L’ecologia trofica è lo studio generale della struttura delle relazioni di alimentazione tra organismi in un ecosistema. Queste relazioni di alimentazione o trofiche sono spesso rappresentate come reti alimentari o catene alimentari. Un fenomeno molto importante dell’ecologia trofica è noto come cascata trofica, che descrive il controllo indiretto che un predatore superiore esercita sulle specie a livelli trofici inferiori e non adiacenti. In una cascata trofica, i processi ecologici e le conseguenze avviate da un cambiamento nella parte superiore della catena alimentare si fanno strada fino a livelli trofici inferiori e alla fine riequilibrano le relazioni ecologiche di numerose specie. Ad esempio, i predatori possono ridurre la densità di popolazione della loro preda diretta o possono ostacolare il comportamento della loro preda a tal punto da migliorare la sopravvivenza di altre specie che la loro preda soppressa. Le cascate trofiche possono anche avere l’effetto opposto: La rimozione del predatore superiore da una catena alimentare può aumentare la popolazione della sua preda, portando a sua volta a riduzioni di specie al successivo livello trofico inferiore. Vedi anche: Comunità ecologiche; Modellazione ecologica; Ecologia; Ecosistema; Rete alimentare; Interazioni predatore-preda; Ecologia trofica
Un notevole esempio di questa interazione ecologica dall’alto verso il basso è stato osservato nel Parco nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti occidentali. Nel 1920, l’estinzione locale della popolazione del parco di lupi grigi (Canis lupus) attraverso la caccia ha causato un aumento della popolazione di alci (Cervus elaphus), portando così a un calo schiacciante dell’abbondanza di numerose piante (in particolare pioppi, salici ed erbe) mangiati dagli alci. Infatti, l’alce ha ridotto queste piante a livelli trascurabili. Nel 1995, la reintroduzione dei lupi nel parco ha iniziato una drammatica inversione di questa tendenza, riducendo il numero di alci e aumentando i livelli delle piante di cui sopra. Inoltre, la reintroduzione dei lupi non solo ha ridotto il numero di alci attraverso la predazione, ma ha anche cambiato il comportamento degli alci. Gli alci cominciarono a radunarsi in zone lontane dai lupi e si spostarono più rapidamente attraverso il territorio frequentato dai lupi. Poiché l’alce non pascolava così pesantemente sulle piante nei territori dei lupi, le specie vegetali lì prosperavano. Vedi anche: Produttività biologica; Cervi; Cani; Ecologia della popolazione; Vitalità della popolazione; Ecologia del restauro
I gestori del parco nella prima parte del XX secolo avevano poca idea delle ripercussioni che lo sterminio dei lupi grigi (un predatore superiore) avrebbe avuto sulle comunità ecologiche all’interno di Yellowstone. A quel tempo, gli scienziati pensavano che tutti gli ecosistemi trofici fossero costruiti dal basso. Nello scenario bottom-up, la vita vegetale era il fondamento su cui tutto cresceva. Dopo che le piante si stabilirono in una regione, il resto delle specie che costituivano la catena alimentare sarebbe andato a posto, iniziando con insetti e piccoli animali, e lavorando fino a grandi consumatori di erbivori e poi ai predatori più importanti. Tuttavia, le osservazioni dei naturalisti sulle cascate trofiche come quella causata dai lupi di Yellowstone dimostrano che anche gli effetti top-down devono essere presi in considerazione perché le loro influenze indirette possono alterare le densità degli erbivori trofici inferiori e quindi influenzare la crescita dei produttori primari (piante). Tuttavia, gli investigatori hanno bisogno di saperne di più sulle cascate trofiche, incluso il modo di decifrare l’equilibrio finale dei determinanti top‐down rispetto a quelli bottom‐up. Vedi anche: Erbivori; Interazioni pianta-animale; Ecologia dei sistemi; Ecologia teorica