Reti alimentari e dinamica trofica Dinamica trofica è lo studio delle relazioni nutrizionali tra organismi di un ecosistema. Livello trofico: posizione di un gruppo di organismi che si nutrono in modo simile. Autotrofi: primo livello trofico. Erbivori: secondo livello trofico. Carnivori: terzo livello trofico Decompositori: livello terminale.

Una catena alimentare è la successione di organismi all’interno di un ecosistema basato sulla dinamica trofica (chi è mangiato da chi)

In mare non esistono singole catene alimentari, ma i rapporti trofici tra gli organismi costituiscono una rete alimentare. Più di un organismo animale è caratterizzato da una dieta onnivora.

L'anello fondamentale della catena trofica marina è rappresentato dal krill; il suo principale componente è un gamberetto di pochi cm di lunghezza (Euphausia superba), presente in quantitativi talmente elevati da costituire la più importante risorsa alimentare per uccelli, cetacei, foche, pesci, cefalopodi ed altri organismi marini. 

Il Krill Eufasiacei, dopo i Copepodi sono i Crostacei più rappresentati nel plancton (+90 sp). Si trovano in quantità abbondanti, spesso in sciami. Nei mari polari costituiscono la principale fonte di cibo per le balene La maggior parte sono bioluminescenti a causa di fotofori, organi specializzati a produrre luce, ritenuto un segnale comportamentale nello sciame Euphausia superba

Sciami di Krill Euphausia superba sembra essere incapace di nuotare contro le correnti superficiali antartiche e per questo motivo essa forma densi sciami o supersciami. E’ considerata una strategia adattativa per evitare i predatori selettivi (pesci, uccelli etc.) e per incrementare l’efficienza nella ricerca e utilizzazione del cibo.

Estate: sciami compatti di krill alla ricerca di cibo in acque aperte ed in assenza di ghiaccio B) Inverno: durante la formazione del pack-ice i cristalli di ghiaccio consolidano in panetti imprigionando, in questo processo, molte cellule fitoplanctoniche. C) In primavera il krill si raduna sotto il pack-ice rotto sia perchè è protetto dai predatori sia perchè migliora la sua alimentazione D) La produttività delle microalghe sotto il pack-ice è molto più alta rispetto a quella dell’acqua libera ed è fonte di una ricca sorgente di cibo E) Con lo scioglimento del ghiaccio in estate si forma uno strato superficiale poco profondo in cui si sviluppano rapidamente bloom fitoplanctonici. Il krill passa dal “raschiare” le alghe contenute nel ghiaccio a filtrare fitoplancton

Controllo “Bottom Up” della rete alimentare marina hn CO2 O2 Phytoplankton Food Web NUTS Plants Produzione Produzione primaria secondaria

I produttori secondari (consumatori) si nutrono di materiale organico preesistente Gli animali scindono i composti organici nei componenti inorganici per ottenere energia. La formula chimica della respirazione è: C6H12O6 (zucchero) + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + energia L’energia è usata per il movimento, riproduzione e crescita. Il cibo consumato dalla maggior parte degli organismi è proporzionale alla taglia del corpo. In generale, animali piccoli mangiano cibo di piccole dimensioni e animali grandi mangiano cibo di grandi dimensioni, tranne eccezioni. Le abitudini alimentari di base degli animali sono: brucatori (es. Gasteropodi) Sospensivori e filtratori (bivalvi, brachiopodi, briozoi, vermi a ventaglio …) predatori, (certi gasteropodi, alcuni crostacei, pesci, mammiferi marini) Saprofagi (alcuni gasteropodi) “Filter feeders” e “Deposit feeders” (scafopodi, oloturie, bivalvi, vermi)

La biomassa è la quantità di materiale vivente per volume di acqua. Reti alimentari e dinamica trofica La catena alimentare trasferisce energia e biomassa da un livello trofico ad un altro. La biomassa è la quantità di materiale vivente per volume di acqua. All’aumentare deI livello trofico, la dimensione degli organismi aumenta, ma il loro tasso riproduttivo, numero e biomassa totale diminuisce. Le maggiori catene alimentari nell’oceano sono quella del pascolo e quella del detrito. La base della catena è rappresentata dalla materia non vivente. Solo il 10-20% di energia e biomassa è trasferita da un livello trofico all’altro e questo causa una rapida diminuizione di biomassa ad ogni successivo livello trofico.

L'energia chimica viene trasmessa, da gruppi di organismi ad altri e da individuo a individuo, attraverso le catene alimentari, che sono le vie di flusso energetico, cioè la catena del pascolo e la catena del detrito. In questo schema la linea rossa rappresenta il trasferimento dell'energia chimica (cioè del cibo) dai produttori primari (1) che l'hanno sintetizzata ai consumatori primari (2) (gli erbivori), ai secondari (3) (i predatori di erbivori), ai terziari (4) (i mangiatori di predatori) fino ai detritivori (5) (mangiatori di resti di organismi). Quello che resta dell'energia chimica dopo questi passaggi è utilizzato dai decompositori (6) (i batteri) che: > lo riciclano essendo essi stessi cibo per il plancton più piccolo (linea arancione) > lo mineralizzano rendendo di nuovo disponibili i composti inorganici (linea blu)

La materia è costantemente reciclata nell’ecosistema, ma l’energia gradualmente si dissipa sottoforma di calore.

La piramide delle biomasse La rete trofica mostra che le relazioni trofiche sono: dipendenti dalle dimensioni, cioè che il trasferimento di energia da un livello al successivo avviene attraverso particelle di cibo (organismi) di dimensione crescenti; che ogni passaggio da un livello al successivo comporta sempre delle perdite come detrito particellato (feci, cadaveri) e disciolto (escrezioni, perdita di protoplasma alla morte) che le perdite possono essere recuperate dai batteri, che sono particelle di cibo utilizzabili da organismi più grandi costituite a partire da molecole organiche in soluzione.

Questi concetti sono sintetizzati dalla piramide delle biomasse che mette in evidenza le relazioni quantitative tra la massa della sostanza organica prodotta e costituita dagli organismi (biomassa) e le sue dimensioni.

Le molecole organiche in soluzione e le particelle molto piccole costituiscono la massa di energia chimica più abbondante (59%). Gli organismi microscopici, cioè con dimensioni circa tra 0.2 e 100 micron, vengono subito dopo (39%) e in questo intervallo dimensionale dominano gli organismi più piccoli. Seguono gli animali appena visibili ad occhio nudo, cioè lo zooplancton, il cibo dei pesci. I pesci risultano essere una percentuale minima di tutta la sostanza organica del mare. In altre parole, alla base dell'esistenza dei grandi organismi - i pesci- che sono al centro della rete trofica e che interessano all'uomo c'è una quantità di energia assai più grande di quella contenuta nei pesci stessi è che è costituita da molecole e da organismi microscopici. Per questo un danno a ciò che sta alla base della piramide può alterarne il vertice.

flussi di energia L’ ecosistema marino necessita dell'energia del sole: energia luminosa: viene utilizzata dagli organismi autotrofi per produrre carboidrati (ciclo del carbonio). energia termica: utile solo per il riscaldamento dei corpi.

consumatori secondari (carnivori di 1°, 2°, 3°....ordine) Piramide trofica Reti alimentari e dinamica trofica La dimensione di ogni livello successivo è controllata dalla dimensione del livello immediatamente sotto. I livelli trofici più alti hanno una ridotta popolazione di organismi dovuta alla perdita di energia durante il trasferimento consumatori secondari (carnivori di 1°, 2°, 3°....ordine) consumatori primari fitoplancton, alghe, fanerogame marine

è stata calcolata una resa della sostanza organica di circa il 10% e occorre 1 Kg di fitoplancon per fare 1 gr di tonno

Produzione primaria e produzione di pesci Open ocean = 90% area & most of the NPP but little fish production Coastal ocean = 9.9% area & 20% of the global NPP but ½ of the fish production Upwelling systems = 0.1% area & little NPP but ½ fish production