I sistemi viventi e la loro struttura trofica
I sistemi viventi sono sistemi aperti, per cui hanno bisogno di materia ed energia per poter funzionare. La circolazione della materia e il transito dell'energia all'interno di un ecosistema sono garantiti dai rapporti di dipendenza alimentare che si stabiliscono tra le diverse categorie di organismi. In base alla modalità di procacciamento del nutrimento, ciascun organismo occupa una "posizione alimentare", detta livello trofico.
I livelli trofici
I vegetali e alcuni batteri autotrofi, grazie all'apporto di energia solare, attuano il processo della fotosintesi clorofilliana, che permette la produzione di nutrienti a partire da sostanze inorganiche. Questi organismi occupano il primo livello trofico, il livello base dei produttori. Al secondo livello si collocano gli erbivori, vale a dire i consumatori. Il terzo livello è occupato dai carnivori, consumatori secondari che si nutrono di erbivori; al quarto livello i carnivori che si nutrono di altri carnivori (consumatori terziari).
Decompositori e cicli della materia
Batteri e funghi si nutrono di sostanze organiche presenti nel terreno, decomponendole in sali minerali, acqua e anidride carbonica, sostanze utilizzate dai produttori per sintetizzare nuova sostanza organica. Questi organismi appartengono al livello trofico dei decompositori. I residui inorganici della decomposizione sono utilizzati dai produttori per ricostituire la sostanza organica (il cibo) necessaria all'ecosistema.
Fotosintesi e decomposizione, quindi, sono due processi che si sostengono a vicenda, dando vita negli ecosistemi al ciclo della materia, una serie di modificazioni cicliche che trasformano la materia dalla forma inorganica a quella organica (organicazione) e viceversa (mineralizzazione).
Catene e reti alimentari
I diversi organismi sono legati tra loro in una catena alimentare, nella quale ogni anello intermedio dipende, dal punto di vista nutrizionale, da quello che lo precede e a sua volta rappresenta il nutrimento per quello successivo. Le catene del pascolo hanno origine da un organismo fotosintetico, mentre le catene del detrito si originano dalla sostanza organica morta.
Il concetto di catena alimentare non rispecchia, tuttavia, la realtà dei rapporti alimentari che, all'interno di una comunità, sono molto più complessi. Si verifica spesso, infatti, che due o più catene abbiano un anello in comune. Di conseguenza, negli ecosistemi più catene alimentari sono connesse tra loro a formare una rete alimentare o rete trofica.
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