CATENA ALIMENTARE: ELEMENTI, PIRAMIDE ALIMENTARE ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Una catena alimentare o trofica è una rappresentazione grafica delle molteplici connessioni esistenti, in termini di interazioni di consumo tra le diverse specie che fanno parte di una comunità.

Le catene trofiche variano ampiamente, a seconda dell'ecosistema studiato e sono costituite dai diversi livelli trofici che esistono lì. La base di ogni rete è costituita dai produttori primari. Questi sono in grado di fotosintesi, catturando l'energia solare.

Fonte: Roddelgado, da Wikimedia Commons

I livelli successivi della catena sono costituiti da organismi eterotrofi. Gli erbivori consumano le piante e queste vengono consumate dai carnivori.

Molte volte i rapporti in rete non sono del tutto lineari, poiché in alcuni casi gli animali seguono diete estese. Un carnivoro, ad esempio, può nutrirsi di carnivori ed erbivori.

Una delle caratteristiche più notevoli delle catene alimentari è l'inefficienza con cui l'energia passa da un livello all'altro. Molto di questo si perde sotto forma di calore e solo il 10% circa passa. Per questo motivo, le catene alimentari non possono essere estese e multilivello.

Da dove viene l'energia?

Tutte le attività che gli organismi svolgono richiedono energia: dal movimento, che sia per acqua, terra o aria, al trasporto di una molecola, a livello cellulare.

Tutta questa energia proviene dal sole. L'energia solare che si irradia costantemente al pianeta terra, si trasforma in reazioni chimiche che alimentano la vita.

In questo modo, le molecole più elementari che consentono la vita si ottengono dall'ambiente sotto forma di nutrienti. A differenza dei nutrienti chimici, che vengono conservati.

Pertanto, ci sono due leggi fondamentali che governano il flusso di energia negli ecosistemi. Il primo stabilisce che l'energia passi da una comunità all'altra in due ecosistemi attraverso un flusso continuo che va in una sola direzione. È necessario sostituire l'energia della fonte solare.

La seconda legge afferma che i nutrienti attraversano continuamente cicli e vengono utilizzati ripetutamente all'interno dello stesso ecosistema e anche tra di loro.

Entrambe le leggi modulano il passaggio dell'energia e danno forma alla complessa rete di interazioni che esistono tra le popolazioni, tra le comunità e tra queste entità biologiche con il loro ambiente abiotico.

Elementi che lo compongono

Fonte: Wikimedia commons. Autore: Evamaria1511

In un modo molto generale, gli esseri organici sono classificati in base al modo in cui ottengono l'energia per svilupparsi, mantenersi e riprodursi, in autotrofi ed eterotrofi.

autotrofi

Il primo gruppo, gli autotrofi, comprende individui in grado di prendere l'energia solare e trasformarla in energia chimica immagazzinata in molecole organiche.

In altre parole, gli autotrofi non hanno bisogno di consumare cibo per sopravvivere, poiché sono in grado di generarlo. Sono anche spesso indicati come "produttori".

Il gruppo più noto di organismi autotrofi sono le piante. Tuttavia, esistono anche altri gruppi, come le alghe e alcuni batteri. Questi hanno tutti i macchinari metabolici necessari per svolgere i processi di fotosintesi.

Il sole, la fonte di energia che alimenta la terra, funziona fondendo atomi di idrogeno per formare atomi di elio, rilasciando enormi quantità di energia nel processo.

Solo una piccola frazione di questa energia raggiunge la terra, sotto forma di onde elettromagnetiche di calore, luce e radiazioni ultraviolette.

In termini quantitativi, gran parte dell'energia che raggiunge la terra viene riflessa dall'atmosfera, dalle nuvole e dalla superficie terrestre.

Dopo questo evento di assorbimento, rimane disponibile circa l'1% dell'energia solare. Di questa quantità che riesce a raggiungere la terra, piante e altri organismi riescono a catturarne il 3%.

eterotrofi

Il secondo gruppo è costituito da organismi eterotrofi. Non sono in grado di fotosintesi e devono cercare attivamente il loro cibo. Pertanto, nel contesto delle catene alimentari, sono chiamati consumatori. Vedremo più avanti come vengono classificati.

L'energia che i singoli produttori sono riusciti ad immagazzinare è a disposizione degli altri organismi che compongono la comunità.

Decompositori

Ci sono organismi che, analogamente, costituiscono i "fili" delle catene trofiche. Questi sono i decompositori o mangiatori di detriti.

I decompositori sono costituiti da un gruppo eterogeneo di piccoli animali e protisti che vivono in ambienti in cui si accumulano frequenti rifiuti, come foglie che cadono a terra e cadaveri.

Tra gli organismi più importanti troviamo: lombrichi, acari, miriapodi, protisti, insetti, crostacei noti come cocciniglie, nematodi e persino avvoltoi. Con l'eccezione di questo vertebrato volante, il resto degli organismi sono abbastanza comuni nei depositi di rifiuti.

Il suo ruolo nell'ecosistema consiste nell'estrarre l'energia immagazzinata nella materia organica morta, espellendola in uno stato di decomposizione più avanzato. Questi prodotti servono come cibo per altri organismi in decomposizione. Come i funghi, principalmente.

L'azione di decomposizione di questi agenti è essenziale in tutti gli ecosistemi. Se eliminassimo tutti i decompositori, avremmo un brusco accumulo di cadaveri e altra materia.

Oltre a ciò le sostanze nutritive immagazzinate in questi corpi andrebbero perse, il suolo non potrebbe essere nutrito. Pertanto, un danno alla qualità del suolo provocherebbe una drastica diminuzione della vita vegetale, ponendo fine al livello di produzione primaria.

Livelli trofici

Nelle catene alimentari, l'energia passa da un livello all'altro. Ciascuna delle categorie menzionate costituisce un livello trofico. Il primo è costituito da tutta la grande diversità di produttori (piante di tutti i tipi, cianobatteri, tra gli altri).

I consumatori, d'altra parte, occupano diversi livelli trofici. Quelli che si nutrono esclusivamente di piante costituiscono il secondo livello trofico e sono chiamati consumatori primari. Esempi di questo sono tutti gli animali erbivori.

I consumatori secondari sono costituiti da carnivori, animali che mangiano carne. Questi sono predatori e le loro prede sono, principalmente, i consumatori primari.

Infine, c'è un altro livello formato dai consumatori terziari. Comprende gruppi di animali carnivori le cui prede sono altri animali carnivori appartenenti a consumatori secondari.

Modello di rete

Le catene alimentari sono elementi grafici che cercano di descrivere le relazioni delle specie in una comunità biologica, in termini di dieta. In termini didattici, questa rete espone “chi si nutre di cosa o chi”.

Ogni ecosistema presenta una rete alimentare unica e drasticamente diversa da ciò che potremmo trovare in un altro tipo di ecosistema. In generale, le catene alimentari tendono ad essere più complicate negli ecosistemi acquatici che in quelli terrestri.

Le reti alimentari non sono lineari

Non dobbiamo aspettarci di trovare una rete lineare di interazioni, poiché in natura è estremamente difficile definire con precisione i confini tra consumatori primari, secondari e terziari.

Il risultato di questo modello di interazioni sarà una rete con più connessioni tra i membri del sistema.

Ad esempio, alcuni orsi, roditori e persino noi umani siamo "onnivori", il che significa che la gamma di alimentazione è ampia. In effetti, il termine latino significa "chi mangia tutto".

Pertanto, questo gruppo di animali può comportarsi in alcuni casi come consumatore principale e successivamente come consumatore secondario o viceversa.

Passando al livello successivo, i carnivori generalmente si nutrono di erbivori o altri carnivori. Pertanto, sarebbero classificati come consumatori secondari e terziari.

Per esemplificare la relazione precedente, possiamo usare i gufi. Questi animali sono consumatori secondari quando si nutrono di piccoli roditori erbivori. Ma, quando consumano mammiferi insettivori, è considerato un consumatore terziario.

Ci sono casi estremi che tendono a complicare ancora di più la rete, ad esempio le piante carnivore. Sebbene siano produttori, sono anche classificati come consumatori, a seconda della preda. Se fosse un ragno, diventerebbe un produttore e consumatore secondario.

Trasferimento di energia

LadyofHats, da Wikimedia Commons

Trasferimento di energia ai produttori

Il passaggio di energia da un livello trofico al successivo è un evento altamente inefficiente. Questo va di pari passo con la legge della termodinamica che afferma che l'uso dell'energia non è mai totalmente efficiente.

Per illustrare il trasferimento di energia, prendiamo come esempio un evento nella vita di tutti i giorni: la combustione della benzina dalla nostra macchina. In questo processo, il 75% dell'energia rilasciata viene persa sotto forma di calore.

Possiamo estrapolare lo stesso modello agli esseri viventi. Quando i legami ATP vengono rotti per essere utilizzati nella contrazione muscolare, il calore viene generato come parte del processo. Questo è uno schema generale nella cellula, tutte le reazioni biochimiche producono piccole quantità di calore.

Trasferimento di energia tra gli altri livelli

Allo stesso modo, il trasferimento di energia da un livello trofico a un altro avviene con un'efficienza notevolmente bassa. Quando un erbivoro consuma una pianta, solo una parte dell'energia catturata dall'autotrofio può passare all'animale.

Nel processo, la pianta ha utilizzato parte dell'energia per crescere e una parte significativa è stata persa sotto forma di calore. Inoltre, parte dell'energia del sole è stata utilizzata per costruire molecole non digeribili o utilizzabili dall'erbivoro, come la cellulosa.

Seguendo lo stesso esempio, l'energia che l'erbivoro ha acquisito grazie al consumo della pianta sarà suddivisa in molteplici eventi all'interno dell'organismo.

Parte di questo verrà utilizzata per costruire le parti dell'animale, ad esempio l'esoscheletro, nel caso sia un artropode. Allo stesso modo dei livelli precedenti, una grande percentuale viene persa termicamente.

Il terzo livello trofico comprende gli individui che consumeranno il nostro ipotetico artropode sopra. La stessa logica energetica che abbiamo applicato ai due livelli superiori, vale anche per questo livello: gran parte dell'energia viene persa sotto forma di calore. Questa caratteristica limita la lunghezza che la catena può assumere.

Piramide trofica

Una piramide trofica è un modo particolare di rappresentare graficamente le relazioni che abbiamo discusso nelle sezioni precedenti, non più come una rete di connessioni, ma raggruppando i diversi livelli in gradini di una piramide.

Ha la particolarità di incorporare la dimensione relativa di ogni livello trofico come ogni rettangolo nella piramide.

Alla base sono rappresentati i produttori primari e man mano che risaliamo il grafico gli altri livelli appaiono in ordine crescente: consumatori primari, secondari e terziari.

Secondo i calcoli effettuati, ogni gradino è circa dieci volte superiore se lo confrontiamo con quello superiore. Questi calcoli derivano dalla nota regola del 10%, poiché il passaggio da un livello all'altro implica una trasformazione energetica prossima a quel valore.

Ad esempio, se il livello di energia immagazzinata come biomassa è di 20.000 kilocalorie per metro quadrato all'anno, al livello superiore sarà 2.000, nei successivi 200 e così via fino a raggiungere i consumatori quaternari.

L'energia che non viene utilizzata dai processi metabolici degli organismi, rappresenta la materia organica scartata, o biomassa che viene immagazzinata nel suolo.

Tipi di piramidi trofiche

Esistono diversi tipi di piramidi, a seconda di cosa vi è rappresentato. Può essere fatto in termini di biomassa, energia (come nell'esempio citato), produzione, numero di organismi, tra gli altri.

Esempio

Una tipica catena alimentare acquatica d'acqua dolce inizia con la grande quantità di alghe verdi che vi vivono. Questo livello rappresenta il produttore primario.

Il consumatore principale nel nostro esempio ipotetico saranno i molluschi. I consumatori secondari includono specie di pesci che si nutrono di molluschi. Ad esempio, le specie scultoree viscide (Cottus cognatus).

L'ultimo livello è costituito dai consumatori terziari. In questo caso, la scultura viscida viene consumata da una specie di salmone: il salmone reale o Oncorhynchus tshawytscha.

Se lo vedremo dal punto di vista della rete, al livello iniziale dei produttori dovremmo prendere in considerazione, oltre alle alghe verdi, tutte le diatomee, le alghe blu-verdi e altre.

Pertanto, molti più elementi vengono incorporati (specie di crostacei, rotiferi e più specie di pesci) per formare una rete interconnessa.

Riferimenti

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