I processi fondamentali negli ecosistemi: produzione e decomposizione

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "I processi fondamentali negli ecosistemi: produzione e decomposizione"

Marco Fusco
7 anni fa
Visualizzazioni

1 I processi fondamentali negli ecosistemi: produzione e decomposizione La produzione primaria l attività degli organismi fotosinteticiè la porta di ingresso dell energia nell ecosistema essi sono in grado di sfruttare l energia solare per trasformare composti inorganici semplici in complesse molecole organiche l energia acquisita e stoccata nella biomassa vegetale prende il nome di produzione primaria Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 2] 1

2 La fotosintesi 12 H 2 O + 6 CO 2 + energia C 6 H 12 O O H 2 O 709 kcal Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 3] La respirazione C 6 H 12 O O H 2 O 12 H 2 O + 6 CO 2 + calore 709 kcal Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 4] 2

3 La produzione primaria fotosintesi 12 H 2 O + 6 CO 2 C 6 H 12 O O H 2 O respirazione 12 H 2 O + 6 CO 2 C 6 H 12 O O H 2 O Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 5] Misurare la produzione primaria ambiente terrestre: metodi diretti 6 mol CO 2 = 72 gc = 709 kcal primavera estate Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 6] 3

4 Misurare la produzione primaria ambiente terrestre: metodi indiretti PPN= B+ M(t 1,t 2 ) contenuto di carbonio: ~45-50% della biomassa secca Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 7] Misurare la produzione primaria ambiente acquatico: bottiglia chiara e scura 6 mol O 2 = 709 kcal fotosintesi e respirazione PPN solo respirazione PPN + respirazione = PPL Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 8] 4

5 Biomi e produzione primaria un biomaè un insieme di ecosistemi (su scala geografica), associati a un particolare clima e caratterizzati principalmente dal tipo di vegetazione dominante Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 9] PPN nei diversi biomi Bioma Area Biomassa (totale) Biomassa (densità) PPN totale PPN media (10 6 km 2 ) (PgC) (kgc m 2 ) (PgC yr 1 ) (gc m 2 yr 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 oligotrofiche 11.0 Acque mesotrofiche 27.4 Acque eutrofiche 9.1 Macrofite 1.0 Totale oceano Totale generale Houghton J.T.etal.(2001) IPCC Third Assessment Report -Climate Change 2001: The Scientific Basis FieldC.B.etal.(1998) Primary Production of the Biosphere: Integrating Terrestrial and Oceanic Components. Science 281: Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 10] 5

6 La produzione primaria netta della terra Stime NASA agosto 2011 (fonte: earthobservatory.nasa.gov) Corsodi Ecologia modulo 9: i processi fondamentalinegliecosistemi [ 11] La produzione primaria netta della terra Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 12] 6

7 Quanto è efficiente la produzione primaria? radiazione solare incidente: 342 W/m 2 raggio della terra: 6373 km 1 W = 1 J/s 1 cal= J PPN globale: gc/anno 72 gc= 709 kcal quale frazione dell energia solare è immagazzinata nella biomassa vegetale? Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 13] Quanto è efficiente la produzione primaria? radiazione solare incidente: R= 342 W/m 2 raggio della Terra: r= 6373 km radiazione incidente totale: R 4πr 2 /2 = W energia che raggiunge la terra ogni anno: J/anno = kcal/anno PPN globale: gc/anno = kcal/anno solo lo 0.15% dell energia solare è immagazzinato nella biomassa vegetale! Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 14] 7

8 Il concetto di efficienza Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 15] Efficienze negli autotrofi efficienza fotosintetica: e F = PPL/ radiazione solare efficienza di produzione netta: e N = PPN/ PPL ordini di grandezza: e F ~0.002 oceani e F ~0.004 terraferma e N ~ perché tanta energia persa? non incidente inefficace inutilizzabile (altri fattori limitanti) Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 16] 8

9 La radiazione fotosinteticamente attiva Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 17] Efficienze negli eterotrofi efficienza di assimilazione: e A = PSL/ ingestione efficienza di produzione netta: e N = PSN/ PSL efficienza di produzione lorda: e L = e A e N = PSN/ ingestione ordini di grandezza: e A ~ e N ~ Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 18] 9

10 Efficienze negli eterotrofi RicklefsR. (1979) Ecology Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 19] La decomposizione l attività degli organismi decompositoriconsente il ricircolo dell energia e della materia nell ecosistema essi sono in grado di mineralizzarele complesse molecole organiche in composti inorganici semplici, rendendoli nuovamente disponibili ai produttori primari Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 20] 10

11 La decomposizione Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 21] La decomposizione Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 22] 11

12 Decomposizione nei diversi biomi Bioma MOM totale MOM media (PgC) (kgc m 2 ) Foreste tropicali Foreste temperate Foreste boreali Boscaglie Savane tropicali Praterie temperate Tundra e pascoli alpini Deserti Deserti estremi, rocce e ghiacci Terreni coltivati Paludi Totale terraferma 1456 SchlesingerW. (1977) Carbon balance in terrestrial detritus. Annual Review of Ecology and Systematics 8: Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 23] Produzione vs. decomposizione: stime recenti Corso di Ecologia modulo 9: i processi fondamentali negli ecosistemi [ 24] 12

Documenti analoghi

I processi fondamentali negli ecosistemi: produzione e decomposizione

I processi fondamentali negli ecosistemi: produzione e decomposizione La produzione primaria l attività degli organismi fotosintetici è la porta di ingresso dell energia nell ecosistema essi sono in grado