Introduzione allo studio delle popolazioni

Il termine popolazione indica in ecologia un insieme di organismi della stessa specie che vivono in una determinata area. La caratteristica principale di una popolazione è che gli individui che la compongono, pur essendo organismi distinti fra loro, interagiscono in maniera tale da costituire un'unità fondamentale dell'ecosistema. L'ecologia delle popolazioni si occupa di comprendere come e perché una o più popolazioni cambiano le loro caratteristiche nel tempo e nello spazio.

Quanto alla scala temporale, occorre notare che, pur essendo la popolazione anche l'unità fondamentale dell'ecosistema dal punto di vista evoluzionistico, lo studio delle variazioni della struttura genetica di una popolazione nel tempo eccede gli scopi del presente corso. Il patrimonio genetico della popolazione sarà quindi nel seguito considerato come costante sulla scala temporale di interesse ecologico. Lo studio della distribuzione spaziale degli individui in una popolazione può pure essere molto importante, come risulterà chiaro in altri capitoli, in particolare per analizzare il rischio di estinzione delle popolazioni. Un esempio di analisi qualitativa della distribuzione spaziale di una popolazione di tigri (Panthera tigris) nelle foreste della provincia di Tuyen Quang (in Vietnam) è mostrato in Fig. 1. Dal punto di vista matematico, lo studio della distribuzione spaziale degli individui nelle popolazioni richiede strumenti troppo complessi perché se ne parli qui. Quali sono le grandezze la cui variazione è a fondamento della dinamica di una popolazione? La principale è naturalmente la dimensione di una popolazione, ovvero il numero totale di organismi che la compongono. A volte, in alternativa al numero, si considera la biomassa totale, cioé il prodotto tra il numero di organismi e il peso medio di un singolo organismo. Un'altra caratteristica di grande interesse per la comprensione della dinamica di una popolazione é la distribuzione per età, ovvero l'informazione relativa a quanti sono gli individui rappresentativi di ogni classe d'età nella popolazione. Si tratta di una informazione aggiuntiva più fine rispetto al numero totale. Molte volte, invece che classificare gli organismi a seconda dell'età, si preferisce classificarli in base alla taglia corporea o allo stadio di sviluppo (per esempio, uovo, crisalide, insetto alato). Si ottiene così una distribuzione per taglia o per stadio. Qualunque sia il livello di dettaglio al quale si vuole studiare la dinamica di una popolazione, comunque, appare indispensabile poter misurare queste grandezze in maniera opportuna, come illustrato nel paragrafo seguente.

Figura 1: Distribuzione spaziale della tigre nelle foreste di Tuyen Quang (rielaborato da de Koninck (1999)

In via preliminare, è interessante avere un'idea circa gli ordini di grandezza della densità (cioè il numero per unità di area o di volume) nelle popolazioni dei diversi taxa. Si passa dai 5 milioni per metro cubo delle diatomee alle 500 migliaia per metro quadrato degli artropodi presenti nel suolo, sino alle 2 migliaia per metro quadrato dei cirripedi. Gli alberi di un bosco hanno una densità dell'ordine dei 500 individui per ettaro, i topi di campagna dell'ordine dei 250 per ettaro e i daini dell'ordine dei 4-5 capi per chilometro quadrato. La densità degli uomini, come intuibile, è molto variabile, e passa dai 2 individui per chilometro quadrato del Canada ai 325 dell'Olanda.