Gli ecosistemi

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Categoria:	Biologia
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BIOLOGIA

MODULO 1 : L’ECOSISTEMA
- UD1 Gli ecosistemi
- UD2 Crescita e controllo delle popolazioni
- UD3 Interazioni in una comunità biologica

MODULO 2 : L’EVOLUZIONE
- UD4 Le teorie evolutive
- UD5 La speciazione
MODULO 3 : LA COMPARSA DELLA VITA
- UD6 La comparsa della vita
- UD7 Le prime cellule

UNITA’ DIDATTICA 1
1 Termini specifici dell’ecologia
2 Livelli dell’organizzazione biologica
3 Gli ecosistemi
4 Caratteristiche di produttori , consumatori , decompositori e detritivori
5 Catene e reti alimentari
6 Catene del pascolo e del detrito
7 Produttività primaria lorda e netta di un ecosistema
8 Le piramidi ecologiche
9 Legge del 10%
10 Flusso di materia ed energia all’interno di un ecosistema
11 I principali cicli biogeochimici
12 Interferenza dell’uomo nei cicli biogeochimici
1 - Termini specifici dell’ecologia
Ecologia : nasce nel 1866 ed indica lo studio dell’ambiente inorganico e degli esseri viventi che lo popolano .
Ecosistema : insieme di Biotopo e Biocenosi .
Biotopo : è l’ambiente fisico dove si instaura l’ecosistema .
Biocenosi : tutti gli organismi che vivono in un dato biotopo .
Popolazione : insieme degli individui di una data specie che vivono in un determinato ecosistema .
Bioma : insieme di più ecosistemi che si estende su una vasta area geografica dominata da una vegetazione caratteristica .
Biosfera : insieme dei biomi .
Habitat : posto fisico dell’individuo .
Nicchia ecologica : ruolo funzionale che riveste .
2 - Livelli dell’organizzazione biologica
Cellula C Tessuto Organo Apparato o Sistema Organismo Popolazione Biocenosi ( ecosistema ) Bioma Biosfera

4 - Caratteristiche di produttori , consumatori , decompositori e detritivori
Produttori o Autotrofi P Fotosintetici o Chemiosintetici
Consumatori o Eterotrofi Di vari livelli
Detritivori o decompositori ( eterotrofi )
- Produttori
I FOTOSINTETICI sono piante verdi , in quanto tramite la fotosintesi trasformano l’energia luminosa in energia chimica .
I CHEMIOSINTETICI sono principalmente batteri che non riescono ad utilizzare la luce solare ma traggono l’energia da sostanze inorganiche .
o Solfobatteri H2S
o Batteri Nitrificati NH3
- Consumatori
Utilizzano l’energia prodotta dai produttori :
o Erbivori
o Carnivori
o Onnivori
Utilizzano l’energia che è dentro i legami all’interno delle molecole organiche vive .
- Detritivori o Decompositori
Chiudono il ciclo dei nutrienti e utilizzano l’energia contenuta nei legami chimici presenti nelle sostanze organiche morte .
o Detritivori ( Vermi , Lombrichi , Insetti , Avvoltoi )
o Decompositori ( Distruggono le molecole organiche Funghi , Batteri )
5 - Catene e reti alimentari
Sono strutturate secondo i livelli trofici .
1°
Graminacee
Produttori
2°
Cavalletta
Consumatore 1 erbivoro
3°
Rana
Consumatore 2 carnivoro 1
4°
Serpente
Consumatore 3 carnivoro 2
5°
Falco
Superpredatore
6 - Catene del pascolo e del detrito
La catena del pascolo è una classica catena alimentare dove la produttività primaria è tutta a vantaggio degli erbivori .
In alcune situazioni però può prevalere la catena del detrito dove la materia organica vegetale è in forma di detriti e quindi la produttività primaria netta passa subito ai detritivori e decompositori ( foreste decidue ) .
7 - Produttività primaria lorda e netta di un ecosistema
- Produttività primaria lorda
Quantità di energia accumulata dai produttori ( in calorie ) nell’unità di superficie in un certo periodo di tempo . Una parte di quest’energia viene usata dai produttori stessi , così si può definire la produttività primaria netta .
- Produttività primaria netta
Quantità di energia che passa dai produttori al resto della catena alimentare al netto della respirazione cellulare dei produttori .
9 - Legge del 10%
Solo il 10% dell’energia passa da un livello all’altro .
Un altro modo per rappresentare le catene alimentari è mediante le piramidi della biomassa .
Biomassa : massa secca di ogni livello trofico .
La biomassa è direttamente proporzionale alle energie contenute in un organismo .
10 - Flusso di materia ed energia all’interno di un ecosistema
Si può parlare di ciclo dei nutrienti , i principali elementi chimici vengono recuperati e funzionano secondo un ciclo passando dalla forma organica a quella inorganica .
11/12 - I principali cicli biogeochimici ( C , N , P ) e l’interferenza dell’uomo
- Ciclo del carbonio ( C )

Il carbonio è l’atomo più importante per la costruzione dei composti organici ed in particolare di quelli biochimici .
In forma organica il carbonio si trova maggiormente come : CO2 , CO , CaCO3 .
Passaggio dalla forma inorganica a quella organica :
6CO2 + 6H2O O C6H12O6 + 6O2
Passa in forma organica in tutti gli organismi e il ciclo viene chiuso dai decompositori che aggrediscono le sostanze organiche e il ciclo si chiude .
Il carbonio ritorna in forma inorganica soprattutto attraverso questi modi :
1 – respirazione cellulare : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP
2 – combustione di petrolio o carbon fossile
3 – bruciando legno
4 – gas dei vulcani
5 – molluschi marini , ciclo di sedimentazione
L’intervento dell’uomo :
Aumento dell’effetto serra .
- Ciclo dell’azoto ( N )
L’azoto è importante per DNA , RNA e proteine .

N2
trasformazione
fotochimica Fissazione N2 tramite organismi
NH3 – NH4+ nitrificazione NO3-

Proteine vegetali
catene
alimentari

Proteine animali

Residui organici
Ammonificazione ( pseudomonas )

NH4+
Nitrosazione ( nitrosomonas )

nitrificazione NO2-
( chemiosintesi )
Nitricazione ( nitrobacter )

NO3-
Denitrificazione ( nitrococcus )
N2
Nelle acque marine la fissazione avviene tramite le cianoficee in quelle di acqua dolce sono le cloroficee .
In ambienti terrestri ci sono i batteri :
RHIZZOBIUM ( simbiosi )
AZOTO BACTER ( vita libera )
Il primo contrae una simbiosi mutualistica con le radici delle leguminose , dove entrambi i contraenti hanno dei vantaggi , i batteri ricevono dalle piante i prodotti di cui hanno bisogno , le piante prendono l’azoto .
La trasformazione fotochimica consiste nella trasformazione dell’azoto grazie ai fulmini .
Una parte degli organismi vegetali è in grado di assumere direttamente l’ammoniaca , mentre l’altra la trasforma in nitriti o nitrati ( NO2 NO3 ) .
I residui organici non sono direttamente usati dalle piante , quindi interviene l’ammonificazione operata da batteri . L’ammoniaca è in parte usata e un’altra parte passa di nuovo per la nitrificazione .
Fissazione in acqua :
N2 2N
2N + 3H2 NH4+ + OH-
Nitrificazione :
- Nitrosazione
2NH3 + 3O2 2NO2- + 2H+ + 2H2O
- Nitricazione
2NO2- + O2 2NO3-
Ammonificazione - Glicina -
COOH
H2N C H 2CH2NH2COOH + 3O2 4CO2 + 2NH3 + 2H2O
H
Intervento dell’uomo :
L’uomo utilizza fertilizzanti artificiali a base di sali di azoto , principalmente NO3- . Purtroppo sono molto solubili e vengono portati via dall’acqua , si ha dilavamento .
Problemi con l’uso dei nitrati :
1 Andando anche nelle falde acquifere , bevendoli potrebbero causare tumori .
2 I nitrati arrivano sia nei mari che nei laghi ( anche i fosfati ) , se vi è poco ricambio d’acqua crescono a dismisura le alghe ; questa crescita eccessiva è detta eutrofizzazione . Troppe alghe sottraggono l’ossigeno agli altri esseri viventi soffocando il baccino , così diventerà asfittico . Gli organismi morti , soprattutto alghe , si depositano sul fondo , qui intervengono i decompositori anaerobi che creano composti come H2S , CH4 , NH3 .
3 Con la combustione degli idrocarburi vengono liberati nell’atmosfera i nitrati che unendosi all’acqua generano le piogge acide .
Rimedi per l’eutrofizzazione :
- Limitare l’uso di concimi .
- Insuflazione dell’ossigeno .
- Bonifica delle alghe ( anche con mezzi biologici di lotta ) .
- Controllare gli scarichi .
- Ciclo del fosforo ( P )
E’ un ciclo prevalentemente sedimentario .
Troviamo il fosforo nei fosfolipidi come costituente delle membrane cellulari , nell’ATP e ADP , nelle ossa , negli acidi nucleici .
( serbatoi )
Resti Organici ( Ossa ) , Guano , Litosfera
decompositori
PO4--- sollevamento
ciclo locale ciclo geologico del
fondo
Radici delle Piante Fiumi
Molecole Organiche Vegetali Mari ( Rocce Sedimentarie )
es. Fosforiti
catene alimentari
Consumatori
Resti Organici , Escrementi
Dai serbatoi si libera sotto forma di fosfati , mai come elemento .
UNITA’ DIDATTICA 2
1. Concetto di specie e di popolazione
2. La crescita di una popolazione ( 41.2 )
3. Il potenziale biotico e la resistenza ambientale
4. Curva di crescita esponenziale e curva di crescita logistica
5. Capacità biologica specifica ( K ) ( 591 – 595 )
6. Fattori limitanti la crescita di una popolazione (densità dipendente e indipendente )
7. I fattori densità dipendente : Predazione , Parassitismo e Competizione
8. Modelli di distribuzione di una popolazione
1 - Concetto di specie e di popolazione
- Specie : Un insieme di individui simili dal punto di vista morfologico , che si possono accoppiare dando una prole fertile .
- Popolazione : Un insieme di individui della stessa specie che occupa un dato ambiente .
2 - La crescita di una popolazione ( 41.2 )
Per studiare le curve di crescita bisogna conoscere alcuni parametri :
- Natalità specifica : Il numero di nati per individuo .
- Tasso di natalità specifica : N° di nati per individuo / Unità di tempo .
- Natalità generale : L’aumento reale del numero di individui di una popolazione .
- Tasso di natalità generale : Aumento reale del numero di individui di una popolazione in un dato tempo / N° di individui generali .
r ( tasso di accrescimento ) = Tasso di natalità generale - Tasso di mortalità generale
Aumento demografico = r * N ( Numero degli individui )
Lotka e Volterra hanno studiato le curve di accrescimento e le relative equazioni .
- Curva di crescita esponenziale a forma di “ J “ N
CN / /T = rN
Si ha quando il potenziale biotico è il massimo e la
resistenza ambientale è nulla .
t
- Curva di crescita logistica o a forma di “ S “ N
K
N / /T = r * ( K-N ) / K
K = Capacità biologica specifica .
t
3 - Il potenziale biotico e la resistenza ambientale
Resistenza ambientale dipende da :
Fattori densità dipendenti Fattori densità indipendenti
Variazioni Invecchiamento Inquinamento Predazione Competizione Parassitismo
climatiche ambientale