Energia e Cicli Vitali negli Ecosistemi: Impatto e Qualità dell'Acqua

Il Flusso di Energia negli Ecosistemi: Fondamenti e Impatto

Il potere degli ecosistemi: l'energia è definita come la capacità di compiere lavoro; la sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il Joule. L'energia assume molte forme in natura, come il calore, il movimento, i legami chimici, tra gli altri. Esiste una legge molto importante in termodinamica, la scienza che studia l'energia e le sue trasformazioni, ed è la seguente: "L'energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma o si trasferisce." Per meglio illustrare questo concetto, si consideri: una persona ricava energia dal cibo (energia chimica), la utilizza per generare calore (energia termica) e per i tessuti del corpo (energia chimica). Ecco come questi concetti apparentemente fisici possono essere applicati agli ecosistemi.

Origine dell'Energia Terrestre: Il Ruolo del Sole

Da dove viene l'energia che riceviamo sulla Terra? La luce solare è la fonte energetica che alimenta il pianeta Terra; il movimento dei venti e le correnti oceaniche sono generati da essa. Tuttavia, non tutta l'energia può essere utilizzata direttamente, ma lo fanno i produttori primari, capaci di fotosintesi.

Misurazione dell'Energia e della Produzione negli Ecosistemi

Misura dell'energia nell'ecosistema La biomassa è il termine usato per indicare la quantità di materia organica che compone un individuo, un livello trofico o un intero ecosistema. La biomassa è misurata in grammi, chilogrammi o in termini di materia organica secca per unità di superficie o volume. Un altro modo per misurare la biomassa è in kilojoule per unità di superficie o volume. La produzione è l'aumento di biomassa per unità di tempo. Ci sono molti modi per misurare la produzione, che può fare riferimento a un determinato livello o a un particolare ecosistema.

La Produzione Primaria Netta (NPP) si riferisce all'aumento di biomassa dei produttori primari, sottraendo dalla Produzione Lorda (GPP) ciò che le piante consumano attraverso la respirazione.

La Produzione Secondaria Netta (PSN) si riferisce all'aumento della biomassa a diversi livelli di consumatori.

La Produzione Netta dell'Ecosistema (PNE) è l'aumento di biomassa che si accumula nell'ecosistema in un determinato periodo.

PNE = fotosintesi - Respirazione

Materia ed Energia negli Ecosistemi: Cicli e Flussi

Materia ed energia negli ecosistemi Tutta la materia vivente necessita di energia per svolgere le proprie funzioni vitali. Tutta l'energia utilizzata dagli esseri viventi proviene dal Sole; questa energia viene consumata e non potrà più essere riutilizzata dagli esseri viventi. Per questo si dice che l'energia che attraversa un ecosistema è unidirezionale, cioè fluisce in una sola direzione. La sostanza organica e i cadaveri, ovvero i resti di esseri viventi, vengono trasformati da alcuni microrganismi in materia inorganica. La materia è consumata dagli esseri autotrofi ed eterotrofi. A sua volta, quando muoiono, i loro resti vengono nuovamente trasformati in materia inorganica ed è per questo che la materia segue un ciclo chiuso nell'ecosistema.

Il Ciclo dell'Energia e le Leggi della Termodinamica

CICLO DELL'ENERGIA

Il flusso di energia nell'ecosistema L'energia è la forza vitale della nostra società: da essa dipendono l'illuminazione interna ed esterna, il riscaldamento e il raffreddamento nelle nostre case, il trasporto di persone e merci, la raccolta e la preparazione del cibo, il funzionamento delle fabbriche, tra le altre cose.

A questo proposito, si definisce l'energia come la capacità di compiere lavoro, e il suo comportamento è descritto dalle leggi della termodinamica, che sono due:

Prima Legge della Termodinamica: Principio di Conservazione dell'Energia

La Prima Legge della Termodinamica, o Principio di Conservazione dell'Energia, afferma che l'energia può essere trasformata da una forma all'altra, ma non può essere distrutta. L'energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma. Non vi è "perdita" di energia in natura; piuttosto, ogni transizione da un tipo di energia a un altro comporta delle modifiche, ma non delle perdite assolute. Ad esempio, l'energia della luce è convertita in materiale organico (legno), che a sua volta viene convertita in calore (fuoco) e luce; il calore può essere trasformato in energia di movimento (motori a vapore), o in luce (generatore che produce energia elettrica), e così via.

L'energia potenziale è trasformata in energia cinetica per compiere un lavoro. Un sistema altamente attivo avrà una frequenza respiratoria superiore a uno meno attivo. Qualsiasi processo richiede l'immissione di energia esterna per produrre un lavoro e uno sviluppo di energia sotto forma di calore.

L'energia che proviene dal Sole è alla base della prima legge della termodinamica: la catena alimentare è un esempio concreto di questa legge, poiché mostra il flusso di energia attraverso diversi livelli trofici.