LIVELLI TROFICI E ORGANISMI CHE LI COMPONGONO (ESEMPI) - BIOLOGIA - 2024

I livelli trofici sono l'insieme di organismi - o specie di organismi - che hanno la stessa posizione nel flusso di nutrienti ed energia in un ecosistema. In generale, ci sono tre livelli trofici principali: i produttori primari, i produttori secondari e i decompositori.

I produttori primari sono piante chemiosintetiche, alghe e procarioti. All'interno dei consumatori ci sono diversi livelli, erbivori e carnivori. Infine, i decompositori sono un grande gruppo di funghi e procarioti.

I felini sono consumatori. Fonte: pixabay.com

Nella maggior parte degli ecosistemi, questi diversi livelli trofici si intrecciano in reti alimentari complesse e interdipendenti. Cioè, ogni predatore ha più di una preda e ogni preda può essere sfruttata da più di un predatore. La trama può essere composta da un massimo di 100 specie diverse.

Queste catene sono caratterizzate dall'essere corte, poiché il trasferimento di energia da un livello a un altro è piuttosto inefficiente: solo il 10% dell'energia passa da un livello all'altro, approssimativamente.

Lo studio dei livelli trofici e del modo in cui sono assemblati in complesse reti alimentari è un tema centrale nell'ecologia delle popolazioni, delle comunità e degli ecosistemi. L'interazione tra livelli e tra catene influenza la dinamica e la persistenza delle popolazioni e la disponibilità di risorse.

Autotrofi ed eterotrofi

Per capire cos'è un livello trofico, è necessario comprendere due concetti fondamentali in biologia: autotrofi ed eterotrofi.

Gli autotrofi sono organismi capaci di generare il proprio "cibo", utilizzando l'energia solare e i macchinari enzimatici e strutturali necessari per effettuare la fotosintesi o tramite chemiosintesi.

Gli eterotrofi, nel frattempo, mancano di questi meccanismi e devono cercare attivamente cibo, proprio come noi umani.

I funghi sono spesso confusi con organismi autotrofi (a causa della loro incapacità di muoversi e di uno stile di vita superficialmente simile alle piante). Tuttavia, questi organismi sono eterotrofi e degradano i nutrienti che li circondano. Più avanti vedremo il ruolo che i funghi svolgono nelle catene.

Livelli trofici e loro caratteristiche

Roddelgado

Il passaggio di energia avviene in sequenza, attraverso il potere. In questo modo, un organismo viene consumato da un altro, quest'ultimo da un terzo, e così il sistema continua. Ciascuno di questi "collegamenti" è ciò che chiamiamo livello trofico.

In questo modo, gli ecologisti distribuiscono gli organismi in base alla loro principale fonte di nutrimento ed energia.

Formalmente, un livello trofico comprende tutti gli organismi che si trovano in una posizione simile in termini di flusso di energia in un ecosistema. Esistono tre categorie: produttori, consumatori e decompositori. Di seguito analizzeremo in dettaglio ciascuno dei livelli menzionati.

-Primo livello trofico: produttori

Il primo livello trofico della catena è sempre costituito da un produttore primario. L'identità di questi organismi varia a seconda dell'ecosistema. Questo piano è quello che sostiene il resto dei livelli trofici.

Ad esempio, negli ambienti terrestri i produttori primari sono diverse specie di piante. Negli ecosistemi acquatici sono alghe. Metabolicamente, i produttori possono essere fotosintetici (la maggioranza) o chemiosintetici.

Utilizzando l'energia della luce solare, gli organismi fotosintetici sintetizzano composti organici che successivamente incorporano nel processo di respirazione cellulare e come elementi costitutivi per continuare la loro crescita.

Come ci aspetteremmo, questi organismi sono più numerosi dei loro consumatori. Infatti la quasi totalità (99%) della materia organica del mondo vivente è costituita da piante e alghe, mentre gli eterotrofi occupano solo il restante 1%.

D'altra parte, i produttori primari chemiosintetici si trovano principalmente nelle fonti d'acqua idrotermale situate in profondità nell'oceano - dove questi organismi procarioti sono molto abbondanti.

Ipotesi del mondo verde

Hai sicuramente notato che la maggior parte degli ecosistemi naturali sono verdi. Nella biomassa vegetale degli ecosistemi terrestri, infatti, vengono immagazzinate 83,10 ¹⁰ tonnellate di carbonio, un numero straordinariamente alto.

Questo fatto sembra curioso, poiché c'è un numero molto elevato di consumatori primari che mangiano materia vegetale.

Secondo questa ipotesi, gli erbivori consumano poca materia vegetale, poiché sono controllati da una varietà di fattori che limitano le loro popolazioni, come la presenza di predatori, parassiti e altri tipi di malattie. Inoltre, le piante hanno agenti chimici tossici che ne impediscono il consumo.

I calcoli effettuati finora stimano che gli erbivori consumano circa il 17% della produzione netta totale dei produttori ogni anno - il resto è consumato dai detritivori.

Ora con questi numeri in mente, possiamo concludere che gli erbivori non sono davvero un fastidio evidente per le piante. Esistono però eccezioni ben precise, dove gli erbivori sono in grado di eliminare intere popolazioni in brevissimo tempo (alcuni parassiti).

-Secondo livello trofico: consumatori

I livelli trofici che sono al di sopra dei produttori primari sono formati da organismi eterotrofi e dipendono direttamente o indirettamente dai produttori autotrofi. All'interno del gruppo di consumatori troviamo anche diversi livelli.

Consumatori primari: erbivori

L'energia entra attraverso i consumatori primari. Questi sono costituiti da animali che consumano piante o alghe. In ogni ecosistema troveremo un gruppo specifico di animali che costituiscono il livello dei consumatori primari.

Una delle caratteristiche più sorprendenti degli erbivori è che la maggior parte del materiale viene escreto non digerito. L'energia che viene digerita continua a guidare le attività quotidiane dell'erbivoro e un'altra parte verrà trasformata in biomassa animale.

Il primo è spesso chiamato "perdita" respirando. Tuttavia, la respirazione è un'attività vitale che l'animale deve svolgere.

Consumatori secondari: carnivori

Il livello successivo è costituito da consumatori secondari o carnivori: animali che si nutrono di altri animali. Solo una piccola parte del corpo dell'erbivoro è incorporata nel corpo del carnivoro.

Alcuni consumatori secondari possono avere una dieta mista, includendo piante e animali nella loro dieta. Pertanto, la loro classificazione di solito non è molto chiara e sono presenti in più di un livello trofico.

Consumatori terziari e quaternari

Alcune catene trofiche sono caratterizzate da consumatori terziari e quaternari, il che indica che consumano rispettivamente animali di livello secondario e terziario.

Detritivori o spazzini

Un particolare tipo di consumatore è costituito dagli individui noti come spazzini. Questo tipo di alimentazione è caratterizzato dal consumo di prede morte e non di prede vive.

La dieta scavenger include detriti: porzioni vegetali in decomposizione, come foglie, radici, rami e tronchi o anche animali morti, esoscheletri e scheletri.

-Terzo livello trofico: decompositori

Come i detritivori del gruppo precedente, gli organismi del terzo livello trofico agiscono sul materiale in decomposizione. Tuttavia, non sono entità biologiche che si sovrappongono, poiché la funzione di ciascuna varia profondamente.

La funzione principale dei decompositori è la trasformazione della materia organica in materia inorganica, chiudendo così il ciclo della materia all'interno degli ecosistemi. In questo modo le verdure hanno materia da smaltire. I responsabili di questo importante lavoro finale sono batteri e funghi.

I funghi sono organismi che secernono enzimi i cui substrati sono le sostanze organiche che li circondano. Dopo la digestione enzimatica, i funghi possono assorbire i prodotti per il cibo.

La maggior parte dei decompositori sono agenti microscopici che non possiamo vedere ad occhio nudo. Tuttavia, la sua importanza va oltre le sue dimensioni, poiché se eliminassimo tutti i decompositori del pianeta, la vita sulla terra cesserebbe a causa della carenza di ingredienti per la formazione di nuove sostanze organiche.

Esempi

Prato

Il nostro primo esempio è incentrato su un prato. Ai fini pratici utilizzeremo semplici catene per dimostrare come i livelli trofici sono collegati e come variano a seconda dell'ecosistema. Tuttavia, il lettore deve tenere conto che la catena reale è più complessa e con più partecipanti.

Erba e altre piante formerebbero il livello di produttore primario. I vari insetti che popolano il nostro ipotetico prato (ad esempio un grillo) saranno i primi consumatori dell'erba.

Il cricket sarà consumato da un consumatore secondario, nel nostro esempio sarà un piccolo roditore. Il topo verrà a sua volta consumato da un consumatore terziario: un serpente.

Nel caso in cui il prato sia abitato da un uccello carnivoro, come aquile o gufi, consumeranno il topo e fungeranno da consumatori quaternari.

Oceano

Ora, facciamo lo stesso ragionamento ipotetico ma in un ecosistema acquatico. Nell'oceano, il produttore principale è il fitoplancton, che sono organismi vegetali che vivono dispersi nell'acqua. Quest'ultimo sarà consumato dal consumatore primario, lo zooplancton.

Le diverse specie di pesci che popolano l'ecosistema saranno i consumatori secondari.

I consumatori terziari che mangiano pesce potrebbero essere foche o altri carnivori.

La nostra catena nell'oceano si conclude con un noto consumatore quaternario: il grande squalo bianco, che si nutrirà del sigillo del livello precedente.

Trasferimento di energia tra i livelli trofici

Come regola generale, è stato stabilito che il trasferimento netto di energia tra ciascuno dei livelli trofici raggiunge un'efficienza massima di solo il 10% ed è comunemente noto come "regola del 10%". Tuttavia, all'interno di ciascuna comunità questo approccio può variare notevolmente.

Ciò significa che dell'energia totale immagazzinata dagli erbivori, ad esempio, rappresenta solo il 10% dell'energia totale che era nel produttore primario che hanno consumato. Allo stesso modo, nei consumatori secondari troviamo il 10% dell'energia immagazzinata dai consumatori primari.

Se vogliamo vederlo in termini quantitativi, consideriamo il seguente esempio: supponiamo di avere 100 calorie di energia solare catturate da organismi fotosintetici. Di questi, solo 10 calorie passeranno agli erbivori e solo 1 ai carnivori.

Le catene alimentari non sono semplici

Quando pensiamo alle catene alimentari potremmo supporre che i livelli che le compongono siano disposti in insiemi lineari, perfettamente delimitati l'uno dall'altro. Tuttavia, in natura troviamo che un livello interagisce con diversi livelli, facendo sembrare la catena una rete.

Le catene alimentari sono brevi

Quando esaminiamo le catene alimentari, ci rendiamo conto che sono composte solo da pochi livelli, la maggior parte di cinque anelli o meno. Alcune catene speciali, come nella rete antartica, hanno più di sette collegamenti.

Pertanto, i ricercatori hanno messo in dubbio l'esistenza di pochi livelli trofici. Le ipotesi rilevanti per l'argomento sono le seguenti:

Ipotesi energetica

Ci sono due ipotesi per spiegare questa limitazione di lunghezza. La prima è la cosiddetta “ipotesi energetica”, dove il limite principale della catena è l'inefficienza di trasmissione dell'energia da un livello all'altro. A questo punto, vale la pena ricordare l'ipotesi del 10% citata nella sezione precedente.

Seguendo il presupposto dell'ipotesi precedente, dovremmo riscontrare che negli ecosistemi ad alta produttività primaria da parte degli organismi fotosintetici della zona, le catene sono più lunghe, poiché l'energia con cui inizia è maggiore.

Ipotesi di stabilità dinamica

La seconda ipotesi è relativa alla stabilità dinamica e propone che le catene siano corte perché presentano una stabilità maggiore rispetto alle catene più lunghe. Se si verifica una brusca fluttuazione della popolazione nei livelli inferiori, potremmo riscontrare un'estinzione locale o una diminuzione dei livelli trofici superiori.

In ambienti più inclini alla variabilità ambientale, i predatori di livello superiore dovrebbero avere la plasticità per trovare nuove prede. Inoltre, più lunga è la catena, più difficile sarà il ripristino del sistema.

Prova

Tenendo conto dei dati raccolti dai ricercatori, l'ipotesi più probabile sembra essere l'ipotesi energetica. Attraverso esperimenti di manipolazione, si è concluso che la produttività primaria influisce proporzionalmente sulla lunghezza della catena alimentare.

Riferimenti

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