Vettore di dispersione - Dispersal vector

I semi dei denti di leone sono adattati alla dispersione del vento .

Un vettore di dispersione è un agente di dispersione biologica che sposta un'unità di dispersione, o organismo , lontano dalla sua popolazione di nascita in un'altra posizione o popolazione in cui l'individuo si riprodurrà. Queste unità di dispersione possono variare dal polline ai semi ai funghi a interi organismi.

Esistono due tipi di vettori di dispersione, quelli attivi e quelli passivi. La dispersione attiva coinvolge organismi in grado di muoversi grazie alla propria energia. Nella dispersione passiva, gli organismi hanno evoluto unità di dispersione, o propaguli, che utilizzano l'energia cinetica dell'ambiente per il movimento. Nelle piante, alcune unità di dispersione hanno tessuto che aiuta la dispersione e sono chiamate diaspore . Una certa dispersione è auto-guidata (autochory), come l'uso della gravità (barochory), e non si basa su vettori esterni. Altri tipi di dispersione sono dovuti a vettori esterni, che possono essere vettori biotici , come gli animali (zoocoria), o vettori abiotici , come il vento (anemocoria) o l'acqua (idrocoria).

In molti casi, gli organismi saranno dispersi da più di un vettore prima di raggiungere la destinazione finale. Spesso è una combinazione di due o più modalità di dispersione che agiscono insieme per massimizzare la distanza di dispersione, come il vento che soffia un seme in un fiume vicino, che lo porterà più a valle.

Dispersione autogenerata

Articolo principale: dispersione dei semi § Autochory
Nelle felci leptosporangiate , la felce catapulta le sue spore di 1-2 cm in modo che possano essere raccolte da un vettore di dispersione secondario, prevalentemente il vento.

L'autocoria è la dispersione delle diaspore , che sono unità di dispersione costituite da semi o spore, utilizzando solo l'energia fornita dal diaspore o dalla pianta madre. La pianta di origine è il vettore di dispersione stesso, invece di un vettore esterno. Esistono quattro tipi principali di autocoria che agiscono sulle diaspore : ballochory, o espulsione violenta da parte dell'organismo genitore; blastochory, dove un diasporo striscia lungo il terreno utilizzando stoloni ; barochory, l'uso della gravità per la dispersione; e l'erpocoria, strisciando usando peli igroscopici chiamati tricomi .

In alcuni casi, il ballochory può essere più efficace quando si utilizza un vettore di dispersione secondario : l'espulsione dei semi in modo che possano utilizzare il vento o l'acqua per la dispersione a più lunga distanza.

dispersione animale

Articolo principale: dispersione dei semi § Animali

La dispersione mediata da animali è chiamata zoochory. Zoochory può essere ulteriormente descritto da quale animale agisce come vettore di dispersione. Gli animali sono un importante vettore di dispersione perché forniscono la capacità di trasferire le unità di dispersione a distanze maggiori rispetto al loro organismo genitore. I gruppi principali includono la dispersione da parte degli uccelli (ornitocoria), la dispersione da parte delle formiche ( mirmecocoria ), la dispersione da parte dei mammiferi (mammaliocoria), la dispersione da parte di anfibi o rettili e la dispersione da parte di insetti , come le api .

Anche gli animali contribuiscono in larga misura all'impollinazione tramite zoofilia . Le piante da fiore sono impollinate in modo schiacciante dagli animali e, mentre gli invertebrati sono coinvolti nella maggior parte di tale impollinazione, anche uccelli e mammiferi svolgono un ruolo.

Ornitocoria

È stato scoperto che i pellet di barbagianni contenenti resti di topo insaccati contengono semi germinanti.

Gli uccelli contribuiscono alla dispersione dei semi in diversi modi che sono unici rispetto ai vettori generali. Gli uccelli spesso nascondono o immagazzinano i semi di alberi e arbusti per un consumo successivo; solo alcuni di questi semi vengono successivamente recuperati e mangiati, quindi molti dei semi sono in grado di utilizzare il comportamento della cache dei semi per consentire loro di germogliare lontano dall'albero madre.

La dispersione a lunga distanza, cosa rara per una pianta madre da sola, potrebbe essere mediata dai movimenti migratori degli uccelli. La dispersione a lunga distanza opera su aree spaziali che si estendono per migliaia di chilometri, il che le consente di promuovere rapidi cambiamenti di portata e determinare la distribuzione delle specie.

Nella dispersione dei semi , l' ingestione di semi che sono in grado di resistere ai succhi digestivi consente ai semi di essere dispersi nelle feci e dispersi lontano dall'organismo genitore. Per questi semi, il passaggio intestinale migliora la capacità di germinazione quando i semi vengono ingeriti da uccelli e mammiferi .

Infine, l'ingestione di erbivori da parte di animali carnivori può aiutare a disperdere i semi predando dispersori di semi primari come erbivori o onnivori . Quando un uccello viene mangiato da un gatto o da un altro carnivoro, quell'animale consumerà inavvertitamente i semi consumati dalla specie preda. Questi semi possono quindi essere successivamente depositati in un processo chiamato diplochory , in cui un seme viene spostato da più di un vettore di dispersione, che è importante per i risultati della dispersione dei semi poiché i carnivori variano ampiamente e migliorano la connettività genetica delle popolazioni disperse.

Gli uccelli fungono anche da vettori di dispersione per unità di dispersione non di semi. I colibrì diffondono il polline sui loro becchi e le spore fungine possono attaccarsi al fondo delle zampe degli uccelli. Gli uccelli acquatici possono anche aiutare a disperdere gli invertebrati acquatici, in particolare branchiopodi , ostracodi e briozoi .

mirmecoria

Articolo principale: Mirmecocoria

Ciò include tutta la dispersione causata dalle formiche , compresa la dispersione dei semi e la dispersione della materia fogliare dagli alberi.

Mammaliocoria

Analogamente agli uccelli, la dispersione da parte dei mammiferi consente la dispersione a lunga distanza, specialmente attraverso i carnivori. L'atto dei carnivori che si nutrono di vettori di dispersione primari (erbivori) può portare alla dispersione a lunga distanza e alla connessione tra diverse popolazioni della stessa specie a causa delle grandi gamme di predatori rispetto alle gamme di erbivori più piccole. È stato dimostrato che i mammiferi agiscono come vettori di dispersione per semi, spore e parassiti .

Proprio come nell'ornitocoria, l'ingestione da parte degli erbivori funge da vettore di dispersione per i semi e il passaggio intestinale aumenta il tasso di germinazione .

È stato scoperto che i Cape Genets agiscono come impollinatori quando bevono il nettare dai fiori.

Marsupiali , primati , roditori , pipistrelli e alcune specie del sottordine Feliformia ( manguste grigie del Capo e genette del Capo ) sono stati tutti identificati come impollinatori. I mammiferi non volanti sono stati identificati come impollinatori in Australia, Africa, Sud e Centro America. Alcune piante possono avere tratti che si sono evoluti per utilizzare i mammiferi come vettori di dispersione, come l'odore estremamente pungente, la produzione notturna di nettare e fiori robusti in grado di gestire alimentatori ruvidi. Il polline di alcune piante può essere trovato attaccato alla pelliccia dei mammiferi e ingerito accidentalmente quando viene consumato il nettare .

Le diaspore di 6 diverse briofite sono state trovate sulla pelliccia di scoiattoli rossi americani, scoiattoli volanti del Nord e topi cervi.

I mammiferi contribuiscono alla dispersione delle spore di briofite e felci trasportando spore sulla loro pelliccia. I piccoli mammiferi che agiscono come vettori di dispersione possono avere vantaggi per l'organismo disperdente rispetto al trasporto del vento, poiché i mammiferi condividono ecosistemi simili alla pianta madre, mentre il trasporto del vento è casuale. Inoltre, i mammiferi possono trasportare spore che hanno qualità come bassa produzione e morfologia non adattata al vento che non sarebbero favorevoli al trasporto del vento.

Dik-dik , ( Madoqua kirkii ), la gazzella di Grant ( Gazella granti ) e l' impala ( Aepyceros melampus ) vengono infettati da parassiti nematodi gastrointestinali che si depositano sulla vegetazione consumata dall'antilope. Una volta infettati, disperdono i parassiti nematodi nelle loro feci. Una volta consumate, le uova vengono sparse in una nuova area tramite la defecazione di piccoli cumuli di sterco.

Dispersione da parte di anfibi o rettili

Si è scoperto che rane e lucertole sono vettori di dispersione per crostacei e vermi ad anello , in particolare bromelia ostracodi ( Elpidium bromeliarum) e anellidi ( Dero superterrenus ). Gli anellidi hanno mostrato un forte orientamento chimico verso la pelle umida della rana che potrebbe essersi sviluppata per diminuire il rischio di disidratazione durante il trasporto nell'ambiente. Gli ostracodi sono stati spesso trovati attaccati alle rane per colonizzare nuove aree. Sia gli ostracodi che gli anellidi si attaccano anche alle lucertole, ma preferiscono attaccarsi alle rane.

Dispersione da parte degli invertebrati

Articoli principali: impollinazione e impollinatore

Uno degli esempi più importanti di dispersione attraverso gli invertebrati sono gli impollinatori come api, mosche, vespe, scarafaggi e farfalle.

Gli invertebrati possono anche fungere da vettori di dispersione per le spore di felci e briofite tramite endozoochory , o l'ingestione della pianta.

dispersione del vento

Articolo principale: dispersione dei semi § Wind

L'anemocoria è la dispersione delle unità dal vento. Il vento è un importante vettore di dispersione a lunga distanza che è responsabile della diffusione e della propagazione delle specie in nuovi habitat. Ogni specie ha il proprio "potenziale di dispersione del vento", che è la proporzione di unità di dispersione che viaggiano più lontano di una distanza di riferimento predefinita percorsa in condizioni meteorologiche normali . L'efficacia della dispersione eolica si basa principalmente sui tratti morfologici e sugli adattamenti delle unità di dispersione e delle condizioni del vento. I due tratti principali delle piante che prevedono il loro potenziale di dispersione del vento sono la velocità di caduta e l'altezza di rilascio iniziale dell'unità di dispersione. Una maggiore velocità di caduta è generalmente correlata a semi più pesanti, che hanno un potenziale di dispersione del vento inferiore perché ci vuole un vento più forte per trasportarli. Maggiore è l'altezza di rilascio iniziale dell'unità di dispersione, maggiore è il potenziale di dispersione del vento perché c'è una finestra più grande in cui può essere raccolto dal vento.

Morfologia adattativa

Molte specie hanno evoluto adattamenti morfologici per massimizzare il potenziale di dispersione del vento. Esempi comuni includono diaspore piumate, alate e simili a palloncini .

Diaspore piumate del dente di leone, Taraxacum officinale.

I diaspore piumati hanno sottili proiezioni simili a peli che consentono un più facile sollevamento del vento. Una delle specie piumate più comuni è il dente di leone, Taraxacum officinale . Il potenziale di dispersione del vento delle specie piumate è direttamente correlato alla massa totale e alla superficie totale del pennacchio proiettato.

Semi alati dell'abete rosso, Picea abies.

I diaspore alati hanno tessuto fibroso che si sviluppa sulla parete del seme e si proietta verso l'esterno. Si ritiene generalmente che le ali dei semi coevolvano con l'evoluzione dei semi più grandi, al fine di aumentare la dispersione e compensare il peso dei semi più grandi. Alcuni esempi comuni includono pini e abeti rossi .

I semi a palloncino sono un fenomeno in cui il calice , una sorta di sacca protettiva o che copre la pianta per proteggere i semi, è leggero e gonfio. Questa struttura a palloncino consente all'intera sacca di semi di essere dispersa dalle raffiche di vento. Un esempio comune di diaspore a palloncino è il Trifolium fragiferum , o trifoglio di fragole.

Effetti umani sull'anemocoria

La dispersione del vento di una particolare specie può anche essere influenzata dalle azioni umane. Gli esseri umani possono influenzare l'anemocoria in tre modi principali: frammentazione dell'habitat, deflusso chimico e cambiamento climatico.

Il disboscamento del terreno per lo sviluppo e la costruzione di strade attraverso le foreste può portare alla frammentazione dell'habitat . La frammentazione dell'habitat riduce il numero e le dimensioni delle popolazioni interessate, il che riduce la quantità di semi che vengono dispersi. Ciò riduce la probabilità che i semi dispersi con germinino e attecchiscano.

Il deflusso chimico dei fertilizzanti, le perdite di acque reflue e le emissioni di carbonio dei combustibili fossili possono anche portare all'eutrofizzazione , un accumulo di sostanze nutritive che spesso porta a un eccesso di alghe e alla crescita di piante non autoctone. L'eutrofizzazione può portare a una diminuzione della dispersione a lunga distanza perché la mancanza di sostanze nutritive per le piante autoctone provoca una diminuzione dell'altezza di rilascio dei semi. Tuttavia, a causa dell'altezza di rilascio ridotta, l'eutrofizzazione può talvolta portare ad un aumento della dispersione a breve distanza.

Gli effetti del cambiamento climatico sui modelli del vento hanno il potenziale aumento della velocità media del vento. Tuttavia, può anche portare a livelli più bassi di dispersione del vento per ogni singola pianta o organismo a causa degli effetti che il cambiamento climatico ha sulle condizioni normali necessarie per la crescita delle piante, come la temperatura e le precipitazioni.

dispersione dell'acqua

Articolo principale: dispersione dei semi § Acqua

L'idrocoria è la dispersione usando l'acqua, inclusi oceani, fiumi, torrenti e pioggia. Colpisce molte diverse unità di dispersione, come semi, spore di felce , zooplancton e plancton .

Le fonti d'acqua terrestri tendono ad essere più limitate nella loro capacità di disperdere le unità. Barriere come catene montuose, terreni agricoli e centri urbani impediscono il movimento relativamente libero delle unità di dispersione viste in specchi d'acqua aperti. La dispersione oceanica può spostare individui o propaguli riproduttivi ovunque da un metro a centinaia di chilometri dal punto originale a seconda delle dimensioni dell'individuo.

dispersione marina

Vedi anche: dispersione oceanica

La maggior parte degli organismi marini utilizza le correnti oceaniche e il movimento all'interno della colonna d'acqua per riprodursi. Il processo di rilascio dei propaguli riproduttivi nell'acqua è chiamato spawning broadcast . Mentre la deposizione delle uova richiede che i genitori siano relativamente vicini l'uno all'altro per la fecondazione, gli zigoti fecondati possono essere spostati a distanze estreme. Un certo numero di invertebrati marini richiede che le correnti oceaniche colleghino i loro gameti una volta che si è verificata la deposizione delle uova. Kelp , un importante gruppo di piante marine, utilizza principalmente le correnti oceaniche per distribuire le proprie spore e larve. Molte specie di coralli si riproducono rilasciando gameti nella colonna d'acqua con la speranza che anche altri coralli locali rilascino gameti prima che queste unità vengano disperse dalle correnti oceaniche.

Alcune specie di piante acquatiche non sommerse, come palme e mangrovie, hanno sviluppato frutti che galleggiano nell'acqua di mare per utilizzare le correnti oceaniche come forma di dispersione. È stato scoperto che le noci di cocco viaggiano fino a migliaia di miglia di distanza dal loro albero genitore a causa della loro natura vivace . Una varietà di oltre 100 specie di piante vascolari utilizzano questo metodo di dispersione per i loro frutti.

Molte piante si sono evolute con adattamenti specifici per massimizzare la distanza a cui semi, frutti o propaguli sono dispersi nell'oceano. Per una maggiore protezione contro affondando nella colonna d'acqua , semi hanno i capelli sviluppati o fango sui loro esterni tegumenti . I semi pieni di aria, sughero o olio sono meglio preparati a galleggiare per distanze maggiori.

Un altro aspetto della dispersione deriva dall'azione delle onde e delle maree. Gli organismi in acque più basse, come le fanerogame, vengono spostati e dispersi dalle onde che si infrangono su di loro e dalle maree che li spingono verso l'oceano aperto.

Un iceberg che potrebbe fungere da zattera per gli invertebrati artici.

Alcuni organismi marini più piccoli massimizzano la propria dispersione attaccandosi a una zattera, un oggetto biotico o abiotico che viene spostato dalle correnti oceaniche. Le zattere biotiche possono essere semi galleggianti o frutti, foglie o altri propaguli. Le zattere abiotiche di solito sono legni galleggianti o plastica, comprese boe e rifiuti abbandonati.

Anche il ghiaccio marino è un importante vettore di dispersione. Alcune specie artiche si affidano al ghiaccio marino per disperdere le loro uova, come la Daphnia pulex. La deriva, come discusso sopra, può essere un efficace vettore di dispersione per i mammiferi marini. È stato dimostrato che gli invertebrati bentonici intertidali utilizzeranno il ghiaccio marino come una zattera per viaggiare fino a più chilometri.

Dispersione in acqua dolce

La dispersione dell'acqua dolce avviene principalmente attraverso l'acqua fluente che trasporta le unità di dispersione. Gli ambienti acquatici permanenti richiedono forme di dispersione all'esterno per conservare la biodiversità, quindi l'idrocoria attraverso l'acqua dolce è vitale per il successo delle fonti d'acqua terrestri. I laghi rimangono geneticamente diversi grazie ai fiumi che collegano i laghi a nuove fonti di biodiversità. Nei laghi privi di fiumi di collegamento, alcuni organismi hanno sviluppato adattamenti che utilizzano il vento, mentre in un ambiente acquatico, per disperdere le unità riproduttive. In questi casi, le unità di dispersione vengono spostate in nuovi habitat acquatici utilizzando il vento al posto dell'acqua nel loro habitat.

I fiumi che scorrono possono fungere da vettori di dispersione per la materia vegetale e gli invertebrati.

L'acqua corrente è l'unica forma di dispersione a lunga distanza presente nelle fonti di acqua dolce, quindi i fiumi fungono da principale vettore di dispersione terrestre acquatico. Come negli ecosistemi marini, gli organismi sfruttano l'acqua che scorre attraverso il trasporto passivo della deriva su una zattera. La distanza percorsa da organismi galleggianti o alla deriva e propaguli è determinata principalmente dalla quantità di tempo che l'organismo o l'unità è in grado di mantenere la galleggiabilità .

L'acqua dolce è importante anche per la dispersione di organismi terrestri non acquatici. Le briofite richiedono una fonte d'acqua esterna per riprodursi sessualmente. Alcune briofite utilizzano anche le gocce di pioggia che cadono per massimizzare le distanze di dispersione delle spore.

Tempo estremo

Gli eventi meteorologici estremi ( cicloni tropicali , inondazioni e forti piogge, uragani e temporali) sono gli esempi più intensi di funzionamento dell'acqua come vettore. L'elevata intensità e l'alto volume di pioggia che accompagna questi eventi facilitano la dispersione a lunga distanza.

L'overflow è tradizionalmente un effetto collaterale delle forti piogge che colpiscono un'area specifica. È stato dimostrato che gli straripamenti sono efficaci nel trasmettere la biodiversità tra laghi e stagni temporanei. Lo straripamento dell'acqua della piscina agisce come un'importante forma passiva di idrocoria in cui l'acqua funge da vettore. Le inondazioni spostano piante e organismi, indipendentemente dal fatto che si verifichi un trabocco. Macrofite e organismi piccoli come lo zooplancton possono essere trasportati tramite impulsi di piena.

Gli uragani possono anche fungere da vettori di dispersione. Dopo che l' uragano Charley del 2004 ha colpito la Florida, è stata segnalata una maggiore dispersione dei propaguli degli alberi di mangrovie rosse. Se un uragano colpisce nei mesi estivi successivi, c'è un aumento previsto della dispersione dei propaguli, mentre le tempeste iniziali possono lavare via i propaguli immaturi e ridurre la dispersione dei propaguli maturi per quella stagione.

Quando si verificano eventi meteorologici estremi su uno specchio d'acqua aperto, possono creare onde intense. Queste onde possono creare una grande dispersione all'interno della colonna d'acqua modificando il movimento dell'acqua locale, ma tendono a restringere la distanza di dispersione effettiva per gli organismi più piccoli.

Idrocoria creata dall'uomo

L' industria della pesca ha introdotto nuove forme in cui l'acqua funge da vettore di dispersione. L'acqua nei secchi dell'esca trasferisce l'esca ovunque un pescatore la prenda, e questo può introdurre specie non autoctone nelle aree se l'acqua dell'esca viene versata. Questa idea viene applicata su scala molto più ampia ai serbatoi di zavorra delle navi. Uno studio condotto da James Carlton del Williams College riporta che più di 3000 specie si muovono attraverso l'oceano in vasche di zavorra in un dato giorno.

I corsi d'acqua artificiali creati dall'uomo hanno anche stimolato nuove forme di idrocoria. Gli anfipodi sono stati trovati in grado di attraversare aree precedentemente non attraversabili per entrare in un nuovo tubo di drenaggio grazie alla costruzione di un canale.

I corsi d'acqua artificiali non solo collegano comunità geograficamente vicine, ma consentono anche la trasmissione di specie invasive da comunità lontane. La distribuzione delle specie invasive è, in parte, regolata dalle condizioni e dalle correnti oceaniche locali.

L'introduzione di rifiuti prodotti dall'uomo, come tavole di legno e sacchetti di plastica, nelle fonti d'acqua ha aumentato la quantità di zattere praticabili per la dispersione.

Dispersione mediata dall'uomo

Gli esseri umani hanno agito come vettori di dispersione da quando abbiamo iniziato a muoverci intorno al pianeta, portando con noi piante e animali non nativi. Con l' aumento delle tendenze nell'urbanizzazione , gli ambienti urbani possono fungere da terreno di sosta per la dispersione e l'invasione delle specie. Molte specie alloctone esistono negli ambienti urbani e l'alto tasso di movimento dentro e fuori le aree urbane porta ad un alto livello di dispersione negli ambienti vicini.

Guarda anche

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