Produzione primaria. Fotosintesi. H 2 O + CO 2 + calore. Luce + CO 2 + H 2 O carboidrati + O 2 + H 2 O. Respirazione

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Michele Ferrara
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1 Fotosintesi Luce + CO 2 + H 2 O carboidrati + O 2 + H 2 O carboidrati + O 2 + H 2 O H 2 O + CO 2 + calore Respirazione Produzione primaria

2 A caccia di luce epidermide superiore 2. tessuto a palizzata (cloroplasti) 3. tessuto lacunoso 4. epidermide inferiore (stomi) 5. nervatura della foglia 4 Cloroplasti...attraverso le foglie

4 Dettagli fogliari stomi 2 funzionamento della cellula di guardia

5 Quale luce è assorbita?

6 La fotosintesi 12 H 2 O + 6 CO 2 + energia C 6 H 12 O O H 2 O moli 709 kcal moli

7 La respirazione C 6 H 12 O O H 2 O 12 H 2 O + 6 CO 2 + calore

8 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 )

9 Misurare la produzione primaria Ambienti terrestri: metodi diretti Abete di Douglas

10 Strumentazione (camere di scambio)

11 Tecniche micrometeorologiche

12 Torre micrometeorologica all Altopiano del Renon

13 Misurare la produzione primaria Ambienti terrestri: metodi indiretti PPN = B + M(t 1, t 2 ) Problema 6.12, pag. 58 di 101 problemi di Ecologia

(Zenith Batista and Eduardo Sierra, field supervisors and botanists, are taking the measurements, while Robin Foster [right] is

14 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.

15 Raccolta del detrito all Altopiano del Renon

16 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) Problema 6.13, pag. 59 ibidem

17 Metodo delle bottiglie chiara e scura

18 Biomi e produzione primaria bioma: un insieme di ecosistemi associati a un particolare clima e caratterizzati dal tipo di vegetazione dominante

19 PPN nei diversi biomi Gradiente geografico (max all equatore) Oceani, deserti e terreni agricoli PPN (g m -2 anni -1 ) 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

20 La produzione primaria netta della terra Stime NASA per il 2002

21 PPN sul pianeta: bilanci globali N.B. kgc ~ 50% kg biomassa secca Bioma Area (10 6 km 2 ) Biomassa totale (PgC) Densità di biomassa (kgc m- 2 ) PPN totale (PgC anno -1 ) PPN media, produttività (gcm -2 anno -1 ) Foreste tropicali Foreste temperate Foreste boreali Savane tropicali e praterie Praterie temperate e cespuglieti Deserti e semideserti Tundra Terreno agricolo Ghiaccio Totale terraferma Acque 11.0 oligotrofiche Acque 27.4 mesotrofiche Acque eutrofiche 9.1 Macrofite 1.0 Totale oceano Totale generale (IPCC 2001, Field et al. 1998)

22 Figure 1. Global annual NPP (in grams of C per square meter per year) for the biosphere, calculated from the integrated CASA-VGPM model. The land vegetation index from the AVHRR sensors is the average from 1982 to Global NPP is Pg of C year -1 ( g of C year- 1 ), with 46.2% contributed by the oceans and 53.8% contributed by the land.

23 Un semplice calcolo globale Radiazione che raggiunge la terra ogni anno: J PPN globale: gc/anno 72 gc = 709 kcal = J PPN globale: J/anno Solo lo 0.15% dell energia solare è immagazzinata nella biomassa vegetale

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 persa respirazione Efficienze negli autotrofi SOLE PPL PPN e F e e F N ordini di grandezza 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 DELLA DISPENSA iso e L

30 La decomposizione

31 Decomposizione in diversi ecosistemi

32 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)

33 Confronto produzione - decomposizione Bioma Densità di biomassa Biomassa totale (PgC) (kgc m- 2 ) Foreste tropicali Foreste temperate Foreste boreali Savane tropicali e praterie Praterie temperate e cespuglieti Deserti e semideserti Tundra Terreno agricolo Ghiaccio 0 0 Totale terraferma Tipo ecosistema di 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 1456 MOM nel suolo totale (10 9 tc)

34 Stime più recenti

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