Il resistenza ambientale sono i fattori che nel loro insieme limitano la crescita di una popolazione naturale. Questi possono dipendere dalla densità della popolazione, come competizione, predazione, parassitismo o qualità ambientale. Possono anche essere indipendenti dalla densità come catastrofi o stagionalità meteorologica..
In assenza di fattori regolatori ambientali, qualsiasi popolazione naturale crescerebbe in modo esponenziale 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 la resistenza ambientale nella crescita della popolazione generano dinamiche di popolazione altamente variabili.
Le popolazioni generalmente raggiungono un equilibrio dinamico che è rappresentato graficamente in curve che oscillano attorno a un valore di equilibrio..
Indice articolo
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. In base a queste premesse, la crescita della popolazione sarebbe esponenziale.
In natura, le popolazioni possono crescere in modo esponenziale 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 resistenza ambientale agiscono per diminuire il tasso di crescita pro capite man mano che 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).
Quando i fattori che generano la 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 incendi, siccità, inondazioni o gelate. Questi intervengono nella regolazione della dimensione della popolazione.
Costituendosi anno dopo anno, esercitano una pressione selettiva costante, che a volte ha generato adattamenti specifici negli individui che ha permesso loro di aumentare la loro forma fisica e sopravvivere anno dopo anno, nonostante il suo effetto regolatorio..
Altri effetti casuali indipendenti dalla densità, come cambiamenti estremi del clima, eruzioni vulcaniche e altri disastri naturali, possono produrre cambiamenti irregolari nelle popolazioni. Non possono mantenere la dimensione della popolazione a livelli costanti o in un punto di equilibrio.
Se i fattori che regolano la crescita della popolazione dipendono dalla densità degli individui, allora sono chiamati dipendenti dalla densità. Questi fattori possono essere abiotici o biotici.
I fattori di resistenza ambientale dipendenti dalla densità abiotica sono quelli che si verificano quando l'aumento delle dimensioni 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 la sopravvivenza o il tasso di riproduzione degli individui..
I fattori biotici sono quelli risultanti dall'interazione tra individui di una specie o di specie diverse. Ad esempio, competizione, predazione e parassitismo.
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 dai predatori, individui del sesso opposto, luce, tra gli altri..
Con l'aumentare della popolazione, la disponibilità diminuisce pro capite risorse, riducendo così il tasso di riproduzione degli individui e il tasso di crescita della popolazione. Questo meccanismo genera una dinamica di crescita logistica.
La predazione è un tipo di interazione tra specie in base alla quale un individuo di una specie (predatore) caccia un individuo di un'altra specie (preda) per consumarlo per il cibo. In questo tipo di interazione, la densità di ciascuna popolazione esercita una regolazione sull'altra.
Man mano che la preda aumenta la sua dimensione della popolazione, la popolazione del predatore aumenta a causa della disponibilità di cibo. Ma, all'aumentare della densità dei predatori, la popolazione delle prede diminuisce a causa di un aumento della pressione predatoria..
Questo tipo di interazione genera curve di crescita della popolazione il cui equilibrio è dinamico. Una dimensione statica della popolazione non viene raggiunta nella capacità di carico, ma le popolazioni oscillano costantemente attorno a questo valore.
Il parassitismo è un'interazione mediante la quale un individuo di una specie (parassita) beneficia di individui di un'altra specie (ospite), producendo una diminuzione della loro probabilità di sopravvivenza o riproduzione. In questo senso, è anche considerato come 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 parassita-ospite in natura è infinita, pertanto possono essere generate anche dinamiche più complesse..
In natura, gli effetti dipendenti e indipendenti della densità interagiscono nella regolazione delle popolazioni, producendo una grande diversità di modelli.
Una popolazione può essere mantenuta vicina alla capacità di carico a causa di fattori dipendenti dalla densità e alla fine subire un forte calo a causa di una catastrofe naturale indipendente dalla densità..
Quando un inoculo di batteri viene seminato in un terreno di coltura, si può osservare una curva di crescita con quattro fasi. In questa curva si possono apprezzare chiaramente la crescita esponenziale iniziale e l'effetto della regolazione ambientale..
Si evidenzia inizialmente una fase stazionaria e infine un effetto di declino nella dimensione della popolazione.
Durante la prima fase di adattamento, i batteri non si riproducono, ma sintetizzano invece RNA, enzimi e altre molecole. Durante questa fase, non si osserva alcuna crescita della popolazione.
Nella fase successiva, avviene la divisione cellulare. I batteri si riproducono per fusione binaria, una cellula si divide in due cellule figlie.
Questo meccanismo genera una crescita esponenziale in cui la dimensione della popolazione raddoppia in ogni periodo di tempo consecutivo. Tuttavia, questa fase non può continuare all'infinito perché i nutrienti nell'ambiente iniziano a essere limitanti..
La terza fase della curva è stazionaria. La riduzione dei nutrienti e l'accumulo di tossine portano ad una 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 dal tasso di morte batterica..
Nella fase finale della curva si verifica una brusca diminuzione del numero di batteri. Ciò si verifica quando tutti i nutrienti nel terreno di coltura si sono esauriti e i batteri muoiono..
L'esempio tipico di regolazione della popolazione tra popolazioni di predatori e prede è quello della lince e della lepre. Una diminuzione della dimensione della popolazione di lepri produce una diminuzione del numero di linci.
Un numero inferiore di lince riduce la pressione predatoria delle lepri e a sua volta produce un aumento del numero di lince.
È importante considerare che la dinamica della popolazione delle lepri è mediata anche dalla disponibilità di cibo per loro..
Un interessante caso di studio si verifica con i Lemming in Groenlandia. La popolazione di questi mammiferi è regolata da quattro specie predatrici: 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 di lemming.
Questa interazione tra i diversi fattori regolatori produce oscillazioni periodiche nella crescita della popolazione che generano cicli quadriennali nei lemming. Questa dinamica può essere spiegata come segue.
Quando i lemming sono di piccole dimensioni, vengono predati solo dagli ermellini. Avendo una pressione di predazione relativamente bassa, aumenta rapidamente la sua dimensione della popolazione.
Con l'aumentare della popolazione di lemming, i predatori opportunisti iniziano a cacciarli più frequentemente. D'altra parte, anche gli ermellini aumentano la loro dimensione della popolazione, poiché vi è una maggiore disponibilità di cibo. Questa situazione genera un limite dipendente dalla densità nella popolazione dei lemming..
L'aumento del numero di specie predatrici e delle dimensioni delle loro popolazioni genera una fortissima pressione predatoria sui lemming, determinando una brusca diminuzione delle dimensioni della popolazione..
Questa diminuzione della preda si riflette in una riduzione della dimensione della popolazione di ermellini l'anno successivo, a causa di una diminuzione del cibo, iniziando un nuovo ciclo..
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 e i loro individui non sono esposti a predatori o malattie..
Questa caratteristica della popolazione è determinata dalla capacità riproduttiva degli individui (generalmente femmine), cioè da quanti figli è in grado di produrre durante la sua vita, che dipende dall'età della prima riproduzione, dal numero di discendenti 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.
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