Comprendere l'ecologia: ecosistemi, cicli naturali e impatti ambientali

L’ecologia è una disciplina che si occupa dello studio degli ecosistemi della Terra.

Definizione di ecosistema

Ecosistema: l’ecosistema è un ambiente con caratteristiche particolari (per esempio, una foresta, il mare, un deserto), caratterizzato da una componente abiotica (l’insieme delle caratteristiche fisiche dell’ambiente) e da una componente biotica (fauna e flora, costituito da diverse specie).

Popolazione: specie che vive in un ecosistema.

Comunità: insieme delle specie che vivono in un ecosistema (componente biotica).

Nicchia ecologica: è lo stile di vita occupato da una data popolazione, per esempio il nutrirsi di un certo tipo di prede, il periodo di caccia, eccetera.

Descrizione dello stagno

Lo stagno è un ecosistema acquatico caratterizzato dalla presenza di sali, ossigeno, diossido di carbonio, dal livello basso dell’acqua, spesso a temperature alte, e dalla melma fine che ricopre i fondali. Lo stagno si divide in quattro zone: zona litorale (sponde e acque basse, spesso ospita larve di libellule o zanzare, piuttosto che bisce, tartarughe, rane e topi); zona delle acque aperte (costituita dalla superficie acquatica, in cui vivono i plancton); zona profonda (le acque più profonde abitate da pesci); zona dei fondali (il fondale dello stagno, dove vivono muschi, batteri e larve).

Classificazione dei livelli trofici

A seconda dell’alimentazione, possiamo classificare gli organismi di un ecosistema in diversi livelli trofici:

• Produttori: comprende tutti i viventi in grado di produrre autonomamente sostanze di nutrimento (fotosintesi) (i vegetali e gli organismi unicellulari, come fitoplancton o alghe). I produttori trasformano le sostanze presenti nel loro ecosistema (di solito 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2) in sostanze nutritive. Questo processo è possibile solo tramite la luce. I produttori vengono definiti “organismi autotrofi”.

• Consumatori primari: comprende tutti i viventi che si cibano dei produttori (sostanzialmente gli erbivori e gli zooplancton). I consumatori primari sono definiti “organismi eterotrofi”.

• Consumatori secondari: comprende tutti i viventi che si cibano dei consumatori primari (sostanzialmente i carnivori che si cibano di erbivori). Sono definiti “eterotrofi”.

• Consumatori terziari: comprende tutti i viventi che si cibano dei consumatori secondari (sostanzialmente i carnivori che se cibano di carnivori). Sono definiti “eterotrofi”.

• Consumatori quaternari: comprende tutti i viventi che si cibano dei consumatori primari (sostanzialmente i carnivori che si cibano di consumatori terziari). Sono definiti “eterotrofi”.

• Decompositori e mineralizzatori: comprende tutti gli organismi che si cibano di resti organici di qualsiasi tipo, spesso cadaveri di altri animali, e li trasformano in sostanza inorganica (quindi da glucosio e ossigeno, ad acqua e anidride carbonica) (sostanzialmente muffe, funghi, batteri unicellulari). Sono definiti “eterotrofi”.

I viventi utilizzano le componenti organiche assunte dai cibi per produrre energia e nuove cellule insieme all’ossigeno. Questo processo è detto “respirazione cellulare”.

Biomassa: la massa di un organismo esclusa l’acqua da esso contenuta.

La legge del decimo

Se consideriamo un prato con biomassa di 100.000 kg, i consumatori primari del prato assumono solo 1/10 della biomassa del produttore. La biomassa dei consumatori primari sarà quindi di 10.000 kg. La biomassa dei consumatori secondari sarà invece di 1000 kg, 1/10 rispetto al livello trofico precedente. Questo processo continua anche per i consumatori terziari e quaternari. Questo processo è detto “legge del decimo”: nel passaggio da un livello trofico all’altra si mantiene solo un decimo della biomassa. I restanti nove decimi vengono in parte scartati, oppure utilizzati per produrre energia, quindi anidride carbonica. Mentre l’energia viene utilizzata, l’acqua viene espulsa sotto forma di urina.

Il ciclo del carbonio

Il passaggio dell’energia da un livello trofico all’altro crea un ciclo continuo per cui l’anidride emessa, per esempio, dall’uomo, torna utile ai produttori che la usano per produrre ossigeno e glucosio (cellulosa, poi assorbita dai consumatori). Oppure, i decompositori convertono le molecole organiche dei consumatori morti in anidride carbonica e acqua, utili per i produttori. Questo ciclo è detto “ciclo del carbonio”.

Il ciclo dell'azoto

L’azoto è il gas più abbondante nell’atmosfera, è il costituente delle proteine. L’azoto si trova anche nel sottosuolo nell’ammoniaca (NH3). I batteri azotofissatori, che vivono nelle radici delle piante, sono in simbiosi con esse assorbono l’azoto presente nell’atmosfera e lo trasformano in nitrati (NO3), cioè sali minerali. Le piante, in cambio, cedono ai batteri il glucosio prodotto con la fotosintesi. I sali minerali vengono poi assorbiti dai produttori vegetali attraverso le radici, che a loro volta trasformano i nitrati in proteine. I consumatori assorbono l’azoto sotto forma organica, lo espellono sotto forma di ammoniaca, e infine i decompositori (batteri nitrificanti) trasformano le proteine nelle molecole organiche in nitrati. I batteri denitrificanti trasformano i nitrati in azoto, per completare il ciclo, altrimenti i nitrati vengono semplicemente riassorbiti dai produttori.

Problema dell'eutrofizzazione

Eutrofizzazione: eccessiva crescita di alghe causata da un’eccessiva produzione di fertilizzanti ricchi di nitrati. Quando le alghe muoiono, i batteri aerobici decompongono le alghe, ma per fare questo hanno bisogno di molto ossigeno, e subentrano i batteri anaerobici che per decomporre le alghe non hanno bisogno di ossigeno. Senza ossigeno, però, le specie acquatiche muoiono.