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Per gli organismi marini, i dettagli delle reazioni di fotosintesi sono molto meno ben conosciuti; misure del δ<sup>13</sup>C del plancton vanno dal −31‰ al −10‰, con la maggioranza situata tra il −22‰ e il −17‰.
 
I valori del δ<sup>13</sup>C per gli organismi marini fotosintetici dipende anche dalla temperature: quando l'acqua è più calda, infatti, la solubilità della {{chem|CO|2}} diminuisce, il che significa che è disponibile una minor quantità di anidride carbonica per le reazioni di fotosintesi: a 14&nbsp;°C i valori del δ<sup>13</sup>C sono maggiori, raggingendo il −13‰; a temperature inferiori, la {{chem|CO|2}} diventa più solubile e quindi gli organismi marini dispongono di quantità maggiori, il frazionamento aumente e il δ<sup>13</sup>C arriva fino al −32‰.<ref name="Leng_246" />
 
Il valore del δ<sup>13</sup>C per gli animali dipende dalla loro dieta: un animale che mangia cibo con elevato δ<sup>13</sup>C avrà un δ<sup>13</sup>C maggiore di uno che mangia cibo con minore δ<sup>13</sup>C. inoltre vi sono altri processi biochimichi che possono avere un impatto su risultati; ad esempio, i minerali e il collagene delle ossa hanno tipicamente una concentrazione maggiore di <sup>13</sup>C rispetto a quella che si trova nel cibo e questo si riflette anche negli escrementi, che hanno una concentrazione di <sup>13</sup>C inferiore a quella che si trova nel cibo.<ref>Schoeninger (2010), p. 446.