Gli organismi responsabili della produzione primaria, chiamati produttori primari o autotrofi, sono alla base della catena alimentare

La produzione primaria è la produzione di composti organici dalla CO2 presente nell'atmosfera o in acqua che avviene principalmente mediante processi fotosintetici o, in misura minore, chemiosintetici.

Tutta la vita sulla Terra è direttamente o indirettamente dipendente dalla produzione primaria.

Gli organismi responsabili della produzione primaria, chiamati produttori primari o autotrofi, sono alla base della catena alimentare. Negli ambienti terrestri essi sono soprattutto piante, mentre in ambienti acquatici sono le alghe a svolgere un ruolo preponderante.

La biomassa di un luogo particolare è la massa totale di materiale vivente in essa contenuta.

Analizzare all'interno degli ecosistemi ci consente di scoprire unità molto piccole.

Un metodo fruttuoso per analizzare gli ecosistemi è cercare organismi che ottengano energia direttamente dal sole per produrre il proprio cibo. Sono conosciuti come produttori primari. Sono costituiti da piante, alghe e molti batteri. Quasi tutti gli altri organismi dipendono da loro per la loro energia.

Fondamentalmente la produzione primaria consiste nella conversione dell'energia proveniente dalle radiazioni elettromagnetiche in energia chimica da parte degli organismi viventi.

Qualunque sia la fonte, l'energia è usata per sintetizzare composti organici complessi a partire da composti inorganici più semplici come anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O).

Normalmente si ha la formazione di un carboidrato ridotto (CH2O), in genere molecole come glucosio o altri zuccheri. Queste molecole relativamente semplici vengono poi utilizzate per la sintesi di molecole più complesse quali proteine, carboidrati complessi, lipidi e acidi nucleici, o vengono usate nella respirazione cellulare per produrre lavoro.

La predazione dei produttori primari da parte di organismi eterotrofi, come per esempio gli animali, trasferisce queste molecole e l'energia in esse immagazzinata ai livelli trofici superiori.

Sulle terre emerse, la quasi totalità della produzione primaria è affidata alle piante vascolari. La produzione primaria terrestre è funzione di molti fattori, principalmente l'idrologia locale e la temperatura (questa varia insieme alla luce, la fonte di energia per la fotosintesi). Sebbene le piante ricoprano la maggior parte della superficie terrestre, la loro presenza è fortemente ridotta nelle zone in cui vi sono temperature estreme o dove le principali risorse delle piante (generalmente acqua e luce) sono limitanti, come nei deserti e nelle regioni polari.

L'acqua è consumata dalle piante nei processi di fotosintesi e traspirazione.

Quest'ultimo processo è dovuto all'evaporazione dell'acqua dalle foglie e permette alle piante di trasportare i nutrienti minerali dal suolo a tutti gli organi e inoltre permette di abbassare la loro temperatura interna.

Contrariamente alla terraferma, negli oceani quasi tutta la produzione primaria è dovuta al Fitoplancton, mentre le piante vascolari apportano solo un piccolo contributo.

Il termine "fitoplancton" comprende un vasto insieme di organismi autotrofi in grado di sintetizzare sostanze organiche a partire dalle sostanze inorganiche disciolte nell'ambiente marino sfruttando il processo di fotosintesi.

Il fitoplancton svolge un ruolo fondamentale nella produzione di ossigeno producendone circa la metà di quanto viene prodotto su scala globale considerando anche gli organismi vegetali terrestri. La loro sopravvivenza è determinata dall'apporto di nutrienti.

L'apporto di nutrienti viene regolato dai diversi cicli biogeochimici presenti nella zona di interesse. Un apporto molto alto di nutrienti potrebbe determinare la condizione di Eutrofizzazione innescando una serie di processi che termina con la morte del fitoplancton presente e la formazione di una zona anossica.

Negli ecosistemi acquatici e terrestri, i trasferimenti di carbonio fisso dai produttori primari agli erbivori e ai decompositori / detritivori forniscono dei percorsi per il flusso di energia e sostanze nutritive. Questi flussi hanno conseguenze non solo per lo stoccaggio del carbonio, ma anche per il ciclo dei nutrienti.

Gli organismi che appartengono alla classe di produttori primari sono anche definiti autotrofi. Questa definizione deriva dalla capacità di ricavare in totale autonomia ed indipendenza l'energia per la propria sopravvivenza e le molecole strutturali/energitiche senza sfruttare fonti organiche esterne.

I produttori primari sono al vertice della catena alimentare giacché rappresentano il punto di ingresso dell'energia lungo la catena trofica.

Gli ecosistemi sono basati sui flussi di energia e materia fra le loro diverse componenti biotiche e abiotiche. Questi flussi avvengono tramite la struttura trofica dell’ecosistema stesso, composta da diversi livelli, ciascuno dei quali raggruppa gli organismi con una posizione simile all’interno di questa struttura.

 

La successione dei livelli trofici è chiamata catena alimentare.

I due livelli trofici principali sono gli autotrofi, detti anche produttori, e gli eterotrofi, o consumatori.

La maggior parte degli autotrofi è composta dai fotoautotrofi, che sintetizzano molecole organiche basandosi sulla reazione di fotosintesi clorofilliana, mentre i chemioautotrofi possono sfruttare l’energia chimica liberata dai processi di ossidazione della materia.

Negli organismi eterotrofi è invece presente la sola reazione di respirazione. gli erbivori, vengono chiamati consumatori primari, i carnivori invece sono consumatori di ordine superiore. Infine, tutti i livelli trofici sono connessi fra loro attraverso i decompositori, una categoria di eterotrofi che si nutre di materia organica morta, decomponendola.

 

Dasgupta, P. (2021), The Economics of Biodiversity: The Dasgupta Review. (London: HM Treasury)