Fotosinteză

Apariţia fotosintezei nu numai ca a fost un mare pas in evoluţia vieţii, a fost un mare pas evolutiv si pentru mediul înconjurător. (Ricklefs, 1979) In primul rând, in urma fotosintezei se eliberează oxigen, astfel, este asigurata existenta organismelor ce supravieţuiesc doar datorita oxigenului, iar in al doilea rând, prin formarea de complexe chimice de molecule de oxigen, s-a format stratul de ozon, ce blochează razele ultraviolete si deci asigura viata pe Pământ.

Procesul de fotosinteza are loc numai in prezenta luminii solare, in frunze si deseori in tulpinele plantelor verzi. Glucoza sintetizata de plante poate fi pur si simplu stocata ca substanţa cu valoare energetica înaltă, precum amidonul, sau, combinându-se cu alte monozaharide, formează carbohidraţi ca celuloza, ce este utilizata in construcţia ţesuturilor plantei. Plantele necesita de asemenea şi substanţe anorganice, precum azot, fosfor, magneziu si fier. Acestea sunt obţinute din sol, sau in cazul unor plante, precum trifoiul, azotul poate fi obţinut din atmosfera, cu ajutorul unor bacterii fixatoare de azot, localizate in rădăcinile plantei.

Datorita faptului ca rata fotosintezei şi producţiei primare este atât de vitala, cantitatea de producţie primara in diferite ecosisteme este un parametru ce trebuie luat în consideraţie. Producţia primara bruta este cantitatea totala de energie (sau biomasă) stocata de plante pe o anumita suprafaţa intr-o anumita cantitate de timp. Totuşi, deoarece plantele necesita energie pentru sintetizarea substanţelor organice şi funcţionarea plantei, o anumita cantitate de producţie primara bruta este utilizata în procesul de respiraţie. Deci, producţia ce rămâne, producţia primara neta, poate fi apoi utilizata în procesele de creştere şi reproducere; în concluzie:

Producţia primara neta = Producţia primara bruta – respiraţie

Ecosistemele din limitele joase (0-250 g/m2 pe an) include deserturi si semi-deşerturi, tundra arctica si apa oceanica tropicala. Limitele medii (250-1000 g/m^2 pe an) include comunităţile non-forestiere, limitate de seceta, temperaturi joase, nutrienţi, de ex.: terenuri cu arbuşti, mangrove tropicale, păşunile şi majoritatea terenurilor cu cereale. Intr-un sfârşit, limitele foarte înalte (2000-3000 g/m^2 pe an) include pădurile ecuatoriale, mlaştini, apele oceanice temperate de coasta si recoltele tropicale intensive, precum trestia de zahăr sau orezul. Aceste ecosisteme sunt mereu asigurate cu apa din belşug, temperaturi prielnice şi nutrienti ce sunt încontinuu reînnoiţi.

Lanţurile trofice. Organismele autotrofe îşi pot sintetiza singure mâncarea, in timp ce 2 alte grupuri de organisme, saprofitele si animalele, ce mai sunt numite si heterotrofe, nu pot. Toate heterotrofele, direct sau indirect, sunt dependente de producători, ca sursa primara de hrana. Saprofitele sau descompunătorii se hrănesc prin absorbţia de substanţa organica ne-vie. Exemple de saprofite: anumite bacterii, drojdii si toate ciupercile. Animalele se hrănesc prin ingestia de substanţe organice deja preparate, din organisme vii sau nevii (carbohidraţi, grăsimi şi proteine).

Producerea de biomasă noua de populaţia consumatoare este numita producţie secundara. Producţia secundara a unei populaţii devine apoi sursa potenţială de hrana si energie pentru un nivel mai superior in piramida trofica. Ecosistemele sunt formate din o imensitate de astfel de lanţuri trofice. Populaţiile ce îndeplinesc aceeaşi funcţie in diferite lanţuri trofice pot fi grupate in ceea ce noi recunoaştem ca nivele trofice.

Piramida energetica este asemănata cu o piramida numerică, prin care sunt mai mulţi indivizi in nivelul trofic al producătorilor primari decât in cel al consumatorilor primari, mai mulţi indivizi in nivelul consumatorilor primari decât in cel al celor secundari etc. Nivelele trofice din vârf sunt caracterizate de cel mai mic număr de indivizi. Aceste piramide sunt de asemenea foarte importante în explicarea efectelor nocive ale toxinelor asupra ecosistemelor.