CICLI BIOGEOCHIMICI prof. Franca Perin

Un ciclo biogeochimico (o ciclo vitale) è il percorso seguito da un determinato elemento chimico all'interno della biosfera.

In ogni ciclo è possibile distinguere due comparti: un pool di riserva, grande e stabile, dove l'elemento non è immediatamente disponibile per gli organismi e gli scambi sono poco attivi. un pool di scambio, di dimensioni ridotte ma circolante attivamente, in cui l'elemento è disponibile per gli organismi e gli scambi tra essi e l’ambiente sono molto più attivi.

In base alla localizzazione del pool di riserva, i cicli biogeochimici vengono distinti in: gassosi, dove il pool di riserva è l'atmosfera o l'idrosfera (es: ciclo dell'azoto, ciclo dell'acqua e ciclo del carbonio) sedimentari, dove l'elemento è presente in una riserva localizzata nella litosfera (es: ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo e ciclo del ferro)

IL CICLO DELL’ACQUA

Il ciclo dell'acqua è un ciclo gassoso che consiste nella circolazione dell'acqua tra l'atmosfera, la terra, le acque superficiali, le acque sotterranee e gli organismi viventi, includendo i cambiamenti di stato fisico dell'acqua tra la fase liquida, solida e gassosa. La scienza che studia il ciclo dell'acqua è l'idrologia.

►Quando una molecola d'acqua arriva nel mare, in media ci mette 2 ►Quando una molecola d'acqua arriva nel mare, in media ci mette 2.000 anni ad evaporare nuovamente. ► Rimane nell'atmosfera mediamente per 12 giorni prima di condensarsi e precipitare nuovamente come pioggia, neve o grandine ed infiltrarsi nel suolo

La quantità di acqua che arriva ad infiltrarsi nel terreno dipende dalla permeabilità del suolo o della roccia. Le acque sotterranee tendono a muoversi molto lentamente, così l'acqua può ritornare alla superficie anche dopo 10.000 anni: si parla di “acqua fossile”.

►Grazie alla forza di gravità l’acqua ritorna in superficie ad un’altezza inferiore a quella del punto di infiltrazione (fenomeno delle risorgive) ► Inizia a scorrere verso il mare, anche se può stazionare nei laghi per un certo tempo. ► Non tutta l'acqua ritorna al mare per scorrimento: gran parte evapora prima.

REGOLAZIONE DEL CLIMA L'acqua degli oceani riceve energia dal Sole, che facendola evaporare riduce la temperatura della Terra: senza questo effetto di raffreddamento, l'effetto serra porterebbe la temperatura superficiale del nostro pianeta a 67 °C.

A causa del riscaldamento globale sono aumentati i tassi di evaporazione e precipitazione (tropicalizzazione del clima) A partire dal 1850, anno in cui terminò la piccola era glaciale iniziata nel XIV secolo, si assiste anche ad una costante ritirata dei ghiacciai, dato che l’acqua che essi ricevono non è sufficiente a compensarne la perdita per scioglimento e sublimazione.

Anche le attività umane possono influire nell'alterare il ciclo idrologico Agricoltura Inquinamento atmosferico Costruzione di dighe Deforestazione e riforestazione Estrazione dell'acqua dalla falda freatica mediante pozzi Sottrazione d'acqua dai fiumi Urbanizzazione

CICLO DELL’ACQUA

ILCICLO DELL’AZOTO

Questo ciclo viene definito gassoso poiché il pool di riserva (il serbatoio di questo elemento chimico) è l'atmosfera, dove l'azoto occupa circa il 78 % del volume. Tutti gli esseri viventi devono assimilare l’azoto per la formazione dei loro composti organici, quali le proteine e gli acidi nucleici.

Questo ciclo risulta molto complesso proprio perché l'atomo di azoto può entrare a far parte di un elevato numero di molecole: azoto molecolare N2 ammoniaca NH3 sali d'ammonio –NH4 nitriti –NO2 nitrati –NO3 azoto organico di proteine ed acidi nucleici.

Normalmente le piante possono assimilare l'azoto solo tramite l'assorbimento di nitriti, nitrati e sali d'ammonio, che disciolti nell'acqua del terreno giungono fino alle loro radici. Grazie all’azotofissazione alcuni batteri liberi nel terreno o viventi in simbiosi con le radici di alcune piante come le leguminose prelevano l'azoto molecolare (N2) presente nell'atmosfera e lo trasformano in ammoniaca (NH3) o in sali d’ammonio.

Radici di leguminosa: all'interno dei noduli radicali vivono i batteri azoto fissatori

L’azotofissazione è una fonte di azoto molto importante per l’agricoltura, perché il solo uso dei fertilizzanti chimici non potrebbe soddisfare la sua richiesta su scala mondiale, oltre ad essere inquinante. Una pratica agricola che sfrutta questa simbiosi per la fertilizzazione del terreno è il sovescio con le leguminose.

Una volta assorbito dalle piante, l'azoto entra nella catena alimentare: viene ingerito dagli erbivori, successivamente prede dei carnivori di dimensioni sempre maggiori. Con la morte di questi organismi, i decompositori restituiscono l’azoto al terreno, che potrà ritornare nell'atmosfera grazie all'azione dei funghi e di alcuni batteri specializzati.

Questi organismi, mediante l’ammonificazione, liberano l'ammoniaca nel terreno

Le molecole di ammoniaca possono subire un processo chiamato nitrificazione da parte di particolari batteri, che possono trasformarle in nitriti. Altri batteri poi possono ossidare i nitriti in nitrati . Grazie alla denitrificazione, una parte dell'azoto dei nitrati viene trasformato ad opera di altri batteri in azoto molecolare che ritorna all'atmosfera.

CICLO DELL’AZOTO

IL CICLO DEL CARBONIO

Il carbonio è presente nell'atmosfera terrestre come anidride carbonica, che rappresenta solo lo 0,04% circa della composizione dell'atmosfera (percentuale in aumento).

Altri gas contenenti carbonio sono il metano e i clorofluorocarburi (i CFC, totalmente artificiali). Sono gas la cui concentrazione nell'atmosfera é aumentata negli ultimi decenni, contribuendo probabilmente al riscaldamento globale in maniera significativa (effetto serra).

Grazie alla luce solare, mediante la fotosintesi, le piante prelevano dall'atmosfera la CO2 e la trasformano assieme all'acqua in zuccheri come il glucosio.

Parte di questo carbonio immagazzinato nei tessuti vegetali passa successivamente agli animali che si cibano delle piante ed ai carnivori che si cibano degli erbivori, entrando nella catena alimentare.

Parte del carbonio presente nei tessuti degli organismi viventi viene ritrasformato in CO2 attraverso la respirazione e restituito all’atmosfera. Con la morte degli organismi viventi, i loro tessuti vengono attaccati dagli organismi decompositori, che liberano gli elementi che li costituiscono: quindi anche il carbonio, sotto forma di CO2, ritorna nell’atmosfera.

CICLO DEL CARBONIO

IL CICLO DEL FOSFORO

E’ tipicamente sedimentario: infatti la riserva di questo elemento, generalmente scarso, è costituita quasi esclusivamente dalle rocce fosfatiche, e solo quando esse riemergono per eventi geologici il fosforo contenuto può entrare in circolazione.

Le rocce contenenti fosforo vengono erose, ed il fosforo che si libera può essere utilizzato prima dalle piante, e poi passando attraverso le catene alimentari, anche dagli animali. I microrganismi del suolo che degradano i detriti vegetali e animali liberano nuovamente fosforo inorganico, generalmente sotto forma di fosfati, che vengono riutilizzati dalle piante.

Parte dei fosfati presenti nel terreno viene dilavata dalle piogge e portata al mare, dove viene utilizzata parzialmente da alghe e animali marini. Parte del fosfato che arriva in mare viene restituito alla terra sotto forma di guano, prodotto dagli uccelli che si cibano di pesci; un'altra parte invece si deposita nei sedimenti della zona litorale e del fondo del mare.

NICCHIA ECOLOGICA

Indica il ruolo di una specie in un ecosistema, e comprende tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche che ne permettono l'esistenza in quel particolare ambiente (luce, anidride carbonica, ossigeno acqua e sostanze nutritive, temperatura, cibo, presenza di predatori, specie che competono per le stesse risorse). Basta che vari uno solo di questi fattori perché vari anche la nicchia ecologica nel suo complesso.

Le specie, in genere, occupano nicchie tanto più simili quanto più simili sono le loro abitudini alimentari e questo può diventare per le due specie un importante fattore di competizione.

Nel Bosco della Mesola due specie occupano 2 nicchie ecologiche simili il daino (Cervus dama), specie non autoctona in quanto originaria dell’Asia minore, introdotta probabilmente nel Bosco della Mesola a scopo venatorio già nel 16° secolo dai duchi d’Este, antichi proprietari del terreno. il cervo europeo (Cervus elaphus), specie autoctona molto importante per il Bosco, in quanto considerato l'ultima testimonianza dell’antica popolazione di cervi della pianura padana.

BIBLIOGRAFIA – ELENCO SITI INTERNET Eugene P. Odum: Ecologia - Zanichelli ed. Enciclopedia on line Wikipedia Enciclopedia on line MSN Encarta Il ciclo dell'azoto www.atmosphere.mpg.de/enid/No_8_Aprile_2__6_Ozono_e_ciclo_N2/C__Il_ciclo_dell_azoto_5pj.html ciclo del C venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0023.htm il ciclo dell'acqua venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0043.htm Nicchia biologica www.torinoscienza.it/parole/apri?obj_id=539 Parco Delta del Po Emilia-Romagna - Natura >ambienti naturali ... www.parcodeltapo.it/er/natura/ambienti/boschi_mesola.html Il Portale del Delta del Po www.deltadelpo.it/headlines.asp?posizione=403 Bosco della Mesola www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/boscodellamesola.htm - Life Bosco della Mesola www2.corpoforestale.it/web/guest/ambientericerca/progettiricerca/lifeboscomesola Flora e fauna del Bosco della Mesola www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/florafaunaboscomesola.htm boscone www.comune.goro.fe.it/turismo/boscone.htm Itinerari naturalistici: Il Gran Bosco della Mesola www.anisn.it/scuola/percorsi/po/bosco.htm