Ecologia e didattica delle scienze naturali

FATTORI LIMITANTI

BIOMI

Presentano: Temperature relativamente basse

Precipitazioni da moderate a copiose

Le foreste temperate sono dislocate a Sud della taiga nel Nordamerica orientale, Asia orientale e gran parte dell'Europa. Sono caratterizzate da:

Clima temperato

Precipitazioni relativamente abbondanti

Steppe, pampas, praterie

Le praterie temperate comprendono le le lenordamericane veldt sudafricano.e il Sono contraddistinte da:

Estati calde e secche, inverni molto rigidi

Precipitazioni generalmente moderate

Terreni molto fertili

Le savane hanno una stagione secca e una stagione delle piogge. Le maggioriestensioni di questo bioma si trovano in Africa, altre savane si trovano in Australia, Sud-est asiatico e Sudamerica. Sono caratterizzate da:

Temperature medie abbastanza elevate (20-25 °C)

Periodi relativamente freschi e secchi che si alternano a stagioni di piogge intense

Grandi estensioni di graminacee con alberi sparsi

I deserti hanno precipitazioni annuali molto scarse

penetra la luce solare (fino a 120-150 m). È la zona più ricca di organismi, dal fitoplancton, allo zooplancton, ai pesci di piccola e grande taglia. La zona pelagica, di mare aperto, comprende la maggior parte delle acque oceaniche ed è suddivisa in epipelagica, mesopelagica e batipelagica.

A seconda della profondità, la zona presenta fattori limitanti. Il concetto di fattore limitante, concepito da von Liebig, può essere esteso a tutte le sostanze e le condizioni ambientali che possono limitare la crescita degli organismi se presenti in difetto (o in eccesso). Diverse sostanze, anche nutrienti, sono tossiche se la loro concentrazione nell'ambiente supera determinate soglie, danneggiando o limitando lo sviluppo degli individui. L'anidride carbonica, indispensabile agli autotrofi per la vita, diventa tossica quando supera la concentrazione di 5.000 ppm.

I fattori abiotici sono i fattori di natura fisica (temperatura, luce) o chimica (ossigeno, pH); i fattori biotici sono

Intervallo di tolleranza

Per ogni specie vivente è possibile definire dei limiti minimi e limiti massimi relativi alla presenza di sostanze ed alle condizioni ambientali, oltre i quali la vita non è possibile. I limiti minimi e massimi relativi ai diversi fattori ecologici vengono definiti limiti di tolleranza. L'intervallo compreso tra i limiti di tolleranza viene detto intervallo di tolleranza. Le condizioni ottimali possono cambiare durante il ciclo vitale.

BIODIVERSITÀ E FUNZIONI ECOLOGICHE

La diversità di specie di un ecosistema corrisponde alla complessità delle interazioni tra queste, cioè il numero delle vie lungo le quali l'energia può attraversare una comunità. La biodiversità è la diversità della vita. La diversità della vita è a sua volta scindibile in tre sottolivelli:

1. Diversità del patrimonio genetico (razze o
varietà di specie selvatiche edomestiche) 2. Diversità delle specie (animali, piante, funghi, microrganismi) 3. Diversità degli ecosistemi (ambienti naturali quali acqua, boschi, spazio alpino, ecc.) Biodiversità funzionale, 4. cioè la diversità delle interazioni che si esplicano all'interno e fra i tre livelli di un sistema. ENERGIA: non si crea né si distrugge, ma si trasforma da una forma all'altra. Nessuna trasformazione può avere efficienza del 100%, poiché durante il processo ci sarà sempre la dispersione di una parte di energia. A cosa serve l'energia negli organismi viventi? Metabolismo basale e mantenimento - Accrescimento - Rinnovamento dei tessuti - Evapotraspirazione (vegetali) - Traspirazione (animali omeotermi) - Locomozione e movimento - Riproduzione Radiazione solare – la diversa incidenza dei raggi solari in funzione della latitudine e dei cicli stagionali determina una diversadisponibilità di energia sulla superficie della Terra. Cambiamenti climatici globali: i gas serra (CO2, metano, ossidi di azoto, ecc.) ed il vapore acque presenti nell'ambiente intrappolano il calore emesso dalla Terra in prossimità della sua superficie. ECOSISTEMA Gli elementi dell'ecosistema sono organizzati su livelli gerarchici. Il flusso di energia nell'ecosistema è tale da determinare un preciso ordine di scambi fra gli elementi dell'ecosistema. Salendo nella catena alimentare troviamo via via animali più grandi che sono via via meno numerosi. produttività primaria La produttività primaria di un ecosistema o di una sua parte è la quantità di sostanza organica prodotta nell'unità di tempo dagli organismi fotosintetici. EUTROFIZZAZIONE È una irregolare proliferazione di biomassa vegetale (microalghe). Il termine eutrofizzazione, in origine indicava una condizione di ricchezza in sostanze nutritive in ambiente acquatico, oggiviene correntemente usato per indicare le fasi successive del processo biologico conseguente a tale arricchimento e cioè l'abnorme sviluppo di alghe con conseguenze spesso deleterie per l'ambiente. Fasi del ciclo di eutrofizzazione: - Aumento dell'apporto di nutrienti in mare da parte di fiumi e scarichi non depurati - Condizioni del mare calmo con acqua stratificata - Si sviluppano le fioriture microalgali - Dopo un po' di giorni le alghe muoiono e si depositano sul fondo - La decomposizione delle alghe morte da parte della componente batterica sottrae ossigeno alle acque di fondo, causando ipossia e anossia - Gli organismi bentonici (molluschi, pesci) muoiono o migrano - Si modifica la composizione delle biocenosi di fondo FOTOSINTESI I primi organismi apparsi sulla terra erano probabilmente fotosintetici; quasi 3,5 miliardi di anni fa inizia la rimozione del carbonio dall'atmosfera. Ciò determina l'iniezione dell'ossigeno e quindi la

Creazione di un pianeta ossidato, la protezione dell'ambiente terrestre con la fascia di ozono e la stabilizzazione della temperatura attraverso i gas serra. Il processo di trasformazione dell'atmosfera probabilmente è durato fino a 300-400 milioni di anni fa.

Diffusione della luce attraverso gli stati fogliari

Un albero è una struttura a foglie sovrapposte in strati discontinui attraverso i quali la luce fluisce per aumentare la fotosintesi. La massima area fogliare è esposta a basse intensità di luce dove la fotosintesi è più efficiente. Gli alberi esposti in piena luce dovrebbero avere foglie piccole e disposte in strati e non generare ombra totale al di sotto della chioma. Le piante adattate all'ombra dovrebbero avere foglie larghe e disposte in strati singoli con ombra totale al di sotto di queste.

Le strutture fogliari sono sempre finalizzate almeno verso tre adattamenti:

• Intensità moderate di luce
• Massimo assorbimento

della CO₂

Dissipazione del calore

Produttività primaria: velocità con la quale l'energia solare o chimica viene trasformata in sostanza organica dagli organismi produttori.

CATENA ALIMENTARE

Una catena alimentare o rete trofica è l'insieme dei rapporti tra gli organismi di un ecosistema. Ogni ecosistema ha una sua catena alimentare, e siccome un individuo può appartenere a più di una catena alimentare si creano delle reti alimentari. Se più organismi hanno lo stesso ruolo nella catena alimentare, essi appartengono allo stesso livello di alimentazione. Al primo livello ci sono i produttori primari, al secondo gli erbivori (consumatori primari), poi carnivori.