4.2 - L'ecologia

I fondamentali in sintesiL'ecologia

INIZIA

Biologia

Gli ecosistemiI cicli biogeochimiciI biomi terrestri e acquatici

Che cosa devo sapere prima

La teoria dell'evoluzioneIl metabolismo energeticoLa diversità dei viventi

Che cosa imparerò

INDICE

I biologi raggruppano le specie attualmente viventi in tre gruppi chiamati domìni:

1. Archèi: procarioti formati da cellule prive di compartimenti interni (la cellula procariote) in grado di vivere in ambienti estremi;
2. Batteri: procarioti che si riproducono per scissione binaria e che hanno colonizzato quasi tutti gli ambienti terrestri;
3. Eucarioti: organismi formati da cellule eucariote ovvero dotate di un nucleo e organuli interni, ognuno adibito a una specifica funzione.

A sua volta, il dominio degli eucarioti si divide a sua volta in quattro regni:

1. Protisti: alghe, protozoi e altri organismi che non rientrano negli altri regni. Forme di vita unicellulari o pluricellulari con metabolismi molto diversificati (fotosintetici, eterotrofi, etc.);
2. Piante: organismi pluricellulari autotrofi in grado di svolgere la fotosintesi e produrre autonomamente i propri nutrienti;
3. Funghi: organismi eterotrofi decompositori, si nutrono per assorbimento.
4. Animali: organismi pluricellulari eterotrofi che si nutrono ingerendo e digerendo il cibo.

La teoria dell'evoluzione presentata da Charles Darwin all'interno de L'origine delle specie (1858) si basa su due capisaldi:

1. Le specie non sono immutabili ma cambiano nel tempo;
2. La selezione naturale agisce sulla variabilità individuale per far evolvere le popolazioni.

In un determinato ambiente sopravvivono e si riproducono gli individui di una popolazione che risultano più adatti alle condizioni ambientali, secondo un meccanismo chiamato, appunto, selezione naturale.

Gli organismi ricavano energia dall’ambiente e la trasformano all’interno delle cellule per utilizzarla secondo le proprie esigenze. Il metabolismo è suddiviso in vie metaboliche costituite da:

• reazioni anaboliche che sintetizzano molecole complesse,
• reazioni cataboliche che le scindono.

I processi metabolici più importanti per il rilascio dell’energia del glucosio sono:

• la glicolisi;
• la fermentazione;
• la respirazione cellulare.

In presenza di ossigeno la glicolisi è seguita dalla respirazione cellulare; il rendimento energetico della molecola di glucosio arriva così a 38 molecole di ATP perché il glucosio viene ossidato completamente attraverso diverse reazioni. In assenza di ossigeno, alla glicolisi segue la fermentazione: il piruvato viene convertito in acido lattico mediante la fermentazione lattica o in alcol etilico mediante fermentazione alcolica.

Indice

GLI ECOSISTEMI

Fosforo

Azoto

I CICLI

I BIOMI

Le reti alimentari

La luce solare

I flussi di energia

Terrestri

D'acqua dolce

Marini

Carbonio

La nicchia

Ecosistemi e habitat

Gli ecosistemi

Un ecosistema è definito dalle relazioni che si instaurano tra le componenti biotiche (gli orgnismi viventi) e abiotiche (materia non vivente e le condizioni chimico-fisiche dell'ambiente). L'insieme di tutti gli ecosistemi è la biosfera che ospita la vita sulla Terra.

Gli habitat

All'interno di ciascun ecosistema si possono individuare diversi habitat. Un habitat è lo spazio fisico nel quale vivono determinate specie.

Ethan Daniels/Shutterstock

La barriera corallina è l’habitat di numerosi organismi: alghe, coralli, spugne, molluschi, crostacei, pesci.

La nicchia ecologica

La nicchia ecologica indica le abitudini alimentari e riproduttive di una specie, le interazioni con gli altri organismi, le sue necessità.Per evitare la sovrapposizione delle rispettive nicchie, specie affini possono differenziare le fonti di cibo per raggiungere livelli estremi di specializzazione.

I flussi di energia

Gli ecosistemi sono sistemi aperti che dipendono da un continuo flusso di energia e materia in entrata per il mantenimento della loro organizzazione. Il passaggio di energia avviene lungo la catena alimentare attravero livelli trofici. Nel passaggio da un livello trofico a un altro, l’energia è parzialmente dissipata, mentre la materia viene continuamente riciclata.

La luce solare

La luce solare è uno dei fattori abiotici più importanti per gli ecosistemi nonché la fonte principale di energia per il pianeta Terra. La luce condiziona lo sviluppo delle piante, che la catturano attraverso i pigmenti e la convertono in carboidrati per mezzo della fotosintesi.

Franco Valoti/NMPV

Le piante sfruttano buona parte della radiazione luminosa grazie a pigmenti fotosintetici e hanno evoluto dei sistemi per proteggersi dall’eccessiva radiazione solare proprio come fa questo esemplare di papavero (Papaver rhoeas).

Le reti alimentari

Molti ecosistemi presentano complesse reti alimentari costituite da più catene alimenari connesse tra loro. Al loro interno troviamo diversi livelli trofici:

• produttori: organismi fotosintetici (piante e alghe);
• consumatori primari: erbivori;
• consumatori secondari: carnivori che si nutrono di erbivori;
• consumatori terziari: carnivori che si nutrono di carnivori;
• decompositori: organismi che si nutrono di corpi morti e rimettono in circolo sostanze preziose per altri eterotrofi.

In ecologia i produttori sono organismi...

erbivori

carnivori

fotosintetici

Stop! Scegli la risposta corretta:

SBAGLIATO Gli erbivori sono consumatori primari.

SBAGLIATO I carnivori sono consumatori secondari

ESATTO! Si tratta di piante (sulla terraferma) e alghe (in ambienti marini) che con la fotosintesi trasformano l'energia solare in composti organici.

I cicli biogeochimici

I cicli biogeochimici descrivono come un elemento o un composto chimico circola tra atmosfera, idrosfera, litosfera e biosfera.

Wikipedia

L'eutrofizzazione è un'alterazione del ciclo dell'azoto causata dall'impiego di fertilizzanti azotati in agricoltura e provoca un accumulo di microscopici organismi fotosintetici che conferisce un colore verde alle acque.

Questo video ti illustra il ciclo del carbonio che coinvolge diversi serbatoi: le rocce e i sedimenti marini, gli oceani e l’atmosfera.

Il ciclo del carbonio

Questo video mostra il ciclo dell'azoto alimentato dall'atmosfera dalla quale attingono i batteri azotofissatori che convertono N2 in molecole utili per le piante.

Il ciclodell'azoto

Questo video ti illustra il ciclo del fosforo che interessa la litosfera, la biosfera, l'idrosfera ma non l'atmosfera.

Il ciclo del fosforo

... attraverso la fotosintesi la CO2 viene trasformata in carboidrati?

... l'alterazione causata dall'utilizzo di fertilizzanti provoca l'eutrofizzazione?

... i batteri nitrificanti ossidano l'ammoniaca in nitriti e nitrati?

Stop! In quale ciclo...

IL CICLO DEL CARBONIO

IL CICLO DEL FOSFORO

IL CICLO DELL'AZOTO

I biomi terrestri e acquatici

I biomi caratterizzano aree che includono più continenti e sono classificati in base alla tipologia di flora o fauna dominanti.

• I biomi terrestri si differenziano in base al tipo di vegetazione prevalente correlata alle condizioni climatiche. Ci sono otto biomi principali.

• I biomi acquatici sono definiti in base alle specie animali che li abitano in biomi marini e biomi di acqua dolce.

I biomi terrestri

Si trova nella regione orientale dell’America del Nord, nell’Asia orientale e in Europa. Dominano le caducifoglie come quercia, betulla, acero, tiglio e castagno.

Foresta temperate

Si trovano nelle regioni sub-artiche boreali dell’Eurasia e dell’America, al di sotto della tundra. Biomi freddi dominati dalle conifere resistenti alle abbondanti nevicate, al gelo e alla siccità.

Taiga e foresta alpina

Regioni più settentrionali del Nord America, Europa ed Asia. Nella tundra il freddo consente la crescita solo di piante erbacee, bassi arbusti, muschi e licheni.

Tundra

I biomi terrestri

Si trova nelle zone tropicali ed equatoriali di Asia, Australia e America. Nella savana si alternano stagioni caratterizzate da siccità e stagioni piovose. La più conosciuta è la savana africana.

Savana

Si trova nelle coste meridionali europee ma anche in California e in Cile. Tipica di regioni con inverni miti e piovosi ed estati lunghe e asciutte.

Macchia mediterranea

Zone di trasizione tra i deserti e le foreste temperate. Le praterie sono dominate da piante erbacee come le graminacee. La pampa argentina e la steppa russa sono esempi di questo bioma.

Prateria

I biomi terrestri

A latitudini di circa 30° Nord e Sud, si estendono zone caratterizzate dalla quasi totale assenza di vegetazione e da scarse precipitazioni. Esistono inoltre deserti caldi, freddi o polari.

Deserto

Si sviluppa in aree in cui le precipitazioni sono abbondanti in tutte le stagioni. Questo bioma si trova nella zona equatoriale e qui si concentra la maggior varietà di piante e animali del pianeta.

Foresta pluviale

Jay Boucher/Shutterstock Pi-Lens/hutterstock Gregory A. Pozhvanov/hutterstock Gil.K/hutterstock Gabriele Maltinti/hutterstock Dirk Ercken/hutterstock eAlisa/hutterstockR.M. Nunes/hutterstock

I biomi marini

Il bioma marino ospita una grande varietà di organismi acquatici che si dividono in tre grandi categorie in base al tipo di movimento: plancton, bentos e necton.

Il plancton è costituito da organismi galleggianti che si muovono trasportati dalle correnti. Le meduse sono un esempio di animali planctonici. Credit: H.Tanaka/Shutterstock

Il bentos comprende gli organismi che vivono a contatto con il fondale. Questa aragosta caraibica (Panulirus argus) vive sul fondale marino. Credit: Ethan Daniels/Shutterstock

Il necton comprende gli organismi che sono in grado di nuotare liberamente, come questo squalo. Credit: wildestanimal/Shutterstock

I biomi d'acqua dolce

I biomi di acqua dolce si dividono in tre gruppi in base al movimento delle acque: ambienti lentici, ambienti lotici e zone umide.

Laghi e stagni sono biomi di acque calme o ambienti lentici. Credit: basel101658/Shutterstock

Negli ambienti lotici (fiumi e ruscelli) l'acqua scorre dalla sorgente alla foce seguendo la pendenza del terreno da cui dipende la velocità della corrente. Credit: Sergey Dzyuba/Shutterstock

Le zone umide costituiscono un bioma che comprende acquitrini, paludi e torbiere: l'aspetto comune è il loro periodico allagamento. Credit: Kuttelvaserova Stuchelova/Shutterstock

Nei biomi marini gli animali bentonici sono quelli che...

vivono sul fondale

nuotano attivamente

sono trasportati dalla corrente

Stop! Scegli la risposta corretta:

SBAGLIATO Sono gli animali nectonici a nuotare attivamente.

SBAGLIATO Sono gli animali planctonici a vivere sul fondale marino.

ESATTO!

Che cosa sono l'habitat e la nicchia ecologicaL'importanza del sole Il funzionamento dei cicli biogeochimiciGli ecosistemi terresti e acquatici

Che cosa ho imparato

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