martedì 22 febbraio 2011

ECOLOGIA DI POPOLAZIONE: dinamica delle popolazioni, curva logistica ed esponenziale.


Una popolazione è costituita da individui conspecifici (della stessa specie) che vivono all'interno di un area ben definita, in un determinato periodo di tempo e che condividono, nell'ambiente che occupano, lo stesso ruolo funzionale (nicchia ecologica).
Una popolazione è regolata da due meccanismi fondamentali, il primo è la nutrizione, può fungere da fattore limitante per la crescita di una popolazione ad esempio quando la quantità di nutrienti in un ambiente è fortemente limitata; la seconda è la riproduzione, che rappresenta un moltiplicatore.
Le principali caratteristiche con cui viene descritta una popolazione sono: a) dimensione della popolazione:  cioè il numero totale di individui che la compongono.
b) distribuzione per età: indica il numero di individui o le percentuali che compongono ogni classe di età.
c) dispersione spaziale: ci illustra come la popolazione si disperde in un ambiente.

Dinamica della popolazione.
Vi sono parametri che permettono lo studio dei cambiamenti della dimensione di una popolazione, della sua distribuzione per età e della sua dispersione; tali parametri sono la natalità (che ci permette di determinare il numero di figli prodotti in media per ogni individuo in un determinato lasso di tempo), la mortalità (che ci permette di determinare il numero di individui che in media muore in un determinato lasso di tempo); l'immigrazione e l'emigrazione.
Il concetto di natalita lo possiamo suddividere in:
Natalità massima (assoluta o fisiologica): rappresenterebbe la natalità massima teorica di nuovi individui in assenza di condizioni limitanti.
Natalità reale o ecologica: natalità in condizioni reali. Esempio: una popolazione di pettirssi produce 510 uova, quindi la natalità teorica è di 510 individui, ma alla fine solo 265 uova maturano e arrivano alla schiusa.
265:510 = x: 100.
la natalità ecologica è del x=52%
La mortalità: antitesi della natalità anch in questo caso abbiamo un minimo teorico della mortalità: numero di morti in condizioni ideali e non limitanti, quindi gli organismi muoiono solo a causa della vecchiaia, non intervengono altri fattori.
Mortalità reale o ecologica: perdita di individui a causa di un fattore ambientale.

Accrescimento esponenziale.
In teoria il tasso di natalità di una popolazione è sempre molto superiore al valore reale. In fondo se ci pensiamo bene il numero di ghiande prodotto da una quercia durante la sua vita è enorme eppure non tutte generano un albero; nella specie umana una femmina feconda potrebbe avere anche dalle 20 alle 30 gravidanze (senza considerare i parti gemellari), ma non sempre questo avviene. In generale come messo in evidenza da Malthus (1798) le popolazioni hanno potenzialmente la capacità di accrescersi in modo esponenziale. Accrescimento che è descritto dall'equazione:

ΔN/Δt = B - N

dove con N/t si indica il cambiamento della popolazione in dato intervallo di tempo; B indica le nascite durante l'intervallo di tempo; N le morti durante l'intervallo di tempo.
L'equazione può anche essere descritta dalla formula dN/dt= r - N dove r è una costante detta tasso intrinseco di accrescimento della popolazione in condizioni ottimali; r in poche parole è la differenza tra tasso di natalità e mortalità.
Ovviamente in natura una popolazione non si accrescerà mai all'infiito in quanto il suo accrescimento è determinato e condizionato da molti fattori tra cui le risorse nutrizionali ad esempio che non sono mai disponibili all'infinito senza contare l'influenza che hanno fattori come la disponibilità di spazio, il numero e il tipo di organismi presenti in un determinato ambiente e le varie relazioni che si instaurano tra essi (predazione, competizione, parassitismo ecc...).

Competizione intraspecifica e curva logistica.
Infatti a causa dell'aumentare della densità della popolazione di individui che hanno esigenze ecologiche molto simili per la sopravvivenza, l'accrescimento e la riproduzione, interagiscono in misura sempre maggiore sottraendo all'ambiente, e agli altri membri della popolazione parte delle risorse disponibili. Quindi un numero sempre crescente di individui in una popolazione determina una diminuzione sempre maggiore delle risorse disponibili, quindi c'è un limite al numero di individui che un ambiente può ospitare, ciò ha serie ripercussioni sulla capacità di riproduzione.

Nell'immagine a lato si può vedere un esempio di modello di crescita logistica. Con K si indica la capacità portante dell'ambiente, cioè il numero massimo di individui di una popolazione che un certo ambiente è in grado di sostenere, che a sua volta dipende dalle risorse disponibili; è un valore che tende a variare nel tempo e nello spazio. Il tasso di crescita rallenta a poco a poco che la popolazione si avvicina alla capacità portante del sistema. La curva rossa indica la crescita logistica della popolazione. Il punto in cui la linea nera (K) e quella rossa si incontrano rappresenta un valore di N in cui la popolazione non si accresce ne diminuisce, un punto di equilibrio stabile. Ricordiamoci che quando parliamo di carico portante dell'habitat intendiamo l'insieme delle componenti biotiche e abiotiche di un ambiente in cui tale popolazione vive; l'habitat di una comunità è cosa diversa, comprende solo le caratteristiche abiotiche. Quando la popolazione tende a K il tasso di accrescimento tende a zero, perché diminuendo le risorse aumenta la mortalità, l'emigrazione, la natalità si riduce e cosi via. La curva logistica come mostrato dalla formuletta nel grafico (in rosso) corrisponde all'equazione:
dN/dt= r N (K-N/K)
In parole povere: se il numero di individui è K; allora K-N rappresenta il numero di individui che il sistema può ancora sostenere. Il termine K-N/K sta ad indicare la frazione di K che è ancora disponibile per consentire la crescita di una popolazione.
Crescita che è densità dipendente.
Non tutti i parametri che influenzano la crescita di una popolazione sono densità dipendenti (anche se la maggior parte lo sono). Ad esempio temperature eccezzionalmente basse o alte possono uccidere una parte degli organismi indipendentemente dalla densità. Così all'accrescersi di una popolazione diminuiranno le risorse, ciò causerà la morte di molti individui e determinerà una diminuzione della densità con conseguente aumento delle risorse e la popolazione ricresce in numero. Ovviamente entrano in gioco sempre altri fattori, ad esempio aumento della popolazione significa aumento anche dei predatori, però diminuzione delle risorse alimentari (causa densità elevata degli erbivori ad esempio) causerà una diminuzione nella crescita di quest'ultimi e col tempo i predatori avranno meno erbivori da cacciare e anche il loro numero diminuirà consentendo poi alla popolazione di accrescersi di nuovo.

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