“Popolazione" :

1. L'ecologia delle popolazioni studia la struttura e la dinamica delle popolazioni. Insieme alla genetica delle popolazioni forma una disciplina più generale, ovvero la biologia delle popolazioni. • “Popolazione": • in genetica: un insieme di individui della stessa specie che si incrociano, in isolamento da altri insiemi di individui della stessa specie. • in ecologia: un insieme di individui della stessa specie che vive in una determinata area geografica.

2. Problema principale: derivare le caratteristiche delle popolazioni dalle caratteristiche degli individui e derivare la dinamica dei processi delle popolazioni dalla dinamica dei processi individuali. Ad esempio: individuopopolazione caratteristica sesso rapporto dei sessi processo morte mortalità

3. Assioma: tutti gli individui di una popolazione sono ecologicamente equivalenti. • In altre parole, tutti gli individui di una popolazione: • hanno lo stesso ciclo vitale • sono implicati negli stessi processi ecologici (a parità di stadio di sviluppo) • i tassi di tali processi o le probabilità di determinati eventi sono statisticamente identici 

4. Nt+1=Nt+nati-morti+immigrati-emigrati Processi demografici Sia assumonocome nulli Nt+1=Nt+nati-morti N  numero di individui nella popolazione Ma cosa è un individuo?

12. N t Modello esponenziale (T.R. Malthus, 1766-1834)

13. N t Modello logistico (P. Verhulst, 1838): competizione intraspecifica K K/2

17. Competizione interspecifica

18. Competizione interspecifica • Esperimenti di G.F. Gause in Russia nel 1934-35 • Paramecium aurelia, Paramecium caudatum, Paramecium bursaria • Paramecium aurelia esclude Paramecium caudatum • Paramecium bursaria coesiste conParamecium caudatum

19. Competizione interspecifica

20. Competizione interspecifica • Paramecium aurelia è più efficiente nell’uso delle risorse condivise (batteri e cellule di lievito) di Paramecium caudatum • Paramecium bursaria utilizza prevalentemente le cellule di lievito al fondo dei tubi di coltura, Paramecium caudatum i batteri in sospensione • In competizione, nessuna specie raggiunge la capacità portante che raggiungerebbe senza competizione

21. Competizione interspecifica • Paramecium caudatum • Strettamente eterotrofo • Ha bisogno di O2 • Paramecium bursaria • Autotrofo, ma si nutre anche di cellule di lievito • Ha alghe endosimbionti e quindi produce O2 • Può nutrirsi al fondo dei tubi di coltura • Le due specie usano risorse differenti • La competizione interspecifica è debole, quindi ci può essere coesistenza

22. Principio di esclusione competitiva Due specie in continua e diretta competizione per una risorsa limitante non possono coesistere

23. Modello logistico (P. Verhulst, 1838): competizione intraspecifica Coefficiente di competizione:(1 ind. N2 = a12 “N1-equivalenti”) 1 1 1 1 1

24. Modello di Lotka (1925) e Volterra (1926): competizione intra- ed interspecifica

25. (triviale!)

26. N2 K1a12 N1 K1

27. N2 N1 K2 K1a12 K1 K2a21

28. N2 N1 K1a12 K2 K2a21 K1

29. N2 N1 K1a12 K2 K1 K2a21

30. N2 N1 K2 K1a12 K2a21 K1

34. N2 N1 K2 K1a12 K1 K2a21

35. N2 N1 K1a12 K2 K2a21 K1

36. N2 N1 K1a12 K2 K1 K2a21

37. N2 N1 K2 K1a12 K2a21 K1

40. ì dN = - 1 r N aN N ï 1 1 2 dt ï í ï dN = - 2 f aN N mN ï 1 2 2 î dt

41. m f a 8 0 N - N - 6 0 1 1 N - N + 2 2 2 N 4 0 r a N + N + 1 2 0 1 N + N - 2 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 N 1

42. N (0) = 60 1 N (0) = 20 2 r = 0.75 m f a f = 0.25 8 0 6 0 a = 0.05 2 N 4 0 m = 0.25 2 0 r a 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 N 1

43. ì dN = - - 2 1 r N b N aN N ï 1 1 1 1 2 Competizione dt ï intraspecifica í per prede e ï dN predatori = - - 2 2 f aN N b N mN ï 1 2 2 2 2 î dt

44. ì dN = - - 2 1 r N b N aN N ï 1 1 1 1 2 Competizione dt ï intraspecifica í per prede e ï dN predatori = - - 2 2 f aN N b N mN ï 1 2 2 2 2 î dt

46. density-dependent seed production density-independent death rate Allee effect