Principi Fondamentali dell'Ecologia: Ecosistemi, Flusso Energetico e Cicli Biogeochimici

Concetti Fondamentali dell'Ecosistema

Biocenosi

Tutti gli esseri viventi che compongono il biotopo.

Biotopo (Ecosistema)

Comunità biologica e condizioni fisico-chimiche dell'ambiente abitato.

Gamma di Tolleranza

Valori chimico-fisici del mezzo in cui la specie può svilupparsi e riprodursi.

I margini all'interno della gamma sono le tolleranze; entro questi limiti ci sono valori ottimali per la crescita delle specie.

Fattori Limitanti

Fattore ambientale (eccesso o mancanza) che impedisce la presenza di un organismo.

Euri-

Ampia tolleranza a fattori ambientali.

Steno-

Stretta tolleranza.

Adattamenti

Risposte morfologiche e comportamentali degli organismi per sfruttare condizioni ambientali più favorevoli.

Strategie Termiche e Adattative

Ectotermi (Poichilotermi)

L'attività vitale dipende dai cambiamenti nell'ambiente. Non possono regolare la temperatura corporea. Regolano la loro temperatura corporea catturando calore o riducendo la loro attività vitale.

Endotermi (Omeotermi)

Generano calore interno. Subiscono pochi cambiamenti nelle condizioni climatiche perché la loro attività vitale è in grado di regolare la temperatura con precisione.

Strategia Adattativa

Struttura morfologica o comportamento che ha permesso agli organismi di usufruire di condizioni ambientali più favorevoli.

Zone Marine e Adattamenti Ambientali

Zone Marine

• Zona Fotica: Area illuminata (fino a 200 m). Vi vivono organismi marini.
• Zona Oligofotica: Profondità tra 100 e 500 m. Luce molto bassa.
• Zona Afotica: Meno di 500 m. Oscurità totale. Vi si trovano organismi eterotrofi (es. viperfish).

Adattamenti Regionali

Regioni Aride

Possibilità di assimilare tutta l'acqua quando piove e ridurre le perdite per traspirazione.

• Animali: Evitano la disidratazione diventando notturni e nascondendosi durante il giorno.
• Piante: Radici lunghe e profonde, cere, spine e riserve d'acqua.

Regioni Umide

Sviluppano meccanismi per eliminare l'acqua in eccesso.

• Piante: Numero elevato di stomi, peli radicali, steli abbondanti.

Flusso di Energia e Cicli Biogeochimici

Organismi Autotrofi

Utilizzano molecole inorganiche come materiale di partenza.

Organismi Eterotrofi

Utilizzano molecole organiche come materiale di partenza.

Organismi Fotosintetici

Utilizzano la luce solare come fonte di energia.

Organismi Chemiosintetici

Utilizzano sostanze inorganiche come fonte di energia.

Flusso di Energia

Circola attraverso un ecosistema in un flusso aperto.

Materia

Circola all'interno dell'ecosistema seguendo una circolazione ad anello chiuso.

Nell'ecosistema, il flusso aperto di energia guida il ciclo chiuso della materia.

I Cicli Biogeochimici

I Cicli Biogeochimici esprimono i modi in cui le sostanze nutritive circolano dall'ambiente non vivente agli organismi viventi e tornano all'ambiente non vivente.

Ciclo del Carbonio

Le piante assorbono CO2 dall'atmosfera o dall'acqua e, attraverso la fotosintesi, la convertono in molecole organiche. La CO2 passa agli organismi eterotrofi e ai decompositori tramite l'alimentazione e ritorna all'acqua e all'atmosfera tramite la respirazione e i combustibili fossili.

Ciclo dell'Azoto

L'azoto è presente nell'atmosfera come N2 e può essere utilizzato solo da batteri (Clostridium, Rhizobium e Azotobacter) e alcune alghe blu-verdi (Anabaena e Nostoc), che sono in grado di convertire N2 in ammoniaca (NH3).

L'NH3 viene convertita in nitrato dall'azione di batteri nitrificanti chemiosintetici e utilizzata dalle piante. Successivamente, l'azoto ritorna al suolo con i rifiuti degli organismi viventi e i corpi in decomposizione. I batteri chemiosintetici lo trasformano nuovamente in nitrati.

Strutture Trofiche e Produttività

Catene Alimentari

Trasferimento di energia alimentare attraverso una serie di organismi in cui ciascuno si nutre del precedente.

Rete Alimentare (Food Web)

Complessa rete di relazioni alimentari tra gli organismi.

Livelli Trofici

• Produttori (Livello 1): Autotrofi fotosintetici. Utilizzano l'energia solare per sintetizzare sostanze organiche da inorganiche.
• Consumatori Primari (C. Primario, Livello 2): Erbivori. Si nutrono dei produttori.
• Consumatori Secondari (Livello 3): Carnivori. Si nutrono dei consumatori primari.
• Consumatori Terziari: Cacciano o sono parassiti. Si nutrono dei consumatori secondari.
• Decompositori: Batteri e funghi. Si nutrono di carcasse e feci.
• Trasformatori: Batteri chemiosintetici. Ossido molecole inorganiche, riciclando la materia in decomposizione e trasformandola in materia inorganica che verrà riutilizzata.

Tipi di Catena Alimentare

• Catena degli Erbivori: Formata da produttori, consumatori primari e secondari.
• Catena Saprofilica o dei Detriti: Formata da decompositori e trasformatori.

Biomassa ed Efficienza Energetica

Biomassa

La quantità di materia organica (massa o volume) in un organismo, livello trofico o ecosistema.

Produzione

Aumento della biomassa per unità di tempo.

Produttività

La quantità di energia prodotta in un livello trofico o nell'ecosistema.

L'energia che fluisce attraverso un livello trofico è circa il 10% dell'energia che fluisce attraverso il livello trofico precedente (per ogni passaggio, il 90% viene perso).

Piramide Ecologica

Valutazione (in termini di biomassa, produttività o numero di individui) di ogni livello trofico.

Biodiversità e Conservazione

Biodiversità

Ricchezza di specie. Si riflette nella diversità genetica, nella varietà delle specie, nel numero di individui per specie e nella complessità interna degli ecosistemi e nella loro diversità.

Perdita di Biodiversità

Causata da: alterazione o distruzione degli habitat, frammentazione (dovuta a industria, agricoltura, sviluppo urbano), inquinamento, sovrasfruttamento delle specie (raccolta, caccia, pesca).

Valore Ecologico della Biodiversità

Molto importante perché influenza il clima e la formazione dei suoli. La varietà degli ecosistemi permette l'evoluzione di interazioni più numerose, garantendo maggiore diversità e stabilità nel tempo.