Resistenza ambientale: fattori ed esempi
La resistenza ambientale sono i fattori che insieme limitano la crescita di una popolazione naturale. Questi possono dipendere dalla densità della popolazione, come la competizione, la depredazione, il parassitismo o la qualità ambientale. Possono anche essere indipendenti dalla densità come catastrofi o stagionalità climatica.
In assenza di fattori di regolazione ambientale, qualsiasi popolazione naturale crescerebbe esponenzialmente in base al suo potenziale biotico. Tuttavia, gli effetti della resistenza ambientale limitano la crescita della popolazione, raggiungendo un equilibrio.
Le diverse interazioni tra i fattori che esercitano una resistenza ambientale nella crescita della popolazione generano dinamiche di popolazione altamente variabili.
Generalmente, le popolazioni raggiungono un equilibrio dinamico rappresentato graficamente in curve che oscillano intorno a un valore di equilibrio.
Qual è la resistenza ambientale?
Il modello più semplice di dinamica della popolazione presuppone che, in condizioni ambientali ottimali, il numero di individui aumenti in base al potenziale biotico della popolazione.
Cioè, il tasso di crescita pro capite (r) è sempre lo stesso, qualunque sia la dimensione della popolazione. Sotto queste premesse la crescita della popolazione sarebbe esponenziale.
In natura, le popolazioni possono crescere esponenzialmente in una fase iniziale, ma non possono mantenere questa dinamica all'infinito. Ci sono fattori che limitano o regolano la crescita di questa popolazione. La somma di questi fattori è nota come resistenza ambientale.
I fattori che esercitano la resistenza ambientale agiscono diminuendo il tasso di crescita pro capite quando la popolazione si avvicina alla sua dimensione ottimale, meglio conosciuta come capacità di carico.
Questa dinamica genera una crescita logistica che generalmente raggiunge un equilibrio dinamico, con fluttuazioni periodiche stabili attorno alla capacità di carico (K).
Fattori di resistenza ambientale
-Densoindependientes
Quando i fattori che generano resistenza ambientale sono indipendenti dalla densità degli individui, si dice che siano densamente indipendenti.
Alcuni fattori indipendenti dalla densità possono verificarsi periodicamente con le stagioni, come fuoco, siccità, inondazioni o gelo. Questi intervengono nella regolazione della dimensione della popolazione.
Costituendoli periodicamente, anno dopo anno, esercitano una pressione selettiva costante, che a volte ha generato adattamenti specifici negli individui che hanno permesso loro di aumentare la loro attitudine e sopravvivere anno dopo anno, nonostante il loro effetto normativo.
Altri effetti dipendenti dalla densità casuale, come i cambiamenti estremi nel clima, le eruzioni vulcaniche e altri disastri naturali, possono produrre cambiamenti imprevedibili nelle popolazioni. Non possono mantenere la dimensione della popolazione a livelli costanti o in un punto di equilibrio.
-Dipendenti
Se i fattori che regolano la crescita della popolazione dipendono dalla densità degli individui, allora sono chiamati densodipendenti. Questi fattori possono essere abiotici o biotici.
Fattori abiotici
I fattori abiotici di resistenza ambientale sono quelli che si verificano quando l'aumento della dimensione della popolazione altera le condizioni fisico-chimiche dell'habitat.
Ad esempio, un'alta densità di popolazione può generare l'accumulo di rifiuti nocivi che riducono il tasso di sopravvivenza o riproduzione degli individui.
Fattori biotici
I fattori biotici sono quelli derivanti dall'interazione tra individui di una specie o di specie diverse. Ad esempio, competizione, predazione e parassitismo.
concorrenza
La competizione si verifica quando le risorse vitali utilizzate da individui della stessa specie o di specie diverse sono limitate. Alcune risorse limitanti possono essere nutrienti, acqua, territorio, ripari prima dei predatori, individui del sesso opposto, luce, tra gli altri.
Nella misura in cui la popolazione aumenta, diminuisce la disponibilità pro capite delle risorse, che riduce il tasso di riproduzione degli individui e il tasso di crescita della popolazione. Questo meccanismo genera una dinamica di crescita logistica.
predazione
La predazione è un tipo di interazione tra le specie mediante la quale un individuo di una specie (predatore) caccia un individuo di un'altra specie (preda) per consumarlo come cibo. In questo tipo di interazione, la densità di ogni popolazione esercita un regolamento sull'altro.
Nella misura in cui la preda aumenta la sua popolazione, la popolazione del predatore aumenta a causa della disponibilità di cibo. Ma, aumentando la densità dei predatori, la popolazione di prede diminuisce a causa di un aumento della pressione di predazione.
Questo tipo di interazione genera curve di crescita della popolazione il cui equilibrio è dinamico. Non si raggiunge una dimensione statica della popolazione nella capacità di carico, ma le popolazioni sono costantemente mantenute oscillanti attorno a questo valore.
parassitismo
Il parassitismo è un'interazione mediante la quale un individuo di una specie (parassita) beneficia degli individui di un'altra specie (ospite), producendo una diminuzione della loro probabilità di sopravvivenza o riproduzione. In questo senso, è anche considerato un meccanismo di regolazione della popolazione.
L'interazione tra parassiti e ospiti può generare dinamiche simili a quelle di predatori e prede. Tuttavia, la diversità dei tipi di interazioni parassito-ospite in natura è infinita, pertanto è possibile generare anche dinamiche più complesse.
-Interaccciones
In natura, gli effetti dipendenti e indipendenti della densità interagiscono nella regolazione delle popolazioni, producendo una grande diversità di modelli.
Una popolazione può rimanere di dimensioni vicine alla capacità di carico a causa di fattori dipendenti dalla densità e alla fine subire una brusca diminuzione a causa di una catastrofe naturale indipendente dalla densità.
Esempi
Crescita batterica
Quando un inoculo batterico viene seminato in un terreno di coltura, è possibile osservare una curva di crescita a quattro fasi. In questa curva è possibile vedere chiaramente la crescita esponenziale iniziale e l'effetto della regolazione ambientale.
Inizialmente viene evidenziata una fase stazionaria e infine un effetto di riduzione della dimensione della popolazione.
Durante la prima fase dell'adattamento, i batteri non si riproducono, ma sintetizzano l'RNA, gli enzimi e altre molecole. Durante questa fase non si osserva alcuna crescita della popolazione.
Nella fase successiva, si verifica la divisione cellulare. I batteri si riproducono per fusione binaria, una cellula è divisa in due cellule figlie.
Questo meccanismo genera una crescita esponenziale in cui la dimensione della popolazione raddoppia in ciascun periodo di tempo consecutivo. Tuttavia, questa fase non può continuare all'infinito perché i nutrienti del mezzo iniziano a essere limitanti.
La terza fase della curva è stazionaria. La riduzione dei nutrienti e l'accumulo di tossine portano di conseguenza la riduzione del tasso di crescita della popolazione fino a raggiungere un valore costante nel numero di batteri. A questo punto il tasso di produzione di nuovi batteri è bilanciato con il tasso di morte batterica.
Nella fase finale della curva c'è una brusca diminuzione del numero di batteri. Ciò si verifica quando tutti i nutrienti nel terreno di coltura sono stati esauriti e i batteri muoiono.
Lince e lepri
L'esempio tipico della regolazione della popolazione tra le popolazioni di predatori e prede è quella delle linci e delle lepri. Una diminuzione della dimensione della popolazione delle lepri produce una diminuzione del numero di linci.
Un numero minore di lince diminuisce la pressione predatoria delle lepri e, a sua volta, produce un aumento del numero di linci.
È importante considerare che nella dinamica della popolazione delle lepri è anche mediata dalla disponibilità di cibo per questi.
Lemmings
Un caso di studio interessante si verifica con i Lemmings in Groenlandia. La popolazione di questi mammiferi è regolata da quattro specie predatorie: un gufo, una volpe, una specie di uccello e l'ermellino ( Mustela erminea ).
I primi tre sono predatori opportunisti che si nutrono di lemming solo quando sono abbondanti. Mentre l'ermellino si nutre esclusivamente dei lemming.
Questa interazione tra i diversi fattori regolatori produce oscillazioni periodiche nella crescita della popolazione che genera cicli di quattro anni nei lemming. Questa dinamica può essere spiegata nel modo seguente.
Quando i lemming si trovano in popolazioni di dimensioni ridotte, sono solo predati da uno stallo. Con una pressione predatoria relativamente bassa, aumenta rapidamente la sua dimensione di popolazione.
Aumentando la popolazione di lemming, i predatori opportunisti iniziano a cacciarli più frequentemente. D'altro canto, gli ermellini aumentano anche le dimensioni della popolazione, poiché esiste una maggiore disponibilità di cibo. Questa situazione genera un limite dipendente dalla densità della popolazione di lemming.
L'aumento del numero di specie predatorie e della dimensione delle loro popolazioni genera una fortissima pressione predatoria sui lemming, causando una brusca diminuzione delle dimensioni della popolazione.
Questa riduzione della preda si riflette in una riduzione della dimensione della popolazione degli ermellini l'anno successivo, a causa di una diminuzione del cibo, dando origine a un nuovo ciclo.
Differenza con il potenziale biotico
Il potenziale biotico è la massima capacità di crescita di una popolazione naturale soggetta a condizioni ambientali ottimali.
Ad esempio, quando il cibo è abbondante, le condizioni ambientali di umidità, pH e temperatura sono favorevoli ei loro individui non sono esposti a predatori o malattie.
Questa caratteristica della popolazione è determinata dalla capacità riproduttiva degli individui (di solito femmine), cioè dal numero di figli che sono in grado di produrre per tutta la loro vita, che dipende dall'età della prima riproduzione, il numero di bambini in ogni evento riproduttivo e la frequenza e la quantità di questi eventi.
Il potenziale biotico di una popolazione è limitato dalla resistenza ambientale. L'interazione tra i due concetti genera la capacità di carico.
