mappa concettuale trasferimento di energia e piramidi ecologiche

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Il trasferimento di energia negli ecosistemi segue il flusso che va dai produttori ai consumatori e ai decompositori. A ogni livello trofico gran parte dell'energia si perde come calore attraverso la respirazione cellulare, per cui solo una frazione ridotta passa al livello successivo. Le piramidi ecologiche di energia, biomassa e numeri rappresentano visivamente questa diminuzione e spiegano perché le catene alimentari hanno una lunghezza limitata.

Perché l'energia diminuisce a ogni livello
A ogni livello trofico solo una parte dell'energia contenuta nel cibo viene assimilata dai consumatori. Una quota non viene ingerita, un'altra viene espulsa con le feci e gran parte dell'energia assimilata viene consumata nella respirazione cellulare per mantenere le funzioni vitali, disperdendosi come calore. Poiché il calore non può essere riconvertito in energia chimica utilizzabile, il flusso è irreversibile. Per questo motivo la quantità di energia disponibile diminuisce progressivamente e i livelli trofici superiori possono sostenere una biomassa molto minore rispetto ai produttori.

Le tre piramidi a confronto
La piramide di energia è considerata la più affidabile perché si restringe sempre salendo di livello, riflettendo la seconda legge della termodinamica. La piramide di biomassa può presentare un apice più largo in alcuni ecosistemi acquatici: il fitoplancton ha una biomassa momentaneamente bassa perché si riproduce molto rapidamente, ma sostiene consumatori molto più grandi. La piramide dei numeri conta gli individui e può essere fortemente invertita, come nel caso di un singolo albero che nutre numerosi insetti fitofagi. Per questo motivo i tre tipi di piramide forniscono informazioni complementari sull'ecosistema.

La regola del 10% e i suoi limiti
La regola del 10% afferma che in media circa un decimo dell'energia di un livello trofico passa a quello successivo, ma va intesa come un ordine di grandezza e non come una legge rigorosa. L'efficienza di trasferimento varia notevolmente: gli ectotermi, con metabolismi meno dispendiosi, possono trasferire frazioni maggiori rispetto agli endotermi, che spendono molta energia per mantenere la temperatura corporea. Anche il tipo di ecosistema e la palatabilità del cibo influenzano il valore reale. Nonostante le approssimazioni, la regola spiega bene perché le catene alimentari naturali abbiano in genere pochi livelli trofici.

Un esempio mediterraneo
In un ecosistema tipico del Mediterraneo si può seguire il flusso di energia partendo dal leccio o dalla quercia da sughero, che producono ghiande consumate da roditori e uccelli, a loro volta prede di rapaci diurni e notturni. Ogni passaggio riduce drasticamente l'energia disponibile: servono grandi quantità di ghiande per sostenere una popolazione di topi e molti topi per nutrire un solo gufo. I decompositori come funghi e batteri del suolo chiudono il ciclo della materia, restituendo nutrienti al terreno, ma l'energia dispersa come calore non torna mai nel sistema.