Transcript CICLI BIOGEOCHIMICI

CICLI
BIOGEOCHIMICI
prof. Franca Perin
Un ciclo biogeochimico (o ciclo vitale)
è il percorso seguito da un determinato
elemento chimico all'interno della
biosfera.
In ogni ciclo è possibile distinguere due
comparti:
un
pool di riserva, grande e stabile, dove
l'elemento non è immediatamente
disponibile per gli organismi e gli scambi
sono poco attivi.
un
pool di scambio, di dimensioni ridotte
ma circolante attivamente, in cui l'elemento
è disponibile per gli organismi e gli scambi
tra essi e l’ambiente sono molto più attivi.
In base alla localizzazione del pool di
riserva, i cicli biogeochimici vengono
distinti in:
gassosi,
dove il pool di riserva è
l'atmosfera o l'idrosfera
(es: ciclo dell'azoto, ciclo dell'acqua e ciclo
del carbonio)
sedimentari,
dove l'elemento è presente in
una riserva localizzata nella litosfera
(es: ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo e ciclo
del ferro)
IL CICLO
DELL’ACQUA
 Il
ciclo dell'acqua è un ciclo gassoso
che consiste nella circolazione dell'acqua
tra l'atmosfera, la terra, le acque
superficiali, le acque sotterranee e gli
organismi viventi, includendo i
cambiamenti di stato fisico dell'acqua tra la
fase liquida, solida e gassosa.
 La
scienza che studia il ciclo dell'acqua è
l'idrologia.
►Quando una molecola d'acqua arriva nel mare, in media
ci mette 2.000 anni ad evaporare nuovamente.
► Rimane
nell'atmosfera
mediamente per
12 giorni prima di
condensarsi e
precipitare
nuovamente
come pioggia,
neve o grandine
ed infiltrarsi nel
suolo

La quantità di acqua che arriva ad infiltrarsi nel
terreno dipende dalla permeabilità del suolo o
della roccia.

Le acque sotterranee tendono a muoversi molto
lentamente, così l'acqua può ritornare alla
superficie anche dopo 10.000 anni: si parla di
“acqua fossile”.
►Grazie alla forza di
gravità l’acqua ritorna in
superficie ad un’altezza
inferiore a quella del
punto di infiltrazione
(fenomeno delle risorgive)
► Inizia a scorrere verso
il mare, anche se può
stazionare nei laghi per
un certo tempo.
►
Non tutta l'acqua ritorna al mare per scorrimento: gran
parte evapora prima.
REGOLAZIONE DEL CLIMA
L'acqua degli oceani riceve energia dal Sole, che
facendola evaporare riduce la temperatura della Terra:
senza questo effetto di raffreddamento, l'effetto serra
porterebbe la temperatura superficiale del nostro
pianeta a 67 °C.
 A causa
del riscaldamento globale sono
aumentati i tassi di evaporazione e
precipitazione (tropicalizzazione del clima)
 A partire
dal 1850, anno in cui terminò la
piccola era glaciale iniziata nel XIV secolo, si
assiste anche ad una costante ritirata dei
ghiacciai, dato che l’acqua che essi
ricevono non è sufficiente a compensarne la
perdita per scioglimento e sublimazione.
Anche le attività umane possono
influire nell'alterare il ciclo idrologico
Agricoltura
Inquinamento atmosferico
Costruzione di dighe
Deforestazione e riforestazione
Estrazione dell'acqua dalla falda freatica
mediante pozzi
Sottrazione d'acqua dai fiumi
Urbanizzazione
CICLO DELL’ACQUA
ILCICLO
DELL’AZOTO
 Questo
ciclo viene definito gassoso
poiché il pool di riserva (il serbatoio di
questo elemento chimico) è l'atmosfera,
dove l'azoto occupa circa il 78 % del
volume.
 Tutti
gli esseri viventi devono assimilare
l’azoto per la formazione dei loro composti
organici, quali le proteine e gli acidi
nucleici.
Questo ciclo risulta molto complesso
proprio perché l'atomo di azoto può
entrare a far parte di un elevato numero di
molecole:
azoto molecolare N2
ammoniaca NH3
sali d'ammonio –NH4
nitriti –NO2
nitrati –NO3
azoto organico di proteine ed acidi
nucleici.
 Normalmente
le piante possono assimilare
l'azoto solo tramite l'assorbimento di nitriti,
nitrati e sali d'ammonio, che disciolti
nell'acqua del terreno giungono fino alle
loro radici.
 Grazie
all’azotofissazione alcuni batteri
liberi nel terreno o viventi in simbiosi con le
radici di alcune piante come le leguminose
prelevano l'azoto molecolare (N2)
presente nell'atmosfera e lo trasformano
in ammoniaca (NH3) o in sali d’ammonio.
Radici di leguminosa:
all'interno dei noduli
radicali vivono
i batteri azoto fissatori
L’azotofissazione è
una fonte di azoto
molto importante per
l’agricoltura, perché il
solo uso dei
fertilizzanti chimici
non potrebbe
soddisfare la sua
richiesta su scala
mondiale, oltre ad
essere inquinante.
Una pratica agricola
che sfrutta questa
simbiosi per la
fertilizzazione del
terreno è il sovescio
con le leguminose.
 Una
volta assorbito dalle piante, l'azoto
entra nella catena alimentare: viene
ingerito dagli erbivori, successivamente
prede dei carnivori di dimensioni sempre
maggiori.
 Con
la morte di questi organismi, i
decompositori restituiscono l’azoto al
terreno, che potrà ritornare nell'atmosfera
grazie all'azione dei funghi e di alcuni
batteri specializzati.
Questi organismi, mediante
l’ammonificazione, liberano l'ammoniaca
nel terreno
 Le
molecole di ammoniaca possono subire
un processo chiamato nitrificazione da
parte di particolari batteri, che possono
trasformarle in nitriti. Altri batteri poi
possono ossidare i nitriti in nitrati .
 Grazie
alla denitrificazione, una parte
dell'azoto dei nitrati viene trasformato ad
opera di altri batteri in azoto molecolare
che ritorna all'atmosfera.
CICLO DELL’AZOTO
IL CICLO DEL
CARBONIO
Il carbonio è presente nell'atmosfera
terrestre come anidride carbonica, che
rappresenta solo lo 0,04% circa della
composizione dell'atmosfera (percentuale
in aumento).
Altri gas contenenti carbonio sono il metano
e i clorofluorocarburi (i CFC, totalmente
artificiali). Sono gas la cui concentrazione
nell'atmosfera é aumentata negli ultimi
decenni, contribuendo probabilmente al
riscaldamento globale in maniera significativa
(effetto serra).
Grazie alla luce solare, mediante la
fotosintesi, le piante prelevano
dall'atmosfera la CO2 e la trasformano
assieme all'acqua in zuccheri come il
glucosio.
Parte di questo carbonio immagazzinato nei
tessuti vegetali passa successivamente agli
animali che si cibano delle piante ed ai
carnivori che si cibano degli erbivori,
entrando nella catena alimentare.
 Parte
del carbonio presente nei tessuti
degli organismi viventi viene ritrasformato
in CO2 attraverso la respirazione e
restituito all’atmosfera.
 Con
la morte degli organismi viventi, i loro
tessuti vengono attaccati dagli organismi
decompositori, che liberano gli elementi
che li costituiscono: quindi anche il
carbonio, sotto forma di CO2, ritorna
nell’atmosfera.
CICLO DEL CARBONIO
IL CICLO DEL
FOSFORO
E’ tipicamente
sedimentario: infatti la
riserva di questo
elemento,
generalmente scarso, è
costituita quasi
esclusivamente dalle
rocce fosfatiche, e solo
quando esse
riemergono per eventi
geologici il fosforo
contenuto può entrare
in circolazione.
 Le
rocce contenenti fosforo vengono
erose, ed il fosforo che si libera può
essere utilizzato prima dalle piante, e poi
passando attraverso le catene alimentari,
anche dagli animali.
I
microrganismi del suolo che degradano i
detriti vegetali e animali liberano
nuovamente fosforo inorganico,
generalmente sotto forma di fosfati, che
vengono riutilizzati dalle piante.
 Parte
dei fosfati presenti nel terreno viene
dilavata dalle piogge e portata al mare,
dove viene utilizzata parzialmente da
alghe e animali marini.
 Parte
del fosfato che arriva in mare viene
restituito alla terra sotto forma di guano,
prodotto dagli uccelli che si cibano di
pesci; un'altra parte invece si deposita nei
sedimenti della zona litorale e del fondo
del mare.
NICCHIA ECOLOGICA
 Indica
il ruolo di una specie in un
ecosistema, e comprende tutte le
condizioni fisiche, chimiche e biologiche
che ne permettono l'esistenza in quel
particolare ambiente (luce, anidride
carbonica, ossigeno acqua e sostanze
nutritive, temperatura, cibo, presenza di
predatori, specie che competono per le
stesse risorse).
 Basta
che vari uno solo di questi fattori
perché vari anche la nicchia ecologica nel
suo complesso.
Le specie, in genere, occupano nicchie
tanto più simili quanto più simili sono le
loro abitudini alimentari e questo può
diventare per le due specie un importante
fattore di competizione.
Nel Bosco della Mesola due specie
occupano 2 nicchie ecologiche simili

il daino (Cervus dama), specie non autoctona in
quanto originaria dell’Asia minore, introdotta
probabilmente nel Bosco della Mesola a scopo
venatorio già nel 16° secolo dai duchi d’Este,
antichi proprietari del terreno.

il cervo europeo (Cervus elaphus), specie
autoctona molto importante per il Bosco, in
quanto considerato l'ultima testimonianza
dell’antica popolazione di cervi della pianura
padana.
BIBLIOGRAFIA – ELENCO SITI INTERNET
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Il ciclo dell'azoto
www.atmosphere.mpg.de/enid/No_8_Aprile_2__6_Ozono_e_ciclo_N2/C__Il_ciclo_dell_azoto_5
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ciclo del C
venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0023.htm
il ciclo dell'acqua
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Nicchia biologica
www.torinoscienza.it/parole/apri?obj_id=539
Parco Delta del Po Emilia-Romagna - Natura >ambienti naturali ...
www.parcodeltapo.it/er/natura/ambienti/boschi_mesola.html
Il Portale del Delta del Po
www.deltadelpo.it/headlines.asp?posizione=403
Bosco della Mesola
www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/boscodellamesola.htm Life Bosco della Mesola
www2.corpoforestale.it/web/guest/ambientericerca/progettiricerca/lifeboscomesola
Flora e fauna del Bosco della Mesola
www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/florafaunaboscomesola.htm
boscone
www.comune.goro.fe.it/turismo/boscone.htm
Itinerari naturalistici: Il Gran Bosco della Mesola
www.anisn.it/scuola/percorsi/po/bosco.htm