flussi di energia e
produttività
Nel comparto abiotico dell'ecosfera (struttura di un ecosistema) l'energia riscalda la superficie terrestre e l'atmosfera, attivando così la circolazione dell'aria (con venti e movimenti verticali) ed il ciclo dell'acqua.
Nel comparto biotico il flusso di energia solare genera il ciclo del carbonio, grazie alla presenza di organismi con interdipendenza_energetica e diverso metabolismo energetico: organismi riduttori (i produttori) ed organismi ossidatori (i consumatori).
L'energia viene trasmessa, da gruppi di organismi ad altri e da individuo a individuo, attraverso le catene_alimentari, che sono le vie di flusso energetico, cioè la catena del pascolo e la catena del detrito.
Solo lo 0,02% della luce del sole che raggiunge l'atmosfera viene utilizzata nella fotosintesi; tuttavia è da questa piccola frazione che dipendono tutti gli organismi della biosfera.
La produzione_primaria netta mondiale di massa secca o biomassa (massa secca di
sostanza vivente relativa ad una popolazione o ad un certo livello trofico),
per anno, è stimata in miliardi di tonnellate.
Una quantità approssimativamente uguale viene di nuovo ossidata ad anidride carbonica ed acqua nello stesso intervallo di tempo: vi è perciò un bilanciamento fra produzione_e_consumo.
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L'energia solare, fonte di quasi tutta l'energia biologica, viene immessa nei viventi attraverso la produzione di composti organici ottenuti per riduzione di CO2 mediante la fotosintesi. Solo una piccola parte dell'energia proviene dall'ossidazione di molecole inorganiche attraverso la chemiolitotrofia. Gli eterotrofi dipendono, per il loro approvvigionamento energetico, dalla disponibilità nell'ambiente di composti organici ridotti. I composti ridotti vengono poi riossidati ad anidride carbonica durante i processi respiratori e fermentativi. |
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Viene definita
catena
alimentare la successione di passaggi di materia ed energia attraverso gli
organismi.
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In questo schema
sono evidenziate le due principali catene alimentari, quella del pascolo e quella del detrito. La catena del pascolo parte dalle piante
verdi (produttori primari), va agli erbivori (consumatori primari) ed ai carnivori (consumatori
secondari); sottraendo sostanza organica, essa incide direttamente sul
tasso di produzione energetica, tramite l'ossidazione di materiale
organico attivo. La catena del detrito va dalla materia organica morta ai microorganismi ed ha la funzione di smaltire l'eccesso di materiale organico inerte e di favorire la restituzione al sistema di sostanze minerali indispensabili ai produttori. |
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La produzione consiste nella riduzione di anidride
carbonica a sostanza organica, con trasformazione di energia
elettromagnetica (radiazioni solari) in energia chimica.
Il processo
più importante nella produzione è la fotosintesi.
Il consumo consiste nell'ossidazione della
sostanza organica per liberare energia che verrà impiegata
nelle biosintesi o in lavoro meccanico.
Il processo
più importante nel consumo è la respirazione.
La velocità di
trasformazione dell'energia solare mediante fotosintesi viene definita produzione primaria
lorda; essa è una misura della quantità totale di materia organica, o biomassa, fissata.
Essa viene misurata in massa secca per unità di superficie e per unità di tempo; (per esempio in grammi per metro quadrato e per anno).
La produttività primaria netta è invece la velocità di immagazzinamento della materia organica prodotta, al netto di quella usata per la respirazione delle piante.
Produzione netta della comunità è la velocità di immagazzinamento della materia organica non utilizzata dagli eterotrofi.
La produzione,
negli ecosistemi, viene rappresentata mediante piramidi_ecologiche.
In ogni trasferimento di energia, attraverso la serie di organismi che si nutrono in sequenza, vi è una perdita dell'80-90 % sotto forma di calore.
La produzione
primaria netta in ecosistemi diversi varia con i diversi tipi di ecosistema
considerati.
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Le piramidi ecologiche (in figura ne è rappresentato un esempio) descrivono la struttura trofica di un ecosistema, cioè la posizione delle specie nella catena alimentare ossia il loro livello alimentare. Per livello alimentare o trofico si intende il livello di utilizzazione che dipende da una comune fonte di energia. Abbiamo così: il livello dei produttori, il livello dei consumatori primari, il livello dei consumatori secondari, il livello dei saprobi o saprofiti. |
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