Le relazioni “chi mangia chi” simboleggiate nel modello di una catena alimentare conferiscono agli ecosistemi della Terra alcune delle loro strutture veramente fondamentali. La catena alimentare in azione visibile potrebbe essere un'aquila che piomba su una lepre o uno squalo che si fa strada attraverso un banco di aringhe, ma puoi anche visualizzare un movimento più intrinseco e sottostante; quella dell'energia, originariamente generata dalle reazioni nucleari nel Sole, che scorre attraverso un ecosistema per alimentare le forze vitali di quel sistema.
Energia negli ecosistemi
L'energia elettromagnetica del sole alimenta quasi tutti gli ecosistemi del pianeta, anche se ci sono comunità di acque profonde che invece attingono all'energia fornita dalle bocche idrotermali. Le piante verdi “riparano” l'energia solare in entrata; cioè lo catturano e lo convertono attraverso il processo di fotosintesi in energia chimica contenuta all'interno dei carboidrati. L'energia nei legami chimici di quei composti poi nutre altri organismi che, per ottenerlo, consumano le piante o creature che si nutrono di piante, che includono gli invertebrati, i funghi e i microbi che decompongono gli organici morti dead importa.
Poiché la decomposizione produce nutrienti inorganici essenziali utilizzati dalle piante per guidare la fotosintesi, la materia cicli attraverso un ecosistema. L'energia, al contrario, non viene riciclata ma piuttosto flussi attraverso il sistema: la meccanica della vita: utilizzare l'energia chimica per alimentare i processi critici che mantengono la vita di un organismo organizzazione: producono calore come sottoprodotto finale, e questo non può essere riconvertito in una forma di energia utilizzabile dalla vita forme. Pertanto le piante richiedono una fornitura costante di luce solare per alimentare la fotosintesi e gli organismi non fotosintetici richiedono un'assunzione costante di cibo per ottenere nuova energia.
Produttori, Consumatori e Decompositori
Perché producono energia chimica utilizzabile dalla radiazione elettromagnetica del sole, piante verdi e altri fotosintetici organismi come alghe e cianobatteri sono chiamati "produttori". Organismi non fotosintetici che dipendono direttamente o indirettamente indirectly sull'energia fissata dai produttori sono i "consumatori" di un ecosistema. Un erbivoro come un cervo o una tartaruga mangia le piante per ottenerlo energia; è un consumatore primario perché consuma il produttore stesso. Un animale che preda un erbivoro, come un carnivoro come un ragno o una tigre, è un consumatore secondario; i carnivori mangiano anche altri carnivori, ovviamente – un grande gufo cornuto che preda una donnola, diciamo – quindi puoi anche parlare di consumatori terziari.
Molti animali, dai giubbotti gialli agli orsi bruni, mangiano sia materia vegetale che animale; questi onnivori quindi servire sia come consumatori primari che secondari. I decompositori sono una classe speciale di consumatori che si nutrono di piante morte e materia animale, convertendosi materiale organico a gas e minerali inorganici che possono essere riciclati come nutrienti indietro nel sistema.
Tieni presente che la catena alimentare non coinvolge solo un organismo che ne consuma completamente un altro. Gli erbivori spesso non distruggono le singole piante che brucano o pascolano, e molti parassiti non uccidono del tutto gli organismi ospiti da cui traggono sostentamento. Inoltre, ci sono molte relazioni mutualistiche in cui una forma di vita trae energia da un'altra fornendo in cambio una sorta di servizio; per esempio, i funghi che colonizzano le radici delle piante e ne ricavano energia mentre aumentano la capacità della pianta di assorbire acqua e sostanze nutritive.
Catene alimentari e piramidi a biomassa
Il percorso dell'energia dai produttori ai consumatori ai decompositori forma una catena alimentare. Uno semplice potrebbe comprendere l'erba, l'impala, il ghepardo. In realtà, gli organismi spesso mangiano e vengono mangiati da più altri organismi, facendo a catena alimentare – fondamentalmente un gruppo di catene alimentari intrecciate – il modello più dettagliato, ma la struttura lineare di base di una catena alimentare è ancora utile per tracciare il flusso di energia dell'ecosistema. Ogni piolo di una catena alimentare rappresenta un livello trofico: Un produttore occupa il livello trofico basale, un consumatore primario quello successivo e così via.
Un concetto correlato è il biomassa o piramide energetica, che simboleggia la proporzione relativa di organismi a diversi livelli trofici in un ecosistema. Sebbene non sia una regola rigida, i produttori in genere superano di gran lunga i consumatori primari e i consumatori primari superano di gran lunga i consumatori secondari. Ciò è dovuto all'inefficienza intrinseca del trasferimento di energia attraverso un ecosistema. In media, la fotosintesi fissa ben meno dell'1% dell'energia solare in arrivo dalla Terra, e di questa solo una piccola parte dell'energia chimica risultante viene effettivamente incanalata nella catena alimentare; gran parte di essa la pianta usa per se stessa. In ogni fase di una catena alimentare, l'energia viene "bruciata" per la respirazione di un organismo e persa in calore, quindi quantità decrescenti sono disponibili per i consumatori a livelli trofici più elevati. Un'approssimazione standard è che solo il 10% dell'energia immagazzinata a un livello trofico passa a quello successivo. In parole povere, questo è il motivo per cui una singola orca richiede, attraverso i collegamenti intermedi della catena alimentare di, ad esempio, gamberetti, pesci e foche, una moltitudine di plancton per sostenersi.
