FLUSSI DI ENERGIA DEGLI ECOSISTEMI

FLUSSI DI ENERGIA DEGLI ECOSISTEMI
L'approccio cosiddetto “funzionalistico” allo studio delle comunitò vari organismi della comunità
sono visti come comparti che accumulano energia e trasformano energia.
Se produttori primari, ricevono energia solare, la fissano con la fotosintesi, la passano agli erbivori
che la passano ai carnivori. Tutti gli organismi perdono energia sotto forma di calore perché
respirano. L'energia fluisce attraverso i componenti della comunità una sola o comunque un numero
limitato di volte, perché si dissipa nei processi metabolici. Solo il continuo flusso di energia dal sole
permette il funzionamento ininterrotto di un ecosistema.
L'energia del sole entra nell'ecosistema attraverso i produttori primari ma deve rispettare comunque
i principi della termodinamica.
• primo principio:
l’energia si conserva (non si genera e non si distrugge)
• secondo principio:
in un sistema isolato l’entropia cresce nel tempo
• l’entropia è una grandezza interpretata come misura del disordine in un sistema fisico :
(DS = Q rev / T ); in ogni trasformazione di energia una parte viene dissipata sotto forma di flusso
di calore.
• sfruttando l’energia solare, i sistemi biologici sono in grado di mantenere localmente basso il
livello di entropia, tendono a ordinare ciò che tende al disordine naturalmente.
IL FLUSSO DELL'ENERGIA NELLE CATENE TROFICHE
Se ciascun livello trofico viene rappresentato con un blocco di dimensione pari alla produttività del
livello (cioè alla sua produzione netta per unità di area), si ottiene una tipica struttura piramidale
con alla base i produttori primari e in cima i carnivori dominanti. Infatti, poiché la produzione di un
livello va parzialmente a rimpiazzare anche la biomassa morta per predazione da parte del livello
più alto e poiché l'efficienza di produzione lorda non supera quasi mai il 30% ed è spesso inferiore a
tale valore, ne consegue che il rapporto tra le produzioni nette di due livelli successivi varia di solito
tra il 5 e il 20%.
In generale, la struttura trofica completa di
una comunità è, perlomeno
approssimativamente quella in figura. In essa
vengono indicati con rettangoli i comparti di
accumulo dell'energia e con frecce i flussi di
energia tra i comparti. In omaggio alla
tradizione il sistema di produttività di piante,
erbivori, carnivori di primo e secondo livello
(costituito dalle catene di pascolo) viene
graficamente mostrato come una piramide e
così pure il sistema dei decompositori e
detritivori (costituito dalle catene di detrito).
Si noti che le vie lungo cui scorre l'energia sono sostanzialmente le stesse nel sistema di pascolo e
nel sistema di detrito con un'eccezione fondamentale: la biomassa morta è definitivamente persa per
la catena di pascolo ed entra nel sistema dei decompositori. Poiché ad ogni passaggio da un livello
trofico a quello superiore una buona parte dell'energia va persa sotto forma di calore nel processo di
respirazione, ne consegue che l'energia che entra nel sistema di detrito come biomassa morta viene
alla fine completamente metabolizzata e persa attraverso la respirazione come calore, anche se
questo può richiedere alcuni ricicli nel sistema dei decompositori. Nel sistema di pascolo non ci
sono invece ricicli dell'energia e questa è una delle ragioni per cui esso è più facilmente studiato di
quello di detrito.
Sulla base dello schema sopra, è possibile impostare un bilancio energetico della comunità. Per
semplicità limitiamo la nostra attenzione al sistema di pascolo. Si tratta di scrivere per ogni
comparto il seguente bilancio nell'unità di tempo:
flusso energia immagazzinata = flusso energia entrante – flusso energia uscente.
È invalso l'uso di rappresentare in maniera graficamente analoga anche i numeri di individui e le
biomasse corrispondenti a ciascun livello trofico. Generalmente si ottengono ancora delle piramidi
(piramidi ecologiche). Non necessariamente la quantità di energia accumulata nei vari livelli va
diminuendo passando dai produttori primari ai carnivori. Perciò non necessariamente un livello
trofico basso, caratterizzato da elevati flussi di energia entranti e uscenti è anche caratterizzato da
elevata biomassa. Tuttavia esiste una certa correlazione tra le biomasse dei diversi livelli trofici e le
loro produttività.raramente le piramidi di biomassa sono rovesciate ovvero si ha meno biomassa ai
livelli trofici inferiori che non a quelli superiori.
Una tipica eccezione è quella del plankton (caso del Lago Maggiore in inverno) in cui la biomassa
del fitoplankton può essere inferiore a quella dello zooplankton, perché esso viene consumato molto
rapidamente dallo zooplankton erbivoro.
L'esempio di Silver Springs mostra una sintonia tra la piramide di biomassa e quella di produttività,
ma il rapporto tra flusso energetico entrante in un comparto e dimensione del comparto è comunque
molto variabile. * flussi in kcal/m2/anno
STRUTTURE TROFICHE DEGLI ECOSISTEMI