Tre gruppi principali di organismi in un ecosistema

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

2. 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

3. Chl a absorbance Che cosa assorbe l’energia luminosa? - I cloroplasti contengono il pigmento clorofilla -Assorbe principalmente nel rosso e violetto-blu del viibile

4. 6CO2 + 6H2O ← C6H12O6 + 6O2 Energia chinica Nuovi composti organici Materiale inorganico Fotosintesi sottoprodotto Energia solare 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 Materia prima per sintetizzare glucosio Respirazione cellulare

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

6. Produttività negli oceani I produttori primari richiedono oltre la luce solare e nutrienti, acqua e CO2per la fotosintesi. Produzione primaria: gC/m2/anno quantità totale di carbonio (C) in grammi (g) convertito in materiale organico per metro quadrato (m2) di superficie marina all’anno • luce solare e nutrienti sono i fattori limitanti. • I “blooms” di fitoplancton sono causati da abbondanza di luce e nutrienti.

7. Produttività negli oceani 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, • dell’ora del giorno • dalla trasparenza dell’acqua

8. Pmax fotoinibizione Pn fotosintesi (P) Pg + 0 - Punto di compensazione Respirazione R Ic Intensità luminosa (I) 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

10. 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

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

12. Distribuzione dei nutrienti rispetto l’O2

13. La concentrazione di O2 disciolto è inversamente proporzionato a quello dei nutrienti • O2 è elevato alla superficie e nei strati rimescolati • O2 scende al minimo alla base del termoclino • O2 successivamente aumenta on la profondità

14. Perché O2 è elevato alla superficie e nei strati rimescolati #1: Come e dove è prodotto l’ossigeno nel mare??? 6H2O + 6CO2 + energia + nutrienti = C6H12O6 + 6O2 #2: In che modo può l’ossigeno essere rimescolato dall’atmosfera all’oceano?

15. La materia organica morta affonda • La velocità di affondamento diminuisce quando la meteria organica incontra l’acqua fredda e densa del termoclino • Nel termoclino il matriale organico viene ossidato. Quindi l’acqua si impoverisce di O2 e si arricchisce di nutrienti • L’acqua fredda e ricca di nutrienti del termoclino è rimescolata alle acque superficiali illuminate grazie all’upwelling

16. La produttività varia enormemente in parti differenti dell’oceano 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.

17. G F M A M G L A S O N D 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.

18. G F M A M G L A S O N D 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.

19. Ciclo di Produzione Primaria in ambiente temperato.

20. 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. G F M A M G L A S O N D

21. La produzione primaria varia da 25 a 1250 gm C/m2/anno nell’ambiente 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 • L’acqua al centro dell’Oceano è di colore azzurro chiaro perché è presente un forte termoclino e l’attività biologica è pressoché assente. • Le piattaformi continentali hanno una produttività tra i 50 e 200 gm C/m2/anno perché I nutrienti vengon oriversati dal’ambiente terrestre e l’idrodinamismo recicla i nutrienti dal fondale • Le aree polari hanno elevata produttività perché non c’é picoclino ad inibire il rimescolamento • Le acque equatoriali hanno elevata produttività in conseguenza dell’upwelling.