Livello trofico

Livello trofico – definizione

In ecologia, un livello trofico si riferisce a una posizione in una catena alimentare o piramide ecologica occupata da un gruppo di organismi con modalità di alimentazione simili. Una catena alimentare si riferisce alla gerarchia in cui gli organismi di un ecosistema sono raggruppati in livelli trofici (nutrizionali). I livelli trofici sono mostrati in una serie o una successione per rappresentare il flusso di energia alimentare e le relazioni di alimentazione tra di loro. Una piramide ecologica, a sua volta, rappresenta la biomassa o il flusso di energia in un ecosistema. Sia la catena alimentare che la piramide ecologica iniziano al livello trofico 1, che è composto da produttori primari. Il gruppo trofico successivo è composto da organismi che si nutrono dei produttori primari per ottenere nutrimento. Poi, i gruppi successivi sono ciascuno composto da gruppi di organismi che si nutrono del gruppo che li precede. La successione dei livelli trofici può avvenire in una catena a senso unico o in percorsi trofici più intricati chiamati rete alimentare. Una rete alimentare è composta da molte catene alimentari collegate tra loro. La maggior parte degli ecosistemi ha una complessa struttura a rete piuttosto che una catena diretta di cosa mangia cosa.

Definizione di livello trofico

Un livello trofico si riferisce a un livello o una posizione in una catena alimentare, una rete alimentare o una piramide ecologica. È occupato da un gruppo di organismi che hanno una modalità di alimentazione simile.

Etimologia

Il termine trofico deriva dal greco trophē, che significa “cibo”.

Categorie

I livelli trofici hanno due categorie principali: gli autotrofi e gli eterotrofi. Gli autotrofi sono organismi che possono produrre materia organica dalla materia inorganica. Poiché possono produrre il proprio cibo e non hanno bisogno di nutrirsi di altri organismi, sono anche chiamati i produttori di un ecosistema. Gli eterotrofi sono organismi che ottengono la materia organica direttamente dal consumo. A differenza degli autotrofi, non hanno la capacità di produrre il loro cibo da fonti inorganiche. Così, cacciano o raccolgono il cibo da altri organismi. Gli eterotrofi sono quindi indicati come consumatori. Possono essere ulteriormente raggruppati in consumatori primari, consumatori secondari, consumatori terziari e così via. I consumatori primari sono costituiti dagli organismi che mangiano le piante, chiamati erbivori. I consumatori secondari si nutrono dei consumatori primari. I consumatori terziari si nutrono dei consumatori secondari, e così via. L’ultimo gruppo chiamato riduttori si nutre di materia organica morta. Essi includono i detritivori e i decompositori.

Struttura trofica

Una struttura trofica si riferisce alla suddivisione della biomassa tra diversi livelli trofici. È controllata principalmente dalla biomassa dei produttori primari. I produttori primari influenzano l’efficienza di trasferimento tra i livelli trofici poiché forniscono essenzialmente l’energia e gli input di nutrienti. Oltre a loro, un altro fattore importante è la componente top-down. Quest’ultima include i predatori. Il loro consumo sopprime i livelli trofici inferiori. In un certo senso, i predatori aiutano i produttori primari controllando o limitando l’erbivoro eccessivo tramite la predazione. Servono come controllo biologico dei livelli trofici inferiori. Un altro modo in cui i predatori sono in grado di promuovere la produttività primaria è la competizione intraspecifica. Sia i produttori primari che i predatori sono fattori importanti per il controllo normativo.(1)

Piramide dei livelli trofici

Una piramide energetica è una presentazione dei livelli trofici in un ecosistema. L’energia del sole è trasferita attraverso l’ecosistema passando attraverso vari livelli trofici. Circa il 10% dell’energia ass trasferita da un livello trofico al successivo, evitando così grandi quantità di livelli trofici. Ci devono essere maggiori quantità di biomassa alla base della piramide per sostenere i requisiti di energia e biomassa dei livelli trofici superiori.
Una piramide ecologica è spesso rappresentata come una piramide dei livelli trofici. È una rappresentazione grafica a forma di piramide composta da piante e animali in un certo ecosistema. La forma indica che il livello trofico inferiore è composto da organismi che possono produrre il proprio cibo attraverso fonti disponibili nell’ambiente. Non si nutrono di altri organismi per ottenere le loro esigenze nutrizionali. Così, rappresentano la base. Questa parte della piramide è composta da produttori. Man mano che i livelli trofici salgono, si assottiglia verso il picco. Questa forma piramidale rappresenta la biomassa in ogni livello trofico. La biomassa è la quantità di materia vivente o organica in un organismo. La base mostra la biomassa più grande e poi diminuisce in quantità man mano che si sale verso l’apice. Questa è la struttura più comune negli ecosistemi. Tuttavia, ci sono anche casi in cui si verifica una piramide rovesciata. Quest’ultima risulta quando il peso combinato dei produttori è più piccolo del peso combinato dei consumatori.
La piramide ecologica è anche chiamata a volte piramide energetica. Questo perché rappresenta in modo simile l’energia dei livelli trofici, cioè il flusso di energia attraverso i vari livelli trofici. L’energia più alta si trova spesso alla base che occupano i produttori. Man mano che le strutture trofiche progrediscono verso l’alto, il flusso di energia è raffigurato in diminuzione dal basso verso l’alto.

Esempi di livelli trofici

Livello 1: produttori

Il livello trofico 1 è composto da produttori primari. Si trovano alla base di una piramide ecologica. Anche una catena alimentare inizierebbe al livello trofico 1. Il livello trofico 1 è occupato da piante e alghe. La caratteristica fondamentale degli organismi del livello trofico 1 è la loro capacità di produrre il proprio cibo da materiali abiotici. Le piante, per esempio, sono in grado di produrre il loro cibo tramite la fotosintesi. Questo processo può essere semplificato in questa equazione: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Significa che la fotosintesi è un processo in cui l’anidride carbonica (CO2), l’acqua (H2O) e l’energia luminosa sono utilizzati per sintetizzare un carboidrato ricco di energia come il glucosio (C6H12O6) e produrre ossigeno (O2) come sottoprodotto. Strutturalmente, le piante e le alghe hanno strutture cellulari che raccolgono la luce chiamate cloroplasti. All’interno dei cloroplasti ci sono pigmenti fotosintetici (clorofilla) che possono assorbire l’energia luminosa.

Livello 2: consumatori primari

Il livello trofico successivo in una catena alimentare o una piramide ecologica è il livello trofico 2. In questo livello, gli organismi che lo occupano si nutrono dei produttori primari e sono chiamati consumatori primari. Gli animali che si nutrono di materiali vegetali sono chiamati erbivori. Hanno caratteristiche anatomiche e fisiologiche che li rendono adattati a una dieta vegetale. Tipicamente, hanno un apparato boccale che permette loro di raspare o macinare i materiali vegetali. Per esempio, hanno denti larghi e piatti per macinare il fogliame e la corteccia degli alberi. Hanno anche una flora intestinale (composta da protozoi o batteri che digeriscono la cellulosa) che aiuta a digerire il materiale cellulosico. Esempi di erbivori sono cavalli, bovini e capre.

Livello 3: consumatori secondari

I consumatori secondari sono composti da animali che si nutrono di consumatori primari. Gli organismi che mangiano altri animali sono chiamati carnivori (o predatori). I predatori occupano il livello trofico 3 di una catena alimentare o di una piramide ecologica. La predazione è un’interazione in un ecosistema in cui un predatore caccia o cattura, uccide e mangia una preda. I predatori sono, a loro volta, adattati anatomicamente e fisiologicamente per una dieta animale. Poiché il consumo di una preda può comportare un inseguimento o un’imboscata, spesso hanno sensi avanzati per la vista, l’udito, il tatto o l’olfatto. Potrebbero anche impiegare la mimetizzazione o il mimetismo per evitare di essere notati da potenziali prede. Hanno zanne, artigli affilati e mascelle forti per afferrare e fare a pezzi la loro preda. Allo stesso modo, le prede hanno acquisito caratteristiche evolutive per sventare la predazione. Hanno sviluppato contro-adattamenti e strategie di difesa, come la tanatosi, i richiami di allarme, la colorazione di avvertimento, le spine, i prodotti chimici, il mimetismo e il camuffamento. Esempi di animali con relazione predatore-preda sono ragni e mosche, leone e zebra, orso e pesce, e volpe e coniglio.(2) I predatori apicali sono predatori in cui nessun animale li preda. Le orche sono un esempio. Le loro prede marine sono pesci, foche e delfini.
Non tutti i predatori però hanno una dieta esclusiva di carne. La loro dieta può includere anche materiali vegetali. Gli animali che si nutrono sia di piante che di animali sono chiamati onnivori. Gli onnivori possono anche derivare il loro nutrimento da funghi, alghe e batteri.(3) Rispetto ad altri gruppi di animali come i carnivori e gli erbivori, gli onnivori mancano di specializzazioni distintive nell’acquisizione e nel trattamento del cibo.(4) Esempi di onnivori sono gli scimpanzé, gli oranghi, i gorilla, i maiali, la maggior parte degli orsi, i ricci, gli opossum, le puzzole, i bradipi, gli scoiattoli, i topi, i ratti, i roditori, i procioni e molti altri. Questi animali si nutrono di più di un livello trofico. La maggior parte degli esseri umani sono onnivori. Tuttavia, alcuni di loro preferiscono mangiare una dieta a base vegetale (vegana).
Anche le piante carnivore (ad esempio le piante insettivore come la Venus flytrap e la pianta lanciatrice) possono essere incluse in questo gruppo. Queste piante sono capaci di predazione come un altro mezzo per ottenere nutrienti oltre alla fotosintesi. Anche gli organismi marini che si nutrono di zooplancton sono considerati consumatori secondari. Gli esempi includono granchi, balene e aragoste.

Altri livelli trofici

L’organismo che si nutre di un consumatore secondario è chiamato consumatore terziario e quello che si nutre di un consumatore terziario è chiamato consumatore quaternario. I consumatori terziari e i consumatori quaternari occupano rispettivamente i livelli trofici 4 e 5.

Decompositori

L’ultimo livello trofico è occupato dai decompositori, come i detritivori. Si nutrono di materia vegetale e animale morta. I detritivori sono decompositori che si frammentano specificamente per consumare il loro cibo. Esempi di detritivori sono vermi, millepiedi, mosche del letame, cimici e lumache. Altri decompositori includono funghi e batteri. Consumano i nutrienti a livello molecolare al contrario di altri consumatori che mangiano il loro cibo e lo digeriscono. Questi decompositori si basano su nutrienti facilmente disponibili nella forma più semplice, ad esempio materiali che sono stati digeriti o substrati derivati da organismi deceduti o in decomposizione. Anche i parassiti che si nutrono di materiali organici disponibili ma non necessariamente uccidono l’ospite possono essere inclusi in questo gruppo.
I decompositori occupano l’ultimo livello trofico o la cima della piramide ecologica. I decompositori più comuni sono i funghi. Sono i primi istigatori della decomposizione. Hanno gli enzimi e altri composti per scomporre le biomolecole degli organismi decomposti. Anche i batteri hanno enzimi che scompongono i composti organici in forme più semplici. Dopo il processo di decomposizione, i detritivori agiscono sui resti, cercando detriti o materia organica in decomposizione. Il ruolo dei decompositori nell’ecosistema è vitale in quanto sono quelli che scompongono la materia organica degli organismi morti dove una parte di essi ritorna alla terra come componente geochimica.

I plancton

I plancton sono organismi microscopici che vivono negli habitat acquatici. Alcuni di loro sono fotosintetici e altri sono eterotrofi. Così, possono essere distribuiti a diversi livelli trofici nella catena alimentare o piramide ecologica. Quelli che sono capaci di fotosintesi, come il fitoplancton, sono considerati come produttori. I plancton eterotrofi, come lo zooplancton, possono essere consumatori in quanto si nutrono di altri plancton. (5)

Efficienza di trasferimento della biomassa

La biomassa in una piramide ecologica si perde progressivamente dal basso verso l’alto. La maggiore quantità di biomassa si trova al livello trofico di base che comprende i produttori. Poiché i consumatori primari dipendono dai produttori per il loro sostentamento, la quantità di biomassa dei produttori sarebbe quindi un fattore limitante per la biomassa dei consumatori primari. Allo stesso modo, i consumatori secondari dipendono dai consumatori primari e, di conseguenza, anche la loro biomassa sarebbe influenzata dalla quantità di biomassa disponibile dei consumatori primari. Così, in un ecosistema, è usuale trovare una piramide di biomassa in cui il primo livello trofico è più ampio mentre il livello trofico più alto è più stretto. La distribuzione della biomassa in un ecosistema implica la stabilità dell’ecosistema. Nel caso di una piramide invertita, l’ecosistema potrebbe fallire quando ci sono più consumatori che produttori primari.

Significato

Il monitoraggio dei livelli trofici è essenziale per ottenere una comprensione delle interrelazioni tra gli organismi così come dei processi ecologici che avvengono all’interno di un ecosistema. In questo modo, l’entità dell’erbivoro, della predazione e dei processi di decomposizione potrebbe essere usata per conoscere lo stato e la stabilità di un ecosistema.

Vedi anche

• Piramide ecologica
• Catena alimentare
• Rete alimentare
• Autotrofo
• Consumatore
• Erbivoro
• Predatore
• Carnivoro
• Decompositore

1. Preisser, E. (2008). Struttura trofica. Enciclopedia dell’ecologia, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
2. Rapporti predatore-predatore – New England Complex Systems Institute. (2014). New England Complex Systems Institute. Recuperato il 16 novembre 2019, dal sito web del New England Complex Systems Institute: https://necsi.edu/predator-prey-relationships
3. “Onnivoro”. National Geographic Education. Società Nazionale Geografica. Retrieved from http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/omnivore/?ar-a=4&ar-r=3
4. McArdle, Ph.D., John (maggio-giugno 1991). “Gli esseri umani sono onnivori”. Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
5. Il plancton è un produttore o un decompositore? (2019). Recuperato dal sito web di riferimento: https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b