2.01 ecosistemi

Un ecosistema è un ambiente (bosco, mare, collina, ecc.)
abitato da comunità vegetali e animali che hanno fra
loro delle relazioni.
L’ecosistema è un ambiente dove tutto e tutti sono
collegati come in una CATENA. Se si rompe un solo
ANELLO, tutta la CATENA si spezza e un po' alla volta si
distrugge il CICLO BIOLOGICO. Quando l’ambiente e le
comunità che lo abitano funzionano bene fra loro, si dice
che l’ecosistema è in equilibrio.
L’ecosistema è un sistema complesso formato da
organismi che vivono in un determinato ambiente. Gli
animali e le piante costituiscono le componenti
biotiche dell’ecosistema, mentre il sottosuolo, l’aria e
l’acqua, la luce, la temperatura, il clima, le piogge, ecc.
fanno parte della componente abiotica.
Le componenti biotiche e abiotiche instaurano tra loro
un insieme di relazioni che caratterizzano l’ecosistema
stesso e lo portano in una situazione di “equilibrio”
temporaneo.
Sulla base della loro funzione all’interno di un ecosistema, le
componenti biotiche (gli organismi viventi), si possono
suddividere in:
•produttori (piante, alghe e alcuni batteri): sono gli organismi
“autotrofi” che producono da sé la sostanza organica per vivere e
accrescersi, utilizzando semplici molecole inorganiche come
l’acqua, l’anidride carbonica (CO2) e i nitrati
•consumatori: sono organismi “eterotrofi”, poiché non sono in
grado di produrre il proprio nutrimento, e si cibano quindi di
produttori (ad esempio i consumatori erbivori, come le mucche e
le pecore, che mangiano l’erba dei prati) o di altri consumatori (i
consumatori carnivori come il leone o l’uomo stesso)
•decompositori: sono funghi e batteri
decomponendo i tessuti degli organismi morti.
che
si
cibano
Ogni ecosistema contiene una definita
quantità di materia organica che
comprende tutti i suoi organismi vegetali e
animali.
Con il termine di biomassa si identifica il
peso della materia organica, calcolato allo
stato secco e per unità di superficie
occupata dall’ecosistema stesso.
I rapporti fra organismi di un ecosistema sono di tipo
alimentare.
Sulla Terra tutti gli esseri viventi sono legati tra loro
attraverso ciò che mangiano.
Ogni organismo ha bisogno di altri organismi per
ottenere le sostanze nutritive che gli permettono di
vivere in un ecosistema.
In un laghetto, ad esempio, ci sono molte catene alimentari in
azione. Il plancton vegetale è il cibo preferito di piccoli animaletti,
come i gamberetti. I gamberetti sono il nutrimento di alcuni pesci,
che a loro volta vengono mangiati da pesci ancora più grandi, che
vengono a loro volta mangiati dagli orsi che vivono nei boschi
intorno al lago.
Cosa accadrebbe se pescassimo tutti i gamberetti che vivono nel
lago?
I pesci che si nutrono di gamberetti morirebbero di fame e di
conseguenza tutti i pesci del lago diminuirebbero. Anche gli orsi
soffrirebbero la fame, perché non troverebbero più pesce da
mangiare.
E se per assurdo tutti gli orsi se ne andassero a lavorare al circo, la
popolazione dei pesci più grandi, non avendo più nemici naturali,
comincerebbe a crescere in modo incontrollabile. Mangiando molti
più pesci piccoli, questi sparirebbero velocemente dal lago.
Una catena alimentare è l'insieme dei rapporti
alimentari (trofici) tra gli organismi di un ecosistema.
Ogni catena alimentare è composta da differenti livelli
trofici ossia quattro componenti fondamentali:
il sole
i produttori
i consumatori
i decompositori
IL SOLE
In tutti gli ecosistemi naturali la fonte di energia primaria è la
radiazione solare che non è riciclabile, ed arriva costante e
«gratuita» dal Sole. La maggior parte di questa energia viene persa
sotto forma di calore, mentre una piccolissima parte viene utilizzata
nella fotosintesi, il primo gradino della catena trofica.
CATENA ALIMENTARE E LIVELLI ENERGETICI
I° livello: piante (produttori)
1° livello
I PRODUTTORI (
)
Alla base di ogni catena alimentare, ci sono i produttori. Questi
sono organismi autotrofi capaci di sintetizzare materia organica
partendo da sostanze inorganiche presenti nel terreno e nell’aria.
I produttori sono le piante: esse sono capaci di produrre il proprio
alimento (il glucosio) attraverso la fotosintesi clorofilliana.
Il glucosio rappresenta l’alimento in quanto la produzione di energia
di ogni organismo è effettuata tramite la respirazione cellulare
Questo processo avviene nei mitocondri di ogni cellula e utilizza il
glucosio (oltre che l’ossigeno).
I produttori sono alla base
(rappresentano il primo livello).
di
ogni
catena
alimentare
I produttori sono numericamente superiori agli altri livelli.
Il processo mediante il quale le piante producono il loro nutrimento è
chiamato fotosintesi clorofilliana ed è attuabile tramite l'energia
fornita dal Sole.
Il prodotto finale è il GLUCOSIO, uno zucchero semplice che le
piante possono immagazzinare sotto forma di amido così da
conservarlo come riserva alimentare.
12H20 + 6C02
= C6H1206
+ 602 + 6H20
acqua + anidride = glucosio
carbonica
+ ossigeno + acqua
ZUCCHERO
CATENA ALIMENTARE E LIVELLI ENERGETICI
I° livello: piante (produttori)
II° livello: erbivori (consumatori primari)
2° livello
I CONSUMATORI (
)
PRIMARI
Si nutrono dei produttori (cioè le piante) e si chiamano anche
erbivori. Uno degli scopi principali della nutrizione è introdurre
glucosio.
I consumatori primari sono il secondo livello della catena
alimentare.
I consumatori primari sono numericamente inferiori ai produttori e
superiori ai consumatori secondari.
In base a ciò che mangiano e al modo in cui digeriscono il cibo, gli
erbivori si distinguono in...
FRUGIVORI
Si nutrono prevalentemente
di frutti.
Hanno il becco molto robusto
e con la parte superiore di esso
spaccano e tagliano i frutti.
GRANIVORI
Si nutrono prevalentemente di
semi. Hanno il becco corto e
conico per rompere i cereali.
Sono granivori l'anatra e il
canarino.
RODITORI
Rosicchiano con i denti incisivi e la
mascella che si sposta in avanti e
indietro.
Sono roditori il coniglio, lo
scoiattolo e la marmotta.
RUMINANTI
Mandano l'erba nel rumine,
sacco presente nello stomaco,
senza masticarla poi in bocca e
infine nello stomaco.
Sono ruminanti le mucche, le
pecore e le capre.
CATENA ALIMENTARE E LIVELLI ENERGETICI
I° livello: piante (produttori)
II° livello: erbivori (consumatori primari)
III° livello: carnivori predatori degli erbivori
(consumatori secondari)
3° livello
I CONSUMATORI (
)
SECONDARI
Si nutrono dei consumatori primari, cioè altri animali e si chiamano
carnivori.
I consumatori secondari sono il terzo livello della catena
alimentare.
I consumatori secondari sono numericamente inferiori ai
consumatori terziari e superiori ai consumatori primari.
Alcuni organismi, tra cui l’uomo, sono chiamati onnivori, perché
mangiano sia piante che animali.
CATENA ALIMENTARE E LIVELLI ENERGETICI
I° livello: piante (produttori)
II° livello: erbivori (consumatori primari)
III° livello: carnivori predatori degli erbivori
(consumatori secondari)
IV° livello: carnivori predatori di altri carnivori
o erbivori (consumatori terziari)
4° livello
I CONSUMATORI (
)
TERZIARI
I consumatori terziari si nutrono di materia organica animale in
avanzato stato di decomposizione.
Animali, come gli avvoltoi, si nutrono delle carcasse di animali morti
sono detti saprofagi.
Altri tipi di consumatori terziari sono i PARASSITI, organismi molto
piccoli che vivono nel corpo di altri organismi e usano l'energia delle
loro vittime.
I consumatori terziari sono numericamente inferiori ai consumatori
secondari.
I DECOMPOSITORI
I decompositori modificano resti vegetali e animali trasformandoli
in sostanze in sostanze più semplici riutilizzabili dalle piante.
Essi cedono al terreno elementi nutritivi come sali minerali e
materia organica semplice sotto forma di humus.
Questi organismi (batteri, protozoi e funghi) ottengono la loro
energia sia demolendo tessuti organici morti, sia assorbendo
materia organica disciolta.
I decompositori sono numericamente superiori a tutti gli altri livelli
trofici.
Negli ecosistemi, un ruolo fondamentale viene svolto dagli animali
detritivori e dagli organismi decompositori.
I detritivori sono animali che si nutrono di sostanza organica morta,
rendendola più facilmente accessibile all’azione dei decompositori.
Essi, però, sono privi degli enzimi necessari per digerire le sostanze
resistenti. Il detrito, per loro, ha scarso valore nutritivo e la
maggiore fonte di energia deriva da funghi e batteri, ingeriti con il
detrito stesso.
Molluschi polmonati e bivalvi, vermi, artropodi ed alcuni pesci sono
detritivori coprofagi (si nutrono delle deiezioni degli animali) o
detritivori frantumatori di particelle organiche.
I decompositori sono funghi e batteri, che attaccano la materia
organica morta o inerte ridotta in piccole parti e la degradano
completamente, sfruttandone attraverso vari passaggi l’energia
residua.
Funghi e batteri sono in maggior parte mineralizzatori.
Nella decomposizione di un film di cellulosa, ad esempio,
intervengono per primi i funghi, poi i batteri e quando il film è
ridotto in pezzi piuttosto piccoli, subentrano i nematodi ed altri
invertebrati che ingoiano i pezzi (detritivori).
Questo processo è molto lento, soprattutto per quelle sostanze
resistenti e difficili da digerire come lignina, cellulosa, scheletri di
animali, ecc.
Alla fine di ogni ciclo la
sostanza organica
viene sempre ridotta
in molecole inorganiche
semplici (acqua,
anidride carbonica, sali
minerali), cioè
rimineralizzata.
La storia di un ecosistema, dalla nascita alla maturità, si
chiama successione ecologica.
La successione ecologica, in pratica, è una sequenza
continua di modificazioni delle componenti biotiche e
abiotiche di un’area; si arriva così ad un ecosistema
stabile (quello che viene definito “climax“) caratterizzato da
un equilibrio tra le sue diverse componenti, ovvero,
nessuna prevale sulle altre decretandone l’estinzione.
La sequenza delle comunità che via via si sostituiscono
nell’ecosistema è detta “serie” e sono definiti “stadi seriali”
le diverse fasi di transizione. In alcuni casi, le popolazioni
stesse modificano l’ambiente in cui vivono e causano la
loro stessa estinzione a vantaggio di altre specie di
organismi
. Esempi di questo processo evolutivo si possono
facilmente trovare in natura, dove la formazione di ogni
nuovo ambiente (dovuta all’incendio di un bosco, alla
deviazione di un corso fluviale, ad un campo agricolo
abbandonato, ecc.) determina inizialmente la diffusione di
organismi definiti “pionieri”, cioè che sono in grado di
ripopolare la zona nonostante le difficili condizioni (scarsa
presenza di nutrienti). L’attività vitale di questi primi
organismi modifica l’ambiente, creando nuove condizioni
che sono favorevoli per altri organismi più esigenti. Questi
ultimi si sviluppano causando spesso l’eliminazione degli
stessi organismi pionieri.
Per capirci meglio
Ad esempio, muschi, licheni ed erba sono spesso specie
pioniere su lava solidificata o substrati rocciosi. Tali
organismi sono infatti in grado di frantumare i substrati
rocciosi per estrarne i minerali necessari alla loro
sopravvivenza. Inoltre, una volta morti, essi forniscono
quel materiale organico che, decomponendosi, diviene
“suolo” utilizzato da specie vegetali che si insediano in un
momento successivo per alimentarsi e per accrescersi.
Un esempio di successione ecologica è ciò che avviene
sulle dune sabbiose: le prime specie vegetali che si
insediano sono molto adattabili e in grado di utilizzare la
modestissima disponibilità di sostanze nutrienti. Queste
prime specie pioniere fissano, con il loro apparato
radicale, la sabbia rendendo le dune più stabili. Inoltre,
una volta morte, rimangono sul terreno e lo arricchiscono
di materia organica derivante dalla loro decomposizione.
Si crea così un ambiente più ricco e quindi più adatto a
sostenere la vita di organismi più esigenti che
soppiantano gradualmente quelli pionieri; la composizione
in specie diviene via via più diversificata e si instaurano
processi naturali di alimentazione e competizione sempre
più complessi.
Un bosco, un lago, un fiume, un prato, una spiaggia, il
mare, anche gli spazi verdi di città sono tutti ecosistemi. In
breve, ogni centimetro del nostro pianeta costituisce o fa
parte di un ecosistema. Gli ecosistemi possono avere
dimensioni molto diverse. Sono considerati ecosistemi sia
la foresta temperata, che occupa gran parte dell’America
settentrionale, dell’Europa e dell’Asia settentrionale, sia la
cavità piena d’acqua e di vita di un faggio che fa parte
della stessa foresta (in questo caso è chiamato
“microecosistema”). La Terra stessa può essere
considerata un unico grande ecosistema. La divisione in
ecosistemi di dimensioni più ridotte e definite è necessaria
nel caso di studi mirati, ma in realtà i limiti di un
ecosistema sfumano normalmente in quelli di un altro, e
gran parte degli organismi possono far parte di ecosistemi
diversi in momenti differenti.
Ad esempio, le acque dolci diventano salmastre vicino alle
coste, e in questo modo l’ecosistema mare e quello d’acqua
dolce risultano connessi da flussi di energia e di alimenti. I
confini di un ecosistema possono variare anche nel tempo
a causa di diversi fattori che alterano gli equilibri, tra cui
l’estinzione di una specie, l’intervento dell’uomo,
l’introduzione in un ecosistema di specie esotiche ed altri
ancora. In condizioni ideali, aree che hanno caratteristiche
fisiche e chimiche uniformi dovrebbero presentare
ecosistemi ben definiti e facilmente riconoscibili. In natura,
però, non è possibile trovare condizioni così omogenee.
Soprattutto nel caso di ecosistemi terrestri, è più semplice
identificare associazioni di ecosistemi. In particolare,
ecosistemi vicini che condividono i cicli biogeochimici e
presentano componenti abiotiche simili si dicono “biomi“.
Gli ecosistemi terrestri si possono dunque raggruppare in
numerosi biomi.
Sulla superficie del nostro pianeta esistono
otto tipi di biomi terrestri. Il nome di
molti biomi deriva dalle caratteristiche
climatiche e dalla vegetazione più diffusa,
ma ognuno è caratterizzato anche da
microrganismi, funghi e animali che si sono
adattati a quell'ambiente.
I biomi sono sistemi ambientali complessi,
di ampia estensione geografica, costituiti
da un insieme di ecosistemi, le cui
comunità animali e vegetali hanno
raggiunto, in una determinata area della
superficie terrestre, una relativa stabilità in
relazione alle condizioni ambientali.
Ogni bioma è caratterizzato principalmente
dalle condizioni climatiche della regione e
da una particolare vegetazione che ospita
una tipica fauna (insieme delle specie
animali).