L'ambiente era ancora molto ostile alla vita, ma ciò nonostante essa fa la sua comparsa circa 3,5 miliardi d'anni fa, appena dopo che la Terra si era raffreddata sotto i 100°C ed esisteva una crosta solida permanente oltre all'acqua.

L'affermarsi della vita

Gli elementi base della vita sono C, O, N, H e P. Questi si organizzano in composti organici immersi in acqua insieme con ioni ed elementi minerali più semplici. Per produrre le molecole organiche possono bastare scariche elettriche, o radiazioni, su rocce contenenti minerali di P; quindi i fulmini possono usare la loro energia per fabbricare composti chimici semplici[1]: glucidi (zuccheri), protidi, lipidi (grassi). Il problema è tenere insieme le molecole organiche e fare in modo che autoriproducano. Il calore, l'agitazione termica e le radiazioni tendono a smontarle; l'autoriproduzione avviene solo se sono presenti una serie di istruzioni per dirigerla e anche organi in grado di leggere le istruzioni e metterle in pratica.

Questi due ruoli sono svolti dagli acidi nucleici: RNA (copia e trasferisce informazioni) e DNA (è il depositario del codice genetico e di tutte le informazioni interne utili alla vita). Sono lunghe stringhe di nucleotidi, ognuno dei quali è formato da uno zucchero (ribosio o desossiribosio), una base azotata e un gruppo fosfato. Le stringhe dell'RNA sono singole, quelle del DNA sono doppie (a scala) e avvolte a elica. Una delle funzioni principali degli acidi nucleici è la sintesi delle proteine.

Proprio da qui nasce il problema paradossale: "è nato prima l'uovo o la gallina?", infatti, per fare le proteine occorrono gli acidi nucleici, ma per riprodurre questi ultimi sono necessarie le proteine[2]. Da esperimenti fatti in laboratorio è più probabile che sia stato inventato prima il codice genetico, ma il portatore originario non sarebbe stato il DNA, ma l'RNA che in certe condizioni si può autoreplicare. Inoltre esso avrebbe potuto anche evolversi inserendosi in nuove molecole vicine, trasmettendo così informaz 212g62c ioni genetiche . Ci si può immaginare un embrione di biosfera fatto solo di RNA, da cui poi si sarebbero evoluti successivamente proteine, DNA, cellule e tutto il resto.

Rimane ora da capire dove la vita si sia originata[4]. L'ipotesi più attendibile è quella che minerali argillosi, prodotti dall'alterazione di rocce vulcaniche, all'interno di un sedimento sul fondo di una laguna sarebbero stati i sostituti delle proteine. Poi un vulcano vicino avrebbe fornito una fonte di calore e di energia, sostanze nutritive minerali (fosforo), esalazioni di gas e una circolazione d'acqua a diverse temperature. Questo avviene ancora sulla Terra alle Galapagos, dove vicino ad alcuni vulcani marini sono stati trovate cellule procariote (solfobatteri) .

Dalla cellula agli esseri pluricellulari

Il passo successivo fu la cellula. La materia vivente aveva bisogno di un contenitore, si formò così una membrana fosfolipidica. Le prime cellule erano procariote, in altre parole prive di nucleo, tutto il materiale ereditario e proteico era sparso nel protoplasma: i batteri. I primi erano anaerobi (archeobatteri) che si trovavano nelle acque stagnanti, non hanno bisogno di luce e usano donatori inorganici, ve ne sono di due tipi:

Metanobatteri: ricavano metano (biogas) riducendo la CO₂ con l'idrogeno (). Ricavano energia dalla chemiosintesi, in pratica ossidando composti inorganici. Sono respiranti e fermentanti

Solfobatteri: () fanno una fotosintesi primitiva basata sullo zolfo. Fermentanti.

Questi batteri si erano adattati molto bene all'ambiente in cui si trovavano, infatti, l'atmosfera originaria della Terra[6] (4,5 miliardi di anni fa) era formata sia da elementi gassosi primordiali (H₂, He, CH₄, H₂O, N₂, NH₃) sia da gas sfuggiti più tardi dai fusi magmatici (CO₂ e SO₂). CH₄, H₂O e CO₂ sono i cosiddetti gas serra: trasparenti alle radiazioni incidenti, ma opachi rispetto a quelle termiche riemesse. Ora gli archeobatteri si sono ritirati in ambienti ristretti, relativamente accessibili all'ossigeno e in cui vi sono le condizioni cui si erano adattati .

Tutto ciò è avvenuto perché altri tipi di batteri fotosintetici ed aerobi si sono affermati, essi espellono l'O₂ che ricavano dall'ossidazione del ferro solubile ( che essendo insolubile forma un precipitato[8]). Quando tutto l'Fe²⁺ presente in una determinata zona si è consumato, inizia ad accumularsi ossigeno nell'atmosfera. A questo punto si evolvono gli eubatteri (cianobatteri) fotosintetici aerobi e respiranti, essi:

Fanno la fotosintesi: processo tramite il quale l'energia solare è trasformata in energia chimica .

Fissano l'azoto dall'atmosfera in sostanza organica.

Accumulano sul fondo del mare e delle lagune CaCO₃ per fissazione della CO₂ nel sedimento (stromatoliti), facendo abbassare la temperatura.

Avviene quindi un calo nettissimo della CO₂ (dal 98% al 0,0036%) e della temperatura media (da 100°C a 13°C), mentre l'azoto aumenta fino all'attuale 78%.

Come è avvenuto questo profondo cambiamento? Lovelock (1979) formulò l'ipotesi Gaia, essa suppone che grazie agli organismi si sia smaltita la CO₂ e prodotto ossigeno facendo anche abbassare la temperatura: "La vita ha modificato l'ambiente terrestre ed è regolatrice della circolazione di materia e di energia". Il nostro pianeta è un complesso, ma unificato, sistema cibernetico che possiede un apparato di controllo ambientale integrato, ma occorre preservare l'integrità dei sistemi tampone, infatti, l'atmosfera attuale si mantiene per l'azione di piante e microbi che smorzano le fluttuazioni dei fattori fisici. Quindi gli organismi (specie i microrganismi) si sono evoluti con l'ambiente stesso producendo un complicato sistema di controllo (azione tamponante) che mantiene condizioni favorevole per la vita sulla Terra.

Poi circa 3 miliardi di anni fa (precambriano) si evolvono gli organismi eucarioti unicellulari (o protisti) da questi si sono poi evoluti tutti gli organismi pluricellulari. La cellula eucariote è divisa da membrane interne in vari scomparti all'interno del citoplasma: il nucleo, contiene il DNA che è suddiviso in vari cromosomi[9]; i plastidi, sede della fotosintesi (solo nei vegetali); i mitocondri, sedi della respirazione; i vacuoli, cavità piene di liquido (solo nei vegetali); i ribosomi, fondamentali per la sintesi delle proteine. Fecero poi la loro comparsa gli organismi eucarioti pluricellulari (2,5 miliardi di anni fa), la biodiversità aumentava velocemente e "l'albero della vita" si espandeva e ramificava.

Dagli invertebrati all'uomo

Nel Paleozoico (600-225 Ma) le terre erano tutte unite in un unico continente (Pangea) con un profondo golfo (Tetide).

Cambriano (500 Ma) compaiono i primi invertebrati.

Devoniano (400 Ma) si sviluppano le felci nei bassopiani umidi. I primi pesci.

Carbonifero (350 Ma) dominio delle felci[10] in Europa (clima umido), deserti nelle zone subtropicali e temperate. Anfibi.

Permiano (230 Ma) peggioramento del clima che diviene freddo e arido (glaciazione verso il polo sud). Si sviluppano le conifere. Primi rettili.

Nel Mesozoico (225-65 Ma) si ha lo smembramento della Pangea in Eurasia e Gondwana. L'Italia era in pratica tutta sommersa e somigliava all'attuale arcipelago delle Maldive.

Triassico (200 Ma) clima meno rigido, secco nelle zone continentali e subtropicali. Dominano le conifere. Mammiferi.

Giurassico (150 Ma) dominano i dinosauri[11]. Il clima è uniformemente caldo e umido, tipo tropicale. Si sviluppano boschi e giungle tropicali (felci arboree e gimnosperme ). Uccelli.

Cretaceo (50 Ma) compaiono le angiosperme[13]. Il clima ha variazioni stagionali, ma rimane sempre tropicale.

Alla fine del Mesozoico l'India era ancora staccata dall'Asia e l'Australia ancora unita al polo sud.

Nel Terziario si vanno formando le principali catene montuose (Alpi, Himalaia, Caucaso, Pirenei). Alla fine di questo periodo si sviluppano le cormofite[14], molte oggi si sono estinte e ne abbiamo i resti fossili, mentre altre (Ginko Biloba) esistono ancora oggi. L'Italia all'inizio era sommersa, anche se affioravano le prime vette, nel Terziario medio si forma il Mediterraneo, in quello tardo (5 Ma) il mediterraneo resta isolato, emergono Appennini e tutta l'Italia tranne la pianura Padana. Si affermano i primi mammiferi.

Nel Quaternario fa la sua comparsa l'uomo.

L'era Quaternaria o Neozoica (1,64 Ma)

Le glaciazioni

L'era quaternaria è l'era delle grandi glaciazioni, cominciano circa 600000 anni fa e l'ultima in ordine di tempo è stata circa 22000 anni fa, sono intervallate da periodi interglaciali di 20000 anni e la loro durata media è di 100000 anni.

Come mai avvengono le glaciazioni?

Le cause sono prevalentemente astronomiche:

Fenomeno di precessione. L'inclinazione dell'asse terrestre determina variazioni continue di insolazione su ogni punto della superficie terrestre: si hanno così le stagioni. Le posizioni chiave sono gli equinozi e i solstizi. Durante gli equinozi la linea d'ombra, che separa il dì e la notte, passa per i poli e il Sole è sulla verticale dell'Equatore, mentre durante i solstizi la linea va al di là dei poli (illuminati tutto il giorno) e il Sole è allo zenit di uno dei tropici. A causa dell'attrazione del Sole, della Luna e di altri pianeti, la direzione dell'asse terrestre descrive in 21000 anni un doppio cono[15], ciò è dovuto al fatto che tra un equinozio o un solstizio dell'anno successivo, la Terra non giunge all'appuntamento col Sole in un anno esatto, ma 21 minuti prima. La precessione può avere quindi effetti sul clima; ora per esempio il rigore dell'inverno è attenuato dalla minore distanza del Sole, ma quando saremo in perielio d'estate, il caldo sarà più torrido.

Variazione dell'eccentricità dell'orbita terrestre: oggi è vicina al minimo (0,01) e l'orbita è quasi circolare, ma quando arriva al massimo (0,07) l'escursione termica stagionale aumenta. Vi sono due periodi tipici: 100000 e 400000 anni.

Cicli di obliquità: l'asse terrestre cambia anche di inclinazione con un periodo di 18 anni, questi moti secondari sovrappongono delle ondulazioni sinusoidali al cono della traiettoria. Ne derivano dei cicli della durata di 40000 anni e anch'essi possono influenzare il clima.

Tenendo conto delle tre perturbazioni cicliche, la massima stagionalità del clima si avrà quando coincidono massima eccentricità, massima obliquità ed estate in afelio (paradossalmente).

Quando inizia la crescita dei ghiacci, si innesca una retroazione positiva: aumenta l'albedo, diminuisce la radiazione solare assorbita e la temperatura, si forma ancora più ghiaccio. Il mare si ritira perché diminuisce il volume dell'acqua. Però poi si arriva ad un punto in cui la retroazione positiva si ferma, infatti man mano che la superficie degli oceani si raffredda, l'evaporazione si riduce e con essa le precipitazioni. La crescita dei ghiacci si arresta. Col passare del tempo varia la posizione astronomica della Terra e varia l'insolazione, fino a che si ha un aumento della temperatura. Questo fa sciogliere del ghiaccio; l'acqua dolce di fusione galleggia su quella marina ed è riscaldata dal sole. L'albedo diminuisce e così innesca così una nuova retroazione positiva che favorisce la deglaciazione.

Questa è più rapida della glaciazione, in quanto l'acqua di fusione rimane in superficie e impiega molto tempo per rimescolarsi con quella sottostante. Questa rimane isolata e fredda, non influendo sulla fusione; mentre quando l'oceano si raffredda, l'acqua superficiale affonda ed è sostituita da acqua profonda. La massa d'acqua si deve mescolare e raffreddare tutta, prima che l'evaporazione si riduca; la crescita dei ghiacci si protrae dunque più a lungo. Fenomeni così rapidi geologicamente parlando ogni tanto possono scatenare delle catastrofi: per esempio, grosse masse d'acqua si fermano dietro dighe di ghiaccio e al collassare di queste si verificano spaventose inondazioni ("diluvio universale").

Le glaciazioni hanno portato all'estinzione di numerose specie animali (es. Mammut), ma anche alla comparsa di nuove. Questo è molto evidente sull'arco alpino per quanto riguarda i vegetali. I ghiacci arrivavano fino al lago di Garda ma in alcuni punti i ghiacci non erano presenti (punti isolati, detti "nunnataker", vedi pag. 49 esempio della Dryas Octopetala), così qui migravano e si rifugiavano le specie montane, è quindi subentrata una notevole specializzazione. Attualmente è per questo motivo che sulle Alpi troviamo specie vegetali presenti anche al polo (tundra): gli areali.

L'uomo

I nostri avi più lontani sono i primati, mammiferi che si adattano alla vita arborea, nella loro evoluzione la vista si sviluppò a scapito dell'olfatto. Oggi i primati più evoluti sono le scimmie antropomorfe (gorilla e scimpanzé).

Circa 6,6 Ma un essere che camminava eretto lasciò le sue impronte su uno strato di cenere vulcanica, poi induriti e giunto sino a noi. Non era ancora un uomo, ma un ominide a cui è stato dato il nome di Australopiteco (gracile e robusto). Questo animale, di cui ne è stato ritrovato un famoso scheletro femminile, Lucy, pesava solo 25-50 Kg e aveva un cervello di 400 cm³ (rispetto ai nostri 1400) e mangiava frutti, semi e radici. Circa 2 Ma (fine Pliocene) dall'Australopiteco della varietà gracile discese l'Homo Habilis, forse il primo dei nostri antenati a usare strumenti e quindi a introdurre carne nella sua dieta. Ciò non significa che fosse un cacciatore, il suo cervello era di 700 cm³, ma doveva svilupparsi ancora per competere con i predatori carnivori. L'altro ramo dell'Australopiteco robusto conviveva con lui. Una di queste due specie scoprì l'uso del fuoco, che inizialmente era conservato perché non si sapeva accenderlo. Oppure fu l'Homo Erectus, comparso in Africa all'inizio del Quaternario, circa 1,6 Ma ed estintosi 3-400000 anni fa. Aumentava ancora il volume del cervello e la capacità di fabbricare utensili e armi per la caccia.

Il passaggio all'uomo moderno (Homo Sapiens) avvenne circa 150-200000 anni fa, dapprima si ebbe l'uomo di Neanderthal, che aveva uno scheletro robusto, poi l'uomo di Cro-Magnon, che per un po' convisse e si incrociò coi neanderthaliani, poi, essendo più dotato e aggressivo, prevalse. L'uomo di Neanderthal si estinse 40-60000 anni fa, nonostante avesse un cervello un po' più grande del nostro e una cultura già sviluppata (seppellivano i morti). Quindi l'Homo Sapiens di Cro-Magnon si afferma 40000 anni fa durante l'ultima glaciazione: la würmiana.

Dopodiché, con la scoperta dell'agricoltura nell'Olocene (10-80000 anni fa), l'uomo diventa sedentario. Da qui partirono poi tutte le attività sociali che sono ancora presenti al giorno d'oggi, compresa la guerra[16]! L'Olocene è diviso in cinque età messe in corrispondenza con 5 stadi della civilizzazione umana:

Preboreale (Mesolitico): foreste di pini e betulle sostituirono la tundra artica. Si afferma l'agricoltura (8000 anni fa).

Boreale (Mesolitico): i ghiacci si ritirano nei monte della Scandinavia, mentre le foreste continuano ad estendersi.

Atlantico (fine Mesolitico e Neolitico): circa 4500 anni fa si ha un periodo di optimum climatico, dove la temperatura è molto più alta di quella attuale, ciò è dovuto al fatta che la Terra si trova in perielio in estate[17]. Il ghiaccio scompare tranne che in Groenlandia, il livello del mare raggiunge quello attuale, precipitazioni abbondanti sul Sahara e in Africa settentrionale. In pianura si hanno boschi di farnia, olmi e tigli. Nella pianura Padana si sviluppa l'agricoltura e vengono inventati i carri con le ruote .

Sub-boreale (età del Rame e poi del Bronzo): clima un po' più freddo e umido, allungamento della stagione secca nel mediterraneo orientale. In pianura boschi di latifogli e in montagna faggete. Migrazione del Leccio (vedi pag. 50). Si cominciano ad usare manufatti di ferro.

Sub-atlantico (dall'età del Ferro ad oggi): il clima è come quello attuale. Avviene la desertificazione del Sahara[19]. A metà del 1300 (1350-1860) inizia una "Piccola età glaciale" .

Possiamo sapere che piante, e quindi che clima, vi erano nel passato grazie ai resti dei pollini emessi dagli stami delle piante. Il polline si deposita ovunque, esso si mantiene particolarmente bene negli acquitrini, i quali una volta riempiti di sostanza organica (le torbiere) questa viene decomposta anaerobicamente che acidifica il substrato senza andare a variare i pollini. Poi si fanno perforazioni e si prelevano lunghi campioni cilindrici, detti carote: dalla superficie verso il basso si incontrano materiali sempre più antichi. Osservata la stratigrafia della carota si data ogni strato rilevando la percentuale di polline, così si riesce a capire come è variata nel tempo la vegetazione (e anche la temperatura) nel punto di prelievo della carota[21].

Le divisioni tassonomiche

Aerobi e anaerobi

Gli aerobi traggono il loro fabbisogno di energia dalla respirazione in cui l'ossigeno funzione da agente ossidante terminale.

Gli anaerobi sono di due tipi:

Obbligati: vivono sfruttando reazioni che non implicano l'uso di ossigeno, che per molti di loro è tossico.

Facoltativi: vivono sia in presenza sia in assenza di ossigeno, cambiano il loro metabolismo secondo le situazioni.

Autotrofi ed eterotrofi

Gli autotrofi si nutrono di anidride carbonica, acqua e ioni inorganici, e hanno il compito di sintetizzare la sostanza organica (per sé e per gli altri) tramite la fotosintesi (usando la luce) o la chemiosintesi (usando uno ione inorganico da ossidare). Tra loro vi sono le piante verdi, alghe azzurre e alcune specie di batteri.

Gli eterotrofi sono organismi che hanno bisogno anche di sostanza organica per vivere. Tra loro vi sono animali, funghi e molte specie di batteri.

Quindi gli autotrofi si nutrono da sé, senza aver bisogno di altri esseri viventi mentre gli eterotrofi hanno bisogno di altri organismi per potersi nutrire. Durante l'evoluzione si sviluppano prima gli autotrofi poi gli eterotrofi (500 Ma).

Saprotrofi e fagotrofi

I saprotrofi vivono nutrendosi prevalentemente di sostanze in decomposizione: microconsumatori e decompositori.

I fagotrofi sono organismi che si nutrono di altri esseri viventi e non (come l'uomo): macroconsuma­tori.

Regni tassonomici con parallelismo alle categorie ecologiche

I Monera sono i primitivi organismi unicellulari procarioti: batteri e alghe azzurre. Per 2 miliardi di anni i batteri sono stati gli unici padroni della Terra e ancora oggi lo sono, infatti avendo una struttura molto semplice si riproducono per mitosi (da una cellula per strozzatura se ne formano due) in circa un ora. Hanno prevalentemente tre forme caratteristiche: cilindrica (bacilli), sferica (cocchi) e ad elica (spirilli). Le alghe azzurre (cianobatteri): sono molto più grandi e si formano in colonie tenute assieme da una matrice gelatinosa. Sono alghe fissatrici dell'azoto: il massimo dell'autotrofia.

I Protisti (eucarioti) si svilupparono dai Monera. Probabilmente il protista animale si sviluppò quando un Monera ne inglobò un altro (un batterio più piccolo) ma non riuscì a digerirla, questa diventò un mitocondrio; mentre un protista vegetale si formò quando quello animale inglobò un'alga, acquisendo proprietà fotosintetiche. A questo gruppo appartengono i Protozoi (Amebe e Flagellati), alghe verdi, ecc.

Inizialmente Monera e Protisti erano produttori e consumatori, poi (un miliardo di anni fa) vi fu una specializzazione: un gruppo produttore e due gruppi consumatori. Vi furono tre vie preferenziali di evoluzione secondo il metodo di sopravvivenza degli organismi pluricellulari:

fotosintesi (produttori) piante: alghe (vedi più avanti per alcuni esempi), licheni, muschi, felci, gimnosperme e angiosperme.

assorbimento (saprotrofi) funghi: mondo molto vario, va dai parassiti a quelli commestibili con il cappello (vedi più avanti per alcuni esempi).

ingestione (fagotrofi) animali: la prima grande divisione di questo mondo è tra invertebrati (nati nel Paleozoico) e vertebrati. Poi rettili, uccelli, mammiferi, anfibi, uomo, ecc.

Alghe

Vi sono vari tipi di alghe (tutte autotrofe). Quelle verdi sono le più comuni e vanno da quelle unicellulari e quelle molto "grosse". Quelle azzurre possiedono solo la clorofilla A, mentre le verdi anche quella B[22]. Le alghe brune sono in realtà bianche e vivono al pelo dell'acqua, esse sono già piante sviluppate.

Quelle che hanno prodotto la mucillagine nell'Adriatico appartenevano alle Dinoficee, sono molto tossiche e portano all'eutrofia; alcuni tipi di queste sono responsabili dell'arrossamento di alcuni laghi (Lago di Tovel). Anche le Diatomee sono molto dannose, sono specie planctoniche (alcune si attaccano a specie sommerse), unicellulari e eucariote; sono munite di una sorta di guscio scolpito o fusto che quando muoiono rimane intatto, è questa la cosiddetta farina fossile (Monte Amiata).

Funghi

Sono tutti eterotrofi. I tipici funghi sono le muffe (saprofite e parassite): filamenti marroncini (ife) si attaccano al substrato con le loro capocchie (nelle quali si producono le spore) e formano uno strato biancastro che ricopre la superficie. Altro tipo di muffe sono quelle verdi (es. limone ammuffito), il colore verde nelle muffe non è la clorofilla. Molte muffe producono sostanze antibiotiche tipo la penicillina.

Altri tipi di funghi sono i lieviti essi vivono in colonie e sono molto importanti per la fermentazione alcolica. Il lievito del pane usa la CO₂, mentre quello della birra usa lo zucchero.

I tartufi sono eterotrofi e vivono in simbiosi con le radici di alcune piante. Nei funghi sono presenti anche quelli a cappello dove le ife sono sotterranee, quando si raccoglie il fungo le ife non si rompono e il fungo ricresce sempre nella stessa posizione.

Alcune definizioni

Decomposizione

Ogni ossidazione biologica che, grazie all'ossigeno e al detrito organico (parti morte di piante e animali), attraverso fattori abiotici (clima) e microrganismi eterotrofi o saprotrofi che vi secernono enzimi, produce energia.

Vi è una decomposizione rapida iniziale con utilizzazione di ossigeno (respirazione aerobica): batteri aerobi, funghi e protozoi (saprotrofi e fagotrofi) che decompongono protidi, lipidi e glucidi. Poi una decomposizione più lenta in ambiente anaerobico ad opera di organismi anaerobi e saprotrofi di cellulosa, lignina, ecc.

Gli organismi saprotrofi (batteri, funghi) secernono enzimi all'interno della materia morta e assorbono alcune sostanze, inoltre, in un secondo tempo, immettono metaboliti inibitori e stimolanti.

Gli organismi fagotrofi (protozoi, invertebrati: gasteropodi, nematodi e insetti in generale) servono per frantumare il detrito, fornire proteine per stimolare la crescita microbiotica, stimolano la crescita e l'attività metabolica dei microbi con la predazione e inoltre ingeriscono escrementi arricchiti dai microrganismi.

Tre tipi di decomposizione:

Fermentazione (putrefazione): consumo di sostanza organica da parte dei lieviti e produzione di composti organici ridotti (etanolo, acido lattico). Avviene nel sottosuolo e nel mare

Respirazione aerobica: con l'ossigeno si ossida la sostanza organica (prodotto della fermentazione) a CO₂ e H₂O con produzione di energia.

Respirazione anaerobica: consumo di sostanza organica da parte di batteri (denitrificanti, solfobatteri e metanobatteri[23]), lieviti, muffe e protozoi con produzione di composti inorganici ridotti (NO₂, N₂, S₂, CH₄). Avviene soprattutto nelle profondità del suolo (processo di carbonizzazione). I saprofagi anaerobi sono i soli che possono respirare al buio e in assenza di ossigeno.

L'humus è il prodotto della lenta decomposizione da parte di microrganismi delle proteine e dei polisaccaridi oppure il risultato di processi chimici-abiotici da cui si ottengono i fenoli. I fertilizzanti sono derivati dalla decomposizione.

Produzione

Avviene tramite due processi:

Chemiosintesi: ossidazione chimica di composti inorganici ridotti: nitrosobatteri (NH₃ NO₂), nitrobatteri (NO₂ NO₃), solfobatteri (H₂S S, non fotosintetici), ferrobatteri (Fe²⁺ Fe³⁺, organicazione del carbonio al buio).

Fotosintesi (vedi pag. 14): la fanno le piante verdi: e i batteri fotosintetici (solfobatteri verdi e purpurei): .

Metabolismo

Come nella fotosintesi anche qui si legano molecole semplici in molecole complesse, sono i processi anabolici; quelli inversi, che degradano l'energia smontando le molecole complesse in composti più semplici, sono i processi catabolici.

L'insieme di queste trasformazioni bioenergetiche costituiscono il metabolismo, che si può riassumere in una reazione di doppio scambio, ossido-riduttiva:

B = CO₂ B = carboidrati

A è il donatore di elettroni (sostanza che si ossida, cioè il riducente), B è l'accettore, e la reazione procede verso destra nell'anabolismo, verso sinistra nel catabolismo. B è la CO₂ a sinistra, mentre a destra rappresenta i carboidrati. A è lo zolfo nella chemiosintesi e forse in forme primitive di fotosintesi, ossigeno nell'attuale fotosintesi. Ne deriva che le molecole relative sono di acido solfidrico (H₂S, gas emesso dai vulcani) nel primo caso e di acqua nel secondo. La reazione anabolica che utilizza acqua e produce ossigeno, mentre quella inversa produce CO₂ da C e O e si può sintetizzare come un processo di ossidazione, detto anche respirazione.

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