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L’ecologia è una branca della biologia che studia le interazioni fra gli organismi e il loro ambiente, le interazioni possono essere:
- Biotiche: tra gli esseri viventi.
- Abiotiche: tra gli organismi e l’ambiente inanimato. Le scienze ambientali sono le applicazioni dell’ecologia ai problemi reali del mondo, sono interdisciplinari tra le scienze naturali, ecologia compresa, e le scienze sociali quali politica, economia, etica. Gli eventi in natura sono interconnessi tramite l’ambiente fisico e le interazioni tra le specie, la specie secondo Mayer è un insieme di organismi potenzialmente o effettivamente interfecondi, due individui sono potenzialmente interfecondi quando se si incontrassero potrebbero riprodursi ma occupano un area geografica disgiunta, due individui sono effettivamente interfecondi quando si incontrano e si riproducono, le specie sono inoltre riproduttivamente isolate da altri gruppi, il patrimonio genetico è quindi protetto attraverso opportuni meccanismi di isolamento riproduttivo, la specie è inoltre l’unico taxa realmente esistente, tutti gli altri sono convenzioni inventate dagli uomini per classificare gli organismi. Le popolazioni sono un insieme di individui della stessa specie che condividono lo stesso habitat in una delineata area geografica, quindi nello stesso spazio e nello stesso tempo e sono quindi effettivamente interfecondi, areale è il nome dato all’area geografica occupata dalla specie, più popolazioni interagiscono tra loro in una comunità che fa parte di un ecosistema che considera anche il suo ambiente fisico, la biosfera comprende tutti gli ecosistemi della terra. L’ecologia ha quattro grandi aree di ricerca: ecologia dell’organismo, di popolazione, di comunità e degli ecosistemi, l’ecologia degli organismi comprende due sotto discipline:
- Ecologia fisiologica ossia come gli organismi sono adattati fisiologicamente al loro ambiente, basti pensare al pelo e al tessuto adiposo dell’orso polare che ha colonizzato habitat freddi, per la conservazione del calore corporeo, o ancora al cammello che per prevenire la disidratazione abitando nel deserto ha sviluppato particolari strutture anatomiche per contenere i liquidi e l’urina viene espulsa tramite una massa semi solida per non espellere liquidi.
- Ecologia comportamentale ossia come il comportamento di ciascun organismo contribuisce alla sopravvivenza e al successo riproduttivo dello stesso, per comportamento si intende il pattern di azioni di una specie come può essere nell’uomo il pollice opponibile per la presa, la postura eretta o nel gatto l’agguato, il movimento su quattro zampe, predazione tramite la bocca piuttosto che con gli artigli, viene studiato il modo attraverso cui questo pattern di azioni sia di beneficio all’organismo. L’ecologia degli organismi studia l’influenza dell’ambiente sulla distribuzione degli organismi, in particolare studia l’influenza dei fattori abiotici come il clima (temperatura, precipitazioni), la topografia e la deriva dei continenti quindi le regioni geografiche. L’adattamento è la caratteristica di un organismo che migliora la sua capacità di sopravvivere o riprodursi nel proprio ambiente, la selezione naturale è il processo secondo cui gli individui che possiedono particolari caratteristiche sopravvivono o si riproducono ad un ritmo superiore a quello di altri individui a causa di tali caratteristiche. L’ecologia di popolazione pone la sua attenzione su gruppi di individui che si riproducono tra loro e cerca di capire i fattori che caratterizzano la crescita, la densità e le dimensioni di una popolazione, include le interazioni tra le specie ossia lo studio dei rapporti che si instaurano fra i viventi, come la predazione, il parassitismo e la competizione.
Un settore importante dell’ecologia di popolazione si occupa infatti delle specie alloctone, introdotte o aliene, quando alcune specie si diffondono in maniera così aggressiva da sopprimere quelle autoctone vengono considerate specie invasive, una specie autoctona di una data regione è una specie che si è originata ed evoluta nel territorio in cui si trova, la specie endemica è una particolare categoria di specie autoctona caratterizzata da un areale molto ristretto e localizzato, nel mediterraneo il numero di specie alloctone negli ultimi quarant’anni è raddoppiato, i principali hotspot di introduzione si specie alloctone sono: Israele, Turchia, Libia, Egitto, Francia e Italia, ecco alcuni esempi di specie alloctone invasive e non invasive:
- Testuggine palustre americana: tartaruga americana che sta colonizzando territori europei, sono più mordace e si cibano del nutrimento delle nostre tartarughe causandone l’estinzione, specie aliena invasiva.
- Caulerpa cylindracea: alga verde di origine indio pacifica di recente introduzione nel mediterraneo, ha un’elevata capacità di riprodursi e colonizzare tutti i tipi di habitat dai fondali sabbiosi ai rocciosi, può formare compatti tappeti multistrato che intrappolano il sedimento, sviluppando uno strato anossico sottostante, possono crescere rapidamente e incorporare altre alghe o invertebrati causandone l’eliminazione, quando il pesce sarago mangia la caulerpa, i composti in essa contenuti si accumulano nei tessuti del pesce e abbattono il contenuto di acidi grassi ossia gli omega tre, nel momento i cui il pesce viene cotto quindi la sua carne rimane stopposa, una ricerca nata per un interesse commerciale ed economico. Si è sempre pensato che le specie invasive avessero successo perché lontane dall’ambiente di origine e quindi in grado di sfuggire ai loro nemici, per controllare la diffusione di queste specie si cercava quindi di portare anche i loro predatori naturali nel nuovo ambiente colonizzato, questa forma di contenimento è detta controllo biologico. Centarea diffusa è una pianta di origine euroasiatica diffusa in molte aree del Nord America, Callaway e Aschehoug hanno eseguito una serie di esperimenti su questa pianta e hanno dimostrato che secerne allelochimici (messaggeri chimici che regolano le interazioni tra organismi) che uccidono le radici delle piante e deprime la biomassa delle piante del Montana, le piante di origine euroasiatica invece subivano danni inferiori rispetto alle specie del Montana, in presenza di carbone attivo che è in grado di assorbire le sostanze tossiche secrete dalle radici della Centaurea le piante del montana hanno aumentato la propria biomassa ossia l’insieme di organismi vegetali o animali presenti in una certa quantità in un determinato ambiente. Questo studio ha cambiato il modo di vedere le ragioni del successo di queste specie dimostrando che l’efficacia del controllo biologico effettuato su queste piante, attraverso introduzione di predatori naturali, è discutibile. La biosfera è l’insieme di tutti gli ecosistemi esistenti sulla terra, l’ecosistema è un insieme di comunità di organismi viventi di specie diverse, la comunità è anche detta biocenosi, l’ecosistema è anche l’insieme delle componenti viventi e non viventi che interagiscono tra loro, la componente non vivente è detta biotopo, tra gli organismi di un ecosistema e l’ambiente si innestano relazioni che danno vita ad un continuo scambio di materia ed energia, l’estensione di un ecosistema è definita dall’osservatore. Biocenosi o comunità è l’insieme delle popolazioni di specie diverse che vivono e interagiscono nello stesso luogo e nello stesso tempo, possono instaurare tra di loro relazioni come predazione, commensalismo, simbiosi, mutualismo, parassitismo, il biotopo è un’unità ambientale di un ecosistema ossia un luogo fisico come acqua, terra, aria, roccia, in cui vive una certa biocenosi. Le componenti viventi e non viventi, organico e inorganico di un ecosistema si influenzano e si modellano reciprocamente, ambienti relativamente omogenei nei quali ad una determinata formazione vegetale si accompagna una data associazione animale vengono definiti biomi. Un ambiente può essere composto da diversi ecosistemi, ad esempio l’ambiente deserto può essere composto dall’oasi, uno spazio delimitato in cui l’acqua è abbondante e la vita prospera, pur trovandosi in mezzo a migliaia di chilometri di terre aride e inospitali, a sua volta ogni ecosistema è composto da diversi habitat e nicchie ecologiche, l’habitat è l’ambiente fisico, caratterizzato da un insieme di condizioni ambientali sia biotiche che abiotiche in cui un organismo
L’influenza dell’ambiente sulla distribuzione della specie. Sia il pattern di distribuzione della specie che la loro abbondanza sono limitate dalle caratteristiche fisiche dell’ambiente come:
- Temperatura: basse temperature riducono la crescita delle piante o ne provocano la morte mentre alte temperatura denaturano le proteine.
- Vento: provoca la formazione delle onde del mare, il vento gelido o caldo ha effetti sulle specie animali cosi come la temperatura, influenzando processi di convenzione o evaporazione.
- Acqua: un’insufficienza di acqua limita la crescita delle piante e degli animali, un eccesso di acqua affoga le piante e gli altri organismi.
- Luce: un’insufficienza di luce limita la crescita delle piante come ad alte profondità marine, un eccesso di luce provoca radiazioni dannose e siccità,
- Salinità: alta salinità riduce la crescita delle piante in ambienti terrestri, alta o bassa ha effetti sul processo di osmosi di organismi e piante marine.
- pH: ha effetti sulla decomposizione e sulla disponibilità di nutrienti, ha anche effetti diretti sulla morte di organismi e piante terrestri o acquatiche. Il clima si riferisce alla media delle condizioni atmosferiche prevalenti in una regione e all’estensione delle loro variazioni su lungo periodo, parliamo quindi di radiazioni solari, temperatura, disponibilità di acqua, precipitazioni, vento, luce, salinità sono i principali fattori che influenzano la distribuzione dei viventi, e la presenza dei differenti biomi. Un principio fondamentale dell’ecologia è che la distribuzione geografica di una specie è determinata dall’ambiente fisico e quello biologico, ogni specie vive in determinati intervalli di variazione dei fattori ambientali i quali determinano la sua potenziale distribuzione geografica, tolleranza ed evitanza sono due opzioni per far fronte alle variazioni ambientali, l’immobilità delle piante le rende ottime indicatori dell’ambiente fisico, i biomi sono caratterizzati in base alle forme di crescita della vegetazione dominante. Quindi l’ambiente fisico influenza la capacità dell’organismo di ottenere energia e risorse e influenza a sua volta la crescita e la riproduzione e pone dei limiti fisici di tolleranza rappresentati da tutti i fattori climatici, quindi se il valore di una variabile ambientale è al di fuori dell’ambito di tolleranza di una determinata specie, essa non può sopravvivere in quella condizione. Se in un grafico mettiamo quindi sull’asse delle x il gradiente ambientale e sull’asse delle y l’abbondanza delle specie avremo due curve a campana, i punti più alti saranno le condizioni climatiche ottimali per la crescita della specie, tuttavia la seconda curva è più in basso rispetto alla prima, la prima curva rappresenta la distribuzione ottimale, la seconda rappresenta la distribuzione reale, la distribuzione reale di una specie differisce dalla sua distribuzione potenziale a causa delle interazioni con altri organismi che possono limitarne la crescita come la competizione. Per tutti i processi fisiologici esiste un insieme di condizioni ambientali ottimali o optimum, deviazioni da queste condizioni portano ad una diminuzione nella velocità del processo, definiamo stress la condizione in cui un qualsiasi cambiamento ambientale determina una riduzione di velocita di un processo fisiologico e di conseguenza riduce il potenziale di crescita, sopravvivenza e riproduzione di un organismo, gli organismi rispondono alle variazioni ambientali attraverso l’acclimatazione ossia la capacità di regolare la propria morfologia, fisiologia o il proprio comportamento per mitigare gli effetti di un cambiamento ambientale. Temperatura La temperatura è il fattore più importante nella distribuzione degli organismi, la maggior parte degli animali non è in grado di regolare la propria temperatura corporea, ne sono capaci solo mammiferi, uccelli e rettili, la distribuzione geografica degli animali è influenzata dalla temperatura, la temperatura influenza inoltre i processi biologici.
La maggior parte dell’energia proviene dal sole, una parte dell’energia luminosa viene assorbita dalla superficie terrestre, un’altra parte di energia viene invece persa nello spazio riflessa dalla superficie terrestre, tuttavia grazia ai gas serra la maggior parte dell’energia non viene dispersa ma bensì ritorna sulla terra, tra i gas serra troviamo il biossido di carbonio, metano e ossido di azoto, il riscaldamento globale è causato da un’emissione eccessiva nello spazio di questi gas serra che di conseguenza riscaldano eccessivamente la terra, i cosiddetto effetto serra. Gli organismi della barriera corallina sono abbondanti solo in acqua calde, a causa del riscaldamento globale vi è un effetto negativo sulla deposizione del corallo, nonostante siano termofili, sono per la maggior parte in simbiosi e composti tra un simbionte ossia alghe fotosintetizzanti e un ospite ossia antozoo in particolare zooxantelle, hanno scheletro carbonilico che depositandosi forma le barriere, i coralli espellono le alghe simbionti quando le temperature sono troppo elevate causando lo sbiancamento dei coralli, se l’alga non torna entro pochi giorni sono destinati a morire in quanto l’alga forniva loro nutrimento attraverso la fotosintesi ma anche il colore. Il parametro che limita la distribuzione della specie non è la temperatura media ma la frequenza delle temperature estreme, si può condurre un esperimento ossia spostare gli organismi al di fuori delle loro zone d’origine con temperatura diversa e monitorandole, tuttavia questo tipo di esperimento è sempre meno frequente visto il rischio di insorgenza delle specie invasive. Le variazioni locali del clima all’interno di una determinata area prendono il nome di microclima e sono molto importanti per alcune specie, sono tuttavia numerose le specie la cui distribuzione viene limitata dalla temperatura e la maggior parte degli organismi non riesce a regolare con precisione la temperatura. Un animale viene definito regolatore rispetto ad una determinata variabile ambientale quando utilizza meccanismi omeostatici per attenuare il cambiamento interno in risposta ad una fluttuazione esterna, un animale viene definito conforme rispetto ad una determinata variabile quando permette alle proprie caratteristiche di variare insieme alle caratteristiche ambientali, la conformità e la regolazione rappresentano due casi estremi in una serie di processi adattativi e nessun organismo è perfettamente conforme o regolare variando anche in base a quale variabile, la regolazione inoltre richiede un dispendio di energia tale da a volte superare i benefici dell’omeostasi. La sopravvivenza e il funzionamento dipende dalla loro temperatura interna, sono pochi gli animali estremofili che riescono a sopravvivere in ambienti estremi a livello di temperatura, in generale invece tutti gli animali sono compresi in un range di temperature che vanno dai - 10 ai 60 gradi. La temperatura interna di un organismo è determinata dal bilancio tra energia assorbita e energia dispersa, per sopravvivere gli organismi devono avere la capacità di:
- Tollerare la variazione della temperatura esterna modificando la loro temperatura interna, in questo caso sono quindi conformi.
- Modificare la propria temperatura interna utilizzando meccanismi di regolazione di natura fisiologica, morfologica, comportamentale. Il calore viene disperso o assorbito per evaporazione di acqua, irraggiamento dal sole attraverso cui acquista calore assorbendo le radiazioni luminose, conduzione ossia scambio di calore attraverso contatto o convezione ossia scambio di calore attraverso i fluidi o l’aria. Il controllo della temperatura corporea: la maggior parte dei processi biochimici e fisiologici sono estremamente sensibili ai cambiamenti della temperatura corporea, la velocità della maggior parte delle reazioni mediate da enzimi varia all’aumentare della temperatura, la temperatura ha un influenza diretta sulle proprietà lipidiche della membrana plasmatica e influisce sulla disponibilità di acqua, questi effetti termici influiscono drasticamente sulla funzione e sul rendimento animale, sebbene le diverse specie sono adattate a temperature differenti, ogni specie possiede un range termico ossia un ambito ottimale di temperatura, all’interno di questo intervallo molti animali
Il controllo comportamentale della temperatura è operato ad esempio dai cani che se hanno caldo tirano fuori la lingua per raffreddare le mucose della bocca, oppure le lucertole in un ciclo circadiano che devono difendersi dal freddo visto che i rettili preferiscono temperature calde, quello che fanno è esporsi alla luce dal mattino e nelle ore di punta per accumulare calore, in stagioni particolarmente calde possono venire fuori solo nel tardo pomeriggio per evitare un surriscaldamento. Durante la notte invece si nascondono sotto la sabbia, tra arbusti o erba questo si unisce ad una colorazione che va dal verde al marrone chiaro, in montagna per una questione di mimetismo può arrivare anche ad un colore marrone scuro. Un esempio per quanta riguarda i rettili è l’iguana del deserto che vive nel deserto degli stati uniti sud occidentali, che ha una temperatura ottimale che è sui 42 gradi ma tollera una temperatura corporea anche fino a 47 gradi, questo vuol dire che la temperatura esterna può raggiungere anche i 60 gradi. Nelle regioni temperate e nelle regioni polari la temperatura scende al di sotto del punto di congelamento per lunghi periodi, l’evitanza prevede la migrazione stagionale con uno spostamento in un microhabitat con temperature più elevate, tolleranza prevede una riduzione dei danni causati dal ghiaccio con produzione di sostanze quali il glicerolo, questi meccanismi ampliano il range di temperature nelle quali gli animali riescono ad estendersi geograficamente e a riprodursi con successo. La maggior parte degli ectotermi può regolare la velocità delle reazioni metaboliche alla temperatura prevalente, gli endotermi tollerano un intervallo di temperatura corporea più limitato, il costo dell’endotermia si traduce in un’elevata richiesta di energia e quindi di cibo, i mammiferi ad esempio hanno una temperatura corporea ottimale che va dai 36 ai 38 gradi, mentre gli uccelli hanno una temperatura corporea ottimale che va dai 40 ai 42 gradi, la termoregolazione negli endotermi avviene attraverso la produzione di calore attraverso diversi processi:
- Metabolismo
- Ossidazione sostanze nutritive
- Metabolismo basale cellulare
- Contrazione muscolare La maggior parte del consumo calorico giornaliero serve per generare calore corporeo, a parità di taglia un endotermo che vive in climi freddi deve nutrirsi di più rispetto ad uno che vive in climi caldi, perché l’endotermia possa essere efficiente gli animali devono essere in grado di conservare il calore generato, di conseguenza l’evoluzione dell’endotermia in uccelli e mammiferi ha richiesto la comparsa di strutture che isoleranno il corpo come peli, penne e meccanismi come letargo e torpore. Un esempio di regolazione sono gli adattamenti fisiologici e comportamentali del taurotago elano per mantenere il bilancio termico nella calda e arida savana dell’Africa centrale come: riparo a sole di mezzogiorno, respiro lento e profondo che riduce la perdita d’acqua per respirazione, scelta di cibo succulento, grasso concentrato nella gobba, feci secche e urina concentrata, pelliccia isolante, colori chiari che riflettono il calore e temperatura corporea variabile che riduce l’evaporazione di acqua. Luce Un altro fattore ambientale che influenza la distribuzione degli organismi è la quantità di luce, la quantità sufficiente per una pianta può non essere sufficiente per un'altra, negli ambienti acquatici l’acqua assorbe la luce impedendo la fotosintesi a profondità maggiori di 100 metri, la maggior parte delle piante acquatiche limita quindi la sua presenza alla zona fotonica dove c’è sufficiente luce per la fotosintesi, le alghe rosse si spingono a maggiore profondità possedendo pigmenti che rendono possibile utilizzare la luce verde blu che penetra a maggiore profondità rispetto alla luce rossa.
Acqua L’acqua ha un effetto importante sulla distribuzione degli organismi, il citoplasma è costituito per l’85-90% di acqua e in assenza di umidità la vita può risultare impossibile, l’acqua agisce da solvente in tutte le reazioni chimiche e partecipa alle reazioni di idrolisi e disidratazione ed è il mezzo attraverso il quale gli animali eliminano i rifiuti, essa entra a far parte anche dello scheletro idrostatico di alcuni invertebrati. La disponibilità di acqua influisce sulla flora che influisce sulla fauna, la produttività di erba nel Serengeti è correlata alle pioggie, che è correlata a loro volta alla densità dei bufali neri o Syncerus caffer che si nutrono d’erba. Concentrazione salina: è la percentuale di sali disciolti nell’acqua attraverso dissociazioni di cationi e anioni, nelle acque dolci abbiamo una percentuale di sali minore dello 0.5%, nelle acque marine abbiamo una percentuale che va dal 33% al 37%, nelle acque salmastre abbiamo una percentuale variabile, i sali dei mari sono costituiti da sodio, cloro, magnesio, calcio, fosfato, bicarbonato e potassio. Tutte le acqua contengono sali disciolti e l’acqua dei mari rappresenta il 97% dell’acqua sulla terra, il 70% della superficie terrestre è coperta dalle acque salate dei mari, la salinità dei mari dipende dall’erosione delle rocce e dall’apporto fluviale, i fattori che influenzano la salinità sono evaporazione o l’apporto di acqua dolci come pioggie, fiumi, scioglimento dei ghiacciai. La salinizzazione dei mari sta alterando la produzione agricola in molte aree specialmente nelle regioni aride, i suoli si salinizzano quando l’acqua degli strati più profondi del suolo viene portata in superficie o utilizzata per l’irrigazione, la salinizzazione viene aumentata quando strati impermeabili sub superficiali del suolo impediscono il drenaggio dell’acqua, l’acqua evapora e lascia dietro a sé i sali che erano disciolti in essa. La regolazione interna dei soluti nei liquidi interna è importante per l’adattamento delle reazioni biochimiche, tra i soluti necessari per le attività funzionali abbiamo calcio, sodio e potassio in forma ionica mentre i soluti non necessari o dannosi vengono eliminati, negli animali la regolazione dell’acqua è molto più complessa rispetto a quella delle piante o dei microrganismi:
- In un animale acquatico le perdite comprendono la diffusione e secrezione attraverso le branchie, perdita attraverso la pelle, produzione di uova e gameti, escrezione e defecazione mentre tra i guadagni troviamo cibo a acqua, assorbimento dalle branchie e dalla pelle, metabolismo ossidativo.
- In un animale terrestre le perdite avvengono per evaporazione netta per respirazione, movimento netto attraverso la pelle, produzione di uova e gameti, escrezione e defecazione, il guadagno avviene attraverso il cibo, attraverso assorbimento di acqua liquida, assorbimento netto di vapore acqueo e metabolismo ossidativo. Abbiamo inoltre una correlazione tra concentrazione osmotica dell’acqua ambientale e la concentrazione osmotica liquidi organici:
- Animali iperosmotici: liquidi organici hanno pressione osmotica maggiore dei liquidi ambientali.
- Animali iposmotici: liquidi organici con pressione osmotica inferiore dei liquidi ambientali.
- Animali isosmotici: liquidi organici in equilibrio osmotico con quelli ambientali. Abbiamo inoltre degli adattamenti per l’osmoregolazione:
- Animali osmoconformi: sono isosmotici e spendono scarsa energia nel meccanismo di osmoregolazione, sono in prevalenza animali marini.
- Animali osmoregolatori: sono iperosmotici e iposmotici quindi spendono molta energia per l’osmoregolazione, sono la maggior parte degli animali in tutti gli ambienti. In base alla loro tolleranza alle variazioni di salinità abbiamo specie:
- Stenoaline che tollerano solo uno stretto intervallo di salinità e ne fanno parte la maggior parte delle specie marine e dulciacquicole.
- Eurialine che tollerano notevoli variazioni della salinità come lamprede, salmoni e anguille.
Ecologia comportamentale Il complesso dei processi fisiologici di un animale contribuisce al suo comportamento e quest’ultimo influisce a sua volta sulla fisiologia dell’intero organismo, il comportamento è costituito dalle risposte degli organismi a stimoli interni ed esterni, l’ecologia comportamentale studia come il comportamento contribuisce alla sopravvivenza ed alla riproduzione degli organismi, l’etologia tradizionale si focalizza sui meccanismi genetici e fisiologici, le cause prossime che inducono un comportamento sono basate su meccanismi genetici e fisiologici mentre le cause remote o ultime sono in relazione al significato adattativo del comportamento. I principali studiosi del comportamento animale furono Konrad Lorenz, Niko Tinbergen, Karl von Frisce che fu premio nobel nel 1973, in particolare Lorenz è stato uno dei padri fondatori dell’etologia, ha saputo vivere con gli animali con curiosità e affettuosità pubblicando i propri studi nel libro “l’anello del Re Salomone” pubblicato per la prima volta nel 1949. L’etogramma è il pattern comportamentale della specie, ci fu da parte degli studiosi uno studio sul comportamento specie specifico osservate in libertà e semi libertà attraverso metodo sperimentale tra campo e laboratorio, Tinbergen in particolare formulò quattro domande:
- Qual è lo stimolo che genera il comportamento e quali meccanismi fisiologici mediano la risposta?
- In che modo l’esperienza accumulata dall’animale durante l’accrescimento e lo sviluppano influenzano la risposta?
- In che modo il comportamento favorisce la sopravvivenza e la riproduzione?
- Quale e la storia evolutiva del comportamento? Il comportamento è controllato dalla genetica e dall’ambiente, il peso dell’uno rispetto all’altro dipende dai geni e dall’ambiente che vengono considerati, in alcuni casi i cambiamenti comportamentali possono essere attribuiti alla variazione di un singolo gene, anche se il comportamento viene influenzato da molti geni e se uno di questi è alterato è possibile che l’organismo si comporti in maniera completamente diversa. Gli studi di Rothenbulher del 1964 hanno dimostrato l’esistenza di una base genetica sul comportamento delle api domestiche, le api igieniste rimuovono le larve ammalate usando due manovre distinte ossia apertura della cella e rimozione delle larve, i ceppi non igienisti non rimuovono le larve, l’apertura della cella è sotto il controllo del gene u uncapping o U not uncap, la rimozione della larva è sotto il controllo del gene r removal o R no removal, quindi organismi con geni uurr non sono igienisti mentre organismi con geni UURR sono igienisti, gli ibridi UuRr sono non igenisti mentre uuRr aprono la cella ma non rimuovono la larva e infine Uurr rimuovo la larva solo se la cella è aperta. Jennifer Brown nel 1996 scopri il gene fosB che controlla il comportamento dei topi legato alla cura parentale, i topi normali puliscono i loro piccoli e li riparano dal freddo, i topi mutanti che non hanno il gene fosB non mostrano questi comportamenti, variazioni di un singolo gene possono avere effetti drammatici sul comportamento dell’animale. Influenza della genetica e dell’apprendimento sul comportamento: fixed acction patterns o FAP sono comportamenti geneticamente programmati o innato, a differenza dei comportamenti appresi che non hanno base genetica, una volta che il comportamento è iniziato viene portato a temine senza una modifica in seguito a feedback ambientale e esiste uno stimolo segnale iniziale specifico che da via al comportamento. Un esempio riguarda le oche, uccelli che come strategia riproduttiva hanno cure parentali delle uova che tengono ad una temperatura precisa e al sicuro, se un uovo esce al di fuori del nido l’embrione all’interno potrebbe non sopravvivere per la temperatura o comunque essere predato, per questo motivo l’oca con il becco lo recupera e lo riporta all’interno del nido, in questo modo la fitness aumenta perché assicura e accresce la sopravvivenza della prole, se nei pressi del nido poniamo una pietra biancastra l’oca recupererà anch’essa perché simile all’uovo, una forma tondeggiante e biancastra che vede l’oca è lo stimolo segnale, è un comportamento quindi innato e
dal punto di vista evolutivo è vantaggioso per la sopravvivenza della prole, è un comportamento immodificabile. Un altro esempio è il maschio dello spinarello, pesce territoriale con ventre rosso e una regione dorsale grigia e azzurra, il maschio difende risorse e femmine del proprio territorio e cerca di essere l’unico a fecondarle, hanno presentato ad esso una serie di sagome per capire cosa provocasse lo stimolo segnale dell’attacco dello spinarello, se la sagoma è simile allo spinarello e con colori simili viene stimolata la risposta aggressiva in modo da evitare che altri maschi fecondino le femmine, anche in questo caso è un comportamento innato. L’apprendimento è una modifica del comportamento basato su precedenti comportamenti, l’assuefazione è la forma più semplice di apprendimento, gli organismi ignorano segnali ripetuti, è una forma di apprendimento non associativo e la diminuzione della risposta allo stimolo è dovuta alla ripetizione, un esempio è lo spaventapasseri e gli uccelli, gli spaventapasseri hanno forma e vestiti dell’uomo e gli uccelli fuggono per paura da essi, quando lo stimolo è troppo ripetuto andiamo incontro ad assuefazione, gli uccelli non si spaventano più e i contadini cambiano posizione e colori dei vestiti dello spaventapasseri, un altro esempio ancora sono i parchi naturali e gli animali che per assuefazione non hanno più lo stimolo di fuga. Apprendimento associativo, l’associazione si sviluppa tra lo stimolo e la risposta, abbiamo due tipi principali:
- Condizionamento classico: risposta involontaria associata volontariamente positivamente o negativamente ad uno stimolo che originariamente non suscita alcuna risposta, ad esempio Pavlov procedette con un esperimento su cani che erano legati, suonò un campanello ogni volta che portava loro cibo, i cani producono saliva quando vedono o sentono cibo per la digestione, a questo punto quando suona un campanello i cani iniziavano a salivare anche in assenza di cibo, il cibo rappresenta lo stimolo incondizionato, la salivazione rappresenta la risposa incondizionata, la salivazione in risposta al campanello rappresenta la risposta condizionata.
- Condizionamento operante: comportamento animale rinforzato da una conseguenza che sia una ricompensa o una punizione, l’esperimento di Skinner consistette in una box dove i ratti premono una leva ed ottengono cibo o premono una leva con scariche elettriche, se la prima leva che premono è quella del cibo il ratto saprà d’ora in poi che quella è la leva del cibo, se a prima leva è quella della scossa il ratto saprà di non dover toccare più quella leva, è il modo attraverso cui vengono addestrati i cani, gli uccelli invece imparano ad evitare di nutrirsi di farfalle che hanno un cattivo sapore come la ghiandaia imitatrice che evita di nutrirsi della farfalla monarca che ha un cattivo sapore. Apprendimento cognitivo: abilità a risolvere problemi con consapevolezza e senza diretto feedback ambientale, comprende cognizione di causa, memoria, progettazione e ragionamento ed è un comportamento complesso, un esempio sono gli scimpanzé che in un esame mettono casse una sull’altra per raggiungere la banana in alto prevedendo senza esperienza o base genetica quello che avverrà. Il comportamento è spesso un mix fra comportamento innato e appreso, gli uccelli ad esempio sono geneticamente predisposti al canto per la presenza della siringe, organo del canto, la capacità di emettere queste sonorità dipende dalla specie? non è così e lo hanno dimostrato separando i piccoli di alcune specie dai genitori, attraverso strumenti per disegnare graficamente un suono noteremo come che se siamo in assenza di suoni o se i piccoli sentono il canto di un'altra specie quello che avverrà è un canto anomalo che anche se melodioso non è esattamente ripetuto, nel momento i cui si farà sentire al piccolo il canto della propria specie allora in quel caso la melodia verrà ripetuta esattamente. Un esempio di interazione tra genetica e comportamento sono i comportamenti che possono essere appresi solo in una finestra temporale, come ad esempio il periodo critico ossia un periodo in cui gli animali sviluppano pattern di comportamento specie specifici come ad esempio l’impriting in cui i piccoli paperi seguono la prima cosa in movimento, anche oggetti, considerandola come
Il granchio mangia cozze di diverse dimensioni, preferisce quelle di dimensioni intermedie con maggior ritorno di energia, la cozze più grandi forniscono più energia ma sono più difficili da aprire, quelle più piccole sono più facili da aprire ma forniscono minore energia, quindi attraverso un calcolo costo benefici dove il costo è l’energia spesa per aprirla e il beneficio è il cibo quindi l’energia ottenuta, il granchio ha preferito nel tempo le cozze di dimensioni intermedie, più vantaggiose per lui. La nettarinia dalle ali dorate si ciba di nettare, è territoriale e diffusa di Africa, guadagna 780 calorie al giorno nella attività di foraggiamento nel proprio territorio, spende però 728 calorie nella difesa del territorio, ha quindi un guadagno netto di 52 calorie, è stato facile in questo caso contare le calorie perché sono facili da calcolare le calorie del nettare. Comportamento territoriale: la difesa del territorio presenta costi e benefici, il territorio è un area precisa in cui un individuo o un gruppo vive escludendo i conspecifici e a volte anche in membri della stessa specie, un territorio può anche essere un albero, utilizza ovviamente un comportamento aggressivo per difender il territorio, oppure marca il territorio, il beneficio è dato dall’esclusivo accesso alle risorse come cibo, partner, rifugio, mente il costo è proprio il costo energetico da spendere per difendere il proprio territorio. La grandezza del territorio dipende dalla specie, i ghepardi necessitano di territori molto ampi per la caccia, il territorio è dimensionato in base alla proporzione della specie animale del loro corpo, il territorio deve essere grande anche perché deve esserci spazio a sufficienza per le prede erbivore, lo spazio riproduttivo è invece molto più piccolo in quanto deve controllare solo la specie, le dimensioni del territorio riproduttivo delle sule è determinato da quanto distante un uccello riesce a beccare il vicino senza abbandonare il nido. Comunicazione: uso di specifici segnali o displays per modificare il comportamento degli altri individui, essa può essere utilizzata per scopi diversi:
- Definizione del territorio
- Mantenimento del contatto tra i piccoli
- Corteggiamento
- Contese tra maschi I segnali sono specie specifici, ad esempio la comunicazione visiva che noi usiamo spesso non serve per animali cechi, notturni, fossori, altri segnali sono chimici come nel caso della formica che è un animale sociale e rilascia tracce odorose per rintracciare il cibo, gli animali sociali lavorano insieme per il mantenimento della colonia, quindi le operaie vanno a caccia di cibo, se una formica trova il cibo torna indietro rilasciando una scia odorosa in modo tale da segnalare e portare insieme il cibo al formicaio, un altro esempio sono i feromoni che rilasciano le falene per attrarre i maschi oppure l’ape operaia rilascia feromoni per inibire l’apparato riproduttore delle api operaie. Anche il suono è un tipo di comunicazione ad esempio importante per gli uccelli che ha un limite nonostante possa raggiungere grandi distanze è temporaneo e dura infatti solo il tempo di emissione, nel caso degli uccelli l’aria è meno turbolenta all’alba e al tramonto e quindi il segnale viaggia più rapidamente, molti maschi utilizzano la comunicazione uditiva per attrarre femmine e misurare la forza dei competitori, anche le femmine utilizzano sistemi sonori, negli elefanti di mare le femmine richiamano il maschio se un altro maschio tenta di accoppiarsi con loro, un esempio sono i rospi che utilizzano la loro cassa vocale per attirare le femmine, più il canto è forte più il rospo è prescelto dalle femmine perché indica buona salute, tuttavia il suono può richiamare i predatori come i pipistrelli che predano le rane, oppure può attirare i parassiti come le mosche che depongono le uova sui grilli. Nella comunicazione visiva abbiamo ad esempio la competizione fra i maschi, combattimenti anche ritualizzati e non mortali, al fine di elaborare displays di grande effetto sulle femmine ha portato ad acquisire colorazione complesse ed estese ornamentazioni, la lotta è rituale e non mortale perché altrimenti di andrebbe solo a impoverire il patrimonio genetico della propria specie, un altro esempio sono le lucciole che sono a rischio estinzione perché risentono dell’inquinamento, ogni specie ha un proprio lampeggio per numero e durata e sono prodotte dai maschi, alcune
femmine tuttavia imitano i lampi di altre specie per attirare maschi diversi e mangiarli, i predatori utilizzano i lampi per attirare la presenza dei maschi e mangiarli. Anche la comunicazione tattile è utilizzata per stabilire legami fra i membri di un gruppo come la danza delle api studiata da Karl von Frisch che comunica la localizzazione del cibo, l’ape esploratrice danza in circolo sul favo, poiché nell’alveare c’è buio le altre api seguono l’esploratrice e la toccano, quindi una comunicazione tattile, inoltre l’odore dell’ape esploratrice segnala alle api quale fiore andare a cercare, se il cibo si trova a meno di 50 m la direzione della danza è casuale ed è sul lato verticale del favo, se il cibo è a più di 50 m abbiamo una “waggle dance” quindi una direzione della danza a forma di 8 che ci dà anche un segnale in più per il cibo ossia dov’è, infatti l’angolo descritto dalla parte centrale del 8 rispetto all’orientamento verticale corrisponde all’angolo che la posizione della fonte di cibo forma rispetto all’alveare, comunicazione visiva, olfattiva e tattile tutte in un'unica specie per l’ottenimento del cibo in una colonia. Vita di gruppo: molti schemi comportamentali animali sono diretti ad altri animali e alcuni dei comportamenti più complessi hanno luogo in gruppi di animali come stormi o branchi, la vita di gruppo può ridurre la predazione attraverso:
- Maggiore vigilanza: un’ipotesi è quella dei tanti occhi, secondo cui vivendo in gruppo gli individui possono ridurre il tempo impiegato per avvistare i predatori ed accrescere quello impiegato per nutrirsi, ad esempio se ciascun colombaccio occasionalmente controlla per vedere se c’è un falco, più grande è il gruppo, più probabilmente verrà avvistato con sufficiente rapidità da far volare lo stormo.
- Protezione dovuta semplicemente al numero di individui: tipicamente i predatori catturano una preda alla volta, in un gruppo numeroso le probabilità di essere predati diminuiscono, un individuo può minimizzare il pericolo scegliendo il luogo più vicino al centro del gruppo, il cosiddetto gregge egoista. Le dimensioni del gruppo possono essere il risultato fra il beneficio della vita di gruppo e i costi come l’altruismo, ad esempio la singola ape muore pungendo il predatore che attacca l’alveare, l’altruismo è quindi quel comportamento che sembra favorire gli altri a scapito di se stesso, la maggior parte delle azioni altruistiche servono a favorire i propri parenti, la kin selection o selezione parentale sono i comportamenti in cui l’individuo viene in qualche modo sacrificato, promuovono indirettamente la dispersione dei geni dell’individuo stesso per un beneficio. Uno dei primi tentativi si spiegare l’esistenza dell’altruismo prende il nome di selezione di gruppo, un concetto che ha alla base l’idea che la selezione naturale porti a esiti positivi per un intero gruppo o specie, nel 1962 l’ecologo britannico Edwards ipotizzò che un gruppo contenente individui altruisti, ciascun caratterizzato dalla volontà di subordinare i propri interessi a quelli della comunità avrebbe avuto un vantaggio selettivo rispetto ad uno composto solo da individui egoisti, alla fine degli anni 60 l’idea della selezione di un gruppo fu criticata duramente, il biologo Williams sosteneva che l’evoluzione agisce attraverso la selezione degli individui, secondo questo approccio le caratteristiche adattive, in genere, sono selezionate a beneficio della sopravvivenza e della riproduzione dell’individuo, piuttosto che del gruppo, secondo la maggior parte degli ecologi, è più plausibile pensare che la selezione naturale abbia come risultato un guadagno individuale piuttosto che collettivo. Un esempio di comportamento egoista lo troviamo nell’Entello, i maschi degli entelli possono uccidere i piccoli di altri maschi, quando le femminee non allevano esse divengono sessualmente recettive, cosi un maschio si può nuovamente accoppiare, l’infanticidio permette ad un maschio di accoppiarsi ed avere più prole in tal modo i geni che governano questo comportamento si diffondono per selezione naturale. La kin selection è invece un comportamento che pur abbassando la propria fitness individuale aumenta il successo riproduttivo dei parenti, il coefficiente di parentela è la probabilità che ciascuno dei due individui condivida una copia di un dato gene, un organismo non trasmette i suoi
Secondo Darwin i maschi di alcune specie presentano caratteristiche stravaganti e tali caratteristiche non forniscono un vantaggio per tutti i membri della specie altrimenti sarebbero stati presenti in entrambi i sessi, tali caratteristiche sarebbero il risultato della selezione sessuale che favorisce i caratteri che accrescono il successo di un organismo nell’accoppiamento, abbiamo due forme di selezione sessuale:
- Selezione intersessuale: scelgono il partner basandosi su particolari caratteristiche, la scelta del partner da parte delle femmine dipende ad esempio dai displays di corteggiamento come ad esempio le femmine di pinarello che preferiscono maschi che scuotono di più il loro corpo durante il corteggiamento, le scelte possono anche essere basate sul colore del piumaggio o sulla quantità di piume, le femmine di mecotteri chiedono al maschio un dono nuziale che permette alle femmine di produrre più uova e al maschio di copulare più a lungo oppure i maschi della vedova codalunga che con code allungate artificialmente attrae più femmine e ottiene un maggiore successo riproduttivo.
- Selezione intrasessuale: membri dello stesso sesso competono per il partner, il vincitore realizza la maggior parte degli accoppiamenti, in molte specie le femmine non scelgono attivamente fra i propri partner, invece esse si accoppiano con il maschio più competitivo, la dominanza è determinata da combattimenti fra maschi, che sono più grandi delle femmine, i maschi più piccoli possono pero procreare intercettando le femmine, un esempio è l’elefante marino, il cui successo riproduttivo è influenzato dalle dimensione corporee. Nela monogamia maschi e femmine sono generalmente simili in dimensioni e aspetto, non c’è dimorfismo sessuale, l’ipotesi della difesa del partner ci dice che il maschio sta con la femmina per aiutarla ad allevare la prole che diversamente avrebbero maggiore mortalità, l’ipotesi della monogamia rafforzata dalle femmine ci dice che le femmine interferiscono con i maschi che attraggono altre femmine Nella poliginia le femmine si accoppiano con un solo maschio, sono associate con cure uniparentali, i maschi contribuiscono in minima parte a crescere la prole, abbiamo dimorfismo sessuale infatti il maschio è più grande e ne abbiamo di tre tipi:
- Basata sulle risorse: secondo cui la femmina sceglie il maschio che ha un territorio con molte risorse ma dovrà dividere tutto con altre femmine, vantaggioso per il maschio.
- Harem: il maschio dominante controlla un gruppo di femmine in un’area, abbiamo vantaggi per le femmine come la difesa dei predatori.
- Corteggiamento: i maschi di esibiscono in un lek ossie forme ritualizzate di corteggiamento, le femmine scelgono i maschi più appariscenti. Nella poliandria la femmina è più grande del maschio come in alcuni ragni o nei pesci pipa, i maschi dei pesci pipa hanno una borsa per la cova e le femmine producono uova a sufficienze per accoppiarsi con un altro maschio, un altro esempio sono le femmine del piro ghiacciato che producono tante uova che il loro successo riproduttivo è limitato soltanto dal numero di maschi che esse possono trovare, ai fini della cova delle uova.
Interazioni tra specie Nella competizione entrambe le specie traggono svantaggio, nell’amensalismo una specie trae vantaggio e una specie invece rimane neutrale, nella predazione, nel parassitismo e nell’erbivoria una specie trae vantaggio mentre una specie trae svantaggio, nel mutualismo entrambe le specie traggono vantaggio, nel commensalismo una specie trae vantaggio mentre una specie rimane neutrale, nel neutralismo entrambe le specie rimangono neutrali. L'amensalismo è un tipo di interazione tra specie viventi in cui una impedisce e diminuisce il successo di un'altra, senza però allo stesso tempo trarne ne vantaggio ne svantaggio, questo può accadere se un organismo secerne un prodotto chimico come parte del suo normale metabolismo che ha un effetto negativo sul secondo organismo, un esempio si ha in Penicillium che secerne penicillina, un composto battericida. Il commensalismo è un'interazione simbiotica non obbligatoria fra due esseri viventi in cui uno approfitta del nutrimento o degli scarti dell'altro senza procurare sofferenza o disturbo, un organismo tra i due trae dei benefici dall'altro e l'altro non è danneggiato o aiutato, un esempio è la remore che ottiene cibo dai resti che fuggono dalla bocca dello squalo che attacca una preda. I conigli si nutrono di erba quindi sono erbivori così come i cervi con cui entrano in competizione, le volpi predano i conigli, gli organismi patogeni parassitano i conigli, un altro esempio sono i bufali perché la pelle del bufalo è piena di parassiti come zecche, gli uccelli mangiano le zecche con beneficio sia del bufalo che dell’uccello, abbiamo quindi parassitismo, predazione e mutualismo, il bufalo si nutre di erba quindi erbivoro, e distrugge inavvertitamente insetti e loro nidi, gli aironi guardabuoi si nutrono degli insetti che si sollevano al passaggio dei bufali, quindi amensalismo e commensalismo, un altro esempio sono i grandi mammiferi come i lupi che essendo carnivori predano e uccidono altri mammiferi, l’orso grizzly resta in attesa di assicurarsi una parte della preda uccisa dal lupo quindi entra in competizione con essi. Le interazioni con le specie non sono sempre definite chiaramente, gli ecologi hanno creduto per lungo tempo che il rapporto tra anemone di mare e pesce pagliaccio fosse un’interazione commensalistica, dal momento che il pesce vivendo tra i tentacoli urticanti dell’anemone gode della sua protezione, ma se le feci del pesce pagliaccio apportassero nutrienti all’anemone questa potrebbe in realtà essere un’interazione mutualistica. Il termine coevoluzione indica un'evoluzione interdipendente di due specie che acquisiscono adattamenti particolari in conseguenza di mutue pressioni selettive, questa definizione di coevoluzione in senso stretto ossia coevoluzione accoppiata o reciproca prevede l’esistenza di una relazione tra due specie in cui l’una esercita una continua pressione selettiva sull’altra. Nella coevoluzione diffusa o reticolata si considerano due sistemi di specie (piante, animali, funghi o batteri) come nel caso delle piante con fiore, che sono visitate e impollinate da molte specie di insetti e che quindi nel corso dell'evoluzione sviluppano, come adattamento verso i loro impollinatori, determinate caratteristiche comuni come forma, colore e profumo. Un esempio di coevoluzione è quello dato da falene e pipistrelli, i pipistrelli emettono ultrasuoni per localizzare gli insetti, tuttavia, ci sono falene che sono in grado di rilevare questi ultrasuoni e cambiare i loro schemi di movimento per evitarli, alcune falene hanno perfezionato questa tecnica all’estremo ed emettono propri ultrasuoni che confondono i pipistrelli, il che rende questi animali incapaci di cacciarle e ci mostra ancora una volta quanto siano diversificati i prodotti dell’evoluzione nel mondo animale. La nicchia ecologica è il complesso delle risorse ambientali di una specie, l’insieme delle condizioni fisiche e biologiche necessarie alla vita di una specie, la nicchia realizzata viene invece definita come la nicchia ecologica che la specie riesce a realizzare tenendo conto delle interazioni con le altre specie.
Tra le strategia antipredatorie abbiamo ad esempio la difesa chimica come i coleotteri bombardieri che emettono spray caldi o le puzzole, la colorazione aposematica o colorazione d’avvertimento segnala un gusto sgradevole, molte rane tropicali hanno una vivace colorazione che segnala la presenza di veleni nella pelle, anche la colorazione criptica o mimetismo è un esempio di strategia anti predatoria, come le cavallette verdi ossia insetti stecco che mimano i rami, i cavallucci di mare che adottano una colorazione del corpo che richiama il loro habitat, oppure il Phyllobates terribilis, una rana he raggiunge la lunghezza di 55 mm, di colore giallo arancione e verde con veleno potentissimo infatti il contenuto medio di una rana ossia 1 mg può uccidere circa 10.000 topi oppure circa 10-20 uomini. Abbiamo due tipi di mimetismo ossia la somiglianza del mimo ad un altro organismo:
- Mimetismo Mulleriano: specie nocive convergono per rafforzare il segnale di pericolo come api e vespe che condividono le strisce gialle e nere ed entrambi in grado di pungere.
- Mimetismo Batesiano: un mimo innocuo non tossico somiglia ad un modello tossico come il scarlet king snake veleno a strisce rosse, nere e bianche e il coral snake non velenoso che ne imita i colori. Tra i displays di intimidazione abbiamo invece il porcupine fish o pesce palla che si gonfia e inganna il predatore circa la facilità di catturare la preda, oppure la puntura dello scorpione quindi una difesa aggressiva o la presenza delle corna, cavallette, rane e pesci si difendono tramite la loro agilità, a differenza di tartarughe, porcospino e i coleotteri che hanno sul proprio dorso rispettivamente guscio, aculei e esoscheletro in grado di proteggerli, il masting è una produzione sincrona di prole in una specie che sazi i predatori e permette ad alcun giovani di sopravvivere. I predatori spesso influenzano la densità della preda:
- Sistema controllato dal donatore: la disponibilità di prede è determinata da fattori diversi dalla predazione, come la quantità di cibo, cosicché la rimozione dei predatori non ha effetto sulla densità della preda.
- Sistema controllato dal predatore: l’azione del predatore riduce la quantità di prede, cosicché la rimozione dei predatori fa accrescere la quantità di preda. La densità di una specie a volte può influenzare direttamente la densità di un’altra specie, in un grafico possiamo riportare ad esempio la densità di lepri e linci che aumentano e diminuiscono insieme ciclicamente ogni 10 anni, questo perché tra loro hanno un rapporto preda predatore diretto. Le specie invasive non hanno predatori naturali, essendo invasive il nuovo territorio può non possedere il loro predatore e introdurli vuol dire solo introdurre ulteriori specie invasive, un esempio è il serpente bruno degli alberi o boiga irregularis introdotto a Guam che si nutre di uova di uccelli arrampicandosi sugli alberi, dal 1980 otto delle undici specie forestali di uccelli si sono estinti perché non avevano difese contro queste specie invasive perché non si erano evoluti con esso. Più del 72 % degli studi condotti sui predatori le specie predatrici sono capaci di indurre una riduzione nella densità delle prede, la varietà dei meccanismi anti predatori inoltre dimostra come la predazione abbia una tale importanza da promuovere l’evoluzione di difese di vario genere, basti pensare a veleni, aculei o colori aposematici, se sono comparsi e mantenuti allora sono molto importanti, la predazione è quindi una forza molto potente in natura. L’erbivoria può essere letale per le specie piccole, generalmente non è letale per le specie più grandi, gli erbivori generalisti possono nutrirsi di diverse specie di piante, mentre gli erbivori specialisti restringono la loro dieta a 1 - 2 specie, dipendere da una sola risorsa alimentare è un limite, nel momento in cui quella non è disponibile sei impossibilitato ad accedere ad altre risorse come il koala e il bambu, i predatori carnivori e i parassiti intervengono nell’abbassamenti della densità degli erbivori, le piante non vengono completamente consumate sia per i loro sistemi di difesa sia per la predazione degli erbivori, sistema di controllo che porta ad un sistema di equilibrio.
La difesa delle piante: sostanze chimiche potenti e insolite, sono metaboliti secondari che non fanno parte delle vie metaboliche come gli alcaloidi, fenoli e terpenoidi e abbiamo anche una dfesa meccanica come le spine, il complesso difensivo di una pianta è denominato resistenza della pianta. Gli erbivori possono proteggersi dai meccanismi di difesa delle piante tramite detossicazione, mediante due vie metaboliche:
- Ossidazione: catalisi dei metaboliti secondari nei corrispondenti alcol mediante ossidasi a funzione mista.
- Coniugazione: unione de prodotti di ossidazione con altre molecole per creare composti inattivi e facilmente escreti. Certi composti chimici che sono tossici per gli erbivori generalisti aumentano realmente il tasso di crescita degli organismi specialisti divenuti resistenti alle sostanze chimiche in questione, in ogni caso c’è un maggior impatto degli insetti rispetto ai vertebrati. Parassitismo: un organismo di alimenta di un altro organismo di un’altra specie ma normalmente non lo porta a morte, l’organismo predatore viene indicato come parassita, l’organismo predato viene indicato come ospite, tutti gli organismi sono parassitati, un esempio di parassiti sono i trematoda, in particolare una specie compie un ciclo che coinvolge lumache, formiche e mucche e ha bisogno di essi per la riproduzione, le lumache si cibano delle loro uova che espellono attraverso la bava, le formiche si nutrono della bave delle lumache e vengono poi mangiate per sbaglio insieme all’erba dalle mucche, nel cui intestino si riproducono sessualmente, mentre nella bava delle lumache si sono riprodotti asessualmente, emesse con le feci le uova si trovano di nuovo nell’erba dove il ciclo può ricominciare. Le oloparassite sono piante che mancano di clorofilla e sono totalmente dipendenti dalla pianta ospite per acqua e nutrienti, soltanto a volte il fiore si sviluppa al di fuori della pianta ospite come la Rafflesia arnoldii il cui fiore è il più grande fiore al mondo lungo circa 1 m. Le piante emiparassite generalmente attuano la fotosintesi ma mancano di un apparato radicale per drenare l’acqua perciò dipendono dall’ospite per questa funzione come il vischio. I parassiti possono essere:
- Monofago: si nutre su uno o due ospiti strettamente collegati.
- Polifago: si nutre su diversi ospiti. In base alle dimensioni:
- Microparassiti: si moltiplicano dentro l’ospite, generalmente dentro le cellule come batteri e virus.
- Macroparassiti: vivono nell’ospite ma rilasciano stadi giovanili fuori dall’animale ospite. In base al sito di parassitismo:
- Endoparassiti: all’interno del corpo dell’ospite come il verme solitario.
- Ectoparassiti: all’esterno e adeso sul corpo dell’ospite come zecche e pulci. Il parassitismo è una forma di vita molto comune, i parassiti possono sopravanzare in numero le specie a vita libera per un fattore di uno a quattro, la maggior parte delle piante e degli animali ospita diversi parassiti. Soltanto pochi casi di rimozione sperimentale di parassiti per via delle difficoltà sperimentale confermano che i parassiti riducono la densità di popolazione, l’unico studio condotto è stato quello delle cinciarelle e delle larve della mosca carnaria, che ha portato a scoprire che la presenza del parassita quindi delle larve portava ad una diminuzione della densità della popolazione di cinciarella. Specie parassite introdotte per studiare il parassitismo come fattore di mortalità: la ruggine del castagno dovuta a un fungo ha praticamente distrutto tutti castagneti nel nord America, la grafiosi del’olmo causata da un fungo ha portato all’eliminazione degli olmi in Europa e in nord America, l’antracnosi è infezione causata dal fungo che ha ridotto i cipressi in Italia.
