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I Cicli Biogeochimici Della Materia Omnia mutantur, nihil interit (Ovidio, Metamorfosi )

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Presentazione sul tema: "I Cicli Biogeochimici Della Materia Omnia mutantur, nihil interit (Ovidio, Metamorfosi )"— Transcript della presentazione:

1 I Cicli Biogeochimici Della Materia Omnia mutantur, nihil interit (Ovidio, Metamorfosi )

2 I cicli della materia sono processi di circolazione degli elementi, trasferimenti, cioè, di sostanze inorganiche, sostenuti da un regolare flusso di energia solare e realizzati in gran parte dagli organismi viventi che si organizzano in catene alimentari. Cosa Sono

3 Questi cicli sono detti biogeochimici in quanto coinvolgono sia componenti geologiche che biologiche di un ecosistema. Componenti geologiche: sono date dallatmosfera, dalla crosta terrestre (litosfera) e dallinsieme delle acque che occupano circa i ¾ dellintera superficie terrestre (idrosfera). Componenti biologiche: includono invece produttori, consumatori e detritovori, i principali livelli trofici delle catene alimentari produttoriconsumatoridetritovoricatene alimentari

4 Cosa Sono Questi cicli sono detti biogeochimici in quanto coinvolgono sia componenti geologiche che biologiche di un ecosistema. Componenti geologiche: sono date dallatmosfera, dalla crosta terrestre (litosfera) e dallinsieme delle acque che occupano circa i ¾ dellintera superficie terrestre (idrosfera). Componenti biologiche: includono invece produttori, consumatori e detritovori, i principali livelli trofici delle catene alimentari produttoriconsumatoridetritovoricatene alimentari

5 Durata dei Cicli La biosfera, ovvero linsieme delle tre componenti geologiche dei cicli della materia (atmosfera, litosfera e idrosfera), scambia gli elementi e i composti chimici con tali componenti in un ciclo continuo, la cui durata dipende dal tipo di elemento.

6 Durata dei Cicli Ad esempio, tutta lacqua della terra viene decomposta dalle piante e ricostituita dalle cellule animali e vegetali ogni 2 milioni di anni.

7 Durata dei Cicli 2 milioni di anni H2OH2O idrosfera litosfera atmosfera

8 Lossigeno che si genera nel processo entra nellatmosfera dove compie un ciclo completo in circa 2000 anni. Durata dei Cicli

9 O2O anni 2 milioni di anni idrosfera litosfera atmosfera H2OH2O

10 Lanidride carbonica, prodotto di scarto dei metabolismi della cellule animali e vegetali, entra nellatmosfera ed è nuovamente fissata dalle cellule delle piante dopo circa 300 anni Durata dei Cicli

11 Durata Dei Cicli CO 2 O2O2 300 anni 2000 anni 2 milioni di anni atmosfera idrosfera litosfera H2OH2O

12 Catena Alimentare La catena alimentare è linsieme dei rapporti che intercorrono tra gli organismi di un ecosistema; rapporti del tipo predatori-prede in cui il primo organismo è mangiato dal secondo, il secondo dal terzo e così via in una serie di livelli di nutrizione, o livelli trofici. Solo una parte relativamente piccola di energia è trasferita a ogni livello trofico poiché gran parte di essa è usata nei processi metabolici; ne consegue che più è corta la catena, maggiore è lenergia disponibile per la popolazione che ne fa parte. Ogni ecosistema ha una sua propria catena alimentare; inoltre, poiché un individuo può appartenere a più di una catena contemporaneamente, si crea una vera e propria rete alimentare con numerose interconnessioni e ramificazioni. I principali elementi di ogni catena alimentare sono i produttori, i consumatori e detritovori.

13 Produttori Sono alla base di ogni catena alimentare; si tratta di organismi autotrofi che attraverso la fotosintesi riescono a trasformare lenergia solare in energia chimica. Sulla terraferma il produttore primario è generalmente individuabile nelle piante, mentre negli ecosistemi acquatici nelle alghe.

14 Consumatori Seguono il livello dei produttori e si dividono in primari (erbivori) e secondari (carnivori); luomo, essendo onnivoro, può essere un consumatore sia primario che secondario, a seconda di ciò di cui si nutre.

15 Detritovori Sono organismi che vivono dei prodotti di rifiuto (cadaveri, foglie morte, feci) di una comunità. Comprendono i saprofagi (avvoltoi e sciacalli) e i decompositori (funghi e batteri). Entrambi sono considerati consumatori: i primi preferiscono alle prede vive quelle già morte; i secondi sono specializzati nello sfruttare lenergia chimica (contenuta ad esempio nella cellulosa e nei prodotti di rifiuto azotati) che non può essere utilizzata dagli animali.

16 Cicli Principali H2OH2O CO 2 SO NH 3 H2SH2S C O2O2 NO 3 - RED OX RED OX RED OX RED ciclo ossigeno ciclo zolfo ciclo azoto ciclo carbonio

17 Cicli Principali H2OH2O CO 2 SO NH 3 H2SH2S C O2O2 NO 3 - RED OX RED OX RED OX RED ciclo ossigeno ciclo zolfo ciclo azoto ciclo carbonio

18 N organico Eruzioni vulcaniche N 2 atmosferico NO 2 - NH 3 o NH 4 + H 2 O nel suolo H 2 O negli oceani Perdita in sedimenti profondi Plancton e quindi animali marini Ciclo dellAzoto ammonificazione NO 3 - fissazione nitrificazione assimilazione denitrificazione

19 Ammonificazione Processo per cui i composti azotati vengono demoliti da organismi del terreno (batteri e funghi) che utilizzano gli amminoacidi per fabbricare le proprie proteine e liberano nel suolo lazoto in eccesso sotto forma di NH 3 o NH 4 + Non si tratta di una reazione redox: il numero di ossidazione dellazoto rimane costante.

20 Nitrificazione Processo per cui alcuni batteri del suolo sono in grado di ossidare gli ioni ammonio e lammoniaca: 2NH 3 + 3O 2 2NO H + + 2H 2 O Un altro gruppo di batteri si occupa di ossidare ulteriormente i nitriti formati: 2NO O 2 2NO 3 -

21 Assimilazione E un processo che richiede energia e prevede la riduzione dei nitrati, passati allinterno delle cellule vegetali, nuovamente in ioni ammonio che verranno trasferiti a composti contenti carbonio affinché si possano produrre amminoacidi.

22 Denitrificazione Alcuni batteri del suolo in assenza di ossigeno riducono i nitrati in nitriti per poi scindere questi ultimi, utilizzando così lossigeno ricavato, per la loro respirazione, e liberando il rimanente azoto nellatmosfera.

23 Fissazione Alcuni batteri detti azoto-fissatori sono capaci di incorpare direttamente lazoto atmosferico nei composti organici.

24 CO 2 negli oceani Ciclo del Carbonio CO 2 carbonio nellatmosfera C organico diventa HCO 3 - Alterazione rocce Carbonati negli oceani Decomposizione organismi morti Fotosintesi alghe fotosintesi respirazione Giacimenti di combustibile fossile (carbone, petrolio) Eruzioni vulcaniche

25 CO 2 diventa HCO 3 - Lanidride carbonica presente nellatmosfera viene sottratta a questultima e trasformata in ione bicarbonato (e spesso ulteriormente in acido carbonico) in due modi: 1. Attraverso lalterazione superficiale delle rocce carbonatiche e silicatiche: CO 2 + H 2 O + CaCO 3 Ca HCO 3 - e 2CO 2 + H 2 O + CaSiO 2 Ca HCO SiO 2 Gli ioni calcio e bicarbonato formati arrivano nelle acque oceaniche grazie al trasporto da parte dei fiumi.

26 CO 2 diventa HCO 3 - Lanidride carbonica presente nellatmosfera viene sottratta a questultima e trasformata in ione bicarbonato (e spesso ulteriormente in acido carbonico) in due modi: 2. Attraverso la formazione di carbonati negli oceani: CO 2 + H 2 O + CaCO 3 Ca HCO 3 -

27 Fotosintesi E un processo anabolico (di costruzione) che prevede la sintesi del glucosio a partire dallanidride carbonica: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O

28 Respirazione E invece un processo catabolico (di distruzione) in cui il glucosio viene scisso in anidride carbonica. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O

29 Ciclo dello Zolfo S organico H2SH2S S SO H 2 S in parte ossidato (ossidazione spontanea) con O 2 e in parte da microrganismi chemilitotrofi e fotosintetici ( OX ) Batteri chemilitotrofi e fotosintetici ossidano lo zolfo in solfato ( OX ) Processo, messo a punto da vegetali e microrganismi, analogo allassimilazione dellazoto (conversione nitrato in N organico) ( RED ) SO accettatore di H nella respirazione anaerobica ( RED ) Amminoacidi solforati demoliti da batteri con liberazione di H 2 S (desulfurazione) (no REDOX )

30 Ciclo dell Ossigeno Il ciclo dellossigeno è complicato da schematizzare in quanto lelemento è presente in molti composti chimici, sotto forma di ossigeno molecolare o nei composti organici e inorganici. A titolo desempio vediamo da vicino il ciclo dellacqua:

31 Ciclo dell Acqua Oceani laghi Nebbia o nubi Catene montuose Falde acquifere Evaporazione Laria salendo si raffredda e condensa formando Laria che contiene condensa precipita sotto forma di pioggia, neve o grandine In parte si infiltra nel sottosuolo, alimentando Infiltrazione attraverso il suolo

32 Presentazione a cura di Elisa Icovi 5B a.s. 2006/2007


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