2.02 catene alimentari

Una catena alimentare (o trofica) è il trasferimento di energia
alimentare dagli autotrofi (piante) attraverso una serie di
organismi che consumano e sono consumati: ad ogni
passaggio parte dell’energia potenziale è perso in calore e,
quindi, più corta è la catena alimentare e tanto maggiore è
l’energia disponibile per quella popolazione. Tuttavia, mentre
la quantità diminuisce con ogni trasferimento, la qualità
dell’energia trasferita aumenta. Le catene alimentari sono di
due tipi fondamentali:
–
di pascolo = partono dalle piante verdi, vanno agli
erbivori pascolanti (animali che mangiano cellule o tessuti
vegetali vivi) e ai carnivori (animali che mangiano altri animali);
fiore > cavalletta > rana > serpente > falco (esempio)
–
di detrito = vanno dalla materia organica morta ai
microrganismi e da questi ai consumatori di detrito (detritivori)
e quindi ai loro predatori
Termini energetici
la catena può essere analizzata
in termini energetici
PRODUTTORI: utilizzando la luce solare come fonte di energia
sono grado di sintetizzare la materia organica partendo da sostanze
inorganiche tramite il processo di fotosintesi clorofilliana
CONSUMATORI: prendono l’energia nutrendosi di altri organismi
viventi
DECOMPOSITORI: (principalmente batteri, protozoi, funghi) che
ottengono la loro energia sia demolendo tessuti organici morti, sia
assorbendo materia organica disciolta. Rimettono in circolazione la
materia organica.
Termini energetici
Flussi di energia e produttività
La fonte di energia sulla quale si basa la vita sul nostro pianeta è il
Sole. L’energia che da esso deriva ha due componenti
fondamentali:
e elettromagnetica.
Nel comparto abiotico dell'ecosfera la componente
dell’energia del Sole riscalda la superficie terrestre e l'atmosfera,
attivando così la circolazione dell'aria (con venti e movimenti
verticali) ed il ciclo dell'acqua.
Termini energetici
Nel comparto biotico il flusso di energia elettromagnetica genera
il ciclo del carbonio, grazie alla presenza di organismi con
interdipendenza energetica e diverso metabolismo energetico: i
produttori sono preferenzialmente organismi riduttori (producono
ossigeno) mentre i consumatori sono organismi ossidatori
(consumano ossigeno). E’ opportuno precisare che anche i
produttori consumano ossigeno in quanto anche essi compiono la
respirazione cellulare per produrre energia, ma la produzione di
ossigeno supera il consumo.
attraverso le catene alimentari l'energia viene trasmessa, da
gruppi di organismi ad altri e da individuo a individuo
Questi passaggi si definiscono vie di flusso energetico
Termini energetici
Termini energetici
Le piramidi ecologiche mostrano graficamente le
relazioni tra numeri, biomassa e flussi di energia
(metabolismo) a livello di comunità biotica: il primo
livello trofico o produttore forma la base e i successivi
livelli trofici formano gli strati.
Le catene alimentari, per essere in equilibrio,
devono avere una struttura a piramide, chiamata,
appunto, piramide alimentare
Se uno dei gradini della piramide, cioè uno degli
anelli della catena alimentare, si modifica,
l’equilibrio biologico si rompe, e la natura stessa
deve pensare a ristabilirlo.
Ma ciò è possibile solo se lo squilibrio è limitato,
non se esso è causato dall’intervento dell’uomo
(che inquina, disbosca, ecc.) o da gravi eventi
naturali.
Ci sono tre tipi di piramidi ecologiche:
di numero = numero di organismi viventi presenti su ciascun livello trofico di un
ecosistema; tendono ad essere invertite quando i produttori a livello individuale
sono in media molto più grandi dei consumatori, come nelle foreste temperate
decidue
di biomassa = quantità di biomassa stabile presente in ciascun livello trofico di
un ecosistema; tendono ad essere invertite quando a livello individuale i
produttori sono in media più piccoli dei consumatori, come nelle comunità
acquatiche dominate dalle alghe planctoniche
di energia = tassi del flusso di energia attraverso diversi livelli trofici di un
ecosistema; devono avere sempre una forma dritta
Di conseguenza, il flusso di energia fornisce una base migliore di numeri
biomassa per confrontare ecosistemi e popolazioni.
Il modo più accurato per rappresentare la struttura trofica di
un ecosistema è la piramide dell'energia che si basa sul
flusso di energia che si ha in corrispondenza di ciascuno dei
passaggi da un livello trofico al successivo. Nella biomassa è
accumulata energia chimica che si trasferisce in parte da un
livello al successivo. Ad ogni livello, una certa quantità di
energia viene dissipata come calore attraverso il
metabolismo e la respirazione aerobica e un'altra quantità
rimane imprigionata nelle parti dell'organismo-cibo che non
viene mangiato o assimilato. La percentuale di energia non
degradata che passa da un livello trofico all'altro varia dal 5
al 20%.
Prendendo come media il 10% si costruisce la "piramide
dell'energia", nella quale la quantità di energia disponibile in
ciascun livello è pari al 10% di quella del livello precedente.
Gli organismi che ottengono il cibo dal sole con
lo stesso numero di passaggi si dice che
appartengono allo stesso livello trofico.
Quindi, le piante verdi (livello dei produttori) occupano
il primo livello trofico, gli organismi che si nutrono di
piante (erbivori) occupano il secondo livello (livello dei
consumatori primari), i carnivori occupano il terzo
livello (livello dei consumatori secondari) e gli
onnivori occupano il quarto livello (livello dei
consumatori terziari).
Termini biomassa
I rapporti fra organismi che appartengono a una catena o a una rete
alimentare, si possono rappresentare con uno schema a forma di piramide.
Osservando la piramide si può notare:
1 - che è suddivisa in livelli
2 - che il numero di organismi diminuisce salendo verso l’alto.
Termini biomassa
A parte rare eccezioni, nelle piramidi alimentari i produttori sono sempre
più numerosi dei consumatori primari, che a loro volta sono più numerosi
dei consumatori secondari e così via.
Il numero dei produttori deve sempre essere maggiore dei consumatori di
primo livello per far sì che il cibo sia sufficiente per tutti. Se avvenisse il
contrario, cioè se gli erbivori fossero troppi rispetto alle piante, le piante
sparirebbero e gli erbivori morirebbero. Di conseguenza, i carnivori dei
livelli superiori si troverebbero in difficoltà per mancanza di cibo.
La piramide ti fa capire che l’equilibrio ecologico si mantiene solo se la
quantità di nutrimento di ogni livello è sufficiente ad alimentare i
consumatori del livello successivo.
In questo tipo di rappresentazione, di solito, mancano i decompositori
che, essendo soprattutto funghi e batteri, sono numericamente superiori
anche ai produttori. La loro posizione sarebbe in basso, al di sotto dei
produttori.
Può accadere che l’equilibrio ecologico si rompa per cause naturali. In
genere questo avviene a causa di qualche mutamento climatico: stagioni
troppo fredde o troppo calde possono danneggiare o favorire qualche
popolazione.
La piramide fa capire che
l’equilibrio
ecologico
si
mantiene solo se la quantità di
nutrimento di ogni livello è
sufficiente ad alimentare i
consumatori
del
livello
successivo.
Può accadere che l’equilibrio ecologico si rompa per
cause naturali. In genere questo avviene a causa di
qualche mutamento climatico: stagioni troppo
fredde o troppo calde possono danneggiare o
favorire qualche popolazione.
Di fronte ai mutamenti dell’equilibrio ambientale, gli
organismi sopravvivono solo se riescono ad adattarsi
a questi cambiamenti. Spesso, il processo di
adattamento dura moltissimo tempo e dà origine ad
un fenomeno detto evoluzione. Le specie che non
riescono ad adattarsi rischiano l’estinzione
Le catene alimentari non sono delle sequenze isolate, ma sono
interconnesse e formano la rete alimentare (o trofica).
Le catene alimentari sono numerose, in quanto diversi consumatori
si nutrono di più tipi di cibo.
Gli animali che appartengono a più di una catena alimentare
collegano una catena all’altra formando una rete alimentare.
Tutte le specie animali sono importanti per la rete alimentare di cui
fanno parte.
Se una pianta o un animale si estingue e sparisce dalla rete
alimentare, le conseguenze si riflettono su tutta la rete e
provocano un danno ambientale gravissimo.
Solo lo 0,02% della luce del sole che raggiunge
l'atmosfera viene utilizzata nella fotosintesi; tuttavia è
da questa piccola frazione che dipendono tutti gli
organismi della biosfera.
10
Consumatori terziari
100
Consumatori secondari
1000
Consumatori primari
10000
Produttori
Biomassa (g/m2)
La produzione primaria netta mondiale di massa
secca o biomassa (massa secca di sostanza vivente
relativa ad una popolazione o ad un certo livello
trofico), per anno, è stimata in miliardi di tonnellate.
Una quantità approssimativamente uguale viene di
nuovo ossidata ad anidride carbonica ed acqua nello
stesso intervallo di tempo: vi è perciò un
bilanciamento fra produzione e consumo.