Cosa sono i produttori primari?

I produttori primari sono una parte fondamentale di un ecosistema. Possono essere considerati il ​​primo e più importante passo nella catena alimentare. Insieme ai decompositori, costituiscono la base di una rete alimentare e insieme le loro popolazioni sono più numerose di qualsiasi altra parte della rete. I produttori primari sono consumati dai consumatori primari (generalmente erbivori), che vengono poi consumati dai consumatori secondari e così via. Gli organismi in cima alla catena alla fine muoiono e vengono quindi consumati dai decompositori, che fissano il livelli di azoto e fornire il materiale organico necessario per la prossima generazione di primari produttori.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

I produttori primari sono il fondamento di un ecosistema. Costituiscono la base della catena alimentare creando cibo attraverso la fotosintesi o la chemiosintesi.

I produttori primari sono vitali per la sopravvivenza di un ecosistema. Vivono in ecosistemi sia acquatici che terrestri e producono carboidrati necessari per la sopravvivenza di quelli più in alto nella catena alimentare. Poiché sono di piccole dimensioni e possono essere suscettibili alle mutevoli condizioni ambientali, gli ecosistemi con popolazioni più diversificate di produttori primari tendono a prosperare di più rispetto a quelle con popolazioni omogenee. I produttori primari si riproducono rapidamente. Ciò è necessario per sostenere la vita poiché le popolazioni della specie si riducono man mano che si sale nella catena alimentare. Ad esempio, possono essere necessarie fino a 100.000 libbre di fitoplancton per nutrire l'equivalente di una sola libbra di una specie predatrice all'estremità superiore della catena.

Nella maggior parte dei casi, i produttori primari utilizzano la fotosintesi per creare cibo, quindi la luce solare è un fattore necessario per il loro ambiente. Tuttavia, la luce solare non può raggiungere le aree profonde delle grotte e delle profondità oceaniche, quindi alcuni produttori primari si sono adattati per sopravvivere. I produttori primari in quegli ambienti usano invece la chemiosintesi.

I produttori primari acquatici includono piante, alghe e batteri. Nelle zone con acque poco profonde, dove la luce solare è in grado di raggiungere il fondo, piante come alghe ed erbe sono produttori primari. Dove l'acqua è troppo profonda perché la luce solare raggiunga il fondo, le cellule vegetali microscopiche conosciute come fitoplancton forniscono la maggior parte del sostentamento per la vita acquatica. Il fitoplancton è influenzato da fattori ambientali quali temperatura e luce solare, nonché dalla disponibilità di nutrienti e dalla presenza di predatori erbivori.

Circa la metà di tutta la fotosintesi avviene negli oceani. Lì, il fitoplancton prende anidride carbonica e acqua dall'ambiente circostante e può utilizzare l'energia del sole per creare carboidrati attraverso il processo noto come fotosintesi. Come fonte primaria di cibo per lo zooplancton, questi organismi costituiscono la base della catena alimentare per l'intera popolazione oceanica. A sua volta, lo zooplancton, che include copepodi, meduse e pesci allo stadio larvale, fornisce cibo per organismi filtratori come bivalvi e spugne, nonché anfipodi, altre larve di pesci e piccoli pesce. Quelli che non vengono consumati subito alla fine muoiono e si spostano ai livelli inferiori come detriti dove possono essere consumati da organismi di acque profonde che filtrano il loro cibo, come il corallo.

Nelle zone di acqua dolce e salata poco profonda, i produttori includono non solo fitoplancton come le alghe verdi, ma anche piante acquatiche come il mare erbe e alghe o piante con radici più grandi che crescono sulla superficie dell'acqua come le tife e forniscono non solo cibo ma anche riparo per i più grandi vita acquatica. Queste piante forniscono cibo per insetti, pesci e anfibi.

La luce del sole non può raggiungere le profondità del fondo oceanico, ma i produttori primari prosperano ancora lì. In questi luoghi, i microrganismi si raccolgono in aree come le bocche idrotermali e le infiltrazioni fredde, da cui traggono la loro energia il metabolismo dei materiali inorganici circostanti, come le sostanze chimiche che filtrano dal fondo del mare piuttosto che da luce del sole. Possono anche depositarsi su carcasse di balene e persino naufragi, che fungono da fonte di materiale organico. Usano il processo chiamato chemiosintesi per convertire il carbonio in materia organica usando idrogeno, idrogeno solforato o metano come fonte di energia.

I microrganismi idrotermali prosperano nelle acque intorno ai camini o "fumatori neri" che si formano dai depositi di solfuro di ferro lasciati dalle bocche idrotermali sul fondo dell'oceano. Questi "microbi di sfogo" sono i produttori primari sul fondo dell'oceano e supportano interi ecosistemi. Usano l'energia chimica trovata nei minerali della sorgente calda per creare idrogeno solforato. Sebbene l'idrogeno solforato sia tossico per la maggior parte degli animali, gli organismi che vivono in queste bocche idrotermali si sono adattati e invece prosperano.

Altri microbi che si trovano comunemente sui fumatori includono Archaea, che raccolgono gas idrogeno e rilasciano metano e batteri di zolfo verde. Ciò richiede sia energia chimica che luminosa, quest'ultima che ottengono dal leggero bagliore radioattivo emesso dalle rocce riscaldate geotermicamente. Molti di questi batteri litotropici creano stuoie attorno allo sfiato che misurano fino a 3 centimetri di spessore e attirare consumatori primari (pascolatori come lumache e vermi), che a loro volta attirano predatori più grandi.

La catena alimentare terrestre o del suolo è costituita da un gran numero di organismi diversi, che vanno da produttori unicellulari microscopici a vermi, insetti e piante visibili. I produttori primari includono piante, licheni, muschi, batteri e alghe. I produttori primari in un ecosistema terrestre vivono dentro e intorno alla materia organica. Poiché non sono mobili, vivono e crescono dove ci sono sostanze nutritive per sostenerli. Prendono i nutrienti dalla materia organica lasciata nel terreno dai decompositori e li trasformano in cibo per se stessi e per altri organismi. Come le loro controparti acquatiche, usano la fotosintesi per convertire nutrienti e materiali organici dal suolo in fonti di cibo per nutrire altre piante e animali. Poiché questi organismi richiedono la luce solare per elaborare i nutrienti, vivono sopra o vicino alla superficie del suolo.

Analogamente al fondo dell'oceano, la luce del sole non raggiunge le profondità delle grotte. Per questo motivo, le colonie batteriche in alcune grotte calcaree sono chemioautotrofi, note anche come "mangiatori di rocce". Questi batteri, come quelli delle profondità oceaniche, ottengono il loro nutrimento necessario dai composti di azoto, zolfo o ferro che si trovano nella o sulla superficie delle rocce che sono state trasportate dall'acqua che filtra attraverso i pori superficie.

Mentre gli ecosistemi acquatici e terrestri sono in gran parte indipendenti l'uno dall'altro, ci sono luoghi in cui si intersecano. In questi punti, gli ecosistemi sono interdipendenti. Le rive di torrenti e fiumi, ad esempio, forniscono alcune delle fonti di cibo per sostenere la catena alimentare del torrente; gli organismi terrestri consumano anche organismi acquatici. Tende ad esserci una maggiore diversità di organismi in cui i due si incontrano. Livelli più elevati di fitoplancton, probabilmente a causa della maggiore disponibilità di nutrienti e del tempo di "residenza" più lungo, sono stati trovati nei sistemi palustri rispetto ai vicini estuari costieri. È stato scoperto che le misurazioni della produzione di fitoplancton sono più elevate vicino alle coste in aree in cui i nutrienti della terra essenzialmente "fertilizzano" l'oceano con azoto e fosforo. Altri fattori che influenzano la produzione di fitoplancton su un litorale includono la quantità di luce solare, la temperatura dell'acqua e processi fisici come il vento e le correnti di marea. Come ci si aspetterebbe, dati questi fattori, la fioritura di fitoplancton può essere un evento stagionale, con livelli più elevati registrati quando le condizioni ambientali sono più vantaggiose.

Un ecosistema arido del deserto non ha un approvvigionamento idrico consistente, quindi i suoi produttori primari, come alghe e licheni, trascorrono alcuni periodi di tempo in uno stato inattivo. Le piogge poco frequenti richiedono brevi periodi di attività in cui gli organismi agiscono rapidamente per produrre sostanze nutritive. In alcuni casi questi nutrienti vengono poi immagazzinati e rilasciati solo lentamente in previsione del prossimo evento di pioggia. È questo adattamento che rende possibile la sopravvivenza a lungo termine degli organismi del deserto. Trovate su terreno e pietre, così come su alcune felci e altre piante, queste piante poichiloidriche sono in grado di passare dalla fase attiva a quella di riposo a seconda che siano umide o asciutte. Sebbene quando sono asciutti, sembrano morti, in realtà sono in uno stato dormiente e si trasformano con la prossima pioggia. Dopo una pioggia, alghe e licheni diventano fotosinteticamente attivi e (grazie alla loro capacità di riprodursi) rapidamente) forniscono una fonte di cibo per organismi di livello superiore prima che il caldo del deserto faccia sì che l'acqua evaporare.

A differenza dei consumatori di livello superiore come uccelli e animali del deserto, i produttori primari non sono mobili e non possono trasferirsi in condizioni più favorevoli. Le possibilità di sopravvivenza di un ecosistema aumentano con una maggiore diversità di produttori poiché la temperatura e le precipitazioni cambiano a seconda della stagione. Le condizioni che sono giuste per un organismo potrebbero non esserlo per un altro, quindi giova all'ecosistema quando uno può essere dormiente mentre un altro prospera. Altri fattori come la quantità di sabbia o argilla nel suolo, il livello di salinità e la presenza di rocce o pietre influiscono sulla ritenzione idrica e influenzano anche la capacità dei produttori primari di moltiplicarsi.

All'altro estremo, le aree che sono per la maggior parte del tempo fredde, come l'Artico, non sono in grado di sostenere molta vita vegetale. La vita nella tundra è molto simile a quella in un arido deserto. Condizioni variabili significano che gli organismi possono prosperare solo in determinate stagioni e molti, compresi i produttori primari, esistono in una fase dormiente per parte dell'anno. Licheni e muschi sono i produttori primari più comuni della tundra.

Mentre alcuni muschi artici vivono sotto la neve, appena sopra il permafrost, altre piante artiche vivono sott'acqua. Lo scioglimento del ghiaccio marino in primavera insieme alla maggiore disponibilità di luce solare innesca la produzione di alghe nella regione artica. Le aree con concentrazioni di nitrati più elevate dimostrano una maggiore produttività. Questo fitoplancton fiorisce sotto il ghiaccio e, man mano che il livello del ghiaccio si assottiglia e raggiunge il suo minimo annuale, la produzione di alghe di ghiaccio rallenta. Questo tende a coincidere con il movimento delle alghe nell'oceano quando il livello del ghiaccio inferiore si scioglie. Gli aumenti di produzione corrispondono a periodi di aumento dell'ispessimento del ghiaccio in autunno, mentre c'è ancora luce solare significativa. Quando il ghiaccio marino si scioglie, le alghe ghiacciate vengono rilasciate nell'acqua e si aggiungono alla fioritura del fitoplancton, influenzando la rete trofica marina polare.

Questo modello mutevole di crescita e scioglimento del ghiaccio marino, insieme a un sufficiente apporto di nutrienti, sembra essere necessario per la produzione di alghe ghiacciate. Condizioni mutevoli come uno scioglimento del ghiaccio più rapido o anticipato possono ridurre i livelli di alghe ghiacciate e un cambiamento nei tempi di rilascio delle alghe potrebbe avere un impatto sulla sopravvivenza dei consumatori.

Le fioriture algali possono verificarsi in quasi tutti i corpi idrici. Alcuni possono scolorire l'acqua, avere un cattivo odore o rendere l'acqua o il pesce di cattivo gusto, ma non essere tossici. Tuttavia, è impossibile dire la sicurezza di una fioritura algale guardandola. Sono state segnalate fioriture algali dannose in tutti gli stati costieri degli Stati Uniti e in acqua dolce in più della metà degli stati. Si verificano anche in acque salmastre. Queste colonie visibili di cianobatteri o microalghe possono essere presenti in una varietà di colori come rosso, blu, verde, marrone, giallo o arancione. Una fioritura algale dannosa è in rapida crescita e colpisce la salute degli animali, dell'uomo e dell'ambiente. Può produrre tossine che possono avvelenare qualsiasi essere vivente che viene in contatto con esso, oppure può contaminare la vita acquatica e causare malattie quando una persona o un animale mangia l'organismo infetto. Queste fioriture possono essere causate da un aumento dei nutrienti nell'acqua o da variazioni delle correnti marine o della temperatura.

Sebbene poche specie di fitoplancton producano queste tossine, anche il fitoplancton benefico può essere dannoso. Quando questi microrganismi si moltiplicano troppo velocemente, creando un denso tappeto sulla superficie dell'acqua, il la conseguente sovrappopolazione può causare ipossia o bassi livelli di ossigeno nell'acqua, che interrompe il ecosistema. Le cosiddette "maree marroni", sebbene non tossiche, possono coprire vaste aree della superficie dell'acqua, impedendo la luce solare dal raggiungere il basso e successivamente uccidere quelle piante e gli organismi che dipendono da esse per vita.