I confini dell Ecologia

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Luisa Arena
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1 I confini dell Ecologia Oikos? sistema solare terra biosfera biomi comunità/ecosistemi popolazioni organismi organi tessuti cellule molecole Modulo 3 di 12: L ecosistema cos è? scatole cinesi gli altri organismi: croce e delizia dove tagliare: mat & bio popolazione= specie? cos è?

2 Il concetto di comunità chiusura biologica, apertura termodinamica D 9 5 A C? 4 8 B 10 abbondanza ecotoni gradiente ambientale Modulo 3 di 12: L ecosistema

3 La fonte di energia: il sole Composizione del sole Quali forme di energia arrivano a noi? Perdite per la produzione di biomassa Modulo 3 di 12: L ecosistema

4 sole (inesauribile, 4 MLD anni) autotrofi (produttori primari) Materia organica (biomassa) Es: alghe verdi, fitoplankton,... eterotrofi (produttori secondari) Strutture cardine di un ecosistema Materia inorganica (fattori abiotici) Es: H 2 0, O 2, sali minerali... decompositori (funghi, batteri,...) Materia organica (biomassa) Es: erbivori carnivori detritivori parassiti Modulo 3 di 12: L ecosistema

5 Esempio di ecosistema: lo stagno Modulo 3 di 12: L ecosistema

6 Esempio di ecosistema: la foresta Modulo 3 di 12: L ecosistema

7 A caccia di luce... The Chinese character for "light" on an Arabidopsis leaf. This image was created by exploiting the plant chloroplasts protective response to strong light. Upon selective irradiation of the area within the character, chloroplasts in this region move from the cell surface to the side walls when light is detected by the blue light receptor NPL1. The leaf surface then appears paler in color in the irradiated area attraverso le foglie 1. epidermide superiore 2. tessuto a palizzata (cloroplasti) 3. tessuto lacunoso 4. epidermide inferiore (stomi) 5. nervatura della foglia

8 Dettagli fogliari 2 stoma funzionamento della cellula di guardia

9 Quale luce è assorbita?

10 Produzione primaria Fotosintesi e respirazione

11 La produzione primaria { PPL PPN = produzione primaria lorda = energia acquisita con la fotosintesi = produzione primaria netta = PPL - energia persa con la respirazione Conoscere la PPN è importante: come? Piante terrestri { Metodi diretti 6 moli di CO 2 = 709 Kcal (72 gc) Metodi indiretti PPN = B + M(t 1, t 2 )

12 Misurare la produzione primaria Ambienti terrestri: metodi diretti Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii)

13 Strumentazione (camere di scambio)

14 Tecniche micrometeorologiche Torre micrometeorologica all altopiano del Renon (Ritten, BZ)

15 Ambienti terrestri: metodi indiretti Stime della biomassa viva Measuring the dbh [diameter at breast height] of a Prioria copaifera tree (Fabaceae) at the Barro Colorado tropical forest site, Panama. (Zenith Batista and Eduardo Sierra, field supervisors and botanists, are taking the measurements, while Robin Foster [right] is looking through binoculars at the leaves to identify the species. The tree in the background is a Ceiba pentandra (Bombacaceae), one of the largest individuals in the experimental plot. Photograph taken 1990). LTER scientist measures productivity in the tallgrass prairie.

16 e di quella morta Raccolta del detrito all altopiano del Renon Problema 6.12, pag. 58 di 101 problemi di Ecologia

17 Misurare la produzione primaria Ambienti acquatici Metodo della bottiglia chiara e scura Si guarda all ossigeno disciolto sapendo che vale la relazione 6 moli di O 2 scambiate = 709 Kcal Bottiglia chiara = fotosintesi (con respirazione) = PPN Bottiglia scura = solo respirazione Dunque: 1) La somma delle due è la PPL 2) Precisione (zooplancton e batteri)

18 Metodo delle bottiglie chiara e scura Problema 6.13, pag. 59ibidem

19 I biomi: dal Polo Nord... Tundra Taiga Foresta temperata

20 I biomi:... verso i Tropici... Prateria Foresta mediterranea Deserto Prateria

21 I biomi:... sino all equatore ( Foresta pluviale Savana

22 PPN (g m -2 anni -1 ) PPN e tipi di vegetazione: contributi per unità di area Gradiente geografico (max all equatore) Oceani, deserti e terreni agricoli Tipo di vegetazione Biomassa (g m -2 ) Tundra artica Tundra a cespugli nani Taiga settentrionale Taiga intermedia Taiga meridionale Faggete Querceti Steppe temperate Steppe aride Deserti a cespugli nani Deserti subtropicali Foreste subtropicali Savane aride Savane Foreste pluviali tropicali Mangrovie Oceano aperto Piattaforma continentale Terreno agricolo

23 PPN sul pianeta: bilanci globali (Whittaker & Likens 1973) Area (10 6 km 2 ) PPN media (gc m -2 a -1 ) Terraferma Mare Totale generale N.B. kgc ~ 50% kg biomassa secca PPN tot (10 9 tc a -1 ) Biomassa vegetale media (kgc m -2 ) Biomassa vegetale totale (10 9 tc) Stima rivista recentemente: 560

24 Il concetto di efficienza energia (o materia) entrante [u] dissipazione o perdita/consumo energia (o materia) uscente [y] e = y / u In particolare per i produttori primari si ha e = efficienza fotosintetica = F PPL energia radiazioni solari e N PPN = efficienza produzione netta = PPL

25 Efficienze negli autotrofi SOLE ordini di grandezza persa respirazione PPL PPN e e e F F N oceani terraferma 0.4 / 0.6 non incidente Perché tanta energia viene persa? incidente ma inefficace (frequenza) non solo sole (H 2 O e nutrienti)

26 Photosynthetically Active Radiation

27 Produzione negli eterotrofi PSL = produzione secondaria lorda = energia assimilata PSN = produzione secondaria netta = PSL perdite (somma di escrezione e respirazione) Ingestione e = efficienza di assimilazione = A PSL Ingestione Egestione Assimilazione e N = efficienza produzione netta = PSN PSL Escrezione Respirazione e = efficienza produzione lorda = e e = L A N PSN Ingestione Produzione (crescita e riproduzione)

28 Efficienze negli eterotrofi

29 Efficienze negli eterotrofi SI VEDA TABELLA 4.3 A PAGINA 52 DELLA DISPENSA iso e L

30 La decomposizione

31 Decomposizione e MOM nei vari biomi E un processo dinamico descrivibile come dmom = M () t δ MOM () t dt La rapidità del processo varia da bioma a bioma δ equatoriale >> δ polare Tipo ecosistema MOM nel suolo media (kg C m-2) Area (10 6 km 2 ) Foresta tropicale Foresta temperata Foresta boreale Boscaglia Savana tropicale Prateria temperata Tundra e pascoli alpini Deserto Deserto estremo, roccia e ghiaccio Terreno coltivato Palude Totale di MOM nel suolo totale (10 9 tc)

32 Confronto produzione decomposizione Tipo ecosistema MOM nel suolo media (kg C m-2) Foresta tropicale Foresta temperata Foresta boreale Boscaglia Savana tropicale Prateria temperata Tundra e pascoli alpini Deserto Deserto estremo, roccia e ghiaccio Terreno coltivato Palude Totale di 1456 MOM nel suolo totale (10 9 tc)

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