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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

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Piramidi d’età

Popolazioni umane di 2località della ScoziaA sinistra, MASCHIA destra, FEMMINE