Introduzione alla Biodiversità e presentazione di alcuni...
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Introduzione alla Biodiversità Introduzione alla Biodiversità e presentazione di alcuni casi di e presentazione di alcuni casi di
studiostudio A cura di Clara Tattoni
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Che cos'è?Che cos'è?
1985 W.G. Rosen
diversità, varietà, delle forme viventi sulla terra● Diversità di una POPOLAZIONE o genetica (subα)
● Diversità delle SPECIE in un habitat (α)
● Diversità degli HABITAT (β )
● Diversità tra habitat o BIOGEOGRAFICA (γ)
α∗β = γ
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Importanza per l'uomoImportanza per l'uomo
● risorse biologiche
– alimentazione, medicina, legname● servizi ecologici
– regolazione di clima, ciclo dell'acqua e dei nutrienti, tutela del suolo
● valore ricreativo● valore culturale
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legislazionelegislazioneCONFERENZA DI RIO 1992“Scientific uncertainty should not delay measures to prevent irreversible damages”
DIRETTIVE CEE92/43/CEE “Habitat” Specie prioritarie
79/409/CEE “Uccelli”
Rete ecologica europea “Natura 2000”:
“...la cui funzione è quella di garantire la sopravvivenza a lungo termine della biodiversità presente sul continente europeo.”
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specie viventi descrittespecie viventi descritte45000
270000
70000
*1085000 Artropodi
80000
*
*
25000
72000
4000
4000
1,7 milioni!
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...fino ad oggi...fino ad oggi
● anni `80: 460 nuove specie in fondo all'Altantico● fine anni 1980 in tutti i mari: picoplancton● 1991: 130 nuove specie si scarafaggio in Guyana● migliaia di nuovi batteri● fine 1990 tre famiglie di piante da fiore in
centroamerica● 2005 nuovo carnivoro nel Borneo● 2006 uccelli e mammiferi in nuova Guinea...● 2007 nuovo leopardo nel Borneo
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..gli ultimi arrivati..gli ultimi arrivati
Repubblica 7/2/06
Repubblica 6/12/05
Repubblica 2004
Reuters 2007
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ma quanti sono?ma quanti sono?
forse 10 0000, stime tra 5 e 50 milioni di specie
Le poche certezze:● molte specie sono sconosciute
– diversità tra phylum, regioni etc ● la diversità segue delle regole biogeografiche che si
possono studiare● la questione della conservazione della diversità si può
risolvere comunque, anche senza una conoscenza esaustiva
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misurare la diversitàmisurare la diversità
● BIODIVERSITÀ non è solo il numero di specie● Diversità specifica
– Numero di specie– Distribuzione relativa
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misurare la diversitàmisurare la diversità● Indice di diversità di Simpson >0
● Indice di Shannon e WeinerEterogeneità 0logS
● Uniformità (Eveness) H 01
i specie, K, S=numero di specie
probabilità di scegliere a caso la specie i
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EsempioEsempio● Habitat A 7 specie 14 ind. Habitat B 7 specie 14 ind.
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esempioesempiospecie
Pi Pi^2 Pi Pi^21 2 0.14 0.02−0.28 8 0.57 0.33−0.322 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.193 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.194 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.195 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.196 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.197 2 0.14 0.02−0.28 1 0.07 0.01−0.19
Simpson 7 2.8Shannon 1.95 1.45Eveness 1 0.75ln7=1.95S=7
individui
comunità A
individui
comunità B
PilnPi
PilnPi
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Numero massimo di specieNumero massimo di specie
DUE APPROCCI
1) Tetto alla massima diversità possibile (n° di specie) che coincide con il n° di nicchie ecologiche potenziali
2) L’evoluzione crea nuove nicchie, pertanto il numero di specie può aumentare senza limite
Lo studio degli andamenti del passato sembra confermare entrambe le ipotesi
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un equilibrio dinamicoun equilibrio dinamico
● La Biodiversità è un processo dinamico dipendente da
– speciazione– estinzione– immigrazione– emigrazione
● Pattern di diversità
– latitudinale– dmensioni delle isole
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Diversità e estinzioniDiversità e estinzioniIpotesi: specie marine viventi=200.000fossile più antico: 650 mil annidurata media specie: 5 mil anni(650/5) X 200.000/2 = 13.000.000specie marine vissute sino ad ora
Limite: capacità di discriminare le speciepaleontologi neontologi
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teorie a confrontoteorie a confronto● Diversità illimitata
– Continuo aumento di diversità dopo la grande estinzione di massa del Permiano.
– Il numero di specie possibili non presenta un limite massimo perchè le nicchie occupate sono sempre meno di quelle ipotizzabili (nicchia dei “serpenti erbivori”)
● Diversità limitata– Massima diversità=popolazioni piccolissime (P)– Limite sotto il quale le estinzioni sono maggiori delle
speciazioni,– esiste quindi anche un numero critico di specie (Sc) che– rappresenta l’equilibrio.
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Storia della biodiversitàStoria della biodiversità● Estinzioni
– Le specie estinte costituiscono il 99.5% delle specie comparse sulla terra.
– Esiste quindi un turnover di specie le quali hanno, mediamente,
– un’esistenza variabile da 1 a pochi milioni di anni a seconda dei gruppi sistematici
● Studio dei resti fossili
– invertebrati marini 10 milioni di anni– mammiferi 1 2 milioni di anni
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Tipi di estinzione Tipi di estinzione
● Normali Locali o Globali (turnover delle specie)● Di massa (diversi taxa)● Catastrofiche (diversi taxa in pochi milioni di anni)
In condizioni di equilibrio le specie che si avvicendano nel tempo sono vicarianti ecologici (cambiano le specie ma non i ruoli).
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EsempioEsempio
Normale turnover● Con sostituzione: cambiano le specie ma non i ruoli
ecologici
– Tilacino > Dingo– Dinosauri > Mammiferi
● Senza sostituzione: – Ammoniti– Trilobiti
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TurnoverTurnover
Più probabile per specie con:• areali piccoli e/o popolazioni ridotte• posizione elevata nelle catene trofiche• specializzazione elevata• ciclo biologico lungo• grandi dimensioni
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Estinzioni di massaEstinzioni di massa
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Ipotesi sulle estinzioni di massaIpotesi sulle estinzioni di massa
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Casualità ed estinzioniCasualità ed estinzioni
● Le estinzioni di massa sembrano soggiacere a leggi stocastiche
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EsempioEsempio
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Estinzione in corso?Estinzione in corso?
● Perdita di specie molto elevata 3 specie all'ora● CAUSE
– riduzione dell'habitat● distruzione diretta● frammentazione
– introduzione di specie alloctone– alterazione dell'habitat (inquinamento)– sfruttamento o persecuzione di singole specie
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Estinzioni pleistoceneEstinzioni pleistoceneEurasia (presenza antica dell’uomo): estinzioni in tempi lunghi (10 -40.000 anni)
Nordamerica (presenza dell’uomo recente): estinzioni in tempi brevi(10.000 anni)
Africa (presenza antica dell’uomo ma assenza di glaciazioni):assenza di estinzioni pleistoceniche
grande mammifero = peso > 40 kg
Eurasia estinti 11 su 43 (26%)Nordamerica estinti 38 su 54 (70%)Africa estinti 4 su 56 (7%)
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Spirale dell'estinzioneSpirale dell'estinzione
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Estinzioni nel 2004Estinzioni nel 2004http://www.iucn.org
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Gradiente latitudinaleGradiente latitudinale…perchè è massima ai tropici?● Tempo● Eterogeneità spaziale● Competizione● Predazione● Stabilità climatica● Produzione● Disturbo moderato● Cambiamento graduale● Uguaglianza delle opportunità
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IpotesiIpotesi● Tempo: tutte le comunità tendono a diversificare nel corso del tempo (lago Bajkal)
● Eterogeneità spaziale: in relazione a fattori di macro e micro scala (massima nelle zone tropicali)
● Competizione: rende massima la diversità a differenza delle costrizioni fisiche
● Predazione: elevato numero di predatori (insieme ai parassiti) ai tropici che favorisce la diversità (pressioni ambientali)
● Stabilità climatica: Il clima tropicale garantisce costanza nelle risorse. Ciò causa principalmente eventi sincronici che fanno risultare le nicchie molto strette (coesistenza di molte specie)
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ipotesiipotesi● Produzione: A parità di condizioni la diversità è maggiore in relazione alla maggior produzione di biomassa
● Disturbo moderato: Condizioni stabili = poche specie con maggior fitness Stress eccessivi = poche specie adattabili
● Disturbi moderati = maggior diversità a causa delle condizioni volta per volta favorevoli a specie diverse e troppo poco limitanti per eliminare gruppi sistematici
● Cambiamento graduale: Molti cambiamenti periodici sono troppo rapidi per determinare una situazione di stabile vantaggio per una certa specie, così molti organismi diversi coesistono
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Biogeografia insulareBiogeografia insulare
● Teoria di MacArthur e Wilson 1967 la ricchezza specifica:
– è maggiore sulle isole di grandi dimensioni rispetto a quelle piccole
● effetto ambiente e popolazione– è maggiore sulle isole vicine al continente rispetto a
quelle lontane– dipende dal tasso di immigrazione e di estinzione
● teoria dimostrata in molti casi (Krakatoa, isole Keys Florida)
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conseguenzeconseguenze
● Aree naturali di habitat sono ormai ridotti a isole, sparsi in una estensione di coltivazioni, aree ubane etc...
● Instituzione di un'area protetta
– superficie– forma– distanza da altre aree protette
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Relazione specie/areaRelazione specie/area
● Vari casi di studio hanno portato alla proposta della seguente relazione
S=C*A^z
S=numero di specie
A=area
C=costante
0.15 < z < 0.3 specie vagili o sedentarie
riduzione area del 10% numero di specie si dimezza
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Conservazione della diversitàConservazione della diversità
● Ex SITU
– Piante● banche genetiche
– giardini– crioconservasione di semi– conservazione in vitro
– Animali● giardini zoologici (inbreeding)
● IN SITU
– Istituzione di aree protette e reti ecologiche
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Progettazione aree protetteProgettazione aree protette
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Progettazione aree protetteProgettazione aree protette
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organizzazione di un'area protettaorganizzazione di un'area protetta
Suggerimento UNESCO per una riserva della Biosfera
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organizzazione di un'area protettaorganizzazione di un'area protetta
Suggerimento UNESCO per una riserva della Biosfera
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Reti ecologicheReti ecologiche