Ecologia Parte 1

Lezione 1 - Ecologia

- Molecole organiche possono essere "semplificate" alla molecola di glucosio. La scissione dei 6 legami covalenti del C libera 686 Kcal (tanta energia). E' poi trasferita sotto forma di energia chimica in altri legami, per sintetizzare ATP, a partire da ADP e acido fosforico. Questa energia è utilizzabile per le reazioni di anabolismo (costruzione di macromolecole organiche). L'energia derivata dal catabolismo consente la sintesi di ATP. I gruppi P si legano insieme in questo legame fosfo instabile. ATP arriva in soccorso delle reazioni che necessitano energia (endergoniche). Energia solare incide sui cloroplasti, trasformandosi in chimica. Questa energia è materia sotto forma di glucosio sintetizzato. Subito dopo la sintesi va a finire nei mitocondri, per produrre energia sotto forma di molecole di ATP. Per questo i vegetali sono chiamati produttori. Nei mitocondri avvengono le vie del catabolismo. 3 Reazioni portano alla degradazione molecola di glucosio e max prod. totale di energia: glicolisi, ciclo di Krebs, catena di trasporto e respirazione cellulare. Queste reazioni come alcune quelle di anab. si basano su reazioni redox, com. un passaggio in e che.

determina un flusso di energia e respirazione aerobica e legata

a quegli organismi che presentano questi 3 meccanismi.

I prodotti finali della produzione di ATP a partire dal glucosio

(respirazione) sono:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP +

calore. Sono reazioni esoergoniche che per produrre una >

quantità di ATP richiedono una q. quantità di ATP. Glicolisi consuma

2 ATP e produce 4, e produce anche 2 molecole che da Ox

diventano ridotte e sono dei trasportatori di e^-, che andranno a

finire nel ciclo di trasporto di e^-. Nel ciclo di KREBS si produce

1 sola molecola di ATP e tante molecole di trasportatori ridotti di e^-.

La catena comprende un NADH iniziale che cede l'e^- ad 1 proteina +

elettroneg. e così via con altri accettori (complesso di citocromi)

fino ad una molecola accettore finale e -.

elettroneg. e l'O₂, la discesa

degli e^- sintetizza ATP, quasi 30 molecole. Bilancio totale = 33-36

ATP ad 1 di glucosio. Meccanismo molto efficiente.

Efficienza: completa un lavoro con poca energia, ne sprechiamo poca.

L'/ l' della diss/potasi è del 35 v = percentuale di energia che

troviamo nei legami ATP, nel totale di energia chimica che abbiamo

a disposizione. Non solo glucosio ma anche lipidi, carboidrati etc.

La respirazione serve x ottenere energia utilizzabile.

L'ATP si forma dall'energia dei vari trasportatori di e che

da ossidanti diventano ridotti. Stessa cosa x i centri di reaz.

La scissione dell'H₂O dona e^- al fotosistema 2, liberano

O₂.

Ciclo di Calvin: Inizia con la CO₂ catturata dalla rubisco,

che entra per diffusione dagli stomi aperti. La rubisco cede

la CO₂, i cui atomi di C si legano al ribulosio 1,5-bifosfato

otteniamo 3 molecole a 6 atomi di C (composto instabile), ognuno

si scinde subito in 2 molecole a 3 atomi di C, per un totale

di 6 molecole a 3 atomi di C. Il tutto richiede energia ricavata

da ATP: una di queste molecole a 3 atomi di C è un guadagno

netto (Siamo partiti da 3 5 C per arrivare a 1 8 C), l'ed andrà

a formare in glucosio.

La rubisco ha affinità sia per la CO₂ sia per O₂. Quando si lega

a O₂ = fotorespirazione, non può avvenire il ciclo di Calvin.

Questo perché un tempo l'atmosfera era riducente e la rubisco

aveva affinità solo per CO₂, poi con la fotosintesi O₂ è cominciato

ad aumentare ed ha iniziato ad avere affinità anche per O₂.

(ENERG. SOLARE FISSURATA DALLA BRUNA A STANDING CROP) = 2% = EFFICIENZA ECOLOGICA FOTOSINTESI. 6CO₂+12H₂O+LUCE= C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O PER OTTENERE QUESTA REAZIONE SERVONO 24 O₂, AI QUALI SERVONO 48 FOTONI. 1 FOTONE = 41 Kg cal/mo 41 x 48 = 1968 Kg cal, QUELLE CHE SERVONO PER LA REAZIONE. 1 GLUCOSIO = 686 Kg cal = ENERGIA FINALE. EFFICIENZA = 686/1968 = 36% MOLTO EFFICIENTE. PERCHÉ QUESTA DIFFERENZA TRA 2% E 36%? PARLIAMO DA ELEMENTI NECESSARI PER FOTOSINTESI: CO₂, H₂O E LUCE. CO₂ IN ATMOSFERA ADESSO É L 0,40 CO₂ (400 ppm). E UN FATTORE LIMITANTE LA FOTOSINTESI. LUCE FORMATA DA FOTONI CHE NON RIENTRANO SOLO NELLA "LUCE VISIBILE" E INCIDE OVUNQUE (=> MOLTI FOTONI SONO PERSI). INOLTRE, QUANDO UN FOTONE ARRIVA IN UN FOTOSIST. E INIZIA IL PROCESSO CHIMICO, SE NE ARRIVASSE UN ALTRO ANDREBBE PERSO PERCHÉ IL SISTEMA É GIÁ IN FOTIC. PERÓ LA LUCE É COMPOSTA DA FOTONI CON

Produttività 1a : LORDA HA 4 DEFINIZIONI : VELOCITÀ DI FOTOSINTESI TASSO DI FISSAZIONE DEL CARBONIO.

Produttività 1a : NETTA = VEL. DI ACCUMULO NELLA BIOMASSA GIÀ ESISTENTE DELLA SOST. ORGANICA PRODOTTA IN QUEL MOMENTO. PPN = PPL - RP (COSTO DI MANTENIMENTO DELLA BIOMASSA PRODUTTORI 1.

QUANDO COSTA AL SISTEMA AUTONUTRENTE SÌ.

CATENE ALIMENTARI TERRESTRE E MARINA PRODUTTORI 1a ➔ CONSUMATORI 1a (ERBIVORI) ➔ CONSUMATORI 2a (CARNIVORI) ETC. = LIVELLI TROFICI.

DAL 1AL ULTERO LIVELLO TROFICO DELLA CATENA L’ENERGIA È A DISPOSIZIONE DELL’INIULE COSTANTEMENTE = PER QUESTO MOTIVO I GRANDI CARNIVORI SONO POCHI RISPETTO PER ES. AGLI ORGANISMI PRODUTTORI O CONSUMATORI 1 a

QUESTO PERCHÉ IL TRASFERIMENTO DI ENERGIA DA UN LIVELLO ALL’ALTRO COMPORTA SEMPRE UNA PERDITA DI QUEST’ULTIMA, IN ACCORDO CON LEGGE TERMODINAMICA.

LA TAGLIA DA1 CONSUMATORI 2a (CARNIVORI) AUMENTA DIFFERENZA FRA CATENA TROFICA TERRESTRE CON OCEANICA E CHE LA BIOMASSA DEI PRODUTTORI 1a TERRESTRE È

- Capacità e tempo di rigenerazione. Un prato verde ha un turnover > della foresta pluviale, e è >1.

- La produttività 2ᵃ: velocità di produzione e immagazzinaggio di biomassa ed energia degli eterotrofi, quindi l'efficienza dei trasfequenti di energia. Il 80,7% dell'energia derivata dalle piante è utilizzata per la respirazione,

il 11,7% viene persa con l'escresione e il 1,6% è usata per l'accrescimento e la riproduzione (calcolo

ilcroppo approssimativo, dipente dall'organismo).

- Energia persa con lungo traffico inferiore

- Il bilancio energetico di un consumatore è dato

dalla quantità di cibo consumato (C), che =

quantità di nuovi tessuti prodotti (P), quindi la

produttività 2ᵃ netta, + energia perduta per la

respirazione (R) + energia persa con feci/composti azotati (F+U).

- Produttività 2ᵃ lorda = quantità di

energia assimilata dall'organismo.

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| Inge... |

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A sopravvivere si accrescono: quando il range si restringe, si avvicina sempre di più alla condizione di optimum e l’λ sta ad indicare che avviene.

Oltre alle 2 condizioni precedenti, anche la riproduzione (R → R). Molte specie vivono ambienti più in quest’optimum a causa della competizione del poco spazio a disposizione. Le risorse/condizioni sono limitanti anche ad elevate concentrazioni. Le condizioni ambientali sono steroli.

Ex: la radiazione solare (risorsa) è la capacità di molte piante (specialmente C₄) di catturare CO₂, un fattore fondamentale a concentrazioni (ex: Fe) molto basse è un limitante e piccole variazioni di esso possono aumentare o diminuire di molto la produttività di un sistema. Quando aumenta troppo la produttività (ex: a causa agenti inquinanti) primaria si parla di eutrofizzazione e ciò blocca tutte le altre reti alimentari.

Quindi, condizione/fattore limitante è qualsiasi condizione o risorsa che si avvicini o superi in limite di tolleranza.