Tre gruppi principali di organismi in un ecosistema

1-Produttori:1-Produttori:Organismi fotosinteticiOrganismi fotosintetici

2-Consumatori di 1° ordine2-Consumatori di 1° ordine(erbivori, carnivori e(erbivori, carnivori e

onnivori di piccole dimensioni)onnivori di piccole dimensioni)

2-Consumatori di 2° ordine2-Consumatori di 2° ordine(carnivori e onnivori predatori)(carnivori e onnivori predatori)2-Consumatori di 2-Consumatori di

ordine superioreordine superiore(superpredatori)(superpredatori)

3-Decompositori3-Decompositoribatteribatteri

Tutti gli ecosistemi funzionano mediante scambio di materia ed energia

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

Che cosa assorbe l’energia luminosa?

- I cloroplasti contengono il pigmento clorofillaclorofilla

-Assorbe principalmente nel rossorosso e violetto-bluvioletto-blu del viibile

Chl a absorbance

Fotosintesi

Materia prima per

sintetizzare glucosio

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Energia solare

Materiale

inorganico

Nuovi composti organici

sottoprodotto

6CO2 + 6H2O ← C6H12O6 + 6O2 Energia chinica

Respirazione cellulare

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

I produttori primari richiedono oltre la luce solare e nutrienti, acqua e CO2 per la

fotosintesi.

• luce solare e nutrienti sono i fattori limitanti.

• I “blooms” di fitoplancton sono causati da abbondanza di luce e nutrienti.

Produttività negli oceani

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

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

Produttività negli oceani

Punto di compensazione

fotoinibizione

Intensità luminosa (I)

foto

sin

tesi

(P

)

+

0-

Pmax

Pg

Pn

Ic

Respirazione R

Pg (Gross photosynthesis): fotosintesi totale (lorda) prima di sottrare la respirazione

Fotosintesi netta: fotosintesi lorda meno la respirazione, i.e. Pg – RE’ 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

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

Tramite diffusione attraverso la membrana:le molecole si muovono secondo un gradiente di

concentrazione (alto basso)

Assorbimento dei nutrienti

Distribuzione dei nutrienti rispetto l’O2

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

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?

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

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.

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.

G F A LGMM A S O N D

G F A LGMM 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.

Ciclo di Produzione Primaria in ambiente temperato.

G F A LGMM A S O N D

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.

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.