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Modulo n° 6
Ecologia delle Comunità
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LA COMUNITA’ BIOTICA
Con il termine di comunità si intende l’insieme di
popolazioni che interagendo formano la struttura
trofica dell’ecosistema.
La comunità ha caratteristiche proprie:
• struttura spaziale
• diversità e dominanza
• struttura trofica
...modelli comuni di relazioni tra caratteristiche:
• specie-area
• specie-abbondanza
• specie-taglia
• taglia-abbondanza
...modelli comuni di variazione:
• latitudinale della diversità
...modelli di organizzazione
• per coevoluzione vs per invasione
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MODELLI SPECIE - AREA
CARATTERISTICHE
• relazioni tra n° specie ed area osservate
in comunità insulari
• fattori prossimi nel determinismo del n° di
specie all’equilibrio: invasione ed estinzione
- regolazione di invasione ed estinzione
• fattori prossimi nel determinismo del n° di
specie all’equilibrio: dimensioni dell’isola e
lontananza
• ricolonizzazione delle isole
- modello di ricolonizzazione e
considerazioni sull’equilibrio
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MODELLI SPECIE - ABBONDANZA
CARATTERISTICHE
modello canonico
distribuzioni specie abbondanza
osservate
• discrepanze dal modello canonico
- influenza dell’unità di campionamento
- influenza dei modelli di dispersione
delle specie
• modelli esplicativi delle relazioni
specie-abbondanza
- modelli statistici
- modelli basati sulla ripartizione di
nicchia
N° di Taxa
•
•
Modello Canonico
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Classi Ottave
Esempio di studio: comunità a base detrito del fiume
4 Tirso
DISTRIBUZIONI TAGLIA – SPECIE NELLE COMUNITà
Il numero di specie (S) è
proporzionale all’inverso
del
quadrato
della
dimensione lineare (l)
S  l -2
(Hutchinson
e
Mac
Arthur,
1959; May,
1978)
5
MODELLI DI DISTRIBUZIONE TAGLIA - ABBONDANZA
La densità di
popolazione
diminuisce con la
mole corporea con
un esponente pari
a 0.75
(Damuth, 1981)
Ni W -0.75
N = numero individui
W = massa corporea
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MECCANISMI DI
ORGANIZZAZIONE
FISICO
Comunità strutturate per
invasione
Mortalità e reclutamento
TIPI
DI
Supply-side ecology
CONTROLLO
BIOTICO
Interazioni tra specie
Comunità strutturate per
coevoluzione
Controllo top-down
e bottom-up
Tassi ed efficienze
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COMUNITA’ PER INVASIONE
• le comunità per
invasione dipendono
dalla dispersione
delle popolazioni
• la selezione dei
potenziali
colonizzatori dipende
solo dalla
compatibilità della
loro nicchia
fondamentale
• si raggiunge una
elevata diversità in
specie se consentito
dalla distanza tra le
perturbazioni
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COMUNITA’ PER COEVOLUZIONE
•
•
la possibilità di colonizzazione
dipende dalla compatibilità tra
la nicchia di tutte le specie
coinvolte
la sovrapposizione tra le
nicchie realizzate deve
soddisfare la condizione che
d/s<<1
•
le comunità per coevoluzione
hanno diversità più bassa di
quelle per invasione
9
RETI ALIMENTARI
10
BIODIVERSITA’:DEFINIZIONI
• Con il termine biodiversità si può intendere
semplicemente il n° di specie presenti in una comunità.
• Il termine biodiversità è però anche comunemente usato
per comprendere l’insieme di diversità genetica,
tassonomica e di habitats in un area regionale.
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BIODIVERSITA’
NELLA
BIOSFERA
-TIPI DI DIVERSITA’
Poichè la maggior parte delle specie
sono insetti, che hanno cominciato a
diversificarsi 450M anni fa e che
hanno un tempo medio di vita di 10M
di anni, si può stimare che la
biodiversità esistente rappresenti il
5-10% di tutte le specie che sono
apparse sulla terra (May, 1997).
• Il n° di specie nelle comunità si
misura in decine, centinaia, migliaia.
• La diversità varia con la scala
spaziale considerata.
Circa 1413000 specie descritte (da Wilson, 1992)
Si distinguono 4 tipi di diversità
-
puntiforme: campioni molto piccoli
a diversità: entro habitat
b diversità: tra habitat
di uccelli nella
g diversità: livello regionale Specie
vegetazione mediterranea
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COMPONENTI
DELLA DIVERSITA’
Alla diversità contribuiscono
due componenti:
• ricchezza in specie
• distribuzione degli individui tra
le specie.
Nella maggior parte delle comunità
gli individui non sono equiripartiti tra le specie ma molte
specie sono rare e poche molto
comuni
Globalmente, le relazioni tra n°di
specie ed abbondanza numerica
delle specie sono descritte da
una distribuzione lognormale.
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MISURE DELLA DIVERSITA’
• La diversità è misurata nel modo più semplice come ricchezza in specie
• La diversità è comunemente misurata con l’uso di indici
- indice di Simpson (1949) c= 1/Spi2
- indice di Shannon (1949) Hs=-Spi*ln(pi)
dove pi è l’importanza relativa o la frequenza relativa dell’i-esima specie:
pi =ni/N
Esempio
specie comunità1 comunità2
A
90,1
10
B
1,1
10
C
1,1
10
D
1,1
10
comunità 1 Hs= 0.540
E
1,1
10
comunità 2 Hs= 2.303 = ln(S) = Hmax
F
1,1
10
G
1,1
10
omogeneità, E= Hs/ Hmax
H
1,1
10
I
1,1
10
comunità 1 E= Hs/ Hmax = 0.540/2.303=0.234
L
1,1
10
comunità 2 E= Hs/ Hmax = 1
Individui 100
100
14
MODELLI
DI
VARIAZIONE
DIVERSITA’
• La diversità varia tra habitat;
DELLA
Declino della diversità
di piante sulle montagne dell’Himalaya
• La diversità mostra modelli
regolari di variazione con:
- altitudine (decremento)
- profondità degli oceani
(incremento)
- su un gradiente latitudinale
verso i tropici (incremento)
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FATTORI STORICI
SULLA
DIVERSITA’
Si basa su due assunzioni:
1.
che la biodiversità
cresca continuamente in
sistemi non perturbati,
anche se con scale di
tempi geologici;
2.
che i sistemi temperati
siano stati mantenuti e
siano mantenuti in
disequilibrio dalle
glaciazioni.
Un caso è dato dal confronto
tra la flora arborea Nord
Americana ed Europea
prima e dopo le ultime
glaciazioni Pleistoceniche.
Le due flore avevano
diversità simile prima
delle
glaciazioni mentre oggi
quella Nord Americana è
nettamente
più ricca in specie.
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IPOTESI CLIMA
E
STABILITA’ CLIMATICA
•
Osservazione che le corporazioni bentoniche di
acque profonde mostrano una ricchezza in specie è in
contrasto con la forte limitazione energetica dello
habitat;
•
Osservazioni alla base della relazione a lungo
discussa tra diversità e stabilità;
•
In termini della teoria della diversità, una
riduzione dell’ampiezza di nicchia (U),
consentita dalla stabilità ambientale, può
contribuire a spiegare il modello di diversità.
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PRODUTTIVITA’
•
E
STABILITA’
DELLA
PRODUTTIVITA’
Osservazione della elevata
produttività dei sistemi tropicali.
Tuttavia:
• ambienti eutrofizzati sono altamente
produttivi e poco diversi
•
stabilità della produzione nel tempo
•
in termini della teoria della diversità,
un aumento di produttività
rappresenta un aumento di (R) e
consente una riduzione dell’ampiezza
di nicchia (U)
18
IPOTESI
•
•
•
Osservazione di un
aumento di diversità
nell’intertidale
marino con un
aumento della
pressione di
predazione.
Esperimenti di
rimozione del
predatore.
La predazione agisce
sulla diversità
eliminando specie.
•
DELLA
PREDAZIONE
Quando la pressione di limitazione delle ri-sorse e
determinando comunità strutturate per invasione:
il ruolo della predazione dipende dal tipo di predatore:
predatore generalista o specie ‘keystone’.
19
IPOTESI
DELLA
COMPETIZIONE
20
IPOTESI
DEL
DISTURBO INTERMEDIO
Immigrazione
r strateghe
Disturbo
Liberazione di aree
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PROBLEMI METODOLOGICI NELLA DETERMINAZIONE
DELLA DIVERSITA’
• dimensione dell’area
• dimensione del campione
• riconoscimento tassonomico
- tipo di riconoscimento: sul fenotipo
o sul genotipo
- livello di riconoscimento
• selettività del campionamento
• data la rarità di molte specie, il n° di specie tende a
crescere con la dimensione del campione
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Organizzazione delle Comunità e
Conservazione della Biodiversità
Meccanismi di
Organizzazione
Basi Teoriche per
la Conservazione
Strategie per la
Conservazione
Ripartizione
delle Risorse
Gerarchia legata
alla Taglia Corporea
Teoria delle
Isole Biogeografiche
•
•
•
•
Lotteria
Competitiva
Teoria delle
Metapopolazioni
habitat strutturati
n° of habitat frammentati
distanza tra frammenti
varianza tra frammenti
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