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Tre gruppi principali di organismi in un ecosistema 1-Produttori: Organismi fotosintetici 2-Consumatori di 1° ordine (erbivori, carnivori e onnivori di.

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2 Tre gruppi principali di organismi in un ecosistema 1-Produttori: Organismi fotosintetici 2-Consumatori di 1° ordine (erbivori, carnivori e onnivori di piccole dimensioni) onnivori di piccole dimensioni) 2-Consumatori di 2° ordine (carnivori e onnivori predatori) 2-Consumatori di ordine superiore (superpredatori) 3-Decompositoribatteri Tutti gli ecosistemi funzionano mediante scambio di materia ed energia

3 Produzione primaria (P°) - Guadagno netto di sostanza organica che avviene quando la produzione da parte di organismi autotrofi è maggiore della respirazione, i.e., P >>> R -primaria perché la fotointesi è la base della maggior parte della produzione di biomassa marina - La sostanza organica è disponibile per gli eterotrofi, ma utilizzata anche dagli autotrofi

4 Che cosa assorbe lenergia luminosa? clorofilla - I cloroplasti contengono il pigmento clorofilla rossovioletto-blu -Assorbe principalmente nel rosso e violetto-blu del viibile Chl a absorbance

5 Fotosintesi Materia prima per sintetizzare glucosio 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Energia solare Materiale inorganico Nuovi composti organici sottoprodotto 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Energia chinica Respirazione cellulare

6 La fotosintesi si effettua nella zona fotica, parte del dominio pelagico dove cé luce e il fitoplancton pruduzione primaria (Pº) è massima, il 95% del totale ha inizio della rete alimentare

7 I produttori primari richiedono oltre la luce solare e nutrienti, acqua e CO 2 per la fotosintesi. luce solare e nutrienti sono i fattori limitanti. I blooms di fitoplancton sono causati da abbondanza di luce e nutrienti. Produttività negli oceani Produzione primaria: gC/m 2 /anno quantità totale di carbonio (C) in grammi (g) convertito in materiale organico per metro quadrato (m 2 ) di superficie marina allanno

8 Fattori che influenzano la produzione primaria: 1- radiazione solare: solo lo 0,2% 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 penetrazione della luce solare è in funzione: della latitudine, della stagione, dellora del giorno dalla trasparenza dellacqua Produttività negli oceani

9 Punto di compensazione fotoinibizione Intensità luminosa (I) fotosintesi (P) Pmax Pg Pn Ic Respirazione R Pg (Gross photosynthesis): fotosintesi totale (lorda) prima di sottrare la respirazione Fotosintesi netta: fotosintesi lorda meno la respirazione, i.e. Pg – R E disponibile per supportare I livelli trofici superiori Ic: intensità di luce del punto di compensazione, quando la fotosintesi equivale la respirazione, i.e. P = R. Avviene nella zona disfotica, parte più bassa della zona fotica

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11 2- disponibilità di nutrienti: Macronutrienti and Micronutrienti sono sostanze chimiche necessarie per la sopravvivenza, crescita e rirproduzione Upwelling e turbolenza, portano i nutrienti in superficie. Una super-brucatura da parte di erbivori impoverisce la popolazione di autotrofi e diminuisce la produzione primaria

12 Tramite diffusione attraverso la membrana: le molecole si muovono secondo un gradiente di concentrazione (alto basso) Assorbimento dei nutrienti

13 Distribuzione dei nutrienti rispetto lO 2

14 La concentrazione di O 2 disciolto è inversamente proporzionato a quello dei nutrienti O 2 è elevato alla superficie e nei strati rimescolati O 2 scende al minimo alla base del termoclino O 2 successivamente aumenta on la profondità

15 Perché O 2 è elevato alla superficie e nei strati rimescolati #1: Come e dove è prodotto lossigeno nel mare??? 6H 2 O + 6CO 2 + energia + nutrienti = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 #2: In che modo può lossigeno essere rimescolato dallatmosfera alloceano?

16 La materia organica morta affonda La velocità di affondamento diminuisce quando la meteria organica incontra lacqua fredda e densa del termoclino Nel termoclino il matriale organico viene ossidato. Quindi lacqua si impoverisce di O 2 e si arricchisce di nutrienti Lacqua fredda e ricca di nutrienti del termoclino è rimescolata alle acque superficiali illuminate grazie allupwelling

17 La produttività varia enormemente in parti differenti delloceano in risposta alla disponibiità di nutrienti e luce. Nei tropici e regioni subtropicali la luce del sole è abbondante, ma genera un forte termoclino che limita gli upwelling dei nutrienti e risulta in una bassa produttività. alta produttività può avvenire localmente in aree di upwelling, tra i vortici e nelle barriere coralline. Nelle regioni temperate la produttività è diversa a secondo delle stagioni. Nei poli, le acque sono ricche di nutrienti ma la produttività è alta solo in estate quando la luce è abbondante.

18 Nelle aree tropicali, data la costanza della temperatura, le acque superficiali rimangono continuamente separate dalle profonde, nitrati e fosfati sono pertanto molto scarsi in superficie; ciò comporta una costante scarsa biomassa sia di fitoplancton che di zooplancton. Il numero di specie plantoniche in questi mari è molto alto, ma è basso il numero di individui. A causa della divergenza equatoriale esistono tuttavia condizioni di upwelling in zone tropicali che danno origine a imponenti sviluppi del plancton. GF ALGMMASOND

19 GF ALGMMASOND Nel Mediterraneo si hanno due picchi di produttività annui In Mediterraneo la quantità di fosforo disponibile (input acque atlantiche e fiumi e output acque levantine, pesca e sedimentazione) è di circa 0,5 g/m2/anno, ma la produzione primaria ne richiede 2 g/m2/anno: questo deficit è apparente se si ammette un rapido recliclo degli atomo di fosforo da parte del fitoplancton e restituito come P organico che viene mineralizzato a PO4+. Il riciclo avviene durante i blooms fitoplantonici fino a una dozzina di volte al giorno: il Mediterraneo è una macchina che genera la sua organizzazione.

20 Ciclo di Produzione Primaria in ambiente temperato.

21 GF ALGMMASOND Nei mari polari, esiste una elevata concentrazione di nutrienti ma scarsa biomassa fotosintetica e produzione primaria. I fattori limitanti sono irradianza e temperature basse. Abbondanza di organismi superiori (stock ittici e mammiferi marini) e la predominanza di una catena trofica semplice (diatomee-krill-balene) ad alta efficienza e forte risparmio energetico. Grande importanza del picoplancton e del microbial loop in questi cicli. Si assiste in generale ad un aumento della produzione nei mesi estivi, ma si è scoperta anche una abbondanza di fitoplancton in grado di sopravvivere a temperature polari e sufficiente a sostenere sia il plancton erbivoro che carnivoro e quindi la catena trofica anche nei mesi invernali.

22 La produzione primaria varia da 25 a 1250 gm C/m 2 /anno nellambiente marino è più alta negli estuari e più bassa in aperto oceano. In aperto oceano la produttività è più bassa nel centro e più alta ai margini del bacino Lacqua al centro dellOceano è di colore azzurro chiaro perché è presente un forte termoclino e lattività biologica è pressoché assente. Le piattaformi continentali hanno una produttività tra i 50 e 200 gm C/m 2 /anno perché I nutrienti vengon oriversati dalambiente terrestre e lidrodinamismo recicla i nutrienti dal fondale Le aree polari hanno elevata produttività perché non cé picoclino ad inibire il rimescolamento Le acque equatoriali hanno elevata produttività in conseguenza dellupwelling.

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