Dal libro: Intraspecific population regolation

In un ecosistema, ogni popolazione instaura relazioni con l'ambiente circostante. (relazioni abiotiche) e altre popolazioni (relazioni biotiche).

Le relazioni possono essere intraspecifiche o interspecifiche.
Le relazioni interspecifiche possono a loro volta essere vantaggiose o svantaggiose.

Quando due specie utilizzano la stessa risorsa limitata, possono entrare in competizione. Perciò, la capacità portante per ogni singola specie diminuisce.

dN1/dt = r1N1 x [K-(N1+N2)/K]

Assumendo però che entrambe le specie hanno la stessa taglia e lo stesso tasso di consumo della risorsa.

Competizione

dal libro: competizione.
La competizione è in generale un ’interazione tra individui che comporta un danno per entrambe le specie coinvolte.
Si sviluppa quando gli individui sfruttano una risorsa comune che è in piccole quantità rispetto al numero di quanti la utilizzano. Come le relazioni biotiche, la competizione può essere intra- o interspecifica.

Inoltre può essere:

• per sfruttamento, indiretta, dove un competitore riduce le risorse a tal punto da influire sugli altri organismi che usano la stessa risorsa.
• per interferenza, diretta, dove l’accesso ad una risorsa è limitato direttamente dalla presenza di un competitore.

Per di più, la competizione può essere simmetrica o asimmetrica dipendendo dal tasso di consumo (cioè la capacità e possibilità di sfruttare una risorsa) dei competitori.

La competizione può comportare una convivenza seppur riducendo la capacità portante delle due popolazioni, o un'esclusione, con l'estinzione di una popolazione.

Modello Lotka-Volterra

Permette di prevedere quando due specie che competono possono coesistere o escludersi.

Questa equazione considera il coefficiente di competizione, cioè l'effetto pro-capite della specie 2 sulla specie 1.
L'effetto della competizione quindi dipende dalla affinità alla risorsa (capacità di sfruttamento) e dal numero di individui della popolazione 2 e consiste nell diminuire la capacità portante della specie 1.
I coefficienti quindi "convertono" la densità di popolazione di una specie nel numero equivalente di individui dell'altra specie.

Assunzioni del modello Lotka-Volterra

• Accrescimento logistico per entrambe le specie
• Individui della stessa specie identici con uguali capacità competitive
• Le 2 specie utilizzano solo la risorsa per la quale competono
• Ambiente costante: quantità delle risorse costante e sempre limitante

Isoclina zero

E' un metodo grafico per rappresentare l'equazione di Lotka-Volterra.
Per ciascuna specie esiste una isoclina zero, ovvero una retta entro la quale non si ha aumento o riduzione di una popolazione. Si calcola l'isoclina zero per entrambe le specie e le si compara.

dN/dt = 0 (la popolazione non cresce)
rN = 0
K1 - (N1 + aN2) = 0
K1 = N1 + aN2 [equazione di una retta]

K1/a è il valore per di N2 per cui N2 elimina la specie N1.

Esiti della competizione interspecifica

Competizione asimmetrica

Se le isocline non si incrociano, non esiste una combinazione di valori di N per cui la crescita delle due popolazioni è uguale a 0.
Perciò una delle due popolazioni andrà a escludere l'altra. Quale viene esclusa dipende dai valori iniziali, vince la specie che riesce a crescere quando l'altra raggiunge il proprio K.

Coesistenza

Se le due isocline si intersecano, c'è una coppia di valori per cui la crescita di entrambe le popolazioni è uguale a 0.

La coesistenza può essere però stabile o instabile.
C'è coesistenza stabile se ciascuna specie inibisce la propria crescita più di quanto inibisca quella dell'altra.
C. intraspecifica > C. interspecifica

Altrimenti, se prevale la competizione interspecifica, si arriverà alla esclusione di una delle due specie.

Esclusione o coesistenza

Due competitori completi, cioè che competono per la stessa risorsa, non possono coesistere.
In natura si sviluppano strategie per evitare la competizione.
Tornano i concetti di nicchia ecologica e nicchia fondamentale. La nicchia ecologica è considerabile come la nicchia risultante dalla competizione.

Per evitare la competizione interspecifica ogni specie si concentra in una specifica parte dell'habitat e ne utilizza le risorse in modo esclusivo.

Simpatria e Allopatria

Si rivede anche nei concetti di simpatria o allopatria. Le specie si specializzaranno in condizioni simpatriche, mentre manterranno i propri caratteri in condizioni allopatriche (dove non si sovrappongono le nicchie).

La predazione

La predazione implica il consumo di un organismo vivente (preda) da parte di un altro organismo (predatore). Relazione consumatore-consumato.

I predatori causano mortalità e possono quindi regolare le popolazioni delle loro prede. All'aumentare dei predatori diminuiscono le prede, all'aumentare delle prede aumenteranno i predatori (più risorse disponibili). Le relazioni predatore-preda sono strettamente legati nelle Dinamica delle popolazioni.

Quando una specie è sia consumatore che risorsa bisogna chiedersi:

• Esiste sempre un rapporto di dipendenza tra l’abbondanza di un consumatore e quella della propria risorsa?
• Le popolazioni sono limitate più da ciò che consumano o da ciò che le consuma?

La predazione è un **importante meccanismo di regolazione delle comunità**: adattamenti sia delle prede che dei predatori.
La predazione può controllare specie molto prolifiche e liberare spazio vitale per altre specie (Predatore chiave) La predazione struttura le popolazioni delle prede (elimina gli elementi più deboli, etc…) I predatori tenderanno a catturare le prede più abbondanti e probabilmente più competitive

Erbivori, sono predatori?

I cosiddetti "predatori veri" consumano ed eliminano gli individui dalle popolazioni. Gli erbivori invece spesso mangiano una parte della pianta, talvolta stimolandone la crescita. Hanno un comportamento quindi più simile ai parassiti.

Modelli matematici

Si possono utilizzare i modelli Lotka-Volterra, con due considerazioni:

• il tasso di mortalità della preda aumenta con l'aumento dei predatori
• il tasso di natalità del predatore aumenta con l'aumentare della preda

Gli individui predati vengono eliminati con un tasso che dipende dalla frequenza degli incontri preda-predatore.

N° incontri = P x R

Gli incontri dipendono dall'abbondanza di predatore (P) e preda (R).

Assunti

• La crescita delle prede è condizionata solo dalla presenza del predatore (no competizione intraspecifica delle prede)
• La crescita del predatore è controllata solo dalla disponibilità della preda • Il predatore cresce indefinitamente al crescere delle prede
• Prede e predatori sono presenti contemporaneamente nello stesso sito e che ogni preda può incontrare qualsiasi predatore e viceversa

Popolazioni dei predatori

Sono da considerare due nuovi tassi.

Il tasso pro-capite di consumo, ovvero quante prede vengono consumate dal predatore in un'unità di tempo. La pendenza indica l'efficienza di predazione

Il tasso pro-capite di natalità del predatore. Indica i nuovi nati per prede consumate in un'unità di tempo. Indica quindi l'efficienza con cui il cibo viene convertito in crescita di popolazione.

In assenza di prede, la popolazione dei predatori decresce secondo l'equazione

dP/dt = -dP

in presenza di prede, diventa

dP/dt = bcRP - dP

bcRP rappresenta il tasso totale di consumo della preda (cRP) e l'efficienza con cui questa è trasformata in nuova natalità (b = efficienza di conversione del cibo in crescita)

Popolazione delle prede

In assenza di predatori, la popolazione delle prede accresce esponenzialmente, secondo l'equazione

dR/dt = rR
In presenza di predatori l'equazione diventa

dR/dt = rR - (cR) x P

(cR)xP è il tasso totale di consumo (l'effetto della predazione), ovvero il numero di reali incontri di predazione, tutte le volte che il predatore uccide la preda. E' divisibile nei termini cR, che è il tasso pro capite di consumo.

Condizione di equilibrio

La condizione di equilibrio si pone ad accrescimento = 0.

Per le prede l'isoclina è una retta, siccome si semplifica in

P = r/c
Quindi l'accrescimento è uguale a zero quando la popolazione di predatori è uguale a r/c. crescita intrinseca/efficienza di predazione.

Per i predatori, l'isoclina è una retta, dove

R = d/bc

Cioè la popolazione dei predatori non cresce quando la popolazione delle prede è uguale a tasso di mortalità/(consumo procapite x conversione in natalità)

Combinando le due equazioni, troviamo un punto ipotetico nel quale l'accrescimento di prede e predatori è uguale a zero. Però, in natura il punto di equilibrio non viene mai raggiunto, anche se le specie tendono ad esso.

C’è coesistenza tra preda e predatore perchè la predazione determina mortalità delle prede, ma il predatore è dipendente dalle prede per persistere e crescere

Evidenze empiriche

Flashcards

In assenza di predatori, come cresce la popolazione di prede? :: esponenzialmente

con che equazione cresce la popolazione di prede in assenza di predatori? :: dR/dt = rR

come cresce una popolaizone di prede in presenza di predatori? :: Secondo l'equazione dR/dt = rR - (cR) x P, dove il secondo termine è il tasso totale di consumo (l'effetto della predazione)

Equazione di una popolazione di predatori in assenza di prede :: dP/dt = -dP

Equazione di una popolazione di predatori in presenza di prede, cosa rappresentano i termini?
??
dP/dt = bcRP - dP.
bcRP rappresenta il tasso totale di consumo della preda (cRP) e l'efficienza con cui questa è trasformata in nuova natalità (b = efficienza di conversione del cibo in crescita)

Equazioni delle isocline 0 di prede e predatori, spiegane i termini
??
Preda: P = r/c
Quindi l'accrescimento è uguale a zero quando la popolazione di predatori è uguale a r/c. crescita intrinseca/efficienza di predazione.
Predatori: R = d/bc.
Cioè la popolazione dei predatori non cresce quando la popolazione delle prede è uguale a tasso di mortalità/(consumo procapite x conversione in natalità)

Quando si raggiunge il punto di equilibrio tra preda e popolazione? E' stabile? :: Si raggiunge nel punto di incrocio tra le due isocline zero. Però non accade mai in natura per via delle fluttuazioni casuali e il ritardo di risposta delle popolazioni.

Quali sono diversi assunti del modello Lotka-Volterra applicato a predatori e prede
??

• La crescita delle prede è condizionata solo dalla presenza del predatore (no competizione intraspecifica delle prede
• La crescita del predatore è controllata solo dalla disponibilità della preda • Il predatore cresce indefinitamente al crescere delle prede
• Prede e predatori sono presenti contemporaneamente nello stesso sito e che ogni preda può incontrare qualsiasi predatore e viceversa

Cos'è un predatore chiave?
??
Un predatore chiave è un predatore il cui ruolo ecologico è quello di tenere sotto controllo prede competitive che senza il predatore limiterebbero le risorse delle altre specie meno competitive, fino ad escluderle

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