Curve di crescita di popolazioni
Cambiamento
della
dimensione di
popolazione
nell’intervallo
temporale
Morti
durante
l’intervallo
temporale
Nascite
durante
l’intervallo
temporale
ΔN
Δt
B
N
Curve di crescita di popolazioni
Tasso di natalità
1000 individui
+
34 individui
Curve di crescita di popolazioni
Sapendo che il tasso di natalità pro capite è
0.034 e che la popolazione comprende 500
individui, allora:
B = bN
B = 0.034 x 500
B = 17 per anno
Curve di crescita di popolazioni
Per analogia, il tasso di mortalità:
D = dN
quindi:
ΔN
Crescita esponenziale
Modello di crescita esponenziale. Esso prevede un incremento infinito di una popolazione che vive in un ambiente con risorse illimitate.
Crescita esponenziale
Modello di crescita esponenziale in una
popolazione naturale (gru urlatrice), una specie a rischio di estinzione che si sta riprendendo dagli effetti della perdita di habitat dovuto
Crescita esponenziale
Il modello di crescita
esponenziale si basa sul
presupposto che siano
presenti risorse
illimitate, un fenomeno
che non si verifica mai in
natura.
Crescita logistica
Le popolazioni dispongono di
quantità
limitate di risorse
e quando aumenta la
densità di popolazione, ogni individui
ha
accesso ad una quantità
progressivamente minore
di risorse.
Infine, c’è un
limite al numero di
individui
che possono occupare un dato
Crescita logistica
Capacità portante
: numero massimo di
individui di una popolazione che un
particolare ambiente è in grado di
sostenere.
La capacità portante (
K
) del sistema è
un valore variabile nel tempo e nello
spazio.
Crescita logistica
Il numero di individui e la disponibilità
di risorse influenzano il tasso di
crescita di una popolazione (tasso di
natalità e di mortalità).
Una riduzione di
b
o un incremento di
d
si traducono in una diminuzione di
r
.
Crescita logistica
Riduzione del tasso di crescita di una popolazione all’aumentare delle dimensioni della popolazione (N). Quando N è prossimo a 0, la popolazione cresce
rapidamente; quando N si avvicina al valore di K, il tasso di crescita della popolazione si avvicina a 0 e la crescita rallenta. Quando N è maggiore di K, il tasso di crescita della popolazione è negativo e la popolazione decresce. L’equilibrio è raggiunto quando N = K.
Crescita logistica
Se il numero massimo sostenibile di
individui è K, allora K-N indica il
numero di individui che il sistema può
ancora mantenere. Il termine (K-N)/K
indica la frazione di K che è ancora
disponibile per la crescita della
popolazione.
ΔN
Δt
rN
(K – N)
(K)
Crescita logistica
La crescita di popolazione in base al modello logistico. Il modello di crescita logistica prevede che vi sia una
dimensione massima della popolazione che l’ambiente può sostenere. Il tasso di crescita rallenta quando la popolazione si avvicina alla sua capacità portante. La curva rossa indica la crescita logistica in una popolazione caratterizzata da rmax=1 e K=1500; come confronto, la curva blu illustra una
popolazione caratterizzata dal medesimo valore di rmax, ma che continua ad accrescersi esponenzialmente.
In realtà come si accrescono le
popolazioni in natura?
Una popolazione di
Paramecium in laboratorio.
La crescita di
Paramecium aurelia
in
piccole colture in laboratorio si
avvicina notevolmente al modello di
crescita logistica (curva rossa)
quando l’ambiente viene mantenuto
costante. Molti altri animali di
piccole dimensioni (coleotteri,
crostacei, batteri, lieviti) presentano
lo stesso tipo di curve di
In realtà come si accrescono le
popolazioni in natura?
Una popolazione di Daphnia in
laboratorio.
La crescita di una popolazione di
Daphnia (pulce d’acqua) in piccole
colture in laboratorio non segue
strettamente il modello di crescita
logistica (curva rossa): questa
popolazione (punti neri) supera
infatti la capacità portante
dell’ambiente artificiale e si porta
successivamente a un valore più
basso e relativamente stabile.
Le risorse diventano limitanti ma l’effetto negativo si può manifestare successivamente, gli organismi
possono utilizzare per un breve periodo le risorse accumulate.
In realtà come si accrescono le
popolazioni in natura?
Una popolazione di passero
canoro nel suo habitat naturale.
Il numero delle femmine di questa
popolazione di passeri canori che
nidificano sull’isola Mandarte, British
Columbia, viene periodicamente
ridotto a causa delle rigide
condizioni invernali e la popolazione
non segue il modello di crescita
In realtà come si accrescono le
popolazioni in natura?
Crescita della popolazione umana. L'aumento della capacità portante del pianeta per la specie umana è stato raggiunto grazie alle moderne tecnologie e ha permesso la rapida crescita delle popolazioni umane.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
Un modello grafico che illustra in che modo l’equilibrio può essere determinato per la densità di popolazione. La densità di popolazione raggiunge l’equilibrio soltanto quando il tasso di natalità pro capite è uguale al tasso di mortalità pro capite. Ciò è possibile solo quando uno dei due tassi (o entrambi) cambia in base alla densità (tasso di densità-dipendenti). In questo semplice modello si presume che i fenomeni di immigrazione ed emigrazione siano pari a zero o si equivalgono.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
Nel caso in cui i tassi di natalità o di
mortalità sono densità dipendenti si
osservano
feedback negativi
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
Scarsa disponibilità di risorse comporta una
diminuzione del tasso di natalità
Il numero medio di semi
prodotti da arnoglossa (Plantago
major), una piccola pianta
erbacea, diminuisce con
l’aumentare della densità di
semina.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
Scarsa disponibilità di risorse comporta una
diminuzione del tasso di natalità
La dimensione della covata dei passeri canori che vivono sull’isola Mandarte, British Columbia, diminuisce con
l’aumentare della densità. La causa principale di questo declino è dovuta alla carenza di cibo. In un esperimento in cui alle femmine veniva fornito cibo supplementare, neppure in caso di elevata densità di femmine si
manifestava una riduzione numerica della covata.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La presenza di individui soprannumerari, ossia
individui che non si riproducono, indica che la
territorialità limita la crescita di popolazione.
In molti vertebrati e in alcuni invertebrati, la difesa
di uno spazio fisico ben definito può costituire un
limite all’aumento di densità, cosicché lo spazio del
territorio diventa una risorsa per la quale gli
individui competono.
Negli uccelli marini, che nidificano su isole rocciose
dove sono al riparo dai predatori, il limitato
numero di siti di nidificazione permette soltanto a
un certo numero di coppie di riprodursi.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La densità di popolazione influisce sullo stato di
salute degli organismi e dunque sulla loro
probabilità di sopravvivenza.
La riduzione della sopravvivenza in condizioni di alte densità di
popolazione. In questa popolazione di coleotteri (Tribolium confusum) allevati in laboratorio, la percentuale di
individui che sopravvive fino alla maturità sessuale diminuisce con l’aumentare della densità di
popolazione da livelli medi ad alti, riducendo il limite di adulti presenti nella generazione successiva.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La densità di popolazione influisce sullo stato di
salute degli organismi e dunque sulla loro
probabilità di sopravvivenza.
Le piante che crescono in condizioni di
affollamento tendono ad essere più piccole e
meno vigorose di quelle che crescono in
popolazioni meno dense. Le piante piccole
hanno una minore probabilità di sopravvivere
e quelle che sopravvivono producono
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
L’accumulo di rifiuti tossici può contribuire alla
regolazione densità-dipendente della dimensione
di popolazione.
Nelle colture di piccoli microorganismi di
laboratorio, con l’aumentare della densità
di popolazione si accumulano i rifiuti
metabolici, avvelenando il limitato
ambiente artificiale (es. etanolo per i
lieviti)
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La presenza di una malattia in una popolazione
può essere un effetto densità-dipendente, quando
il tasso di trasmissione della malattia aumenta con
l’aumentare della dimensione della popolazione.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La predazione. I cicli di
popolazione sono dovuti
a fattori abiotici come la
disponibilità delle risorse
e alla predazione da
parte di altre popolazioni
diverse da quella delle
linci.
In che modo i fattori possono
limitare la crescita illimitata di una
popolazione?
►
La pesca e la caccia sono fattori antropici che
Strategie adattative delle popolazioni
all’ambiente
Relazione:
ambiente
intensità, prevedibilità e frequenza
delle perturbazioni
disponibilità delle risorse
Strategia opportunista
Popolazioni che vivono in ambienti soggetti a
perturbazioni ricorrenti e/o imprevedibili
Mortalità
di
tipo
catastrofico, che riduce la
popolazione al di sotto
della capacità portante
Tali popolazioni presentano
esplosioni demografiche
più o meno regolari ed una
elevata capacità
colonizzatrice
Strategia di equilibrio
-Condizioni ambientali
più costanti e/o
prevedibili
-Le popolazioni possono raggiungere
densità
vicine alla capacità portante
dell’habitat
Strategia opportunista e di equilibrio
►
La selezione che è
sensibile alla densità di
popolazione viene
definita
selezione K
o
selezione
densità-dipendente
(sequoie, elefanti, leoni, uomo)
►
La selezione che
massimizza il successo
riproduttivo negli
ambienti poco densi (a
bassa densità) definita
selezione r
o selezione
densità-indipendente
(batteri, piante erbacee,
