ECOSISTEMI

ECOSISTEMI
Comprendere il funzionamento degli ecosistemi è uno degli scopi fondamentali dell'ecologia. Alla
base di una definizione razionale di ecosistema sta l'osservazione che ogni organismo vive in
relazione sia con l'ambiente fisico-chimico che lo circonda sia con altri esseri viventi.
Da una parte queste interazioni sono necessarie per la stessa sopravvivenza e riproduzione: ogni
organismo è soggetto a deperimento ove non provveda, mediante il nutrimento, a mantenere
funzionante la sua complicata organizzazione interna. Dall'altra ogni essere vivente (essendo sia
soggetto attivo che soggetto passivo di queste interazioni) trova proprio in esse un limite alla
capacità di sopravvivere e riprodursi.
La forma di queste interazioni è diversissima. Sono possibili alcune classificazioni approssimative.
Ad esempio Slobodkin ha distinto le interazioni tra organismi in:
1. Alterazioni dell'ambiente fisico di un altro organismo; ad esempio gli alberi fanno
ombra ad altre piante riducendo la disponibilità di luce per l'attività di fotosintesi; i
lombrichi cambiano la consistenza del suolo e lo rendono più adatto alla crescita delle piante
(interazioni indirette).
2. Alterazioni dell'ambiente fisico-chimico; ad esempio il fitoplancton (alghe unicellulari)
di un lago con l'attività di fotosintesi aumenta la concentrazione di ossigeno dell'acqua
rendendo quindi più facile l'attività di respirazione degli altri organismi (interazioni
indirette).
3. Scambio di elementi o composti chimici o energia tra gli organismi; ad esempio i semi
di svariate piante forniscono energia, vitamine e proteine a numerose specie di uccelli e di
mammiferi; molti animali selvatici o domestici sono cibo per grandi e piccoli predatori
(interazioni dirette).
Popolazione: individui della stessa specie che vivono in un'area in un determinato momento.
Comunità (o biocenosi): insieme di organismi divisi dal punto di vista biologico ma aperto ai
flussi di energia e materia. Essa è biologicamente chiuso, cioè tale che nessun elemento dell'insieme
interagisce direttamente o indirettamente con organismi al di fuori dell'insieme stesso.
Ecosistema (o biogeocenosi): complesso degli organismi di una comunità (fattore biotico) e dei
fattori abiotici (fisico-chimici) determinati dall'ambiente circostante.
Es: insieme A di organismi non è una comunità perché
non comprende gli organismi 4 e 8 che interagiscono
con organismi dell'insieme A. Invece B è una comunità
e così pure lo è C.
Anche D, riunione di B e di C, è una comunità.
Esempio di comunità: Baia di Chesaspeake: c'è
interazione tra le specie (animali mangiano pesci che
mangiano alghe..).
Ecologia delle comunità
Approccio riduzionaristico: lo studio delle sue parti permette di comprendere il funzionamento del
sistema. Scomponendo il sistema complesso nelle sue parti, studia come è strutturata una comunità,
analizza la singola specie e le interazioni tra le varie specie. In particolare si studiano:
1. struttura delle comunità
2. relazioni trofiche (alimentazione)
3. interazioni interspecifiche
Ecologia degli ecosistemi
Ha un approccio di tipo olistico: le proprietà emergenti di un sistemanon sono determinate solo dal
funzionamento delle sue parti. Si studiano dunque le interazioni tra le specie, inoltre:
1. le funzioni ecosistemiche
2. la bioenergetica
3. i cicli biogeochimici
GLI ECOTONI
Come capire i limiti di una comunità o di un ecosistema?
Questi limiti, gli ecotoni, non sono sempre facilmente
individuabili, non sono mai netti. Es: è facilmente
individuabile l'ecotono tra terraferma ed acqua (ecoclino).
Una variazione nell'ambiente fisico (ecoclino) può
determinare la transizione (ecotono) tra due diverse tipologie di ecosistema.
LA STRUTTURA FONDAMENTALE DI UN ECOSISTEMA
L'attività biologica degli organismi di una comunità richiede energia e che tale energia deve
provenire dall'esterno. Ogni organismo necessita per vivere, crescere o riprodursi di elementi o
composti chimici (essi vengono chiamati nutrienti). Alcuni elementi come il carbonio, l'ossigeno,
l'idrogeno, l'azoto e il fosforo sono necessari in grandi quantità. Altri come il ferro, il rame, il cloro
e lo iodio sono necessari in piccole quantità o tracce.
Devono perciò esistere in ogni ecosistema degli
organismi che siano in grado di catturare l'energia
proveniente dall'ambiente esterno e di usarla per
sintetizzare le complesse molecole organiche che
costituiscono la biomassa, ad esempio fissando
l'energia luminosa e utilizzando nutrienti
provenienti dall'ambiente non vivente (aria, acqua,
suolo). Tali organismi si dicono autotrofi (cioè che
si nutrono da sé) o produttori primari; tra di essi
quelli più importanti sono in genere le piante verdi
che per mezzo della fotosintesi clorofilliana sono
capaci di sfruttare la radiazione solare. Il termine
produttori primari si riferisce al fatto che le piante sono in grado di produrre biomassa viva in
maniera primaria, partendo cioè da sostanze inorganiche e utilizzando l'energia solare.
Le molecole organiche sintetizzate dagli autotrofi sono complesse e non si decompongono
facilmente neanche una volta che gli autotrofi siano morti; perciò in ogni ecosistema si avrebbe un
progressivo accumulo di sostanze organiche e un impoverimento delle sorgenti di sostanze
inorganiche se non esistessero organismi decompositori, che sono capaci di degradare le molecole
organiche complesse contenute negli organismi morti e di liberare sostanze nutritive inorganiche. I
decompositori sono per lo più batteri o funghi.
In tutti gli ecosistemi esiste una terza componente la cui attività consiste nella trasformazione di
sostanze organiche (prelevate da altri esseri morti o viventi) in altre sostanze organiche. Gli
organismi di questo tipo si dicono consumatori e insieme ai decompositori costituiscono la
parte eterotrofa (cioè che si nutre di altri) di un comunità. Gli eterotrofi vengono anche
chiamati produttori secondari, perché producono biomassa viva a partire da altra biomassa, viva o
morta. I consumatori sono probabilmente la componente più diversificata funzionalmente, in quanto
comprendono carnivori ed erbivori, grossi e piccoli predatori, divoratori di carogne, detritivori,
parassiti e anche l'uomo.
ESEMPIO DI UN ECOSISTEMA ACQUATICO (Lago)
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Fattori abiotici: Sono sostanze organiche ed inorganiche necessarie per la vita dei vari
organismi: acqua, ossigeno, anidride carbonica, fosfati, aminoacidi, ecc. Si trovano sul
fondo, dove si deposita la biomassa morta, ma anche in soluzione o in sospensione come il
particolato.
Produttori primari: Nello stagno gli autotrofi più importanti sono di solito delle
microscopiche. Nonostante la sua invisibilità, il fitoplancton produce più ossigeno che non
le piante macroscopiche, assorbe energia e attraverso la fotosintesi la fa entrare
nell'ecosistema. Es. cianobatteri e diatomee.
Decompositori: Sono presenti soprattutto nel fango del fondo, dove si accumula materia
organica morta, ma sono presenti anche nella colonna d'acqua che è ricca di particolato. Si
tratta di batteri, funghi e flagellati, che sono in grado di liberare le sostanze nutritive
contenute negli organismi morti, in maniera che siano riciclate e riutilizzate.
Consumatori: Alcuni (erbivori o consumatori primari) si nutrono di piante o parti di piante.
Tra di essi essenziale è lo zooplancton erbivoro presente nella colonna d'acqua, ma ci
possono essere anche pesci erbivori come la carpa. Altri, come insetti o pesci predatori o
zooplancton carnivoro, si cibano di consumatori primari divenendo così consumatori
secondari (carnivori). La catena continua con pesci carnivori che mangiano carnivori
(consumatori terziari o grandi consumatori, “necton”) e così via.
Detritivori presenti soprattutto sul fondo costituiscono il benthos. Si nutrono di detriti o
sono predatori di altri organismi che vivono sul fondo. La loro attività di sminuzzamento
rende più facile l'attività dei decompositori. Es. molluschi e larve.
È da notare che al di sotto di una certa quota
l'intensità luminosa e assai bassa e la fotosintesi
non può avvenire. Perciò il fitoplancton,
principale produttore primario, si concentra
soprattutto vicino alla superficie. Infatti,
misurando l'ossigeno disciolto ci si accorge che
lo strato più alto di uno stagno è ossigenato,
mentre non lo è lo strato più profondo. Esiste un
livello dove la produzione di ossigeno, dovuta
alla fotosintesi, uguaglia il consumo di ossigeno,
dovuto alla respirazione. Tale livello divide
convenzionalmente la zona cosiddetta autotrofa,
perché ospita principalmente produttori primari,
da quella detta eterotrofa.
Organismi diversi hanno differenti capacità di reagire ai cambiamenti dell'ambiente. Vengono usati
come indicatori ad esempio le qualità delle acque.
ECOSISTEMA TERRESTRE
In ambiente terrestre gli ecosistemi sono un po diversi. Le forze a cui sono sottoposti gli organismi
sono differenti da quelle avvertite sott'acqua. Nel secondo caso gli organismi non hanno un peso e le
stesse piante acquatiche non necessitano di strutture portanti come i tronchi di quelle terrestri.
Anche le condizioni ambientali sono diverse: temperatura, disponibilità di ossigeno ed acqua.
C'è dunque un adattamento ad ambienti con caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche diverse.
Esempio: FORESTA della zona temperata
La principale differenza con lo stagno è la
presenza di autotrofi di grandi
dimensioni (alberi), che hanno bisogno di
tessuti di sostegno ad alto contenuto di
cellulosa e lignina. La pioggia di detrito,
quindi, è costituita non da particelle
piccole e facilmente decomponibili, ma di
materiale (foglie, pezzi di legno) che
richiede tempi lunghi per la
decomposizione, nonostante l'humus
(analogo del fondo dello stagno) sia ricco
di detritivori e decompositori.
La quantità di materiale organico che è concentrato nelle piante verdi è, in proporzione, molto più
alta nella foresta che nello stagno. Tuttavia buona parte di questo materiale, per l'appunto quello di
sostegno, è inaccessibile o quasi dalla maggioranza dei consumatori. Anche qui si può distinguere
tra una zona alta dove prevale la fotosintesi (fascia verde) e una zona bassa dove prevale la
respirazione (fascia bruna), ma l'ossigeno è liberamente disponibile in quantità praticamente
illimitate e la sua concentrazione non dipende dall'attività fotosintetica locale.
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Produttori primari: piante vascolari (felce, ulivo, pino)
Detrivori e decompositori: dopo la morte degli organismi li trasformano in materia in parte
organica e in parte inorganica ( es lombrichi, millepiede).