Ecologia: Riciclizzazione dei nutrienti

ACQUA E NUTRIENTI IN HABITAT SENZA VITA

polvere Evaporazione

Nutrienti in soluzione

Nutrienti in soluzione

Nutrienti attaccati ai minerali

Nutrienti attaccati al suolo Esportazione nell’acqua di

drenaggio

Sottosuolo

Sottosuolo

 I nutrienti essenziali N,P,K devono essere processati e

riciclati in larga quantità dalla componente biotica degli

ecosistemi.

 Essi sono mossi in soluzione (N in NH P in PO , K in K ):

4+, 4- +

occorre del lavoro per muovere questi radicali; -essendo

solubili, fanno parte del ciclo idrologico che tende ad

allontanarli.

 La componente biotica per compiere questo lavoro ha a

disposizione un flusso di energia piccolo. Si contrappone a

questo un enorme flusso di energia che guida il ciclo idrologico.

 A livello di ecosistema sembrerebbe esserci questo scambio

tra componente biotica ed abiotica.

 Alcuni ecosistemi sembrerebbero modificare i cicli idrologici

dando origine a paesaggi ricoperti di vegetazione.

• A livello di biosfera, è privilegiato lo scambio tra

componenti in attiva circolazione con la biomassa e

componenti relativamente inerti nel pool di riserva

• A livello di ecosistema è privilegiato lo scambio tra

componente biotica ed abiotica

 Nella biosfera, il ciclo dell’acqua dirige un

flusso unidirezionale di nutrienti dagli

ambienti terrestri verso gli oceani

PRODUTTORI AGGIUNTI ALL’HABITAT

1) L’acqua è pompata dagli apparati di traspirazione

2) La concentrazione di nutrienti delle acque del suolo è

modificata dai produttori che fungono da pompe di ioni

3) La concentrazione dei nutrienti viene modificata da

biomassa sia viva che morta

IPOTESI: questi tre processi spiegherebbero

l’immagazzinamento e la riciclizzazione dei

nutrienti

ACQUA E NUTRIENTI IN HABITAT CON LA VITA

BIOMASSA VIVENTE

Evaporazione N-fissazione

polvere Evaporazione

Nutrienti attaccati ai minerali

Detrito

Humus del suolo Esportazione nell’acqua

Precipitazione ed di drenaggio

Sottosuolo

Componente migliore del suolo

erosione Componente senza vegetali del suolo

Sottosuolo

The rate of nutrient loss is a very important characteristic in

any ecosystem.

Devegetation experiment

Choose two similar watersheds.

Document nutrient levels in soil organic matter, plants, and streams.

Control

Clearcut

Devegetate one watershed and leave the other intact.

Monitor the amount of dissolved substances in streams.

Ecosistemi di bacino idrografico ad Hubbard Brook

Misurazioni dei nutrienti ad Hubbard Brook

Precipitazioni ed evapotraspirazione ad Hubbard Brook

Anno Precipitazioni Flusso fluviale Evapotraspirazione

(1 giugno-31 maggio) (cm) (cm) (cm)

117,1 67,1 49,4

1963 – 64 94,9 48,8 46,1

1964 – 65 124,5 72,7 51,8

1965 – 66 132,5 80,6 51,9

1966 – 67 141,8 89,4 52,4

1967 – 68 122,2 71,8 50,4

Media Precipitazioni ed evapotraspirazione ad Hubbard Brook

Anno Precipitazioni Flusso fluviale Evapotraspirazione

(1 giugno-31 maggio) (cm) (cm) (cm)

117,1 67,1 49,4

1963 – 64 94,9 48,8 46,1

1964 – 65 124,5 72,7 51,8

1965 – 66 132,5 80,6 51,9

1966 – 67 141,8 89,4 52,4

1967 – 68 122,2 71,8 50,4

Media

Evapotraspirazione costante (acqua di affreddamento)

calore solare incidente costante

ENERGIA RICHIESTA PER L’EVAPOTRASPIRAZIONE RAPPRESENTA IL 42% DELLA RADIAZIONE

SOLARE RICEVUTA DALLA FORESTA DURANTE LA STAGIONE DI CRESCITA

Perdite dei nutrienti disciolti e particolati ad Hubbard Brook nel bacino a foresta intatta

Percentuale delle perdite totale Particolato

Inorganico

Elemento Organico Disciolto

Calcio 0,5 1,8 97,5

Magnesio 2,0 3,7 94,3

Potassio 5,9 a 94,1

Potassio 0,5 17,5 82,0

Sodio 0,0 2,8 97,2

Silicio b 18,8 81,2

Zolfo 0,1 0,1 99,8

a Non misurato, ma molto piccolo

b Non misurato

 La quantità di nutrienti persa come particelle è una piccola frazione della

perdita in soluzione

 Gli ecosistemi non possono sostenere perdita di nutrienti, le perdite sono

bilanciate dalla erosione delle rocce

 Le fonti di energia per il recupero dei nutrienti dall’estrazione è inclusa nel

42% Perdite di nutrienti in un bacino idrografico deforestato di Hubbard Brook

Tonnellate / km / anno

2

1966 - 67 1967 - 68

W2 W6 W2 W6

Ca ++ -7,5 -0,8 -9,0 -0,9

K + -2,3 -0,1 -3,6 -0,2

Al -1,7 -0,1 -2,4 -0,3

++ -1,6 -0,3 -1,8 -0,3

Mg ++ -1,7 -0,6 -1,7 -0,7

Na + +0,1 +0,2 +0,2 +0,3

NH

4+ -43,0 +1,5 -62,8 +1,1

NO 3- -0,5 -0,8 0 -1,0

SO 4-- -0,1 -0,2 0 -0,3

HCO 3- -0,1 +0,2 -0,4 0

-6,6 -3,6 -6,9 -3,6

Cl

SiO (aq)

2 -65,0 -4,6 -88,4 -5,9

Totale

La concentrazione dei NITRATI che vengono persi nel sistema

senza vegetazione aumenta di 40 volte.

Storia dell’erosione in un bacino idrografico deforestato

Perdita di nutrienti nel settore deforestato

Nutrient runoff results

1000 Devegetated

(kg/ha) 800

substance 600

dissolved 400

200

Net Control

0

1965–66 1966–67 1967–68 1968–69 1969–70

Year