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Una rete alimentare consiste in tutte le catene alimentari di un singolo ecosistema. Ogni essere vivente in un ecosistema fa parte di più catene alimentari. Ogni catena alimentare è un possibile percorso che l’energia e le sostanze nutritive possono prendere mentre si muovono attraverso l’ecosistema. Tutte le catene alimentari interconnesse e sovrapposte in un ecosistema costituiscono una rete alimentare.
Livelli trofici
Gli organismi nelle reti alimentari sono raggruppati in categorie chiamate livelli trofici. Approssimativamente, questi livelli sono divisi in produttori (primo livello trofico), consumatori e decompositori (ultimo livello trofico).
Produttori
I produttori costituiscono il primo livello trofico. I produttori, conosciuti anche come autotrofi, producono il proprio cibo e non dipendono da nessun altro organismo per la nutrizione. La maggior parte degli autotrofi usa un processo chiamato fotosintesi per creare cibo (un nutriente chiamato glucosio) dalla luce del sole, dall’anidride carbonica e dall’acqua.
Le piante sono il tipo più familiare di autotrofo, ma ce ne sono molti altri tipi. Le alghe, le cui forme più grandi sono note come alghe, sono autotrofe. Il fitoplancton, minuscoli organismi che vivono nell’oceano, sono anch’essi autotrofi. Alcuni tipi di batteri sono autotrofi. Per esempio, i batteri che vivono nei vulcani attivi usano lo zolfo, non l’anidride carbonica, per produrre il loro cibo. Questo processo è chiamato chemiosintesi.
Consumatori
I livelli trofici successivi sono costituiti da animali che mangiano i produttori. Questi organismi sono chiamati consumatori.
I consumatori possono essere carnivori (animali che mangiano altri animali) o onnivori (animali che mangiano sia piante che animali). Gli onnivori, come le persone, consumano molti tipi di cibo. Le persone mangiano piante, come verdura e frutta. Mangiamo anche animali e prodotti animali, come carne, latte e uova. Mangiamo funghi, come i funghi. Mangiamo anche alghe, in alghe commestibili come il nori (usato per avvolgere i rotoli di sushi) e la lattuga di mare (usata nelle insalate). Anche gli orsi sono onnivori. Mangiano bacche e funghi, così come animali come salmoni e cervi.
I consumatori primari sono erbivori. Gli erbivori mangiano piante, alghe e altri produttori. Sono al secondo livello trofico. In un ecosistema di prateria, cervi, topi e persino elefanti sono erbivori. Mangiano erbe, arbusti e alberi. In un ecosistema desertico, un topo che mangia semi e frutti è un consumatore primario.
In un ecosistema oceanico, molti tipi di pesci e tartarughe sono erbivori che mangiano alghe e piante marine. Nelle foreste di kelp, le alghe conosciute come kelp gigante forniscono riparo e cibo per un intero ecosistema. I ricci di mare sono potenti consumatori primari nelle foreste di kelp. Questi piccoli erbivori mangiano decine di chilogrammi di alghe giganti ogni giorno.
I consumatori secondari mangiano gli erbivori. Sono al terzo livello trofico. In un ecosistema desertico, un consumatore secondario può essere un serpente che mangia un topo. Nella foresta di kelp, le lontre marine sono consumatori secondari che cacciano i ricci di mare.
I consumatori terziari mangiano i consumatori secondari. Sono al quarto livello trofico. Nell’ecosistema del deserto, un gufo o un’aquila possono predare un serpente.
Ci possono essere più livelli di consumatori prima che una catena raggiunga finalmente il suo predatore superiore. I predatori superiori, chiamati anche predatori apicali, mangiano altri consumatori. Possono trovarsi al quarto o quinto livello trofico. Non hanno nemici naturali tranne gli esseri umani. I leoni sono predatori apicali nell’ecosistema delle praterie. Nell’oceano, pesci come il grande squalo bianco sono predatori apicali. Nel deserto, le linci e i leoni di montagna sono predatori apicali.
Detritivori e decompositori
I detritivori e i decompositori costituiscono l’ultima parte della catena alimentare. I detritivori sono organismi che mangiano resti di piante e animali non viventi. Per esempio, gli spazzini come gli avvoltoi mangiano gli animali morti. Gli scarabei stercorari mangiano le feci degli animali.
I decompositori, come funghi e batteri, completano la catena alimentare. I decompositori trasformano i rifiuti organici, come le piante in decomposizione, in materiali inorganici, come il terreno ricco di nutrienti. Essi completano il ciclo della vita, restituendo i nutrienti al suolo o agli oceani per l’uso da parte degli autotrofi. Questo inizia tutta una nuova serie di catene alimentari.
Catene alimentari
Le reti alimentari collegano molte catene alimentari diverse e molti livelli trofici diversi. Le reti alimentari possono sostenere catene alimentari che sono lunghe e complicate, o molto corte.
Per esempio, l’erba in una radura della foresta produce il proprio cibo attraverso la fotosintesi. Un coniglio mangia l’erba. Una volpe mangia il coniglio. Quando la volpe muore, i decompositori come vermi e funghi scompongono il suo corpo, restituendolo al suolo dove fornisce nutrimento alle piante come l’erba.
Questa breve catena alimentare è una parte della rete alimentare della foresta. Un’altra catena alimentare nello stesso ecosistema potrebbe coinvolgere organismi completamente diversi. Un bruco può mangiare le foglie di un albero nella foresta. Un uccello come un passero può mangiare il bruco. Un serpente può poi predare il passero. Un’aquila, un predatore apicale, può predare il serpente. Ancora un altro uccello, un avvoltoio, consuma il corpo dell’aquila morta. Infine, i batteri del suolo decompongono i resti.
Alghe e plancton sono i principali produttori negli ecosistemi marini. Minuscoli gamberetti chiamati krill mangiano il microscopico plancton. L’animale più grande della Terra, la balena blu, preda migliaia di tonnellate di krill ogni giorno. Predatori apicali come le orche predano le balenottere azzurre. Quando i corpi di grandi animali come le balene affondano sul fondo del mare, i detritivori come i vermi scompongono il materiale. I nutrienti rilasciati dalla carne in decomposizione forniscono sostanze chimiche alle alghe e al plancton per iniziare una nuova serie di catene alimentari.
Biomassa
Le catene alimentari sono definite dalla loro biomassa. La biomassa è l’energia contenuta negli organismi viventi. Gli autotrofi, i produttori in una rete alimentare, convertono l’energia del sole in biomassa. La biomassa diminuisce ad ogni livello trofico. C’è sempre più biomassa nei livelli trofici inferiori che in quelli superiori.
Perché la biomassa diminuisce con ogni livello trofico, ci sono sempre più autotrofi che erbivori in una rete alimentare sana. Ci sono più erbivori che carnivori. Un ecosistema non può sostenere un gran numero di onnivori senza sostenere un numero ancora maggiore di erbivori e un numero ancora maggiore di autotrofi.
Una rete alimentare sana ha un’abbondanza di autotrofi, molti erbivori e relativamente pochi carnivori e onnivori. Questo equilibrio aiuta l’ecosistema a mantenere e riciclare la biomassa.
Ogni anello di una rete alimentare è collegato ad almeno altri due. La biomassa di un ecosistema dipende da quanto equilibrata e connessa è la sua rete alimentare. Quando un anello della rete alimentare è minacciato, alcuni o tutti gli altri anelli sono indeboliti o stressati. La biomassa dell’ecosistema diminuisce.
La perdita di vita vegetale di solito porta ad un declino della popolazione di erbivori, per esempio. La vita vegetale può diminuire a causa della siccità, delle malattie o dell’attività umana. Le foreste vengono abbattute per fornire legname da costruzione. Le praterie vengono asfaltate per i centri commerciali o i parcheggi.
La perdita di biomassa al secondo o terzo livello trofico può anche mettere una rete alimentare fuori equilibrio. Considerate cosa può succedere se una corsa di salmoni viene deviata. Una pista di salmone è un fiume dove nuotano i salmoni. Le corse dei salmoni possono essere deviate da frane e terremoti, così come dalla costruzione di dighe e argini.
La biomassa si perde quando i salmoni sono tagliati fuori dai fiumi. Non potendo mangiare salmoni, gli onnivori come gli orsi sono costretti a fare più affidamento su altre fonti di cibo, come le formiche. La popolazione di formiche della zona si riduce. Le formiche sono solitamente spazzine e detritivore, quindi meno sostanze nutritive vengono scomposte nel suolo. Il suolo non è in grado di sostenere tanti autotrofi, quindi si perde biomassa. I salmoni stessi sono predatori di larve di insetti e di pesci più piccoli. Senza i salmoni a tenere sotto controllo la loro popolazione, gli insetti acquatici possono devastare le comunità vegetali locali. Meno piante sopravvivono e si perde biomassa.
La perdita di organismi a livelli trofici più alti, come i carnivori, può anche interrompere una catena alimentare. Nelle foreste di kelp, i ricci di mare sono il principale consumatore di kelp. Le lontre marine predano i ricci. Se la popolazione di lontre marine si riduce a causa di malattie o della caccia, i ricci devastano la foresta di kelp. Senza una comunità di produttori, la biomassa crolla. L’intera foresta di kelp scompare. Tali aree sono chiamate barrens di ricci.
L’attività umana può ridurre il numero di predatori. Nel 1986, i funzionari venezuelani hanno arginato il fiume Caroni, creando un enorme lago grande circa il doppio di Rhode Island. Centinaia di colline si sono trasformate in isole in questo lago. Con i loro habitat ridotti a piccole isole, molti predatori terrestri non erano in grado di trovare abbastanza cibo. Di conseguenza, animali da preda come le scimmie urlatrici, le formiche tagliafoglie e le iguane fiorirono. Le formiche divennero così numerose da distruggere la foresta pluviale, uccidendo tutti gli alberi e le altre piante. La rete alimentare che circondava il fiume Caroni fu distrutta.
Bioaccumulo
La biomassa diminuisce man mano che si sale nei livelli trofici. Tuttavia, alcuni tipi di materiali, specialmente le sostanze chimiche tossiche, aumentano con ogni livello trofico nella rete alimentare. Queste sostanze chimiche di solito si raccolgono nel grasso degli animali.
Quando un erbivoro mangia una pianta o un altro autotrofo che è coperto di pesticidi, per esempio, questi pesticidi sono immagazzinati nel grasso dell’animale. Quando un carnivoro mangia diversi di questi erbivori, assume le sostanze chimiche dei pesticidi immagazzinate nella sua preda. Questo processo è chiamato bioaccumulo.
Il bioaccumulo avviene anche negli ecosistemi acquatici. Il deflusso dalle aree urbane o dalle fattorie può essere pieno di sostanze inquinanti. Piccoli produttori come alghe, batteri e piante marine assorbono minime quantità di questi inquinanti. I consumatori primari, come le tartarughe marine e i pesci, mangiano l’erba marina. Usano l’energia e i nutrienti forniti dalle piante, ma immagazzinano le sostanze chimiche nel loro tessuto grasso. I predatori al terzo livello trofico, come gli squali o il tonno, mangiano il pesce. Nel momento in cui il tonno viene consumato dall’uomo, può immagazzinare una notevole quantità di tossine bioaccumulate.
A causa del bioaccumulo, gli organismi di alcuni ecosistemi inquinati non sono sicuri da mangiare e non possono essere raccolti. Le ostriche nel porto di New York City negli Stati Uniti, per esempio, non sono sicure da mangiare. Le sostanze inquinanti nel porto si accumulano nelle sue ostriche, una mangiatoia di filtri.
Negli anni 40 e 50, un pesticida chiamato DDT (dicloro-difenil-trichloroetano) era ampiamente usato per uccidere gli insetti che diffondono le malattie. Durante la seconda guerra mondiale, gli alleati usarono il DDT per eliminare il tifo in Europa e per controllare la malaria nel Pacifico meridionale. Gli scienziati credevano di aver scoperto un farmaco miracoloso. Il DDT fu largamente responsabile dell’eliminazione della malaria in posti come Taiwan, i Caraibi e i Balcani.
Purtroppo, il DDT si bioaccumula in un ecosistema e causa danni all’ambiente. Il DDT si accumula nel suolo e nell’acqua. Alcune forme di DDT si decompongono lentamente. Vermi, erbe, alghe e pesci accumulano DDT. I predatori apicali, come le aquile, avevano alte quantità di DDT nei loro corpi, accumulate dai pesci e dai piccoli mammiferi che predano.
Gli uccelli con alte quantità di DDT nei loro corpi depongono uova con gusci estremamente sottili. Questi gusci si rompevano spesso prima che i piccoli fossero pronti a schiudersi.
Il DDT è stato uno dei motivi principali del declino dell’aquila calva, un predatore apicale che si nutre principalmente di pesci e piccoli roditori. Oggi, l’uso del DDT è stato limitato. Le reti alimentari di cui fa parte si sono riprese nella maggior parte del paese.