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Ecologia I parte

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  • Lezioni di ecologia

    Prof. Claudio Leonzio

  • Haeckel (1866) La scienza comprensiva della relazione dellorganismo con

    lambiente

    Charles Elton (1927) Scienza che si occupa della sociologia ed economia degli animali

    Krebs (1972) Lo studio scientifico delle interazioni che determinano la

    distribuzione e labbondanza degli organismi

    (dove, in che numero e perch)

    Hutchinson (1970) La scienza delluniverso

    Un formidabile esercizio del pensiero per spiegare come funziona

    Il mondo

  • OBIETTIVI FORMATIVI

    Apprendere i concetti chiave dellecologia quali: flussi di energia, cicli della materia, dinamiche d popolazione, interazioni tra specie, evoluzione ecosistemica.

    Sviluppare la percezione sistemica della biosfera.

    Inquadrare i microprocessi nei macroprocessi.

    Interpretare i cambiamenti globali e locali nella genesi e nelle varie scale temporali.

    Appropriarsi del linguaggio ecologico.

  • programma

    L'Ecosistema Concetto di ecosistema. Struttura dell'ecosistema. Controllo Biologico dell'ambiente biochimico. Produzione globale e decomposizione. Classificazione degli ecosistemi.

    L'Energia nei sistemi ecologici Ambiente energetico. Concetto di produttivita'. Catene alimentari, reti alimentari, livelli trofici. Qualita' dell'energia. Metabolismo e dimensione dell'organismo. Struttura trofica e piramidi ecologiche. Teoria della complessita'. Energetica proporzionale e capacita' portante. Classificazione energetica degli ecositemi.

    Cicli biogeochimici Modelli e tipi fondamentali di cicli biogeochimici. Studio quantitativo dei cicli biogeochimici. Interferenze antropiche nei cicli naturali. Ciclo del carbonio. Ciclo dellazoto. Ciclo del fosforo. Ciclo dello zolfo. Ciclo dellossigeno. Cicli sedimentari. Cicli degli elementi non essenziali. Percorsi di riciclizzazione: indice di riciclizzazione.

    Prova in itinere

  • programma

    Dinamica di popolazione Proprieta' di gruppo della popolazione. Ecotipi. Sviluppo della popolazione. Il modello logistico. Fluttuazioni cicliche. Fattori di controllo. Struttura della popolazione: aggregazione, isolamento, territorialita'. Ripartizione dell'energia e ottimizzazione. Strategie del ciclo biologico.

    Popolazioni e comunit

    Interazioni tra specie: classificazione. La competizione. Il modello di Lotka-Volterra. Il Principio di esclusione competitiva. Critica ai modelli teorici della competizione. Predazione, erbivoria, parassitismo e allelopatia. Commensalismo, cooperazione e mutualismo. Criptismo e mimetismo. Habitat, nicchia ecologica e corporazione. Coevoluzione. Diversita' biologica. Indici di biodiversit. Teorie sulla diversit. Comunit e gradienti.

    Sviluppo ed evoluzione degli ecosistemi Strategie di sviluppo di un ecosistema. Climax. Climax climatico ed edafico. Modello facilitativo. Modello competitivo. Teoria del monoclimax. Speciazione, micro e macroevoluzione.. Teoria dello sviluppo degli ecosistemi e della biosfera. Successioni ecologiche lungo i gradienti.

    Prova intermedia

    Esame orale

  • testi

    P. COLINVAUX ECOLOGIA - EDises

    R. E. RICKLEFS - L' economia della natura

    E. Zanichelli

    ODUM ECOLOGIA un ponte tra scienza e

    societ PICCIN

    SLIDE fornite dal docente

  • Condizioni essenziali per la vita sulla terra

    Radiazione solare

    Temperatura

    Atmosfera

    Magnetosfera

    Elementi chimici disponibili

    Acqua

  • Campo magnetico terrestre

    Schermo protettivo contro il vento solare (plasma: gas ionizzato formato da protoni elettroni e particelle alfa)

    Il campo magnetico terrestre fa da scudo alla superficie della Terra dalle particelle cariche del vento solare.

    compresso dal lato del giorno (ovvero del Sole) a causa della forza delle particelle in avvicinamento, mentre

    esteso dal lato della notte.

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Magnetosphere_rendition.jpg

  • Radiazione solare Fonte energetica derivante da radiazioni di varie lunghezza d'onda ed intensit

    http://it.wikipedia.org/wiki/Spettro_elettromagnetico

  • Condizioni essenziali per la vita sulla terra

    Atmosfera

    Carbonio gassoso, successivamente ossigeno, protezione contro

    meteoriti (ozonosfera)

  • Elementi chimici disponibili

    Basi chimiche per la costruzione della materia vivente

    Idrogeno

    Elio

    Ossigeno

    Carbonio

    Ferro

    Azoto

    Silicio

    Magnesio

    Zolfo

  • Acqua

    Composto essenziale per il metabolismo

    Componente primario dei fluidi biologici

    Presente nelle cellule di procarioti ed eucarioti

    Solvente di tutte le biomolecole

    Partecipazione attiva alle reazioni biochimiche

    Reagente principale della fotosintesi

    Prodotto finale del metabolismo

    Concetto di abitabilit planetaria

    Condizioni di temperatura tali da mantenere lacqua allo

    stato liquido

    http://it.wikipedia.org/wiki/File:The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg

  • Metabolismo: uso di diverse forme di energia per il funzionamento e la produzione di componenti biologici funzionali e strutturali.

    Crescita: mantenimento di un tasso di anabolismo pi alto del catabolismo, sfruttando energia e materiali per la biosintesi

    Riproduzione: produzione di nuovi esseri capaci a loro volta di autoreplicarsi

    Omeostasi: regolazione dell'ambiente interno al fine di mantenerlo costante anche a fronte di cambiamenti dell'ambiente esterno.

    Interazione con l'ambiente: risposta appropriata agli stimoli

    provenienti dall'esterno

    Adattamento: applicato lungo le generazioni costituisce il fondamento dellevoluzione.

  • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/44/Seawifs_global_biosphere.jpg

  • LE SCALE DEL TEMPO

    PLEISTOCENE OLOCENE

    -1.800.000 -11.000 - OGGI

  • Il tempo nelle sue varie scale

    definisce fenomeni ciclici o lineari

    ma che portano sempre ad evoluzioni

    dinamiche dei sistemi

  • Stromatoliti attuali - la pi antica forma vivente sulla terra - 3.6 miliardi di anni

  • Et della terra

    4.5 miliardi di anni

    0.5 miliardi per le prime forme di vita

    3.0 miliardi per le forme di vita

    complesse e per la creazione

    dellatmosfera ossidante

  • Lecologia studia

    come, nelle ultime

    spire della storia della

    terra, la nascita degli

    esseri viventi si sia

    organizzata, non a

    livello organismico, ma

    a livello di integrazioni

    progressive per

    formare gli ecosistemi

    ed i biomi del passato

    e del presente.

    La biosfera, complessa

    almeno come quella

    attuale comparsa 500

    milioni di anni fa.

    Per la vita sulla terra,

    fino dalla sua nascita,

    ha profondamente

    modificato la terra

  • Bilancio dei gas atmosferici

    Ciclo dellacqua

    Consolidamento delle coste e delle terre emerse

    Biocondizionamento dei fattori fisici

    Rallentamento dei processi entropici

    Ipotesi di Gaia La vita, la biosfera, regola e mantiene il clima e

    la composizione atmosferica ad uno stato

    per s ottimale (Lovelock, 1979)

  • Emissione gas

    climalteranti

    Kilimanjaro 1993

    Kilimanjaro 2003

  • deforestazione

  • Perturbazioni sul ciclo dellacqua

  • Eccessivo sforzo di pesca

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Fish_on_Trawler.jpg

  • Riduzione della complessit

  • Gestione errata del patrimonio naturale

  • inquinamento

  • Gas ozon-killer

  • bioinvasioni

  • Livelli di organizzazione gerarchica

    Atomo

    Molecola

    Macromolecola

    Cellula

    Tessuto

    Organo

  • Livelli di organizzazione gerarchica

    Individuo

    Popolazione

    Comunit

    Ecositemi

    Biomi

    Biosfera

    Ecologia

  • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/44/Seawifs_global_biosphere.jpg

  • I PRINCIPALI BIOMI

  • 1- Principio delle propriet emergenti

    Propriet emergente propriet singole parti

    Nuova propriet sviluppata dalla combinazione

    di una o pi componenti gerarchiche

    Esempi

    Combinazione di atomi

    Combinazione di cellule, tessuti, organi

    Combinazioni di popolazioni

  • 2- Principio delle propriet emergenti

    Propriet collettive effetti singole

    componenti =

    Esempi

    Tasso di nascite

    Consumo di energia

    Almeno una propriet emergente + serie di propriet collettive =

    Integrazione di sub-insiemi

  • Conseguenze delle propriet

    emergenti

    Sistemi gerarchicamente integrati evolvono pi rapidamente dei loro componenti

    Le interazioni tra le componenti non modificano la natura delle stesse ma danno origine a propriet nuove ed esclusive

    I sub-insiemi anche se separati conservano la capacit di riorganizzarsi ad un livello di complessit pi alto

  • Componenti biotici + componenti abiotici

    Ecosistema

    Popolazioni autotrofe

    Comunit o biocenosi autotrofe

    Ecosistemi regionali

    o subcontinentali

    Popolazioni etrotrofe

    Bioma

    Comunit o biocenosi eterotrofe

  • COMUNITA INTEGRAZIONE DI POPOLAZIONI CARATTERIZZATE DA

    PROCESSI RELAZIONALI

  • FONTE

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