Principi di Ecologia: Ecosistemi, Biodiversità e Interazioni Ambientali

Concetti Fondamentali di Ecologia

Biocenosi

Tutti gli esseri viventi che compongono un ecosistema.

Biotopo

La comunità biologica e le condizioni fisico-chimiche dell'ambiente in cui vivono gli organismi.

Intervallo di Tolleranza

I valori chimico-fisici del mezzo in cui una specie può svilupparsi e riprodursi. I margini di questo intervallo sono i limiti di tolleranza. All'interno di questi limiti, non ci sono valori ottimali per la crescita delle specie.

Fattore Limitante

Il fattore ambientale che, per eccesso o per carenza, impedisce la presenza o lo sviluppo di un organismo in un determinato ambiente.

Euri-

Prefisso che indica un'ampia tolleranza a fattori ambientali (es. euritermi, eurialini).

Steno-

Prefisso che indica una stretta tolleranza a fattori ambientali (es. stenotermi, stenialini).

Adattamenti degli Organismi

Adattamenti

Risposte comportamentali o morfologiche degli organismi per sfruttare le condizioni ambientali più favorevoli.

Ectotermi (Poichilotermi)

Organismi la cui attività vitale dipende dai mutamenti dell'ambiente. Non possono regolare la propria temperatura corporea, ma possono controllare la quantità di calore che catturano o ridurre le proprie attività.

Endotermi (Omeotermi)

Organismi che generano calore interno. Le loro attività vitali sono poco influenzate dalle condizioni meteorologiche, poiché sono in grado di regolare la temperatura corporea con precisione.

Strategia Adattativa

Struttura morfologica o comportamento degli organismi che permette loro di usufruire delle condizioni ambientali più favorevoli.

Zone Ambientali e Adattamenti Specifici

Zone Marine

• Zona Fotica: Zona illuminata, fino a circa 200 metri di profondità, dove vivono organismi fotosintetici.
• Zona Oligofotica: Tra 100 e 500 metri di profondità, con luce molto bassa.
• Zona Afotica: Buio totale, inferiore a 500 metri. Vi vivono organismi eterotrofi (es. pesce serpente).

Regioni Aride

• Piante: Assorbono quanta più acqua possibile in caso di pioggia. Evitano le perdite per traspirazione (es. radici profonde e lunghe, cere, spine).
• Animali: Evitano la disidratazione (es. diventano notturni, si nascondono durante il giorno).

Regioni Umide

• Piante: Sviluppano meccanismi per eliminare l'acqua in eccesso (es. elevato numero di stomi, peli radicali, steli e foglie ampie).

Classificazione degli Organismi per Nutrizione

Organismi Autotrofi

Utilizzano molecole inorganiche come fonte di materia per sintetizzare le proprie sostanze organiche.

Organismi Eterotrofi

Utilizzano molecole organiche come fonte di materia ed energia, nutrendosi di altri organismi o dei loro prodotti.

Organismi Fotosintetici

Utilizzano la luce solare come fonte di energia per la sintesi di sostanze organiche.

Organismi Chemiosintetici

Utilizzano sostanze inorganiche come fonte di energia per la sintesi di sostanze organiche.

Flusso di Energia e Cicli Biogeochimici

Flusso di Energia

L'energia fluisce attraverso un ecosistema in un sistema aperto, con un ingresso continuo (solare) e una perdita (calore).

Ciclo della Materia

La materia circola all'interno dell'ecosistema in un ciclo chiuso, venendo riciclata e riutilizzata.

Nell'ecosistema, il flusso aperto di energia alimenta il ciclo chiuso della materia.

Cicli Biogeochimici

Esprimono il modo in cui le sostanze nutritive circolano dall'ambiente non vivente (atmosfera, idrosfera, litosfera) agli organismi viventi e di nuovo all'ambiente non vivente.

Cicli Specifici

Ciclo del Carbonio

Le piante assorbono CO2 dall'atmosfera o dall'acqua e, attraverso la fotosintesi, la convertono in molecole organiche. La CO2 passa agli organismi eterotrofi e ai decompositori attraverso l'alimentazione e ritorna all'atmosfera/acqua attraverso la respirazione e la combustione di combustibili fossili.

Ciclo dell'Azoto

L'azoto (N2) è presente nell'atmosfera e può essere utilizzato solo da specifici batteri (es. Clostridium, Rhizobium, Azotobacter) e alcune cianoficee (es. Anabaena, Nostoc), che lo trasformano in ammoniaca (NH3). L'NH3 viene convertito in nitrato dai batteri nitrificanti chemiosintetici e utilizzato dalle piante. L'azoto ritorna al suolo con i prodotti di scarto degli organismi viventi e i corpi morti, venendo poi trasformato in nitrati da altri batteri chemiosintetici.

Ecologia Trofica

Catena Trofica

Trasferimento di energia alimentare attraverso una serie di organismi, in cui ciascuno si nutre del precedente.

Rete Trofica (Food Web)

Una complessa rete di relazioni alimentari che interconnette diverse catene trofiche in un ecosistema.

Livelli Trofici

• Produttori (1° livello): Organismi autotrofi fotosintetici che utilizzano l'energia solare per sintetizzare sostanze organiche da inorganiche.
• Consumatori Primari (2° livello): Erbivori che si nutrono dei produttori.
• Consumatori Secondari (3° livello): Carnivori che si nutrono dei consumatori primari.
• Consumatori Terziari: Carnivori che cacciano le loro prede o sono parassiti (si nutrono di consumatori secondari).
• Decompositori: Batteri e funghi che si nutrono di carcasse e feci. I batteri chemiosintetici ossidano molecole inorganiche derivanti dalla decomposizione. Riciclano il materiale trasformandolo in materia inorganica che verrà riutilizzata.

Tipi di Catene Alimentari

• Catena degli Erbivori: Formata da produttori, consumatori primari e secondari.
• Catena dei Detritivori (o Saprofiti): Formata da decompositori e trasformatori che si nutrono di materia organica morta.

Concetti Quantitativi in Ecologia

Biomassa

La quantità totale di materia organica presente in un organismo o in un livello trofico di un ecosistema (espressa tipicamente in g/m² o per volume di materia viva).

Produzione

L'aumento della biomassa per unità di tempo.

Produttività

La quantità di energia prodotta in un livello trofico o nell'ecosistema.

Regola del 10% (Flusso di Energia)

L'energia che fluisce attraverso un livello trofico è circa un decimo (10%) di quella che scorre attraverso il livello precedente. Circa il 90% dell'energia viene persa ad ogni passaggio sotto forma di calore.

Piramide Ecologica

Rappresentazione grafica della biomassa, del numero di individui o della produttività di ogni livello trofico in un ecosistema.

Biodiversità e la Sua Importanza

Biodiversità

La ricchezza di specie, che si riflette nella diversità genetica all'interno delle specie, nella varietà e nel numero di individui per specie, e nella complessità interna degli ecosistemi.

Perdita di Biodiversità

La diversità si perde a causa dell'alterazione o distruzione degli habitat, della frammentazione causata da industria, agricoltura, sviluppo urbano, inquinamento, sovrasfruttamento delle specie (raccolta, pesca, caccia).

Valore Ecologico della Biodiversità

Molto importante perché influenza il clima e la formazione del suolo. Consente la varietà di ecosistemi, importanti interazioni e l'evoluzione. Maggiore diversità significa maggiore stabilità nel tempo degli ecosistemi.