BIOLOGIA LEZIONE

N.2

slide N. 73 ESERCIZI slide N. 4-44-53-69

Gli ECOSISTEMI

classe II ITI Prof. CARMIGNANI FABRIZIO [email protected]

IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)

Definizione di ECOSISTEMA

Un ECOSISTEMA, la struttura fondamentale dell’ECOLOGIA, è rappresentato, in un determinato habitat, dall’insieme di: 1) tutti gli organismi viventi: mondo BIOTICO 2) tutti i fattori non viventi: mondo ABIOTICO



fattori ABIOTICI: NON VIVENTI comprendono la temperatura, le forme di energia, le precipitazioni meteoriche, le sostanze nutritive e altri composti chimici presenti nell’ambiente



fattori BIOTICI: VIVENTI sono invece gli organismi che costituiscono le comunità di specie che occupano una determinata zona Andiamo ora a studiare più da vicino le caratteristiche delle COMUNITA’ di un ECOSISTEMA

DOMANDE per ripassare Definizione di ECOSISTEMA 1. Che cosa rappresenta un ECOSISTEMA in Ecologia?

La struttura delle COMUNITA’

COMUNITA

’: comprende tutti gli organismi

(animali, piante, funghi, alghe e microrganismi)

che vivono in una data area

(HABITAT) Una COMUNITÀ BIOLOGICA è l’insieme di tutte le popolazioni di organismi (animali e piante i più evidenti) che vivono in un determinato territorio, abbastanza vicini per poter interagire tra loro (Es. un prato, un bosco, un lago ecc…) COMUNITA’

Ogni COMUNITÀ è caratterizzata da:

1.

DIVERSITÀ delle SPECIE 2.

SPECIE DOMINANTI 3.

REAZIONI alle VARIAZIONI AMBIENTALI 4.

STRUTTURA TROFICA

(di nutrimento)

1) Diversità delle SPECIE

Tra le varie specie di esseri viventi di una COMUNITA’ si possono verificare fenomeni di COMPETIZIONE, causati dalla condivisione di una risorsa limitata



La COMPETIZIONE INTERSPECIFICA si verifica tra 2 specie che concorrono per la stessa risorsa limitata



La NICCHIA ECOLOGICA di una specie (suo ruolo nell’uso complessivo delle risorse biotiche e abiotiche) entra in “contatto” con quella di un’altra specie

PRINCIPIO di ESCLUSIONE COMPETITIVA Stabilisce che 2 popolazioni di specie diverse non possano coesistere in una stessa comunità (HABITAT) se le loro NICCHIE sono identiche ALTA MAREA MOLLUSCHI CHTHAMALUS BALANUS NICCHIA di Chthamalus NICCHIA di Balanus OCEANO BASSA MAREA Popolazioni con NICCHIE ecologiche diverse

Per SELEZIONE NATURALE specie concorrenti possono modificare leggermente le proprie NICCHIE e giungere a una ripartizione delle risorse che permette loro di convivere in una stessa COMUNITÀ 7 specie di LUCERTOLA (Genere ANOLIS ) Repubblica DOMINICANA A. ricordii A. INSOLITUS rami ombrosi A. INSOLITUS A. aliniger A. christophei A. DISTICHUS A. cybotes A. etheridgei LUCERTOLA: Genere Anolis A. DISTICHUS superfici assolate

Nelle COMUNITA’ il rapporto alimentare tra animali, definito PREDAZIONE , determina l’evoluzione di adattamenti sia nei PREDATORI che nelle PREDE



La PREDAZIONE è un’interazione tra organismi in cui la specie più forte, il predatore , uccide e si nutre di un’altra, la preda



PREDE e PREDATORI per selezione naturale possono evolvere adattamenti particolari

MIMETISMO

MIMETISMO CRIPTICO (camuffamento) e la DIFESA CHIMICA sono strategie difensive delle PREDE contro la PREDAZIONE RAGANELLA Livrea simile ad una corteccia RANA TROPICALE velenosa

Una PREDA può anche sfruttare un tipo di protezione imitando le fattezze di una specie in qualche modo pericolosa o disgustosa: in questo caso abbiamo il MIMETISMO BATESIANO e MULLERIANO MIMETISMO BATESIANO MIMETISMO MULLERIANO VESPA BRUCO di FALENA (farfalla) a dx che imita un serpente a sx APIDE Specie dal sapore sgradevole che si imitano a vicenda

2) Specie DOMINANTI

La PREDAZIONE contribuisce a mantenere la diversità di una comunità Una specie CHIAVE di VOLTA (KEYSTONE) è un predatore che mantiene la diversità della sua comunità riducendo la densità dei competitori più forti, ed impedendo quindi, l’esclusione competitiva delle specie più deboli Le specie chiamate SPECIE CHIAVE di VOLTA o KEYSTONE) sono quasi sempre dei predatori . La loro presenta garantisce una maggiore biodiversità (più specie di organismi viventi presenti in un certo habitat) mentre la loro scomparsa produce significativi cambiamenti nella comunità.

STELLA MARINA (Gen. Pisaster) mentre si ciba di un Mitilo

Alcune specie chiave di volta sono predatori terminali, ossia specie che predano altre specie senza essere a loro volta predate da nessuno. Ne sono un esempio le stelle marine Pisaster (slide precedente) che vivono nelle zone del basso fondale della costa pacifica. In passato furono condotti degli esperimenti in merito e togliendo la stella marina dalla comunità, le specie passarono da 15 ad 8

.

Infatti una specie di mitilo, liberatasi dal controllo esercitato dal suo precedente predatore, occupò gran parte dell' area disponibile per ancorarsi al substrato, togliendo spazio ad altri animali, tra cui i crostacei cirripedi.

Non sempre le specie chiave di volta sono al vertice della catena alimentare e non tutte le comunità ne sono dotate

Se la specie CHIAVE di VOLTA viene eliminata diminuisce la biodiversità ORCA



LONTRA Nel Pacifico settentrionale, la predazione delle LONTRE MARINE da parte delle ORCHE ha fatto aumentare il numero dei RICCI di MARE (di cui si nutrono le lontre)



Dove abbondano i ricci di mare scarseggia la loro fonte di nutrimento principale: le alghe brune KELP RICCIO di MARE



La scomparsa di una specie CHIAVE di VOLTA (LONTRA) provoca la scomparsa di altre specie (alghe kelp) Es. di CATENA KELP ALIMENTARE alga

Gli ERBIVORI e le PIANTE, di cui essi si nutrono, hanno evoluto diversi adattamenti reciproci

Gli

ERBIVORI

sono animali che hanno evoluto adattamenti utili a nutrirsi di piante o alghe Per difendersi, molte piante producono composti tossici

Alcune interazioni ERBIVORI-PIANTE illustrano il concetto di COEVOLUZIONE: selezione di adattamenti evolutivi reciproci delle 2 specie COEVOLUZIONE Quando un cambiamento che si verifica in una specie agisce come nuova forza selettiva su di un’altra specie BRUCO e UOVA farfalla Heliconius UOVA COEVOLUZIONE Pianta rampicante tropicale FIORE della PASSIONE (Passiflora) DEPOSITI ZUCCHERO della pianta

Le relazioni alimentari tra organismi contribuiscono a strutturare le COMUNITÀ Le relazioni alimentari molto strette tra 2 o più specie che vivono insieme in intimo contatto prendono il nome di SIMBIOSI Vi sono 3 tipi di interazioni simbiotiche: 1.

PARASSITISMO 2.

COMMENSALISMO 3.

MUTALISMO Quando la relazione è molto stretta, per cui le 2 specie si integrano profondamente e non si riesce più a distinguerle, si parla semplicemente di

SIMBIOSI

es. LICHENI = (FUNGO + ALGA)

1.

PARASSITISMO un organismo (parassita) si nutre a spese di un altro (ospite) senza provocarne la morte I germi patogeni (parassiti che causano malattie) invece tendono ad uccidere il proprio ospite (vedi esempio CONIGLIO successivo) 2.

COMMENSALISMO una specie beneficia della presenza dell’altra che non ne viene disturbata 3.

MUTUALISMO entrambe le specie traggono beneficio reciproco di varia entità dalla relazione

MIXOMATOSI malattia virale (Poxviridae) trasmessa per contagio ematico, molto contagiosa che colpisce i conigli europei e di rado la lepre CONIGLI in Australia (circa 600 MILIONI - 1950) prima dell’introduzione del VIRUS della MIXOMATOSI

CONIGLIO EUROPEO: SPECIE INVASIVA Problema australiano Il CONIGLIO EUROPEO è stato introdotto nel XVIII secolo in AUSTRALIA dove ha proliferato a tal punto da essere il responsabile dell'estinzione di numerose specie endemiche di animali e piante.

L'abitudine poi di scavare cunicoli e la grande voracità di questi animali hanno fatto sì che il terreno, non più trattenuto dalle radici delle piante, divenisse molto più cedevole e soggetto all'erosione. Negli anni '50 per limitare la popolazione dei conigli venne introdotto il virus della MIXOMATOSI e la popolazione crollò dai 600 milioni stimati a meno di 100 milioni.

CONIGLIO colpito dal virus della MIXOMATOSI

I conigli però hanno sviluppato una resistenza genetica alla malattia e sono di nuovo in aumento (circa 250 milioni - 1991) Quindi i ricercatori introdussero un altro patogeno:

virus RHD

(Rabbit Hemorrhagic Disease)

"malattia emorragica del coniglio“ Attualmente vivono, ancora in grande quantità, nelle aree centrali e meridionali dell'Australia e in alcune zone del nord del paese ed il problema non è ancora stato risolto

Passando nei fori che le formiche aprono nella pianta il vento genera sibili melodiosi giustificando l'altro nome inglese della pianta “Whistling Thorn” cioè ACACIA FISCHIANTE

MUTUALISMO

alberi di ACACIA e FORMICHE Alla base delle lunghe e acuminate spine di ACACIA vi sono dei rigonfiamenti nerastri al cui interno si insediano colonie di formiche (gen. Crematogaster). La pianta offre loro cibo (nettare e linfa) e le formiche svolgono compiti di protezione scaricando addosso agli erbivori le secrezioni acide e tossiche dei loro addomi.

3) Reazioni alle variazioni AMBIENTALI

Le COMUNITA’ sono soggette a continue perturbazioni (cambiamenti) di intensità molto variabile Le perturbazioni sono eventi disturbanti caratteristici delle COMUNITÀ, che:



danneggiano le comunità biologiche



rimuovono organismi da esse



alterano la disponibilità delle varie risorse

Gli incendi, le alluvioni, i periodi di siccità, il pascolo intensivo o le attività umane sono esempi di PERTURBAZIONI

Perturbazioni su scala ridotta hanno effetti positivi e possono incrementare la varietà ambientale locale contribuendo ad aumentare la biodiversità di una comunità

Le comunità cambiano invece in modo drastico a causa di perturbazioni particolarmente intense

La

SUCCESSIONE ECOLOGICA

è una transizione della composizione specifica di una COMUNITÀ che si verifica in seguito a una perturbazione

SUCCESSIONE PRIMARIA colonizzazione graduale a partire dalla nuda roccia: si ha quando una comunità colonizza un’area che è praticamente priva di forme di vita e di terreno fertile Compaiono gli ABETI nella foresta di ONTANI Ritiro del ghiacciaio, che deposita una MORENA frontale PIANTE ERBACEE (Dryas) colonizzano l’area Foresta di ABETI SUCCESSIONE PRIMARIA: dopo ritiro del ghiacciaio Glacier Bay – ALASKA

GLACIER BAY NATIONAL PARK and RESERVE è un parco nazionale degli Stati Uniti che si trova nell'ALASKA meridionale, vicino alla città di Juneau GLACIER BAY Alaska - USA I ghiacciai che scendono nella baia dalle cime innevate delle montagne circostanti formano uno dei più spettacolari paesaggi di ghiaccio e iceberg del mondo Il più famoso ghiacciaio di GLACIER BAY è probabilmente il Muir Glacier (largo 3 chilometri e spesso 80 metri)

SUCCESSIONE SECONDARIA

Avviene a seguito di intense perturbazioni che distruggono una comunità presente in una certa area ma lasciano intatto il suolo fertile

Si verifica una successione secondaria se aree forestali trasformate in terreni agricoli vengono abbandonate o in aree devastate da incendi e alluvioni

4) Struttura TROFICA (alimentare o di nutrimento)

La STRUTTURA TROFICA o ALIMENTARE rappresenta un fattore chiave nelle dinamiche delle comunità degli organismi di ogni ecosistema. Questa rappresenta le interazioni (rapporti) di tipo alimentare che si instaurano tra i vari organismi dell’ecosistema ed è costituito da più livelli

La sequenza dei passaggi di cibo da un livello trofico (nutritivo) ad un altro è chiamata

CATENA ALIMENTARE

Nelle molteplici CATENE ALIMENTARI si individuano vari tipi di organismi, che occupano posti precisi: 1. PRODUTTORI: stanno sempre al primo posto di ogni catena alimentare in quanto, svolgendo la FOTOSINTESI, producono sostanza organica utilizzata poi come cibo dagli organismi dei livelli successivi. Sono rappresentati dalle PIANTE (ecosistemi terrestri) e dalle ALGHE (ecosistemi acquatici) 2. CONSUMATORI PRIMARI (ERBIVORI): si trovano subito dopo i produttori in quanto , per loro, sono la fonte diretta di nutrimento

3. CONSUMATORI SECONDARI (CARNIVORI): Possono essere di PRIMO, SECONDO, TERZO …. LIVELLO ) e sono rappresentati dai CARNIVORI che si cibano degli erbivori (CONSUMATORI SECONDARI) o di altri carnivori (CONSUMATORI TERZIARI e successivi) 4. DECOMPOSITORI: sono soprattutto funghi e batteri del suolo che decompongono le sostanze “morte” degli altri esseri viventi che vi arrivano e che in questo modo chiudono il ciclo alimentare di ogni catena Esempi di CATENE ALIMENTARI

PRODUTTORI CONSUMATORI I ° ERBIVORI CONSUMATORI II ° CARNIVORI CONSUMATORE III ° CARNIVORO

PRODUTTORE CONSUMATORE I ° ERBIVORO CONSUMATORE II ° CARNIVORO CONSUMATORE III ° CARNIVORO CONSUMATORE IV ° CARNIVORO

CATENE ALIMENTARI : TERRESTRI e ACQUATICHE CATENA ALIMENTARE LIVELLO TROFICO MARINA CATENA ALIMENTARE rappresenta il flusso di CONSUMATORI QUATERNARI ORCA dalle PIANTE (PRODUTTORI) SERPENTE agli ERBIVORI CONSUMATORI TERZIARI (CONSUMATORI PRIMARI) CAVALLETTA CONSUMATORI SECONDARI ai CARNIVORI TOPO (CONSUMATORI SECONDARI) e di livello maggiore CONSUMATORI PRIMARI TONNO ARINGHE ZOOPLANCTON PRODUTTORI CATENA ALIMENTARE TERRESTRE PIANTA FITOPLANCTON

Comparazione schematica fra le reti alimentari (trofiche) TERRESTRI e MARINE

DETRITIVORI o DECOMPOSITORI (animali saprofagi, funghi e procarioti) decompongono i materiali di scarto e riciclano le sostanze nutritive negli ecosistemi La DECOMPOSIZIONE operata dai microrganismi è chiamata MINERALIZZAZIONE E’ la fase finale che lega tutti gli organismi in un ciclo ed è essenziale per ogni comunità, così come per la vita stessa

O R G A N I C A Z I O N E Sost. ORGANICHE PIANTE FOTOSINTESI Produzione sostanze ORGANICHE

CICLO della MATERIA

Sost. INORGANICHE FUNGHI – BATTERI DECOMPOSITORI Produzione sostanze INORGANICHE Sost. ORGANICHE Sost. INORGANICHE M I N E R A L I Z Z A Z I O N E

Catene alimentari interconnesse formano: RETI ALIMENTARI CONSUMATORI QUATERNARI, TERZIARI e SECONDARI CONSUMATORI TERZIARI e SECONDARI RETE CONSUMATORI ALIMENTARE: PRIMARI fattore biotico chiave in molti CONSUMATORI PRIMARI ecosistemi PRODUTTORI (PIANTE) Esempio di RETE ALIMENTARE

RETE ALIMENTARE

DOMANDE per ripassare La struttura delle COMUNITA’ 1. Cosa rappresenta una COMUNITA’ in Ecologia?

2. Cosa si intende per COMPETIZIONE interspecifica?

3. Che differenza c’è tra HABITAT e NICCHIA ECOLOGICA?

4. Cosa si intende per MIMETISMO e che tipi conosci? 5. Descrivi il rapporto d i PREDAZIONE e fai alcuni esempi 6. Cosa si intende per COEVOLUZIONE?

7. Che differenza c’è tra MUTUALISMO e COMMENSALISMO?

8. Che differenza c’è tra PARASSITA e PATOGENO?

9. Che cosa rappresenta una interazione tra organismi di tipo SIMBIOTICO?

10. Descrivi brevemente le varie situazioni che si sono venute a creare dopo aver introdotto il coniglio europeo in Australia 11. Che cosa è una successione ecologica primaria?

12. Che cosa rappresenta una catena alimentare o trofica?

13. Che caratteristiche hanno i produttori? ed i consumatori?

14. Che funzione svolgono i decompositori?

15. Cosa si intende per RETE ALIMENTARE?

16. Che cosa è la mineralizzazione e l’organicazione?

Struttura e dinamiche degli

ECOSISTEMI

Lo studio ecologico degli ecosistemi prende, soprattutto, in considerazione:

1) FLUSSO di ENERGIA 2)

RICICLAGGIO CHIMICO (ciclo della MATERIA) Un ECOSISTEMA è costituito dall’insieme di tutti gli organismi di una COMUNITÀ e dall’ambiente ABIOTICO con cui questi organismi interagiscono FLUSSO ENERGIA ENERGIA LUMINOSA RICICLAGGIO CHIMICO ENERGIA CHIMICA ELEMENTI CHIMICI ENERGIA TERMICA TERRARIO piccolo ecosistema

Sulla produzione primaria ottenuta da piante e alghe grazie alla fotosintesi, si basa la quantità di energia disponibile per tutti gli organismi dell’ecosistema PRODUTTIVITÀ PRIMARIA: Produttività PRIMARIA relativa a diversi ECOSISTEMI i produttori convertono, con la fotosintesi, l’energia del sole in energia racchiusa nei legami chimici di sostanze chimiche organiche utilizzate poi da tutti gli altri organismi di un ECOSISTEMA. La quantità di sostanza chimica organica che si ottiene dai produttori (PIANTE e ALGHE) prende il nome generico di: BIOMASSA OCEANO APERTO ZONE di ESTUARIO BARRIERE CORALLINE DESERTI E SEMI-DESERTI TUNDRA PRATERIA TEMPERATA AREE COLTIVATE FORESTA BOREALE (TAIGA) SAVANA FORESTA TEMPERATA FORESTA TROPICALE PLUVIALE

0

500 1000

1500

2000 2500

PRODUTTIVITÀ PRIMARIA (g/m 2 /anno)

L’energia disponibile ad ogni livello trofico limita la lunghezza delle catene alimentari.

A questo riguardo possiamo disegnare delle PIRAMIDI costituite da “scalini”, a partire dal primo più grande dei produttori, poi sempre più piccoli, dove ogni “scalino” rappresenta i vari livelli delle catene alimentari.

Rappresentazioni di questo tipo prendono il nome di

PIRAMIDI della PRODUTTIVITÀ

e mostrano il flusso di energia dai produttori ai consumatori dei vari livelli trofici

I PRODUTTORI convertono soltanto circa l’ quantità di energia solare che raggiunge la Terra in

PRODUTTIVITÀ PRIMARIA

1%

della Nei livelli successivi ,poi, soltanto circa il 10% dell’energia immagazzinata da un livello diventa disponibile per quello successivo Questo rapporto è conosciuto come la

LEGGE del DECIMO

elaborata dal biologo LINDEMAN

PIRAMIDE teorica della PRODUTTIVITA’ CONSUMATORI TERZIARI 10 kcal CONSUMATORI SECONDARI 100 kcal CONSUMATORI PRIMARI 1.000 kcal PRODUTTORI 10.000 kcal (1% energia sole) 1.000.000 kcal di energia luminosa (SOLE)

Vari tipi di PIRAMIDI ALIMENTARI PIRAMIDE delle BIOMASSE PIRAMIDE delle QUANTITA’ PIRAMIDE dei NUMERI

PIRAMIDE dei NUMERI

COLLEGAMENTI La piramide della produttività spiega perché il consumo di carne può essere considerato un lusso I produttori potrebbero sostenere molte più persone se non ci comportassimo come consumatori secondari ma soltanto primari LIVELLO TROFICO CONSUMATORI SECONDARI CONSUMATORI PRIMARI INDIVIDUI A DIETA VEGETARIANA INDIVIDUI A DIETA CARNIVORA BESTIAME PRODUTTORI MAIS MAIS Energia alimentare disponibile per la popolazione umana a diversi livelli trofici

DOMANDE per ripassare

Struttura e dinamiche degli ecosistemi 1. Dopo aver indicato come si può definire il flusso di energia negli ecosistemi spiegane il motivo 2. Dopo aver indicato come si può definire il movimento della “materia” negli ecosistemi spiegane il motivo 3. Cosa si intende per produttività primaria?

4. e per BIOMASSA?

5. Dai una spiegazione della legge del decimo 6. Cosa sono le piramidi dei numeri, delle quantità e delle biomasse?

7. Perché se tutta la popolazione umana avesse una dieta vegetariana si potrebbero alimentare più persone?

Cicli

BIO-GEO-CHIMICI

Le SOSTANZE CHIMICHE vengono “riciclate” attraverso il passaggio tra materia organica dei viventi (BIOSFERA) e MONDO ABIOTICO (non vivente) CICLI BIOGEOCHIMICI: sono i cicli in cui le sostanze nutritive vengono riciclate e continuamente trasferite dagli organismi (mondo BIOTICO BIOSFERA) al mondo ABIOTICO LITOSFERA IDROSFERA ATMOSFERA

3

CICLO SOSTANZE NUTRITIVE CONSUMATORI

2

PRODUTTORI

1

Sostanze nutritive per i PRODUTTORI DETRITIVORI

4

MONDO ABIOTICO LITOSFERA ATMOSFERA IDROSFERA

L’ ACQUA è coinvolta in un ciclo globale della biosfera: CICLO dell’ACQUA CICLO dell’ACQUA: il motore è il SOLE, che innesca le precipitazioni, l’evaporazione e la traspirazione delle piante e del terreno Precipitazioni sugli oceani Energia solare Trasporto sopra la terraferma Movimento netto di vapore acqueo dovuto ai venti Evaporazione dall’oceano

EVAPORAZIONE E TRASPIRAZIONE dalla terraferma

CICLO dell’ACQUA DILAVAMENTO e acque del sottosuolo Precipitazioni sulla terraferma Percolazione attraverso il suolo

CICLO del CARBONIO dipende dalla fotosintesi e dalla respirazione ciclo del CARBONIO



prelevato dall’atmosfera attraverso la FOTOSINTESI



fissato nelle molecole organiche



restituito infine all’atmosfera attraverso la RESPIRAZIONE CELLULARE CO 2 atmosferico FOTOSINTESI RESPIRAZIONE CELLULARE Combustione di combustibili fossili e legname Composti del carbonio nell’acqua primari

Consumatori di livello più elevato

Sostanze di rifiuto DECOMPOSIZIONE CICLO del CARBONIO

1 FOTOSINTESI 4 2 CICLO del CARBONIO Il CICLO del CARBONIO come quello di tutti gli altri elementi chimici passa attraverso tutte e 4 le sfere: ATMOSFERA LITOSFERA IDROSFERA BIOSFERA 3

ALTERAZIONI del CICLO del CARBONIO CO 2 – ANIDRIDE CARBONICA Valore normale 0,03% cioè 300 ppm Variazione della CO 2 (in ppm) nell’aria relativamente agli ultimi decenni. La Linea tratteggiata rappresenta l’incremento che si potrebbe verificare se non si interviene per diminuire le emissioni (vedi PROTOCOLLO di KYOTO 1997)

Lo strato di vapore acqueo, di CO 2 di altri gas atmosferici lascia e penetrare la luce solare ma impedisce al calore terrestre (RAGGI INFRAROSSI) di disperdersi, proprio come accede in una serra Questo comporta un aumento della temperatura media terrestre con possibilità di scioglimento dei ghiacciai ed innalzamento del livello medio delle acque In conseguenza di ciò la linea di costa subirebbe una progressione verso l’interno con sommersione delle zone costiere, a cominciare da quelle più basse EFFETTO SERRA

CICLO dell’AZOTO fondamentale il ruolo dei batteri nel suolo Nel ciclo dell’AZOTO i batteri AZOTOFISSATORI utilizzano direttamente l’azoto gassoso (N 2 ) dell’aria, trasformandolo AZOTO ATMOSFERICO (N 2 ) BATTERI DENITRIFICANTI 1.

in composti assimilabili 1 FISSAZIONE AZOTO dalle piante: ione ammonio (NH 4 + BATTERI ) e nitrati (NO 3 – ) noduli radicali delle leguminose ASSIMILAZIONE PIANTE DETRITIVORI DECOMPOSIZIONE NITRATI (NO 3 – ) IONE BATTERI AZOTOFISSATORI: 2 AMMONIO (NH 4 + ) BATTERI Vivono in simbiosi con radici di AZOTOFISSATORI BATTERI piante LEGUMINOSE del suolo NITRIFICANTI 2.

Vivono liberi nel terreno CICLO dell’AZOTO

DETRITIVORI

(FUNGHI e BATTERI) decompongono i RIFIUTI AZOTATI in IONI AMMONIO (NH 4 + ) IONE AMMONIO (NH 4 + ) poi trasformato dai BATTERI NITRIFICANTI in IONE NITRATO (NO 3 ) NITRATO (NO 3 – ) rendendo così l’azoto di nuovo disponibile per le piante

Infatti per le PIANTE, il NITRATO, è l’unica fonte di AZOTO possibile

BATTERI DENITRIFICANTI Nel terreno, completano il ciclo dell’azoto, trasformando i NITRATI (NO 3 ) presenti nel suolo in azoto atmosferico (N 2 ) Quindi rappresenta una perdita di AZOTO del terreno infatti svolgono un “lavoro” opposto rispetto agli azotofissatori N.B. “FISSARE” un gas atmosferico (es. azoto, ossigeno o anidride carbonica) significa, per un essere vivente, essere in grado di utilizzarlo subito e cioè di poterne usufruire per costruire il proprio organismo

CICLO del FOSFORO dipende dall’erosione delle rocce Nel Ciclo del FOSFORO il riciclaggio avviene a livello locale il serbatoio abiotico del FOSFORO è costituito dalle ROCCE EROSIONE ROCCE DILAVAMENTO SOLLEVAMENTO STRATI GEOLOGICI PIOGGIA

Piante

Consumatori

Le piante assimilano SEDIMENTAZIONE Assimilazione di PO 4 3– dalle piante SUOLO FOSFORO dal terreno con le DILAVAMENTO radici solo sotto forma di IONE FOSFATO (PO 4 ) 3 DECOMPOSITORI CICLO del FOSFORO

ALTERAZIONE degli ECOSISTEMI L’alterazione degli ecosistemi può destabilizzare i

CICLI BIOGEOCHIMICI

Il funzionamento di ogni ECOSISTEMA dipende strettamente dall’equilibrio nei cicli delle sostanze nutritive Eventuali alterazioni di questi cicli possono avere ripercussioni sulla struttura delle COMUNITÀ

Principali problemi ECOLOGICI attuali Tutti legati ad attività umane intensificatesi negli ultimi 50 anni



EFFETTO SERRA anidride carbonica



BUCO dell’OZONO CFC clorofluorocarburi



PIOGGIE ACIDE Ossidi di N – anidridi di anidride CARBONICA S



DEFORESTAZIONE Taglio alberi foreste



DESERTIFICAZIONE



EUTROFIZZAZIONE FOSFORO - AZOTO

Studi condotti su un ecosistema FORESTALE dimostrano che drastiche alterazioni (totale rimozione della vegetazione) aumentano il dilavamento delle sostanze nutritive

80 60 40 20

Area disboscata

4 3 2 1 0

Termine della fase di deforestazione Area di controllo 1965 1966 1967

1968

Perdita di NITRATI da un bacino idrografico DEFORESTATO (Rosso) rispetto al controllo (NERO)

Gli ecosistemi di ACQUA DOLCE sono molto sensibili alle alterazioni dei cicli biogeochimici Il dilavamento delle sostanze nutritive (FOSFORO -AZOTO) da terreni agricoli e gli scarichi fognari non adeguatamente depurati possono provocare fioriture algali per

EUTROFIZZAZIONE

(riduzione della biodiversità e della qualità delle acque) EUTROFIZZAZIONE in un LAGO

DOMANDE per ripassare

Cicli biogeochimici 1. Cosa si intende per ciclo BIOGEOCHIMICO?

2. Indica gli aspetti principali del ciclo dell’ACQUA 3. Indica gli aspetti principali del ciclo del CARBONIO 4. Cosa si intende per EFFETTO SERRA?

5. Indica gli aspetti principali del ciclo dell’AZOTO 6. Cosa sono i batteri azotofissatori?

7. Che funzione svolgono i batteri nitrificanti?

8. E quelli denitrificanti?

9. Indica gli aspetti principali del ciclo del FOSFORO 10.Quali sono i principali problemi ecologici attuali?

11.Cosa si intende per eutrofizzazione?

Una persona non dovrebbe mai lasciare tracce così profonde che il vento non possa cancellare (insegnamento dei nativi americani – etnia dei PIEDINERI) E’ molto singolare che tutta la natura, tutti i pianeti, debbano obbedire a leggi eterne e che possa esserci un piccolo animale, alto un metro e mezzo che, a dispetto di queste leggi, possa agire a suo piacimento, seguendo solo il suo capriccio François- Marie Arouet (VOLTAIRE)

FINE della lezione N.2

ECOLOGIA: gli ECOSISTEMI Grazie per l’attenzione E ricordatevi……..!!!!!

… Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza… DANTE ALIGHIERI La Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, 118-120 Prof. CARMIGNANI FABRIZIO [email protected]