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La chimica del carbonio

Biosfera ed ecosistemi

L'ambiente fisico della superficie terrestre può essere genericamente suddiviso in tre zone o ``sfere'' corrispondenti a diversi stati di aggregazione — gassoso, liquido o solido — che le caratterizzano: l'atmosfera (l'insieme dei gas che costituiscono l'aria), l'idrosfera (l'insieme delle acque, interessato dal ciclo idrologico) e la litosfera (l'insieme delle sostanze solide che formano le rocce e i suoli delle terre emerse).

Il complesso di tutti gli ambienti fisici del pianeta in grado di ospitare forme di vita e di tutti gli organismi che popolano tali ambienti è definito biosfera. La biosfera è suddivisa in unità funzionali detti ecosistemi.

Per ecosistema si intende l'insieme formato da una comunità di organismi viventi in una determinata area e dal suo specifico ambiente fisico, al quale gli organismi sono legati da complesse interazioni e scambi di energia e di materia.

I processi vitali che si svolgono negli ecosistemi sono basati su una rete di trasformazioni chimiche che risultano, da un lato, nella sintesi di materia organica (biomassa), cioè di molecole organiche complesse con legami «ricchi» di energia (carboidrati, proteine, lipidi) a partire da composti inorganici semplici (acqua, diossido di carbonio, sali minerali) prelevati dall'ambiente, dall'altro, nella degradazione della materia organica a composti inorganici semplici con legami ``poveri'' di energia, che vengono restituiti all'ambiente per essere riutilizzati. Questo ciclo di trasformazioni deve essere alimentato da un apporto continuo di energia radiante dal Sole, che viene trasformata in materia organica dalle piante verdi per mezzo della fotosintesi clorofilliana, che può essere esemplificata nella seguente reazione:

In un ecosistema, le piante verdi (oltre ad alcuni ceppi di batteri e alle alghe azzurre) sono i produttori e come tali sono il punto di partenza delle catene alimentari .

Tutti gli organismi ricavano energia dalle molecole organiche prodotte nella fotosintesi attraverso la respirazione (che è una reazione di ossidazione inversa alla fotosintesi), esemplificata nella seguente reazione:

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