Flussi di energia negli ecosistemi 3a parte
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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.
