CICLI CICLI BIOGEOCHIMICIBIOGEOCHIMICI

prof. Franca Perinprof. Franca Perin

Un Un ciclo biogeochimico (o ciclo vitale) (o ciclo vitale) è il percorso seguito da un determinato è il percorso seguito da un determinato elemento chimico all'interno della elemento chimico all'interno della biosfera.biosfera.

In ogni ciclo è possibile distinguere due In ogni ciclo è possibile distinguere due comparticomparti::

un un pool di riservapool di riserva, grande e stabile, dove , grande e stabile, dove l'elemento non è immediatamente l'elemento non è immediatamente disponibile per gli organismi e gli scambi disponibile per gli organismi e gli scambi sono poco attivi. sono poco attivi.

un un pool di scambiopool di scambio, di dimensioni ridotte , di dimensioni ridotte ma circolante attivamente, in cui l'elemento ma circolante attivamente, in cui l'elemento è disponibile per gli organismi e gli scambi è disponibile per gli organismi e gli scambi tra essi e l’ambiente sono molto più attivi. tra essi e l’ambiente sono molto più attivi.

In base alla localizzazione del pool di In base alla localizzazione del pool di riserva, i cicli biogeochimici vengono riserva, i cicli biogeochimici vengono distinti in:distinti in:

gassosigassosi, dove il pool di riserva è , dove il pool di riserva è l'atmosfera o l'idrosfera l'atmosfera o l'idrosfera (es: ciclo dell'azoto, ciclo dell'acqua e ciclo (es: ciclo dell'azoto, ciclo dell'acqua e ciclo del carbonio)del carbonio)

sedimentarisedimentari, dove l'elemento è presente in , dove l'elemento è presente in una riserva localizzata nella litosfera una riserva localizzata nella litosfera (es: ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo e ciclo (es: ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo e ciclo del ferro)del ferro)

IL CICLO IL CICLO DELL’ACQUADELL’ACQUA

Il Il ciclo dell'acquaciclo dell'acqua è un è un ciclo gassosociclo gassoso che che consiste nella circolazione dell'acqua tra consiste nella circolazione dell'acqua tra l'atmosfera, la terra, le acque superficiali, le l'atmosfera, la terra, le acque superficiali, le acque sotterranee e gli organismi viventi, acque sotterranee e gli organismi viventi, includendo i cambiamenti di stato fisico includendo i cambiamenti di stato fisico dell'acqua tra la fase liquida, solida e dell'acqua tra la fase liquida, solida e gassosa. gassosa.

La scienza che studia il ciclo dell'acqua è La scienza che studia il ciclo dell'acqua è ll''idrologiaidrologia..

►►Quando una molecola d'acqua arriva nel mare, in media Quando una molecola d'acqua arriva nel mare, in media ci mette 2.000 anni ad evaporare nuovamente.ci mette 2.000 anni ad evaporare nuovamente.

►► Rimane Rimane nell'atmosfera nell'atmosfera mediamente per mediamente per 12 giorni prima di 12 giorni prima di condensarsi e condensarsi e precipitare precipitare nuovamente come nuovamente come pioggia, neve o pioggia, neve o grandine ed grandine ed infiltrarsi nel suoloinfiltrarsi nel suolo

La quantità di acqua che arriva ad infiltrarsi nel terreno La quantità di acqua che arriva ad infiltrarsi nel terreno dipende dalla permeabilità del suolo o della roccia. dipende dalla permeabilità del suolo o della roccia.

Le acque sotterranee tendono a muoversi molto Le acque sotterranee tendono a muoversi molto lentamente, così l'acqua può ritornare alla superficie lentamente, così l'acqua può ritornare alla superficie anche dopo 10.000 anni: si parla di “acqua fossile”.anche dopo 10.000 anni: si parla di “acqua fossile”.

►►Grazie alla forza di gravità l’acqua ritorna in superficie ad un’altezza inferiore a quella del punto di infiltrazione (fenomeno delle risorgive)

►► Inizia a scorrere verso il mare, anche se può stazionare nei laghi per un certo tempo.

►► Non tutta l'acqua ritorna al mare per scorrimento: gran

parte evapora prima.

REGOLAZIONE DEL CLIMAREGOLAZIONE DEL CLIMA L'acqua degli oceani riceve energia dal L'acqua degli oceani riceve energia dal SoleSole, che , che

facendola evaporare riduce la temperatura della Terra: facendola evaporare riduce la temperatura della Terra: senza questo effetto di raffreddamento, l'effetto serra senza questo effetto di raffreddamento, l'effetto serra porterebbe la temperatura superficiale del nostro porterebbe la temperatura superficiale del nostro pianeta a 67 °C.pianeta a 67 °C.

A causa del A causa del riscaldamento globaleriscaldamento globale sono sono aumentati i tassi di evaporazione e aumentati i tassi di evaporazione e precipitazione (tropicalizzazione del clima)precipitazione (tropicalizzazione del clima)

A partire dal 1850, anno in cui terminò la A partire dal 1850, anno in cui terminò la piccola era glaciale iniziata nel XIV secolo, si piccola era glaciale iniziata nel XIV secolo, si assiste anche ad una costante assiste anche ad una costante ritirata dei ritirata dei ghiacciaighiacciai, dato che l’acqua che essi , dato che l’acqua che essi ricevono non è sufficiente a compensarne la ricevono non è sufficiente a compensarne la perdita per scioglimento e sublimazione. perdita per scioglimento e sublimazione.

Anche le attività umane possono influire nell'alterare Anche le attività umane possono influire nell'alterare il ciclo idrologicoil ciclo idrologico

Agricoltura Agricoltura Inquinamento atmosfericoInquinamento atmosfericoCostruzione di digheCostruzione di digheDeforestazione e riforestazioneDeforestazione e riforestazioneEstrazione dell'acqua dalla falda freatica mediante pozzi Estrazione dell'acqua dalla falda freatica mediante pozzi Sottrazione d'acqua dai fiumiSottrazione d'acqua dai fiumiUrbanizzazione Urbanizzazione

CICLO DELL’ACQUACICLO DELL’ACQUA

ILCICLO ILCICLO DELL’AZOTODELL’AZOTO

Questo ciclo viene definito Questo ciclo viene definito gassosogassoso poiché il pool di riserva (il serbatoio di poiché il pool di riserva (il serbatoio di questo elemento chimico) è l'atmosfera, questo elemento chimico) è l'atmosfera, dove l'azoto occupa circa il 78 % del dove l'azoto occupa circa il 78 % del volume.volume.

Tutti gli esseri viventi devono assimilare Tutti gli esseri viventi devono assimilare l’azoto per la formazione dei loro composti l’azoto per la formazione dei loro composti organici, quali le proteine e gli acidi organici, quali le proteine e gli acidi nucleici.nucleici.

Questo ciclo risulta molto complesso proprio Questo ciclo risulta molto complesso proprio perché l'atomo di azoto può entrare a far perché l'atomo di azoto può entrare a far parte di un elevato numero di molecole: parte di un elevato numero di molecole:

azoto molecolare Nazoto molecolare N22

ammoniaca NHammoniaca NH33

sali d'ammonio –NHsali d'ammonio –NH44

nitriti –NOnitriti –NO22

nitrati –NOnitrati –NO33

azoto organico di proteine ed acidi nucleici. azoto organico di proteine ed acidi nucleici.

Normalmente le piante possono assimilare Normalmente le piante possono assimilare l'azoto solo tramite l'assorbimento di l'azoto solo tramite l'assorbimento di nitriti, nitriti, nitrati e sali d'ammonionitrati e sali d'ammonio,, che disciolti che disciolti nell'acqua del terreno giungono fino alle nell'acqua del terreno giungono fino alle loro radici. loro radici.

Grazie all’Grazie all’azotofissazioneazotofissazione alcuni batteri alcuni batteri liberi nel terreno o viventi in simbiosi con le liberi nel terreno o viventi in simbiosi con le radici di alcune piante come le leguminose radici di alcune piante come le leguminose prelevano prelevano l'azoto molecolarel'azoto molecolare (N (N22) ) presente nell'atmosfera e lo trasformano presente nell'atmosfera e lo trasformano in ammoniaca (NHin ammoniaca (NH33) o in sali d’ammonio. ) o in sali d’ammonio.

Radici di leguminosa: Radici di leguminosa: all'interno dei noduli all'interno dei noduli radicali vivono radicali vivono i batteri azoto fissatorii batteri azoto fissatori

L’L’azotofissazioneazotofissazione è è una fonte di azoto una fonte di azoto molto importante per molto importante per l’agricoltura, perché il l’agricoltura, perché il solo uso dei solo uso dei fertilizzanti chimici fertilizzanti chimici non potrebbe non potrebbe soddisfare la sua soddisfare la sua richiesta su scala richiesta su scala mondiale, oltre ad mondiale, oltre ad essere inquinante. essere inquinante. Una pratica agricola Una pratica agricola che sfrutta questa che sfrutta questa simbiosi per la simbiosi per la fertilizzazione del fertilizzazione del terreno è il sovescio terreno è il sovescio con le leguminose. con le leguminose.

Una volta assorbito dalle piante, l'azoto Una volta assorbito dalle piante, l'azoto entra nella entra nella catena alimentarecatena alimentare: viene : viene ingerito dagli ingerito dagli erbivorierbivori, successivamente , successivamente prede dei prede dei carnivoricarnivori di dimensioni sempre di dimensioni sempre maggiori.maggiori.

Con la morte di questi organismi, i Con la morte di questi organismi, i decompositoridecompositori restituiscono l’azoto al restituiscono l’azoto al terreno, che potrà ritornare nell'atmosfera terreno, che potrà ritornare nell'atmosfera grazie all'azione dei funghi e di alcuni grazie all'azione dei funghi e di alcuni batteri specializzati.batteri specializzati.

Questi organismi, mediante Questi organismi, mediante l’l’ammonificazioneammonificazione, , liberano l'ammoniaca liberano l'ammoniaca nel terrenonel terreno

Le molecole di ammoniaca possono subire Le molecole di ammoniaca possono subire un processo chiamato un processo chiamato nitrificazionenitrificazione da da parte di particolari batteri, che possono parte di particolari batteri, che possono trasformarle in nitriti. Altri batteri poi trasformarle in nitriti. Altri batteri poi possono ossidare i nitriti in nitrati .possono ossidare i nitriti in nitrati .

Grazie alla Grazie alla denitrificazionedenitrificazione, u, una parte na parte dell'azoto dei nitrati viene trasformato ad dell'azoto dei nitrati viene trasformato ad opera di altri batteri in azoto molecolare opera di altri batteri in azoto molecolare che ritorna all'atmosfera.che ritorna all'atmosfera.

CICLO DELL’AZOTOCICLO DELL’AZOTO

IL CICLO DEL IL CICLO DEL CARBONIOCARBONIO

Il carbonio è presente nell'atmosfera Il carbonio è presente nell'atmosfera terrestre come terrestre come anidride carbonicaanidride carbonica, che , che rappresenta solo lo 0,04% circa della rappresenta solo lo 0,04% circa della composizione dell'atmosfera (percentuale composizione dell'atmosfera (percentuale in aumento). in aumento).

Altri gas contenenti carbonio sono il metano Altri gas contenenti carbonio sono il metano e i clorofluorocarburi (i CFC, totalmente e i clorofluorocarburi (i CFC, totalmente artificiali). Sono gas la cui concentrazione artificiali). Sono gas la cui concentrazione nell'atmosfera é aumentata negli ultimi nell'atmosfera é aumentata negli ultimi decenni, contribuendo probabilmente al decenni, contribuendo probabilmente al riscaldamento globale in maniera significativa riscaldamento globale in maniera significativa (effetto serra).(effetto serra).

Grazie alla luce solare, mediante la Grazie alla luce solare, mediante la fotosintesi, le piante fotosintesi, le piante prelevanoprelevano dall'atmosfera dall'atmosfera la COla CO22 e la e la trasformanotrasformano assieme all'acqua in assieme all'acqua in

zuccheri come il glucosio. zuccheri come il glucosio.

Parte di questo carbonio immagazzinato nei Parte di questo carbonio immagazzinato nei tessuti vegetali passa successivamente agli tessuti vegetali passa successivamente agli animali che si cibano delle piante ed ai animali che si cibano delle piante ed ai carnivori che si cibano degli erbivori, carnivori che si cibano degli erbivori, entrando nella entrando nella catena alimentarecatena alimentare..

Parte del carbonio presente nei tessuti degli Parte del carbonio presente nei tessuti degli organismi viventi viene ritrasformato in COorganismi viventi viene ritrasformato in CO22

attraverso la attraverso la respirazionerespirazione e e restituitorestituito all’atmosfera.all’atmosfera.

Con la morte degli organismi viventi, i loro Con la morte degli organismi viventi, i loro tessuti vengono attaccati dagli organismi tessuti vengono attaccati dagli organismi decompositoridecompositori, che liberano gli elementi che li , che liberano gli elementi che li costituiscono: quindi anche il carbonio, sotto costituiscono: quindi anche il carbonio, sotto forma di COforma di CO22, ritorna nell’atmosfera., ritorna nell’atmosfera.

CICLO DEL CARBONIOCICLO DEL CARBONIO

IL CICLO DEL IL CICLO DEL FOSFOROFOSFORO

E’ tipicamente E’ tipicamente sedimentario: infatti la : infatti la riserva di questo riserva di questo elemento, elemento, generalmente scarso, è generalmente scarso, è costituita quasi costituita quasi esclusivamente dalle esclusivamente dalle rocce fosfatiche, e solo rocce fosfatiche, e solo quando esse quando esse riemergono per eventi riemergono per eventi geologici il fosforo geologici il fosforo contenuto può entrare contenuto può entrare in circolazione.in circolazione.

Le rocce contenenti fosforo vengono Le rocce contenenti fosforo vengono erose, ed il fosforo che si libera può erose, ed il fosforo che si libera può essere utilizzato prima dalle piante, e poi essere utilizzato prima dalle piante, e poi passando attraverso le catene alimentari, passando attraverso le catene alimentari, anche dagli animali.anche dagli animali.

I microrganismi del suolo che degradano i I microrganismi del suolo che degradano i detriti vegetali e animali liberano detriti vegetali e animali liberano nuovamente fosforo inorganico, nuovamente fosforo inorganico, generalmente sotto forma di generalmente sotto forma di fosfatifosfati, che , che vengono riutilizzati dalle piante.vengono riutilizzati dalle piante.

Parte dei fosfati presenti nel terreno viene Parte dei fosfati presenti nel terreno viene dilavata dalle piogge e portata al mare, dilavata dalle piogge e portata al mare, dove viene utilizzata parzialmente da dove viene utilizzata parzialmente da alghe e animali marini.alghe e animali marini.

Parte del fosfato che arriva in mare viene Parte del fosfato che arriva in mare viene restituito alla terra sotto forma di restituito alla terra sotto forma di guanoguano, , prodotto dagli uccelli che si cibano di prodotto dagli uccelli che si cibano di pesci; un'altra parte invece si deposita nei pesci; un'altra parte invece si deposita nei sedimenti sedimenti della zona litorale e del fondo della zona litorale e del fondo del mare.del mare.

NICCHIA ECOLOGICANICCHIA ECOLOGICA

Indica il Indica il ruolo di una specie in un ruolo di una specie in un ecosistemaecosistema, e comprende tutte le , e comprende tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche condizioni fisiche, chimiche e biologiche che ne permettono l'esistenza in quel che ne permettono l'esistenza in quel particolare ambiente (particolare ambiente (luce, anidride luce, anidride carbonica, ossigeno acqua e sostanze carbonica, ossigeno acqua e sostanze nutritive, temperatura, cibo, presenza di nutritive, temperatura, cibo, presenza di predatori, specie che competono per le predatori, specie che competono per le stesse risorsestesse risorse). ).

Basta che vari uno solo di questi fattori Basta che vari uno solo di questi fattori perché vari anche la nicchia ecologica nel perché vari anche la nicchia ecologica nel suo complesso.suo complesso.

Le specie, in genere, occupano nicchie Le specie, in genere, occupano nicchie tanto più simili quanto più simili sono le tanto più simili quanto più simili sono le loro abitudini alimentari e questo può loro abitudini alimentari e questo può diventare per le due specie un importante diventare per le due specie un importante fattore di competizionefattore di competizione..

Nel Bosco della Mesola due specie Nel Bosco della Mesola due specie occupano 2 nicchie ecologiche similioccupano 2 nicchie ecologiche simili

il dainoil daino (Cervus dama), specie non autoctona in (Cervus dama), specie non autoctona in quanto originaria dell’Asia minore, introdotta quanto originaria dell’Asia minore, introdotta probabilmente nel Bosco della Mesola a scopo probabilmente nel Bosco della Mesola a scopo venatorio già nel 16° secolo dai duchi d’Este, venatorio già nel 16° secolo dai duchi d’Este, antichi proprietari del terreno.antichi proprietari del terreno.

il il cervo europeocervo europeo (Cervus elaphus), specie (Cervus elaphus), specie autoctona molto importante per il Bosco, in autoctona molto importante per il Bosco, in quanto considerato l'ultima testimonianza quanto considerato l'ultima testimonianza dell’antica popolazione di cervi della pianura dell’antica popolazione di cervi della pianura padana.padana.

BIBLIOGRAFIA – ELENCO SITI INTERNETBIBLIOGRAFIA – ELENCO SITI INTERNET Eugene P. Odum: Ecologia - Zanichelli ed.Eugene P. Odum: Ecologia - Zanichelli ed. Enciclopedia on line WikipediaEnciclopedia on line Wikipedia Enciclopedia on line MSN EncartaEnciclopedia on line MSN Encarta

Il ciclo dell'azotoIl ciclo dell'azoto www.atmosphere.mpg.de/enid/No_8_Aprile_2__6_Ozono_e_www.atmosphere.mpg.de/enid/No_8_Aprile_2__6_Ozono_e_ciclociclo_N2/_N2/

C__Il_C__Il_ciclociclo_dell_azoto_5pj.html _dell_azoto_5pj.html ciclociclo del C del C

venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0023.htm venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0023.htm il il ciclociclo dell' dell'acquaacqua

venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0043.htm venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/0043.htm NicchiaNicchia biologica biologica www.torinoscienza.it/parole/apri?obj_id=539 www.torinoscienza.it/parole/apri?obj_id=539 Parco Delta del Po Emilia-RomagnaParco Delta del Po Emilia-Romagna - Natura >ambienti naturali - Natura >ambienti naturali ...... www.www.parcodeltapoparcodeltapo.it/er/natura/ambienti/boschi_mesola.html .it/er/natura/ambienti/boschi_mesola.html Il Portale del Delta del PoIl Portale del Delta del Po

www.deltadelpo.it/headlines.asp?posizione=403 www.deltadelpo.it/headlines.asp?posizione=403 BoscoBosco della della MesolaMesola www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/boscoboscodelladellamesolamesola.htm -.htm - Life Life BoscoBosco della della MesolaMesola

www2.corpoforestale.it/web/guest/ambientericerca/progettiricerca/lifewww2.corpoforestale.it/web/guest/ambientericerca/progettiricerca/lifeboscomesolaboscomesola Flora e fauna del Flora e fauna del BoscoBosco della della MesolaMesola

www.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/florafaunawww.liceoariosto.it/unpodiparco/sitiambienti/florafaunaboscomesolaboscomesola.htm .htm bosconeboscone

www.comune.goro.fe.it/turismo/www.comune.goro.fe.it/turismo/boscoboscone.htm ne.htm Itinerari naturalistici: Il Gran Itinerari naturalistici: Il Gran BoscoBosco della della MesolaMesola www.anisn.it/scuola/percorsi/po/www.anisn.it/scuola/percorsi/po/boscobosco.htm .htm