Gli ecosistemi e la biosfera

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Categoria:	Biologia
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Gli ecosistemi e la biosfera


2.1 L'ecosistema: l'unità fondamentale dell'ecologia

A. A. L'ecosistema
• • è l'unità fondamentale dell'ecologia
• • si può definire come l'insieme di una comunità di organismi in grado di autosostenersi e dell'ambiente fisico con il quale essi interagiscono

B. B. In un ecosistema
• • i fattori biotici sono le componenti viventi
- - tutti gli esseri viventi che vivono nel sistema
• • i fattori abiotici sono le componenti non viventi
- - risorse disponibili, luce, composizione chimica del terreno, e così via


2.2 I fattori abiotici: una componente essenziale di tutti gli ecosistemi

A. A. I cicli biogeochimici
• • sono quelli nei quali l'acqua e i nutrienti passano costantemente dal mondo biotico a quello abiotico
• • i più importanti in ecologia sono:
- - ciclo del carbonio
- - ciclo dell'azoto
- - ciclo dell'acqua

B. B. Nel ciclo del carbonio, la fonte di carbonio è la CO2 presente nell'atmosfera:
• • le piante assorbono CO2 dall'atmosfera e la usano per sintetizzare carboidrati con la fotosintesi
• • le piante usano questi carboidrati per formare i loro tessuti, immobilizzando così una certa quantità di carbonio
• • gli animali, mangiando le piante immagazzinano il carbonio in esse contenuto
• • quando le piante e gli animali muoiono, i loro tessuti vengono decomposti ad opera di batteri e funghi che così liberano di nuovo CO2 nell'atmosfera
• • parte del carbonio contenuto nei resti di organismi morti rimane immobilizzata nei combustibili fossili, la cui combustione libera ancora CO2 nell'atmosfera

C. C. Nel ciclo dell'azoto, l'azoto proviene dall'atmosfera:
• • alcuni batteri (batteri azotofissatori) convertono l'azoto atmosferico in ammoniaca, che con l'acqua si trasforma in ione ammonio, che le piante possono assimilare
• • altri batteri producono ioni nitrato, anch'essi assimilabili dalle piante
• • gli animali mangiano le piante e assimilano l'azoto contenuto nei loro tessuti
• • quando piante e animali muoiono, vengono decomposti ad opera di batteri e funghi che così riconvertono l'azoto organico in ioni ammonio
• • altri batteri nitrificanti convertono lo ione ammonio in ione nitrato
• • parte degli ioni nitrato viene convertita dai batteri denitrificanti in azoto gassoso che torna nell'atmosfera

D. D. Nel ciclo dell'acqua:
• • l'acqua contenuta negli oceani evapora:
- - il 90% di quest'acqua evaporata ritorna agli oceani sotto forma di precipitazioni
- - il 10% di quest'acqua evaporata cade, sotto forma di precipitazioni, sulle terre emerse
• • l'acqua caduta sulle terre emerse subisce destini diversi:
- - in parte è immagazzinata nei ghiacciai e nei nevai
- - in parte torna nell'atmosfera per traspirazione e evaporazione
- - in parte, con un deflusso superficiale o sotterraneo, ritorna agli oceani


2.3 Il flusso dell'energia negli ecosistemi

A. A. Ricordiamo che
• • l'energia non può essere creata né distrutta ma solo trasformata
• • l'energia fluisce spontaneamente solo in una direzione, cioè da uno stato più ordinato a uno meno ordinato
• • il destino ultimo dell'energia è quello di essere convertita in calore
• • gli organismi viventi entrano nel ciclo dell'energia perché assorbono una parte dell'energia solare e la immobilizzano per un certo tempo sotto forma di legami chimici

B. B. In un ecosistema, il cibo e l'energia sono collegati nei livelli trofici:
• • il primo livello trofico è rappresentato dai produttori
- - sono gli organismi fotosintetici
• • il secondo livello trofico è rappresentato dai consumatori primari
- - sono i predatori delle piante (erbivori e onnivori)
• • il terzo livello trofico è rappresentato dai consumatori secondari
- - sono i predatori degli erbivori (carnivori e onnivori)
• • il quarto livello trofico è rappresentato dai consumatori terziari
- - organismi che predano i consumatori secondari (altri carnivori e onnivori)

C. C. Nelle relazioni alimentari:
• • una catena alimentare è un percorso trofico lineare
• • una rete alimentare è formata dalle interconnessioni di molte catene alimentari

D. D. I detritivori
• • sono una classe speciale di consumatori
• • sono organismi che si nutrono di detriti organici
• • comprendono i decompositori che riciclano le componenti inorganiche nell'ambiente

E. E. Secondo il modello del flusso di energia
• • solo il 2% dell'energia solare che raggiunge le piante è catturata da esse e utilizzata per la fotosintesi
- - tale frazione di energia è detta produttività primaria lorda
• • solo il 30-85% della produttività primaria lorda viene usata dalle piante per costruire i propri tessuti e per riprodursi
- - questa percentuale è detta produttività primaria netta
- - il restante 15-70% viene disperso come calore oppure viene utilizzato per svolgere i normali processi cellulari
• • ben poca dell'energia immagazzinata nei tessuti vegetali è assimilata dai consumatori primari
• • a ogni passaggio di livello trofico, la quantità di energia disponibile si riduce di circa il 90%
- - questo è il motivo per cui esiste un limite per le dimensioni dei predatori al vertice delle reti alimentari
• • la produttività primaria è una variabile regionale


2.4 L'atmosfera terrestre e il clima

A. A. La Terra è circondata da un involucro di gas, l'atmosfera, che si può suddividere in vari strati:
• • la troposfera
- - è lo strato inferiore dell'atmosfera
- - contiene gran parte dei gas atmosferici (azoto, ossigeno, anidride carbonica e tracce di altri gas)
- - comincia a livello del mare e si estende fino a quota circa 12 km
• • la stratosfera
- - contiene lo strato di ozono che può essere distrutto dai clorofluorocarburi

B. B. L'aumento della concentrazione di CO2 nell'atmosfera è responsabile del rialzo termico del pianeta:
• • la CO2 intrappola intorno alla Terra il calore che deriva dalle radiazioni solari (effetto serra)
• • se la quantità di CO2 aumenta, una maggior quantità di calore resta intrappolata attorno alla Terra e quindi la sua temperatura aumenta

C. C. I diversi climi sono dovuti alle differenze di temperatura presenti nelle varie zone del globo terrestre, dovute all'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano dell'orbita terrestre di 23, 5°.

D. D. Le differenze di temperatura nel globo terrestre
• • sono il fattore più importante nel determinare la circolazione globale dell'aria nell'atmosfera
• • determinano la formazione di masse d'aria ascendenti e discendenti (celle di convezione):
- - vicino all'equatore la Terra riceve una maggior quantità di calore per cui l'aria vicino al suolo si riscalda di più, si dilata e tende a salire
- - l'aria calda trattiene una maggior quantità di vapore acqueo per cui quando, salendo, si raffredda scarica gran parte dell'umidità sotto forma di pioggia sui tropici
- - le masse d'aria più fredde e più secche dai tropici si spostano verso i poli per ridiscendere a 30° di latitudine nord e sud
- - scendendo si riscaldano assorbendo umidità dal suolo per cui il clima a queste latitudini è più asciutto
- - dai 30° di latitudine queste masse d'aria fluiscono verso nord e verso sud
- - in prossimità del suolo quest'aria si carica di umidità per poi risalire e cedere l'umidità raccolta

E. E. Le celle di convezione determinano la presenza:
• • di una zona verde lungo l'equatore dove la piovosità è alta e quindi la vegetazione è rigogliosa
• • di deserti a 30° di latitudine nord e sud

F. F. Le catene montuose influenzano le precipitazioni perché forzano le masse d'aria a salire di quota e l'aria, salendo, si raffredda e scarica la sua umidità come pioggia.

G. G. Il clima influenza la distribuzione geografica della vegetazione in quanto determina la presenza delle forme dominanti nelle diverse aree della Terra.


2.5 La vita sulla Terra: i biomi terrestri

A. A. I biomi
• • sono vasti territori, caratterizzati ciascuno da una forma diversa di vegetazione dominante, considerati nell'insieme dei loro fattori biotici e abiotici
• • possono essere terrestri o marini

B. B. I biomi terrestri sono:
• • la tundra
- - è il bioma che caratterizza le estreme latitudini settentrionali
- - occupa circa un quarto delle terre emerse
- - è tale che la sua vegetazione è formata da arbusti bassi, muschi, licheni, erbe e ciperacee
- - riceve solo circa 250 mm di pioggia all'anno
- - in estate è impregnata d'acqua perché a circa 1 metro di profondità dalla sua superficie ha uno strato di ghiaccio permanente (permafrost)
- - ha una stagione vegetativa di soli 50 giorni
- - soprattutto in estate è ricca di caribù e buoi muschiati, tutto l'anno ospita volpi artiche, lepri e lemming
• • la taiga
- - è la foresta settentrionale di conifere che si estende fino al limite della tundra
- - ha un clima asciutto e freddo
- - ha una stagione vegetativa è breve
- - ha come dominanti ecologici soprattutto pini e abeti
- - ospita alci, orsi, caribù, visoni, castori, zibellini, lepri artiche e ghiottoni
• • la foresta decidua temperata
- - cresce dove c'è abbondanza di acqua
- - è caratterizzata dalla presenza di alberi decidui quali querce, faggi, aceri e betulle
- - ha un florido sottobosco
- - è ricca di rettili e anfibi
• • la prateria
- - può essere temperata (la "prateria" degli Stati Uniti, la "steppa" della Russia, la "pampas" dell'Argentina, la "veldt" del Sudafrica) oppure tropicale (in Australia, in Africa e in Sudamerica)
- - in genere è situata tra le foreste e i deserti
- - è un bioma asciutto, talvolta molto fertile
• • la macchia mediterranea
- - è dominata da una vegetazione arbustiva sempreverde, punteggiata di pini e querce
- - ha un clima di tipo mediterraneo
• • il deserto
- - è caratterizzato da precipitazioni scarse e sporadiche
- - ha forme di vita adattate al suo clima
• • la foresta pluviale tropicale
- - è il bioma più produttivo del mondo e quello con maggiore biodiversità
- - è caratterizzato da una piovosità molto alta
- - ha una vegetazione rigogliosa ma un suolo povero
- - costituisce una grande riserva di carbonio


2.6 La vita nell'acqua: gli ecosistemi acquatici

A. A. Gli ecosistemi acquatici si distinguono in:
• • ecosistemi marini
• • ecosistemi d'acqua dolce

B. B. L'oceano può essere suddiviso in zone a seconda della vita che esso ospita:
• • zona neritica
- - si estende dal livello dell'alta marea fino al punto in cui in mare termina la piattaforma continentale
- - è caratterizzata da un'abbondanza di forme di vita
• • zona intercotidale
- - è la fascia compresa fra il livello della bassa marea e quello dell'alta marea
- - è tale che gli esseri viventi che la abitano vivono per un certo tempo sommerse dall'acqua e per un certo tempo esposte all'aria
- - è una zona molto produttiva

C. C. Considerando l'oceano nella sua dimensione verticale si distingue:
• • una zona pelagica
- - rappresenta tutta l'acqua, dalla superficie al fondale
- - la parte compresa tra la superficie e i 100 m di profondità, dove arriva la luce, è detta zona fotica
• • una zona bentonica
- - rappresenta il fondale

D. D. La produttività degli ecosistemi marini
• • è maggiore vicino alle coste e minore in mare aperto
• • è maggiore vicino ai poli e minore lontano da essi
• • è tra le più alte nei mari tropicali grazie alla presenza delle barriere coralline
- - si sviluppano in acque poco profonde
- - costituisce l'habitat di un gran numero di specie viventi

E. E. Gli ecosistemi di acqua dolce
• • sono laghi e fiumi e altre acque correnti, estuari e paludi
• • coprono solo il 2,1% della superficie terrestre

F. F. In un lago si distingue:
• • una zona litoranea
- - è la zona più produttiva, caratterizzata dalle acque basse
• • una zona limnetica
- - comincia in superficie e finisce in profondità, fino a dove arriva la luce
• • una zona profonda
- - in essa non avviene la fotosintesi

G. G. I laghi possono essere
• • eutrofici, cioè ricchi di nutrienti
- - lo sono naturalmente o artificialmente (eutrofizzazione artificiale)
- - quando hanno sovrabbondanza di nutrienti quali fosforo e azoto possono avere un'eccessiva proliferazione di alghe (fioritura algale)
- - in genere hanno una copertura algale
• • oligotrofici, cioè poveri di nutrienti
- - in genere hanno acque limpide e profonde

H. H. Gli estuari
• • sono a cavallo tra un habitat di acqua dolce e uno di acqua salata
• • sono fra gli ecosistemi più produttivi

I. I. Le paludi
• • sono territori umidi, almeno per una parte dell'anno impregnati d'acqua
• • possono essere interne o adiacenti al mare (paludi costiere o lagune)

L. La biosfera è l'insieme di tutti gli ecosistemi del mondo.