Flusso di energia nel comparto biologico

Il flusso di energia comporta implicazioni anche sulla materia vivente e per le strutture di questa materia in organismi e comunità. Abbiamo un organismo soggetto ad un ingresso e perciò anche ad un uscita di energia. La biomassa dell'organismo per mantenersi da uno stato lontano dall'equilibrio termodinamico deve continuamente mettere in atto lavoro che è permesso grazie all'energia chimica derivante dal materiale organico. Mangiando l'organismo, una quota di energia dell'alimento viene assimilata, l'altra viene eliminata. Quanto viene assimilato o eliminato dipende dal tipo di alimento. L'energia assimilata posso utilizzarla in qualsiasi momento ed essa viene trasformata in energia termica e quindi deve essere portata verso l'esterno, quella non utilizzata costituirà la biomassa.

Quindi si ha una certa quantità di energia ingerita: quella assimilata, viene trasformata e costituisce quella che viene definita produzione lorda; una quota viene utilizzata e lascia il sistema mentre l'altra che costituisce la biomassa è la produzione netta.

PN (produzione netta) = PL (produzione lorda) - R (energia eliminata con respirazione)

La prima fonte di energia è in assoluto la luce solare che viene assimilata da organismi particolari: gli organismi fotosintetici (primo livello trofico) che mettono in atto meccanismi che permettono di convertire l'energia elettromagnetica in energia di legame chimico. L'organismo fotosintetico ha un uscita di energia che altri organismi non hanno per attuare la fotosintesi l'organismo deve esporsi alla luce del visibile; i fotoni cadono sui siti fotosinteticamente attivi, ma la maggior parte cade su tessuti senza questa capacità quindi l'organismo si scalda e l'energia lascia questo organismo sottoforma di calore. La biomassa che si verrà a formare sarà assimilabile da altri individui come gli erbivori e quindi il secondo livello trofico, una quota verrà utilizzata mentre l'altra verrà persa e una parte messa a disposizione per l'organismo carnivoro che costituisce il terzo livello trofico ed anche in questo caso si ripete lo stesso andamento. Si crea quindi un flusso di energia che passa per diversi organismi. La maggior parte di questi individui muore di morte naturale, così da essere disponibile per la decomposizione, processo attuato da alcuni microrganismi.

Gli organismi non riescono ad assimilare il 100% di ciò che ingeriscono come abbiamo visto, di conseguenza essi si organizzano secondo quella che prende il nome di catena alimentare in questa organizzazione circa il 90% dell'energia viene perso passando da un livello trofico a quello successivo. Questo tipo di catena non sarebbe però sostenibile, infatti, venisse a mancare un solo anello crollerebbe tutto il sistema.

Ad ogni livello trofico ci sono diverse unità tassonomiche che utilizzano la stessa risorsa, ossia esistono degli equivalenti biologici, come piante di diverso tipo o predatori di diverso tipo; la catena in questo caso assume una forma di rete alimentare dove ad ogni livello vengono a posizionarsi forme tassonomiche diverse ma funzionalmente simili, si parla quindi di ridondanza, che quindi da luogo al concetto di biodiversità. Gli organismi quindi iniziano ad essere organizzati in una rete alimentare che ha la finalità di mantenere stabile il sistema.

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