A differenza dei nutrienti che ciclo attraverso gli ecosistemi, energia flussi attraverso loro. Ciò significa che l'energia deve entrare nell'ecosistema da un punto di partenza e poi passa da un organismo all'altro fino a consumarsi e perdersi completamente. Senza quel passo iniziale che consente all'energia di fluire nell'ecosistema, la vita sulla Terra cesserebbe di esistere come la conosciamo.
Qual è la responsabilità per consentire all'energia di entrare per prima nell'ecosistema? Quel lavoro è con produttori, conosciuto anche come autotrofi. Questi organismi sono in grado di creare la propria energia chimica e molto spesso lo fanno attraverso la fotosintesi.
Questi organismi fotosintetici si affidano sia all'accesso alla luce solare che ai nutrienti per produrre energia. È possibile misurare la produttività e l'efficienza degli organismi fotosintetici. Questo è chiamato produttività fotosintetica (o produttività primaria) ed è direttamente influenzato da ciò su cui si affidano i produttori: luce del sole e nutrienti.
Flusso di energia nell'ecosistema
Gli organismi fotosintetici come le piante, alcuni batteri e le alghe sono conosciuti come la "porta di accesso" all'energia per entrare negli ecosistemi. Questo perché usano l'anidride carbonica ambientale, l'acqua e l'energia solare (aka luce solare) per esibirsi fotosintesi, che converte l'energia solare in energia chimica utilizzabile sotto forma di glucosio.
Senza questo passaggio, non ci sarebbe modo per l'energia di entrare negli ecosistemi per l'accesso ai successivi livelli trofici/organismi.
Che cos'è la produttività fotosintetica?
Produttività fotosintetica, chiamato anche produttività primaria, è la velocità con cui l'energia viene aggiunta agli organismi come biomassa nei produttori di un ecosistema (quantità di materia che costituisce i corpi degli organismi).
La produttività può essere misurata per qualsiasi tipo di organismo e livello trofico, ma la produttività fotosintetica misura specificamente la velocità con cui l'energia viene aggiunta alla biomassa dei produttori fotosintetici come le piante, batteri e alghe.
Due fattori che influenzano la fotosintesi e la produttività fotosintetica
La formula e la reazione chimica per la fotosintesi si presenta così:
6H2O (acqua) + 6CO2 (anidride carbonica) + Luce solare → C6H12oh6 (glucosio) + 6O2 (ossigeno)
Guardando questi requisiti per la fotosintesi, ha senso che luce del sole e disponibilità di nutrienti sono i fattori che influenzano la produttività primaria negli ecosistemi poiché questi sono i fattori necessari per la fotosintesi.
Primo fattore: luce solare
Luce solare, alias energia solare, è ciò che spinge a verificarsi la fotosintesi. Nelle aree in cui c'è poca o nessuna luce solare diretta, la produttività fotosintetica complessiva sarà inferiore poiché c'è meno energia per guidare quella reazione.
Questo è il motivo per cui la maggior parte della vita fotosintetica negli ecosistemi acquatici è solo sui livelli superficiali dell'acqua (dalla superficie fino a 200 metri più in basso) poiché la luce non può davvero penetrare più in profondità di così.
Questo è anche il motivo per cui la produttività fotosintetica è maggiore nelle aree più vicine all'equatore (dove c'è la luce solare più diretta) e più bassa nelle regioni polari. Questo è anche il motivo per cui le aree prive di luce hanno un tasso di produttività primaria pari a zero poiché non può aver luogo la fotosintesi.
Ad esempio, a foresta pluviale tropicale ha uno dei più alti tassi di produttività primaria a causa della sua vicinanza all'equatore. UN praterie temperate negli Stati Uniti avrebbe una produttività inferiore rispetto alla foresta pluviale tropicale sull'equatore a causa di una minore quantità di luce solare disponibile a quella latitudine.
Secondo fattore: nutrienti
La disponibilità di nutrienti è il secondo fattore che influenza la produttività fotosintetica di una regione. Oltre all'accesso all'acqua e all'anidride carbonica, gli organismi fotosintetici hanno bisogno di sostanze nutritive affinché le loro cellule e i loro cloroplasti funzionino ed eseguano la reazione metabolica.
Gli scienziati hanno scoperto che magnesio, ferro, zolfo, fosforo e composti azotati sono tutti fattori limitanti per la produttività fotosintetica.
Ciò significa che questi fattori e nutrienti possono limitare la produttività della fotosintesi anche se la luce solare è in eccesso. Per esempio, oceano aperto le acque ricevono grandi quantità di luce solare diretta. Ma poiché queste acque hanno così poca vita e accesso ai nutrienti, la produttività fotosintetica è molto bassa.
I livelli di nutrienti sono influenzati da una serie di altri fattori, tra cui:
- Pioggia
- Tipo di terreno
- Organismi in un ecosistema
- Decompositori
- Batteri che fissano l'azoto
- Eventi naturali (eruzioni vulcaniche, incendi, disastri naturali, ecc.)
- Correnti oceaniche e/o eoliche
- Clima
- Posizione geografica