Ciclo dell’acqua e la sua influenza sugli ecosistemi

Il ciclo dell’acqua (ciclo idrogeologico) è un ciclo alla base di molti processi, ad esempio traina il movimento di specie chimiche di altri cicli, per esempio quello del fosforo. Gli organismi autotrofi intercettano l’acqua e la restituiscono all’atmosfera con la traspirazione, questa è un processo mediato da un organismo, invece l’evaporazione è un processo fisico che anch’esso restituisce acqua all’atmosfera.

L’acqua scaricata a terra dalle piogge si infiltra nel suolo e segue le pendenze in superficie o nelle falde del sottosuolo. L’acqua va dall’atmosfera alla terraferma per tornare in atmosfera. Il flusso verso l’alto è trainato dall’energia solare mentre il flusso verso il basso è rappresentato da piogge e fiumi. Nel ciclo dell’acqua troviamo anche degli elementi energetici, per esempio l’energia cinetica di un fiume. La quantità di acqua che evapora dal mare è maggiore di quella che vi ritorna con le piogge che vanno un po’ sulla terraferma.

Il ciclo idrogeologico è un ciclo gassoso con il pool di riserva nell’idrosfera (oceani, 1,37*104 migliaia di km3 sono nell’oceano). Il secondo pool sono i ghiacciai permanenti della calotta polare con 29’000 migliaia di chilometri cubi, questa è una quantità variabile a causa del clima, negli ultimi anni stiamo perdendo qualche migliaio di chilometro cubo per anno. Le acque sotterranee sono 4.000 migliaia di chilometri cubi, i laghi 220, l’umidità del suolo 67, l’atmosfera 13. Perciò il 97% è nell’oceano, il 2% è rappresentato dai ghiacciai.

425.000 chilometri cubi evaporano dal mare e 385.000 vi ricadono, 111.000 precipitano sulla terra, 40.000 vengono riportati al mare dai fiumi insieme ad altre specie chimiche come fosforo, sodio e potassio. Il turnover è il tempo impiegato per un ricambio completo e si calcola prendendo il budget e dividendolo per il flusso in uscita. Il turnover degli oceani è di 3320 anni, il turnover dell’atmosfera è di 9 giorni.

Influenza dell’acqua sugli ecosistemi

L’acqua filtra la luce lasciando passare sempre meno lunghezze d’onda fino ad avere solo il blu verso i 100 m, oltre i quali non c’è quasi più luce. La componente rossa è la prima a sparire. Oltre i cento metri ci sono solo dei fotoni liberi che vengono attirati dalle spugne silicee.

I sistemi bioluminescenti dei pesci che vivono nelle acque buie hanno funzioni comportamentali non fotosintetiche. La vita autotrofa delle alghe è confinata tra i 3 e i 20 metri, la zona eufotica.
La temperatura dell’atmosfera influenza la temperatura dell’acqua: se la temperatura esterna diminuisce raffredda lo strato di acqua superficiale che aumenta la sua densità e affonda, sopra di lui prenderà posto uno strato più caldo fino a quando anch’esso non si raffredderà a sufficienza (quando l’acqua è tutta a 4° allora comincia a ghiacciale lo strato superficiale).

In estate nel mar mediterraneo abbiamo una stratificazione a tre livelli:

  • Epilimnio: zona di acqua calda e poco densa in superficie
  • Termoclino: zona in cui c’è un cambiamento repentino di temperatura
  • Ipolimnio: zona fredda e densa in profondità

I liquidi freddi hanno una maggiore viscosità e per questo ostacolano la diffusione del gas. In un ambiente buio in cui avvengono processi unicamente eterotrofi che consumano O2 si può arrivare all’ipossia o all’anossia (lo stesso viene causato dalla presenza di solventi nell’acqua che non lascia passare l’ossigeno). Durante l’autunno nel mar mediterraneo c’è la rottura del termoclino e il rimescolamento e con questo uno scambio di O2 e CO2. L’acqua è completamente rimescolata e quindi c’è una situazione di omeotermia intorno a marzo, la temperatura del mediterraneo è di 14 gradi (era di 13…).

Negli oceani non c’è un completo rimescolamento degli strati di acqua come nel mediterraneo. L’ossigeno viene intrappolato sotto i 500 m a causa della viscosità, perciò non abbiamo un impoverimento nelle zone buie. Le correnti di risalita (upwelling) portano l’ossigeno in superficie insieme a ferro e silicio (utili per le alghe). Le differenze di densità sono alla base della formazione delle correnti che determinano il rimescolamento dell’oceano e il trasferimento di materiali. Le correnti di risalita non avvengono in tutte le parti dell’oceano, sono solo l’1% e supportano il 50% delle riserve ittiche mondiali. Sono concentrate vicino alle coste e innescano l’attività produttiva (quindi bloom algali).

La concentrazione di clorofilla ci permette di individuare le zone più produttive, che sono, appunto, quelle costiere, anche a latitudini fredde. La maggior parte dell’oceano non è produttivo. Il nino è un fenomeno che interessa la corrente che risale il Cile e che rende la zona produttiva. Il nino blocca questa corrente di solito ogni 10-15 anni, ultimamente l’intervallo è diventato instabile e senza la corrente non si formano le alghe, senza alghe non c’è pesce.

Le zone di upwelling influenzano il fitoplancton, il tasso determina la dimensione del plancton, la durata invece ne determina la quantità. La temperatura del fiume dipende dalla copertura da parte della vegetazione, con la copertura rimane sui 14,15 gradi, senza arriva anche a 20.

Fonte: Elementi di Ecologia, di Thomas M. Smith e Robert L. Smith. Pearson editore.

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