Fisica ed ecosistemi: il dilemma del rapporto stabilità-biodiversità

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This talk has been held during the ‘‘youth session’’ of the 104th Congress of the Italian Physical Society, as the prize for ‘‘Best parallel talk’’ of the 4th Italian Conference of Physics Students.

The translation of the title in english is ‘‘Physics and ecosystems: the dilemma of the stability-biodiversity relationship’’.

In the first part of this talk I have illustrated two of the main problems of theoretical ecology: May’s stability criterion and the Competitive Exclusion Principle. I have then shown a model proposed by Posfai et al. that describes resource-consumer interactions inspired by microbial systems, and that exhibits some interesting properties with regards to the aforementioned problems.

You can find here the slides I have shown during the talk (in italian).

Abstract (in italian)

Lo studio teorico degli ecosistemi ha presentato alla comunità scientifica sin dalla sua (relativamente recente) nascita moltissime domande tutt’ora aperte: modelli anche molto semplici di ecosistemi portano infatti a previsioni in totale disaccordo con le osservazioni sperimentali. Uno dei problemi più famosi e importanti in questo àmbito è capire quale sia il rapporto fra la stabilità di un ecosistema e la sua biodiversità (il cosiddetto “dibattito stabilità-complessità”): sperimentalmente, infatti, si osserva che gli ecosistemi più biodiversi sono anche quelli più robusti rispetto a invasioni o perturbazioni esterne, mentre i modelli prevedono l’esatto contrario. Parallelamente, modelli di ecosistemi in cui è presente solo competizione portano a concludere che in un ecosistema non può coesistere un numero di specie maggiore del numero di risorse disponibili (il cosiddetto “principio di esclusione competitiva”), mentre sono noti molti casi in natura dove questo non avviene. In questo talk verranno percorsi i principali punti del dibattito stabilità-complessità, fornendo un esempio recente di modello in grado di risolvere (apparentemente) molti dei problemi riscontrati fino ad oggi.