Nutrienti e catene alimentari

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Tutti sanno che cos’è una catena alimentare. Chi più, chi meno, ha ben presente la storia del leone che mangia la gazzella, che a sua volta si nutre di erba, a sua volta nutrita dalla decomposizione del leone; o per rimanere in tema di ambienti acquatici, la semplificazione estrema è contenuta nel detto popolare del “pesce più grosso che mangia il pesce più piccolo”.

La catena alimentare, che in gergo tecnico è detta rapporto trofico, appare come concetto semplice, ma la realtà in natura è estremamente complessa e tutt’ora oggetto di profondo studio tanto da creare una branca della scienza indipendente chiamata ecologia.

Certo, parlare di ecologia ai giorni nostri fa pensare al ciclo dei rifiuti ed al forte legame che si instaura nella società dei consumi, ma anche qui le cose sono un pochino più complesse di ciò che sembra in apparenza, soprattutto per quanto riguarda l’ambiente acquatico.

E’ fondamentale per un pescatore o per chi vuole davvero comprendere ‘cosa c’è sotto la superficie’ sapere come funziona il meccanismo del nutrimento e di come esso si sposti nei mari e nelle acque dolci, poiché è soprattutto da esso che dipende tutto il sistema del rinnovo e dello spostamento delle specie ittiche.

I nutrienti nella catena trofica sono fondamentalmente divisi in due categorie: la prima e più importante è la componente di origine non vivente (componente abiotica) nella quale troviamo il nutrimento di base costituito dai minerali; la seconda è invece costituita dalla parte organica (componente biotica) che ha origine dagli esseri viventi tra cui annoveriamo tutte le sostanze organiche (nitrati, ammoniaca, fosfati, eccetera).

Sulla base di queste due parti ha inizio la costruzione della celeberrima piramide alimentare: gli organismi capaci di sfruttare l’energia di queste sostanze assieme all’energia del sole sono quelli facenti parte del fitoplancton, organismi unicellulari in grado di operare la fotosintesi e trasformare i nutrienti in energia, ma anche le alghe e tutte le piante sono considerati allo stesso modo; tutti questi organismi in ecologia sono detti produttori primari e sono considerati autotrofi, in grado cioè di alimentarsi senza bisogno di sostanze di origine organica.

Come avrete già intuito saranno i produttori primari il cibo principale del gradino successivo della piramide:  i consumatori primari. Questa categoria comprende per la stragrande maggioranza organismi facenti parte del plancton (animali che non possono opporsi alla corrente), predatori unicellulari o comunque non visibili facilmente ad occhio nudo; una minima parte invece è costituita da necton (animali in grado di muoversi autonomamente, quindi pesci eccetera) e benthos (animali che vivono nei fondali, come molluschi, vermi, eccetera) entrambi erbivori.

In natura non esistono rifiuti, ma risorse. La decomposizione di sostanza organica riporterà all’inizio il ciclo alimentare attraverso il lavoro incessante di microorganismi e piccoli animali detritivori.

Ai gradini immediatamente superiori si passa infine ai consumatori secondari e terziari in ordine di dimensione, i cosiddetti carnivori: pesce azzurro, meduse, e poi delfini, balene, dentici, tonni, eccetera.

Chi chiude il ciclo sono coloro che si occupano della decomposizione della sostanza organica in sostanza inorganica: quando un pesce muore il suo corpo affonda e viene lentamente consumato da batteri detti decompositori, con la compartecipazione dei detritivori (soprattutto vermi) che filtrano i sedimenti alla ricerca di sostanze organiche.

E’ chiaro a questo punto quale importanza svolgano i nutrienti in tutto il complesso meccanismo, ma non è così ovvio che tutto il lavoro svolto alla base della piramide sia disponibile per i livelli superiori. In effetti tutta l’energia faticosamente immagazzinata nelle sostanze organiche in grande parte si disperde poiché consumata attraverso la respirazione e il movimento, ecco che, per quantificare tale perdita pensiamo che se lo zooplancton consumasse 1 Kg di fitoplancton, al grande tonno arriverebbe soltanto 1 milionesimo di questa energia! Durante il passaggio di livello passa soltanto il 10% di energia: per questo motivo i grandi predatori sono in numero molto molto minore dei piccoli predatori, a loro volta meno del numero di produttori primari.

 

l’immagine della clorofilla: I produttori primari utilizzano la clorofilla per la fotosintesi, in particolare la clorofilla alfa assorbe la luce visibile in un determinato spettro: esso ci consente attraverso i satelliti di conoscere l’attività dei produttori e la loro quantità monitorandola costantemente a livello mondiale. Foto elaborata da satellite NASA, progetto OceanColor.

Dinamiche del nutrimento

Il flusso di nutrimento non è fisso e costante ma muta in continuazione: le relazioni che legano consumatori e produttori variano col variare della disponibilità di cibo, del regime stagionale, delle correnti e purtroppo anche dall’intervento dell’uomo che interferisce in modo marcato in queste dinamiche attraverso l’inquinamento.

Questo fa sì che non sia sempre possibile fare previsioni a lungo termine, ma il mar Mediterraneo e gli Oceani seguono dei movimenti fissi e possono quindi favorire in un certo senso un regime di stagionalità che è parallelo all’andamento delle stagioni climatiche.

Il primo aspetto che influenza il flusso di nutrienti è la corrente marina. In oceanografia si parla di corrente termoalina come di un grande motore su scala planetaria in grado di smuovere masse di acqua attraverso tutti i mari e gli oceani.

Ma perché l’acqua si muove? Le tre cause principali sono la rotazione del pianeta Terra, la temperatura e la forza di gravità. Può capitare di aver sentito parlare di movimenti indotti dal vento oppure dalla posizione della Luna; è in parte vero ma solo per quanto riguarda la superficie che è meno dell’1% di quello che in realtà è la massa di tutti gli oceani!

Brevemente: quando l’acqua di superficie si raffredda aumenta la propria densità e affonda lentamente verso il fondale marino, questo accade nelle zone polari dove la temperatura è bassa ed anche la salinità del mare diminuisce a causa dell’apporto di acque dolci dei ghiacci. Quest’acqua densa e fredda scorre sulle dorsali oceaniche verso le zone equatoriali, in questo modo in parte si riscalda e risale in superficie alimentando nuovamente la circolazione superficiale e in parte prosegue il suo viaggio verso gli oceani seguendo la direzione della rotazione del pianeta ed influenzando fortemente il clima su tutta la Terra.

La circolazione delle acque atlantiche nel mediterraneo. Le linee continue sono in superficie, le linee tratteggiate sono correnti profonde. E’ stato calcolato che una particella d’acqua dell’oceano Atlantico gira e permane nel Mediterraneo per circa 150 anni prima di uscire di nuovo dallo stretto di Gibilterra.

Nel nostro amato Mediterraneo accade un po’ la stessa cosa: le acque fredde si generano nelle zone più profonde del Tirreno, tra il Golfo del Leone e il Mar Ligure, andando ad alimentare il motore circolatorio occidentale. La circolazione superficiale invece segue una direzione fissa antioraria che lambisce le coste del Lazio e della Toscana per poi proseguire lungo tutta la Liguria e le coste Francesi.

Ma tutto questo cosa c’entra con il nutrimento? Se non ci fosse questo continuo movimento di scambio tra i fondali e la superficie non ci sarebbe l’apporto di quelle sostanze rimesse in circolo dai detritivori e dai decompositori, ovvero quell’ultimo anello della catena che permette il rinnovo degli alimenti per i produttori primari.

In particolare nelle nostre coste sono due i momenti dell’anno per il rinnovo delle sostanze nutritive e coincidono con l’autunno e la primavera: in questi due periodi le acque risalenti le coste laziali vengono raffreddate dai venti, in più l’apporto di acque dolci dei fiumi toscani rendono le acque ancora più dense, portando allo sprofondamento con conseguente risalita di acque profonde ricche di sostanze nutritive.

Tutto ciò, come già spiegato, alimenta tutta la catena trofica partendo dagli organismi più semplici ai più grandi predatori: ecco spiegata la ricchezza di pesce e mammiferi marini tra cui le grandi balene del Santuario dei Cetacei.

David Pinza 2012©

 

David
Spezzino per diritto di nascita dal 1981, da bambino sognava di fare il pompiere…sogno perso per strada. Diplomato (con fatica) al liceo, decide durante un ferragosto con i piedi in acqua di iscriversi all’università all’indirizzo marino del corso di Scienze e Tecnologie per l’Ambiente dell’Università di Pisa, più che altro per avere una scusa per potersi brevettare come sommozzatore. Da allora con l’acqua di mare nelle orecchie cerca di avvicendarsi in mille specializzazioni e corsi uscendone prima come tecnico dell’ambiente subaqueo e poi come operatore scientifico subacqueo. Amante della fotografia, è stato recentemente impegnato in un progetto guida per il trapianto di Posidonia oceanica lungo le coste laziali, ma segue l’avventura di elfishing da sotto la superficie marina per colpa del Peve…”

7 Comments

  1. Peve

    Peve

    13 aprile 2012 at 22:22

    Ottimo david. penso-e magari anche l’Inge potrà dare la sua opinione- che il movimento dei pelagici nel nostro settore segua i banchi di acciughe e sardine che seguono giusto questo movimento dal lazio verso nord…e dal “dito” della Corsica…

  2. Peve

    Peve

    13 aprile 2012 at 22:23

    “In particolare nelle nostre coste sono due i momenti dell’anno per il rinnovo delle sostanze nutritive e coincidono con l’autunno e la primavera: in questi due periodi le acque risalenti le coste laziali vengono raffreddate dai venti, in più l’apporto di acque dolci dei fiumi toscani rendono le acque ancora più dense, portando allo sprofondamento con conseguente risalita di acque profonde ricche di sostanze nutritive.”

    molto interessante questo passaggio.

    Domanda: le mareggiate hanno lo stesso “effetto” nel rimettere sugli strati alti i nutrienti?

  3. David

    David

    14 aprile 2012 at 01:19

    Il concetto di base non è intuitivo, pensiamo a masse d’acqua come qualcosa che si compenetra, ma in realtà c’è proprio una separazione netta tra acqua e acqua. Pensala come un palloncino pieno d’acqua immerso in altra acqua: se ipoteticamente il palloncino venisse raffreddato affonderebbe, e l’acqua che ci stava sotto risale in superficie ai bordi fino a ricoprire il palloncino poiché non può entrarvi dentro. Ecco perché quando c’è raffreddamento avviene l’upwelling delle acque ricche di nutrienti dal fondo, e solitamente il fenomeno è più evidente sotto costa.

    Le mareggiate invernali hanno due ruoli: il rimescolamento delle acque superficiali permette l’ossigenazione e quindi la proliferazione degli organismi che hanno bisogno di ossigeno (pesci e plancton) d’altro canto hanno pure un ruolo inverso, impediscono cioè la permanenza degli anaerobi (decompositori) e di conseguenza fenomeni di fioritura algale (pensa più o meno alla mucillagine) troppo intensa. In pratica rinnovando continuamente le acque e i sedimenti si facilita sempre la parte successiva del processo, che è quella delle sostanze utili a disposizione nel momento dell’alternanza delle specie consumatrici di sostanze primarie (diatomee, coccolitoforidi… è grazie a questi per esempio che l’anidride carbonica viene ‘stoccata’ dentro gli oceani).
    In ogni caso non c’è mareggiata che tenga: per rimescolare le acque dal fondo marino alla superficie non c’è altro modo che il movimento diretto delle masse stesse. Se pensi che il Tirreno raggiunge i -3800 m, e che il fondale ‘sente’ le onde solo per valori più piccoli della metà della lunghezza d’onda, questo discorso può valere giusto per la fascia costiera, ma l’apporto più grande resta comunque dagli strati profondi.

  4. Inge

    Inge

    14 aprile 2012 at 14:29

    David, bellissimo articolo, complimenti! Veramente interessante. Me lo studio bene, poi ti tempesto di domande :)

  5. Il Polpo

    polpo

    16 aprile 2012 at 17:25

    Complimenti David, veramente interessante.
    Ora se mi dici che possiedi una mappa dettagliata delle correnti in funzione delle stagioni nelle nostre zone potrei svenire dalla gioia…..
    Ci sono un pao di teorie da verificare…..

  6. David

    David

    16 aprile 2012 at 20:39

    Non esistono mappe dettagliate perché le correnti superficiali sono soggette alle stesse incognite delle nubi in meteorologia: so in che direzione a grandi linee possono andare i venti stagionali ma non so il dettaglio di essi nè posso prevedere come tali venti possano modificarsi se non nel brevissimo periodo, pur con modelli parecchio complessi.
    Le correnti costiere a grandi linee si spostano in direzioni perlopiù costanti nell’arco delle stagioni, ma ogni momento fa storia a sè e non è mappabile oltre un certo livello di dettaglio.
    Per le teorie possiamo parlarne e valutarne i fondamenti sulla base del poco che ho imparato. Poi eventualmente conosco degli esperti oceanografi che sicuramente hanno competenze ben più elevate, per potergli sottoporre i quesiti.

  7. Il Polpo

    polpo

    17 aprile 2012 at 15:47

    Bene bene, svisceriamo le balzane teorie degli elfi con le gambe sotto un tavolino e una birretta in mano…….
    poi, se ne vale la pena, pubblichiamo qualcosa……..

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