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Marisa Casali
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2 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

5 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.

6 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.

7 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

8 Termini energetici

11 Termini energetici

12 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.

13 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.

14 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

15 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

dritta Di conseguenza, il flusso di energia fornisce una base

16 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.

17 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.

18 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).

19 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

20 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.

21 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.

22 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

23 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.

30 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 Consumatori terziari Consumatori secondari Consumatori primari Produttori Biomassa (g/m 2 )

31 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.

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