In un ecosistema la materia si conserva mentre flussi di energia attraverso esso. Le modalità e l'efficienza di questo flusso possono essere rappresentate dai livelli trofici.
La principale fonte di energia per gli ecosistemi è la luce solare, sebbene anche l'idrogeno solforato delle bocche idrotermali fornisca energia. Studiare il modo in cui l'energia fluisce a ciascun livello trofico aiuta gli ecologisti a elaborare strategie di gestione ambientale.
Definizione della catena alimentare e dei livelli trofici
UN livello trofico può essere immaginato come un gradino di una piramide, con gruppi impilati che rappresentano gli organismi e il loro ruolo nell'ecosistema. Questa piramide trofica aiuta a organizzare le varie interazioni tra questi organismi.
Da un livello trofico all'altro, solo il 10% dell'energia viene convertito in biomassa. Il restante 90% è perso.
UN catena alimentare classifica gli organismi in modo lineare, in base al loro ruolo nella creazione e nel consumo di energia.
Livelli trofici generali
La base più bassa di una catena alimentare è costituita da organismi fotosintetici come piante e fitoplancton. Questi organismi sono chiamati produttori.
I produttori convertono la luce solare e le molecole inorganiche in energia. A causa della loro capacità di produrre il proprio cibo, i produttori sono anche chiamati autotrofi. Questi produttori costituiscono il primo livello trofico. Questi possono essere ulteriormente suddivisi in fotoautotrofi, che utilizzano la luce solare per cibo ed energia, e chemiotrofi, che utilizzano molecole inorganiche in assenza di luce solare.
Chemiotrofi può essere trovato in luoghi come le bocche di acque profonde. L'energia chimica dall'idrogeno solforato in quelle bocche idrotermali aiuta questi organismi a sintetizzare molecole organiche per il loro approvvigionamento energetico.
Consumatori nella catena alimentare
Il prossimo passo nella catena alimentare appartiene al consumatori primari. I consumatori primari mangiano i produttori. I consumatori primari sono in genere piccoli animali, erbivori che mangiano le piante o il fitoplancton. I consumatori sono anche chiamati eterotrofi e possono soddisfare il fabbisogno energetico solo mangiando cibo.
I consumatori incorporano l'energia dei produttori nella propria biomassa. I consumatori primari comprendono il secondo livello trofico.
Consumatori secondari, o carnivori, mangiano i consumatori primari. Sono generalmente animali più grandi, anche se ce ne sono meno. C'è una certa sovrapposizione in alcuni animali che sono onnivori, come gli orsi che mangiano frutta e salmone. I consumatori secondari comprendono il terzo livello trofico.
Una notevole energia viene persa a livello trofico, quindi nel piramide di livello trofico la maggior parte dell'energia persa proviene dai consumatori secondari. In definitiva questo porta a uno scenario in cui ci sono meno organismi nella parte superiore della piramide trofica, mentre la sua base contiene molte specie.
Catene alimentari
Catene alimentari descrivere ulteriormente le specie correlate a vari livelli trofici. Le reti alimentari mostrano la natura del flusso di energia attraverso gli ecosistemi. Possono essere piuttosto complessi e sono influenzati anche dalla stagionalità degli alimenti. Il suddetto orso rappresenta un esempio di animali con più ruoli in un ecosistema.
A causa della natura dinamica di una rete trofica, può rivelarsi uno strumento più utile per descrivere le interazioni in un ecosistema rispetto a una piramide trofica. All'interno di alcune reti trofiche, c'è un animale chiamato a specie chiave di volta. Il resto dell'ecosistema fa affidamento sulla presenza di questa specie per rimanere intatto e sostenibile. Quando viene rimosso, l'ecosistema può collassare.
Le specie chiave di volta tendono ad essere i principali predatori come i lupi e gli orsi grizzly. Un predatore superiore è chiamato predatore all'apice. Un predatore all'apice è essenzialmente un consumatore terziario e riceve il quarto e ultimo livello trofico della piramide.
Biodiversità dell'ecosistema
Un altro fattore di stabilità dell'ecosistema è quello di biodiversità. Quando c'è meno diversità di specie, un ecosistema soffre. Ciò influisce sui livelli trofici se le specie vengono rimosse da essi. L'effetto a catena sconvolge l'equilibrio dell'intero sistema.
Un'altra dinamica in gioco in una rete trofica include quegli organismi chiamati decompositori. Questi decompositori abbattono gli organismi morti (piante e animali) e rilasciano sostanze nutritive da essi nell'ambiente. Quindi quei minerali sono disponibili per i produttori primari della piramide trofica.
Esempi di decompositori includono vermi, muffe, insetti, funghi e batteri. Tuttavia, questo non è considerato riciclaggio di energia. Rappresenta il rilascio di energia e spesso si verifica sotto forma di calore.
biomassa descrive la massa totale di tutti gli organismi, vivi o morti, a livello trofico. Ogni livello trofico possiede una certa quantità di biomassa.
Produttività dei produttori primari si riferisce a quanta energia possono portare ad altre creature viventi. Tale importo è considerato la produttività primaria netta. La produttività primaria lorda rappresenta il tasso che i produttori primari fotosintetici possono convertire l'energia del sole.
Problemi di bioaccumulo
Bioaccumulo o biomagnificazione si riferisce ad un aumento dei materiali tossici che sale più in alto nella piramide trofica. Il materiale si concentra nei tessuti animali. Un esempio di ciò potrebbe essere la contaminazione da diclorodifeniltricloroetano (DDT). Questa sostanza chimica si bioaccumula nell'ambiente.
Con ogni livello di consumo, maggiori concentrazioni di DDT si accumulano nei loro corpi. Al livello trofico più alto, come le aquile calve, questo bioaccumulo produce effetti devastanti sulla salute e sulla sopravvivenza degli animali. Il DDT è stato bandito dall'uso negli anni '70, ma ci sono altre sostanze chimiche artificiali che rappresentano un rischio per la salute ambientale. Diventa quindi importante identificare e rimuovere tali sostanze dall'ambiente prima che tale contaminazione prenda piede.
Il bioaccumulo si verifica anche con alcuni metalli pesanti che si possono trovare nei pesci. Questo è il motivo per cui ci sono raccomandazioni per limitare il consumo di pesce in persone appartenenti a gruppi vulnerabili, come bambini piccoli e donne incinte.
Esempi di livello trofico e reti alimentari
Per comprendere questi concetti, è utile avere esempi del mondo reale. L'oceano fornisce una buona dimostrazione dei livelli trofici e delle reti trofiche. Come accennato in precedenza, il fitoplancton è un esempio di produttori primari. Lo zooplancton sono consumatori secondari di fitoplancton.
Il terzo livello trofico, di consumo secondario, apparterrebbe ai crostacei che si nutrono di zooplancton. E il quarto livello trofico sarebbe il pesce. Ciò potrebbe estendersi ulteriormente ad animali come le foche e persino altri pesci, che consumano quei pesci. Un predatore all'apice come un'orca prenderebbe il livello trofico più alto. Con ogni livello, più l'energia è persa.
Esempi di fotoautotrofi includono batteri della fotosintesi, piante e alghe. Convertono l'energia del sole in ATP e NADP, che a sua volta viene utilizzato per produrre molecole organiche come il glucosio.
Esempi di chemioautotrofi includono batteri nelle grotte o nelle suddette bocche idrotermali. Intorno a queste bocche, eterotrofi come gamberetti, aragoste e cozze consumano i chemioautotrofi nelle profondità dell'oceano.
Esempi di piramidi trofiche
In termini di esempi di piramidi trofiche del mondo reale, esistono numerosi tipi. Possono essere verticali o capovolti.
Una piramide verticale sarebbe rappresentata da praterie poiché ci sono meno organismi che salgono al livello più alto. Un bioma di praterie potrebbe avere le erbe come il livello più basso come produttore primario. Il consumatore primario sarebbe una cavalletta. Un consumatore secondario sarebbe un mouse. Un consumatore terziario sarebbe un serpente che mangia il topo. Un quarto consumatore quaternario e predatore apicale nelle praterie sarebbe un falco, che mangia il serpente.
Un altro bioma con dinamiche simili potrebbe essere uno stagno. Il produttore sarebbero le alghe e il consumatore principale sarebbero le larve di insetti. Un consumatore secondario sarebbe un pesciolino e uno terziario sarebbe una rana. L'ultimo carnivoro o consumatore quaternario nel bioma dello stagno sarebbe un procione che mangia la rana.
In un deserto, il principale produttore sarebbe un'erba di cactus e il suo principale consumatore sarebbe una farfalla. Una lucertola mangerebbe la farfalla, rendendola il consumatore secondario. Un serpente consumerebbe la lucertola, classificandola come un consumatore terziario. E un roadrunner completerebbe il primo e il quarto livello, dopo aver mangiato il serpente.
In contrasto con una piramide eretta, in una foresta temperata, la base della piramide sarebbe fatta di soli alberi. I consumatori primari, gli insetti, costituirebbero gran parte della piramide.
Data la delicata connettività tra gli organismi e il loro ambiente, diventa fondamentale proteggere il equilibrio degli ecosistemi mondiali. Gli effetti del flusso di energia, della biomassa e del bioaccumulo giocano tutti un ruolo nelle strategie di gestione degli ecologisti per la conservazione.
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