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La popolazione
Oggetti distudio
dell’Ecologia
ECOSISTEMA
COMUNITA’
POPOLAZIONE
INDIVIDUO
ORGANO
TESSUTO
CELLULA
LIVELLI DIORGANIZZA
ZIONEDELLA
MATERIA
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Popolazione
Insieme degli individui di unastessa specie che vivono nellastessa area (quindi tra loroeffettivamente interfecondi)
•Caratteristiche genetiche•Caratteristiche statistiche
Caratteristiche genetiche
• valore adattativo
• fitness riproduttiva• persistenza della popolazione nelsito
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Caratteristiche statistiche(dette ATTRIBUTI DI GRUPPO):
• Densità
• Natalità, mortalità
• Curve di accrescimento
• Curve di sopravvivenza
• Distribuzione in classi d’età
DENSITA’
La dimensione della popolazioneriferita ad un’unità di spazio
Si può misurare come1. numero (es. numero di organismi)2. biomassa (es. peso secco,
contenuto di DNA)
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• ASPECIFICA (individui o biomassaper unità di spazio, generico);
• SPECIFICA o ECOLOGICA (relativaallo spazio realmente usato dallaspecie: individui o biomassa perunità di spazio utilizzabile).
DENSITA’
Densità
10 individui/km2 20 individui/km2
d. aspecifica d. specifica
Se 50% dell’area èoccupata per
esempio da acqua enon è colonizzabile
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• SUPERIORE (determinato da flussodi energia, livello trofico,dimensione degli individui, velocitàdel metabolismo);
• INFERIORE (non altrettantofacilmente determinabile, principiodi Allee).
…la densità ha due limiti
Densità (come biomassa):limite superiore
CARNIVORI
PeromiscoTamiaScoiattolo
MarmottaCervo
CHE SI NUTRONODI SEMI E FRUTTA
CHE SI NUTRONODI FOGLIE
CARNIVORIPROPRIAMENTE DETTI
ONNIVORI
Donnola Lince Puma
Puzzola Volpe Orso nero
Arvicola
ERBIVORI
.001 .01 .1 1 10 100 Biomassa Kg/ha
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Densità: limite inferiore
• non è altrettantofacile da stabilirema …
Densità aspecifica e densità ecologica
Le cicogne e i pesci del parco delleEverglades, Florida
Inizio del periodo di deposizione delle cicogne
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VALUTAZIONE DELLA DENSITA’:
• conta degli organismi: per gli organismi sessili odi grandi dimensioni
• quadrettatura• marcatura e ricattura: usata per organismidotati elevata vagilità (es. Uccelli)
• campionamenti per rimozione
Caratteristiche statistiche
• Densità
• Natalità, mortalità
• Curve di accrescimento
• Curve di sopravvivenza
• Distribuzione nello spazio
• Distribuzione in classi d’età
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La popolazione è un’entità in divenire
N0 = 50 dopo un’ora N1 = 150ΔN = 100
ΔN/ΔT = 100/1 = 100
ΔN/N.ΔT = 100/50.1 = 2
Δ indica variazione
ΔNvariazione del numero di organismi
ΔN/ΔTvelocità media di variazione del numero diorganismi
ΔN/N.ΔTvelocità media di variazione per individuoVELOCITÁ SPECIFICA DI ACCRESCIMENTO
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Curve di accrescimento (sopra) e velocità diaccrescimento (sotto) di due tipi di api dellostesso alveare. A api italiane, B api di Cipro
d indica variazione istantanea
dN variazione istantanea del numero di organismi
dN/dTvelocità istantanea di variazione del numero diorganismi
dN/N.dTvelocità istantanea di variazione per individuo –VELOCITÁ SPECIFICA DI ACCRESCIMENTO
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NatalitàLa capacità intrinseca di una
popolazione di accrescersi, inclusal’immigrazione
Si può distinguere una
1.Natalità massima (costante, la produzionemassima teorica di nuovi individui in condizioniideali)
2.Natalità ecologica o effettiva (variabile, laproduzione di nuovi individui in condizioni reali)
• Natalità assoluta il rapporto tra ilnumero di nuovi individui e il tempoin cui si sono aggiunti (ΔNn/ΔT)
• Natalità specifica il rapporto tra ilnumero di nuovi individui, il tempo ela popolazione iniziale (ΔNn/N.ΔT)
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Natalità
• ΔNn = aggiunta di nuovi individui
• ΔNn/Δt = B, natalità assoluta
• ΔNn/N Δt = b, natalità specifica
Natalità
%N%N
Piccoli natiUova prodotteN totaleuova
deposteSialia sialis
2205783911.988Farina vecchia677322261711.988Farina nuova
Tribolium confusum5226589455510Totale anno3252741221653ª covata5190931631752ª covata721231001701701ª covata
EcologicaMassimaNatalità
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Natalità
LarveUovaUova/femm/anno
0,612,4011,1Tribolium fv
Piccolinati
Uovaprodotte
Uova/femm/anno
0,190,7311,1Tribolium fn
7,813,415Sialia
Per femminaMassimaNatalità specifica
fv = farina vecchiafn = farina nuova
MortalitàLa quota di individui che si
sottraggono alla popolazione neltempo, inclusa l’emigrazione
Si può distinguere una
1.Mortalità “ideale” (costante, il minimoteorico di morti in condizioni ideali)
2.Mortalità ecologica (variabile, il numero diindividui in condizioni reali)
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Caratteristiche statistiche
• Densità
• Natalità, mortalità
• Curve di accrescimento
• Curve di sopravvivenza
• Distribuzione nello spazio
• Distribuzione in classi d’età
Curve di accrescimento
Il tasso di accrescimento di unapopolazione è dato dall’integrazione di
- natalità e mortalità
Dunque è correlata anche a- dimensione della popolazione- rapporto sessi- distribuzione in classi d’età
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Curve di accrescimento
Si possono riconoscere 2modelli di accrescimento- curva a J, esponenziale- curva a S, sigmoide
Curva a J, esponenziale
Un qualsiasi fattore che diventa limitante determina l’arrestodell’accrescimento
Tempo
N ind
ividui
rscarica di densità
L’equazione che la descriveè:
dN/dt = rN
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Curva a S, sigmoide
L’accrescimento si riduce in anticipo (punto di flesso) rispetto allafine delle risorse e il numero si stabilizza all’asintoto
Tempo
N ind
ividui
K
L’equazione che la descriveè:
dN/dt = rN (K-N)/K
Capacità portante
Tempo
N ind
ividui
K
Resistenzaambientale
dN/dt = rN (K-N)/K
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Potenziale biotico, r
• r dipende dalla distribuzione in classid’età e dalla velocità riproduttiva dellesingole classi d’età
• rMAX nel caso di distribuzione in classid’età “stabile”
• La differenza tra rmax e il tasso diaccrescimento della popolazione è lamisura della RESISTENZA AMBIENTALE
3.000 – 20.000Batteri600 – 2000Protozoi e alghe unicellulari30 – 800Piccoli invertebrati
4 – 5Insetti10 – 30Grandi invertebrati0,3 – 8Piccoli mammiferi
0,05 – 1,5Uccelli0,02 – 0,5Grandi mammiferi
Potenziale bioticoapprossimato, r
(per anno)Tipo di organismo
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Accrescimento dellapopolazione umana, USA
Curva logistica adattata alla popolazione USA tra il 1790 e il1910 (circoletti neri) i censimenti fino al 1970 (circolettiarancione), si sono discostati dal modello preparato da Pearl &Reed nel 1920
N ind
ividui
r = 0,03134
1790 1900 2000
Caratteristiche statistiche
• Densità
• Natalità, mortalità
• Curve di accrescimento
• Curve di sopravvivenza
• Distribuzione in classi d’età
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Curve di sopravvivenza
N ind
ividui (sc
ala
log!)
A, curva convessa. Lamortalità è massima allamassima longevità
B1, curva a gradini. Lamortalità varia in modobrusco al passaggio trastadi di vita differenti(es. uovo, larva,pupa,…)
B2, curva teorica (retta).La mortalità è la stessaa tutte le età
B3, curva sigmoide. Similea quella teorica
C, curva concava. Lamortalità è massimadurante le prime fasidella vita
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Caratteristiche statistiche
• Densità
• Natalità, mortalità
• Curve di accrescimento
• Curve di sopravvivenza
• Distribuzione in classi d’età
Piramidi d’etàEtà post-riproduttiva
Età riproduttiva
Età pre-riproduttiva