Cristina Cavazzuti Daniela Damiano Biologia Cavazzuti Damiano Biologia

Cristina Cavazzuti Daniela Damiano Biologia Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

Capitolo 13 La biosfera 1. I viventi e l’ambiente 2. Il flusso di energia negli ecosistemi 3. I cicli biogeochimici Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

Lezione 1 I viventi e l’ambiente Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

1. L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra gli organismi viventi e l’ambiente in cui vivono Le diverse caratteristiche degli ecosistemi, oggetto di studio dell’ecologia, dipendono da fattori biotici e abiotici: • La componente biotica comprende tutte le popolazioni di organismi viventi che abitano l’ecosistema; • La componente abiotica è rappresentata dai fattori fisici e chimici che caratterizzano quello specifico ambiente. I principali ecosistemi sono raggruppati a formare i biomi, definiti in base alle comunità animali e vegetali che li popolano. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

2. Un esempio di ecosistema: lo stagno Lo stagno è un esempio di ecosistema. Nello stagno si distinguono quattro zone: 1. la zona litorale; 2. la zona delle acque aperte; 3. la zona profonda; 4. la zona dei fondali. Ogni tipo di organismo svolge il proprio ruolo all’interno della comunità. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

2. Un esempio di ecosistema: lo stagno Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

3. In un ecosistema sono presenti diversi habitat L’habitat è il luogo naturale dove vive una determinata popolazione. Ciascun habitat possiede specifiche caratteristiche abiotiche permettono a una data specie di vivere e svilupparsi. Ogni popolazione occupa una sua nicchia ecologica e ha uno o più ruoli specifici. Le nicchie di differenti specie non sono mai identiche e specie che tentino di occupare la medesima nicchia ecologica entrano in competizione tra loro. Solo una riuscirà a occupare la nicchia desiderata. Talvolta, una specie occupa nicchie diverse nei differenti stadi della sua vita. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

Lezione 2 Il flusso di energia negli ecosistemi Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

4. La fonte primaria di energia per tutti gli ecosistemi naturali è il Sole Il Sole rifornisce di energia il nostro pianeta sotto forma di radiazione luminosa. La gran parte di questa energia viene assorbita e dissipata dalla terra sotto forma di calore, ma una piccola parte viene utilizzata dagli organismi fotosintetici per trasformare le sostanze inorganiche prelevate dall’ambiente (diossido di carbonio e acqua) in sostanze nutritive. Tali organismi sono detti autotrofi e costituiscono i produttori all’interno degli ecosistemi. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

5. I consumatori utilizzano le sostanze nutritive fabbricate dai produttori Ogni gruppo caratterizzato dalle stesse esigenze alimentari rappresenta un livello trofico. I livelli trofici sono collegati tra loro e formano la catena alimentare. In un ecosistema le catene alimentari interagiscono tra di loro formando una rete alimentare. I consumatori primari sono erbivori, quelli secondari e terziari carnivori. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

6. I detritivori e i decompositori si nutrono di tessuti morti o di materiali di rifiuto I detritivori si cibano di prodotti di rifiuto o di tessuti morti. I decompositori ricavano energia dalla demolizione dei resti organici fino a ridurli in sostanze inorganiche. Entrambi riciclano le sostanze di cui hanno bisogno le piante per compiere il lavoro di produttori. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

6. I detritivori e i decompositori si nutrono di tessuti morti o di materiali di rifiuto Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

7. Passando da un livello trofico a un altro viene perduta parte dell’energia immagazzinata La maggior parte dell’energia, nel passaggio da un livello trofico a un altro, viene perduta. Tra un livello trofico e l’altro si conserva circa il 10% della biomassa. Gli ecologi utilizzano la piramide delle biomasse per evidenziare la perdita di energia (biomassa). Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

Lezione 3 I cicli biogeochimici Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

8. La materia presente sulla Terra deve essere riciclata perché è in quantità fisse e limitate Tutta la materia che costituisce la biosfera deve essere continuamente riciclata e ridistribuita tra gli esseri viventi e l’ambiente. Il ciclo dell’acqua è messo in moto dal Sole ed è caratterizzato da una serie di passaggi di stato e spostamenti tra idrosfera, atmosfera e biosfera. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

9. La materia passa dall’ambiente agli organismi viventi e viceversa in un ciclo unico Gli elementi chimici che formano le biomolecole sono carbonio, azoto, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo. Essi compiono un ciclo passando dalla forma inorganica (nel suolo, nell’aria o nell’acqua) a quella organica (negli esseri viventi), e poi nuovamente alla forma inorganica. I produttori trasformano le sostanze inorganiche dell’ambiente in composti organici. I consumatori, nutrendosi dei produttori, assimilano queste sostanze e liberano prodotti di rifiuto. I decompositori riconvertono le sostanze di rifiuto e i tessuti morti in materia inorganica. Questo processo prende il nome di ciclo biogeochimico. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

10. Il flusso del carbonio all’interno di un ecosistema è strettamente legato a quello dell’ossigeno Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

10. Il flusso del carbonio all’interno di un ecosistema è strettamente legato a quello dell’ossigeno L’ossigeno (O 2) si libera Fotosintesi e ciclo del carbonio nell’atmosfera come prodotto di scarto. La pianta assorbe La fotosintesi incorpora gli diossido di carbonio atomi di carbonio all’interno (CO 2) dall’atmosfera e di composti organici acqua (H 2 O) dal suolo. (zuccheri e cellulosa). Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

11. Le attività umane hanno modificato il ciclo del carbonio La produzione di diossido di carbonio è notevolmente aumentata a causa dei processi industriali, del riscaldamento, delle automobili. Il diossido di carbonio è responsabile dell’effetto serra. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015

12. I batteri trasformano l’azoto in composti utilizzati dalle piante per sintetizzare molecole organiche Diversamente dal diossido di carbonio, i produttori non sono in grado di assimilare direttamente l’azoto. Prima deve essere trasformato in ioni ammonio e ioni nitrato dai batteri azotofissatori e nitrificanti. Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015