Flussi di energia negli ecosistemi
3a parte
Leonardo Beccarisi
Corso di Ecologia
Università degli Studi di Roma Tre
19 novembre 2010
7a lezione
Sommario
1
Consumatori
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
2
Detritivori
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
3
Conclusioni
Il ciclo energetico della biosfera
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Efficienza di produzione
Efficienza di produzione =
tasso di produzione
· 100
tasso di assorbimento
Eterotermi Animali “a sangue freddo”
Omeotermi Animali “a sangue caldo” (mammiferi, uccelli)
Animali
Eterotermi
Insetti sociali
Omeotermi
Uccelli insettivori
Eff. di produzione
40%
25%
2%
< 1%
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Stili di vita
Auto da corsa:
• Alte prestazioni
• Alti consumi
Utilitaria:
• Basse prestazioni
• Bassi consumi
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Stili di vita
Animale omeotermo:
• Alte prestazioni
• Alti consumi
Animale eterotermo:
• Basse prestazioni
• Bassi consumi
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Una riflessione sui termini emeotermo ed eterotermo
Il termine omeotermo significa “che mantiene la stessa
temperatura”; il termine “eterotermo” significa “che ha
temperatura variabile”. Questa classificazione è ambigua perché,
se è vero che i rettili hanno una temperatura corporea più bassa
nei periodi di inattività (di notte, ad esempio), anche molti
mammiferi abbassano la propria temperatura in periodi particolari,
ad esemio durante il letargo.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Una riflessione sui termini emeotermo ed eterotermo
Entrambi i gruppi di animali regolano la propria temperatura
corporea (di qualche grado intorno ai 38◦ C). Ma lo fanno in
maniera diversa. Per questo, utilizzaremo i termini
ectotermo (in sostituzione ad eterotermo) per indicare un
animale che usa l’energia solare per riscaldare il
proprio corpo;
endotermo (in sostituzione ad omeotermo) per indicare un
animale che usa parte dell’energia ingerita sotto
forma di cibo per riscaldare il proprio corpo.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Che cos’è l’ectotermia
• La maggior parte degli animali sono ectotermi.
• L’animale ectotermo regola la propria temperatura scegliendo
se esporsi al sole per riscaldarsi oppure all’ombra per
raffreddarsi. Gli animali ectotermi quindi consumano poca
energia per regolare la propria temperatura corporea.
• Il tasso metabolico a riposo di un rettile è basso in confronto
a quello di un mammifero.
• I mammiferi consumano 5 volte più ossigeno dei rettili. Gli
ectotermi sono “sistemi a bassa energia”.
• Gli ectotermi possono avere esplosioni di attività (fuga,
combattimento, predazione) solo di breve durata.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Ectotermi come sistemi a bassa energia
Geco comune (Tarentula mauritanica)
• Quando le risorse sono
scarse, un ectotermo può
entrare in uno stato di
torpore consumando
pochissima energia.
• Alcune specie basano la propria
alimentazione su risorse
disponibili solo per brevi periodi
(serpenti mangiatori di uova, ad
esempio).
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Dimensioni piccole
Il mustiolo (Suncus etruscus) è uno dei più piccoli endotermi del mondo,
eppure è grande rispetto alla maggior parte degli ectotermi
L’energia a riposo sale rapidamente con il diminuire delle
dimensioni dell’animale (teoria metabolica). Questo non è un
problema per gli ectotermi perché il metabolismo a riposo è sempre
basso.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Forme allungate
Biscia d’acqua (Natrix natrix)
La forma lunga e sottile di un serpente comporterebbe un costo
energetico insostenibile per un endotermo, a causa della grande
superficie di dispersione del calore.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Modalità di predazione
Molti predatori ectotermi sono predatori d’agguato. Durante gli
scatti, l’attività muscolare è prevalentemente di tipo anaerobico.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Distribuzione geografica
Nazione
Finlandia
Norvegia
Polonia
Grecia
Italia
N◦ specie
6
6
16
26
47
Superficie (km2 )
338.000
385.000
313.000
132.000
301.000
Numero di specie di anfibi per alcuni paesi europei
Il numero di specie di animali ectotermi nelle zone fredde è basso.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Gli insetti
Gli insetti hanno un comportamento piuttosto diverso rispetto alla
maggior parte degli altri ectotermi.
• Hanno un’efficienza di produzione relativamente bassa,
specialmente gli insetti sociali (25%).
• Sono in grado di sostenere un’attività motoria prolungata.
Alcuni insetti, come le farfalle, effettuano migrazioni di
centinaia di chilometri.
Farfalla monarca (Danaus plexippus),
una specie migratrice americana
Il segreto sta nel tipo di
apparato respiratorio,
costituito da vasi (trachee e
tracheole) che conducono
direttamente l’ossigeno
atmosferico ai muscoli.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Cos’è l’endotermia
• Gli endotermi sono rappresentati dai mammiferi e dagli uccelli.
• L’animale endotermo regola la propria temperatura utilizzando
energia assimilata con l’alimentazione.
Volpe artica (Alopex lagopus)
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Endotermi come sistemi ad alta energia
• Gli endotermi possono condurre attività muscolari prolungate.
• Molti predatori endotermi cacciano inseguendo le loro prede.
• Diverse specie compiono lunghe migrazioni.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Animali notturni
Gli endotermi possono essere attivi anche di notte.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Un confronto
Nicchie ecologiche diverse
• Gli endotermi e gli ectotermi occupano nicchie ecologiche
diverse.
• Nel corso del loro ciclo vitale, gli ectotermi possono occupare
nicchie ecologiche molto diverse.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Sistemi a bassa e ad alta energia
Animali ectotermi
Animali endotermi
Un confronto
Produttori vs. consumatori
Endotermi più importanti come consumatori
A causa della loro elevata necessità alimentare, rispetto agli
ectotermi, gli endotermi hanno un maggiore impatto sui livelli
trofici inferiori. Sono quindi importanti come consumatori, ma
producono relativamente poca biomassa per i loro predatori.
Ectotermi più importanti come produttori
Al contrario, gli ectotermi sono più importanti come produttori. A
parità di cibo consumato, gli ectotermi possono raggiungere
densità di popolazione più alte (almeno di un ordine di grandezza)
rispetto agli endotermi, e quindi fornire una maggiore quantità di
risorse alimentari per gli organismi dei livelli trofici superiori.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Quanto detrito?
Tipo di ecosistema
Foresta pluviale
Foresta temperata
Macchia
Savana
Prateria temperata
Tundra
Terreno agricolo
Palude
Lago e fiume
Oceano
da Whittaker & Likens (1973)
Consumo
animale (%)
7
4
5
15
10
3
1
8
20
40
Quando, ad esempio,
diciamo che il 7% della
produttività netta della
foresta tropicale è
consumata dagli erbivori,
assumiamo che il 93%
va in decomposizione.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Quanto detrito?
Gli erbivori non mangiano la
maggior parte delle piante; lo
fanno i batteri e i funghi.
L’energia di degradazione da
parte dei decompositori è di gran
lunga più importante dell’energia
di degradazione di tutti gli
animali insieme.
Lettiera di foglie morte in una faggeta
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Reti di detritivori
In genere, le catene di detritivori sono brevi.
Glossario
Detrito Materia organica morta
Detritivori Consumatori di detrito (termine
generico)
Decompositori (= saprobi, saprofagi,
saprofiti) Batteri e funghi che degradano il
detrito
Gipeto o avvoltoio degli
agnelli (Gypaetus
barbatus), una rarissima
specie di avvoltoio europeo
Scavenger (= spazzini) Animali (corvi,
avvoltoi, granchi violinisti) che consumano
carcasse
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti trofiche di grotta
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Reti trofiche di grotta
Gli ecosistemi di grotta
si basano sulle catene
dei detritivori.
In certe condizioni,
l’attività degli organismi
chemioautotrofi può
rappresentare una fonte
energetica importante.
Masse gelatinose di batteri metanogeni in una
grotta sulfurea.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Reti di detritivori
Reti trofiche di grotta
Reti trofiche dei fondali oceanici
Reti trofiche dei fondali oceanici
Invertebrati su un fondale
oceanico
Chimera (Hydrolagus sp.), un
pesce abissale
Le reti trofiche dei fondali oceanici si basano
sulla “pioggia” di detrito che proviene dagli
strati più superficiali e sull’attività
chemiosintetica di diversi tipi di batteri.
In generale, il detrito giunge rarefatto sul
fondo, e quindi la disponibilità energetica è
relativamente bassa. Ma l’entità complessiva
del fenomeno è rilevante; infatti, i piani abissali
(3000-6000 m di profondità) corrispondono al
54% della superficie terrestre e rappresentano i
più estesi bacini sedimentari del pianeta.
L’attività dei batteri rende disponibile l’energia
a numerose specie di animali invertebrati e
vertebrati.
Consumatori
Detritivori
Conclusioni
Il ciclo energetico della biosfera
Produttività degli ecosistemi
Media
Bassa
Fattori ambientali
Caldo, umido
→
Tipo di ecosistema
Foreste pluviale
Zone umide
Foresta temperata
Barriere coralline
Praterie e macchie
Zone di risalita
Laghi
Zone agricole
Tundra
Deserti
Oceani
←
Produttività
Alta
Freddo
Secco
Mancanza di nutrienti
Collegamenti con il libro di testo
Capitolo 6 pp. 149-157, 161-162
Siti web
American Museum of Natural History
http://research.amnh.org/vz/herpetology/index.php
Fonti delle immagini Wikipedia (pp. 6, 21, 22); Roberto De Martino (p. 9); Karl Larsaeus (p. 11); Stella Nutella
(p. 10); Tomás Castelazo (p. 12); Deniz (p. 12); Thomas Bresson (p. 14); Ansgar Walk (p. 15); Jerry Segraves
(p. 16); nickpix2010 (p. 17); Michele Bottari (p. 18); NOAA Ocean Explorer (p. 25); Società Speleologica Italiana
(K. L. Ingham, p. 24); OpenClipArt (technoargia: p. 4; Gerald G: p. 4; ha1flosse: p. 5; papapishu: p. 5).
Presentazione realizzata con il sistema Beamer 3.07.
