`
O cascadă trofică este un eveniment ecologic care implică schimbări în structura unui ecosistem rezultate din modificări la nivelul animalelor sau plantelor de la unul sau mai multe niveluri ale lanțului trofic. Termenul de cascadă trofică a fost folosit pentru prima dată de ecologistul Robert Paine în publicația sa din 1969, „A Note on Trophic Complexity and Community Stability”, care a fost publicată în The American Naturalist. În același articol, Paine a definit termenul specie cheie, un concept conex, și a explicat cum pot funcționa și se pot prăbuși ecosistemele. De la publicarea articolului, atât cascadele trofice, cât și speciile cheie au devenit concepte importante pentru cercetătorii și activiștii de mediu din întreaga lume.
Schimbările în ecosisteme au loc tot timpul din multe motive diferite. Erupțiile vulcanice, inundațiile, secetele și impacturile asteroizilor provoacă toate schimbări dramatice la diferite niveluri ale lanțului trofic. Cu toate acestea, cascadele trofice au devenit mai frecvente ca urmare a acțiunilor umane. Poluarea, distrugerea habitatelor și dezvoltarea fermelor și plantațiilor în zone anterior sălbatice sunt toate cauze ale cascadelor trofice. Schimbările climatice sunt, de asemenea, o cauză principală a cascadelor trofice.
Evenimente relativ mici, cum ar fi o secetă prelungită, reducerea habitatului sau invazia umană, pot duce la o cascadă trofică. În egală măsură, forme relativ minore de atenuare, cum ar fi reintroducerea anumitor specii, pot ajuta la repararea unui ecosistem în colaps.
Termeni cheie
Întrebarea „Cine mănâncă ce?” primește răspuns prin intermediul lanțului trofic, care reprezintă organismele care se consumă reciproc. Lanțul trofic explică de ce fiecare grup de organisme este de importanță critică pentru ecosistemul în care trăiește.
- La baza lanțului trofic se află producătorii: organisme precum plantele, planctonul și bacteriile care există și sunt consumate în cantități uriașe.
- Urmează erbivorele. Acestea sunt organismele care consumă producătorii.
- În vârful lanțului trofic se află prădătorii: animalele care mănâncă alte animale. Prădătorii sunt, de asemenea, descriși ca specii cheie; eliminarea sau modificarea statutului lor într-un ecosistem are un impact profund asupra celorlalte specii din sistem.
Eliminați sau modificați orice parte a lanțului trofic, și întregul lanț va fi afectat. Realizați schimbări critice specifice, și întregul lanț se va prăbuși. Cascadele trofice variază în funcție de ecosistem; de fapt, există mai multe tipuri diferite care au fost studiate într-o varietate de peisaje:
- O cascadă descendentă (top-down) apare atunci când sunt afectați prădătorii de vârf. Eliminați prădătorii de vârf, iar erbivorele vor avea mai multe oportunități să mănânce și să se reproducă. Creșterea rezultată a numărului de erbivore este probabil să devasteze viața vegetală și, pe termen lung, să ducă la dispariția producătorilor din ecosistem. În plus, atunci când prădătorii de vârf dispar, mezopredatorii de al doilea nivel devin mai frecvenți. Când lupii au dispărut în Parcul Yellowstone, de exemplu, coioții au devenit mai numeroși.
- O cascadă ascendentă (bottom-up) este rezultatul schimbărilor la nivelul inferior al lanțului trofic. Acest tip de cascadă trofică apare atunci când, de exemplu, suprafețe mari de vegetație de pădure tropicală sunt arse – lăsând puțin de mâncare pentru erbivore. Erbivorele pot muri sau migra; în orice caz, prădătorii de vârf au mai puțin de mâncare. Pierderea speciilor fundamentale, cum ar fi copacii care produc semințe și nuci comestibile, sau animalele care există în cantități foarte mari, poate duce, de asemenea, la o cascadă trofică. Acest lucru s-a întâmplat, de exemplu, odată cu pierderea turmelor uriașe de bizoni care au populat odinioară câmpiile nord-americane.
- Cascadele de subvenție (subsidy cascades) apar atunci când animalele se bazează pe surse de hrană externe ecosistemului lor. De exemplu, atunci când plantele adecvate sunt mai puțin disponibile, erbivorele se pot baza pe culturile fermierilor. Mai multe erbivore duc la mai mulți prădători – creând un dezechilibru ecologic.
Unde apar cascadele trofice?
Cascadele trofice apar în întreaga lume, atât în ecosistemele terestre, cât și în cele acvatice. Ele au avut loc de-a lungul istoriei planetei, uneori la un nivel catastrofal. Extincțiile în masă preistorice au schimbat complet evoluția vieții pe Pământ.
Unele cascade trofice apar ca rezultat al dezastrelor naturale sau al evenimentelor meteorologice; altele sunt cauzate direct de acțiunile umane. Experimentele au arătat cât de semnificativ poate afecta pierderea unei singure specii un întreg ecosistem.
Cascade trofice în ecosisteme terestre
Cascadele trofice terestre, sau bazate pe uscat, apar în fiecare parte a lumii. În timpurile recente, marea majoritate a cascadelor trofice sunt rezultatul intervenției umane. În unele cazuri, odată ce impactul este înțeles, activiștii au intervenit pentru a repara daunele.
Lupii din Yellowstone
Zona care a devenit Parcul Național Yellowstone a fost, la sfârșitul anilor 1800, un refugiu pentru lupii cenușii. De fapt, lupii cutreierau zona în haite ca prădător de vârf. Oamenii, totuși, au vânat lupii până la dispariția lor în zonă; până în anii 1920, lupii fuseseră eradicați din parc.
Timp de aproximativ un deceniu, un mediu fără lupi a fost considerat ideal. Apoi, pe măsură ce populația de elani a explodat, au apărut îngrijorări. Turma de elani în creștere nu mai avea nevoie să se deplaseze dintr-un loc în altul pentru a evita prădătorii. Ca rezultat, elanii devastau copacii și alte plante, reducând stratul vegetal și hrana pentru alte specii. Reducerea plantelor de-a lungul cursurilor de apă ducea, de asemenea, la eroziunea solului. Zonele umede cu plopi, sălcii și castori se micșorau și dispăreau.
În același timp, odată cu dispariția lupilor (cunoscuți ca prădători apex), numărul coioților a crescut. Coioții tind să vâneze antilope pronghorn și, ca rezultat, populația de antilope pronghorn s-a redus.
Ca răspuns la această amenințare ecologică, biologii au decis să reintroducă lupi în Yellowstone. În 1995, opt lupi au fost aduși din Parcul Național Jasper din Alberta, Canada. Deși a durat ceva timp până când lupii s-au obișnuit cu noua lor casă, rezultatele au fost impresionante. Viața vegetală a fost restaurată, împreună cu o serie de specii, inclusiv castorul, care aproape dispăruse. Populația de coioți este mai mică, iar numărul antilopelor pronghorn a crescut. Există, totuși, un potențial dezavantaj: numărul elanilor uciși de lupi este mai mare decât se anticipase, ducând la incertitudine cu privire la rezultatul final al reintroducerii lupilor.
Pădurile tropicale
Pădurile tropicale se află sub un stres ecologic extrem de decenii, așa că nu este surprinzător că cascadele trofice sunt comune. Nu este întotdeauna evident, însă, că a avut loc o cascadă. Pentru a determina dacă o cascadă este în desfășurare, cercetătorii compară ecosistemele deteriorate cu ecosistemele intacte.
În 2001, un cercetător pe nume John Terborgh a profitat de o perturbare artificială a habitatelor din pădurea tropicală pentru a căuta activ cascade trofice. Zona pe care a cercetat-o fusese fragmentată dintr-o zonă de mlaștini intacte într-un set de insule în cadrul pădurii tropicale. Ceea ce a descoperit Terborgh a fost că insulele fără prădători aveau o supraabundență de consumatori de semințe și plante, împreună cu o penurie de răsaduri și copaci tineri formatori de coroană. Între timp, insulele cu prădători aveau o creștere vegetativă normală. Această descoperire a ajutat la definirea importanței prădătorilor apex în ecosisteme; de asemenea, a oferit cercetătorilor instrumentele necesare pentru a recunoaște cascadele trofice chiar și acolo unde ar putea să nu fie evidente.
Cascada de subvenție din Malaysia
Cascadele de subvenție nu sunt întotdeauna cauzate de intervenția umană. În unele cazuri, suplimentul provine dintr-un alt ecosistem vecin; în multe cazuri, însă, suplimentul provine de la ferme, plantații sau chiar grădini suburbane. De exemplu, prădătorii pot vâna vaci în loc de pradă sălbatică, care este mai greu de găsit, în timp ce erbivorele pot mânca plante care cresc pe câmpul unui fermier.
Pentru a afla mai multe despre cascadele de subvenție, cercetătorii au studiat o situație în care fauna sălbatică protejată din Malaysia se hrănea dintr-o plantație de palmieri din apropiere. Ei au descoperit că mistreții, în special, se bucurau de „fructele” muncii fermierilor, cu impacturi ecologice negative semnificative. Conform studiului, care s-a bazat pe date din douăzeci de ani, fructul de palmier de ulei a fost atât de atractiv pentru mistreți încât a existat o creștere de 100% a comportamentului lor de atac asupra culturilor. Acest lucru a îndepărtat mistreții din interiorul pădurii, unde foloseau în mod obișnuit plantele din subarboret pentru a-și construi cuiburi pentru nașterea puilor. A existat o scădere de 62% a creșterii puieților de arbori forestieri, ceea ce a dus la copaci mai mici și la reducerea habitatului pentru o gamă largă de animale.
Cascade trofice în ecosisteme acvatice
Cascadele trofice apar în ecosistemele de apă dulce și sărată în mare parte în același mod ca și pe uscat. Atunci când organismele sunt eliminate din ecosistemele lor, impactul se poate propaga în sus și în jos de-a lungul lanțului trofic, provocând un stres semnificativ. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că schimbările în ecosistemele acvatice pot avea un impact asupra compoziției chimice a apei.
Lacuri
Lacurile sunt ecosisteme mici, închise, care sunt deosebit de vulnerabile la cascadele trofice. Experimentele desfășurate spre sfârșitul secolului al XX-lea au implicat eliminarea prădătorilor de vârf (biban și biban galben) din lacurile de apă dulce și observarea rezultatelor. Au avut loc cascade trofice care au schimbat producția de fitoplancton (o sursă majoră de nutriție), precum și activitatea bacteriilor și respirația întregului lac.
Paturi de kelp
În sud-estul Alaskăi, vidrele de mare au fost vânate pe scară largă pentru blana lor. Vidrele erau (și în unele zone încă sunt) prădători de vârf în paturile de kelp, în apropierea coastei Pacificului. Când vidrele au dispărut aproape complet din ecosistemele paturilor de kelp, erbivorele nevertebrate, cum ar fi arici de mare, au devenit mult mai numeroase. Rezultatul: zone extinse de „terenuri sterpe de arici”, unde kelpul însuși a dispărut. Nu este surprinzător, cercetările arată că în zonele în care vidrele rămân, ecosistemele paturilor de kelp sunt mai sănătoase și mai echilibrate ecologic.
Mlaștini sărate
Mlaștinile sărate sunt ecosisteme diverse care depind în mare măsură de producătorii de la baza lanțului trofic. Consumatorii din mlaștinile sărate sunt controlați de activitățile crabilor și melcilor. Cercetătorii au descoperit că melcii, de exemplu, controlează creșterea plantelor de mlaștină. Atunci când crabii albaștri, care mănâncă melci, dispar din ecosistem, populațiile de melci explodează, iar plantele de mlaștină sunt distruse. Rezultatul: mlaștinile sărate devin terenuri mlăștinoase nelocuite.
Schimbările climatice și cascadele trofice
Nu există nicio îndoială că schimbările climatice au – și vor continua să aibă – un impact major asupra ecosistemelor. Pe măsură ce ecosistemele se schimbă, potențialul de apariție a cascadelor trofice crește. Există multe cauze posibile:
- Mai multe precipitații în unele zone, ceea ce va provoca o schimbare în chimia apei din mlaștinile sărate și estuare;
- Temperaturi mai ridicate, care vor afecta capacitatea diferitelor organisme de a supraviețui în mediile lor actuale și pot încuraja migrația către locații mai răcoroase;
- Mai multe secete în unele locații, ceea ce va duce la scăderi ale ratelor de reproducere ale anumitor specii și va încuraja, de asemenea, incendiile de vegetație care pot devasta habitatele.
Rezultatul general este probabil să fie o scădere a biodiversității, ducând la cascade trofice în multe locații.
Din fericire, cercetarea asupra cascadelor trofice îi ajută pe cercetători și activiști să planifice din timp și să ia măsuri înainte ca cascadele să înceapă. Unele proiecte includ:
- Restaurarea habitatelor faunei sălbatice, cum ar fi pajiștile și pădurile;
- Sprijinirea ecosistemelor costiere, cum ar fi dunele, mangrovele și bancurile de stridii;
- Plantarea de-a lungul râurilor și lacurilor de apă dulce pentru a proteja cursurile de apă de eroziune și a oferi habitate umbrite pentru peștii de apă rece și alte specii de faună;
- Înțelegerea semnelor unei cascade trofice și cum să interveniți corespunzător pentru a diminua sau elimina rezultatele negative.
Proiectele specifice de prevenire și atenuare continuă să facă o diferență. La Universitatea din Oregon, Programul Global pentru Cascade Trofice este conceput pentru a investiga rolul prădătorilor în cascadele trofice și a educa studenții interesați de intersecția dintre silvicultură și studiile faunei sălbatice. Ca parte a Departamentului de Silvicultură, profesorii și studenții săi sunt puternic implicați în cercetarea legată de lupi în Parcul Național Yellowstone. Între timp, Fundația Rewilding Argentina lucrează pentru a reintroduce jaguarii – prădători apex – în zona sălbatică Ibera.
Pe măsură ce acești și alți cercetători își construiesc înțelegerea cauzelor și impacturilor cascadelor trofice, descoperă că chiar și o mică schimbare poate provoca o schimbare dramatică în ecosisteme. Din fericire, acest lucru este la fel de valabil pentru schimbarea pozitivă, pe cât este pentru schimbarea dăunătoare din punct de vedere ecologic.
`
