sottile determina l’accumulo del silt sulla
prateria di Posidonia oceanica causandone la regressione
Se lo spazio è di nuova creazione si parla di
successione primaria
Se lo spazio era prima occupato
da una diversa specie si parla
di successione secondaria.
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/02/Sediment_plume_at_sea
Successione Primaria
Comunità climax
Abete del balsamo
Evoluzione a partire da condizioni e Abete bianco
Pino del
sterili non adatte inizialmente alla vita Nord America
(es. morena, deserto, Abete nero
Pioppo
colata lavica) Vegetazione molto
densa e bassa
Erba e cespugli
Muschi e licheni
Rocce
T EM PO
L’elemento fondamentale è
la formazione del suolo
Olson, 1958 stimò in 1000 anni il tempo necessario per
l’equilibrio senza interferenze esterne
Nella successione secondaria
Successione Secondaria predomina la competizione
fra piante per la conquista di
luce, acqua e nutrienti.
La successione secondaria è quella
serie di cambiamenti che si verificano
in una comunità che è stata
disturbata da eventi come un
incendio, l'agricoltura o uno Foresta matura
smottamento, senza però che siano di quercia Hickory
Giovane foresta
stati completamente distrutti il suolo di pini
e la vegetazione preesistente.
Cespugli
Erbe perenni
Il tempo necessario e cespugli
Erbe
per l’equilibrio annuali
(centinaia di anni), è
minore di quello
necessario per la
successione primaria
proprio perché in
questo caso esiste il TEMPO
suolo.
Meccanismi di successione Successione
Cambiamenti progressivi che rendono l'ambiente
meno favorevole alle specie presenti e più
Autotrofa Eterotrofa
Più comune, inizia Meno comune, ambienti
favorevole per essere colonizzato da altre specie in ambiente a ricchi di sostanza
Cambiamenti prevalenza organica, dominati
inorganica ed è inizialmente da
dominata da piante eterotrofi finché non si
verdi nello stadio innestano gli autotrofi
Fisici Mediati da iniziale energia elevata all’inizio
Riempimento di
limo in un lago,
organismi tende a diminuire
degradazione Tanta energia è impegnata Tanta energia è impegnata
per la produzione di nuova per la respirazione
delle rocce
biomassa
Input autogeni Prateria
Foresta di alberi a
Climax
Boscaglia Foresta di pini legno duro
1-10 10-25 25-100 100+
Aumentano sia la Nelle fasi più evolute i
produttività che la nutrienti non sono
biomassa per stabilizzarsi disponibili in quanto sono
nelle fasi successive fissati negli organismi
Input allogeni
Cambiamenti nella produttività e nella biomassa
nel corso della successione ecologicaAndamenti previsti
Energetica nel corso della
ü Aumento della biomassa (B) e del detrito organico
successione autogena
ü Aumento della produzione primaria lorda (P); piccole
autotrofa
variazioni nella secondaria
ü Diminuzione della produzione netta • Variazione della composizione
ü Aumento della respirazione (R) in specie (ricambio faunistico
ü Rapporto P/R che si avvicina all'unità (equilibrio) e floristico)
ü Aumento del rapporto B/P (P/B diminuisce) • Aumento della diversità
• Aumento della grandezza degli
Cicli biogeochimici organismi e/o propaguli (semi,
• Chiusura progressiva dei cicli degli elementi
prole e così via).
• Aumento del tempo di turnover e dell'accumulo degli
elementi essenziali
• Aumento del rapporto di ciclizzazione
Stabilità
(riciclizzazione/materiale di lavorazione) v Aumento della resistenza
• Aumento della ritenzione e conservazione dei nutrienti v Aumento della resilienza
Selezione naturale e Strategie generali
regolazione Aumento dell'efficienza di
q Forme di accrescimento delle popolazioni da r-selezione utilizzazione di energia e
(crescita rapida) a K-selezione (crescita controllata) nutrienti*
q Aumenta la specializzazione, cicli vitali lunghi e
complessi *Tendenza basata su
q Aumentano le interazioni positive tra le popolazioni considerazioni teoriche, non
q Diminuisce l’entropia, aumenta l’informazione, aumenta ancora verificate in natura.
l’utilizzazione dei nutrientiMeccanismi di successione
Stadi successionali La sostituzione di una specie
occupati da una specie non determina cambiamenti delle
condizioni ambientali e incrementi di
B tot. Il paesaggio è dominato dal tipo
Velocità di Risposta ai di vegetazione più grande che l'area
invasione cambiamenti può sostenere. La biomassa e la
nuovo habitat ambientali struttura finale della comunità è
determinata dal clima, non dagli
Le piante pioniere o fuggitive, quali molte eventi della successione.
specie di erbe infestanti, dominano i primi stadi. Interazioni positive
A crescita veloce, producono molti piccoli semi che vengono dominanti nelle comunità
trasportati anche a lunghe distanze pioniere o con stress.
dal vento e dagli animali La r-selezione controbilancia
l'elevata mortalità.
Durante gli stadi serali, le
interazioni (-)Facilitazione
Le specie degli stadi serali precoci
modificano l’ambiente facilitando l’insediamento
delle specie degli stadi successivi
Le specie degli stadi serali tardi sono forti Licheni e Arbusti, Ontani Pini e
muschi salici pioppi abeti
competitori ed escludono selettivamente le specie
pioniere (interferenza o migliore efficienza nello Formazione di terreno,
sfruttamento delle risorse) arricchimento in azoto Acidificazione
Tolleranza Inibizione
Le specie degli stadi serali precoci hanno Le specie degli stadi serali precoci
scarsa o nulla influenza su quelle degli stadi impediscono l’insediamento e/o il
successivi. Nei campi abbandonati le erbacee reclutamento di quelle degli stadi
pioniere colonizzano lo spazio libero. Le specie successivi.
tardive germinano e si accrescono essendo tollerandi Predazione, malattia o morte aprono
all’ombreggiamento; al contrario le pioniere non lo lo spazio alla colonizzazione di altre
sono e vendono quindi escluse. specie tardiveTermine della successione: lo stato di climax
Dopo che un comunità è stata distrutta, per azione umana Lo stadio di climax è
o naturale, l'area ritorna lentamente verso il suo stato
metabolicamente in equilibrio
originario attraverso una serie di stadi evolutivi successivi ossia la produzione primaria si
che costituiscono una successione ecologica che, se non è
avvicina alla respirazione
influenzato da stress, segue un determinato schema
Ogni stadio della successione presenta
Climax
Maturità
organismi con adattamenti particolari
Stadio stabile che modificano l'ambiente rendendolo
Stadi pionieri
Fasi giovanili
più favorevole per alcune specie e
Stadio di crescita meno per altre
La successione termina con la
Foresta di alberi a comunità climax, stabile ed
Prateria Boscaglia Foresta di pini legno duro
autosufficiente, sviluppata in armonia
1-10 10-25 25-100 100+ con il clima, il suolo, la topografia, le
Successione ecologica delle aree geografiche con condizioni idriche della regione
climax a foresta (Johnston e Odum, 1956)
ü La stabilità dipende dalla scala temporale di
Lo stato di Climax è osservazione;
raggiunto quando le ü Le comunità hanno variabilità intrinseca per
interazioni sono talmente fluttuazioni ambientali, eventi episodici;
complesse da risultare Limiti del
concetto ü Possono esistere più stati di equilibrio per lo stesso
definitive sistemaIl superamento del concetto di Climax Cambiamenti su gradiente di
successione stagionale in colonna
Ambienti acquatici ed Ecosistemi di d’acqua costiera
Sub-climax Margalef (1968)
Aumentano
In ambienti marini il Climax se
raggiunto ha durata breve in Dimensioni
quanto gli organismi riescono a medie cellule
modificare solo in piccola parte
l’ambiente fisico. Forme mobili
Sistemi sub Climax ü Diminuisce la produttività
ü Modificazione chimica del fitoplancton
Le perturbazioni regolari possono avere un
con shift dei pigmenti da verde a giallo-
effetto stabilizzante se gli impulsi hanno verde.
andamento regolare nel tempo.
ü Modificazione dello zooplancton da
È il caso degli ecosistemi di transizione in filtratori passivi a cacciatori più attivi e
cui, essendo lo stato di maturità lontano, la selettivi in risposta al cambiamento del
produttività netta è elevata. fitoplancton (da molte cellule piccole a
L’elevata produttività del sistema emigra poche grandi e stratificate nell’ambiente).
in ecosistemi limitrofi favorendone il ü Trasferimento dell’energia totale minore
sostentamento. ma aumento dell’efficienza di
trasferimento.Aula A – Edificio A
DOMANDE??
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