Struttura degli ecosistemi

Nonostante la grande diversità degli ecosistemi esistenti sulla terra, ci sono tuttavia alcune caratteristiche basilari comuni a tutti gli ecosistemi. La prima osservazione è che l'attività biologica degli organismi di una comunità richiede energia e che tale energia deve in ultima analisi provenire dall'esterno e dunque non può essere di origine biologica, perché per definizione tutte le interazioni biologiche sono all'interno dell'ecosistema. La seconda osservazione è che ogni organismo necessita per vivere, crescere o riprodursi di elementi o composti chimici (essi vengono chiamati nutrienti). Alcuni elementi come il carbonio, l'ossigeno, l'idrogeno, l'azoto e il fosforo sono necessari in grandi quantità. Altri come il ferro, il rame, il cloro e lo iodio sono necessari in piccole quantità o tracce.

Devono perciò esistere in ogni ecosistema degli organismi che siano in grado di catturare l'energia proveniente dall'ambiente esterno e di usarla per sintetizzare le complesse molecole organiche che costituiscono la biomassa, ad esempio fissando l'energia luminosa e utilizzando nutrienti provenienti dall'ambiente non vivente (aria, acqua, suolo). Tali organismi si dicono autotrofi (cioè che si nutrono da sé) o produttori primari; ovviamente tra di essi quelli più importanti sono in genere le piante verdi che per mezzo della fotosintesi clorofilliana sono capaci di sfruttare la radiazione solare. Il termine produttori primari si riferisce al fatto che le piante sono in grado di produrre biomassa viva in maniera primaria, partendo cioè da sostanze inorganiche e utilizzando l'energia solare.

Le molecole organiche sintetizzate dagli autotrofi sono complesse e non si decompongono facilmente neanche una volta che gli autotrofi siano morti; perciò in ogni ecosistema si avrebbe un progressivo accumulo di sostanze organiche e un impoverimento delle sorgenti di sostanze inorganiche se non esistessero organismi decompositori, che sono capaci di degradare le molecole organiche complesse contenute negli organismi morti e di liberare sostanze nutritive inorganiche. I decompositori sono per lo più batteri o funghi. In teoria un ecosistema costituito da soli autotrofi e decompositori potrebbe forse sussistere. Di fatto in tutti gli ecosistemi esiste una terza componente la cui attività consiste nella trasformazione di sostanze organiche (prelevate da altri esseri morti o viventi) in altre sostanze organiche. Gli organismi di questo tipo si dicono consumatori e insieme ai decompositori costituiscono la parte eterotrofa (cioè che si nutre di altri) di un comunità. Gli eterotrofi vengono anche chiamati produttori secondari, perché producono biomassa viva a partire da altra biomassa, viva o morta. I consumatori sono probabilmente la componente più diversificata funzionalmente, in quanto comprendono carnivori ed erbivori, grossi e piccoli predatori, divoratori di carogne, detritivori, parassiti e, quando c'è (ma c'è quasi sempre ormai), anche l'uomo.

Componente autotrofa e componente eterotrofa sono a volte separate almeno parzialmente nello spazio e nel tempo. Nello spazio, perché l'energia luminosa è ovviamente più disponibile negli strati alti di un ecosistema. Nel tempo, perché parte delle sostanze prodotte dagli autotrofi possono essere consumate o decomposte anche dopo un lungo intervallo temporale. Nonostante questa possibile separazione, le interazioni tra produttori, decompositori e consumatori sono comunque molto strette e i tre tipi di organismi non mancano mai qualunque sia l'ecosistema, terrestre, marino o di acqua dolce.