Cartea de ecologie

5/13/2018 Cartea de ecologie - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cartea-de-ecologie 1/177

Aurel MAXIM

ECOLOGIE Ș I PROTEC Ț IA MEDIULUI

Curs pentru uzul studenț ilor



CLUJ-NAPOCA2008

CUPRINS

Capitolul 1. INTRODUCERE……………………………………………………………...1.1. Definiţie şi istoric..................................................................................................

1.2. Dezvoltarea ecologiei în țara noastră....................................................................

Partea I NOȚ IUNI DE ECOLOGIE GENERALĂ………………………………………………..

Capitolul 2. SISTEME BIOLOGICE…………………………………………………...…...2.1. Semnificaţia conceptului de sistem în ecologie şi clasificarea sistemelor 2.2. Însuşirile generale ale sistemelor biologice………………………………2.3. Sisteme studiate de ecologie………………………………………………

Capitolul 3. FACTORII ECOLOGICI…………………………………………….…...

3.1. Factorii abiotici…………………………………………………………….…...3.1.1. Factorii climatici………………………………………………………..

3.1.1.1. Temperatura……………………………..................................3.1.1.2. Lumina…………………………………..................................3.1.1.3. Apa…………………………………………………………….

3.1.2. Focul………………………………………………………………….…3.1.3. Factorii geografici (orografici)…………………………………………3.1.4. Factorii mecanici………………………………………………….…….3.1.5. Factorii edafici………………………………………………………….3.1.6. Interacţiunea factorilor abiotici………………………………………...

3.1.7. Legile acţiunii factorilor ecologici……………………………………..3.1.8. Importanţa factorilor climatici pentru combaterea paraziţilor la plante3.2. Factorii biotici…………………………………………………………………...

3.2.1. Relații homotipice……………………………………………………...3.2.2. Relații heterotipice………………………………....................................

3. 2. 2. 1 . Relații interspecifice stabilite pe criteriul efectului direct…….3. 2. 2. 2 . Relații interspecifice stabilite pe criteriul

rolului lor în viaţa populațiilor………….................................. .3.2.3. Relaţii complexe…………………………………………………………

Capitolul 4. STRUCTURA ECOSISTEMELOR……………………………………....4.1. Structura spaţială a ecosistemelor……………………………………………..

4.2. Structura trofică a ecosistemului………………………....................................4.3. Structura biochimică a ecosistemelor…………………………………………

4.3.1. Interacţiuni biochimice la plante…………………………………….... 4.3.2. Interacţiuni biochimice la animale…………….....................................

4.3.3. Interacţiuni biochimice ale plantelor cuanimalele erbivore…………………………………………………….

4.4. Structura temporală a ecosistemelor…………………………………………..4.4.1. Dinamica ecosistemului……………………………………….

………4.4.2. Dezvoltarea ecosistemului (succesiunea

ecologică)..............................4.4.2.1. Ecogeneza (succesiunea primară).............................................4.4.2.2. Succesiuni secundare………………………………………....4.4.2.3. Stabilizarea ecosistemului…………………………………….

77

9

11

1111111421

2122222629333434363838

3941414242

4649515153

616366

67696970727375777878

2



Capitolul 5. FUNCŢIILE ECOSISTEMULUI…………………………………………5.1. Functia energetică a ecosistemelor......................................................................

5.1.1. Principiile termodinamicii în ecologie.....................................................5.1.2. Fluxul de energie în sistemele biologice..................................................5.1.3. Producția și productivitatea ecosistemelor..............................................

5.2. Funcţia de circulaţie a ecosistemelor…………………………………………..

5.2.1. Circuitul carbonului……………………………………………………..5.2.2. Circuitul azotului.......................................................................................5.2.3. Circuitul fosforului....................................................................................5.2.4. Circuitul apei în natură..............................................................................

5.3. Funcţia de autoreglare a ecosistemelor................................................................

Partea a-II-a ECOLOGIE AGRICOLĂ (AGROECOLOGIA)………………………………………………..............

Capitolul 6. NOȚIUNI GENERALE PRIVINDAGROECOSISTEMELE………………………………………………….........

6.1. Definiție, importanță șiistoric.............................................................................

6.2. Originea și evoluția sistemelor agricole……………………………………….. 6.3. Particularitățile sistemelor agricole……………………………………………..Capitolul 7. CLASIFICAREA ENERGETICĂ A AGROECOSISTEMELOR...

7.1. Agroecosisteme extensive………………………………....................................7.2. Agroecosisteme intensive…………………………………………………….…7.3. Agroecosisteme industrializate………………………………………………....

Capitolul 8. ECOSISTEMELE AGRICOLE ȘI ALIMENTAȚIA OMENIRII

Capitolul 9. SISTEME DE AGRICULTURĂ……………………………………..9.1. Sisteme de agricultură tradiţionale…………………………………………...............................9.2. Sisteme de agricultură moderne……………………………………………….

9.2.1. Sisteme de agricultură industrializată…………………………………..9.2.2. Sisteme de agricultură durabilă………………………………………….

9.2.2.1. Sisteme de agricultură integrată………………………………...9.2.2.2. Sisteme de agricultură ecologică………………………………..

PARTEA a III-a DETERIORAREA SI PROTECŢIA MEDIULUI ……………………………

Capitolul 10. DETERIORAREA ECOSISTEMELOR PRIN POLUARE………………...10.1. Poluant. Poluare. Substanţe poluante..................................................................10.2. Clasificarea poluării ……………………………………………………………...10.3. Poluarea aerului…………………………………………………………..……

10.3.1. Poluanţii gazoşi…………………………………………………….….10.3.2. Ploile acide…………………………………………………………….10.3.3. Deteriorarea stratului de ozon................................................................10.3.4. Efectul de seră........................................................................................

10.4. Poluarea apei………………………………………………………………………10.4.1. Consumatorii de apă şi sursele de poluare…….........................................10.4.2. Principalii poluanţi ai apelor……………………………………………10.4.3. Poluarea apei prin produsele utilizate în agricultură…. …………10.4.4. Eutrofizarea apelor………...………………………………………....10.4.5. Poluarea termică a apei........................................................................

8085899498101

102104

106

106106110113

115117118118119123123124124127127130

137

137137138138138

139140141141141142142143143144147

147147149

3



10.4.6. Prevenirea şi combaterea poluării apei ………………………………10.5. Poluarea solului……………………………………………………………….

10.5.1. Poluarea cu îngrăşăminte chimice ……………………………………10.5.2. Poluarea cu pesticide………………………………………………….

Capitolul 11. BIODIVERSITATEA ŞI CONSERVAREA BIODIVERSITĂŢII……11.1. Biodiversitatea – o problemă globală…………………………………….

11.2. Valoarea biodiversităţii………………………………………………………..11.2.1. Valori economice directe…………………………………………….11.2.2. Valori economice indirecte…………………………………………..11.2.3. Valori opţionale………………………………………………………11.2.4. Valoarea existenţială…………………………………………………

11.3. Tipuri de biodiversitate........................................................................................11.4. Conservarea biodiversităţii...................................................................................

11.4.1. Consideraţii generale............................................................................11.4.2. Conservarea “in situ”...........................................................................11.4.3. Conservarea “ex situ”………………………………...........................11.4.4. Conservarea agrobiodiversității……………………………………

Capitolul 12. ORGANISMELE MODIFICATE GENETIC………………………….10 12.1. Obţinerea OGM-urilor………………………………………………………...

12.2. Semnificaţia, pericolele şi evoluţiatransgenezei……………...........................

12.3. Microorganisme şi animaletransgenice……………………………………….

12.4. Plantetransgenice……………………………………………………………..

Capitolul 13. ALTE CĂI DE DETERIORARE A MEDIULUI....................................13.1. Deteriorarea mediului prin construcţii de baraje şi canale................................

13.2. Deteriorarea mediului prin introducerea de specii în ecosisteme.....................13.3. Deteriorarea mediului prin supraexploatare…………………............................Capitolul 14. ETICA MEDIULUI………………………………………………………

149150150151153153

153154154155156157161161162162163

172172173174175

4



PREFA Ț Ă

Revoluț ia industrială a declanșat o serie de acț iuni, de-a dreptul demente, împotrivaechilibrului natural. Secole de-a rândul, strigătul de luptă al societă ț ii era “să cucerimnatura”. Miciurin îndemna omul triumfător și dominator, cuceritorul naturii, “să nu așteptedaruri de la natură ci să i le smulgă”. În Evul Mediu, defrișarea pădurii era îndeobște

considerată un act de civilizaț ie. Pădurile tropicale, cu vârste de 60-100 de milioane de ani,neatinse în urmă cu 500 de ani, erau dispărute în propor ț ie de 50% la jumătatea secoluluitrecut. Într-un singur deceniu (1979 - 1989) au dispărut 10% din aceste păduri careadăpostesc jumătate din totalul speciilor de pe Glob și au un rol esenț ial în absorbț iacantită ț ilor imense de CO2 , emanat în atmosfera Pământului de către industrie și automobile.

Dacă extincț ia naturală a speciilor este de una la patru ani, în secolul trecut, ritmul dispariț iei lor a ajuns la una – două specii pe zi. S-a dovedit că evolu ț ia desfă șurată pe

parcursul a 100 de milioane de ani poate fi distrusă într-un singur secol. Apariț ia masivă a substanț elor de sinteză în secolul XX a condus la otrăvirea tuturor compartimentelor mediului înconjurător. Acestea sunt doar câteva din zonele cenușii ale culturii noastre.

După unele estimări, peste 99% din totalul produselor utilizate astăzi de omenire au

fost create în ultimul secol și jumătate, în special în ultima jumătate de veac. Din păcate însă științ a, în ansamblul ei, și societatea modernă s-au îndepărtat prea mult de natură, pe care oexploatează și o transformă cu violenț ă. Se intervine tot mai brutal în echilibrele șicircuitele naturale, în viaț a altor specii de care ne pasă tot mai puț in. Totul este cântărit și

judecat prin prisma profitului economic imediat. Aproape că s-a ajuns la limita suportabilă a separării, a opoziț iei dintre societate și natură, a indiferenț ei oamenilor, a științ ei și atehnicii faț ă de aceasta din urmă.

Consecinț ele tehnicizării naturii și a lipsei totale de respect a omului, faț ă de Planetacare îl găzduiește, nu au întârziat să apară. Amintesc doar câteva dintre ele: încălzirea

globală, deteriorarea stratului de ozon, creșterea frecvenț ei fenomenelor climatice și

geomorfice de risc, ploile acide, eutrofizarea apelor, scăderea fertilită ț ii solului, apariț ia anumeroase boli la om din pricina alimentaț iei nesănătoase și a poluării, reducereabiodiversită ț ii, munț ii de deșeuri întâlniț i pretutindeni etc..

În ultima vreme, am putut observa cu toț ii că acț iunile nesăbuite ale omului asupranaturii se întorc împotriva noastră. Abia atunci când natura “se supără” știm să devenimmai răbdători și să conștientizăm neputinț a noastră în faț a stihiilor naturii.

Omenirea a început să ia măsuri împotriva deteriorării mediului ambiant destul detârziu, în anii ’70 ai secolului trecut, odată cu primul Raport al Clubului de la Roma (1972).

Aici s-a demonstrat pentru prima oară, în mod convingăror, că trăim într-o lume limitată,atât în ceea ce privește resursele, cât și capacitatea de suportabilitate a mediului faț ă de

poluare. Acestui eveniment internaț ional i-au urmat și altele. Problemele legate de

conservarea naturii, diminuarea poluării și utilizarea raț ională a resurselor sunt tot mai prezente în dezbaterile și reuniunile desfă șurate la nivel planetar și naț ional. Restricț iilelegate de protecț ia mediului și importanț a acordată acestui sector sunt din ce în ce mai

5



mari. Una dintre explicaț ii ar fi aceea că problemele de mediu au cel puț in două trăsăturimajore: caracterul transfrontalier și, adeseori, ireversibil.

Desigur că, responsabilitatea faț ă de sănătatea mediului înconjurător revine fiecăruicetă ț ean al Planetei, dar mai cu seamă specialiștilor care î și desfă șoară activitatea îndomeniul educaț iei sau în sectoare ale economiei cu impact negativ asupra ambientului.

În acest context a apărut și cursul de Ecologie și protecț ia mediului care se

adresează studenț ilor și specialiștilor din domeniul protecț iei mediului, al biologiei și aleramurilor aplicative ale acestei științ e (agronomie, silvicultură, biotehnologie etc.), precumși tuturor celor care au sau doresc să-și formeze o mentalitate ecologică.

Lucrarea este structurată pe trei păr ț i: prima, de ecologie generală , a doua deagroecologie, iar ultima parte de deteriorare și protecț ia mediului . Pe parcursul întregiilucrări am încercat să exemplific fiecare noț iune, fiecare principiu, fiecare aspect, pentru cacititorul să înț eleagă importanț a lor practică. Am evitat să mă limitez doar la definiț ii șidogme abstracte pe care le găsim, din păcate, în multe manuale de ecologie. Am făcut tot

posibilul ca nivelul de abordare să fie unul accesibil și prietenos, pentru a stârni interes și pasiune pentru toț i cei care vor parcurge acest manual.

Îndrăznesc să sper că acest curs va reuși să-și convingă cititorii de necesitatearestabilirii unită ț ii dintre societate și natură, cele două componente ale existenț ei noastre.Trebuie stopată acum și pentru totdeauna perpetuarea indiferenț ei faț ă de mediu în toateactivită ț ile umane, de la amenajarea orașelor până la educaț ie, agricultură, industrie,turism și viaț a de zi cu zi.

Mul ț umesc tuturor celor care au contribuit la îmbogă ț irea și îmbunătă ț irea acestuimanual, precum și celor care și-au adus aportul, într-un fel sau altul, la apariț ia sa.

Voi fi receptiv la orice observaț ii critice și propuneri bine intenț ionate, venite din partea cititorilor și îmi exprim cu anticipaț ie gratitudinea faț ă de domniile lor.

Cluj-Napoca, Autorul

10 mai 2008

6



Capitolul 1

INTRODUCERE

1.1. Definiţie şi istoric

Istoricii îi consideră pe filozofii şi naturaliştii greci, Aristotel (384 – 322 î. Hr.) şiTeofrast (372 – 287 î. Hr.), ca precursori ai gândirii ecologice, deoarece ei au fost primii careau remarcat în scrierile lor legăturile existente între organismele vii şi mediu.

Ideea de bază a circulaţiei materiei în natură a fost experimentată încă de Lavoisier, în1792, iar procesul natural al descompunerii materiei organice moarte a fost descris exact, abiade Pasteur, în 1861. Aceste două fenomene sunt esenţiale pentru înţelegerea proceselor ecologice, de aceea Lavoisier şi Pasteur sunt consideraţi ca fiind întemeietori ai ecologieimoderne.

Primul care a subliniat principiul interacţiunii în lumea vie a fost savantul englezCharles Darwin. Exemplul folosit de el şi citat adesea în manualele de ecologie esteedificator: trifoiul roşu este polenizat de bondari; numărul bondarilor este dependent dedistrugerea cuiburilor acestora de către şoareci; numărul şoarecilor este influențat deactivitatea pisicilor; rezultă deci că recolta de trifoi depinde de numărul şi activitatea

pisicilor. Cele două lucrări ale acestuia "Originea speciilor" (1859) și " Descendenţa omului"(1871), formulau următoarele două idei fundamentale ale ecologiei moderne: influențamediului asupra speciilor vii și apartenența speciei umane la lumea naturală.

Paternitatea termenului si conceptului de ecologie aparţin însă savantului germanErnst Haeckel (1834-1919), discipolul lui Darwin care, în anul 1866, introduce termenul deecologie, definind-o ca “ ştiinţă a relaţiilor organismelor vii cu mediul lor ambiant, atât organic cât şi anorganic”. Din punct de vedere etimolologic, în limba greacă, oicos = casă,gospodărie şi logos = cuvânt sau, în accepţiunea modernă - ştiinţă; deci, ecologia ar vrea săînsemne “ ştiinţa despre gospodărirea naturii”.

De-a lungul timpului au apărut o serie de definiţii ale acestui termen. În prezent nuexistă o definiţie unanim acceptată a ecologiei.

Odum (1971, 1983) defineşte ecologia ca fiind “ştiinţa care studiază relaţiileorganismelor individuale sau grupurilor de organisme cu ambianţa lor vie şi nevie”.Godeanu şi Soran (1982) au definit ecologia drept o „ştiinţă interdisciplinară care

studiază nivelurile superioare de organizare a sistemelor vii în interrelaţia lor cu mediul înconjurător”.

Botnariuc şi Vădineanu (1982) - „Ecologia studiază sistemele supraindividuale deorganizare a materiei vii (populaţii, biocenoze, biosferă) integrate în mediul lor abiotic”.

Burnie (2005): “Fiinţele vii sunt aidoma unor piese dintr-un uriaş şi mereu în schimbare joc de domino. Ecologii studiază modul în care piesele se îmbină, atât unele cualtele, cât şi cu lumea din jurul lor”.

Ecologia s-a născut ca o ramură a biologiei şi ea a rămas multă vreme ca o ştiinţă pur

teoretică, până la jumătatea secolului XX când specialiştii din diverse domenii învecinate(meteorologi, hidrologi, medici) au remarcat că societatea industrială se confruntă cu

probleme ce se regăsesc în principiile ecologiei. Este vorba despre retroacţiunea

7



evenimentului, idee fundamentală a ecologiei conform căreia orice acţiune a unui factor asupra unui sistem ecologic produce o retroacţiune întârziată, uneori cu efecte catastrofale şiireversibile în acelaşi timp. O astfel de retroacţiune a fost găsită şi în zona acţiunilor antropice asupra mediului.

Apariţia si amplificarea poluărilor, dispariția unor specii, schimbările climaticeglobale s.a., au fost semnele evidente ale unei crize ecologice profunde. Concluzia relevatã de

ecologie este că omul nu poate să acţioneze la nesfâr șit asupra mediului său fără a pune în pericol ruperea echilibrelor ecologice esenţiale. Pe această cale s-a impus o altă noţiune - problemă cheie a lumii contemporane: protecţia mediului care constă în „ansamblul dereglementări, măsuri, acţiuni care au ca scop menţinerea şi protejarea condiţiilor naturaleîmpotriva degradării”.

Ecologia presupune cunoştinţe din diverse domenii: ştiinţele naturii, economie,sociologie etc.. De aceea, ecologul trebuie să fie un enciclopedist; el trebuie să cunoascătaxonomie, genetică, biochimie, anatomie, morfologie, fizică, chimie, economie,antropologie, etnologie, etologie etc., motiv pentru care se impune munca în echipă, cudiverse categorii de specialişti. Ecologul are nevoie de o gândire sintetică, de cunoştinţedeosebite, de imaginaţie şi anticipaţie. În societatea contemporană, problemele de ecologie

este bine să fie tratate împreună cu cele de protecţia mediului. În felul acesta poate fimobilizată o parte mai importantă din opinia publică în activităţile de protecţia mediuluiambiant, sub egida unei ştiinţe (ecologie) şi a unor oameni de ştiinţă.

Ecologia este solicitată în elaborarea măsurilor ele protecţie a mediului înconjurător.Aceste două domenii se întrepătrund însă este eronată sinonimia ecologie - protecţia mediului.

Numeroși cercetători din domeniul ecologiei au încercat să contureze principaleledirecții ale dezvoltării ecologiei pe plan mondial [Odum E.P. (1971, 1983); Odum, H.T.(1973); Stugren (1982); Puia și colab. (2001) etc.]. Ramurile acestei științe sunt deosebit denumeroase. În figura 1, ele sunt reprezentate sub forma unui pom al cunoașterii binelui șirăului în domeniul acestei complexe științe.

În linii mari, ramurile ecologiei se pot include în trei categorii importante: sistemice,aplicative și specializate.Pentru înțelegerea bazelor ecologiei (ecologie generală ), este necesară cunoașterea

ramurilor sale sistemice. Acestea sunt: autoecologia, demecologia şi sinecologia. Autoecologia (gr. auto – însuși) studiază relaţiile indivizilor cu mediul înconjurător abiotic şi biotic, accentul punându-se pe aspectele de adaptare la condiţiile de mediu. Demecologia (gr.demos – popor, mulțime) studiază procesele ecologice care se desfășoară la nivelul

populațiilor unei specii, iar sinecologia (gr. sin - împreună) se ocupă de relaţiile ecologice lanivelul biocenozelor şi ecosistemelor. Denumirea de ramuri sistemice provine de la metodasistemică utilizată în ecologie, metodă care permite studierea biosferei și a fenomenelor dinecosisteme ca pe un întreg real [Stugren, 1984].

Ramurile aplicative ale ecologiei au fost dictate de nevoile omului de hrană, adăpost șimediu înconjurător nedeteriorat. Cele mai importante ramuri aplicative ale ecologiei sunt:ecologia agricolă sau agroecologia, ecologia solului sau ecopedologia, ecologia așezărilor umane, ecologia umană, ecologia silvică, ecologia și gospodărirea ariilor protejate, ecologia

sistemelor naturale etc.. Cercetările din diferitele ramuri ale ecologiei aplicate au menirea dea furniza tehnologii ecologice care să protejeze mediul ambiant și sănătatea oamenilor.

Ramurile specializate ale ecologiei studiază grupurile taxonomice de organismerezultate din evoluția filogenetică: ecologia bacteriană, ecologia fungilor, brioecologia,ecologia lichenilor, ecologia plantelor, entomoecologia, ornitoecologia, ecologia și etologia

primatelor etc.. După unii ecologia și etologia umană se poate regăsi și între ramurilespecializate ale ecologiei. Astfel, ecologia umană este aplicativă atunci când studiază relațiileomului cu mediul ambiant și resursele naturale prin care își poate întreține viața și este

specializată atunci când studiază comparativ procesele ecologice în care este implicat omul șimamiferele sau, mai restrictiv, omul și hominidele. Un alt criteriu, în cadrul ramurilor

8



specializate ale ecologiei, vizează mediul de trai al viețuitoarelor. Așa au apărut: ecologiaterestră, ecologia acvatică, ecologia mediilor subterane etc..

Nu trebuie confundată ecologia cu ecologismul, nici ecologii cu ecologiștii. Ecologia afost definită mai sus. Cei care studiază această știință se numesc ecologi. O altă abordare sereferă la ecologie ca atitudine față de relațiile dintre om și mediu și poartă numele deecologism. Militanții implicați în mișcările ecologiste ale verzilor cât și cei care fac politică

ecologistă se numesc ecologiști.După E.P. Odum (1971), ecologia este nu numai o ştiinţă, ci şi o „concepţie” ea

trebuind să fie prezentă în toate activităţile umane.

Fig. 1. Pomul cunoașterii binelui și răului în domeniul ecologiei [Puia și colab., 2001]

1.2. Dezvoltarea ecologiei în țara noastră

Faptul că Grigore Antipa (1867-1944) a fost elevul si asistentul lui E. Haeckel a facilitat pătrunderea principiilor ecologice în ţara noastră. Antipa a studiat lunca inundabilă a Dunării, Delta

9



şi sectorul nord-vestic al Mării Negre, sub aspect ecologic. Emil Racoviţă studiază condiţiile de viaţă din Antarctica (1900-1903) şi din mediul

subteran (1907-1929). El întemeiază o nouă ramură a ecologiei, biospeologia, ca ştiinţă ainterrelaţiilor dintre organisme şi mediul cavernivol.

În domeniul ecologiei vegetale amintim pe I. Prodan şi Al. Borza, creatoriigeobotanicii (ştiinţă care studiază răspândirea plantelor pe suprafaţa pământului în corelaţie

cu factorii ecologici) româneşti. Al. Borza este şi întemeietorul Grădinii Botanice din Cluj- Napoca.

Interacţiunile dintre plantele terestre şi fungii patogeni au fost studiate de Tr.Săvulescu şi P. Enculescu. Dintre continuatorii lui Antipa, amintim pe acad. M. Băcescu,acad. N. Botnariuc care are cercetări vizând limnologia (ecologia apelor continentale), şianume ecologia unor bălţi din lunca inundabilă a Dunării inferioare.

Promotorul studiilor de ecologie a animalelor terestre în România este A. Popovici-Bâznoşanu. Cartea de ecologie scrisă de N. Botnariuc şi A. Vădineanu (1982) rămâne una dereferinţă pentru literatura de specialitate românească.

În domeniul ecosistemelor agricole au avut contribuţii remarcabile: I. Puia, V. Soran,D. Şchiopu, I. Coste, I. Rotaru.

După cel de-Al Doilea Război Mondial, cercetări de ecologie au fost efectuate de: E.Andriescu, P. Bănărescu, C. Bândiu, N. Bercea, N. Boscaiu, Gh. Coldea, V. Decou, N.Doniţă, Al. Filipaşcu, L. Ghinea, I. Giurgiu, S. Godeanu, St. Gyurko, Al. Ionescu, D. Ivan, D.Munteanu, L. Munteanu, A. Murgoci, M. Olteanu, P. Papacostea, L. Peterfi, V.V. Pop, I.Popovici, G. Racoviţă, V. Simionescu, B. Stugren, N. Băbeanu, M. Berca, I. Borza, C.Cotigă, N. Dumitrescu, I. Olteanu, A. Penescu, H. Rădulescu, T. Şchiopu, M. Ştirban.

Desigur că lista numelor româneşti care au contribuit la dezvoltarea ecologiei ca ştiinţăar putea continua.

10



Partea I NOȚ IUNI DE ECOLOGIE GENERALĂ

Capitolul 2

SISTEME BIOLOGICE

2 . 1 . Semnificaţia conceptului de sistem în ecologie şi clasificarea sistemelor

Substanţa vie, ca şi întregul univers, este organizată în sisteme.Conceptul de “sistem” reprezintă ansamblul de elemente, identice sau diferite, aflate în

interacţiune, constituind un întreg organizat (exemple: sistemul solar, organismul viu, sis-temul de lucrare a solului etc.).

Elementele care compun sistemul pot fi obiecte (exemplu: planetele din sistemulsolar), fenomene, simboluri, elemente tehnologice etc.

In sistemul biologic elementele componente ale sistemului sunt: atomii, moleculele,celulele, ţesuturile, organele, organismele, populaţiile etc.

Conform concepţiei sistemice, întreaga materie vie sau nevie, este organizată însisteme ierarhizate şi în interacţiune: orice sistem este alcătuit din subsisteme şi, la rândulsău, este o parte (un subsistem) în cadrul unui sistem mai cuprinzător.

Prigogine a clasificat sistemele din punctul de vedere al schimbului de materie şi

energie cu mediul în trei categorii:Sisteme izolate – nu schimbă cu mediul nici materie, nici energie. Sunt sisteme realizatenumai teoretic, pentru experienţe conceptuale asupra transformărilor fizice ale materiei, încondiţii de stare neinfluenţată prin variaţiile mediului. Ex.: o fiolă închisă ermetic şi introdusăîntr-un bloc de plumb cu pereţi foarte groşi.

Sisteme închise – schimbă cu mediul numai energie. De exemplu: un vas cu apă,închis ermetic, cedează sau primeşte căldura mediului înconjurător. În natură nu se găsescsisteme absolut închise. Sisteme deschise – realizează atât schimburi materiale cât şi energetice cu mediul.Toate sistemele din natură (vii şi nevii) aparţin acestei categorii. Exemple: o stâncă, un nor,un lac de câmpie, un ţărm de mare, un recif de coralieri, o pădure etc. [Vădineanu şi

Botnariuc, 1982].

2 . 2 . Însuşirile generale ale sistemelor biologice

Sistemele biologice sunt sisteme deschise care au capacitatea de a transforma factorii demediu în factori specifici. Astfel, schimburile de substanţă şi energie din cadrul acestor sistemedevine o condiţie esenţială a existenţei sistemului.

Toate sistemele biologice prezintă o serie de trăsături care le deosebesc de cele deschise,nebiologice. Aceste trăsături s-au perfecţionat de-a lungul evoluţiei lor.

a.) Caracterul istoricIn sistemele biologice, pentru a putea explica organizarea şi structura, nu este suficientă

cunoaşterea parametrilor la un moment dat, ci trebuie cunoscută şi istoria sistemului luat înstudiu. De pildă, pentru a explica structura şi modul de funcţionare a unui organism sau a unei

populaţii trebuie cunoscute etapele apariţiei lor, adică istoria lor.

11



b.) Caracterul informaţionalSistemele biologice sunt informaţionale, adică sunt apte să recepţioneze, să prelucreze, să

stocheze şi să transmită informaţii către alte sisteme.Recepţia şi transmiterea se poate face pe căi fizice (sunete, culori etc.), chimice (mirosuri,

substanţe chimice din sol, din apă sau eliminate în mediu), fiziologice (comportamente diferite,gesturi sau alte activităţi).

Informaţia este codificată într-un mod caracteristic sistemului dat, codul fiind specificfiecărei categorii de sisteme. Pentru indivizii biologici – acest cod este determinat de structuraacizilor nucleici; la populatie el este determinat de natura (poziţia filogenetică), structura şi modulde funcționare a populaţiei.

Un alt aspect important al caracterului informaţional al sistemelor biologice îl reprezintă fidelitatea informaţiei recepționate sau transmise.

Un mijloc frecvent de asigurare a fidelităţii constă în repetarea informaţiei, fenomendenumit redundanţă . Astfel, la nivel individual, fiecare tip de cromozom este în dublu exemplar,adică în fiecare celulă se repetă toată garnitura cromozomică. La nivelul individului se repetă, înlinii mari, structura genotipului iar la nivelul populaţiei se repetă, mai mult sau mai putin fidel,

patrimoniul genetic al speciei. Redundanţa excesivă, deci repetarea excesivă a mesajului, poate fi

uneori inutilă sau chiar dăunătoare putând produce alterarea informaţiei (poliploidia,suprapopulaţia). De aceea tendinţa generală a sistemelor biologice este de a realiza redundanţaoptimă , care să asigure fidelitatea necesară cu minimum de pierderi.

În ameliorarea plantelor şi animalelor, unele dintre aceste fenomene, precum poliploidia, pot fi exploatate în favoarea omului. Poliploidia este frecvent întâlnită la plante şi indică prezenţa,în celulele somatice, ţesuturi şi indivizi, a trei seturi de bază de cromozomi (triploizi, 3 x), patru(tetraploizi, 4 x) cinci (pentaploizi, 5 x) etc., în loc de două ca la indivizii normali, diploizi. La oserie de plante cultivate (grâu, ovăz, cartof, măr, viţă de vie, specii ornamentale etc.) s-au obţinut,

prin ameliorare, soiuri poliploide care prezintă o creştere a volumului nucleului şi a dimensiunilor celulelor. Această creştere este corelată cu un habitus mai mare a organismelor respective, uneoriorgane vegetative şi fructe mai voluminoase, comparativ cu organismele diploide [Teofil, 1981].

Studiile de citoecologie demonstrează existenţa unei relaţii între constituţia cariologică aspeciilor vegetale şi distribuţia lor geografică. Polipolizii asigură speciilor rezistenţă sporită lacondiţii ecologice extreme şi o capacitate de competiţie interspecifică mult mai ridicată. Astfel,

proporţia poliploizilor va creşte, de regulă, odată cu creşterea latitudinii şi altitudinii [Cristea șicolab., 2004.]. Numeroase cercetări arată că, speciile poliploide au supravieţuit mult mai bineglaciaţiunilor, comparativ cu cele diploide [Tarnavschi, 1948; Bănărăscu şi Boşcaiu, 1973 etc.].Poliploidia asigură fitoindivizilor o capacitate de competiţie interspecifică superioară,manifestând tendinţe de expansiune (exemplu: romaniţa – Matricaria inodora – la care

poliploizii, mult mai “agresivi”, au invadat preerile Canadei, în timp ce, diploizii sunt întâlniţidoar în regiunea maritimă a ţării) [Milligan, citat de Cristea 1991].

Trebuie menţionat că, sistemele biologice, cu toate mijloacele create de-a lungul evoluţieilor, nu realizează o fidelitate absolută nici în recepţionarea, nici în transmiterea informaţiei.Acesta este considerat un rău necesar, deoarece erorile în copierea informaţiei genetice (mutaţiile)reprezintă o sursă de evoluţie, prin selecţia erorilor „pozitive” care vor permite, la un moment dat,adaptarea la noile condiţii de mediu.

Cu cât un sistem este mai bine organizat cu atât el conţine o cantitate mai mare deinformaţie (exemplu: bacterii - vertebrate).

c.) IntegralitateaUn sistem, pentru a-şi îndeplini funcţiile, este necesar să-şi menţină integralitatea, adică

să-şi păstreze subsistemele componente. Lipsa unuia dintre elementele componente conduce, înfinal, la distrugerea sistemului.

Sistemele biologice, alcătuite din numeroase părţi componente, se comportă faţă defactorii de mediu ca un întreg. Sistemul integrator posedă însuşiri noi faţă de cele ale părţilor componente. Sistemele biologice nu sunt aditive adică nu sunt simple însumări ale însuşirilor

12



părţilor componente. Noile însuşiri ale sistemului provin din interacţiunile părţilor componente.O populaţie are însuşiri diferite şi noi faţă de organismele din care este alcătuită

(longevitate nedefinită, o anumită structură pe vârste, pe sexe, structură genetică etc.). O biocenoză are însuşiri diferite de cele ale populaţiilor componente.

Relaţia de simbioză între unele alge şi ciuperci dau naştere la un întreg grup sistematic de plante – lichenii, cu însuşiri total diferite faţă de fiecare component luat în parte.

O altă consecinţă a integralităţii constă în faptul că un element component al întregului,integrat în sistem, are alte însuşiri decât în afara sistemului. Astfel, un erbivor care aparţine unuigrup devine mult mai vulnerabil la prădători în cazul izolării de comunitate. Un rozător încaptivitate, în tensiunea stresului, este mai rezistent la pesticide decât în condiţiile lui naturale.

d.) Echilibrul dinamicEchilibrul dinamic reprezintă starea caracteristică sistemelor biologice şi se manifestă prin

menţinerea stării de stabilitate a acestora. Este consecinţa însuşirii fundamentale a sistemelor deschise de a întreţine un permanent schimb de substanţă şi energie cu sistemele înconjurătoare.Acest echilibru se realizează prin compensarea metabolică a pierderilor energetice şi materiale.

Prin acest echilibru dinamic se realizează homeoestazia, adică proprietatea organismelor de a-şi menţine între limite foarte strânse, diferitele constante ale mediului intern (de exemplu,organismul uman îşi menţine temperatura în jur de 36,4°C). La nivel de populaţie, biocenoză,ecosistem şi toate celelalte sisteme biologice, ca urmare a echilibrului dinamic, acestea se menţincu aproximaţie între aceleaşi limite.

La sistemele lipsite de viaţă, aceste relaţii cu mediul duc treptat la dezorganizareasistemului şi deci, la dispariţia lui ca sistem (de exemplu, stânca sub acţiunea picăturii de ploaie).

e.) Programul Programul constă într-un set de reacţii ale sistemului la diferite condiţii de mediu.Relaţiile sistemelor biologice cu mediul presupun capacitatea fiecărui sistem de a realiza diferitestări. Un program reprezintă tocmai una dintre stările posibile ale unui sistem biologic sau modulcum reacţionează un sistem biologic, ca urmare a schimbărilor survenite în mediul său. Deoarece

un sistem are mai multe stări posibile, înseamnă că are mai multe programe.De exemplu, în condiţii de uscăciune seminţele se menţin în stare de repaus, în timp ce, încondiţii de umiditate adecvată şi temperaturi corespunzătoare germinează; în condiţii detemperaturi ridicate şi umiditate scăzută, frunzele de porumb se răsucesc, însă dacă temperaturilescad şi umiditatea este suficientă, frunzele revin la starea lor normală.

f.) HeterogenitateaOrice sistem biologic este alcătuit din elemente (subsisteme) mai mult sau mai puţin

diferite.Între elementele componente ale sistemului biologic se manifestă corelaţii. Cu cât sistemul

este mai complex, cu atât corelaţiile sunt mai numeroase, ceea ce are ca efect creşterea eficienţeiautocontrolului sistemului dat şi a stabilităţii lui. Sistemele biologice nu tind spre un grad de

heterogenitate maximă ci optimă .Heterogenitatea indivizilor unei populaţii permite supravieţuirea sa în condiţiinefavorabile (de exemplu, supravieţuirea gândacului de Colorado la tratamentele cu insecticide).

g.) AutoreglareaAceastă însuşire este comună tuturor sistemelor biologice şi reprezintă un principiu

esenţial al ciberneticii. Orice sistem biologic, ca orice sistem cibernetic, este organizat într-unmod care să-i permită: receptarea informaţiei si prelucrarea ei, în urma căreia sistemulreacţionează la stimuli în sensul autoconservării.

Legătura dintre dispozitivul de receptare (receptor) şi dispozitivul efector se numeşteconexiune directă , iar cea dintre efector şi receptor poartă numele de conexiune inversă (feedback).

“Feedback”-ul (conexiune inversă) este deci un autocontrol al sistemului, care îidă posibilitatea de a se opune la perturbările aleatoare ale mediului (fig. 2).

In lumea vie toate funcţiile principale ale unui organism, ale unei populaţii sau

13



biocenoze sunt continuu controlate prin sisteme de tip feedback.Exemple de autoreglare în organism: concentraţia de glucoză în sânge, menţinerea

temperaturii corpului, a presiunii sângelui etc. Autoreglarea la nivelul ecosistemelor: numărulindivizilor dintr-o populaţie prin relaţia pradă – prădător sau alte mecanisme. O populaţie

poate răspunde la acţiunea unui duşman sau la modificarea cantităţii hranei în diferite moduri:modificarea ritmului reproducerii, a prolificităţii, a structurii pe vârste, pe sexe etc..

Conexiune directă

Stimuli Răspuns

Conexiune inversă

R - dispozitivul de recepțieC.c - centrul de comandăE - dispozitiv efector

Fig. 2. Schema autocontrolului [Botnariuc și Vădineanu, 1982]

2 . 3 . Sisteme studiate de ecologie

Orice sistem este alcătuit din subsisteme şi face parte dintr-un sistem mai vast. Dintresistemele studiate de ecologie menţionăm: organismul, populaţia, biotopul şi habitatul,

biocenoza, ecosistemul, biomul şi biosfera.

A.) Organismul sau individul

Organismul reprezintă un mod fundamental de organizare a materiei vii si are ca legespecifică metabolismul (schimburi materiale şi energetice cu mediul), funcție esenţială aindivizilor. Acest proces permite integrarea organismului în mediul său ambiant. Datoritămetabolismului se asigură capacitatea biosistemelor din nivelurile supraindividuale de aacumula şi transfera materie, energie şi informaţie. Prin indivizi se face întregul schimb desubstanţă şi energie cu mediul şi de aceea este considerat veriga de bază în organizarea

materiei vii.Individul poate exista numai în contextul populaţiei şi al speciilor şi orice fenomencare se petrece la nivelul său se reflectă, într-o măsură mai mare sau mai mică, la nivelul

populaţiei, biocenozei şi ecosistemului.Comparativ cu celelalte niveluri de organizare a materiei vii, indivizii biologici au cea

mai pronunţată integralitate.

B.) Populaţia

Populaţia reprezintă totalitatea indivizilor din aceeaşi specie, care trăiesc pe unteritoriu bine delimitat si este treapta supraindividuală cea mai simplă de organizare a

sistemelor vii (exemplu: merii dintr-o plantație; toate insectele de Anthonomus pomorum din plantaţia respectivă; populația de Taraxacum officinalis din livadă etc.).

Descrierea formală a populaţiei se poate face prin caracterizare numerică şi prin

14

R EC.c



stabilirea densităţii populaţiei . Densitatea populaţiei exprimă numărul sau biomasa (cantitatea de substanţă organică

acumulată în unitatea de timp) indivizilor unei populaţii pe unitatea de suprafaţă şi volum.Din acest punct de vedere putem întâlni situaţii de supraaglomerare, când populaţia depăşeştecapacitatea de suportare a spaţiului și subaglomerare, când densitatea este mai mică decât cea

pe care spaţiul este capabil să o suporte.

Consecinţele supraaglomerării sunt: declanşarea luptei pentru existenţă; etiolarea plantelor; epuizarea rezervelor de apă şi substanţe nutritive din sol sau eliminarea celor mai productive animale care sunt şi mai vulnerabile; izbucnirea epidemiilor, din pricina şanselor mai mari de contact a indivizilor sănătoşi cu cei bolnavi, pe de o parte, şi a micşorăriirezistenţei la boli din cauza subnutriţiei; crearea celor mai favorabile condiţii (microclimatumed) pentru realizarea infecţiilor bacteriene şi micotice la plante; distrugerea covoruluivegetal, urmată de degradarea biotopului, în cazul supraexploatării păşunilor.

Subaglomerarea poate conduce la: micşorarea riscului de apariţie a epidemiilor; lipsaunei valorificări superioare a terenului fertilizat în vederea obţinerii de producţii agricole;eliminarea posibilităţii de refacere a populaţiei, atunci când efectivul de indivizi este prearedus.

Aşadar, atât supraaglomerarea cât şi subaglomerarea sunt nefavorabile supravieţuirii populaţiilor, de aceea, în ecosistemele naturale fiecare populaţie tinde spre o densitate optimă .Din păcate, omul a dereglat mecanismele de control ale populaţiilor. Exemplu: creştereaexcesivă a efectivului de animale domestice din savanele africane, ferite de atacul animalelor carnivore, care a condus la distrugerea păşunilor prin suprapăşunat, iar în final ladeşertificare.

Dinamica populaţiei este variaţia în timp a efectivului, densităţii şi structurii de vârstăa populaţiei.

Parametrii ce caracterizează dinamica populaţiei, dacă o considerăm un sistem închis,fără pierderi şi imigrări, sunt: rata natalităţii, rata mortalităţii şi coeficientul creşteriinumerice.

Prin rată înţelegem raportul dintre o creştere sau scădere şi mărimea faţă de care areloc creşterea, respectiv scăderea în unitatea de timp.

Rata natalităţii se exprimă prin relaţia: Rn = n/N

în care: Rn = rata natalităţiin = numărul de indivizi născuţiN = efectivul populaţiei

Distingem la acest parametru o natalitate fiziologică , atunci când aceasta depinde doar de potenţialul biotic (capacitatea populaţiei de a produce urmaşi viabili) al populaţiei şi onatalitate ecologică care este şi cea reală, dependentă de condiţiile de mediu. În evoluţie, nu

sunt favorizate populaţiile care asigură doar natalitate maximă dacă nu realizează şisupravieţuirea maximă. Rata mortalităţii se exprimă matematic astfel:

Rm = m/M în care: Rm = rata mortalităţii

m = numărul de indivizi morţiM = efectivul populaţiei

Dacă mortalitatea ar depinde numai de uzura organismului şi de factorii fiziologici am putea vorbi de o mortalitate fiziologică . În realitate, mortalitatea este una ecologică, deoarecemoartea indivizilor este strâns legată de condiţiile de mediu.

Coeficientul creşterii numerice rezultă din diferenţa dintre natalitate şi mortalitate,

după relaţia: q = n – mîn care: q = coeficientul creşterii numerice

n = numărul de indivizi născuţi

15



m = numărul de indivizi morţiAdesea se foloseşte rata creşterii numerice, după formula:

Rq = Rn – Rmîn care: Rq = rata creşterii numerice

Rn = rata natalităţiiRm = rata mortalităţii

Rata creşterii numerice este dependentă atât de potenţialul biotic al populaţiei cât şi decondiţiile de mediu.

C.) Biotopul şi habitatul

Biotopul este locul (spaţiul) de trai al unei biocenoze [Odum, 1971], iar habitatul estemediul de trai al speciei (populaţiilor şi chiar al organismului individual) [Puia şi Soran,1984].

Elementele componente ale biotopului provin si aparţin litosferei, hidrosferei siatmosferei. Particularităţile fiecărui biotop condiţionează existenţa unui anumit tip de

biocenoză.

Factorii abiotici nu au valori constante ci variază în timp şi spaţiu. Aceste variaţii potavea caracter de regim sau caracter perturbator . Din prima categorie fac parte: alternanţa zi-noapte, succesiunea anotimpurilor, mareele etc. Aceste fenomene au variaţii periodice, cu oanumită frecvenţă, de o anumită amploare. Limitele între care oscilează aceste variaţii devinlimite de toleranţă ale populaţiei sau speciei faţă de factorul dat. Efectul ecologic al factorilor cu caracter de regim constă în adaptare, prin acţiunea selecţiei naturale.

Variaţiile neregulate, perturbatoare ale factorilor abiotici depăşesc ca amploarelimitele variaţiilor de regim (exemple: furtunile, uraganele, cutremurele, vulcanii etc.) şiconduc la eliminarea unui număr mare de indivizi, uneori chiar catastrofală. Dacă numărulindivizilor din populaţie este redus sub o anumită limită, care nu-i mai permite refacerea,

poate să dispară. Dacă populaţia se reface, pornind de la un număr mic de indivizi, genotipulnoii populaţii poate fi diferit de cel al populaţiei iniţiale, modificându-se şi relaţiile ei cu alte

populaţii.Factorii abiotici şi efectele lor ecologice sunt prezentate pe larg în subcapitolul 3.1.

D.) Biocenoza

Termenul de biocenoză (lb. greacă, bios = viaţă; koinos = comun), introdus în ştiinţă decătre Karl Mőbius, reprezintă un sistem (grupare) de indivizi biologici din diferite specii ataşaţiunui anumit biotop. Exemplu de biocenoză într-o plantaţie de măr: o populaţie de meri, o

populatie de A. pomorum (gărgăriţa florilor de măr), o populatie de V. inaequalis (rapăn), o

populatie de Sonchus arvensis (buruiană anuală), o populație de Lumbricus terrestris (râmă) etc..Toate acestea alcătuiesc biocenoza din livada respectivă.Sukacev (1961) consideră că biocenoza este alcătuită din: fitocenoză (totalitatea plantelor

superioare), zoocenoză (totalitatea speciilor de animale consumatoare de substanţă organică) şimicrobiocenoză (microfloră, microfaună, microorganisme). Un loc central în structura biocenozeiîl ocupă fitocenoza.

Exprimarea unor raporturi cantitative precum şi stabilirea relaţiilor de grupare dintrespeciile unei biocenoze, poate fi făcută prin folosirea unor indici (frecvenţa, abundenţa,dominanţa, echitabilitatea, afinitatea, diversitatea etc.).

Pentru studierea, sub aspect cantitativ, a diversităţii ecologice a biocenozelor se vor stabili:

- numărul total de specii din biocenoză;- numărul total de indivizi, biomasa totală şi repartizarea

pe specii;

16



- relaţiile dintre numărul de indivizi şi numărul speciilor dinbiocenoză.

Importanța diversității agricole, atât interspecifică cât și intraspecifică, este una esențială pentru securitatea alimentară a omenirii pe termen lung (vezi subcapitolul 11.4.4.).

Plecând de la constatarea că unele biocenoze, la un număr de indivizi egal, au număr foarte diferit de specii, Thienemann (1926) a formulat două principii biocenotice fundamentale:

a.) Cu cât sunt mai variate condiţiile de existenţă dintr-un biotop, cu atât va fi mai marenumărul de specii ale biocenozei. Astfel, în Delta Dunării, datorită diversității habitatelor (dunede nisip, plauri, ape curgătoare, bălți, heleștee, lacuri, păduri etc.) și numărul speciilor va fi maimare, comparativ cu Câmpia Bărăganului unde biotopul fiind mai uniform și biodiversitatea estemai redusă.

b.) Cu cât sunt mai uniforme condiţiile de existenţă dintr-un biotop, cu atât biocenoza va fi mai săracă în specii, dar acestea vor fi reprezentate de efective mai mari. Spre exemplu, într-unsol sărăturat sau poluat vor rezista numai speciile halofite, respectiv cele rezistente la elementulrespectiv. Aşadar, diversitatea speciilor va fi săracă.

Un al treilea principiu a fost formulat de Franz [Tischler, 1975]:c.) Cu cât condiţiile de mediu dintr-un biotop au avut continuitate mai mare în

dezvoltarea lor, cu cât au fost mai mult timp omogene, cu atât comunitatea de specii este mai stabilă şi mai omogenă. De exemplu, pe o suprafaţă în pantă, supusă eroziunii, vegetaţia se vamodifica în funcţie de gradul de eroziune, spre deosebire de terenurile nesupuse eroziunii, undecomunitatea de specii se menţine nemodificată timp mai îndelungat.

Principiile biocenotice fundamentale prezentate mai sus arată că numărul de specii se aflăîn relaţie de inversă proporţionalitate cu numărul de indivizi. Cu cât numărul de specii va fi maimare, cu atât numărul indivizilor va fi mai mic, deoarece în condiţii optime de biotop vor găsicondiţii de creştere şi dezvoltare mai multe specii însă acestea nu vor putea realiza efective

populaţionale foarte mari, din cauza luptei pentru existenţă (exemplu: biodiversitatea extrem de bogată din pădurile ecuatoriale). Din contra, atunci când biotopurile sunt neuniforme, cu condiţiivitrege de viaţă, ele vor „găzdui” numai acele specii care pot suporta condiţiile respective.

Numărul acestor specii va fi, desigur, mai mic iar lupta pentru existenţă fiind mai redusă se vor realiza efective populaţionale mai mari.

Relaţiile homotipice şi heterotipice din cadrul biocenozelor sunt prezentate detaliat lasubcapitolul 3.2.

E.) Ecosistemul

Ecosistemul este unitatea structurală şi funcţională a ecosferei ce cuprinde biocenoza si biotopul. Ecosistemele sunt sisteme dinamice ale biosferei în care speciile sunt producătoare siconsumatoare, între ele stabilindu-se relaţii sub formă de lanţuri si reţele trofice.

Ecosistemele sunt unităţi funcţionale ale biosferei în care viaţa şi mediul sunt inseparabilreunite într-un spaţiu restrâns. Ecosistemul integrează într-un tot unitar biocenoza (componentavie) şi biotopul (componenta nevie). Aceste două componente se întrepătrund atât de puternicîncât separarea lor în spaţiu este imposibilă. De exemplu, o pădure, un parc, o cultură agricolăsunt ecosisteme alcătuite din biocenoză (plante, animale, microorganisme) şi biotop (spaţiulocupat de biocenozele respective).

Ecosistemul posedă o definită structură internă şi un ciclu intern al materiei, un ciclu biogeochimic local.

O băltoacă temporară cu apă de ploaie în pădure nu este un ecosistem, fiindcă nu posedăun ciclu biogeochimic propriu, ci numai o parte din ciclul biogeochimic local al ecosistemului de

pădure. Băltoaca nu este ecosistem deoarece este împiedicată formarea unor conexiuni stabile

între vieţuitoare şi mediu.Ecosistemele se pot clasifica în patru grupe mari:- ecosisteme marine

17



- ecosisteme de ape interioare- ecosisteme terestre- ecosisteme antropogene

F.) Biomul

Biomul (ecosistem major) este formaţiunea biotică majoră alcătuită din mai multeecosisteme cu structură generală asemănătoare, determinate de zonele latitudinale ale planetei.

Noţiunea de biom se aplică atât la mediile de viaţă terestre cât şi la cele acvatice. Biomurileterestre se recunosc mai ales datorită plantelor, corespunzând zonărilor geografice.

Biomurile descrise pe Terra sunt următoarele (fig. 3):I.) Biomurile acvatice continentale:

1. biomul lotic (sau reofil) al izvoarelor şi apelor curgătoare2. biomul lacustru (sau lentic) - al lacurilor 3. biomul palustru - al bălţilor 4. biomul mlaştinilor5. biomul deltaic, inclusiv mangrovele (vegetaţie tropicală de arbori şi arbuşti cu rădăcini

adventive, caracteristică ţărmurilor marine mlăştinoase)II.) Biomurile marine şi oceanice:

1. biomul marin2. biomul oceanic

III.) Biomurile terestre:1. biomul deşerturilor:

a. tropicale şi subtropicale; b. temperate;c. nivo-glaciare;

2. biomul savanelor. Savana este o asociaţie vegetală specifică zonelor subtropicale şi

este formată din ierburi înalte şi tufişuri rare de arbuşti spinoşi şi arbori. Cuprind zone aleAmericii de Sud, Africii, Australiei şi Indiei. Savana este creaţia celor două anotimpuri: cel ploios(vara) şi cel secetos (iarna). În timpul sezonului ploios vegetaţia este luxuriantă, iar în perioadasecetoasă aceasta moare, terenul devenind arid.

3. biomul stepelor. Stepa este o întindere de pământ arid (tipică Asiei şi Europeiorientale) cu vegetaţie compusă din graminee, tufişuri, plante spinoase etc..

4. biomul formaţiunilor lemnoase din zonele tropicale şi subtropicale:a. păduri tropicale umede sempervirescente (păduri ecuatoriale, caracterizate

prin precipitaţii abundente în tot timpul anului; vegetaţie luxuriantă, cu multe straturi, bogate înliane şi specii epifite; răspândite în zone din America de Sud, Africa, Asia);

b. păduri tropicale cu frunze căzătoare;

c. păduri subtropicale umede (reprezentate de păduri subtropicale umede șiîntinse care populează zone din America de Nord – Florida – Africa de Sud, insulele Canare,Madagascar, Estul Chinei, sudul Japoniei, Noua Guinee, sud-estul Australiei, Tasmania, NouaZeelandă);

d. păduri şi tufărişuri subtropicale xerofite, cu frunze dure şi mate.5. biomul formaţiunilor lemnoase din zona temperată:

a. păduri şi tufărişuri cu frunze căzătoare;b. păduri de conifere.

6. biomul pădurilor de conifere boreale (taigaua) – regiune împădurită, formând ocentură boreală de conifere şi mesteceni, situată între zonele arctice acoperite de tundră şi zoneleacoperite de stepă. Este o zona lată care se întinde peste toată Siberia, peninsula Scandinavă,

Scoţia şi continuă în America de Nord. Precipitaţiile anuale variază între 250 şi 1000 mm/an.Acestea, combinate cu temperaturi joase, creează condiţii bune de umiditate;

7. biomul tundrelor care include tundrele arctice şi cele alpine:

18



a.) arctice (peisaj climatic extrem, din regiunea arctică) este caracterizat ca zonăde graniţă a copacilor, cu perioadă scurtă de vegetaţie, secondaţi de tufişuri şi arboret pitic cu solcare se topeşte pe timp de vară, pe câţiva centimetri, în timp ce stratul inferior rămâne îngheţat.Aici există temperaturi scăzute şi vara şi precipitaţii de 25 mm/an. Sunt zone bogate în petrol şiminereuri.

b.) alpine - etaj bioclimatic situat la limita superioară a etajului alpin, la altitudini

de peste 2200 m, cu condiţii foarte grele pentru vegetaţie; temperatura medie anuală este de - 2o

C, precipitaţiile peste 1200 mm/an, iar perioada de vegetaţie de 70 zile/an.IV.) Biomul subteran, cu viaţa din peşteri, grote şi din reţeaua interstiţială, faună care se dezvoltăîn golurile nisipoase; microfaună a sistemului nisipos al litoralurilor marine şi al apelor dulci.

19



Fig. 3. Harta vegetaţiei Globului. [Brockmann şi colab., 1968]. 1. Mangrove, 2. Păduri tropicale umede

sempervirescente, 3. Păduri tropicale cu frunze căzătoare şi păduri tropicale xerofile, 4. Păduri subtropicale

umede, 5. Savana cu arbori, 6. Savana cu ierburi, 7. Păduri şi tufărişuri sempervirescente cu frunze dure

mediteraneene, 8. Deserturi, 9. Semideşertuiri, 10. Stepele din zona temperată, 11. Silvostepe, 12. Păduri de

foioase caducifoliate din zona temperată, 13. Păduri mixte de foioase si de conifere boreale, 14. Păduri de conifere



boreale, 15. Silvotundra, 16. Tundra, 17. Tundra montană, 18. Vegetaţie alpină seminivală, 19. Vegetaţia ierboasăxerofilă montană din zona caldă, 20. Deserturi reci nivoglaciare

31



G.) Biosfera

In sens strict biologic biosfera cuprinde numai învelişul vitalizat al Pământului, adicănumai partea crustei terestre locuită de organisme; altfel spus, biosfera cuprinde totalitateaecosistemelor de pe Pământ.

Biosfera se extinde în spaţiu până unde se găsesc substanţe biogene (materiale

rezultate prin activitatea organismelor). Ea se întinde câţiva metri în profunzimea solului sicâteva mii de metri în atmosferă, mări și oceane.

Biologii moderni recunosc în lumea vie trei domenii cu şase regnuri: primul domeniu şi regneste Bacteria şi include speciile unicelulare fără nucleu propriu-zis; al doilea domeniu şi regn este

Archaea, considerat ca fiind evoluţionar distinct, reuneşte specii asemănătoare bacteriilor caretrăiesc adesea în condiţii de mediu extreme; al treilea domeniu este Eucarya, specii cu nucleu

propriu-zis, domeniu care include patru regnuri: Protista, Fungi, Animalia şi Plantae. Regnul Animalia are cel mai mare număr de specii, iar domeniile Bacteria şi Archaea sunt cele mai puţincunoscute [Primack și colab., 2002].

Principalele încrengături ale regnului vegetal sunt - talofitele, muşchii, pteridofitele,gimnospermele şi angiospermele – iar ale regnului animal - protozoarele, spongierii,celenteratele, viermii, moluştele, artropodele, echinodermele şi cordatele. Regnul vegetalcuprinde aproximativ 300 mii specii iar regnul animal aproximativ 1.385.000 specii. Estevorba, desigur, de specii cunoscute şi descrise. In regnul vegetal se remarcă numărul mare alangiospermelor iar în regnul animal numărul mare al artopodelor (încrengătura denevertebrate - insecte, acarieni).

In ecologie se utilizează tot mai frecvent termenul de ecosferă pentru a subliniaunitatea între biosferă în sens strict (totalitatea organismelor vii) și substratul ei abiotic(toposferă ).

Capitolul 3

FACTORII ECOLOGICI

3.1. Factorii abiotici

Mediul este constituit din anumite componente care acţionează asupra organismelor,influenţându-le manifestările vitale. Din categoria factorilor abiotici fac parte: factorii fizici(factorii climatici - temperatura, lumina, apa, umiditatea - și focul), factorii geografici (panta,altitudinea, expoziţia), factorii mecanici (vântul, mişcările apei), factorii chimici (azotul,oxigenul, bioxidul de carbon, pH-ul, salinitatea, substanţele minerale din sol).

În explicarea acţiunii factorilor abiotici asupra vieţuitoarelor vom menţiona numaiacţiunea de factor limitant aplicabilă tuturor factorilor abiotici, atât pentru limita lor inferioară cât şi pentru cea superioară. Cele două extreme delimitează, pentru fiecareorganism, optimul său de dezvoltare. Conform Legii minimului, formulată de von Liebig(1840) “dezvoltarea plantei este dependentă în primul rând de acel element chimic din sol care are concentraţia cea mai scăzută ”. Aşadar, planta nu se va dezvolta normal chiar dacătoate celelalte elemente chimice esenţiale se găsesc în cantitate suficientă. Această lege estevalabilă şi pentru lumea animală, acvatică sau terestră. De exemplu, în absenţa cuprului,cobaltului şi a manganului din hrană, vitele vor suferi de boli fiziologice grave.

Factorii abiotici exercită o acţiune de selecţie a speciilor ce urmează să compună biocenoza, oferindu-le şanse diferite de supravieţuire; este ceea ce putem numi filtru de

biotop [Puia şi colab., 2001].

21



3.1.1. Factorii climatici

Factorii climatici fac parte din categoria celor fizici, alături de foc. În prezenta lucrarese va insista asupra temperaturii, luminii și apei ca factori ecologici.

3.1.1.1. Temperatura

Temperatura este unul dintre factorii ecologici principali cu rol limitativ pentrustructura biocenozelor şi este condiţionată de poziţia geografică pe glob, expoziţie, pantăetc.. Pentru o anumită specie, temperatura optimă este temperatura la care creşterea şidezvoltarea se face cu pierderi minime de energie. Deoarece toate procesele metabolice suntde natură enzimatică, iar enzimele funcţionează cu randament optim într-o anumită zonă avariaţiei termice, temperatura optimă va fi tocmai temperatura din această zonă. Astfel, îndiferite faze de dezvoltare individuală (ex. ou, larvă, pupă, adult) şi activităţile enzimaticeesenţiale sunt diferite, prin urmare, temperatura optimă va fi şi ea diferită. Trebuie precizatfaptul că, populaţiile sunt adaptate la un anumit regim termic optim, deci la o anumită

amplitudine a variaţiilor de temperatură şi nu la o anumită temperatură constantă.La diferite specii dezvoltarea are loc numai începând de la o anumită temperatură

numită temperatura zero a dezvoltării (t0). Sub această temperatură, dezvoltarea nu mai areloc. Temperaturile situate deasupra lui zero ecologic şi la care dezvoltarea se desfăşoarănormal, poartă numele de temperatură eficientă sau temperatură efectivă şi reprezintădiferenţa dintre temperatura la care se află organismul (t) şi temperatura zero a dezvoltării(t0). Pentru a-şi desăvârşi dezvoltarea, fiecare specie are nevoie de o anumită sumă atemperaturilor efective, sumă cunoscută în ecologie sub denumirea de constantă termică (K).Această sumă reprezintă o caracteristică a speciei şi se poate calcula după formula :

K = (t - t 0 ) d

unde d este numărul de zile. De aici rezultă că, pentru a face parte dintr-un ecosistem anume,fiecare organism trebuie să întrunească acea sumă a temperaturilor efective care să-i permităajungerea la maturitate sexuală şi la producere de urmaşi. În caz contrar, specia nu se va puteainstala în ecosistemul dat. Deci, temperatura reprezintă un factor important care poate limitarăspândirea geografică a multor specii. Desigur că, relaţia dată este valabilă numai încondiţiile în care toţi ceilalţi factori sunt în limite normale. De exemplu, condiţiile de hranănefavorabile pot prelungi durata de dezvoltare a individului, chiar dacă temperatura estecorespunzătoare.

Dacă suma temperaturilor efective este mai mare, unele specii pot avea două sau maimulte generaţii pe an, după condiţiile climaterice locale. La acarianul roşu al pomilor ( Panonychus ulmi Koch) numărul generaţiilor într-un an variază în funcţie de temperaturăastfel: majoritatea ţărilor europene cu climat continental 4-6, în regiunea centrală şi sudică aBulgariei 9 generaţii pe an, iar în România 6 generaţii anuale [Manolache şi colab., 1978].Aceste aspecte prezintă o importanţă deosebită pentru controlul dăunătorilor la plantele decultură, deoarece pentru avertizarea stropirilor , unul dintre criteriile care se iau înconsiderare este criteriul ecologic.

De exemplu, viermele merelor are zero biologic de 9°C, iar constanta termică pentru ogeneraţie însumează 624°C [Perju, 1995]. Desigur că, fiecărui stadiu de dezvoltare îicorespunde o anumită sumă a temperaturilor efective, inclusiv a stadiilor vulnerabile, în carese face tratamentul fitosanitar. În figura 4 se poate observa relaţia dintre temperatură şi duratadezvoltării speciei Laspeyresia pomonella. Astfel, dezvoltarea embrionară a viermelui

merelor durează 6 zile la temperatura de 22,3°C, în timp ce, la 18,2°C se prelungeşte la 32 dezile [Lefter şi Minoiu, 1990].

22



Fig. 4. Relaţia dintre temperatură şi durata dezvoltării speciei

Laspeyresia pomonella [Lefter şi Minoiu, 1990]

La plante, cerinţele faţă de temperatură variază în funcţie de faza de vegetaţie.Fiecărei fenofaze (dezmugurit, înflorit etc.) fiindu-i necesară o anumită sumă a gradelor detemperatură. La pomii fructiferi, deşi pragul biologic inferior este de aproximativ 6-8°C, iar la arbuştii fructiferi de 4-5°C, se utilizează mai frecvent suma globală a gradelor detemperatură , obţinută prin însumarea temperaturilor medii zilnice ce depăşesc 0°C, de la

pornirea în vegetaţie până sfârşitul vegetaţiei sau o anumită fază de vegetaţie (tabelul 1).

La viţa de vie, Oprea (1995) arată că, suma globală a temperaturilor pentru culturaeconomică a soiurilor de viţă de vie, cu maturare timpurie şi mijlocie a strugurilor, trebuie săfie de minim 2900°C, iar pentru cultura soiurilor cu maturare târzie de minim 3000 - 3200°C.Suma minimă a temperaturii efective pentru cultura soiurilor de viţă de vie (la t0 = 10°C) cumaturare foarte timpurie este de 1000°C. Scăderea temperaturii sub zero biologic nu areefecte negative ireversibile, ci conduce doar la o stagnare a unor procese biologice care vor fi

reluate odată cu revenirea la valori de temperatură active.Un alt indicator al temperaturii la viţa-de-vie este temperatura medie din luna cea mai

caldă a anului care va da direcţia principală de producţie în podgoria respectivă, ştiut fiind că procesul de acumulare a zaharurilor în fruct este dependentă de temperatură, iar gradulalcoolic al vinului depinde de cantitatea de zahăr. Astfel, dacă temperatura medie a lunii celeimai calde nu depășește 17°C se pot realiza numai vinuri de consum curent; la peste 19°C,vinuri de calitate superioară; la peste 21°C, vinuri cu denumire de origine controlată (DOC)şi trepte de calitate (DOCC) [Oprea şi Cotea, 1995].

Depăşirea limitelor superioare sau inferioare de temperatură ale unei specii (populaţii) poate conduce la eliminarea acesteia din ecosistemul respectiv, chiar dacă ceilalţi factoriabiotici se situează între limite normale. În anumite condiţii, unele organisme pot supravieţuiacestor condiţii prin hibernare sau migrare. În cazul trecerii organismelor în stare deanabioză sau criptobioză (sporii unor bacterii sau ciuperci, seminţe de plante, ouă de

23



rezistenţă ale insectelor etc.) schimburile metabolice aproape încetează, spre a fi reluate încondiţii favorabile de temperatură şi umiditate.

Tabelul 1Suma gradelor de temperatură pentru unele specii pomicole

[Dragomirescu, E., 1992]

Specia Suma gradelor de temperatură Total perioadă

de vegetaţie Dezmugurit Înflorit Coacerea

fructelor Cireş 2.400 - 3.700 182,2 314,8 974,2Prun - 190,4 321,0 -Cais - 230,7 293,0 -Piersic - 196,0 373,6 -Zmeur - 78,7 625,1 1218,4Coacăz roşu 86,9 243,8 1130,6

Viţă de vie 2.900 - - -

Limitele de toleranţă ale organismelor vii, privind rezistenţa la temperatură, suntcuprinse între - 272°C la tardigrade (animale microscopice din iazuri, băltoace și altehabitate) [Bright şi colab., 2001] până la peste 100°C, la unele bacterii din apropiereaizvoarelor sulfuroase vulcanice [Bourdial şi colab., 2002]. Creşterea biomasei şi creştereanumerică a speciei este posibilă între anumite valori-limită , adică între concentraţia minimăşi maximă a factorului limitativ, la care nu mai este posibilă realizarea funcţiilor vitale. Întreaceste valori limită se întinde domeniul de toleranţă .

Pentru agricultură cunoaşterea domeniului de toleranţă a insectelor dăunătoare estefoarte utilă pentru strategia de combatere a paraziţilor vegetali. Astfel, păduchele din San Jose(Quadraspidiotus perniciousus) - dăunător polifag foarte periculos, mai ales pentru

pomicultură - rezistă la temperaturi de - 18°C dar dacă acestea coboară la - 32°C proporţiaindivizilor morţi poate ajunge până la 90% [Lefter şi Minoiu, 1990].

Ciclul evolutiv al bacteriilor şi ciupercilor fitopatogene este în strânsă legătură cutemperatura atmosferică. De exemplu, rapănul mărului (Venturia inaequalis) începe

proiectarea eşalonată a ascosporilor din asce numai la temperaturi de peste 2°C [Bobeş, 1980;Pârvu, 2000]. Cunoaşterea ecologiei paraziţilor vegetali este esenţială în activitatea de

prognoză şi avertizare.Chiar şi evoluţia unor fitovirusuri este influenţată de factorul temperatură. Maxim şi

colab. (2002) constată că virusul Prune Dwarf (PDV) la cireş este mult mai afectat detemperaturile atmosferice negative din timpul iernii decât virusul Prunus necrotic ring spot(PNRSV). Cercetările aceloraşi autori arată că temperaturile ridicate (38 - 44,3°C) de latermoterapie inhibă într-o măsură mai mare replicarea virală şi migrarea virusului sprevârfurile de creştere la PDV, comparativ cu PNRSV.

Temperaturile minime absolute sunt un factor important în stabilirea arealuluiculturilor. De exemplu, zonele sau localităţile cu temperaturi frecvente sub - 24°C suntnefavorabile pentru cultura migdalului, caisului şi a piersicului, în timp ce, majoritateasoiurilor de măr prun şi vişin rezistă şi la temperaturi de - 35 °C, fără a se înregistra pagubeînsemnate [Popescu şi colab., 1992]. Rezistenţa la temperaturi scăzute a plantelor de culturăeste diferită nu numai de la o specie la alta ci şi de la un soi la altul şi de la un organ la altul.De pildă, mugurii floriferi de măr rezistă la -32...-40 °C, în timp ce, florile deschise doar la-2...+2°C [Zăpârţan, 2004]. Gerurile care vin treptat sunt mult mai puţin dăunătoare decât celecare vin brusc deoarece permit desfăşurarea normală a proceselor de călire a pomilor.

24



Gerurile de revenire de la sfârşitul iernii, după perioade mai călduroase, sensibilizează deasemenea pomii la temperaturi scăzute.

Un alt aspect extrem de important legat de influenţa temperaturii asupra plantelor decultură este vernalizarea, acţiune a temperaturilor scăzute, dar pozitive, asupra desfăşurăriifenomenelor morfologice ale florigenezei. Astfel, cerealele de toamnă nu vor înspica dacăseminţele germinate nu sunt ţinute la temperaturi cuprinse între 0 - 7°C timp de 25-80 de zile,

în funcţie de originea soiurilor (nordică sau sudică). Laleaua (Tulipa sp.) nu formează flori, chiar dacă mărimea bulbilor este corespunzătoare, dacă aceştia nu sunt supuşi unui tratament termic de50-60 de zile la 20°C, apoi la 9°C până la plantare. Pentru a germina, seminţele de măr şi păr,destinate obţinerii de puieţi, trebuie să fie păstrate timp de 90 de zile la 1 - 3 °C, fie în depozitefrigorifice, fie în zăpadă. La unele specii, temperatura de vernalizare este mai mare. Suntspecii la care vernalizarea nu este absolut necesară (Matthiola incana), ele putându-şi realiza mailent iniţierea florală, în lipsa temperaturilor scăzute. Expunerea lor la temperaturi scăzute permiteînsă o dezvoltare mai rapidă.

In funcţie de cantitatea de căldură ce ajunge pe Pământ au fost delimitate trei climate principale (cald, temperat şi rece), precum şi o zonalitate latitudinală a vegetaţiei.

- zona pădurilor ecuatoriale, a savanelor şi a pustiurilor tropicale, caracteristică zonei calde;- zona pădurilor cu frunze căzătoare, a pădurilor de conifere şi a stepelor, răspândite în zonatemperată;

- zona pădurilor de conifere boreale şi a tundrei polare, specifică zonei reci.De asemenea, regimul termic diferit a mai determinat şi o zonalitate altitudinală a

vegetaţiei, pe etaje. De exemplu, în ţara noastră au fost delimitate următoarele etaje devegetaţie: etajul stejarului (gorunului), etajul fagului, etajul molidului, etajul jneapănului siienupărului pitic si etajul pajiștilor alpine.

In funcţie de cerinţele faţă de temperatură ale organismelor există următoareaclasificare:

- Euriterme: organisme care suportă variaţii foarte largi de temperatură. Exemplu -

Passer domesticus (vrabia) care suportă temperaturi ce variază între – 30 şi + 37°C.- Stenoterme: organisme ce suportă variaţii foarte mici de temperatură. Aşa sunt larvele

viermelui de mătase ( Bombyx mori) care se dezvoltă între limite termice cuprinse între 20 si23°C.

- Mezoterme: organisme care se dezvoltă între limite medii de temperatură: lămâiul(Citrus limon), dafinul ( Laurus nobilis), scorpionul ( Euscorpius sp.) etc..

În raport cu reacţiile de modificare a temperaturii, animalele se grupează în două maricategorii: poikiloterme şi homeoterme.

Poikilotermele sunt animale cu temperatura corpului variabilă după temperaturamediului înconjurător. Aici intră plantele şi speciile de animale lipsite de

mecanisme fiziologice de termoreglare (ex. broaşte, peşti reptile etc.). Homeotermele includ păsările și mamiferele care au temperatura corpului aproapeconstantă, indiferent de modificările mediului ambiant.

Atunci când variaţiile de temperatură au caracter de regim, selecţia duce la elaborareadiferitelor mijloace de adaptare morfologică, fiziologică, comportamentală . Aceste adaptăriau rolul de a menţine balanţa termică a fiecărui individ, care poate fi exprimată prin ecuaţiafoarte generală:

intrări de energie = pierderi de energie

Dintre mijloacele de adaptare morfologică amintim: dimensiuni mai reduse aleextremităţilor (picioare, coadă, gât, urechi) la mamiferele din regiunile reci, pentru ca

pierderile de căldură să fie mai mici (exemplu: vulpea polară - Alopex galopus – are urechifoarte mici, bot scurt, cap rotunjit, vulpea sahariană - Megalotis zerda – are bot alungit, urechi

25



cu paviloane mari, iar vulpea europeană - Vulpes vulpes - forme intermediare) – legea lui Allen; creşterea dimensiunilor corpului la mamiferele nordului faţă de cele sudice, în cadrulunui grup sistematic dat – legea lui Bergmann (exemplu: pinguinul imperial – Aptenodytes

forsteri – din Antarctica are lungimea corpului de 100-120 cm, iar greutatea de 34 kg, în timpce, în insulele Galapagos – zona ecuatorială - trăieşte un pitic al pinguinilor – A. patagonica – cu o lungime de circa 60 cm şi o greutate de 4-5 kg). Termoreglarea la animalele mai mari

este mult mai uşoară şi mai eficientă comparativ cu cele mici. Nu toate animalele urmeazăînsă regula lui Bergmann (exemplu: struţii - cele mai mari păsări – şi cele mai mari feline de pe glob trăiesc astăzi doar în zonele calde). Alte adaptări de natură morfologică ale animalelor la temperatură: depunerea unui strat de grăsime sub piele la balenele, focile şi morsele dinmările îngheţate ale Antarcticii, alungirea picioarelor la coleopterele deşertice pentrudistanţarea corpului de suprafaţa fierbinte a nisipului, coloritul deschis al acestor insecte etc..

Menţinerea balanţei termice a fiecărui individ se realizează şi prin adaptări fiziologice şi comportamentale cum sunt: estivarea (adaptarea unor vertebrate şi nevertebrate la călduraşi uscăciunea anotimpului cald, prin ascunderea în diferite adăposturi unde temperatura estemai scăzută; în aceste condiţii nutriţia încetează, metabolismul scade); sinteza în corp a unor

substanţe antigel la temperaturi scăzute (exemplu: diferite specii de amfibieni şi peşti din

Antarctica); starea de amorţire la numeroase specii de nevertebrate (viermi, insecte în diferitestadii de dezvoltare), peşti, amfibieni, reptile, la care intensitatea metabolismului se reducefoarte mult, iar temperatura corpului se apropie de cea a mediului ambiant; somnul de iarnă (la mamifere heteroterme - veveriţa, cârtiţa, ursul - care vara se comportă ca homeoterme, dar iarna nu-şi pot menţine temperatura constantă aceasta coborând la 5-10°C); hibernarea(ariciul, diferite specii de lilieci, popândăi, şoareci, hârciogi la care frecvenţa respiratorie,ritmul cardiac şi alte funcţii fiziologice importante se reduc în mod semnificativ, uneori dezeci de ori faţă de normal); migraţia de iarnă , mai ales la păsări; aglomerarea unor animale

poikiloterme în grup [exemplu – albinele care prin contracţii musculare („frisontermoreglator”) nu permit scăderea temperaturii sub 13°C] etc..

3.1.1.2. Lumina

Lumina influenţează procesele morfo-anatomo-fiziologice ale plantelor. Din gamalargă a spectrului radiaţiilor electromagnetice (raze gama, raze X, ultraviolete, spectrulvizibil, infraroşii, ultrascurte), spectrul vizibil pentru ochiul omenesc acţionează ca factor ecologic în ecosisteme, îndeplinind funcţii informaţionale şi energetice (fig.5).

Fig. 5. Spectrul electromagnetic [Wright și Patel, 1993]

Funcţia informaţională a luminii se referă în special la regnul animal iar ceaenergetică la plante, pentru procesul de fotosinteză.

Energia radiaţiilor solare se împarte în 3 grupe: radiaţii infraroşii (59%), radiaţii dinspectrul vizibil (40%) şi ultraviolete (1%). Spectrul radiaţiilor luminoase este cuprins între4000 Å (lumină violetă) şi 7500 Å (lumină roşie) [Botnariuc şi Vădineanu, 1982]. Radiaţiile

26



ultraviolete, cu lungime de undă scurtă, sunt dăunătoare.In sens ecologic, importanţa radiaţiei solare constă în faptul că energia radiaţiilor din

spectrul vizibil este folosită de plante în fotosinteză şi reprezintă intrarea de energie în fluxulenergetic ce străbate ecosistemele. Funcţia energetică a luminii este primordială pentruîntreaga viaţă de pe planetă, deoarece prin fotosinteză energia luminoasă este integrată în

plante sub formă de energie potenţială chimică, acumulată în substanţele organice. Aceste

aspecte sunt detaliate la capitolul 5.1. “ Funcţia energetică a ecosistemelor “.Cantitatea de fotosinteză este legată de mărimea suprafeţei foliare, iar aceasta seexprimă prin indicele foliar (If ), calculat după formula:

I f = S t f x 2/ S t

unde: S tf - Suprafaţa totală a frunzişului S t - Suprafaţa de teren ocupat de plantele respective (de regulă 1 ha)

Indicele foliar este egal cu suma suprafeţelor tuturor frunzelor de pe suprafaţa de terenluată în considerare înmulţit cu 2, pentru că parenchimul foliar fotosintetizant e situat peambele părţi ale frunzei. În cazul unei păduri de stejar şi carpen, situată pe un sol bogat şiclimat favorabil, I f = 5-8/ha, iar la o pădure de stejar şi mesteacăn de pe soluri sărace If = 4-6/ha [Fabian şi Onaca, 1999].

Comparativ cu ceilalţi factori ecologici, lumina este distribuită pe glob mult maiuniform.

In cursul evoluţiei lor, plantele s-au adaptat să trăiască în diferite condiţii de lumină.Din acest punct de vedere există trei categorii de plante:- heliofite, care necesită lumină multă cum ar fi: Trifolium campestre, Amaranthusretroflexus, Juglans regia, Persica vulgaris, Cerasus avium, Amygdalus communis,

Armeniaca vulgaris, Vitis sp., Helianthus annuus etc.;- sciofite (umbrofile), de umbră, care preferă lumina mai puţin intensă, cum sunt Oxalis

acetosella, Impatiens noli-tangere, diferite ferigi de pădure care se dezvoltă bine în păduri, încondiţii de lumină difuză.- helio-sciofite: coacăzul negru ( Ribes nigrum) , zmeurul ( Rubus idaeus), murul ( Rubuscaesius), agrişul (Grossularia reclinata), iedera ( Hedera helix) etc. care suportă semiumbra,dar potenţialul lor biologic se manifestă în condiţii de lumină deplină.

Intensitatea luminii este foarte importantă pentru plantele de cultură, iluminareainsuficientă conducând la fenomenul de etiolare (îngălbenire, alungire) şi implicit la scăderea

producţiei. Plantele au nevoie de un minim de lumină. De exemplu, pentru înflorire, mazăreanecesită 11.000 lucşi, tutunul 2.200-2.800, grâul şi orzul 1.800-1.400 lucşi [Criveanu, 2001].De aceea, prin tehnologiile de cultură se va asigura distanţa corespunzătoare între plante perând şi între rânduri.

Efectul informaţional cel mai general al luminii , pentru animale, constă în percepereaformelor, culorilor, mişcărilor, distanţelor, obiectelor înconjurătoare, datorită radiaţiilor dinspectrul vizibil al luminii. Pe această bază devine posibilă dezvoltarea unor mijloace deapărare sau de atac la diferite animale.

Mimetismul constă în imitarea coloritului, desenului şi a formei generale a .corpuluiunor animale ce posedă mijloace eficiente de apărare (ace cu venin, muşcături veninoase,gusturi sau mirosuri neplăcute etc.) de către alte animale care nu posedă asemenea mijloace.

De exemplu, o serie întreagă de diptere (muşte) imită diferite himenoptere (viespi) – fig. 6. În felul acesta, duşmanii (mai ales păsările) acestor insecte le vor evita, confundându-lecu insectele pe care le imită. Un alt „plagiator” este Limenitis archippus, o specie de fluturedin America de Nord, care imită fluturele-monarh ( Danaus plexippus). Acesta din urmă

posedă o armă chimică defensivă deosebit de eficientă, prin gustul său foarte neplăcut, datorathrănirii sale în perioada larvară cu laptele-câinelui. Fluturele imitator are un model aproapeidentic pe aripi, motiv pentru care va fi evitat de păsări.

27



(a) (b)Fig. 6. Mimetism - Syrphus ribesii (a), o muscă, fără mijloace de

apărare, care imită viespea ( Vespa crabo )- b

Homocromia – este o adaptare a unor animale prin asemănarea coloritului general cuacela al substratului, astfel fiind mai greu de descoperit de către duşmani, mai ales dacă staunemişcate. Dacă duşmanul s-a adaptat în acest sens, prezenţa lui poate să nu fie sesizată de

victimă. Exemple: culoarea verde a cosaşilor şi a lăcustelor, culoarea şopârlei cenuşii,desenele de pe corpul şerpilor (fig. 7) și a unor specii de broaşte (fig. 8) care se confundă cumediul ambiant etc.. Există şi o homocromie variabilă care constă în posibilitatea unor animale de a-şi schimba coloritul general în funcţie de substrat. Aşa sunt cameleonii care îşi

pot asorta oricând culoarea cu cea a mediului înconjurător.

Fig. 7. Homocromie – vipera Fig. 8. Homocromie – broasca cugaboon (Bitis gabonica) corn (Megophyris montana)

Imitaț ia - se aseamănă cu homocromia însă aici nu este imitat numai coloritul generalci şi desenul şi adesea forma unor părţi ale substratului (frunze, ramuri uscate etc.). Călugăriţaeste o maestră în arta deghizării imitând exact forma unei frunze sau culoarea unei petale (fig.9). Astfel ea poate scăpa de prădători dar poate să-şi asigure şi hrana, prin prinderea insectelor care se aşază pe ea crezând că este o frunză sau o floare [Bright, 2001]. Un alt exempluinteresant este la pasărea Podargus strigoides (fig. 10).

Pe lângă sursa cosmică de lumină, care rămâne esenţială pentru viaţa pe Terra, maiexistă şi surse de natură biologică care au la bază fenomenul de bioluminiscenţă . În acest cazlumina este produsă de diverse procese chimice care au loc la nivelul individului. Acestfenomen se întâlneşte atât la unele specii terestre [bacterii, ciuperci, insecte (licurici)], cât maiales la organismele acvatice. La unele organisme (bacterii, alge, metazoare etc.)

bioluminiscenţa nu are o semnificaţie adaptativă ci este un efect secundar al unor procesefiziologice, în timp ce, la organismele mai evoluate are un rol informational: apărare,atragerea prăzii, orbirea prăzii, întâlnirea pentru împerechere etc.

28

http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.vespa-crabro.de/dr_billig/horniseite.jpg&imgrefurl=http://teoalbina.3x.ro/d.htm&h=392&w=591&sz=53&hl=ro&start=2&tbnid=g1LCMGxsS3VneM:&tbnh=90&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Dviespe%26gbv%3D2%26hl%3Dro%26sa%3DG



Fig. 9. Imitaţie la Mantis religiosa Fig. 10. Imitaţie la pasărea[Stockley, 2000] gura- de- broască

( Podargus strigoides ) din Asia şi Australia

[Bright și colab., 2001] Fotoperiodismul este reacţia unui organism la modificări ale duratei zilei. Numeroase

procese fiziologice (germinaţia seminţelor, înfloritul, formarea bulbilor şi a tuberculilor etc.)depind de alternarea perioadelor de lumină şi întuneric.

În funcţie de pretenţiile plantelor la durata perioadei luminoase a zilei avem plante de zi lungă (ex. unele cereale, crinul, ceapa, spanacul, salata, morcovul etc.) plante de zi scurtă (ex. brânduşa de toamnă, crizantemele, orezul, meiul, cânepa etc.) şi plante indiferente ladurata luminii zilnice (unele soiuri de porumb, floarea-soarelui, hrişcă, tomate etc.). În

privinţa înfloririi, plantele de zi lungă înfloresc la o durată a luminii de circa 15 ore/zi, iar plantele de zi scurtă la 10-11 ore/zi [Zăpârţan, 2004].

Fotoperiodismul influenţează în mod direct distribuţia naturală a speciilor pe glob, iar în agricultură rămâne unul dintre criteriile de bază în alegerea soiurilor şi în stabilirea epocii

de semănat. Dacă la plantele de zi scurtă, durata luminii depăşeşte nivelul critic, ele se vor menţine în stare vegetativă. Astfel, legumicultorii care doresc să obţină spanac şi salată pentrufrunze, vor cultiva aceste specii toamna şi primăvara, când fotoperioada este scurtă. În modasemănător se comportă şi ridichile. La producerea de sămânţă însă aceste culturi vor fiînfiinţate vara.

S-a constatat faptul că, durata perioadei de lumină a zilei influenţează intrarea îndiapauză a numeroase nevertebrate, migrarea păsărilor etc..

La plante, lumina declanşează mişcări de orientare spre sursa de lumină, fenomen ce poartă numele de fototropism (sin. heliotropism). Acest lucru se constată când plantele suntiluminate unilateral. Indiferent de poziţia plantei, frunzele îşi vor orienta limbul în aşa felîncât lumina să cadă perpendicular. Fototropismul face posibilă orientarea frunzelor spre

lumina optimă, ceea ce este foarte important pentru plante [Milică şi colab., 1982].Spre deosebire de plante, la animale deplasarea se poate face atât spre sursa de lumină( fototropism pozitiv) cât şi dinspre sursa de lumină ( fototropism negativ). Multe specii deanimale planctonice sunt fototrope pozitive, ele ridicându-se în treimea superioară a apei, înanumite intervale de timp, pentru găsirea hranei. Animalele bentonice sunt fototrope negative[Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

Unii autori au demonstrat că numeroşi dăunători fitofagi sunt puternic influenţaţi delumină. De exemplu, la măr, în condiţii de întuneric, acarianul Panonychus ulmi a avut oevoluţie slabă a populaţiei, atunci când ouăle au fost ţinute la întuneric, dezvoltareaembrionară a fost oprită în faza ei finală, iar larvele n-au putut ecloza [Manolache şi colab.,1978].

3.1.1.3. Apa

29



Existenţa vieţii pe Pământ este indisolubil legată de apă care, datorită însuşirilor sale are unrol esenţial în desfăşurarea multor procese biochimice, fiziologice şi ecologice esenţiale. Acesteînsuşiri şi implicaţiile lor ecologice sunt următoarele:

Densitatea. Apa are însuşirea unică de a realiza densitatea maximă la + 4 °C, în timp cegheaţa are densitatea cu 10% mai mică. Consecinţa acestei însuşiri constă în faptul că gheata

pluteşte pe apă. Dacă ar avea densitate mai mare decât apa s-ar lăsa pe fundul apei şi ar conduce la

dispariţia vieţii bentonice. În plus, s-ar acumula sub formă de gheaţă pe fundul bazinelor, nereuşindsă se dezgheţe de la un an la altul şi eliminând din circuit cantităţi uriaşe de apă. Densitateamaximă a apei la +4 °C face posibilă existenţa vieţii bentonice, chiar şi pe fundul celor mai adânciape, inclusiv în anotimpul rece, sub gheaţa formată la suprafaţă.

Căldura specifică. Pentru încălzirea cu un grad a unui gram de apă este necesară o calorie,ceea ce înseamnă că apa are căldură specifică mare, adică se încălzeşte şi se răceşte încet.

Inerţia termică mare a apei are consecinţe ecologice foarte importante, dat fiind că 2/3 dinsuprafaţa Pământului sunt acoperite cu apă. Această masă imensă de apă devine un factor moderator al climei globului, atenuând oscilaţiile de temperatură. Aceeaşi trăsătură a apei moderează variaţiiletermice din apă comparativ cu variaţiile de pe uscat.

Conţinutul mare în apă a1 organismelor, care la unele specii ajunge la 98% din greutate şi înrare cazuri scade sub 50%, atenuează oscilaţiile temperaturii corpului şi uşurează procesele determoreglare.

Conductibilitatea termică a apei este mare. Aceasta explică de ce speciile de origineacvatică sunt poikiloterme. Dacă ar fi homeoterme, consumul de energie ar fi exagerat de mare,numai pentru menţinerea constantă a temperaturii corpului.

Puterea de solvire. Apa este un solvent remarcabil, faţă de toate celelalte lichide cunoscute,în ea dizolvându-se cel mai mare număr de substanţe minerale. Apa face posibil transportul acestor substanţe, asimilarea lor de către organisme şi circuitul lor. Apa este mediul ideal pentrudesfăşurarea proceselor metabolice.

Sursele de apă pentru ecosistemele terestre sunt : ploaia, nebulozitatea şi ceaţa, zăpada,

grindina, roua, chiciura şi poleiul, umiditatea aerului.Cantitatea de precipitaţii determină şi structura ecosistemelor. Astfel, la precipitaţiianuale de până la 300 mm se instalează deşertul, la 250-500 mm stepa, la 500-800 mm

pădurile cu frunze căzătoare din zona temperată, iar peste 3000 mm pădurile ecuatorialesempervirescente [Pop, 1979].

Precipitaţiile nu sunt importante numai prin cantitate ci şi prin repartiţia lor în timp.Pentru plantele de cultură, precipitaţiile căzute în timpul fazelor critice sunt esenţiale:

germinarea seminţelor, creşterea intensă a plantelor, în timpul desfăşurării proceselor deorganogeneză etc.

În perioada înfloritului, ploile stânjenesc circulaţia insectelor polenizatoare, spală polenul şi diluează secreţia stigmatului. În plus, dacă acestea se prelungesc, proliferează

bolile criptogamice. Maxim şi colab. (2000) constată că atacul de monilioză florală(Monilinia laxa) la florile de prun, soiul Stanley, poate ajunge la 100%, în primăverile ploioase. Există şi alte numeroase perioade critice în care recolta poate fi compromisă dincauza precipitaţiilor persistente.

Excesul de apă din sol poate conduce la asfixierea rădăcinilor plantelor. De pildă,mărul piere în condiţiile stagnării apei mai mult de 10-14 zile în timpul repausului vegetativ,respectiv 4-5 zile în timpul vegetaţiei [Popescu şi colab., 1993].

În ţara noastră, specialiştii din viticultură susţin că viţa de vie poate fi cultivată fărăirigare în zonele unde precipitaţiile variază între 400-700 mm anual, din care 2/3 în perioadade vegetaţie şi 1/3 în timpul repausului vegetativ [Oprea, 1995].

Zăpada protejează de îngheţ atât solul cât şi unele plante semănate toamna. Primăvara,

topirea zăpezii îmbunătăţeşte rezerva de apă din sol, atât de necesară pornirii în vegetaţie. La pomii fructiferi, topirea lentă a zăpezii întârzie pornirea în vegetaţie a plantelor cu repausscurt [Popescu şi colab., 1993].

30



Grindina are efecte dăunătoare asupra vegetaţiei, prin rănile produse organelor aeriene,care pe lângă reducerea suprafeţei fotosintetizante, constituie porţi de infecţie pentrunumeroși agenţi patogeni [Zagrai și colab., 2001]. Combaterea acestui fenomen atmosferic derisc se poate face prin diverse metode: însămânţarea norilor Cumulonimbus cu zăpadăcarbonică sau iodură de argint, cu ajutorul tunurilor antigrindină, acoperirea culturilor cu

plase antigrindină etc. [Dragomirescu şi Enache, 1998].

Nevoia plantelor faţă de apă se exprimă în coeficientul de transpiraţie (K i) carereprezintă cantitatea de apă (ml) consumată de plantă pentru a sintetiza un gram de substanţăuscată (g) după relaţia:

apă consumată (ml) K i =

substanţă uscată produsă (g)

Acest coeficient diferă foarte mult de la o specie la alta şi variază între 120 şi 1000. De pildă, la porumb este 368, la varză 539, la dovleac 834, la pir 1086.

Umiditatea aerului este un factor de mare importanţă ecologică şi reprezintă cantitatea

de vapori din atmosferă. Ea poate fi exprimată în valori absolute (umiditate absolută) saurelative (umididate relativă).

Umiditatea absolută reprezintă cantitatea de vapori la unitatea de volum (exemplu:grame/m3aer) iar umiditatea relativă (%) este cantitatea de vapori existenţi în atmosferă,raportată la cantitatea maximă de vapori din atmosferă, în aceleaşi condiţii de temperatură şi

presiune.La plante, umiditatea aerului determină intensitatea respiraţiei şi consumul de apă al

plantelor, iar la animale influenţează diverse procese, precum termoreglarea, fecunditatea etc..De exemplu, uscăciunea aerului provoacă pieirea în masă a ouălor muştei de Hessa(Mayetiola destructor ); sfredelitorul porumbului (Ostrinia nubilalis) se dezvoltă mai bine laumiditate ridicată a aerului [Săvescu şi colab., 1982], iar lăcustele apar în masă în anii cuumiditate suficientă [Mohan şi Ardelean, 1993].

Apa din sol poate avea un rol diferit în viaţa plantelor, în funcţie de starea în care seaflă:- Apa higroscopică sau apa legată este absorbită de sol din vaporii de apă. Fiind puternicreţinută de particulele solului (50-10.000 atmosfere) nu solubilizează sărurile din sol, nucirculă decât prin trecere în stare de vapori şi nu este accesibilă plantelor.- Apa peliculară sau slab legată este reţinută cu forţe între 15-50 atmosfere, prezintă ocapacitate redusă de solubilizare a sărurilor din sol şi poate fi folosită într-o oarecare măsurăde plante, atunci când suferă din lipsă de apă şi încep să se ofilească. Cantitatea de apă

peliculară este mai mare la solurile argiloase, cu textură fină, decât la cele nisipoase, cu

textură grosieră.

31



Fig. 11. Reprezentarea schematică a apei capilare[Puiu, 1980]

- Apa capilară este reţinută de porii capilari şi este reţinută în sol datorită forţelor capilare(fig. 11). Solul umezit până la nivelul capilarelor însumează apa higroscopică, apa pelicularăşi apa capilară. Apa capilară circulă relativ uşor în toate direcţiile, solubilizează substanţele

nutritive şi poate fi utilizată de plante. Este apa utilă pentru plante şi reprezită categoria ceamai importantă de apă din sol.- Apa gravitaţională ocupă porii mari ai solului, este foarte mobilă, slab reţinută şi se pierderapid, prin scurgere sau infiltraţie, motiv pentru care plantele nu pot beneficia de ea.

Fig.12. Reprezentarea schematică Fig. 13. Reprezentareaa apei capilare sprijinite schematică a apei

[Puiu, 1980] capilare suspendate şi aorizontului mort

[Puiu, 1980]

- Apa freatică este apa înmagazinată în sol, deasupra unui strat impermeabil şi provine dinapa gravitaţională scursă în adâncime. Dacă apa freatică este la mică adâncime, ea se va ridica

prin capilaritate la suprafaţa solului (apă capilară sprijinită ) – fig. 12. Dacă apa freatică seaflă la adâncimi mari, apa capilară nu are legătură cu pânza freatică ci provine din precipitaţii(apă capilară suspendată ) – fig. 13. În acest caz, între apa capilară suspendată şi cea sprijinităse găseşte un strat, în permanenţă uscat, denumit orizontul uscat al secetei [Puiu, 1980].

Un interval de timp caracterizat prin scăderea drastică a cantităţilor de precipitaţii estecunoscut publicului larg sub numele de secetă . Conform clasificării fenomenelor de risc făcute deBryant (1991), pe baza a nouă criterii, secetele au cel mai mare punctaj, ceea ce înseamnă că auconsecinţele cele mai grave pentru societate.

Seceta înseamnă un deficit important de umiditate al unui mediu natural în raport cudisponibilităţile sale, pe o suprafaţă întinsă şi pe o perioadă suficient de îndelungată pentru a

afecta economia regiunii respective. Seceta reprezintă insuficienţa apei disponibile pentru asatisface cerinţele de evaporaţie şi transpiraţie ale organismelor.În funcţie de fazele evolutive ale fenomenului, Lambert şi colab. (1991) fac o clasificare

climatică a secetei: seceta atmosferică, seceta pedologică, seceta freatică, seceta hidrologică(potamologică) şi seceta hidraulică.

Seceta atmosferică reprezintă o perioadă cu deficit important de precipitaţii sau chiar absenţa totală a acestora, în zone unde, în mod obişnuit, nu se întâmplă acest lucru. Lipsa

precipitaţiilor este asociată cu temperaturi ridicate şi vânturi uscate care intensifică exageratfenomenul de transpiraţie la plante, producând ofilirea acestora.

Dacă cel puţin cinci zile consecutive nu s-au înregistrat precipitaţii, vorbim despre o perioadă de uscăciune. Perioadă de secetă înseamnă cel puţin 14 zile consecutive, în intervalul octombrie-

martie şi cel puţin 10 zile consecutive în semestrul cald (aprilie-septembrie) în care nu au căzut precipitaţii sau nu au depăşit valoarea de 0,1 mm [Moldovan, 2003]

Seceta pedologică este rezultatul prelungirii secetei atmosferice în învelişul pedosferic.

32



După un timp, plantele nu-şi mai pot reface turgescenţa nici noaptea, apa din sol devenindinaccesibilă.

Seceta freatică afectează pânza de apă freatică.Seceta hidrologică (potamologică) se manifestă prin secarea pâraielor şi a râurilor,

debitul acestora tinzând spre zero.Seceta hidraulică presupune afectarea gravă a derulării ciclului apei în natură, ceea ce

conduce la scăderea drastică a rezervei de apă utilă din lacurile de acumulare.Fiecare organism trebuie să realizeze un anumit bilanţ hidric, respectiv un raport întreintrările şi ieşirile de apă din organism. De aceea, atât plantele cât şi animalele s-au adaptat şidin acest punct de vedere la mediul lor de viaţă.

În funcţie de pretenţiile faţă de apă, organismele se grupează în patru categorii:- hidrofite (plante), respectiv hidrofile (animale) sau acvatice, care trăiesc numai în apă(exemplu: nufărul - Nymphaea alba)- higrofite (plante), respectiv higrofile (animale) care au nevoie de medii foarte umede.Exemple: coada calului ( Equisetum arvense), orezul (Oryza sativa), piciorul cocoşului de apă( Ranunculus aquatilis), râma ( Lumbricus terestris ) etc..- mezofite (plante), respectiv mezofile (animale), cu pretenţii intermediare faţă de apă;

suportă variaţii mari ale umidităţii: porumbul, părul, cireşul, vişinul, diferite specii deamfibieni (ex. Salamandra salamandra) etc.- xerofite (plante), respectiv xerofile (animale) care trăiesc în zone aride, cu deficit

permanent sau temporar de umiditate, atât în aer cât şi în sol, aşa cum sunt plantele cactaceaeşi euforbiacee, antilopele africane etc..

Toate organismele s-au adaptat la condiţiile de umiditate în care trăiesc. Astfel, unele plante xerofite şi-au redus dimensiunea şi numărul frunzelor până la transformarea lor înspini, pentru a reduce evapotranspiraţia. Alte adaptări ale plantelor la uscăciune constau înalungirea rădăcinilor pe verticală, pentru a ajunge la apa freatică, creşterea presiunii osmotice

prin concentrarea sucului celular, acumularea apei în timpul ploii în ţesuturile acvifere la

speciile suculente, îngroşarea epidermei sau acoperirea ei cu ceară etc..Majoritatea animalelor care trăiesc în zone sărace în precipitaţii prezintă o serie deadaptări morfologice, fiziologice şi comportamentale, în vederea menţinerii bilanţului critic alorganismului: impermeabilizarea tegumentului (reptile, păsări, insecte etc.), reducereacantităţii de apă din urină (reptile din regiuni uscate, insecte etc.), eliminarea de fecale foarteuscate, acumularea de apă (exemplu: o cămilă poate consuma până la 123 l apă şi rezistă petimp de caniculă zece zile fără apă).

3.1.2. Focul

Focul face parte din categoria factorilor fizici, ca şi cei climatici şi este considerat un

factor distructiv. Atunci când este însă iute şi de scurtă durată, el capătă caracter de regim şi poate acţiona ca un factor de selecţie. Cauza principală a focurilor spontane sunt fulgerele. Înunele zone, cum sunt savanele, se practică de secole arderea anuală a ierburilor uscate; înDelta Dunării, pescarii dau foc stufului uscat de sute de ani.

Efectele focului asupra solului sunt foarte diverse, în funcţie de zonele climaterice:îmbogăţirea solurilor în elemente alcaline, accesibile plantelor, de unde rezultă creşterealuxuriantă a ierburilor şi instalarea de specii iubitoare de azot; creşterea vitezei de infiltrare aapei etc.

În ţările tropicale, focul de lungă durată, făcut cu scopul arderii ierburilor sau pădurilor, în vederea extinderii terenurilor agricole, are ca efecte distrugereamicroorganismelor din sol, a râmelor și a insectelor. Mineralele solubile sunt spălate, de pe

solul neprotejat, iar solurile formează o crustă foarte tare care nu permite creşterea plantelor (lateritizarea solurilor ). Pădurea este astfel înlocuită cu savana, iar savana cedează treptatlocul deşertului. Dacă focul este însă de scurtă durată, acesta favorizează dezvoltarea unui

33



covor de graminee foarte important pentru erbivorele sălbatice şi domestice care trăiesc acolo.În zonele cu incendii frecvente, biocenozele sunt formate din asociaţii de specii

pirorezistente.În savanele africane, un exemplu concludent de specie rezistentă la foc este baobabul

( Adansonia sp.) care are scoarţa foarte groasă, lemnul spongios, saturat de apă. În plus, însezonul secetos, baobabul este lipsit de funze.

În Delta Dunării există diferite specii de Salix rezistente la foc, iar papura rezistăincendiilor de iarnă datorită mugurilor protejaţi de sol. Stuful tânăr supravieţuieştetemperaturilor scăzute din timpul iernii datorită faptului că mugurul central este acoperit detecile a numeroase frunze; această adaptare la frig protejează planta şi de acţiunea focului.

În pădurile de conifere, cele mai rezistente la foc s-au dovedit a fi speciile din genul Pinus şi zada ( Larix sp.), iar cele mai sensibile molidul ( Picea sp.) şi mesteacănul ( Betulasp.).

Înmulţirea mai multor specii de plante lemnoase ( Xylomelum, Callistemon etc) dinAustralia a devenit dependentă de acţiunea focului. Fructele lor, ce atârnă în copaci, au unînveliş lemnos foarte tare şi nu se deschid decât trecând prin foc [Botnariuc şi Vădineanu,1982].

3.1.3. Factorii geografici (orografici)

Aceşti factori se referă la poziţia geografică pe glob, altitudine, pantă şi expoziţiegeografică şi au o influenţă indirectă asupra vieţii dintr-un ecosistem prin modicările aduseregimului de lumină, umiditate, temperatură, umiditate relativă a aerului etc. De exemplu, laaceeaşi latitudine şi longitudine, altitudinea poate schimba radical condiţiile climatice aleecosistemului.

Poziţia geografică pe glob (latitudine şi longitudine) determină încadrarea fiecăruiecosistem într-o zonă climatică .

Altitudinea influenţează structura biocenozelor din aceeaşi zonă climatică, deoarece odatăcu modificarea ei se produc şi schimbări ale factorilor climatici: temperatură, presiuneatmosferică, vânt, intensitatea luminii, umiditate relativă a aerului. De regulă, pe măsură cealtitudinea creşte, scade temperatura. La noi în ţară, Cotigă (1998) constată că la fiecare sută demetri altitudine, temperatura medie scade cu 0,5 – 0,6oC. Există însă şi excepţii, atunci când rocase încălzește mai uşor influenţând vegetaţia. De exemplu, la Predeal se găsesc păduri de molid, lao altitudine mai mică decât la Pasul Fundata, unde se găsesc păduri de fag.

Panta influenţează vegetaţia prin modificarea umidităţii, expunerea solului la fenomenulde eroziune, etc.. Panta determină modul de folosire a terenului şi sistemul de cultură. Deexemplu terenul arabil nu este indicat să se afle pe pante prea înclinate, unde sunt potrivite

pajiştile sau terasele cu pomi şi viţă-de-vie. Peste o anumită pantă este recomandată pădurea, care

ocroteşte cel mai bine solul la eroziune. Pajiştile de pe pantele prea mari vor fi mult mai expuseeroziunii dacă sunt exploatate prin păşunat [Muntean şi Ştirban, 1995]. Expoziţia, determină valori foarte diferite ale regimului hidric, al luminozităţii, al

vânturilor etc., care vor influenţa structura ecosistemului. Între ecosisteme cu expoziţii diferite pot apărea diferenţe semnificative. De exemplu, în zona dealurilor, pe versanţii nordici creşte ovegetaţie mezofită, reprezentată prin păduri de stejar sau fag, în timp ce, pe versanţii sudici creşteo vegetaţie xerofită, specifică câmpiei. Inclusiv evoluţia bolilor şi a dăunătorilor la plantele decultură este influenţată de expoziţie, între versanţii cu expoziţii diferite putând apărea diferenţe decâteva zile între stadiile vulnerabile ale paraziţilor, când se impune intervenţia fitosanitară. Deaceea, în unităţile cu orografie foarte variată a terenului, expoziţii şi altitudini diferite, lastabilirea ordinii în care vor fi stropite parcelele vor fi luate în calcul şi aceste aspecte [Maxim,

1995].

3.1.4. Factorii mecanici

34



În categoria factorilor ecologici mecanici intră mişcările aerului (vântul) şi mişcările apei.a.) Mişcarea atmosferei (vântul). Nefiind o mărime constantă, temperatura determină

repartiţia neuniformă a presiunii atmosferice, datorită apariţiei pe suprafaţa Pământului a unor regiuni încălzite diferit. Astfel, aerul se deplasează din regiunile cu presiune atmosferică mairidicată spre cele cu presiune mai scăzută; aşa se formează vântul.

Din punct de vedere ecologic, vânturile sunt cu caracter de regim, care suflă cu o anumită periodicitate (de exemplu crivăţul, alizeele etc.) şi cu caracter perturbator (furtuni, tornade etc.).Vânturile regulate sunt cele mai importante din punct de vedere ecologic, deoarece,

numeroase specii de plante şi animale s-au adaptat , de-a lungul evoluţiei lor, la acest factor.Astfel, un număr mare de plante utilizează forţa eoliană pentru reproducere şi răspândire,

aşa cum sunt gramineele, coniferele, stejarul etc.. Acestea realizează polenizarea cu ajutorulvântului (plante anemofile), iar adaptările constau în producerea de polen uscat, uşor şi încantitate mare. O serie de specii de plante diseminează cu ajutorul vântului (plante anemohore),având în acest sens structuri specializate (de exemplu, papusul de la plop, salcie, păpădie etc.).

La unele plante terestre, în special la arbori, ţesuturile mecanice au o anumită configuraţieceea ce le conferă o rezistenţă mai mare la forţa vântului; alte plante (graminee) au tulpina liberă

la interior ceea ce le conferă rezistenţă prin elasticitate şi flexibilitate.Unele păsări (pescăruşi, păsări răpitoare, berze etc.) utilizează curenţii de aer pentru a

plana timp îndelungat, ceea ce le permite mari economii de energie în zborurile de migraţie saucele de căutare a hranei.

În zonele montane, insulare sau de coastă, la multe specii de insecte antrenarea de cătrevânt ar reprezenta un pericol în viaţa speciei, de aceea şi-au dezvoltat diferite adaptări structuraleşi comportamentale (aripi reduse sau complet atrofiate).

Vânturile neperiodice (uragane, tornade etc.) pot avea efecte catastrofale asupraecosistemelor, mai ales asupra celor forestiere, unde pot distruge o parte însemnată a faunei şiflorei, prin doborârea de păduri pe suprafeţe mari .

Aerul are şi o intensă activitate de transport (nisip, praf, cenuşă vulcanică), pe suprafeţeîntinse, lipsite de vegetaţie, determinând fenomenul de eroziune.

b.) Mişcările apei. Atât apele curgătoare (izvoare, râuri, fluvii) cât şi cele stătătoare (bălţi,lacuri, mări, oceane) au diverse feluri de mişcare.

La apele curgătoare, apa se scurge datorită pantei, preponderent dinspre parteasuperioară spre cea inferioară. Uneori, deplasarea se face datorită diferenţei de nivel dintre două

bazine. Apa transportă substanţe dizolvate, diferite corpuri în suspensie sau organisme vii.Cantitatea de aluviuni transportate de ape este impresionantă.

Datorită puterii de eroziune a apelor curgătoare, acestea pot străbate lanţuri muntoase, prin săparea de chei (Porţile de Fier, Cheile Bicazului etc.), stabilind legături între diferite bazinehidrografice. Pe de altă parte, apele curgătoare fragmentează ecosistemele terestre, constituind

bariere naturale pentru numeroase specii.Organismele care trăiesc în apele curgătoare şi-au dezvoltat diverse adaptări: turtireadorso-ventrală a corpului, pentru a nu fi antrenate de forţa apei în mişcare, dezvoltarea unor ventuze sau a unor cârlige, pentru fixarea de substrat etc. (animale), secretarea unui mucilagiu decătre pereţii celulari ai unor plante inferioare (diatomee, cianoficee etc.) pentru facilitareaaderării la substrat etc..

În apele stătătoare, mişcările apei constau în: curenţi verticali, ascendenţi şi descendenţi,valuri, maree.

Curenţii oceanici verticali sunt produşi, în principal, de acţiunea combinată a încălziriiinegale a maselor de apă şi a vântului.

Efectele ecologice ale acestor curenţi sunt următoarele: curenţii ascendenţi aduc la

suprafaţă nutrienţii sedimentaţi pe fundul apei, determinând productivitatea zonei respective, iar curenţii descendenţi transportă oxigenul spre straturile profunde ale apelor stătătoare, dând

posibilitate şi aici dezvoltării vieţii.

35



Valurile se datorează acţiunii vântului şi au un rol important pentru vieţuitoarele acvatice,datorită amestecării masei de apă. Tot în această categorie intră şi valurile seismice (Tsunami),

provocate de cutremure sau explozii vulcanice submarine. Viteza de propagare a lor poate ajungela 800 km/oră, iar înălţimea valurilor la peste 30 m.

Fluxul şi refluxul sunt oscilaţii periodice (aproximativ 12 ore) de nivel ale apelor oceanice, determinate de forţa de atracţie exercitată de Lună şi de Soare asupra Pământului.

Un alt fenomen de acţiune a apei asupra ecosistemelor îl constituie inundaţiile care uneori pot conduce la perturbarea ecosistemelor.La mişcările apelor stătătoare, ca şi în zonele inundabile ale apelor curgătoare,

organismele prezintă adaptări specifice care să le permită supravieţuirea.

3.1.5. Factorii edafici

Solul este mediul în care se acumulează apa şi elementele nutritive necesare plantelor şiare o importanţă hotărâtoare în complexul de factori ce definesc biotopul. Solul este un organismviu care se află permanent sub acţiunea microflorei, florei, microfaunei şi faunei. În sol, milioanede microorganisme contribuie la descompunerea materiei organice şi la reciclarea sa.

Solul este un amestec de fragmente de rocă anorganică şi material organic îndescompunere sau humus. Conţinutul solului în elemente nutritive influenţează în mod deosebitcompoziţia floristică a comunităţilor vegetale.

Substanţele minerale necesare nutriţiei plantelor se grupează în:- macroelemente primare (N, P, K) a căror concentrație în plante este de 0,2 - 6% din

substanța uscată la azot, 0,2 – 1,7% la fosfor și 0,4 - 6% la potasiu;- macroelemente secundare: S (0,02 - 1,3%), Ca (0,01-7%), Mg (0,1-0,9%);- microelemente (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo), cu concentrații ce nu depășesc 0,01% din

substanța uscată;- ultramicroelemente, cu concentraţii în plante cuprinse între n·10-6 - n·10-12 % din

substanța uscată [Rusu şi colab., 2005].Fiecare dintre aceste elemente îşi are rolul său fiziologic în plantă şi pot fi adesea factorilimitanţi pentru diferite specii de vegetale. Excesul, ca şi carenţa, în elemente minerale producboli fiziologice la plante.

Substanţele nutritive din sol pot fi active (combinaţii mobile, accesibile plantelor) sau potenţiale (inaccesibile plantelor, dar prin lucrări de ameliorare pot deveni accesibile). Sumacantităţilor celor două categorii de substanţe nutritive formează fondul total de substanţe nutritiveale ecosistemului terestru [Mohan şi Ardelean, 1993].

Solul, prin componentele sale, în special cele de natură coloidală (cele mai importante:argila şi humusul) are proprietatea de a absorbi substanţe minerale. Principala sursă de substanţenutritive a solului o constituie humusul . Acesta are o capacitate mult mai mare de absorbţie a

cationilor (Ca, Mg, K, Na, H) decât argila. Cu ajutorul microorganismelor, humusul sedescompune, rezultând substanţe minerale care trec în soluţia solului – sursa directă deaprovizionare a plantelor cu substanţe nutritive. Conţinutul de apă a solului exercită o mareinfluenţă asupra compoziţiei şi concentraţiei soluţiei solului. Astfel, faza solidă a solului cedeazăcontinuu diferite substanţe care trec în soluţia solului iar de aici ajung în plantă. Absorbţiacationilor este una dintre cele mai importante proprietăţi ale solului, deoarece astfel sunt reţinuţi,şi deci feriţi de spălare, cationi cu rol important în nutriţia plantelor.

Fertilitate corespunzătoare a solului nu înseamnă doar bogăţia solului în substanţenutritive ci şi un raport optim între acestea. Aşa de pildă, la viţa-de-vie, excesul de calciu poateconduce la blocarea, în compuşi insolubili, a fierului generând cloroza ferică , o boală fiziologicăgravă, manifestată prin îngălbenirea frunzelor [Oprea, 1995].

Reacţia solului reprezintă un element important în evaluarea fertilităţii solurilor şiînseamnă capacitatea acestuia de a disocia în ioni de hidrogen (H+) şi hidroxil (OH-), după relaţia:

36



H 2O = H + + OH -

La temperatura de 25oC, în apa chimic pură, concentraţiile celor doi ioni sunt egale şi auvaloarea de 10-7, ceea ce înseamnă că produsul concentraţiilor ionilor de H+ şi OH- (produsul ionical apei) are valoarea constantă de 10-14 ion g/l. În felul acesta, este suficient să determinămconcentraţia unuia dintre ei pentru a cunoaşte concentraţia celuilalt ion. Valorile concentraţieiionului de hidrogen are valori cuprinse între 0-10 -14, însă pentru se lucra mai uşor, s-a acceptat ca

acestea să fie exprimate prin logaritmul în baza zece cu semnul schimbat (pH). Valorile pH-uluisunt încadrate în domeniul 0....14. Ionul H+ imprimă apei proprietăţi acide iar ionul OH-

proprietăţi bazice. La valoarea 7 soluţia are pH neutru, când valoarea este sub 7 are reacţie acidă,iar peste 7 bazică [Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

Reacţia solului exercită o mare influenţă asupra microorganismelor din sol. De exemplu, bacteriile nitrificatoare şi cele fixatoare de azot molecular au pH-ul optim cuprins între 6,5-7,9.Pentru fiecare specie există un interval optim de reacţie însă cele mai multe specii de plante sedezvoltă bine la o reacţie slab spre moderat acidă (pH 5,5-6,5).

Reacţia solului determină modificări ale mobilităţii elementelor nutritive. Astfel, în mediuacid, ionii de Al3+, Fe2+ şi Mn2+ apar în soluţia solului în cantităţi toxice, în timp ce, unele speciiimportante de cationi precum Ca2+, K + şi Mg2+ se vor absorbi mai greu, iar fosforul va precipita

sub forma de fosfaţi de aluminiu, devenind inaccesibil plantelor. Cu excepţia molibdenului,microelementele au mobilitate mare în mediu acid, iar la pH alcalin sau neutru, mobilitatea lor sereduce, prin formarea de compuşi insolubili. Corectarea reacţiei acide a solurilor se poate face

prin administrarea de amendamente calcaroase [Lixandru şi colab., 1990].Monitorizarea şi cuantificarea acidităţii solului, precum şi a însuşirilor fizico-chimice ale

solului se realizează prin efectuarea de analize agrochimice şi repetarea lor la intervale de 3-5ani. Aceste analize ne indică şi măsurile cele mai eficiente de fertilizare a terenurilor agricole.

Aşa după cum este cunoscut, absorbţia elementelor chimice de către plante este selectivă.De exemplu, porumbul extrage din sol cantităţi mari de azot, în timp ce lucerna foloseşte mult

potasiu şi mai puţin azot, pe care şi-l asigură din atmosferă, prin fixare cu ajutorul bacteriilor simbionte de tip Rhyzobium. Acesta este un criteriu important în stabilirea rotaţiei culturilor.Dacă înfiinţăm culturi cu preferinţe identice sau asemănătoare în privinţa elementelor nutritive,vom secătui solul în acele elemente.

Între concentraţia elementelor din sol şi compoziţia chimică a plantelor pot fi stabiliteanumite relaţii. In felul acesta se poate calcula raportul de acumulare (RA),

RA = conţinutul din plante/conţinutul total din sol

şi indicele puterii de acumulare (IPA)

IPA = conţinutul în plante/conţinutul dintr-un element asimilabil din mediu

În funcţie de pretenţiile plantelor faţă de cantitatea de substanţe nutritive din sol, avem:- specii oligotrofe care vegetează pe soluri sărace (Vaccinium myrtillus, Nardus stricta, Luzulaluzuloides etc.);- specii eutrofe care au pretenţii ridicate faţă de fertilitatea solului ( Adonis vernalis, Taraxacumofficinale, Chenopodium album, Rubus caesius etc.) ;- specii mezotrofe, cu pretenţii intermediare ( Dactylis glomerata, Festuca rubra, Potentillaargentea etc.).

Aceste diferenţe între specii arată capacitatea de adaptare a plantelor la diverse condiţii demediu.

Alte adaptări ale plantelor se referă la reacţia solului şi la excesul unor cationi în soluţia

solului.După adaptarea plantelor la reacţia solului avem:- plante acidofile care preferă pH-ul scăzut: Vaccinium myrtillus, Raphanus raphanistrum,

37



Rumex acetosella etc.;- plante bazofile care preferă pH-ul ridicat: Sinapis arvensis, Medicago lupulina etc.;- plante neutrofile care preferă pH-ul neutru.

Categoriile de adaptare a plantelor la excesul de cationi în soluţia solului sunt următoarele:- specii calcifite care preferă solurile calcaroase: sparceta, bumbacul, viţa de vie, stejarul

pufos etc.;

- specii calcifuge care nu suportă solurile calcaroase: Castanea sativa;- specii nitrofite care preferă solurile bogate în compuşi cu azot: Urtica dioica, Datura

stramonium, Solanum nigrum etc.;- specii halofite întâlnite pe soluri saline şi alcaline, care la rândul lor pot fi: obligatorii, carevegetează numai pe soluri sărăturate (Salicornia europaea, Plantago maritima etc.), preferante,care se întâlnesc de regulă pe soluri saline, dar pot apărea şi pe alte soluri ( Lotus tenuis, Juglans

gerardi etc.) şi suportante, care cresc obişnuit pe alte soluri, dar pot vegeta şi pe cele cu salinitatemică (Matricaria chamomilla, Rumex stenophyllus etc.) [Ivan, 1979].

Atunci când plantele au intervale de toleranţă foarte restrânse, faţă de un factor ecologicabiotic, ele pot îndeplini rolul de plante indicatoare.

Substanţele minerale din sol exercită o influenţă majoră şi asupra animalelor. Astfel, s-aobservat că populaţiile de căprioare care se hrănesc pe soluri calcaroase sunt mai robuste, mairezistente la boli, iar coarnele lor sunt mai rezistente [Mohan şi Ardelean, 1993].

3.1.6. Interacţiunea factorilor abiotici

Analiza factorilor abiotici, făcută în capitolele anterioare, ar putea conduce la concluziagreşită că fiecare dintre aceştia acţionează independent. În fapt, ei interacţionează permanent şiindisolubil, acţiunea lor asupra organismelor fiind concomitentă.

Analiza efectelor ecologice ale factorilor abiotici asupra vieţuitoarelor trebuie făcută la treiniveluri diferite:

- Macroclima este clima unor suprafeţe mari de teren (mare, câmpie, podiş, munţi, savană,stepă, tundră etc.), de sute sau mii de km, care permite dezvoltarea unor ecosisteme majore.Caracteristicile climei la această scară se obţin cu ajutorul staţiilor meteorologice, prin înregistrareadatelor climatice pe parcursul a zeci de ani.

- Mezoclima se referă la clima unei zone mai restrânse. Astfel, într-o zonă cu o anumitămacroclimă, se vor înregistra diferenţe importante între mezoclima unui versant nordic şi a unuiversant sudic.

- Microclima este clima la nivelul individului şi a locului unde se află, la un moment dat: pentru un şoarece vizuina în care trăieşte, pentru o omidă frunza sub care se adăposteşte, pentru oinsectă piatra sub care se află ectc.

Omul a influenţat şi continuă să influenţeze clima, mai ales prin industrie, agricultură şi

transporturi (accentuarea efectului de seră, deteriorarea stratului de ozon, ploi acide etc.).

3.1.7. Legile acţiunii factorilor ecologici

Fiecare factor ecologic poate deveni limitativ, dacă depăşeşte optimul ecologic şivecinătăţile acestuia, sau se găseşte într-o cantitate insuficientă.

a.) Legea toleranţei (Shelford, 1913) care stabileşte că un organism poate creşte şi se poatedezvolta numai între anumite valori limită ( pessimum). Aceste limite de toleranţă delimiteazădomeniul de toleranţă pentru specia dată, în care se disting următoarele domenii: de carenţă, optim,toxic şi letal (fig. 14). Desigur, aceste limite diferă de la o specie la alta.

b.) Legea minimului a fost formulată de către von Liebig , în anul 1840. Conform acestei legi,

dezvoltarea plantei este dependentă în primul rând de acel element chimic din sol care areconcentraţia cea mai scăzută. Prin urmare, chiar dacă celelalte elemente sunt în cantitate suficientă,

planta nu se va dezvolta normal, numai dacă se vor administra îngrăşăminte cu acel element

38



nutritiv. Acest principiu este valabil şi pentru lumea animalelor, unde lipsa unor substanţe nutritivedin alimentaţia lor poate conduce la boli fiziologice grave. Întrucât minimul unui factor suferăoscilaţii, legea minimului nu are validitate generală. De aceea, în locul acestei legi a fost propusălegea lui Mitscherlich [Mohan şi Neacşu, 1992].

Fig. 14. Legea toleranţei [Stugren, 1994]

c.) Legea efectului combinat al factorilor de creştere a fost formulată de Mitscherlich(1921). În conformitate cu legea minimului, odată cu creşterea factorului subdozat ar trebui săcrească şi producţia plantelor, dar în realitate nu se întâmplă aşa. Potrivit legii lui Mitscherlichcreşterea biomasei vegetale urmează proporţional creşterea concentraţiei fiecărui factor de creştere

în funcţie de intensitatea specifică a acestui factor.Atât legea minimului cât şi legea lui Mitscherlich au fost demonstrate doar experimental,

fiecare dintre ele având un domeniu de aplicativitate relativ redus. Dezvoltarea majorităţiiorganismelor depinde de interacţiunea factorilor. De aici, rezultă necesitatea studierii întreguluifenomen ecologic, în funcţie de situaţia concretă în care se găseşte fiecare organism, demultitudinea de factori care le condiţionează creşterea, dezvoltarea şi chiar existenţa [Bran, 2003].

3.1.8. Importanţa factorilor climatici pentru combaterea paraziţilor la plante

Bolile şi dăunătorii produc pagube însemnate culturilor agricole, uneori pierderile provocate de un singur parazit putând ajunge la 100%. De aceea, în tehnologiile de cultură a plantelor de cultură se acordă o importanţă specială combaterii bolilor şi dăunătorilor.Eficienţa acestei acţiuni de combatere este dependentă de o bună prognoză şi avertizare atratamentelor fitosanitare.

Avertizarea stropirilor se face de către organe specializate (direcţii fitosanitare,staţiuni de cercetări cu profil agricol), pe baza corelării datelor privind evoluţia populaţiilor de boli şi dăunători cu fenologia culturii, cu observaţiile meteorologice, cu modul de acţiune afungicidelor, cu rezistenţa soiurilor etc.. Aşadar, factorii agroclimatici au un rol important înstabilirea momentului de declanşare a acţiunii fitosanitare. În numeroase lucrări despecialitate mai vechi, autorii îşi exprimă îndoiala cu privire la rolul factorilor ecologici înluarea de decizii, privind efectuarea stropirilor la anumiţi paraziţi. Explicaţia constă în faptul

că, în perioadele respective, de regulă, într-o unitate exista o singură staţie meteo care, de celemai multe ori, deservea suprafeţe foarte întinse de teren. Prin urmare, deseori apăreaudiferenţe foarte mari între stadiile de dezvoltare a paraziţilor pe teritoriul aceleiaşi unităţi.Astfel, factorul ecologic avea un rol mai puţin important în activitatea de avertizare a

39



tratamentelor fitosanitare, mai ales la unii paraziţi.În anul 1991, în România a apărut un sistem computerizat de înregistrare a factorilor

agroclimatici, bazat pe sonde cu senzori pentru temperatură, precipitaţii, umiditate relativă aaerului, picături de apă pe frunze (fig. 15). Sondele sunt amplasate în diferite puncte aleteritoriului, considerate reprezentative pentru microclimatele respective. Fiecare sondă estedotată cu un emiţător cu baterii solare care transmite la intervale de 15 minute o telegramă cu

datele înregistrate spre antena receptoare de pe cădirea unde se află receptorul. Din receptor,datele sunt descărcate în unitatea centrală a calculatorului. Aici sunt programe care fac posibilă calcularea datelor medii zilnice şi vizualizarea lor sub formă de date brute saugrafice. Ulterior s-au conceput algoritmi pentru calculul temperaturilor efective la diferite

praguri biologice şi pentru avertizarea tratamentelor fitosanitare, la cei mai importanţi paraziţiai plantelor de cultură. Avertizarea stropirilor se realizează pe baza corelaţiei dintre factoriiecologici înregistraţi în mod automat de sistem şi datele cerute de program, legate de biologia

parazitului şi faza fenologică a plantei gazdă.Prin amplasarea sondelor cu senzori în diferite puncte ale zonei de interes există

posibilitatea decalării tratamentului fitosanitar, în funcţie de stadiul vulnerabil al bolii saudăunătorului. În aceste condiţii, importanţa factorului ecologic poate creşte semnificativ în

activitatea de prognoză şi avertizare, fără eforturi deosebite, cu excepţia investiţiei iniţiale.După anul 2000, gama senzorilor amplasaţi pe sonde s-a lărgit foarte mult cu: senzori

pentru viteza şi direcţia vântului, pentru măsurarea intensităţii luminii solare, pentrutemperatura şi umiditatea din sol (locul de iernare a multor dăunători) etc.. De asemenea,

programele computerizate de avertizare a tratamentelor fitosanitare se îmbunătăţesc continuu.

Fig. 15. Sistemul computerizat AgroExpert de înregistrare a factorilor agroclimatici

40



1. Sonda, 2. Senzori pentru temperatură, umiditate relativă a aerului (introduşi în microadăpost), picături de apă pe frunze, 3. Pluviometru, 4. Senzori pentru vânt (viteza şi direcţie) şi pentru

intensitatea luminii, 5. Baterie solară, 6. Antenă emiţătoare, 7. Receptor, 8. Computer

3.2. Factorii biotici

Factorii biotici cuprind interacţiunile (relaţiile) care se manifestă între diverse organisme ce populează un biotop şi au implicaţii profunde în constituirea şi evoluţia ecosistemelor. Atunci cândrelaţiile (coacţiile) se stabilesc între indivizii aceleiaşi specii se numesc homotipice sauintraspecifice iar atunci când au loc între indivizii diferitelor specii se numesc heterotipice sauinterspecifice.

3.2.1. Relații homotipice

Relaţiile homotipice sunt cele care se realizează în interiorul speciei. Principalele tipuri decoacţii homotipice se referă la efectul de grup şi efectul de masă.

Efectul de grup este rezultatul asocierii mai multor indivizi din aceeaşi specie, în scopul procurării hranei, apărării de duşmani etc. De exemplu, lupii sunt mult mai eficienţi la vânătoareatunci când sunt organizaţi în haite, bivolii africani se vor apăra mult mai bine de lei atunci cândsunt în turmă. La unele specii este necesară existenţa unui număr minim de indivizi, pentruasigurarea menţinerii speciei în biocenoză. În stupi, furnicare (fig. 16), termitiere, fiecare membru alfamiliei are sarcini precise, iar socializarea este aşa de avansată încât individul pare a fi doar unorgan al unui superorganism. Prin urmare, efectul de grup are un efect benefic asupra evoluţiei

populaţiei. Efectul de masă se manifestă când mediul este suprapopulat şi constă în autolimitarea

numerică a indivizilor. Exemplu clasic este cel al gândacului făinii (Tribolium confusum): cândnumărul de indivizi este prea mare, femelele îşi pierd fecunditatea, o parte din larve sunt mâncate de

părinţii lor, iar indivizii rămaşi secretă diferite substanţe care inhibă procesul de reproducere[Ionescu, 1988]. Prin urmare, efectele asupra evoluţiei populaţiei sunt preponderent negative.Aspectul pozitiv constă în şansa pe care o oferă indivizii rămaşi în viaţă de a perpetua specia.

41



Fig. 16. Efectul de grup în furnicar. Indivizii au dimensiuni diferite pentru a-şi putea îndeplini sarcinile [Bourdial şi colab., 2002]

3.2.2. Relații heterotipice.

Acest tip de relaţii se stabilesc între populaţiile diferitelor specii din cadrul unei biocenoze şiformează una dintre cele mai importante caracteristici ale acestui nivel de organizare a materiei vii.Conexiunile formate între indivizii diferitelor specii determină integralitatea biocenozei, circuitulsubstanţelor, fluxul de energie prin ecosistem, autocontrolul ecosistemului, intensitatea şi formeleselecţiei, productivitatea ecosistemului etc..

Relaţiile interspecifice sunt extrem de diverse şi de complexe. De-a lungul timpului, ecologiiau făcut diverse clasificări ale relaţiilor interspecifice. Majoritatea dintre acestea acceptă existenţa adouă categorii de relaţii:- relaţii pe baza criteriului efectului direct (principiul individual)- relaţii pe baza criteriului rolului lor în viaţa populaţiilor (principiul populaţional)

3.2.2.1. Relații interspecifice stabilite pe criteriul efectului direct

Între indivizii a două specii diferite se stabilesc o serie de relaţii interspecifice sau coacţii,care pot fi exprimate matematic astfel:

efect neutru = 0efect pozitiv = +efect negativ = -1. Independenţa sau neutralismul (0 0) - este atunci când cele două specii vieţuiesc

independent şi n-au nicio influenţă una asupra celeilalte. Exemplu: căprioară – cărăbuş de mai. Uniiautori afirmă că forma propriu-zisă de neutralism este rară, deoarece populaţiile biologice carecoexistă într-un teritoriu sunt dependente una de cealaltă, dacă nu direct, atunci în mod indirect,

prin populaţii intermediare. Cel mai potrivit exemplu în acest sens este cel al lui Darwin, dintre producţia de sămânţă de trifoi şi pisici [Tufescu şi Tufescu, 1981].

2. Competiţia interspecifică (- -) este un tip de coacţie nefavorabilă ambelor specii. De

42



regulă, competiţia interspecifică apare şi se manifestă ca urmare a utilizării de către două sau maimulte specii a aceloraşi resurse ale biotopului (hrană, lumină, adăpost etc.). Cu cât speciile sunt maiapropiate în ce priveşte " cerinţele" lor faţă de factorii de mediu, cu atât competiţia interspecificăeste mai pronunţată (Exemplu: buruieni – plantă de cultură). Specia cea mai puţin adaptatăcondiţiilor poate dispărea.

3. Mutualismul (+ +). In acest caz, relaţia este obligatorie, ambele populații fiind influenţate

pozitiv, deci profită de pe urma convieţuirii. Mutualismul este foarte răspândit în natură. Un caz binecunoscut de mutualism este reprezentat de licheni. Acestia sunt rezultatul convieţuirii unei algecu o ciupercă. Alga, prin utilizarea energiei solare, produce substanţa organică necesară proprieiexistenţe, dar şi ciupercii, incapabile de sinteză. Ciuperca are în schimb posibilitatea să reţină înmiceliul ei apă, substanţe azotoase şi dioxid de carbon, necesare algei în fotosinteză. Relaţia dintre

bacteriile fixatoare de azot ( Rhizobium) şi plantele din familia Fabaceae sunt un alt exemplu demutualism (fig. 17).

a. b. c.

Fig. 17. Relaţie de mutualism a şi b. plante leguminoase - bacterii fixatoare de azot c. licheni(algă + ciupercă)

Tot relaţie mutuală este şi micoriza, respectiv simbioza dintre hifele unor ciuperci şirădăcinile unor plante (specii lemnoase, graminee, solanacee). Ciupercile cresc, fie intra- fieintercelular. Complexul rădăcină - ciupercă este mai eficient în absorbirea sărurilor minerale şi este

esenţial pentru dezvoltarea arborilor. Planta asigură ciupercii glucidele de care are nevoie. Ciupercatransformă azotul din humus în azot accesibil pentru plantă; asimilează fosforul din rocile fosfaticedin sol, punându-l la dispoziţia plantei; presiunea osmotică din hife fiind foarte mare, acumuleazăapa extrem de necesară gazdei, mai cu seamă în perioadele secetoase şi în condiţii de salinitate. Deaceea micotrofia în zone aride si în taiga reprezintă unica formă de nutriţie a plantelor lemnoase.

4. Protocooperarea (+ +). Ca şi mutualismul este o relaţie bilaterală pozitivă, avantajoasă pentru ambele specii însă legătura dintre ele nu este obligatorie, pentru nici una dintre specii. Deexemplu, unii crabi au fixate pe spatele lor actinii (celenterate). Avantajele există de ambele părţi :corpul crabului este mai bine apărat, iar actiniile se deplasează mai uşor putându-se hrăni mai bine,inclusiv cu resturile rămase din hrana crabului [Botnariuc şi Vădineanu, 1982]. Un alt exemplu îlconstituie relația dintre hipopotami, girafe, rinoceri şi ciugulitorul vitelor cu cioc roşu ( Buphaghus

erythrorhynchus) care se hrănește cu paraziții de pe corpul mamiferelor (fig. 18).5. Comensalismul (+ 0). Relaţia este obligatorie pentru comensal in timp ce „gazda" nu este

afectată de această convieţuire. Exemplu: speciile de plante epifite (orchidee) care se fixează detrunchiul arborilor şi prezintă numeroase rădăcini aeriene prin care planta absoarbe substanţelenutritive şi apa (fig. 19).

43



Fig. 18. Protocooperarea – relaţie interspecifică între hipopotam ( Hippopotamus amphibius ) şi ciugulitorul

vitelor cu cioc roşu ( Buphaghus erythrorhynchus )

Fig. 19. Relaţie interspecifică de comensalism între orchidee şi arbori

6.) Amensalismul (antibioza, antagonism) (- 0) constă în faptul că un component(amensalul ) este inhibat în creşterea sau dezvoltarea sa de către unele substanţe elaborate de partener. Relaţia nu este obligatorie pentru nici unul din componenţi. O serie de produşi chimicieliminaţi de microorganisme, plante superioare sau chiar de animale au efect inhibitor asupradezvoltării indivizilor aparţinând altor specii. Aşa sunt, de exemplu, antibioticele produse de

bacterii şi ciuperci.Atunci când această coacţie se manifestă între plante poartă denumirea de alelopatie.

Aceasta poate fi definită ca influenţa chimică reciprocă dintre organisme în natură, ce se realizeazădatorită eliminării în mediu de către un organism donator (emiţător) a unor produse metabolice carese răspândesc şi acţionează asupra organismelor receptoare. Căile precise de desfăşurare a procese-lor alelopatice nu sunt încă bine cunoscute. Aceste aspecte sunt detaliate la capitolul 4.3 - Structura

biochimică a ecosistemelor .7.) Parazitism (+ -) este o formă de relaţie interspecifică antagonică ce implică un efect

pozitiv pentru parazit şi un efect inhibitor pentru gazdă. Paraziţii trăiesc la suprafaţă (exoparazit )sau cel mai frecvent în interiorul prăzii (endoparazit ) unde consumă materie vie sau produse meta-

bolice. Parazitul este dependent de partenerul său ce-i serveşte ca pradă. Parazitul este mai micdecât prada sa căreia îi poate provoca chiar moartea. In raporturi de parazitism cu plantele autotrofe,

pot intra microorganismele parazite, animalele şi plantele heterotrofe.Reprezentanţii cei mai cunoscuţi ai plantelor heterotrofe sunt torţelul (Cuscuta sp.) şi

lupoaia (Orobanche sp.). Acestea îşi procură seva brută şi apa de la alte plante şi au o mare varietatede gazde. După răsărire, torţelul are rădăcini, dar acestea se usucă imediat ce îşi găseşte o plantăgazdă, de care se agaţă cu ajutorul unor ventuze ce pătrund până la nivelul vaselor conducătoarelemnoase (fig. 20). Cuscuta sp. atacă multe specii de plante însă cele mai mari pagube le produce latrifoi şi lucernă. Lupoaia procedează similar însă se fixează pe rădăcinile plantelor; sunt cunoscute

peste 100 de specii de Orobanche (fig. 21).

Fig. 20. Relaţie de parazitism la plante heterotrofe: Cuscuta sp.

44



Fig. 21. Relaţie de parazitism la plante heterotrofe: Orobanche sp.

8.) Prădătorism (+ -). Ca şi în cazul parazitismului, relaţia este obligatorie şi pozitivă pentru prădător (vânător) şi negativă pentru pradă (vânat). Spre deosebire de parazitism unde, de regulă, parazitul nu-şi omoară gazda, deoarece ar duce la moartea parazitului, prădătorul îşi omoară prada.

Pentru culturile agricole, paraziţii si prădătorii naturali pot juca un rol foarte important înreducerea pagubelor produse de insectele fitofage. Aceştia sunt însă foarte sensibili la produsele

pesticide, de aceea trebuie protejaţi.

Fig. 22. Atacul păduchelui din San José ( Quadraspidiotus perniciosus ) pe fruct

Fig. 23. Prospaltella perniciosi – parazit natural al păduchelui din San José

În figura 22 este prezentat atacul păduchelui din San José la măr, iar în figura 23 unul dintre

paraziţii naturali ai păduchelui care se hrănesc cu larvele gazdei.Figura 24 înfăţişează un lăstar de măr colonizat de afidul Aphis pomi, un dăunător fitofagfrecvent întâlnit la această specie pomicolă. În figura 25 este prezentat unul dintre prădătoriinaturali importanţi ai păduchilor de frunze – buburuza (Coccinela septempunctata). Un adult de

45



Coccinela poate consuma până la 50-60 păduchi de frunze pe zi.

Fig. 24. Atacul păduchilor de frunze ( Aphis pomi) la măr

a. b.

Fig. 25. Coccinela septempunctata (buburuza) - prădător natural al afidelor a.) adult b.) larvă

Prădătorii şi paraziţii insectelor fitofage stau la baza combaterii biologice a dăunătorilor înculturile ecologice.

3.2.2.2. Relații interspecifice stabilite pe criteriul rolului lor în viaţa populaţiilor

În examinarea relaţiilor interspecifice, abordarea acestor relaţii la nivel populaţional estemai corectă decât cea individuală, deoarece populaţia este veriga esenţială în transferul materiei şial energiei din cadrul ecosistemului şi nu individul. Punctul de vedere individualist tinde, într-ooarecare măsură, să echivaleze trăsăturile individuale cu cele ale populaţiilor. Pentru o mai bună

înţelegere a afirmaţiei de mai sus, se va da un exemplu edificator: într-o populaţie de zebre dinsavană, indivizii cu diverse deficienţe, fie congenitale, fie dobândite pe parcursul vieţii, sunt cei maivulnerabili la atacul prădătorilor (lei, hiene, câini sălbatici etc.) şi vor fi victimele aproape sigure aleacestora. După clasificarea la nivel individual, este vorba de o relaţie interspecifică de prădătorism,negativă pentru pradă, pozitivă pentru prădător. Dacă judecăm lucrurile însă la nivelul populaţiei dezebre, acţiunea prădătorilor este una benefică, din cel puţin două motive: evitarea transmiteriigenelor nefavorabile la urmaşi şi prin aceasta menţinerea vigorii speciei; evitarea înmulţiriiexagerate a erbivorelor şi a riscului de a-şi epuiza sursele de hrană.

La nivel populaţional, relaţiile interspecifice sunt legate de reproducere, de răspândire, dehrană şi de apărare.

A. Relaţii interspecifice legate de reproducere. Aceste relaţii se referă la faptul că, la multe

specii, reproducerea este condiţionată de prezenţa altor specii. Această dependenţă nu vizează însăhrana, ci diverse aspecte legate de reproducere.De exemplu, pentru reproducerea multor specii de păsări sunt necesare scorburile unor

46



copaci. Unele specii de cuc au nevoie de cuiburile altor păsări pentru a-şi depune ouăle.Reproducerea plantelor entomofile implică prezenţa şi acţiunea insectelor polenizatoare.

B. Relaț ii interspecifice legate de răspândire. Numeroase specii de plante şi animale serăspândesc cu ajutorul altor specii. Astfel, păsările şi mamiferele pot transporta seminţele şi fructeleunor plante la distanţe apeciabile. Realizarea diseminării pe această cale implică unele formaţiunispeciale ale fructelor şi seminţelor: aşa sunt, de pildă, cârligele sau ţepii încovoiaţi ai unor fructe

(turiţa – Galium aparine; scaietele – Xanthium strumarum). În alte cazuri plantele sunt consumatede animale împreună cu seminţele care, având tegumentul tare, trec prin tubul digestiv fără a-şi pierde puterea de germinaţie. La fel se întâmplă şi cu ouăle de rezistenţă ale unor crustacee care trecnevătămate prin intestinul păsărilor. Unele plante se răspândesc cu ajutorul furnicilor (mirmecohoria) [Botnariuc şi Vădineanu, 1982]. Sunt şi dăunători periculoşi ai plantelor de culturăcare se răspândesc cu ajutorul animalelor. De exemplu, la cireş, larvele păduchelui din San Jose(Quadraspidiotus perniciosus) se prind de corpul graurilor (Sturnus vulgaris), care se hrănesc cufructe coapte, apoi sunt transportate în coroanele altor pomi sau în alte livezi, infestându-le [Maximşi colab., 1999].

C. Relaţiile troficeÎn cadrul biocenozei, legăturile dintre specii, bazate pe nutriţie, sunt cele mai

importante. În cadrul relaţiilor trofice, fiecare specie reprezintă o verigă în transferul şitransformarea substanţelor şi energiei în ecosistemul dat. Legăturile trofice stau la baza circuituluibiogen al materiei şi creează relaţii complexe între specii de plante şi animale.Majoritatea adaptărilor organismelor sunt legate de poziţia trofică pe care o ocupă specia înecosistem.

Din legăturile trofice rezultă şi relaţii interspecifice dintre speciile aceluiaşi nivel trofic. Înacest caz, nu au loc schimburi de substanţă şi energie între specii dar, pentru că utilizează aceleaşiresurse de hrană, lumină, spaţiu etc., sunt în competiţie. Aici, prin presiunea selecţieiapar diverse adaptări, prin specializarea nutritivă, comportamentală şi spaţială a populaţiilor (nişeecologice). Aceste adaptări, din cadrul unui nivel trofic, influenţează şi relaţiile de la celelalte

niveluri trofice. Astfel, prin adaptările reciproce ale speciilor se cimentează legăturile dintre ele şidevin interdependente. Aceste relaţii constituie unul dintre factorii importanţi ai integralităţii biocenozei.

După caracterul nutriţiei organismele vii se împart în două mari categorii: autotrofe şiheterotrofe.

a. Organismele autotrofe cuprind plantele verzi, bacteriile fotosintetizante şi bacteriilechemosintetizante. Aceste organisme sunt independente de materia organică din mediu, elesintetizându-şi substanţele organice direct din substanţe minerale şi dioxid de carbon. Pentru sintezasubstantelor organice, organismele autotrofe utilizează fie energia solară (plante verzi, bacteriifotosintetizante), fie energia proceselor oxidative (bacterii chemosintetizante).

b.) Organismele heterotrofe cuprind consumatorii de diferite ordine și organismele parazite

şi saprofite, care nu produc materie organică, ci o preiau din mediu. Paraziţii se hrănesc pe seamaorganismelor vii, iar saprofitele cu materie organică moartă, pe care o descompun până la formareade bioxid de carbon, amoniac, elemente minerale şi apă. Aceste substanţe vor fi din nou asimilatede către plantele verzi, sau de către bacteriile chemosintetizante.

După compoziţia hranei animalele sunt fitofage, zoofage şi mixte. După numărul de specii de plante pe care le atacă, animalele fitofage pot fi : monofage care

se hrănesc cu o singură specie sau cu mai multe specii de plante din acelaşi gen botanic (exemplu:filoxera viţei de vie – Phylloxera vastatrix), oligofage care au ca sursă de hrană plante din speciiaparţinând aceleiaşi familii botanice sau unor familii înrudite (exemplu: gărgăriţa sfeclei –

Bothynoderes punctiventris) şi polifage care se hrănesc cu specii de plante din diferite familii(exemplu: viermele sârmă – Agriotes lineatus).

După natura organelor consumate, animalele fitofage se împart în: xylofage care se hrănesccu lemn sau scoarţă (exemplu: cariul mic al scoarţei – Ruguloscolytus rugulosus Ratz.), seminifagecare se hrănesc cu seminţe (exemplu: gărgăriţa fasolei – Acanthoscelides obtectus), filofage care se

47



hrănesc cu frunzele plantelor (exemplu: minatorul circular al mărului – Leucoptera scitella), saprofage care se hrănesc cu materie organică moartă în descompunere (exemplu: Silphidae sp.)[Perju şi colab., 1983].

La capitolul «Structura trofică a ecosistemului» , din prezenta carte, se vor detalia şi alte aspecte legate de relaţiile trofice din ecosisteme.

D. Relaţiile interspecifice legate de apărare

Relaţiile interspecifice legate de apărare sunt o consecinţă a relaţiilor trofice. În manualelede ecologie există o serie de clasificări ale acestor relaţii. În această carte s-a optat pentru o

prezentare simplificată a mijloacelor de apărare.a.) Apărarea individuală . Această categorie include diferite adaptări privind apărarea pasivă

şi apărarea activă. La animale, printre mijloacele de apărare pasivă se numără: carapacea broaştelor ţestoase,

cochiliile melcilor şi ale scoicilor bivalve, ţepii, perii etc.. Desigur că şi prădătorii acestora s-auadaptat, în privinţa mijloacelor de atac. Astfel, unele hirudinee omoară melcii, chiar adăpostiţi încochilie; păsările de apă (stârcii) sparg scoicile bivalvelor, consumându-le.

a. Urtica dioica b. Euphorbia cyparissias c. Colchicum autumnale

Fig. 26. Mijloace de apărare pasivă la plante

Unele animale (coleoptere şi alte insecte, unele animale acvatice), posedă un alt mijloc deapărare, prin care pot scăpa de urmăritor: la cea mai mică iritare, animalul se imobilizează perfect,simulând moartea.

Fig. 27. Aglais urticae – specie care s-a adaptat la efectul perilor urticanţi ai urzicii vii ( Urtica dioica )

Unele specii de animale sunt evitate de duşmani datorită gustului lor neplăcut. Aşa estecazul coleopterului Leptinotarsa decemlineata (gândacul din Colorado). Această însuşire nuînseamnă însă lipsa totală a paraziţilor şi prădătorilor naturali.

Printre mijloacele de apărare pasivă la plante, se pot cita: ţepii, spinii, perii care acoperăcorpul (cactuşi, compozite, euforbiacee, unele leguminoase). Ca orice adaptare şi acestea suntrelative: cămilele, girafele, insectele fitofage pot consuma şi arbuşti ţepoși. Tot apărare pasivă la

plante înseamnă şi substanţele chimice toxice sau repelente, care ţin la distanţă erbivorele. Exemple:laptele câinelui ( Euphorbia sp.), urzica vie (Urtica dioica), brânduşa de toamnă (Colchicumautumnale), piciorul cocoşului ( Ranunculus sp.) etc. (fig. 26). Cu toate acestea, există animale careconsumă aceste plante, datorită capacităţii lor de a detoxifica în corpul lor aceşti compuşi chimici.

Exemple: omizile de Celerio euphorbiae care se hrănesc numai cu frunze de euphorbiaceae, omizilede Aglais urticae (fig. 27) care se hrănesc cu frunze de urzică etc..

Mijloacele de apărare individuală activă : fuga, zborul, înotul, reprezintă mijloace de

48



apărare individuală activă. La unele specii, eficienţa acestor mijloace este sporită prin alternareaunei deplasări rapide cu imobilitate perfectă. Succesul acestor metode este completat dehomocromia acestor animale (exemple: şopârle, şerpi etc.). Şopârlele și șoarecii de câmp prezintăfenomenul numit autotomie prin care animalul, atunci când este în pericol, are posibilitatea să-şi

părăsească coada, în urma unei contracţii musculare (fig. 28). Tot mijloace de apărare individualăactivă sunt: îngroparea rapidă in nisip (exemplu: unele şopârle, unele coleoptere deşertice etc.),

mandibulele, coarnele, dinţii, ghearele, copitele etc..

Fig. 28. Autotomie la şopârle – mijloc eficient de a scăpa de prădători

b.) Apărarea colectivă . Aglomerările locale de indivizi, permanente sau temporare, au un rolimportant atât în nutriţie cât şi în apărare.

Există numeroase specii de alge care produc metaboliţi toxici pentru animale. Prinaglomerare, aceste specii de alge determină o anumită concentrare a substanţelor toxice în mediu şiastfel vor fi evitate de unii consumatori ai lor.

a.) turmă de bivoli b.) stol de păsări c.) banc de peşti sălbatici

Fig. 29. Apărarea colectivă la diverse animale

Bancurile de peşti, stolurile de păsări, turmele de mamifere erbivore se feresc şi se apără mai bine de atacul duşmanilor decât indivizii izolaţi (fig. 29).

Un alt mijloc de apărare colectivă constă în realizarea unor densităţi mari (ecloziunea înmasă a puietului de peşte, apariţia masivă a puilor din turmele erbivorelor), realizate într-un timpcât mai scurt. Aceste densităţi reduc la minimum momentele cele mai vulnerabile pentru populaţie

şi determină o anumită saturare a răpitorului.La insectele cu viaţă de grup (furnici, albine, termite etc.), apar indivizi specializaţi pentru

apărarea coloniilor. La termite şi furnici, apărarea este asigurată de aşa numiţii «soldaţi», iar laalbine de către albinele lucrătoare. În cel de-al doilea caz, apărarea se face cu preţul vieţii indivizilor care utilizează acul. Deşi acest mod de apărare este unul evoluat şi eficient, el nu este perfect; şi înacest caz, există răpitori specializaţi în hrana cu insecte coloniale [Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

CONCLUZII privind mijloacele de apărare- niciun mijloc de apărare, nu are valoare absolută;- niciodată prada nu devine invulnerabilă pentru duşmani, deoarece aceasta ar însemna

izolarea sa de mediul în care trăieşte;- pe măsura perfecţionării mijloacelor de apărare ale prăzii se perfecţionează şimijloacele de atac ale prădătorului;

- nu este important să supravieţuiască toţi indivizii unei populaţii; este esenţial să

49



supravieţuiască suficienţi indivizi pentru a se putea menţine specia;- orice specie are mai mulţi duşmani, dintre care unul sau câţiva sunt mai periculoşi;

selecţia, în privinţa mijloacele de apărare, acţionează în sensul apărării de duşmanii care pun în pericol supravieţuirea populaţiei.

3.2.3. Relaţii complexe

Aşa cum rezultă din prezentarea relaţiilor homotipice şi heterotipice, o populaţie este legată,mai mult sau mai puţin, atât de alte populaţii (din acelaşi nivel trofic sau niveluri diferite) cât şi demediul său abiotic. Semnificaţia deplină a acestor relaţii nu poate fi înţeleasă secvenţial, ci numai lanivelul ecosistemului ca întreg. Desigur că aceste analize, privind legăturile unei populaţii cumediul său biotic şi abiotic sunt dificile, deoarece niciodată nu putem cunoaşte în întregimeansamblul acestor conexiuni.

Astfel, în Parcul Naţional Kruger, din Africa de Sud, s-a constatat că zebrele ( Equusburcheli) şi antilopele gnu (Conochaetes taurinus) au realizat valori maxime ale ratei de creştere înanii mai secetoşi, când terenul este acoperit cu ierburi scunde. În aceste condiţii, populaţiile celor două specii de erbivore trăiesc în turme mari, putându-se apăra şi hrăni în condiţii bune. În anii

ploioşi, cu precipitaţii peste media multianuală, s-a observat, în schimb, un declin al populaţiilor dezebre şi antilope gnu. Datorită precipitaţiilor, ierburile au fost mult mai înalte şi în aceste condiţii,turmele mari de erbivore s-au împărţit în turme mai mici, sporind considerabil probabilitateacontactului cu prădătorii. În plus, animalele erau mult mai slăbite, din cauza parazitozelor,favorizate de vremea umedă. Astfel, zebrele şi antilopele gnu devin o pradă mai ieftină pentrumarile carnivore africane [Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

Exemplul de mai sus ne demonstrează, cât se poate de clar, deficienţele cercetării relaţiei pradă – prădător, doar prin prisma relaţiilor bilaterale. Declinul celor două specii pradă este legatatât de factorii biotici cât și de cei climatici. Ploile abundente au condus la creşterea intensă aierburilor, la schimbarea nutriţiei erbivorelor, la favorizarea dezvoltării şi răspândirii parazitozelor,la modificarea spaţială a populaţiilor de erbivore de unde rezultă creşterea vulnerabilităţii zebrelor şi antilopelor gnu.

La fel de complexe sunt aceste relaţii şi în agroecosisteme. Exemplul care vine să confirmeaceastă idee este legat de evoluţia şi răspândirea unor paraziţi vegetali, în plantaţiile de măr. Maxim(2007) a constatat că livezile de măr fertilizate cu îngrăşăminte organice şi chimice prezentau unatac masiv de foc bacterian al rozaceelor ( Erwinia amylovora), la soiurile sensibile, în timp ce

pomii aparţinând aceloraşi soiuri, din livezile abandonate, nu erau deloc afectaţi de bacterioză.Aşadar, factorii care au influenţat evoluţia bolii nu se referă numai la sensibilitatea soiului, regimul

precipitaţiilor şi al umidităţii relative, fungicide utilizate, acţiunea agenţilor biologici de control, cişi la starea de nutriţie a pomilor. Acelaşi fenomen s-a observat şi la acarianul roşu al pomilor ( Panonycus ulmi) care, în livezile întreţinute, avea un atac mediu de 14 indivizi/frunză (la martorul

netratat 23 de indivizi/frunză) iar în livezile nelucrate de circa cinci ani, doar sporadic s-a identificatcâte un acarian. Explicaţia constă în activitatea nestingherită a paraziţilor şi prădătorilor naturali dar şi în starea de nutriţie a pomilor şi în suculenţa diferită a frunzelor. Cea de-a doua cauză rezultă dinstarea fitosanitară a martorului netratat.

Exemplul anterior confirmă concluzia la care a ajuns cercetătorul francez FrancisChaboussou [citat de Maxim, 1994]. Acesta constată că, exarcerbarea atacului unor boli şi dăunătorila pomi şi viţă-de-vie, se datorează în bună parte şi sensibilizării plantelor de către produseleorganice de sinteză (pesticide, îngrăşăminte chimice, îngrăşăminte foliare) aplicate neraţional în

plantaţii. Relaţia plantă – parazit este de ordin nutritiv, iar sensibilitatea plantelor la boli şi dăunătorieste strâns legată de nivelul substanţelor solubile. Predominanţa proteolizei determină creştereasensibilităţii, iar predominanţa proteosintezei duce la mărirea rezistenţei plantelor la paraziţi. O

serie de pesticide (organo-clorurate, ditiocarbamaţi, benzimidazoli) reduc sinteza proteinelor,favorizând descompunerea acestora în aminoacizi. Insecticidele pe bază de carbaryl şi unii esterifosforici stimulează, prin nutriţie, fecunditatea şi longevitatea acarienilor şi schimbă raportul

50



sexelor în favoarea femelelor. Pomii, la care se face referire în lucrarea citată, aveau atac mare defoc bacterian şi acarieni şi datorită dezechilibrelor metabolice produse de pesticidele şiîngrăşămintele utilizate. Aceasta demonstreaază că, deşi diversitatea agrobiocenozelor este mairedusă decât a biocenozelor şi aici relaţiile dintre plante, animale, factori abiotici sunt deosebit decomplexe. Aceste relaţii trebuie cunoscute de către specialişti în detaliu, pentru a se putea luamăsurile cele mai potrivite de menţinere a echilibrului între toate aceste elemente. De exemplu, în

cazul prezentat mai sus, pentru menţinerea unui echilibru între pradă-prădător-parazit nu estesuficient să apelăm la clasicele tratamente fitosanitare ci este necesară studierea tuturor interacţiunilor din agroecosistem, în toată complexitatea lor.

Capitolul 4

STRUCTURA ECOSISTEMELOR

Analiza unui ecosistem trebuie să surprindă atât caracteristicile sale de organizare, respectivstructurile componente şi funcţionalităţile acestora (analiza sincronă ), cât şi modificările sale întimp (analiza diacronă ) [Tufescu şi Tufescu, 1981].

Structura unui ecosistem este una funcțională, așa cum rezultă și din cele prezentate încapitolul de față. În acest curs ne vom limita la următoarele patru structuri ale ecosistemului:spaţială, trofică, biochimică şi temporală.

4.1. Structura spaţială a ecosistemelorPrivit în ansamblu, un ecosistem este destul de omogen dar, în fapt, el poate fi alcătuit dintr-o

serie de microhabitate, datorită configuraţiei substratului şi intensităţii factorilor abiotici. De aceea,ecologii au subîmpărţit ecosistemele în unităţi structurale mai mici care au o evoluţie specifică, dar relativ dependentă faţă de ansamblu. Astfel, ecosistemul apare împărţit în unităţi de acţiune maimari sau mai mici care formează o structură orizontală şi una verticală.

A.) Structura orizontală permite delimitarea a trei categorii structurale: bioskena, consorţiulşi sinuzia.

a.) Cea mai mică unitate (subsistem) a ecosistemului natural este bioskena sau merotopul prin care întelegem un spaţiu redus al ecosistemului, cu condiţii de viaţă foarte uniforme

(omogene), alcătuit din diferiţi reprezentanţi ai florei şi faunei [Popovici – Bâznoşanu, 1937 citat dePuia şi colab., 1998]. Exemple: lumea animală şi vegetală de sub o piatră, de sub un trunchi decopac mort, de sub o căpiţă de fân etc.

b.) Consorţiul (biochoria) este o grupare de indivizi din specii diferite, care trăiesc în jurulunui individ, cu rol de nucleu central . Indivizii respectivi sunt dependenţi de individul central prinhrana şi adăpostul pe care acesta le oferă. Consorţiul înseamnă un complex de bioskene alcătuitdintr-un sistem de indivizi şi nu de populaţii. Rolul de nucleu central îl poate avea un arbore, o tufă,un pom din livadă, în jurul cărora se formează cercuri de consumatori primari, secundari, terţiari.Individul central poate fi şi un animal care va fi însoţit de bacterii, ciuperci, insecte parazite, insectecoprofage (se hrănesc cu excremente de animale) etc..

c.) Sinuzia ( sinuzie = asociaţie, în limba greacă) înseamnă partea structurală a ecosistemului,

alcătuită dintr-o populaţie cu rol de nucleu central care grupează în interiorul ei mai mulţi indivizisau populaţii din alte specii. Sinuziile apar ca nişte microbiocenoze ataşate unor porţiuni relativuniforme de biotop. Ele se delimitează topografic după asociaţiile vegetale dominante. O sinuzie

51



este compusă dintr-un complex de consorţii grupate în jurul unei populaţii; la rândul lor, mai multesinuzii pot forma un ecosistem. O sinuzie nu are funcţie energetică proprie şi nici un circuit

biogeochimic propriu, deci nu poate fi confundată cu un ecosistem.Într-o pădure de foioase sau răşinoase din zona temperată se consideră sinuzie stratul de

muşchi, iar stratul erbaceu este o altă sinuzie. Într-un ecosistem agricol, o depresiune, cu condiţii deumiditate ridicată, va avea o vegetaţie higrofită specifică, la care se vor ataşa indivizi din anumite

specii de animale. Aceasta este o sinuzie a agroecosistemului respectiv. O poiană, dintr-o pădure defoioase, poate fi considerată o sinuzie, care se deosebeşte de restul pădurii, atât prin aspectul generalcât şi prin varietatea de specii care o compun. Aici se dezvoltă abundent vegetaţia erbacee, ceea cenu se întâmplă acolo unde coronamentul pădurii este încheiat [Şchiopu şi colab., 2002].

Dacă în cursul unei perioade de vegetaţie producătorul primar care defineşte sinuziarespectivă se va schimba, atunci, pe aceeaşi porţiune de biotop, se pot succeda mai multe sinuzii.

B.) Structura verticală Părţile structurale ale ecosistemelor terestre prezintă o stratificare clară pe verticală (fig. 30).

La baza acestei stratificări stau producătorii primari care sunt legaţi direct de lumina solară.Stratificarea apare evidentă în ecosistemele cu plante care au înălţimi complet diferite. Aşa, deexemplu, într-o pădure de foioase din zona temperată vom identifica următoarele straturi:

- stratul mineral (I), bogat în substanţe minerale;- stratul organic (II), bogat în substanţe de natură organică (microorganisme, larve, râme etc.);- patoma (III) – alcătuită din stratul subţire de la suprafaţa solului, cu organisme vii şi moarte (stratde muşchi şi licheni, frunze moarte, insecte detritofage etc.);- stratul erbaceu (IV);- stratul vegetaţiei arbustoide (V);- stratul arborilor înalţi (VI, VII).

Inclusiv bioritmul speciilor este adaptat condiţiilor, în funcţie de accesul la factorii devegetaţie. Organizarea spaţială a pădurii se datorează în primul rând factorului lumină. Astfel,

plantele efemere ierboase (viorele, toporaşi, ghiocei, floarea paştelui etc.) vor apărea primăvaradevreme, pentru a beneficia de soare înaintea înfrunzirii arborilor. Tot înaintea înfrunziriicoronamentului vor înflori şi plantele din etajul arbustoid (exemple: cornul, salcia, alunul etc.)[Berca, 2001].

Fluxul de materie străbate toate straturile ecosistemului, prin circuitul biogen al elementelor chimice: de la rădăcina plantelor până în coroana arborilor.

Speciile de consumatori sunt dispuse şi ele pe verticală: în sol - diferite specii de rozătoare,la suprafaţa solului - mistreţii, căprioarele, lupii, pe trunchi - ciocănitorile, pe coronament -

păsările cu anvergură mare a aripilor.Stratificarea depinde şi de diversitatea speciilor din ecosistem.Cu cât biodiversitatea va fi mai mare cu atât şi complexitatea stratificării va fi mai mare. La

scară globală, cea mai simplă stratificare o întâlnim în pădurile de conifere din taiga, iar

complexitatea maximă la pădurile tropicale [Şchiopu şi colab., 2002].În mediul acvatic există, de asemenea, o stratificare a organismelor vegetale şi animale peverticală, în funcţie de intensitatea factorilor ecologici abiotici: temperatură, oxigen, presiune,lumină, salinitate.

52



Fig. 30 . Stratificarea verticală într-o pădure din Europa [Vântu, 2000] I. stratul mineral al solului ; II. stratul organic al solului : 1. o larvă de insecte, 2. ciuperci, 3. bacteriofag,

4. bacterii, 5. nematod, 6. amoebă, 7. râmă (Lumbricus), 8. un Geophilus, III. patoma A. pernă de muşchi cu colembole, B. frunzar cu izopode, IV. strat erbaceu cu căprior (Capreolus capreolus), V.

strat de arbuşti şi tufe VI. strat de tulpini (arboret ): a. omidă, b. Tuneluri ale ipidelor în interiorul tulpinii, c. cojoaică (Certhia familiaris), d. păianjen, VII. coronamente: e. buhă (Buho buho), f.

vever iţă (Sciurus vulgaris); g - şoim ( Falco. sp.).

4.2. Structura trofică a ecosistemului

În cadrul biocenozei, între specii se stabilesc diferite relaţii, dintre care relaţiile privindhrana (relaţiile trofice) ocupă un loc important. Structura trofică a biocenozei reprezintă ansamblulrelaţiilor de hrănire a populaţiilor din ecosistem şi ne oferă cele mai multe informaţii legate de viaţaecosistemelor. Raporturile existente între diferitele grupe de vieţuitoare ne ajută să ne facem oimagine clară despre circulaţia materiei şi a energiei în ecosisteme şi în biosferă. Subsistemeletrofice fundamentale ale ecosistemului sunt: substanţele anorganice, producătorii primari,consumatorii, materia organică moartă şi descompunătorii [Tufescu şi Tufescu, 1981].

În natură, hrana este într-o mişcare continuă. Când larva unui fluture se hrăneşte cu o frunză,sau când o pasăre mănâncă o broască, hrana mai face un pas în lanţul trofic. Odată cu hrana se

transferă şi energia pe care o conţine.Din punctul de vedere al modului de hrănire, toate speciile unei biocenoze se împart în trei

mari categorii funcţionale interdependente:

53



I. Producătorii primari sau speciile producătoare de substanţă organică sunt reprezentaţide vegetaţia autotrofă din care fac parte, în primul rând plantele verzi (în ecosistemele terestre) şialgele planctonice (în ecosistemele acvatice), iar în al doilea rând bacteriile fotosintetizante.Acestea, cu ajutorul clorofilei, convertesc energia solară în energia legăturilor chimice alesubstanţelor organice (glucide, lipide, protide) pe care le sintetizează din compuşi anorganici ai

biotopului (H2O, CO2, compuşi cu azot, cu fosfor etc.). Din această categorie mai fac parte

bacteriile chemosintetizante (sulfuroase, feruginoase, nitrificatoare etc.) care utilizează energiechimică pentru sinteza substanţelor organice (vezi subcapitolul 5.1.1.). II. Consumatorii, reprezentaţi prin toate animalele dintr-o biocenoză.În funcţie de hrana consumată putem distinge:1. Consumatori primari sau consumatori de ordinul I sunt reprezentați prin animale

fitofage, deci care se hrănesc direct cu producătorii autotrofi;2. Consumatori secundari sau de ordinul II sunt reprezentaţi prin animale carnivore şi

entomofage. Deşi proporţia lor în ecosistemele naturale este redusă (aproximativ 1%), consumatoriisecundari au un rol esenţial în reglarea numerică a fitofagilor, menţinând astfel structura şi funcţiileecosistemului [Puia şi colab., 1998];

3. consumatori ter ț iari sau de ordinul III;

4. consumatori quaternari sau de ordinul IV etc.Exemplu de lanţ trofic: polen fluture păianjen broască şarpe vultur Tot în categoria consumatorilor intră şi detritofagii, animale care se hrănesc cu detritus

organic, adică fragmente de material organic rezultate din fărâmiţarea şi descompunerea parţială a plantelor şi animalelor moarte. Din categoria detritofagilor fac parte reprezentanţi ai diferitelor grupe sistematice de vieţuitoare: viermi, miriapode, crustacei, moluşte, acarieni, insecte, ciupercilesaprofite, animale necrofage (exemple: vulturul şi condorul) etc.. Toate aceste vieţuitoare, prinmodul lor de hrănire, grăbesc fragmentarea şi descompunerea materialului organic vegetal sauanimal. Detritofagii au un rol important în procesul de degradare a materiei organice moarte prinfaptul că mărunţesc detritusul în particule fine, înlesnind astfel activitatea organismelor dinurmătoarea categorie funcţională a biocenozei. Ei îndeplinesc parţial şi funcţia de mineralizare.

III. Descompunătorii (reducătorii) sunt reprezentaţi mai ales prin bacterii şi ciupercisaprofage care degradează substanţele organice provenite din cadavre, frunze moarte, fecale,diverse excrete sau alte deşeuri. În descompunerea materiei organice, până la epuizarea conţinutuluisău energetic, fiecare etapă este determinată de anumite grupe de organisme. Procesul se finalizeazăcu eliberare de elemente minerale conţinute în substanţele organice şi poartă numele demineralizare. Intr-un fel, este reversul procesului de fotosinteză. Mineralizarea este extrem deimportantă, deoarece face posibilă degajarea ecosistemului de materie organică moartă şi repunereaîn circuit a elementelor componente. O serie de poluanţi produşi de activităţile antropice (pesticide,fertilizanți chimici, acizi etc.) distrug descompunătorii, dereglând astfel circuitul materiei în natură.

54



Fig. 31. Schema cea mai simplă a unui lanţ trofic complet [Odum, 1975]

O biocenoză este alcătuită din mai multe grupe trofice de organisme care au aceleaşinecesităţi de nutriţie. Producătorii primari sunt o grupare trofică, fitofagii, o altă gruparetrofică, consumatorii secundari altă grupare trofică etc. Aceste grupări, având aceeaşi funcţietrofică, poartă numele de nivel trofic. Numeroase specii sunt polifuncţionale, adică fac partedin mai multe niveluri trofice (de exemplu, plantele insectivore). În astfel de cazuri,încadrarea speciei în diferitele niveluri trofice se face în funcţie de cantitatea de biomasă(energie) consumată la fiecare nivel trofic [Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

Transferul de substanţă şi energie în orice ecosistem se realizează prin intermediul lanţurilor trofice. Lanţul trofic reprezintă un şir de organisme diferite prin care circulă substanţa organică,fiecare organism constituind o verigă ce reprezintă hrană pentru organismul situat mai sus în lanţ(fig. 31). Exemplu de lanţ trofic: iarbă iepure vulpe.

Într-o biocenoză distingem lanţuri trofice principale, alcătuite din specii dominante care auun rol decisiv în transferul materiei şi energiei în ecosistem, şi lanţuri trofice secundare.

În funcţie de modul de hrănire a speciilor ce compun lanţul trofic sunt trei tipuri de lanţuri

trofice: de tip erbivor, parazitar şi saprofag. Lanţurile trofice de tip erbivor sunt cele mai complexe şi au la bază producătorii primari.În condiţii naturale, circa 1% din energia solară este fixată de plantele verzi terestre sub formă deenergie chimică, din care jumătate se pierde sub formă de căldură, în timpul respiraţiei. Cealaltă

jumătate constituie hrană potenţială pentru nivelul trofic următor. Următoarele verigi suntreprezentate de: animale fitofage (consumatori primari) care se hrănesc cu plante, animale zoofage(consumatori secundari) cu regim carnivor şi consumatori terţiari care reglează efectiveleconsumatorilor secundari pe care-i utilizează ca şi hrană (fig. 32). Exemple de lanţuri trofice de tiperbivor: iarbă lăcuste păsări insectivore păsări răpitoare (ecosistem terestru); fitoplancton(alge) zooplancton (animale mici) peşti fitofagi peşti răpitori (ecosistem acvatic).Aceste lanţuri trofice se caracterizează prin descreşterea treptată a numărului de indivizi de la bază

spre ultima verigă a lanţului. De asemenea, consumatorii nu pun în circulaţie toată biomasaspeciilor ce constituie hrana lor; o parte din aceasta se va transforma în necromasă şi va intra înlanţuri trofice saprofage.

55



Poziţia speciei în lanţul trofic nu este dependentă de poziţia sa filogenetică, adeseorivertebratele fiind prada, iar nevertebratele prădătorul. Astfel, poziţia de vârf nu este ocupată de unvertebrat, chiar dacă acesta are “superioritate filogenetică”. De exemplu, în America de Nord,

păianjenii uriaşi ( Avicularis, Atrax) distrug păsările colibri [Mcclure, 1980].

(1) (2) (3) Fig. 32. Lanţ trofic erbivor

1. gărgăriț a florilor de măr ( Anthonomus pomorum ); 2. ciocănitoarea pestriţă mare ( Dendrocoposmajor ); 3. uliul păsărelelor ( Accipiter nisus )

Lanţurile trofice de tip parazitar se bazează pe relaţiile de parazitism între diferite specii.Într-o livadă un astfel de lanţ trofic este: măr (Malus domestica) păduche lânos ( Eriosomalanigerum) viespea parazită ( Aphelinus mali) (fig. 33).

(1) (2) (3)

Fig. 33. Lanț trofic parazitar: 1. Malus domestica2. Eriosoma lanigerum 3. Aphelinus mali

Lanţurile trofice de tip saprofag funcţionează pe seama masei organice moarte (cadavre,dejecţii), pe seama cărora apar consumatori de diferite ordine. Aceste tipuri de lanţuri trofice sunt,de regulă, scurte şi se grefează la fiecare verigă trofică a lanţului trofic erbivor. Degradarea materieiorganice este începută de detritivore (animale care se hrănesc cu materie organică moartă) şicontinuată de descompunători. La finalul acestor lanţuri trofice materia organică este descompusă înmaterie anorganică. Exemplu de lanţ trofic saprofag: nămol cu detritus larve de chironomide

plătică ( Abramis brama) peşti răpitori [Vântu, 2000]. Lanţurile trofice sunt căile principale decirculaţie a materiei şi energiei în ecosisteme şi este mijlocul cel mai important de autoreglare a

ecosistemelor. Numărul verigilor din lanţurile trofice este, în majoritatea cazurilor, de 3-4, rareori ajungândla 5-6. Una dintre cauzele numărului redus de verigi ale lanţurilor trofice constă în faptul că unconsumator nu-şi poate consuma hrana în întregime, deoarece aceasta ar duce la propria sa

56



dispariţie. În plus, existenţa consumatorului este condiţionată de posibilitatea de refacere a hraneisale. O altă cauză este de ordin energetic. Animalele, când mănâncă, folosesc energia conţinută înhrană în două moduri: o mică parte se acumulează în corpul lor, sub formă de biomasă, iar cea maimare parte este utilizată pentru funcţionarea organismului. De exemplu, la păsări şi mamifere, circa10% din energie se acumulează, restul de 90% constituind energie de lucru. Aşadar, numai energiaacumulată rămâne disponibilă şi poate fi transferată la nivelul trofic următor. Prin urmare, pe

măsură ce înaintăm spre verigile superioare ale lanţului trofic, animalele dispun de hrană tot mai puţină şi trebuie să desfăşoare o activitate tot mai intensă pentru găsirea şi prinderea prăzii, învederea satisfacerii necesităţilor nutritive. Lanţurile trofice, cu cât sunt mai scurte, cu atât sunt mai

productive, deoarece cantitatea de energie accesibilă este mai mare.Structura trofică a ecosistemelor ne arată că animalele carnivore, situate în vârful piramidei

trofice, pentru a trăi în bune condiţii trebuie să exploreze un spaţiu de circa o mie până la un milionde ori mai mare, decât un producător primar. De aceea, numărul de indivizi vegetali pe unitatea desuprafaţă este incomparabil mai mare decât cel al fitofagilor.

Creşterea exagerată a populaţiilor de erbivore conduce la deteriorarea ecosistemelor prindistrugerea vegetaţiei. In condiţii naturale, efectivele populatiilor de erbivore sunt supuse controluluicarnivorelor şi, prin urmare, nu pot creşte foarte mult. Numărul carnivorelor este, de asemenea, limitat

de sursa hrană, iar reglarea lor se face prin scăderea naşterilor şi prin epidemii, care elimină indiviziisubalimentati.

Erbivorele domestice, fiind scoase de sub controlul exercitat de reţeaua trofică aecosistemelor naturale, pot conduce la distrugerea pajiştilor, prin suprapăşunat. Înmulţirea lor exagerată diminuează posibilităţile de regenerare a vegetaţiei şi degradează condiţiile biotopului, prineroziunea solului [Puia şi colab., 1998].

Biocenozele pot avea o structură simplă, cu specii puţine şi lanţuri trofice liniare dar, înmajoritatea cazurilor, lanţurile trofice sunt ramificate şi interconectate între ele. Exemplele delanţuri trofice pe care le întâlnim în cărţile de ecologie sunt simplificate doar în scopuri didactice.Această complexitate a biocenozelor rezultă din faptul că un organism poate aparţine mai multor

niveluri trofice. În plus, cele mai multe specii consumatoare, indiferent de gradul lor, nu se hrănescdoar cu o singură specie. Astfel, iepurele nu consumă doar Lolium perene, iar vulpea nu se hrăneştedoar cu iepuri. Astfel, lanţurile trofice apar interconectate, alcătuind reţelele trofice. Reţeaua troficăindică asa zisele “canalele” prin care circulă materia prin cele cinci subsisteme ale ecosistemului(substanţele anorganice, producătorii primari, consumatorii, materia organică moartă şidescompunătorii).

Analizând modul de hrănire a speciilor din ecosistem, constatăm că fitofagii pot avea unregim de hrană foarte variat ( specii polifage), alţii consumă un număr redus de specii ( speciioligofage), iar o altă categorie de fitofagi ( specii monofage) este foarte specializată, hrănindu-seexclusiv pe seama unei singure specii de plante. Astfel, existenţa primelor două categorii de speciifitofage conduce la intersectarea de lanţuri trofice diferite în cadrul aceleiaşi verigi, în timp ce

monofagia conduce la izolarea lanţurilor trofice.În funcţie de natura substratului care constituie baza trofică a ecosistemului, există douătipuri de reţele trofice: autotrofe şi heterotrofe. Reţeaua trofică de tip autotrof se caracterizează prin

prezenţa producătorilor primari, la primul nivel trofic. Aceste reţele trofice formează ecosistemelemajore (păduri, pajişti, culturi agricole, lacuri etc.) ale biosferei. Aceste reţele trofice au o bazătrofică proprie, materia realizează un circuit întreg, iar singura intervenţie din afara sistemului esteaportul energetic solar. Reţeaua trofică de tip heterotrof nu dispune de veriga producătorilor

primari, de aceea este necesar importul de materie organică din exterior. Acest tip de reţea trofică îlintâlnim în aşa numitele ecosisteme minore (peşteri, abisuri oceanice, complexe de creştere aanimalelor).

Reţelele trofice foarte bogate sunt, de regulă, indiciul unui mediu sănătos. Poluarea sau

degradarea habitatelor pot elimina unele specii din ecosistem, iar reţelele trofice pot fi distruse.În contextul relaţiilor trofice este necesar să se precizeze conceptul de nişă ecologică care

reprezintă poziţia unui organism în interiorul comunităţii şi ecosistemului. Acest termen a fost

57



introdus în ecologie de către Johnson (1910). Pe parcursul secolului trecut au fost date diferitedefiniţii termenului de nişă ecologică. Kroes (1977) consideră nişa ecologică ca unitatestructurală şi funcţională a ecosistemelor, pornind de la cele trei aspecte principale ale acestuiconcept: nişa trofică, nişa spaţială şi nişa pluridimensională.

Nişa spaţială [Grinnell, 1917] defineşte fragmentul de suprafaţă, de teren în care speciaîşi găseşte un adăpost.

Nişa trofică [Ch. Elton, 1927] constituie totalitatea relaţiilor trofice ale unei specii, arelaţiilor sale cu hrana şi cu duşmanii săi. Nişa pluridimensională reprezintă valorile limită ale coordonatelor în care specia poate

supravieţui.În cazul nişelor ecologice funcţionează principiul excluderii concurenţilor , ceea ce

înseamnă că două specii concurente pentru aceleaşi resurse trofice nu pot coexista. Speciiînrudite pot coexista în acelaşi biotop doar dacă şi-au delimitat precis nişa. De exemplu,diferitele specii de baltă pot trăi într-un spaţiu restrâns datorită adaptărilor la diferite surse dehrană. În Delta Dunării trăiesc mai multe specii de stârci: stârcul alb care consumă peşte înlargul lacului, stârcul cenuşiu care se hrăneşte tot cu peşte, dar şi-l procură din stufărişurile dinapropierea malului, stârcul roşu care pescuieşte tot în apropierea malului dar vânează broaşte,

şopârle, mici rozătoare etc.. În figura 34 sunt prezentate nişe ecologice din savană.Specii de plante care populează acelaşi biotop se pot deosebi între ele prin perioade

diferite ale anului în care exploatează aceleaşi resurse ale mediului. Faptul că o plantă înfloreşteîntr-un alt moment decât altă plantă în acelaşi biotop, înseamnă că ele exploatează apa şisărurile minerale din sol în alte momente ale anului. Nişa trofică poate fi dată şi de orizontul desol la care ajung rădăcinile plantei.

Chiar dacă anumite specii utilizează aceleaşi surse de hrană, ele ocupă nişe diferite dacăsunt segregate ecologic, adică dacă una activează noaptea iar alta ziua [Şchiopu şi colab., 2002].

Dacă într-un anumit mediu condiţiile ecologice oferă posibilităţi optime de viaţă pentrumai multe specii acestea pot convieţui. În momentul în care aceste condiţii nu mai satisfacnecesităţile tuturor speciilor, cele care se adaptează mai greu vor dispărea şi vor fi înlocuite despeciile cu plasticitate ecologică mai mare.

Structura trofică a unui ecosistem poate fi reprezentată şi grafic, sub forma unor piramide numite piramidă ecologică sau trofică (fig. 35). Este meritul ecologului englez Ch.Elton (1927) de a fi descris pentru prima dată structura trofică a ecosistemelor sub aspectcantitativ. De aceea, se foloseşte frecvent denumirea de piramide eltoniene (fig. 36). El a pornitde la constatarea că într-un ecosistem animalele de talie mică sunt mai numeroase decât celemari, longevitatea este mai mică, iar rata de înmulţire este mai ridicată. Potenţialul de înmulţireridicat la organismele aflate la nivelurile inferioare ale piramidei trofice este o adaptare care

permite menţinerea speciei. Dacă reprezentăm grafic pe un sistem de axe rectangulare niveluriletrofice (pe ordonată) şi numărul de indivizi (pe abscisă) va rezulta o piramidă numită piramida

eltoniană numerică . Desigur că această regulă are excepţiile ei. De exemplu, animalele carevânează în haită sunt mai mici decât prada lor, un mesteacăn de vârstă mijlocie cu 200 de mii defrunze poate adăposti circa 700 de mii de insecte fitofage. De aceea, în alcătuirea piramidelor trofice se iau în considerare şi biomasa şi energia. Atunci când se înregistrează biomasanivelurilor trofice succesive vom obţine piramida biomaselor , iar când vom exprima energiastocată în biomasa organismelor de la fiecare nivel trofic va rezulta piramida energetică .Indiferent de modul de exprimare, la baza majorităţii ecosistemelor stau producătorii primaricare reprezintă circa 98% din biomasă, respectiv 90% din totalul energiei stocate în organismelece formează piramidele trofice. În ecosistemele naturale, proporţia consumatorilor primarivariază între 1-9%, iar a celor secundari este de circa 1%. Desigur, în cazul unor dezechilibreecologice, aceste valori se pot modifica.

58



Fig. 34. Nişe ecologice ale savanei [Colvin și Speare, 1992]

59



Fig. 35. Piramidă trofică într-un ecosistem de apă dulce [Burnie, 2000]

Fig. 36. Piramidele eltoniene [Strahler, 1974]

Pe măsură ce înaintăm de la bază spre vârful piramidei trofice constatăm că organismele

situate la nivelurile superioare explorează suprafeţe tot mai mari pentru procurarea hranei. Prinreprezentarea grafică a nivelurilor trofice şi a numărului de ecosisteme din care îşi procurăhrana vom obţine piramida inversă de biotop.

Conform acestei piramide, numărul biotopurilor care trebuie explorate pentru hrană şireproducere este cu atât mai mare cu cât specia este mai îndepărtată de baza piramidei trofice.Astfel, pentru a-şi procura hrana necesară supravieţuirii şi reproducerii speciile fitofage(exemplu – iepurele, insectele fitofage) nu sunt nevoite, de regulă, să parcurgă distanţe foartemari, în timp ce, consumatorii terţiari sunt obligaţi să exploreze mai multe biotopuri (exemplu -uliul) – fig. 37. Aceste aspecte trebuie luate în considerare la stabilirea mărimii ariilor protejate.Atunci când este vorba despre ocrotirea unei specii de plante ne putem limita la o suprafaţă decâteva hectare, în timp ce, un prădător de vârf va avea nevoie de o suprafaţă incomparabil maimare.

60



Fig. 37. Piramida inversă de biotop [Mohan și Ardelean, 1993]

4.3. Structura biochimică a ecosistemelor

Relaţiile interspecifice, prin care este edificată şi stabilizată biocenoza sunt întemeiate pelegităţi biochimice [Gauze, 1944; Kolesnicenko, 1966]. Sub aspect biochimic, biocenoza se

prezintă ca un sistem de canale prin care circulă metaboliţi de natură trofică sau netrofică, întreelementele vii sau nevii ale ecosistemului. Prima categorie de metaboliţi formează categoriaresurselor alimentare pentru populaţiile din ecosistem şi circulă prin intermediul reţelelor trofice, iar cea de a doua categorie, mai redusă ca volum, dar extrem de complexă, se elimină în mediu, deunde este preluată selectiv de către populaţiile biocenozei.

Pentru studiul structurii biochimice a ecosistemului prezintă importanţă doar metaboliţii dincea de-a doua categorie care, eliminaţi în mediu, sunt asimilaţi de un alt organism la care produc unanumit efect fiziologic sau etologic. Aceştia au un rol important în formarea reţelei de interacţiuniîn ecosistem şi se numesc generic ecomoni, ergoni sau substanţe ectocrine. Influenţele de natură

biochimică dintre componentele biocenozei nu sunt identice cu competiţia, deoarece nu sunt de tip prădător. Dacă prin competiţie o specie dobândeşte resurse ale mediului în detrimentul altei specii, prin intermediul mediatorilor chimici nu se sustrag resurse ale mediului în dauna altei specii ci doar este inhibată creşterea altei specii. Această inhibiţie are loc chiar şi în prezenţa unor resursesuficiente ale mediului [Muller, 1969; Rice, 1974]. Exemple de concurenţă pot fi pădurile defoioase şi răşinoase din zona temperată, unde speciile dominante pot diminua semnificativintensitatea luminii solare în favoarea lor şi în detrimentul altor specii heliofile, adică estemodificată concentraţia unui factor extern în beneficiul unei specii sau a unui grup restrâns despecii. În cazul producerii de metaboliţi de către unele specii, nu se acţionează asupra unui factor extern ci este creat un factor nou, biochimic, care poate stimula sau inhiba creşterea indivizilor aparţinători diverselor specii [Soran şi colab., 2001].

Structura fiecărui ecosistem este condiţionată de relaţiile reciproce ale microorganismelor, plantelor şi animalelor datorate metaboliţilor lor, cu acţiune la distanţă. Se formează astfel, unmetabolism pe plan extraorganismic, numit metabolism biochimic [Gortinski, 1963] sau metabolism

61



ecologic [Hailov, 1971]. Din punct de vedere biochimic, ecosistemul apare ca un ţesut, în careergonii realizează legătura între organisme. Construcţia biochimică a ecosistemului este strânslegată de relaţiile trofice însă nu se confundă cu acestea. De exemplu, algele eliberează în mediutoxine care influenţează zooplanctonul, dar algele sunt consumate de zooplancton (fig. 38).

Fig. 38. Împletirea relaţiilor trofice şi toxice[Halback şi Halback - Keup, 1974]

Deoarece majoritatea metaboliţilor au efect inhibitor, biocenoza este expusă laautodistrugere. Evitarea acestui fenomen se realizează prin capacitatea speciilor de a metabolizatoxinele şi de a le reduce la un nivel suportabil, ca urmare a adaptărilor dobândite de-a lungultimpului. În aceste relaţii intervin şi bacteriile care neutralizează colinele reducând nivelulalelopatic.

Ergonii se constituie în semnale chimice purtătoare de informaţie şi au o contribuţieimportantă la autoreglarea ecosistemului şi la menţinerea stării de echilibru a acestuia. Ei pot

persista în biotop chiar şi după dispariţia populaţiilor care i-au produs, influenţând astfel evoluţiaecosistemului. Plantele, animalele şi microorganismele vieţuiesc într-un mediu biochimic creat deexometaboliţi [Stugren, 1994].

Prin contaminarea biotopului cu diferite substanţe poluante, omul poate interveni în structura biochimică a ecosistemelor, perturbându-le capacitatea de autoreglare.

Dacă ecomonii sunt secretaţi de plante, aceştia poartă denumirea de substanţe alelopatice.Termenul de alelopatie a fost definit de către mai mulţi autori, primul fiind fiziologul germanMolich. Conform cercetătorului german, alelopatia include totalitatea interacţiunilor biochimicedintre plante, inclusiv dintre plante şi microorganisme. Aceste influenţe pot fi benefice saudăunătoare. Unii ecologi definesc alelopatia ca fiind întregul complex de influenţare reciprocă între

organisme [Sanadze şi Ovcearov, 1966] însă noi vom păstra înţelesul iniţial al termenului.Când ecomonii sunt produşi de animale se numesc telergoni. Ei pot acţiona intraspecific( feromoni) sau interspecific (alomoni).

Organismele care secretă ecomonii sunt emiţătoare sau donatoare, iar cele care le

62



interceptează receptoare sau acceptoare (fig. 39) .

4.3.1. Interacţiuni biochimice la plante

Alelopatia poate determina dominanţa unei specii în biocenoză. Efectul ecologic constă într-o distribuţie favorabilă a indivizilor şi a populaţiilor în biotop. Fenomenul de alelopatie nu se

manifestă numai între indivizii diferitelor specii ci şi în interiorul speciei (autotoxicitate) [Neamţu,1983].Din perspectiva alelopatiei, covorul vegetal este un fel de câmp biochimic format din

exometaboliţii tuturor speciilor vegetale care determină relaţiile interspecifice [Stugren, 2004].Alelopatia nu este un factor constant ci variază de la o fitocenoză la alta, de la un an la altul, de laun sezon la altul sau chiar zilnic [Muntean şi Ştirban, 1995].

În ceea ce priveşte toleranţa alelopatică se disting trei grupe de plante terestre:- Reciproc tolerante, adică specii care pot convieţui în acelaşi biotop. Exemplu:

Quercus pedunculata, Malampyrum nemorosum, Sorbus aucuparia, Tilia cordata.- Unilateral tolerante. De exemplu arinul ( Alnus glutinosa) care stimulează plopul

( Populus suaveolens) prin colinele sale, dar inhibă arinul.- Reciproc intolerante. Exemplu lariţa ( Larix decidua) şi socul (Sambucus racemosa)

Fig. 39. Efectul chimic al unei plante asupra altei plante

[Grodzinschi, 1973]

Nivelul alelopatic intens al unor specii devine suportabil pentru alte specii prin coevoluţie. Îngeneral, speciile care convieţuiesc de mii de ani pe aceleaşi teritorii nu se inhibă reciproc princolinele lor, în schimb, la speciile recent intrate în contact reciproc apare intoleranţa alelopatică,deoarece interacţiunea lor este de scurtă durată [Rice, 1974].

Deşi alelopatia nu se identifică cu concurenţa, deoarece inhibiţiile provocate biochimic semanifestă şi atunci când resursele mediului sunt suficiente [Műller, 1962], unii cercetători auconstatat că efectele alelopatice sunt mai intense atunci când se micşorează cantitatea de substanţenutritive şi apă din mediul înconjurător. De aceea, alelopatia constituie un factor important în lupta

pentru supravieţuire la plantele de deşert, comparativ cu cele din zonele temperate [Went, 1970;

Whittaker, 1970].Substanţele alelopatice sunt, de obicei, compuşi chimici secundari, cu masă moleculară mică

(terpenoide, substanţe fenolice etc.) care se găsesc iniţial, în corpul plantelor, sub formă inactivă. În

63



urma unor transformări ulterioare (hidroliză, oxidoreducere, metilare sau demetilare etc,) se obţincompuşi noi, cu proprietăţi alelopatice [Whittaker şi Feeny, 1971].

Există mai multe categorii de substanţe alelopatice: coline, fitoncide, marasmine şi toxine bacteriene, antibiotice, alcaloizi şi glicozizi (fig. 39).

Colinele [Grummer, 1955] – sunt excreţiile plantelor superioare (exudate, substanţevolatile) eliminate prin diverse organe (rădăcini, frunze, etc.) ce au, de regulă, ca rezultat inhibarea

sau întârzierea dezvoltării altor plante. De exemplu, odosul ( Avena fatua) manifestă acţiune biochimică nefavorabilă asupra cerealelor, reducându-le vigoarea şi productivitatea. Pirul( Agropyron repens) elimină în mediu o substanţă toxică (agropiren) care inhibă creşterea ovăzuluişi are acţiune antibiotică asupra unor ciuperci şi bacterii.

Cercetările din ultimii ani arată că numeroase specii de buruieni produc coline [Puia şiSoran, 1984]. Aceste concluzii deschid posibilitatea găsirii unor produşi naturali care să inhibecreşterea şi dezvoltarea buruienilor, sau chiar obţinerea, prin ameliorare, de plante cultivate

producătoare de coline care să acţioneze ca nişte adevărate erbicide naturale. Fitoncidele sunt substanţe cu acţiune bactericidă şi fungicidă, sintetizate de plante superioare

(ceapă, usturoi, hrean, ridichi etc.).Marasminele şi toxinele bacteriene sunt metaboliţi ai microorganismelor care acţionează

negativ asupra creşterii şi dezvoltării plantelor superioare, prin modificări profunde la nivel biochimic şi funcţional ce pot conduce la moartea celulelor. În procesul de patogeneză acţiuneatoxinelor se manifestă deseori prin fenomene de ofilire de unde şi denumirea de marasmine (de lagrecescul maraio = a se ofili) [Eliade şi colab., 1983]. Unele microorganisme din sol, prinsubstanţele sintetizate (auxine, gibereline, vitamine etc.), au o influenţă benefică asuprafanerogamelor [Soran şi colab., 2001].

Antibioticele sunt substanţe produse de microorganisme (ciuperci, bacterii, alge) careinhibă dezvoltarea altor specii de microorganisme. Primul antibiotic (penicilina) a fost izolat decătre bacteriologul scoţian Alexander Fleming (1929). Penicilina, sintetizată de diferite specii demucegaiuri omoară un număr mare de specii de bacterii, îndeosebi patogene. Antibioticelesecretate de microorganisme pot avea însă şi efecte stimulatoare asupra altor microorganisme. Înacest caz vorbim de substanţe biotice.

Alcaloizii şi glicozizii sunt produşi vegetali toxici cu rol de limitare a acţiunii fitofagilor,de aceea vor fi prezentaţi la subcapitolul 4.3.3. - Interacţiuni biochimice: plante – animale

fitofage.Cele mai multe fenomene alelopatice se desfăşoară în sol. Unele fanerogame excretă în

mediu substanţe nutritive (zaharuri, aminoacizi, proteine) şi stimulatoare (auxine, vitamine etc.) pentru microorganisme formând o rizosferă specifică. Ciupercile formatoare de micorize suntcomponenţi de seamă ai rizosferei.

Alelopatia este prezentă şi la plantele cultivate. S-a observat că monocultura conduce lascăderea producţiei. Una dintre cauzele acestui fenomen, numit oboseala solului, constă în

acumularea de substanţe alelopatice secretate de aceste plante care inhibă germinaţia seminţelor,creşterea şi dezvoltarea plantelor. Aceste constatări s-au făcut la grâu, sorg, mazăre, fasole,tomate, piersic, nuc, măr etc.. Prin analize de laborator s-au pus în evidenţă compuşii responsabilide acţiunea inhibitoare asupra plantelor: acid cianhidric la sorg, amigdalina şi benzaldehida la

piersic, florizina la măr, juglona la nuc etc.. Continuarea cercetărilor în acest domeniu va permiteoptimizarea asolamentelor luând în considerare şi nivelul alelopatic al speciilor cultivate [Şchiopuşi colab., 2002].

Interacţiunile biochimice în lumea plantelor pot fi, aşadar, antagonice sau sinergice (fig.40).

Antagonismele sunt determinate de prezenţa şi acţiunea unor substanţe (coline, fitoncide,antibiotice) cu efect inhibitor asupra indivizilor din specia respectivă sau din alte specii de plante

(microorganisme). Am exemplificat astfel de interacţiuni la prezentarea categoriilor de substanţealelopatice. Adăugăm aici şi exemplul clasic, respectiv nucul american ( Juglans nigra) de la carea fost izolată o substanţă inactivă (4 – glucozo – 1,4,5 - trihidroxinaftalina) care, prin hidroliză şi

64



oxidare, formează juglona, compusul toxic activ. Compusul alelopatic are acţiune biochimicănefavorabilă asupra a numeroase specii, inclusiv a nucului, şi se găseşte doar în părţile verzi alenucului. Cu toate acestea, unele specii de plante din genurile Rubus şi Poa, nu sunt afectate de

juglonă şi se pot dezvolta sub coroana nucului.Interacţiunile antagonice din lumea vegetală sunt valorificate de către om în combaterea

bacteriilor şi ciupercilor fitopatogene la plantele de cultură. Cercetările efectuate de Maxim şi

colab. (2005) arată că majoritatea extractelor lichide de plante (macerat) au inhibat totalgerminarea conidiilor de Fusicladium dendriticum la măr. Testarea s-a făcut in vitro iar eficacitatea maximă s-a obţinut la speciile: Armoracia rusticana, Daucus carota, Primulaofficinalis, Juglas regia, Cannabis sativa, Equisetum arvense.

Sinergismele constau în stimularea reciprocă a două specii care cresc împreună, prinintermediul unor substanţe cu efect stimulator eliberate de biotop. Astfel, neghina ( Agrostemma

gitagho) şi albăstrelele (Centaurea cyanus) cresc mai bine în culturile de cereale decât în culturi pure. Gramineele dau rezultate mai bune în amestec cu leguminoasele, iar bumbacul stimuleazămazărea. Colinele produse de briofite şi licheni au efect stimulator asupra pinului şi molidului,ceea ce conferă stabilitate biocenozei în pădurile de conifere.

Fig. 40. Schema simplificată a interacţiunilor alelopatice [Soran şi colab.,2001] (cu “+” sunt notate interacţiunile pozitive iar cu ”-” cele negative)

Acţiunea sinergică a diferitelor specii constă şi în efectul repelent sau inhibitor alalelochimicalelor produse de o specie asupra paraziţilor altei specii. De exemplu, în culturileintercalate de morcov cu praz este împiedicată depunerea ouălor atât la musculiţa morcovului(Chamaepsila rosae) cât şi la musca cepei ( Delia antiqua). Prezenţa cânepii în culturile de varzălimitează atacul de albiliţă ( Pieris brasicae) cât şi a manei de cartof ( Phytophtora infestans)[Şchiopu şi colab., 2002].

O serie de fenomene alelopatice sinergice se desfăşoară şi în sol, între masa radiculară şimicroflora solului, solul funcţionând ca un acumulator şi distribuitor de alelochimicale produse de

microorganisme şi de plantele superioare [Grodzinski, 1973]. Aminoacizii eliminaţi de plantestimulează dezvoltarea microorganismelor, în special a bacteriilor din rizosferă. Microflora, larândul ei, furnizează masei radiculare vitamine sau alte substanţe care stimulează metabolismul

65



plantelor superioare [Ciailahian, 1963; Rempe, 1972].

4.3.2. Interacţiuni biochimice la animale

Rolul feromonilor (acţiune intraspecifică) şi alomonilor (acţiune interspecifică) este foartevariat: de atracţie a sexelor, de marcare, de agregare, de alarmă, de comunicare etc. Uneori, acelaşi

produs metabolic poate îndeplini atât rol de feromon, cât şi de alomon, în funcţie de concentraţie.Telergonii acţionează uneori chiar şi în cantităţi extrem de reduse la distanţe foarte mari. Feromonii de atracţie a sexelor sunt compuşi chimici volatili (esteri, acizi, cetone, alcooli

etc.) care mijlocesc atracţia sexuală între indivizi de sexe diferite. Cu toate că feromonii sexuali sunt prezenţi în tot regnul animal, cel mai bine studiaţi sunt feromonii insectelor şi ai animalelor sociale.

Interesul deosebit pentru feromonii insectelor fitofage se datorează utilizării acestora camijloace de combatere nepoluantă, cu ajutorul capcanelor feromonale (fig. 41). De asemenea,reacţia insectelor la acţiunea feromonilor este foarte rapidă. Feromonii sunt secretaţi de insecte prinintermediul glandelor exocrine, se găsesc sub formă de vapori şi sunt eliminaţi în mediu în cantităţifoarte mici. Specificitatea feromonilor este foarte mare, de aceea, schimbări minore în structura lor moleculară pot să anihileze efectul acestora. În majoritatea cazurilor, femela este cea care emite

feromonul, iar masculul îl recepţionează. Masculii emit şi ei, la rândul lor, feromoni sexuali cu rolde excitare a femelelor [Neamţu, 1983]. Feromonii sexuali sunt sintetizaţi în organismul insectei,din compuşi organici mai simpli, sau sunt luaţi din planta gazdă şi utilizaţi direct sau după unelemodificări structurale [Pesson, 1978].

În agricultură, feromonii sexuali ai insectelor se utilizează în diverse scopuri: stabilirea bioecologiei unor specii, depistarea unor noi infestări, supravegherea evoluţiei populaţiilor dăunătoare în vederea prognozării şi avertizării, combaterea directă a dăunătorilor [Ghizdavu şicolab., 1983]. Combaterea paraziţilor animali cu ajutorul capcanelor feromonale nu are efectesecundare nedorite ca şi cea chimică, de aceea se pretează pentru utilizare în sistemele deagricultură durabilă.

Fig. 41. Capcană feromonală adezivă utilizată pentru captarea masculilor insectelor dăunătoare. Încazul de faț ă - lepidopterul Ph. blancardella

Feromonii de marcare sunt folosiţi pentru marcarea puilor, a teritoriului, a surselor de hrană.Pentru găsirea sursei de hrană, furnicile cercetaşe emit anumite molecule care le ghidează pecelelalte spre sursa de hrană. Pentru marcarea teritoriului, unele mamifere teritoriale folosescexcrementele şi urina. De exemplu, rinocerii defechează, în mod repetat, în acelaşi loc pentru a-şi

66



consolida graniţele; hipopotamii, în timpul defecaţiei, îşi împroaşcă balega cu coada la graniţateritoriului său. Vulpile şi bursucii îşi expun excrementele la vedere. Caninele lasă puţină urină pecopaci sau pe pietre, în acelaşi scop.

Feromonii de agregare sunt eliberaţi în mediu, de către diferite specii de animale (lăcuste,gândaci de scoarţă, albine etc.) şi au un rol determinant în formarea de colonii cu dimensiuni optime

pentru obţinerea hranei şi reproducere.

Feromonii de alarmă sau de avertizare sunt emişi de indivizii aflaţi în pericol către alţiindivizi din aceeaşi specie. Specificitatea acestor feromoni este mai redusă decât la feromoniisexuali sau de marcare. Uneori specii din acelaşi gen sau chiar din genuri diferite pot folosi acelaşisemnal. La insectele sociale feromonii sunt descărcaţi asupra inamicului, prin mandibule, care estemarcat drept „agresor”. În cazul albinelor şi viespilor, feromonii de avertizare sunt eliminaţiconcomitent cu veninul. Viespii împrăştie în aer feromonii, în timp ce albinele lasă urme deferomon (acetat de izoamil) la locul de înţepare, determinând şi alte albine să înţepe în acelaşi loc[Neamţu, 1983].

Alomonii sunt compuşi chimici folosiţi ca arme de apărare sau de atac împotriva altor specii.Tot în categoria alomonilor intră şi substanţele mirositoare produse de flori, pentru atragereainsectelor polenizatoare. În acest caz, există avantaje atât pentru emiţător cât şi pentru receptor

[Tomescu, 1982]. În cazul alomonilor utilizaţi pentru apărare sau atac sunt favorizaţi doar indiviziiemiţători.

Cele mai răspândite substanţe chimice de apărare în organismele animale sunt: terpenoidele,alcaloizii, fenolii şi chinonele. Alomonii pot fi sintetizaţi de novo în organismul animal, cum estecazul la albine, viespi, şerpi, unele reptile etc., sau pot fi preluaţi din hrană [Şchiopu şi colab.,2002]. Aceştia din urmă pot fi utilizaţi după unele transformări structurale în corpul animalelor sauca atare, dar după o prealabilă concentrare. Este bine cunoscut cazul larvelor de Callimorfa

jacobeae care se hrănesc cu frunze de Senecio jacobea, acumulând în corpul lor alcaloizi de pirolizidină (senecionina). În felul acesta, insectele devin extrem de toxice pentru prădători.Gândacul de Colorado ( Leptinotarsa decemlineata) utilizează, de asemenea, solanina ca mijloc deapărare împotriva dăunătorilor. Hemolimfa buburuzelor (Coccinellidae) conţine tot un alcaloid, detipul coccinelinei, care nu s-a identificat însă în plante, de unde rezultă că este produs în corpulinsectei. Această substanţă asigură buburuzelor protecţia, în special împotriva furnicilor şi

prepeliţelor. Culoarea vie a buburuzelor este una de avertizare şi se datorează prezenţei alcaloizilor în corpul lor [Neamţu, 1983].

4.3.3. Interacţiuni biochimice ale plantelor cu animalele erbivore

Plantele constituie baza majorităţii lanţurilor trofice. Neavând posibilităţile de apărare pecare le au animalele, acestea şi-au dezvoltat de-a lungul evoluţiei lor diverse mecanisme de apărareîmpotriva animalelor fitofage, inclusiv biochimice. De menţionat că, din cele 29 de ordine ale clasei

Insecta, numai nouă sunt capabile să utilizeze plantele ca principală sursă de hrană [Berca, 2001]Funcţionarea lanţurilor trofice erbivore depinde, aşadar, de interacţiunile biochimice dintre plante şi animalele erbivore. De milioane de ani are loc un adevărat “război biochimic” între planteşi erbivore, ceea ce a condus la realizarea unei stări de echilibru în lanţurile trofice erbivore.

Cele mai studiate tipuri de interacţiuni biochimice ale plantelor cu fitofagii (în specialinsecte) sunt cele toxină - antitoxină şi cele de tip hormonal .

Interacţiunea toxină - antitoxinăPentru limitarea atacului fitofagilor, plantele elaborează o serie de insecticide naturale

(alcaloizi, saponine, glicozizi, taninuri etc.), dintre care alcaloizii sunt cei mai răspândiţi. Alcaloiziirezultă, în mod secundar, din metabolismul plantei şi sunt legaţi de îndeplinirea anumitor funcţiivitale, biochimice şi îndeplinesc rolul de substanţe trofic repulsive [Lazurevski şi Terenteva, 1975].

Foarte multe plante ce conţin astfel de compuşi chimici sunt evitate de insecte, păsări, mamifereerbivore. Animalele fitofage, la rândul lor, luptă împotriva toxinelor vegetale prin elaborarea deantitoxine capabile să neutralizeze efectul nociv al alcaloizilor. Antitoxinele au stimulat, la rândul

67



lor, metabolismul plantelor producătoare de alcaloizi, în sensul producerii de noi toxine. Desigur că,evoluţia a favorizat genotipurile de fitofagi care, prin mutaţie sau prin alte mecanisme, aveauechipamentul enzimatic necesar trecerii obstacolului biochimic nou apărut. Acelaşi fenomen s-a

petrecut şi în cazul apariţiei de insecte rezistente la diferite insecticide artificiale, aplicate în modrepetat.

S-a stabilit o coevoluţie a plantelor şi fitogagilor în care, fiecare partener stimulează evoluţia

celuilalt [Vavilov, 1965]. Acest proces a condus la un fel de toleranţă biochimică reciprocă în care plantele, cu insecticidele lor naturale, împiedică distrugerea lor de către erbivore, iar insecteleconsumă din biomasă cantitatea necesară menţinerii lor în ecosistem. Aşa, de exemplu, mătrăguna( Atropa belladona) este ocolită de vite şi alte fitofage datorită alcaloidului extrem de toxic pe care-lconţine, beladona (fig. 42). Crisomelidul Epithrix atropae suportă însă toxicitatea alcaloidului,datorită antitoxinei pe care o conţine, şi consumă această plantă (fig. 43). Apariţia unui fitofag nou,faţă de care planta nu are mijloace de apărare, poate conduce la dispariţia ei. Exemplul clasic estecel al filoxerei la viţa-de-vie adusă în Europa la mijlocul secolului al XIX-lea, din America de Nord.Viţa-de-vie americană, convieţuind şi evoluând împreună cu acest dăunător şi-a creat şi perfecţionatşi mijloacele biochimice de apărare necesare, în timp ce, viţa-de-vie europeană, neavând acestemijloace, a fost extrem de vulnerabilă la invazia noului dăunător.

Fig. 42. Atropa belladona – plantă care Fig. 43. Epithrix atropae

conţine un alcaloid foarte puternic – crisomelidul care sehrăneşte cu mătrăgună

Fiind la interacţiunile biochimice ale plantelor cu animalele erbivore, amintim aici faptul că,în ecosistemele oceanice şi marine, zooplanctonul este sărac uneori, în ciuda excesului de masăalgală, iar peştii şi cetaceele pot lipsi cu desăvârşire [Lucas, 1942]. Explicaţia constă în metaboliţiiotrăvitori proveniţi de la alge, la care se adaugă şi cei proveniţi de la unele nevertebrate [Bakus, G.şi Reen, G., 1974].

În lacurile eutrofe, cianoficeele (algele albastre) produc toxine care pot ucide peştii, laconcentraţii ridicate. După moartea şi descompunerea masei de alge, apa acestor lacuri este otrăvităde toxinele pe care le conţin, iar peştii pier masiv [Lenz, 1928; Vinberg, 1954].

Microfauna solului este, de asemenea, condiţionată de exometaboliţii plantelor. Tereşkova şiSmelova (1977) au constatat că, în jurul rădăcinilor de graminee, colembolele sunt foartenumeroase, în timp ce, în rizosfera de pelin sunt foarte rare.

Interacţiuni hormonale fitogene asupra animalelor O serie de plante au capacitatea de a se apăra de animalele care le consumă, prin sinteza

unor substanţe de tip hormonal care produc dereglări grave în dezvoltarea ontogenetică a unor insecte.

În reglarea metamorfozei la insecte intervin două tipuri de hormoni, cu acţiune antagonică:hormonul juvenil care împiedică maturizarea precoce a larvelor şi hormonul metamorfozei sauecdisona care accelerează formarea pupelor şi transformarea în imago. Metamorfoza normală estecondiţionată de echilibrul dintre cei doi hormoni, ei trebuind să se găsească întotdeauna în cantităţi

suficiente şi la momentul potrivit.Prezenţa ecdisonelor produse de plante ( fitoecdisone) a fost semnalată pentru prima dată la

unele ferigi şi gimnosperme nord – americane şi la unele angiosperme japoneze. Acest hormon

68



accelerează transformarea larvelor în pupe, iar adulţii care rezultă sunt sterili şi neviabili. Tot lagimnospermele nord - americane s-a depistat şi hormonul juvenil denumit juvabiona care întârziematurizarea larvelor şi conduce la apariţia de forme monstruoase.

Unele cercetări arată că hormonii juvenili la plante sunt destul de răspândiţi în natură. 12%din plantele studiate de Bowers (1968) conţineau astfel de hormoni sau analogi ai acestora [Neamţu,1983].

4.4. Structura temporală a ecosistemelor

Ecosistemele sunt supuse unor transformări permanente. Aceste transformări pot fi aleatorii,când se datorează schimbărilor aritmice ale factorilor fizici (dispariţia soarelui de pe cer datorităunui nor, un vânt puternic, o ploaie etc.) sau ritmice, care se repetă la intervale definite de timp(alternanța zi – noapte, succesiunea anotimpurilor etc.). Transformările din aceste două categoriiconstituie ceea ce numim dinamica ecosistemelor ; dacă schimbările ecosistemului sunt fărăritmicitate, de lungă durată şi ireversibile vorbim despre dezvoltarea ecosistemului sau succesiuneecologică.

4.4.1. Dinamica ecosistemului

Biosfera, ca şi lumea vie lucrează ritmic, fiindcă sunt componente ale universului ritmic structurat [Sollberger, 1965]. Alternanţa zi-noapte, fluxul şi refluxul apelor marine, fazele lunii,succesiunea anotimpurilor, constituie ritmuri exogene. Deşi substanţa vie are ritmul ei propriu,endogen, fiecare specie, pentru a supravieţui, este nevoită să-şi sincronizeze ritmul endogen cu celcosmic [Stugren, 1994]. Sunt cercetări care arată însă că unele specii sunt cu totul aperiodice,neavând niciun fel de ritm endogen, ci numai adaptări fiziologice la condiţiile concrete de mediu.Aşa sunt: lăcusta călătoare (Schistocerca gregaria) – Tiscenko, 1973 - melcul de vie ( Helix

pomatia) – Tischler, 1973 - majoritatea ungulatelor africane care sunt active fără oprire ziua şinoaptea [Leuthold, 1977] etc..

Ritmurile circadiene (latin. circa dien = în jur de o zi) sunt adaptări ale ritmului endogenale manifestărilor vitale la alternanţa zi-noapte, în decurs de 24 de ore. În activitatea organismelor distingem, astfel, două faze: cea de lumină ( fotofaza) şi cea de întuneric ( scotofaza). După faza zileiîn care îşi desfăşoară activitatea, în ecosistemele terestre există vieţuitoare diurne şi nocturne. Înfiecare din aceste două etape, biocenoza are o componentă activă şi una pasivă. În felul acesta,întreaga biocenoză este implicată în exploatarea resurselor de mediu.

În fotofază, are loc intrarea energiei în ecosistem, prin procesul de fotosinteză a producătorilor primari şi depunerea ei sub formă de biomasă. În faza de întuneric, fotosintezaîncetează, apar procesele consumatoare de energie, precum respiraţia, creşterea, înflorirea, iar rezerva de biomasă se reduce.

Aceleaşi funcţii ecologice sunt îndeplinite de specii diferite şi de combinaţii de speciidiferite, în timpul zilei şi al nopţii. Nu există o nişă ecologică invariabilă, ziua şi noaptea, speciileînlocuindu-se în nişele ecologice şi în lanţurile trofice (fig. 44). De exemplu, şoricarii, şoimii,vulturii (ordinul Falconiformes) sunt răpitoare de zi, iar bufniţele şi huhurezii (ordinul Strigiformes)sunt răpitoare de noapte. În apele cu zonare puternică a luminii pe verticală, zooplanctonul migreazăîn timpul zilei în orizonturile mai adânci şi revine la suprafaţă doar în amurg.

Cauzele diferenţierii speciilor în cele două categorii sunt diferite. Unele specii au devenitnocturne din cauze filogenetice, evolutive, ele fiind expulzate din faza de lumină spre cea deîntuneric de către unele specii noi, care au câştigat în lupta pentru existenţă. Unele animale

poikiloterme au trecut la activitatea nocturnă din motive fiziologice, temperaturile din timpul nopţii permiţând desfăşurarea normală a metabolismului. Alte specii de animale au devenit nocturne din

cauze trofoecologice, ele găsind mult mai uşor hrană pe timpul nopţii decât în timpul zilei [Mohanşi Ardelean, 1993].

69



Fig. 44. Relaţia între lanţurile trofice ale părţii active din timpul zileişi al nopţii dintr-o biocenoză [Mohan şi Ardelean, 1993]

Ritmurile sezoniere constau în sincronizarea proceselor vitale ale organismelor cusecvenţele anotimpurilor. Hrana animalelor este variabilă în funcţie de sezon. În anotimpurilefavorabile (vara în zona temperată, anotimpul ploios la tropice) biocenozele înregistrează activitateacea mai intensă, fixarea energiei prin fotosinteză şi fluxul energetic devenind maxime. Înanotimpurile nefavorabile, activitatea metabolică a numeroase specii de plante şi animaleîncetineşte, iar trecerea peste aceste perioade se face sub diferite forme de rezistenţă (seminţe, spori,ouă, pupe), prin migrare, hibernare etc.. În acest timp, unele specii de plante îşi continuă activitateafotosintetică însă cu o intensitate mai redusă. Unele mamifere şi păsări desfăşoară o activitatenormală.

Ritmurile sezoniere, ca şi cele circadiene, se desfăşoară după un anumit “ceas intern”, deşifiziologia animalelor este puternic influenţată de temperatură.

Succesiunea anotimpurilor determină o serie de modificări în reţeaua trofică a ecosistemelor precum migrarea consumatorilor, schimbarea nişei trofice etc. În fiecare anotimp, biocenoza are ocomponentă activă şi una pasivă . Exemplificăm ritmul sezonier al ecosistemelor terestre printr-o

pădure de foioase din zona noastră. În timpul iernii, arborii sunt lipsiţi de frunze, iar cantitatea delumină este mare. Berzele şi rândunelele sunt plecate, iar amfibienii, artropodele şi reptilelehibernează. Pe timp de iarnă vine din nordul Europei şi al Asiei, mătăsarul ( Bombycilla garrulus).Mamiferele carnivore şi erbivore, cât şi paraziţii acestora rămân activi [Igolkin, 1967]. Vara,

mătăsarul nu mai este prezent, dar pădurile sunt populate de numeroase specii de păsări venite dinsud. Reptilele, păsările insectivore şi microfauna se înmulţesc foarte mult, iar numărul lanţurilor trofice devine maxim.

Ritmul sezonier este clar exprimat şi în bentosul lacurilor, în ecosistemele marine şi oceaniceetc.. Există însă şi organisme aperiodice care nu au ritmicităţi reproductive, cum sunt cele din faunaabisală.

4.4.2. Dezvoltarea ecosistemului (succesiunea ecologică)

In afara schimbărilor reversibile ale ecosistemului (zilnice şi sezoniere), fiecare ecosistemcunoaşte o anumită dezvoltare, adică o transformare lentă, dar permanentă, de la simplu la complex.

Acest proces de durată presupune parcurgerea mai multor stadii, de la cel de pionierat ( juvenil ) până la cel de climax sau de maturitate. Primele specii care apar, denumite “pionier”, prezintă largicapacități biotice. Ele pregătesc biotopul pentru existența ulterioară a plantelor specializate

70



ecologic.

Fig. 45. Succesiune de la baltă la pădure[Buchsbaum, 1954 citat de Stugren, 1982]

Succesiunea ecologică este controlată de către organismele biocenozei, dar caracterul şiviteza succesiunii cât şi limitele la care se poate ajunge sunt determinate de mediul fizic.

Cauzele generale ale succesiunii ecologice constau în interacţiunea dintre biocenoză şimediul său abiotic. Biocenoza, prin activitatea sa, modifică biotopul. De exemplu, planteleleguminoase îmbogăţesc solul în azot, favorizând astfel instalarea speciilor mai pretenţioase faţă deacest factor. Dezvoltarea vegetaţiei lemnoase modifică cantitatea de lumină ajunsă la sol, eliminând

în felul acesta plantele heliofile în favoarea celor umbrofile şi exemplele pot continua. În urmamodificării biotopului, acesta devine impropriu pentru speciile ce edifică biocenoza, care au şi

produs, eventual, transformările. Aceste specii regresează şi chiar dispar treptat, lăsând locul altor specii, mai bine adaptate la noile condiţii, care au fost favorizate în competiţia interspecifică[Botnariuc şi Vădineanu, 1982].

Cea mai simplă succesiune ecologică este cea de înlocuire a unei bălţi din pădure cu copaci.Acest proces se realizează treptat (fig. 45). Balta este populată cu peşti, amfibieni, insecte acvatice,alge verzi, protozoare etc.. Pulberea purtată de vânt şi materialele aduse de ploi se depozitează pefundul apei formând o pătură groasă de sedimente. Adâncimea bălţii se reduce şi se vor instaladiferite plante de mlaştină. Macrofitele vor facilita, prin rădăcinile lor, fixarea depozitelor pe fundul

bălţii. Vegetaţia transformă apoi balta într-o mlaştină temporară care va seca pe timp de secetă.Animalele tipic acvatice vor dispărea. În cele din urmă, balta se va colmata şi va fi încorporată înecosistemul de pădure.

Cauzele prefacerii ecosistemelor nu rezidă numai în dinamica endogenă a biocenozei ci şi în

71



forţe exogene, precum transformările geomorfologice ale scoarţei terestre sau macroclimatice(înălţarea sau coborârea seculară a blocurilor de uscat, cutremure, alunecări de teren, erupţiivulcanice, incendii, furtuni, alternarea fazelor glaciare şi interglaciare, schimbările climatice globaleetc.).

Dacă sensul iniţial al conceptului de succesiune a fost unul pur botanic, mai târziu, el adobândit şi un sens zoologic întrucât dezvoltarea animalelor este în strânsă conexiune cu cea a

vegetaţiei, într-un proces unitar [Tischler, 1955].Succesiunea poate fi primară , atunci când o biocenoză se instalează pe locul unde nu a maifost înainte o altă biocenoză (o insulă vulcanică nou apărută, lava răcită a unui vulcan, dune de nisipnou formate, un bazin de apă nou format etc.) sau secundară , atunci când specii din ecosistemelevecine colonizează un biotop care a fost ocupat de o biocenoză, dar aceasta a dispărut total sau

parţial din cauze naturale sau antropice.Uneori succesiunile au un caracter ritmic, determinat de schimbări ale factorilor climatici pe

parcursul mai multor milenii. Este vorba de alternarea fazelor glaciare și interglaciare, când biocenozele sunt înlocuite ritmic, pe scară extinsă, datorită unor factori de natură exogenă. Odată cuavansarea ghețarilor continentali spre sud, flora și fauna specifice climei cald-temperate suntînlocuite cu speciile atașate biocenozelor de climă rece. Retragerea calotei glaciare spre nord

determină avansarea biocenozelor de climă temperată spre nord. Acest tip de succesiune este numitde unii specialiști, succesiune geologică [Ardelean și Mohan, 1994].

Verlag (1986) este de părere că termenul vechi de succesiune este potrivit doar pentrurefacerea ecosistemului după perturbări structurale profunde, dar fără distrugerea totală a vieţii(succesiuni secundare), iar ecogeneza se suprapune doar peste conceptul de succesiune primară. Încursul de faţă noi vom utiliza ambele variante.

4.4.2.1. Ecogeneza (succesiunea primară)

Mecanismul ecogenezei şi a succesiunii este explicat printr-o teorie clasică (teoria luiClements) şi o teorie modernă , stohastică.

Teoria clasică, clementsiană [Clements, 1928], a dominat circa o jumătate de secolgândirea ecologică şi este susţinută şi din perspectivă zoologică. Conform acestei teorii succesiunea

primară cuprinde şase stadii: denudarea biotopului (distrugerea totală sau parţială a viului dintr-un biotop), imigrarea (apariţia întâmplătoare a unor organisme din biotopurile vecine), colonizarea saueceza (acceptarea sau respingerea speciilor imigrate de către selecţia naturală), concurenţainterspecifică (constituirea biosistemelor, apariţia unui tip propriu de interacţiune în cadrul

biocenozei), reacţia biocenotică (constituirea unităţii ecologice a speciilor, apariţia unei reacţiispecifice faţă de factorii abiotici) şi stabilizarea sau climaxul (faza de maturitate, cu un grad marede stabilitate).

Componentele vegetale ale stadiilor succesiunii respectă aproximativ ordinea filogenetică a

plantelor. Conform teoriei clasice a succesiunii, pe un teren denudat, pe care începe succesiunea, nuvor putea acţiona ca specii “pioniere” plantele superioare. Primele organisme care se instalează sunt plantele inferioare, cu cicluri vitale scurte, care se reproduc rapid şi dau descendenţi viabili şinumeroşi, capabili să ocupe terenul. Aşa sunt, de exemplu, lichenii. Aceştia, prin mortificarea şidescompunerea unor părţi ale lor, prin activitatea unor animale mici care îşi găsesc aici adăpost,

prin praful şi detritusul aduse de ape şi vânt, produc mici cantităţi de sol care vor permite instalareamuşchilor , în paralel cu regresia lichenilor. Activitatea briofitelor sporeşte cantitatea de sol, făcând

posibilă instalarea pteridofitelor , apoi germinarea seminţelor unor plante ierboase anuale, ajunseîntâmplător în aceste locuri. Dacă este vorba de o stâncă dezgolită iniţial, rădăcinile acestor plantevor pătrunde prin fisurile stâncii, iar prin activitatea bacteriilor şi acţiunea factorilor climatici vor dezagrega stânca şi vor spori cantitatea de sol. În fazele succesionale următoare condiţiile devin

favorabile instalării plantelor perene care au, de regulă, cicluri vitale mai lungi şi înmulţire bisexuală. Populaţiile sunt mai complex organizate şi grupate și au, de regulă, un număr mai mic dedescendenţi, cu posibilităţi mai reduse de răspândire. Acest fapt se datorează îngustării nişelor, pe

72



măsura creşterii numărului de specii. Numărul speciilor consumatoare se mărește, lanţurile troficedevin mai lungi, cu multiple conexiuni între ele. Rezultă astfel o rețea trofică complexă. Apar diverse adaptări între plante şi speciile polenizatoare, între plante şi consumatorii lor, între diferitespecii de animale etc.. Complexitatea sistemului crește si odată cu aceasta și stabilitatea lui.

Teoria clementsiană a succesiunii primare a avut ca inspiraţie istoria naturală a reîmpăduririiinsulei Krakatoa (situată între Java şi Sumatera) după catastrofala erupţie vulcanică, din anul 1883,

care a distrus întreaga viaţă de pe insulă. Aici, ca pionieri ai vieţii au apărut algele albastre, apoi auurmat briofitele, pteridofitele şi într-un final angiospermele. În America de Nord, au fost observate pe alte spaţii abiotice (lavă solidificată) alge albastre. De aici s-a tras concluzia că, în procesul decolonizare, întotdeauna algele şi ferigile apar înaintea plantelor fanerogame. Această regulă nu esteînsă confirmată în toate cazurile. Unele observaţii făcute în regiuni cu vulcani activi au arătat căuneori, în faza de pionierat, sunt animale care apar înaintea plantelor. S-au remarcat şi situaţii încare plantele lemnoase nu au fost precedate în mod obligatoriu de licheni, muşchi şi plante ierboase[Yoshioka, 1974].

După teoria clasică a succesiunii, întâmplarea are un rol esenţial doar în faza de pionierat,după care intervine selecţia naturală produsă de factorii fizici. Mediul fizic selecţionează doar imigranţii care se adaptează noilor condiţii de existenţă. În felul acesta, fenomenele aleatorii de

imigrare se transformă într-un proces evolutiv ordonat. Urmează apoi stadiul de colonizare (eceză),în care imigranţii admişi de selecţie pun stăpânire pe biotop. Din acest moment, susţine Clements,întâmplarea nu mai joacă niciun rol în succesiune, biocenoza dezvoltându-se în continuare princoncurenţa interspecifică. Această teorie nu ţine seama de faptul că evoluţia biocenozei depinde de

posibilităţile de adaptare a speciilor la condiţiile de mediu, cu toate fluctuaţiile lor, iar înlocuireavegetaţiei dintr-un stadiu cu cel care-i urmează este rezultatul interacţiunii mai multor factori bioticişi abiotici, inclusiv alelopatiei [Rice, 1974].

Teoria modernă (stohastică) a ecogenezei are ca şi model istoria naturală a genezei biocenozelor de pe Insula Surtsey (sud-vestul Islandei), apărută în urma unei erupţii vulcanicesubmarine, în anul 1963. În primul an de existenţă s-au format primele oaze de viaţă, formate din

bacterii şi alge. În aceste condiţii, după numai cinci ani a fost observată prima plantă cu flori.Briofitele au apărut ulterior formând o pernă ce acoperea substratul nud. Dintre animalele pionieres-au remarcat artropodele, în special dipterele [Lindroth şi colab., 1975].

Pe teritoriile în care viaţa a fost distrusă total de lava vulcanică, pădurea s-a format în perioade diferite de timp şi în funcţie de latitudine. Pădurea de pe insula Krakatoa, aflată la tropice,era deja compactă după 75 de ani, în timp ce, în climatul subarctic (exemplu peninsula ruseascăKamciatka din nord-estul Asiei), pe locul unde s-au format fluvii de lavă, pădurea s-a refăcut dupăcirca 800-1200 de ani [Manko, 1980].

Popularea insulelor, atât la tropice cât și în regiunile nordice este de natură stohastică. Așase explică distribuția stranie a unor plante în insule învecinate, prin faptul că, întâmplător, sporiisau semințele unei specii au ajuns pe o insulă iar pe alta nu. În interiorul continentelor, pe dunele de

nisip plantele pioniere sunt ierburile și tufele, în timp ce, în munții înalți – plantele superioare.Prin urmare, conform acestei teorii, ecogeneza este privită ca un proces stohastic, ceurmează legi probabilistice.

Deși cele două teorii ale ecogenezei sunt antagoniste și par a fi incompatibile, Finegan(1989) este de părere că aceste contradicții nu sunt imposibil de depășit, iar armonizarea lor ar trebui făcută printr-o nouă teorie sintetică, mai puțin inflexibilă.

4.4.2.2. Succesiuni secundare

Când o biocenoză este distrusă par țial, din diferite cauze, pe biotopul respectiv apar speciidin ecosistemele vecine. Dacă succesiunea primară are ca punct de plecare colonizarea unor

biotopuri nude, succesiunea secundară are loc pe biotopuri ocupate anterior de alte biocenoze.Astfel, succesiunea secundară începe pe un teren modificat de biocenoza anterioară, unde existăacumulată o cantitate mai mare sau mai mică de energie (substanţă organică, detritus, nutrienţi, un

73



sol structurat etc.), ceea ce permite desfășurarea mai rapidă a întregului proces al succesiunii.În funcție de cauzele perturbatoare ce pot determina înlocuirea biocenozei pe același

substrat deosebim succesiuni abiogene, biogene și tehnogene, iar după amploarea lor avem macro-și microsuccesiuni.

Spre deosebire de ecogeneză, succesiunile secundare apar permanent în biocenoză,numeroase ecosisteme fiind cuprinse permanent într-un proces de succesiune.

Succesiunile abiogene se referă la formarea de ecosisteme noi, pornind de la fondul biocenotic vechi, prin for țele fizice ale mediului. Din această categorie de factori fac parte erupțiilevulcanice, cutremurele, incendiile naturale, uraganele, furtunile de zăpadă ș.a., care acționează înmod brutal, sau schimbările climatice, care produc transformări lente și de durată.

Erupț iile vulcanice pot declanșa sucesiunea secundară prin modificarea chimismuluisolurilor sau eutrofizarea (îmbogățirea în elemente minerale) lacurilor din apropiere, ca urmare adepunerilor de cenușă pe sol sau a pătrunderii masive de cenușă în apă. Cutremurele pot determinaalunecări de teren, cu transformări majore ele ecosistemului. Incendiile naturale sunt produse dedescărcările electrice din atmosferă și apar ca fenomene normale, repetabile în savana est-africană,în pădurile montane de pin din California, în pădurile de eucalipt din Australia, în stufări șurile dinDelta Dunării etc. [Stugren, 1994]. Efectele incendiilor asupra mediului pot fi multiple: accelerareacircuitului materiei în zonele boreale, unde mineralizarea se desfășoară mai greu, favorizareaacumulărilor de azot, reducerea cantității de semințe din sol etc.. În cazul succesiunii pirogenetice,într-o primă fază are loc reducerea diversității specifice. Într-un incendiu de pădure, în primii 10-13ani proliferează ierburile și tufele; ulterior, acestea regresează din cauza concurenței speciilor lemnoase. Evoluția vegetalelor, în cazul succesiunii pirogenetice este influențată și de alelopatie[Rice, 1974]. Uraganele pot conduce la dispariția coralilor din cauza îndulcirii apei marine, lascindarea fondului forestier și crearea de luminișuri unde apar ca și pionieri plantele ierboase.Furtunile de zăpadă pot distruge păr ți însemnate ale pădurilor de conifere dând naștere așanumitelor “goluri de furtună”. Schimbările climatice globale înlocuiesc adeseori unele specii, fărăsă afecteze structura și funcționalitatea ecosistemelor. În cazul zonelor deșertificate, a topirii

ghețarilor montani ș.a. putem vorbi însă de alterarea profundă a ecosistemului cauzată de încălzireaglobală a Pământului. Succesiunea biogenă a ecosistemelor este determinată, în principal, de concurența

interspecifică, de posibilitățile speciilor de a le elimina din biotop pe cele autohtone. În cazul plantelor, succesul acestei acțiuni este asigurat atât de capacitatea competitivă a plantelor adulte câtși a semințelor și plantelor tinere. Colonizarea noului teritoriu de către imigrant nu înseamnăneapărat izgonirea speciilor autohtone ci creșterea producției primare realizate [Werner, 1977].Odată cu creșterea ariei ocupate de specia gazdă va spori și numărul animalelor asociate.

Un exemplu concludent îl constituie smirdarul caucazian ( Rhododendron ponticum) care,introdus în Irlanda, a ocupat teritorii întinse în pădurile de stejar, datorită toleranței sale la umbră, aratei reduse de metabolism și a creșterii suprafeței foliare (fig. 46) [Cross, 1981]. Furnica sud-

americană Iridomyrmex humilis , foarte agresivă, adusă în America de Nord a exterminat numeroasespecii indigene și a ocupat biotopurile devenite libere.

Fig. 46. Rhododendron ponticum – specia care a “cucerit”arii întinse în pădurile de stejar din Irlanda

74



Succesiunea secundară nu se referă numai la specii imigrante care elimină sau limiteazăcreșterea și dezvoltarea speciilor autohtone. Așa cum s-a menționat deja la începutul prezentuluisubcapitol (4.4.2.), biocenoza, prin activitatea ei, modifică biotopul. Astfel, algele pot modificacompoziția chimică a apei. Aciditatea solului și conținutul în elemente minerale pot fi influențatede resturile plantelor (exemplu - litiera) intrate în putrefacție, de activitatea florei și faunei din sol.Treptat, biotopul modificat devine impropriu pentru speciile care au determinat schimbarea lui.

Acestea regresează şi chiar dispar treptat, fiind înlocuite cu alte specii pentru care noile condiţii suntmai potrivite și au avut câștig de cauză în lupta interspecifică.Succesiunile secundare pot fi determinate și de erbivore, prin pășunat selectiv.

Succesiunile tehnogene sunt induse de activitățile antropice, îndeosebi de industrie șiagricultură. Omul a determinat succesiuni secundare și chiar ecogeneze încă din antichitate prinfoc, unelte, arme și animale domestice.

Pe unele terenuri degradate industrial, biocenozele sunt eliminate, iar repopularea începeabia după încetarea activității unității poluatoare. Succesiuni produse de activități industrialeîntâlnim pe haldele de steril și minele de suprafață ale exploatărilor miniere și pe haldele de cenușăale termocentralelor pe cărbune. În aceste cazuri, refacerea naturală a ecosistemelor este foartedificilă datorită conținutului de metale grele, a acidității ridicate, a troficității scăzute a substratului,a lipsei descompunătorilor etc.. De aceea, pentru grăbirea refacerii vieții pe aceste biotopuri seimpune executarea de lucrări de reabilitare ecologică artificială care sunt deseori foarte costisitoare.

Agricultura, prin ameliorarea solurilor și utilizarea pesticidelor, accelerează succesiunilenaturale de pe aceste biotopuri. Solurile contaminate cu pesticide se pot transforma rapid în terenuriabiotice sau cu o biodiversitate redusă [Tomkins și Grant, 1977]. Îngrășămintele chimice dinagricultură, aplicate necorespunzător, pot conduce la eutrofizarea apelor stătătoare continentale,modificând compoziția biocenotică a acestor ecosisteme.

Tot în categoria succesiunilor secundare tehnogene intră și construcțiile de baraje unde biocenozele specifice apelor curgătoare sunt înlocuite cu cele tipice apelor stagnante.

4.4.2.3. Stabilizarea ecosistemuluiPână în momentul de față, specialiștii nu au ajuns la un consens cu privire la desfășurarea

și legitățile generale ale succesiunii. Teoria clementsiană susține că, în decursul succesiunii,numărul de specii, biomasa globală, diversitatea speciilor și structurarea biocenotică sunt încontinuă creștere. Această idee s-a desprins din modul cum se dezvoltă pădurea, de la structurisimple la structuri complexe. Observații mai atente arată însă că viteza de dezvoltare a diferitelor compartimente ale pădurii este diferită. De asemenea, Ott și Fedra (1977) constată că, pe fundulmărilor și oceanelor, cea mai mare producție de biomasă se realizează în condiții de instabilitate, întimp ce, într-o pădure, valorile maxime ale biomasei coincid cu stabilitatea maximă (fig. 47). Și aiciexistă însă diferențe: pădurile de foioase din SUA ating biomasa maximă la începutul succesiunii,

după tăierea pădurii, iar al doilea maxim, mai scăzut decât primul, în stadiul final (fig.48).

Fig. 47. Ecogeneza unei păduri [Whittaker, 1975]

75



Fig. 48. Desfă șurarea teoretică a ecogenezei pădurii

[Bormann și Likens, 1979]

În ecologie, conceptul de climax (gr. klimax = punct culminant) sau comunitate finalăînseamnă faza de dezvoltare, de succesiune a ecosistemului care prezintă un grad mare destabilitate, păstrându-se timp îndelungat fără transformări esențiale. Exemple de asemeneacomunități sunt: codrii de fag din Carpați, pădurile de conifere (taiga) nord-americane și euro-siberiene, pădurile tropicale virgine, recifii de coralieri etc.

Dacă speciile vegetale ce compun aceste comunități stabile sunt armonizate cu factoriiclimatici, aceastea pot să rămâne în esență neschimbate timp de secole sau chiar milenii. Aceastărelație a fost denumită de Clements (1928) citat de Stugren (1994) climax climatic sau monoclimax.Ulterior, s-a considerat eronat conceptul de monoclimax, deoarece numai adaptarea vegetației laclimă nu poate explica menținerea îndelungată a unei biocenoze. De aceea, s-a introdus noțiunea de

policlimax sau climax edafic care subliniază necesitatea unei concordanțe a vegetației cu clima dar și cu solul [Du Rietz (1930) citat de Stugren (1982)]. În 1953, Whittaker include și fauna în

aprecierea climaxului ecologic. Conform teoriei sale (“climax pattern theory”), stabilitatea unei biocenoze se întemeiază pe conexiunea constantă între plante și animale.Toate conceptele de climax pornesc de la ideea că acesta reprezintă o construcție unitară. O

cercetare mai profundă arată însă că, nicio comunitate finală nu are toate componentele sale înacelași grad de stabilitate, unele subsisteme fiind „mature”, altele „tinere”. În realitate, climaxuleste edificat de câteva specii vegetale care au câștigat în lupta pentru existență [Beklemișev, 1956]și se întemeiază pe specii cu durată lungă de viață individuală [Frank, 1968].

Ecosistemele mature sunt esențiale pentru stabilitatea biosferei, de aceea se impuneconservarea lor pe suprafațe tot mai mari.

76



Capitolul 5FUNCŢIILE ECOSISTEMULUI

Funcționarea ecosistemului este asigurată de interacțiunile existente între

populațiile biocenozei care-l compun și interacțiunile acestora cumediul lor abiotic. Existența și activitatea oricărei populații, ca verigă a lanțuluitrofic, este condiționată de consumul cantității necesare de substanță șienergie. De aceea, baza funcționării oricărui ecosistem este alcătuită din energia solarăsau energia chimică pe de o parte, precum și substanțele nutritive pe de altă parte. Antrenareaacestor două componente în circuitul biologic și transformarea lor în substanțeleorganice ce formează organismele vii, permit ca ecosistemele să fie considerate unită ț i

producătoare de materie organică .De aici, rezultă funcțiile importante ale unui ecosistem, respectiv, funcţia energetică,

funcția de circulaţie a materiei și cea de autoreglare. Funcț ia energetică constituie esența funcționării unui ecosistem și constă în captarea

energiei solare sau chimice de către producătorii primari (organisme foto- sau chemosintetizante) și

transferul lor la grupele de consumatori. Funcț ia de circulaț ie a substanțelor anorganice și organice în ecosistem, prin intermediul

lanțurilor (rețelelor) trofice. Funcț ia de autocontrol , respectiv de menținere a unui echilibru între populațiile

componente ale biocenozei, între populații și mediul lor abiotic. Fără stabilitatea în timp și spațiu aecosistemelor nu este posibilă îndeplinirea, în condiții normale, a funcției energetice și a celei decirculație a ecosistemului.

Cele trei funcții sunt indisolubil legate între ele și constituie condiția necesară funcționăriiunui ecosistem. Astfel, circulația substanțelor (funcția de circulație) în structura trofică nu se poateface fără consum de energie (funcția energetică) și nici fără lanțurile (rețelele trofice) care

reprezintă mecanismul principal al funcției de autocontrol. Aceeași idee ne sugerează și schemareputatului ecolog Smith (1992) – fig. 49.Materia se manifestă sub formă de substanț ă sau masă (m) și energie ( E ). Substanța este

purtătorul material al energiei și este alcătuită din molecule și atomi. Conform celebrei ecuații a luiEnstein E = mc2 , substanța se transformă integral în energie atunci când viteza obiectului este egalăcu cea a luminii. Întrucât în natură nu întâlnim astfel de viteze, substanța și energia rămân distincte,în planul biosferei. Migraț ia substanț ei are un caracter ciclic, deoarece o substanță poate parcurgede mai multe ori aceeași unitate vitală, viața atomului fiind, în principiu, nelimitată. Fluxul deenergie are însă un sens unic, este aciclic, așa cum rezultă limpede din subcapitolul 5.1.

Fig. 49. Schema ecosistemului. Săgeț ile indică trecerea de la un subsistem la altul al ecosistemului. Celetrei componente majore ale ecosistemului sunt producătorii, consumatorii și elementele abiotice (materie

77



organică inactivă, solul, nutrienț ii din sistemele acvatice, sedimentele etc.). Liniileindică interacț iunile sistemului cu mediul [Smith, 1992]

5.1. Funcţia energetică a ecosistemelor

Orice unitate vitală, organismică sau supraorganismică, își menține structura, subzistă și se

dezvoltă datorită scurgerii fluxului de energie prin sistem. Legătura strânsă dintre populațiile unei biocenoze, prin intermediul hranei, a fost explicată de numeroși autori [Clarke (1939), Ivlev (1939),Judy (1940), Lindeman (1942)]. Cel din urmă autor introduce în ecologie teoria trofo-energetică conform căreia relațiile dintre populațiile biocenozei sunt tratate sub forma energiei, pornind de lasursa primară de energie (solară sau chimică).

Transmiterea energiei între compartimentele energetice ale sistemelor biologice este studiatăde energetica ecologică . Aceasta este întemeiată pe principiile termodinamicii.

5.1.1. Principiile termodinamicii în ecologie

Termodinamica este știința care studiază transformările diferitelor forme de energie în

sistemele antropice și naturale. În sens restrâns, termodinamica este legată de teoria mecanică acăldurii care descrie și demonstrează transformarea lucrului mecanic în energie și invers.Formularea celor două principii, pe care se bazează termodinamica clasică, s-a făcut pe bazastudierii mașinilor termice. Ulterior, s-a constatat că aceste principii sunt fundamentale și pentrunatura vie.

Termodinamica operează cu două categorii de procese: reversibile și ireversibile. La celedin prima categorie, modificările energetice apărute într-un sistem dispar atunci când procesul sedesfășoară în sens invers, ceea ce nu este valabil și pentru procesele ireversibile. Dacă la proceselereversibile, parametrii stării inițiale sunt identici cu cei ai stării finale, la cele ireversibile suntdiferiți. Conceptele termodinamicii proceselor ireversibile sunt edificatoare și pentru sistemele

biologice, deoarece fiecare proces fizico-chimic real din biosferă presupune achiziție sau pierderede energie.Conform primului principiu al termodinamicii (p. conservării energiei) energia nu poate fi

creată și nici distrusă, ci doar transformată dintr-o formă în alta. Ecosistemul funcționează ca unlaborator de acumulare şi transformare a energiei; niciun ecosistem de pe planeta noastră nu

produce energie; pe niciun nivel trofic al ecosistemului nu are loc producț ie de energie, ci numai otransformare de energie. Aplicând postulatul I în ecologie, constatăm că bilanțul energetic al unuiecosistem se bazează pe transformarea energiei inițiale intrate prin fotosinteză și cheltuirea unei

păr ți din această cantitate de energie în procesul respirator. După logica termodinamicii, un lanțtrofic care are în stadiul inițial o cantitate mai mare de energie decât alt lanț trofic, cu acelașinumăr de verigi (transformări energetice), va avea și la final o cantitate mai mare de energie.

Din primul principiu al termodinamicii reiese faptul că intrările de energie într-un sistemtrebuie să fie egalate de ieşiri, deci printr-un ecosistem energia se scurge intr-un flux continuu.

Așadar, energia înglobată în hrana care circulă de-a lungul lanțurilor trofice nu poate ficreată ci numai preluată de către biosisteme și transformată. Aceste transformări se fac întotdeaunaînsă cu pierderi de energie. De aici, decurge cel de-al doilea principiu al termodinamicii, respectiv

principiul degradării energiei. Potrivit acestuia, în orice proces de transformare a energiei(exemple: energia luminii energie chimică; energie chimică energie mecanică, electrică,nervoasă etc.) o parte din energia potențială se pierde sub formă de căldură. Așa cum o mașinătermică nu poate transforma integral o cantitate de căldură în lucru mecanic, în mod similar,sistemele biologice vor stoca doar o parte din hrana ingerată, restul pierzându-se irecuperabil înmediu sub formă de căldură. Transferul de energie într-un ecosistem, de la un compartiment la altulse soldează cu pierderi de energie. În consecință, randamentul transformării va fi întotdeauna maimic decât 1. De aici rezultă, în mod logic, reducerea cantității de energie din ecosistem de la

producătorii primari spre consumatorii de vârf (fig. 50).

78



Organismele primesc aport continuu de energie utilizabilă, fie sub forma energiei libereradiante (plante), fie sub forma energiei chimice stocate în alimente (animale).

Menținerea sistemelor biologice se face cu pierderi energetice însă aceste pierderi suntcompensate de captarea constantă de energie. Creșterea complexității sistemelor biologice (sintezade substanțe organice complexe pornind de la substanțe simple, construirea de celule, țesuturi,organe complexe etc.) înseamnă și creșterea ordinii sistemului, respectiv scăderea entropiei. În

schimb, la sistemele lipsite de viață entropia (pierderi energetice) crește iar sistemul dedezorganizează.

Organismele heterotrofe utilizează energia înglobată de producătorii primari în substanțeleorganice sintetizate, de aceea este necesară reluarea permanentă a procesului autotrof care fixeazănoi cantități de energie.

Forma primară de energie liberă disponibilă pentru întreaga biosferă este radiațiaelectromagnetică din spectrul vizibil al luminii solare. Autotrofele chemosintetizante, care obținenergia metabolică prin oxidarea unor substanțe minerale, au o pondere neglijabilă în ansamblul

biosferei.În straturile superioare ale atmosferei, energia solară incidentă este de circa 2 cal/cm2/minut

și poartă numele de constantă solară . Din această cantitate de energie, doar o mică parte esteinterceptată de biocenoză, restul fiind reflectată în spațiu sau absorbită de componenții atmosferei(ozon, vapori de apă, particule de praf etc.). Chiar și lumina care a străbătut atmosfera poate rămânenevalorificată de biosferă atunci când ajunge în zonele de deșert biologic (calote glaciare, regiuniaride de pe continent etc.).

Energia solară este alcătuită din 45% radiații din spectrul vizibil, 45% radiații infraroșii și10% ultraviolete.

Energia emisă de radiația solară cuprinde două categorii importante de radiații: solară șitermică . Radiația solară are lungimi de undă scurte (ultraviolete, vizibile și infraroșii apropiate decele vizibile), iar cea termică cuprinde undele lungi (fig. 4). Radiația solară din spectrul vizibil esteesențială în procesul de fotosinteză, iar radiația termică asigură energia calorică necesară

proceselor vitale. Fotosinteza este procesul specific plantelor verzi, prin care sunt captate radiaţiile solare cuajutorul clorofilei, iar această energie este convertită în cea a legăturilor chimice din substanţeleorganice. Dioxidul de carbon este înglobat în circuitul carbonului organic prin fotosinteză. Înacest proces sunt implicate şi sărurile minerale (N, P, K, S etc.). Privită din punct de vederechimic este o reacţie reducătoare, în care CO2 (acceptor de hidrogen - electroni) este redus, apaconstituie sursa de hidrogen, iar radiaţia luminoasă (fotonii) este sursa de energie necesară

procesului de reducere.Pe lângă plantele verzi, care fixează energia solară prin fotosinteză, mai sunt și bacteriile

fotosintetizante (bacterii purpurii) care utilizează aceeași formă de energie primară. Acestea dinurmă produc fotosinteza însă cu ajutorul pigmenților carotenoizi și nu a clorofilei.

A treia categorie de producători primari este cea a bacteriilor chemosintetizante care nuutilizează energia solară ci energia chimică pentru sinteza substanțelor organice. Așa cum s-aamintit deja, energia chimică a autotrofelor chemosintetizante are o contribuţie modestă la bilanţulenergetic din ecosisteme, fiind folosită în principal de bacteriile nitrificatoare, sulfuroase şiferuginoase. Dacă în fotosinteză, sursa de carbon este dioxidul de carbon (CO 2), în procesul dechemosinteză aceasta este reprezentată de metan (CH4). În sinteza chimică a substanțelor esteutilizată apa ca sursă de hidrogen, iar pentru reducerea CO2 este folosită energia rezultată dinoxidarea unor compuşi anorganici (compuşi ai sulfului, ai fierului). De exemplu, bacteriilenitrificatoare din genul Nitrosomonas (a) oxidează amoniacul până la nitriți, iar bacteriile

Nitrobacter (b) continuă procesul de oxidare până la nitrați. În ambele procese se eliberează energienecesară reducerii CO2, în vederea sintezei de moleculă organică.

a.) 2 NH3 + 3 O2 2 HNO2 + 2 H2O + 158 kcal b.) 2 HNO2+ O2 2 HNO3 + 43,2 kcalReacţia extrem de simplificată a fotosintezei este:

79



clorofilă

↓6 CO2 + 6 H2O + energie solară → C6H12O6 + 6 O2

( glucoză )

Fig. 50. Transferul de energie într-un ecosistem [Sutton și Harmon, 1973]

Dat fiind faptul că rolul principal în producția de substanță organică pe planetă revine plantelor verzi, toate aspectele privind fluxul de energie, producția și productivitatea primară, sevor referi la această categorie de producători primari.

5.1.2. Fluxul de energie în sistemele biologice

Fluxurile energetice ale ecosistemelor constau în trecerea energiei, incluse în hrană, de-alungul lanțurilor trofice.

Energia solară care ajunge la plante este transformată, în prezenţa clorofilei, în energiechimică pe care plantele o depozitează în molecule de glucide, lipide, protide etc., iar princonsumarea lor de către animale energia trece în corpul acestora din urmă. În corpul animalelor, o

parte din energia conținută în alimentele ingerate se acumulează în biomasă, iar altă parte se pierde,fie sub formă de căldură, fie sub formă de excrete. Atât în plante cât şi în animale energia chimică

80



conţinută în molecule este eliberată în procesul respiraţiei şi utilizată în toate procesele vitale. O parte din această energie se transformă în căldură, iar în final, după moartea organismelor, toatăenergia chimică a moleculelor organice este transformată de către descompunători în energiecalorică.

Din subcapitolul anterior am reținut că, din energia solară incidentă pe suprafața atmosfereidoar o parte ajunge la nivelul foliar al plantelor. În consecință, numai aproximativ 0,04% din

energia ce formează constanta solară este fixată în produșii fotosintezei din biosferă. De aceea, pentru caracterizarea randamentului fotosintezei, energia chimică stocată în hidrații de carbontrebuie să fie raportată la energia radiantă efectiv incidentă pe suprafața frunzelor [Mărgineanu,1982]. Plantele absorb circa ½ din energia incidentă și rețin prin fotosinteză 1-5% din luminaabsorbită [Mohan și Ardelean, 1993]. Dacă vom calcula eficiența fotosintezei raportându-ne laîntregul an, aceste valori vor fi, evident, mult mai reduse : 2% în păduri, 0,66% în culturi și pajiști,0,3% în tundră, 0,06% în deșert, 0,2% în ocean. În condiții optime de cultură și zile favorabile devară randamentul realizat în conversia energiei luminoase este de 4-5% din radiația solară incidentă[Borza și Coste, 2003].

Desfășurarea fluxului energetic este descris prin următoarea ecuație:

A = R + P

în care : A = asimilaț ie, R = respiraț ie, P = producț ieLa animale, energia încorporată în hrană se scindează în energie asimilată și în energia

nemetabolizată a fecalelor și urinei. Energia asimilată se scindează, la rândul ei, în energie utilizatăîn respirație și energie pentru producție. Eficiența fluxului energetic este dată de raportul întrerespirație și producție. Consum de energie solicită atât producția (sinteza) cât mai ales întreținerea

biomasei [Calow, 1977 citat de Verlag, 1986]. La animale, întreținerea biomasei se face cu maricheltuieli de energie; multe dintre ele necesită cheltuieli energetice importante cu întreținerea, dar investesc foarte puțin în producție (curculionide, rozătoare, păsări erbivore, renii etc.) [Turcek,

1967; Weil și colab., 1981]. La cele domestice, câștigul net de energie poate crește prin valoareaenergetică foarte ridicată a furajelor [Balch și Reid, 1976] – fig. 51.Biomasa producătorilor înglobează energie la nivelul legăturilor pirofosforice din acidul

adenozintrifosforic (ATP). ATP este necesar desfășurării tuturor proceselor metabolice dinorganism. Astfel, prin consumul prăzii, prădătorul va obține ATP necesar desfășurării tuturor funcțiilor din organism. Pentru eliberarea energiei conținută în hrană este necesară descompunerea

prealabilă a macromoleculelor în molecule mici (proteine aminoacizi; glucide monoglucide;lipide acizi grași).

Prin transferul energiei de la pradă la prădător, are loc migrarea energiei de la un nivel troficla altul.

Carbonul, azotul, fosforul și alte elemente care intră în componența materiei vii pot fi

recirculate de mai multe ori în ecosistem, trecând din componența viului în cea a neviului și invers.Spre deosebire de substanțe, energia odată depreciată sub formă de căldură nu mai poate fireutilizată de sisteme, impunându-se astfel noi intrări de energie potențială. De aici rezultăcaracterul unidirecț ional al fluxului energetic.

Un alt principiu energetic specific ecosistemelor este maximalizarea fluxului de energie și aeficienț ei energetice. Așadar, fiecare compartiment va tinde să obțină cât mai multă energie de laalte compartimente și să cedeze cât mai puțină energie.

În interiorul ecosistemelor, trecerea energiei de la un nivel trofic la altul nu se face cuacelași randament. Eficiența acumulării energiei crește spre nivelurile superioare. Erbivorele suntconsiderate risipitori de energie, adică consumă mult, dar asimilează puțin. Carnivorele sunt

acumulatori de energie; ele consumă puțin, dar asimilează mult din materialul ingerat (fig. 52).

81



Fig. 51. Fluxul de energie din compartimentul animale domestice [Balch și Reid, 1976]

Fig. 52. Dinamica energetică a unui lanț trofic dintr-un ecosistem natural din zona temperată [Puia șicolab., 1999]

În figura 53 este prezentată schema generală a fluxului de energie într-un ecosistem. Putem

observa aici că, pe măsură ce trecem de la nivelul producătorilor către consumatorii de rang înalt, otot mai mare parte din energia asimilată va fi utilizată pentru necesitățile proprii ale organismelor,în detrimentul producției de biomasă (cantitatea de substanţă organică acumulată într-o perioadă de

82



timp şi existentă la un moment dat). Pe măsura avansării într-un lanț trofic, disponibilitățileenergetice devin din ce în ce mai mici pentru nivelul trofic următor. Eficienț a ecologică (exprimă în

procente raportul dintre energia furnizată ca biomasă nivelului trofic următor și energia consumatăde acesta din nivelul trofic inferior) are valoarea de 10%, în majoritatea cazurilor. Aceasta înseamnăcă, din energia consumată prin hrană, un nivel trofic va pune la dispoziția nivelului trofic superior doar 10% din ceea ce a consumat. Reducerea de 10 ori a energiei disponibile ca hrană, prin trecerea

de la un nivel trofic la altul, face ca numărul maxim de verigi ale majorității lanțurilor trofice să nufie mai mare de 5-6.

Această legitate are o profundă semnificaţie biologică dacă ţinem seama şi de faptul că, pornind de la producătorii primari către consumatorii de vârf, creşte, în linii mari şi nivelul evolutival speciilor. Speciile mai evoluate de organisme desfăşoară o activitate superioară, mai intensă şimai diversificată. De exemplu, la păsări şi mamifere o proporţie însemnată de energie estecheltuită pentru căutarea şi capturarea prăzii (la carnivori) dar și pentru protecţia, îngrijirea şieducaţia puilor.

De aici rezultă că fluxul de energie prin ecosistem nu este un simplu transfer al energieichimice de la un nivel trofic la a1tul, ci şi un proces de schimbare a energiei în formesuperioare, precum energia nervoasă și energia psihică.

În ecosisteme, energia nu circulă în flux continuu, viața ecosistemelor fiind asigurată de posibilitatea înmagazinării energiei la nivelul energiei chimice potențiale din organismele cecompun biocenoza.

Din cele prezentate mai sus se desprind câteva legități ale fluxului de energie înecosisteme :

a.) caracterul unidirecțional; b.) caracterul discontinuu;c.) tendința ecosistemelor de maximalizare a fluxului de energie și a eficienței energetice;d.) scăderea biomasei, de la nivelul producătorilor primari spre nivelurile trofice

superioare;

e.) creșterea cantității de energie risipită prin respirație, în defavoarea biomasei, pemăsură ce ne îndreptăm spre consumatorii de vârf;f.) creșterea eficienței utilizării (consumului) energiei (hranei) odată cu creșterea

rangului consumatorilor.

83



Fig. 53. Schema generală a fluxului de energie printr-un ecosistem[Ramade, 1978]

84



Fiecare ecosistem are propria sa configurație energetică, în funcție de natura sa și deregiunea geografică în care este amplasat. Astfel, în stepe cea mai mare cantitate de energie estedepozitată în sol de unde este cedată, în mare parte, ortopterelor [Gyllenberg, 1969]. În tundrăși în munții înalți cantitatea de energie din sol este redusă, fluxul energetic având valorile celemai înalte în compartimentul rozătoarelor de unde trece mai departe în compartimentelesuperioare ale ecosistemului [Belaia și Morozov, 1979; Danilov, 1980]. În lacurile de apă

dulce, fluxul principal de energie se scurge prin zooplanctonul erbivor (obține 40-50% dinenergia masei algale), iar în ecosistemele marine prin microfloră.

Însemnătatea științifică și practică a cercetărilor cu privire la fluxul de energie este unadeosebit de importantă. Acestea permit înțelegerea legităților productivității biologice, afactorilor ce concură la producția de biomasă, dau posibilitatea prognozării dinamicii resurselor

biologice, a amenajării raționale și a protecției ecosistemelor.

5.1.3. Producția și productivitatea ecosistemelor

În plan macroscopic, fluxul de energie apare ca un flux de materie, în care moleculeleasimilate sunt transformate în molecule specifice consumatorului. Ecosistemele nu sunt numaidepozite și transformatori de substanță ci și producători. Evident, producători de substanțăorganică, nu de energie. Astfel, livada, pădurea, pășunea, funcționează ca niște întreprinderi

producătoare de biomasă, pe baza unei tehnologii naturale. Momentele esențiale ale procesului de producție constau în legarea primară a biomasei și în descompunerea necromasei.

Ramura ecologiei care se ocupă cu formarea substanței organice în biosferă este denumităbiologia productivită ț ii. În rândul ecologilor nu există, în momentul de față, definiții unanimacceptate în domeniul biologiei productivității. De aceea, în cursul de față, definițiile utilizate suntcele mai frecvent întâlnite în literatura de specialitate și cele mai compatibile cu noțiunile

prezentate în lucrarea de față.În fiecare ecosistem există două componente ale producției: producția primară și producția

secundară. I. Producț ia primară este cantitatea de materie organică sintetizată de producătorii primari(plantele verzi şi organismele chemosintetizante) pe baza substanțelor anorganice. Sinteza primarăa substanței organice se bazează pe două surse de carbon: CO2 (în fotosinteză) și CH4 (închemosinteză). Producția primară reprezintă sursa de hrană pentru toate speciile heterotrofe și seexprimă sub formă brută şi netă. Producţia primară brută (PPB) , reprezintă cantitatea totală desubstanță organică produsă de către organismele autotrofe, prin fotosinteză, respectiv chemosinteză.O parte din această energie este folosită pentru desfășurarea proceselor metabolice (sintezăsubstanțe organice, mișcare etc.) ale plantei producătoare, iar partea rămasă este acumulată subformă de substanţă organică în celulele ţesuturilor, constituind producţia primară netă (PPN).Câștigul propriu-zis de biomasă se obține după scăderea “cheltuielilor de întreținere ale plantei”,

exprimate prin respirație. Dinamica proceselor metabolice este întreținută de un flux slab, dar permanent, de electroni pus la dispoziția organismului prin respiraț ie. Prin respirație suntdesfăcute, de fapt, legăturile C-C din substanțele organice, energia rezultată fiind utilizată treptat[Puia și colab., 1998].

Deci, producţia primară netă (PPN) = producţia primară brută (PPB) – consumul respirator (R). Producţia primară netă constituie sursa de hrană disponibilă pentru nivelul trofic alconsumatorilor primari (fitofagi).

Cantitatea de substanţă organică acumulată (producţia netă) într-o perioadă de timp şiexistentă la un moment dat în ecosistem poartă numele de biomasă. Viteza de acumulare a

biomasei, prin fotosinteză, raportată la unitatea de timp și de suprafață reprezintă productivitatea

primară. Rezultatul productivității primare este, așadar, producţia primară netă.În timp, producţia primară netă nu are o valoare constantă. De exemplu, la sfâr șitul toamneifrunzele arborilor mor, intrând în structura detritusului. La fel se întâmplă cu partea aeriană a unor

plante cu rizomi sau bulbi. Substanța organică, rămasă sub formă de biomasă a părţilor vegetale vii

85



ale plantelor reprezintă biomasa pe picioare (“standing crop“). Biomasa pe picioare este o parte a producţiei primare nete.

Productivitatea primară, biomasa, producția primară, se exprimă în greutatea substanţeiorganice uscate raportată la unitatea de spaţiu (mg/l; g/mp; kg/ha etc.) şi timp. Transformareaunităţilor de masă în unități energetice se poate face cunoscând echivalentul unui gram de substanțăuscată (materie organică + substanțe minerale) în kcal. De exemplu, în cazul plantelor terestre un

gram de substanţă uscată echivalează cu 4,5 kcal [Botnariuc și Vădineanu, 1982].Puia şi colab. (2001) apreciază că în agroecosistemele cu recolte acceptabile, productivitatea

primară netă este sensibil mai mare decât în ecosistemele naturale înlocuite, dacă acestea au fostalcătuite din plante ierboase.

În tabelul 2 putem observa producţia primară netă a unor ecosisteme terestre șiacvatice - pădurile tropicale umede: 2.800 g/mp/an; pădurile de foioase din zona temperată:1000 g/mp/an; terenuri cultivate din zona temperată: 50 g/mp/an; deșerturi: 3 g/mp/an; bălțiși mlaștini: 2000 g/mp/an.

Tabelul 2Producția primară netă a unor ecosisteme

[Lieth, 1975] Ecosistem Producț ia primară netă

kg/mp/an în milioane (106 ) cal/mp/an Ecosisteme terestrePăduri tropicaleumede

2,8 11,5

Păduri de foioase 1,0 4,6Păduri boreale(conifere)

0,65 3,0

Tundra 0,16 0,7

Savanele (pășuniletropicale) 0,8 3,2

Pășunile temperate 0,8 3,2Deșerturi 0,003 -Terenuri cultivate 0,05 2,7

Ecosisteme de apă dulceBălți și mlaștini 2,0 8,4Lacuri și cursuri deapă

0,5 2,3

Ecosisteme marine

Largul oceanului 0,13 0,6Zonele cu curențide convecție

0,5 2,5

Platformăcontinentală

0,36 1,6

Recifi 2,0 9,0Estuare 1,8 8,1

Propor ția PPB, cheltuită în respirația producătorilor primari, variază între limite foartelargi, de la 20% la 80%, ea fiind mai mare în ecosistemele forestiere comparativ cu planteleanuale [Whittaker și Marks, 1975]. Kormondy (1996) apreciază că, în linii mari, aproximativ

jumătate din producția primară brută este utilizată de plante în procesul respirator. Desigur că,există numeroase excepții, în special speciile de plante anuale cultivate în sisteme intensive[Puia și colab., 2001].

86



Recolta reprezintă doar o parte din producţia primară netă. Aceasta diferă foarte multîntre recoltele bazate pe organele de reproducere şi cele bazate pe organe vegetative. Astfel, la

boabele de cereale şi leguminoase umiditatea este de 12-16%, iar la fructele cărnoase şituberculi 70-80%. De aceea s-a generalizat practica evaluării recoltelor în substanţă uscată.

Corelaţia dintre recoltă şi producţie primară netă poate fi sugerată de valorile indiceluide recoltă ( IR), prin care vom înţelege procentul de substanţă uscată din produsul util din

punct de vedere economic [Puia şi colab., 2001]. În unele cazuri recolta este extrasă din masavegetală supraterană, în alte cazuri din cea subterană (rădăcinoase, tuberculifere, bulbifereetc.). În tabelul 3 sunt prezentate valorile indicelui de recoltă la câteva specii de plantecultivate.

Tabelul 3Valoarea indicelui de recoltă la câteva plante cultivate

[Zelitch, 1975]

Specii de plante cultivate Indicele de recoltă (%)Media Limitele de variaţie

Porumb- soiuri polenizate liber 24 -- hibrizi 42-43 38-47Sorg 41 40-41Orez 51 43-57Orz 48 35-52Grâu 31-39 23-46Secară 27 26-29Fasole boabe 59 53-67Soia 32 29-36

Menţionăm că pentru stabilirea indicelui de recoltă, raportarea s-a făcut la PPNsupraterană. Chiar dacă recolta utilă a speciilor luate în studiu este reprezentată de organelede reproducere, indicele nu depăşeşte decât foarte rar valoarea de 50%. Dacă raportarea s-ar fi făcut la total PPN, cifrele s-ar reduce cu circa 1/3, iar dacă IR s-ar raporta la PPB, valoriledin tabel s-ar reduce aproximativ la jumătate.

De-a lungul timpului, unul dintre obiectivele amelioratorilor a fost creşterea indiceluide recoltă [Puia şi colab., 2001]. Productivitatea agricolă primară este determinată, aşadar, defactorul genetic, dar şi de intensitatea luminii, concentraţia CO2, aprovizionarea cu apă şielemente minerale etc.. De aici, decurg o serie de adaptări ale tehnologiei plantelor de cultură,în vederea creşterii productivităţii: expoziţia culturilor, stabilirea densităţii optime, tăierile

pomilor fructiferi, îndepărtarea excesului de apă, irigarea, fertilizarea, solele săritoare cu plante leguminoase pentru fixarea azotului atmosferic etc..

II.) Producţia secundară brutăSubstanţa organică produsă de plantele unui ecosistem reprezintă sursa de energie

disponibilă pentru nivelurile trofice următoare ale diferiţilor consumatori: direct pentru fitofagi,indirect pentru consumatori de ordine mai înalte.

Producţia primară poate fi valorificată pe deplin numai atunci când printre consumatorii primari există un grup de fitofagi cu număr mare de indivizi, capabili să convertească o cantitatemare de substanţă vegetală în substanţă animală. Astfel, materia şi energia, puse în circulaţie de

plante, pot deveni accesibile şi pentru animalele nefitofage. Aceste grupe de consumatori primariformează în biocenoze aşa numitele “industrii cheie”. De exemplu, în Oceanul Atlantic, funcţia deindustrie cheie este îndeplinită de krill ( Euphasia superba) [Beddington şi May, 1982], în savane,de termite [Wood, 1976], în pădurile de foioase, de păduchii de frunze etc..

Fluxul de materie şi energie care străbate ecosistemul poate urma două căi: calea erbivoră şi

87



cea detritivoră. În primul caz, producţia primară netă este consumată sub formă de ţesut vegetal viu,iar în al doilea caz sub formă de necromasă. Cu excepţia ecosistemelor minore, în care nu are locfotosinteza (abisurile oceanelor şi peşterile), transferul energiei prin compartimentele deconsumatori se realizează atât pe calea erbivoră cât şi pe cea detritivoră. În funcţie de pondereamecanismului de transfer al materiei şi energiei, avem ecosisteme de tip erbivor şi detritivor.

Ecosistemele (industriile) “erbivore” se bazează pe păşunatul (în sens larg) covorului

vegetal de către animalele erbivore (pajişti, fâneţe, poieni, largul mării, largul lacurilor etc.). Ecosistemele (industriile) “detritivore” sunt întemeiate pe consumul necromasei (adâncurilelacurilor, mărilor şi oceanelor, mlaştinile de turbă, pădurile etc.) [Pop, 1962; Cruz, 1964].

Destinaţiile energiei consumate de animale prin hrană sunt diferite: o parte din hranaingerată este digerată şi asimilată . Partea rămasă nedigerată este eliminată prin fecale şi urină. Dinhrana asimilată o parte este utilizată în desfăşurarea proceselor metabolice, pentru mişcare, produ-cere de căldură şi se concretizează în procesul respiraţiei (al consumului de oxigen). O altă parte aenergiei asimilate prin hrană este stocată în legăturile chimice ale substanţelor organice proprii,sintetizate de organismul animal şi care se concretizează în acumulare de biomasă şi producere denoi indivizi. Așadar, și în cazul organismelor heterotrofe avem o producție secundară brută și unanetă. Producț ia secundară brută reprezintă cantitatea totală de substanță organică produsă în

unitatea de timp, iar producț ia secundară netă este cantitatea de substanță organică acumulată înunitatea de timp de către biosistem, după scăderea pierderilor datorate respirației.

Eficienţa asimilării hranei ingerate de animale (energie asimilată/energie ingerată ) estefoarte diferită: un animal erbivor trebuie să consume 80 kg de iarbă pentru a obţine o producţiesecundară de 1 kg, pe când un carnivor are nevoie de aproximativ 5 kg de ţesut animal pentru aacumula 1 kg de masă vie. Eficienţa mai mare la carnivore se explică în primul rând, datorităcalităţii nutritive a hranei, care poate fi digerată aproape în întregime.

Hrana vegetală conţine, de regulă, multă celuloză şi lignină şi conţine mai puţină energie.Eficienţa asimilării diferă foarte mult, în funcţie de calitatea hranei: la miriapodele care se hrănesccu lemn în descompunere eficienţa este de 15%, la cele care se hrănesc cu frunze şi ramuri tinere

în jur de 40%, la mamiferele care pasc iarbă aproximativ 60%.La carnivorele tipice, eficienţa asimilării este în jur 90%, în timp ce, la animaleleinsectivore, ce consumă hrană cu multă chitină, de circa 70-80%.

În agroecosisteme, producţia secundară stă la baza tuturor produselor obţinute de la animale.Proporţia în care proteina şi energia din raţia furajeră a animalelor este transformată în produse

consumabile de om este foarte diferită. Datele din figura 54 arată că, cea mai eficientăconversie se obţine la producţiile de ouă (27%) şi de lapte (26%). La bovine şi ovine pentru carne,eficienţa este scăzută însă câştigul alimentar este categoric, dacă avem în vedere că acestea sehrănesc cu produse neconsumabile de om.

Desigur că, rasele ameliorate de animale valorifică cel mai eficient proteina din furaje şirealizează cele mai bune performanţe în realizarea producţiei secundare.

88



Fig. 54. Eficienţa producţiei animalelor de fermă [Puia şi colab., 2001]

5.2. Funcţia de circulație a ecosistemelor

Fluxul de energie care curge permanent prin ecosisteme antrenează și un număr însemnat deelemente chimice. Acest flux continuu de substanță și energie stă la baza existenței vieții pe Terra.Aceste două fluxuri nu pot fi separate, deoarece ele compun împreună materia organică. Desigur că, nu toate elementele chimice urmează aceeași migrație a atomilor.

În perioada abiogenă a existenței Pământului, adică înainte de apariția vieții, circuitul

materiei era un circuit geochimic, determinat doar de for țele fizico-chimice ale materiei(radiația solară - ultravioletă și termică - descărcările electrice, vântul, circuitul hidrologic).Aceste circuite nu sunt perfect închise, o parte dintre atomi fiind îndepărtați permanent dincircuit, în fisurile litosferei sau pe fundul oceanelor. Odată cu trecerea la stadiul biochimic deevoluție a materiei, în ciclurile geochimice intervin viețuitoarele, ciclurile devenind astfelbiogeochimice. În aceste circuite, volumul de materie vehiculat este tot mai ridicat, viteza totmai mare, iar cantitatea de atomi îndepărtați din circuit crește. Kovda (1979) ajunge laconcluzia că, dintre atomii care intră în migrația biogeochimică doar 90-95%, cel mult 98%,revin în litosferă, restul sunt scoși din circuit pentru secole sau chiar milenii, sub diferiteforme (trunchiuri bătrâne de copaci, oase de balenă, dinți de rechini, cochilii de moluște).

Biogeochimia este ramura geochimiei care se ocupă cu studiul parcursului elementelor chimice în biosferă. De-a lungul timpului, sintagma ciclu biogeochimic a primit diferitedefiniții. Begon și colab. (1996) definesc această noțiune astfel: ciclul biogeochimic estemișcarea elementelor chimice între organisme și compartimentele nevii ale atmosferei,hidrosferei și litosferei. Menționăm că, atenția oamenilor de știință s-a concentrat asupraacestor aspecte, mai ales după ce, în anul 1986, Consiliul Internaț ional al Uniunilor Științ ifice ( ICSU ), constatând creșterea impactului antropic asupra întregului mediu terestru,a inițiat IGPB ( Programul Internaț ional pentru Biosferă și Geosferă ).

Cei mai mulți nutrienți necesari vieții se găsesc sub formă de minerale, în scoar țaterestră. Aceștia intră în circuitele biogeochimice prin intermediul plantelor care le extrag dinmediu și le includ în construcția moleculară a substanțelor vii. Descompunătorii readuc

materia organică moartă la stadiul de simplu element mineral, eliberând atomii dinsubstanțele organice. Aerul și apa transportă nutrienții între componentele abiotice și cele biotice ale ecosistemului. Fără prezența acestor factori, fluxul de materie și energie prin

89



ecosisteme, nu ar putea avea loc.Pentru creșterea, dezvoltarea și reproducerea organismelor vii sunt necesare 30-40 de

elemente (tabelul 4).Tabelul 4

Principalele elemente biologice importante [Smith, 1992]

Element Rolul în organismCarbon Atomul cheie al tuturor formelor de viață, alături de oxigen și hidrogenAzot Component al tuturor proteinelor, aminoacizilor și acizilor nucleici.

Azotul molecular (N2) formează 78% din atmosferă. Plantele îl pot folosidoar în formă fixată.

Oxigen Formează 21% din atmosfera Pământului. Necesar pentru proceseleoxidante.

Sulf Constituient de bază al proteinelor.Calciu La animale, este necesar pentru echilibrul acido-bazic din organism și

pentru numeroase procese fiziologice. Conferă rigiditate scheletului lavertebrate și pseudoscheletului la nevertebrate. La plante este liantuldintre celule; permite rădăcinilor o creștere și o dezvoltare normale.

Fosfor Componentă a proteinelor și a multor enzime; rol major în transferulenergiei la nivel celular.

Magneziu Parte integrantă a clorofilei; componentă esențială a enzimelor la plante șianimale.

Potasiu Sinteza proteinelor, diviziune celulară normală; rol în metabolismulcarbohidraților la animale.

Sodiu și clor Indispensabile pentru animalele vertebrate; importante în menținereaechilibrului acido-bazic și a presiunii osmotice a fluidelor extracelulare;rol în formarea și fluxul secrețiilor gastrice și intestinale.

Fier Activ în fixarea azotului și în fotosinteză; transportă electronii; parte din proteinele complexe care activează și transportă oxigenul în sânge.

Zinc Component al auxinelor – substanțe de creștere la plante; component alenzimelor la plante și animale.

Cupru Influențează randamentul fotosintetic; implicat în reacțiile de oxido-reducere; activator de enzime.

Molibden Catalizator al proceselor de conversie a azotului molecular în formeaccesibile, la algele verzi și albastre și la bacteriile fixatoare de azot.

Iod Necesar pentru metabolismul tiroidian.Bor Esențial pentru 15 funcții la plante, incluzând metabolismul

carbohidraților, a apei și translocarea zahărului.Siliciu Necesar diatomeelor și vegetalelor pentru structura suport a organismului;imprimă rezistență la bacteriile și fungii patogeni

Seleniu Rol esențial în activitatea vitaminei E

În figura 55 este prezentată schematic, circulația substanțelor în natură.Cantitățile cele mai mari de elemente necesare vieții sunt cele de hidrogen, carbon,

oxigen și sulf. Acestea se găsesc în țesuturile vii la nivelul gramelor/kilogram, iar nevoilezilnice se ridică la câteva grame. Următoarea categorie de elemente include potasiul, calciul,magneziul și sodiul. Sunt cunoscute sub numele de macroelemente sau macronutrienț i, iar înțesuturi se găsesc câteva grame/kg; necesarul zilnic este de aproximativ un gram. Plantele și

animalele conțin numeroase alte elemente (microelemente sau micronutrienț i), în cantitățifoarte reduse (miligrame sau micrograme/kg țesut); întrucât nu pot fi cuantificate prin metodeanalitice, studierea microelementelor (fier, cupru, zinc, iod, bor, siliciu) se poate face numai

90



după o prealabilă marcare a lor. Dacă depășesc cantitățile necesare, micronutrienții devintoxici [Smith, 1992]. La aceste categorii se adaugă și elementele toxice, cum sunt – plumbul,mercurul, cadmiul, uraniul etc. – care nu au niciun rol pozitiv în metabolismul plantelor șianimalelor.

Niciun organism de pe Terra nu se poate lipsi de prezența în structurile lor și îndesfășurarea proceselor metabolice fundamentale de șase elemente chimice esenț iale: C, H,

N, O, P și S. Aceste elemente sunt prezente în propor ție de aproximativ 99% în oriceorganism, fie în substanțele organice ce le compun, fie în solventul general pentru majoritateamoleculelor din organisme – apa (H2O) [Puia și colab., 2001].

Orice ciclu biogeochimic constituie un sistem foarte complex care are câteva trăsăturide bază:- Se poate constitui numai pentru acele elemente chimice care au un rol esenț ial în

structura și energetica organismelor individuale [Rodhe, 1992].- Este antrenat în mișcare numai prin existența unei surse de energie (energia solară);travaliul termodinamic se realizează atât prin intermediul factorilor climatici (temperatură,vânturi, ploi) cât și a metabolismului diferitelor viețuitoare.- Fiecare element chimic care generează un ciclu biogeochimic este depozitat în cea maimare parte și numai o cantitate mică din acea rezervă este pusă în circulație; de aici rezultă cămenținerea biosferei ca sistem viu global se bazează pe echilibrul tuturor sistemelor ecologice

planetare.Viteza de desfășurare a procesului de înlocuire a atomilor unui element dat prin alți

atomi ai aceluiași element poartă numele de reînnoire, înlocuire, rotire, sau turnover .Organismele și ecosistemele care au capacitate mai mare de recirculare a elementelor suntconsiderate ca având o productivitate sporită pe unitatea de timp și spațiu. De exemplu, dacă

biomasa unui ecosistem este de 10.000 g/mp, iar completarea prin creștere anuală este de1.000 g/mp, atunci timpul de înlocuire sau de substituire, rezultat din raportul 10.000/1.000,va fi de 10 ani. Rata sau propor ț ia substituirii se calculează după raportul invers de

1.000/10.000 = 0,1. Ecosistemele foarte stabile, cu o productivitate constantă, dar scăzută au orată de substituire foarte scăzută, în timp ce ecosistemele cu o productivitate ridicată au o ratăde înlocuire mare [Puia și colab., 2001].

În biocenoză, se realizează circulația permanentă a materiei prin intermediul lanțurilor trofice. Din biotop, substanța pătrunde în biocenoză, prin intermediul plantelor, sub formaunor combinații de atomi. Așadar, plantele sunt cele care asigură absorbția selectivă aelementelor din biotop în biocenoză. Proporţia şi viteza de absorbţie a elementelor de către

biocenoză, constituie o caracteristică a fiecărui ecosistem. Astfel, în pădurile ecuatoriale umede,materia organică moartă este descompusă rapid și reabsorbită apoi de către plante. În păduriletemperate, materia organică lipsită de viață se acumulează la suprafața solului, în litieră, sau subformă de humus, în sol. În cel de-al doilea caz, ciclurile biogeochimice sunt încetinite, iar

substanțele minerale sunt puse la dispoziția plantelor în mod treptat. Desigur că, ecosistemele cu oviteză mai mare de reciclare a elementelor au și o productivitate mai mare.

91



Fig. 55. Schema generală a circulaț iei substanț elor (a elementelor chimice prin compușii lor) în ecosistemele naturale, pe seama scurgerii discontinue acurentului de energie. Circuitul gazos al CO 2 și O2 a fost par ț ial detaliat pentru evidenț ierea celor două procese complementare : fotosinteza și respiraț ia

[Odum, 1975, modificat de Puia și colab., 1998]

92



De la producători, substanțele ajung în organismul consumatorilor unde sunt scindateîn radicali mai simpli care au destinații diferite: o parte dintre aceștia sunt utilizați în sintezade noi substanț e, specifice organismului consumatorului, iar o altă parte este eliminată suntformă de deșeuri metabolice. O altă categorie de substanțe este depozitată în ț esuturi. De-alungul lanțurilor trofice, aceste elemente realizează concentrații crescânde spre nivelurilesuperioare ale piramidei trofice. Procesul este cunoscut sub denumirea de concentrare - acumulare

sau amplificare biologică. De exemplu, într-un lanţ trofic acvatic cu cinci verigi, concentraţia deDDT creşte de la 0,000003 ppm DDT în mediul abiotic, la 25 ppm în ţesuturile păsărilor consumatoare de peşti carnivori, adică de aproximativ 10 milioane de ori mai mare. Acest insecticidse acumulează îndeosebi în țesuturile adipoase ale prădătorilor de vârf (fig. 56).

Fig. 56. Fenomenul de amplificare biologică [Miller, 1994] Cunoaşterea acestui proces are o importanţă deosebită pentru că unele substanţe toxice ce au

în biotop concentraţii reduse (pesticide, metale grele, produse petroliere etc.) pot ajunge la uniiconsumatori din vârful piramidei trofice (răpitoare, om) la concentraţii foarte mari ce pot deveniletale.

Transferul elementelor din biocenoză în biotop se face prin mineralizarea substanțelor organice din organismele moarte, prin intermediul descompunătorilor (fig. 57).

Substanțe Producători Fitofagi Zoofagi Carnivore deanorganice primari vârf

Descompunători

Fig. 57. Transferul elementelor în ecosistem prin ciclu trofic [Vântu, 2000]

O caracteristică importantă a circulaţiei substanţelor în ecosistem este viteza de desfăşurarea procesului. Astfel, în pădurile ecuatoriale umede, materia organică lipsită de viaţă este rapid

93



descompusă şi reabsorbită, în timp ce, în ecosistemele naturale din zonele temperate se acumuleazăo mare cantitate de materie moartă la suprafaţa solului (litiera, turbă) sau în sol (humus). Formareahumusului determină o încetinire a ciclurilor biogeochimice şi asigură eliminarea lentă aelementelor repuse la dispoziţia plantelor. În acest fel, sistemele capabile de o mai rapidă reciclare aelementelor şi substanţelor au o productivitate sporită pe unitatea de suprafaţă şi timp.

Circulația substanțelor în ecosisteme se prezintă sub două aspecte:

- circulația elementelor chimice sub formă de compuși minerali și integrarea lor în plantele verzi;- circulația elementelor chimice sub forma substanței organice, de la producătorii primari

spre consumatori de diferite ordine.Circulaţia substanţelor la nivelul biosferei formează circuite biogeochimice globale. Ele se

pot împăr ți în două tipuri fundamentale: gazos (azot, oxigen, carbon, par țial sulful) și sedimentar (fosfor, calciu, par țial sulful). La circuitele sedimentare, rezervorul principal îl constituie litosfera,iar la circuitele gazoase atmosfera. Circuitele gazoase se mai numesc închise sau perfecte deoareceieșirile din rezervor sunt echilibrate în timp de intrări. Circuitele sedimentare se mai numescdeschise sau imperfecte și nu au un echilibru între ieșiri și intrări. Ciclurile închise au o circulațierapidă, deoarece elementul chimic constitutiv se găsește în stare gazoasă și posedă liberă circulațieîn întreaga atmosferă. Circuitele biogeochimice deschise au o circulație lentă, sunt regionale șilocale întrucât elementul constitutiv este distribuit în petice, în dependență de compoziția chimică alitosferei [Odum, 1983; Butcher și colab., 1992].

De asemenea, un rol major la nivelul biosferei îl reprezintă circuitul apei, deoarece prinscurgeri la suprafață și infiltrarea în apa freatică, apa antrenează și circulația substanțelor mineralesolubile.

În prezentul curs ne vom opri asupra celor mai importante cicluri biogeochimice pentruagricultură și alimentația omenirii: carbonul, azotul, fosforul, sulful și apa.

5.2.1. Circuitul carbonului

Carbonul este constituientul de bază al tuturor compușilor organici. Structura atomului decarbon este de așa natură încât permite legarea atomilor de C între ei formând lanțuri ce reprezintă„scheletul” tuturor moleculelor și macromoleculelor organice. Evaluarea productivității primare seexprimă în grame carbon fixat/m2/an [Smith, 1992].

Dacă rolul biologic al carbonului este de prim rang, rolul ecologic global este, de asemenea,foarte important. CO2 atmosferic, alături de alți componenți atmosferici, reprezintă un ecran careîmpiedică o parte din radiația termică emisă de Pământ să se piardă în spațiu. Așa se formeazăefectul de seră natural prin care este menținută temperatura medie globală la temperaturi favorabilevieții.

În compoziția globală de atomi a biosferei, carbonul reprezintă 21,9% [Deevey, 1990], iar în

materia vie 49%. Aceasta înseamnă că deține locul doi după hidrogen (49,8%) și este pe un loc egalcu oxigenul.

Cantitatea totală de carbon de pe Terra a fost estimată la 44.748 gigatone (o gigatonă = 10 9

tone). Sunt trei rezervoare principale de carbon în natură: oceanul (38.000 gigatone), atmosfera (748gigatone) și suprafața terestră (2.000 gigatone). La acestea se adaugă carbonul din rezervelegeologice (4.000 gigatone). Litosfera cuprinde carbon sub formă de carbonați (CaCO3, MgCO3,

Na2CO3 ș.a.) [Smith, 1992] – fig. 58 și 59.Deși circuitul carbonului este unul închis, cantități mari de carbon ies din circuit pentru

perioade îndelungate de timp. Căile mai importante prin care se realizează aceste „scurgeri” sunt:a.) depunerea carbonului în sedimente, sub formă de carbonați de calciu și magneziu, provenit dinscheletele cadavrelor; b.) materia organică moartă fosilizată. Cea mai mare parte a rezervelor decombustibili fosili s-a format în Carbonifer, cu 290 - 355 milioane de ani în urmă, când a fostîngropată în adâncurile scoar ței terestre o cantitate enormă de materie organică nedescompusă.Această cantitate a fost evaluată circa la 70 milioane gigatone [ReVelle și ReVelle, 1992.]

94



Fig. 58. Fluxul global al carbonului între rezervoarele majore: aer, ocean și suprafaț a terestră (gigatone, la nivelul anului 1980)[Smith, 1992]

95



Fig. 59. Rezervoarele majore active în circuitul global al carbonului.

Mărimea rezervoarelor este în gigatone [Smith, 1992]

Fig. 60. Căile și mecanismele fundamentale ale ciclului carbonului[Barbault, 1995]

Plantele îndepărtează anual, prin procesul de fotosinteză, circa 1/7 din CO2 atmosferic

[Levine și Miller; Enquist și colab., 2003]. Prin lanțurile trofice carbonul din substanțele organiceeste transferat până la consumatorii de vârf. Prin respirație și prin diferitele procese dedescompunere, CO2 atmosferic este redat circuitului. Circuitul carbonului este reglat, așadar, dedouă procese antagoniste: fotosinteza și respirația (fig. 60). Cantitatea de dioxid de carbon variazăși în funcție de anotimp. Vara, când activitatea fotosintetică este maximă cantitatea este mai mică,iar în timpul iernii mai mare.

Concentrația normală a dioxidului de carbon în atmosferă este de 0,03% . Până la Revoluț ia Industrială , fenomenul de “combustie biologică” era principalul izvor de CO 2 atmosferic. Începândcu această perioadă, atmosfera este alimentată cu CO2 și prin „combustie industrială”, adică ardereacombustibililor fosili. Astfel, s-a înregistrat o creștere progresivă a acestui gaz atmosferic.Analizele efectuate în bulele de aer din calotele glaciare polare arată că dioxidul de carbon a crescut

în atmosfera terestră de la 280 ppm, în anul 1750, la 370 ppm în anul 2000. În prezent, activitateaindustrială eliberează în atmosferă 5,1 – 7,5 x 109 tone de CO2 care echivalează cu 5-7% CO2

produs de toate animalele și plantele de pe Terra [Keeling și colab., 1995]. Aceste input-uri vin din

96



rezervorul geologic al Pământului. Aproximativ 60% din aceste input-uri rămân în atmosferă, restulfiind absorbit de vegetația terestră și de ocean [Smith, 1992]. Prin activitatea vulcanică suntinjectate în atmosferă cantități importante de CO2.

În figura 61 este prezentată evoluția concentrației de CO2 din atmosferă după începutulRevoluției Industriale.

O altă cauză a perturbării circuitului carbonului constă în defrișarea masivă a pădurilor,

absorbanți de bază ai dioxidului de carbon atmosferic. Pădurile acumulează de 20-30 de ori maimult dioxid de carbon decât terenurile cultivate sau pășunile. Anual, fiecare hectar de pădureconsumă 16 tone de CO2 și produce 30 de tone de oxigen. Astfel, defrișarea lor și înlocuirea cuterenuri agricole și pășuni vor conduce la accelerarea încălzirii la nivel global [Brown și colab.,1996; Muntean, 2004].

Fig. 61. Cre

șterea concentra

ț iei de dioxid de carbon din atmosferă după

începutul Revoluț iei Industriale [Brown și colab., 2002]

În afara circuitului terestru, CO2 realizează și un circuit oceanic (fig. 62). Oceanul joacă unrol important în concentrația CO2 din atmosferă. În straturile superficiale CO2 este utilizat de cătrefitoplancton pentru sinteza de materie organică, prin fotosinteză.

O parte din CO2 atmosferic este dizolvat în apa de precipitații, formând acidul carbonic, caredeși este un acid slab, erodează rocile în timp. CO2 dizolvat direct în apele oceanelor reacționeazăcu carbonatul de calciu prezent masiv în ape, formând anioni (bicarbonații și carbonații):

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 + CaCO3 Ca(HCO3) 2 Ca2+ + 2HCO3-

2HCO3- 2H+ + 2HCO3

-

(bicarbonat) (carbonat)

Rata absorbției de dioxid atmosferic de către oceane depinde de temperatura apelor. CO2 aresolubilitate mult mai mare în apele reci decât în cele calde, de unde rezultă o scădere a CO 2 dinatmosferă. S-a observat că o creștere a temperaturii apei cu 0,1oC mărește concentrația CO2

atmosferic cu 10 ppm [Machta, 1973]. Aceasta înseamnă că Oceanul Planetar ar putea deveni osursă importantă de CO2 pentru atmosferă, în condițiile încălzirii globale.

Rezervorul terestru de carbon al Pământului este alcătuit din materie organică (plante, animale, sol,litieră etc.). Pe termen scurt, schimbul de carbon între ecosistemele terestre și atmosferă este unuldezechilibrat însă pe termen lung putem vorbi despre un echilibru destul de stabil.

97



Pădurile sunt principalii consumatori de dioxid de carbon. Ele fixează anual aproximativ 36gigatone de CO2. De asemenea, pădurile sunt un rezervor activ major de dioxid de carbon înecosistemele terestre, ele conținând 1.485 gigatone. O mare parte din acest rezervor se găsește în

partea lemnoasă, cu timp de înlocuire foarte îndelungat; partea ierboasă are un turnover mult mairapid. Diferențe semnificative ale timpului de înlocuire există și între pădurile tropicale și cele dinzona temperată și rece. După constatările lui Smith (1992) la tropice, timpul de înlocuire este mai

puțin de un an.

Fig.62. Circuitul carbonului în ecosistemele acvatice și terestre[Smith, 1992]

Pentru reducerea dereglărilor antropice în circuitul carbonului, se sugerează două soluții:creșterea absorbției CO2 prin mărirea volumului de vegetație; reducerea emanațiilor antropice(industrie, transporturi, încălzirea locuințelor) prin retehnologizare, utilizarea surselor de energiealternativă etc..

5.2.2. Circuitul azotului

Rolul biologic al azotului este unul extrem de important, deoarece constituie elementul de

bază al proteinei, iar proteina este “cărămida” ce stă la baza construcției materiei vii. Rezervorul principal de azot este atmosfera, unde se găsește în stare gazoasă, în propor ție de 79%. Deși îlgăsim din abundență în atmosferă, azotul este sub formă moleculară (N2), inaccesibilă majorității

98



organismelor vii. Pentru a fi utilizat de către acestea, el trebuie să fie convertit în forme accesibile(NO3

-, NH4+). Toate aceste transformări constituie, de fapt, faze ale ciclului biogeochimic al

azotului.A.) Fixarea azotului molecular (N2) se face prin procese fizice și biologice. Procesele

fizice implicate în fixarea azotului atmosferic sunt radiațiile ultraviolete la înălțimi mai mari,respectiv descărcările electrice, la înălțimi mai mici. Pentru a se realiza combinarea azotului cu

hidrogenul și cu oxigenul din apă este nevoie de aceste surse puternice de energie. Rezultă, astfel,amoniul și nitrații care ajung pe Pământ prin precipitații. S-a estimat că anual ajung pe această cale8,9 kg azot/hectar (Smith, 1992).

A doua cale de fixare a azotului atmosferic este cea biologică , cu ajutorulmicroorganismelor fixatoare de azot. Aceste microorganisme pot fixa azotul atmosferic fie direct( fixatori liberi), fie în simbioză ( fixatori simbionț i) cu rădăcinile plantelor din speciile Fabaceae,unde formează nodozități.

Principalele bacterii simbionte sunt cele din genul Rhizobium. În ecosistemele agricole secunosc circa 200 de specii de plante fixatoare de azot, iar în cele naturale circa 12.000 de specii[Smith, 1992]. Astfel de nodozități formează și rădăcinile unor specii de arbori și arbuști din altefamilii botanice. În acest caz, fixatorii simbionți sunt asociații de actinomicete [Dordea și Coman,2005]. Amoniul produs de bacterii împreună cu hidrocarbonaţii rezultaţi din fotosinteză permitformarea aminoacizilor , utilizați de plante în sinteza substanţelor proteice. Pe această cale se produc100-200 kg azot/hectar anual, respectiv 90% din N fixat pe Terra în fiecare an.

Se cunosc numeroase specii fixatoare de azot nesimbiotice, în sol și în apă din genurile Azotobacter, Bacillus, Clostridium. La acestea se adaugă o serie de specii de alge albastre și verzi,licheni [Smith, 1992].

Anual, pe Terra se fixează pe cale biologică circa 150 milioane tone de azot.B.) Denitrificarea constă în procese care reduc NO3

- la N2 (azot molecular) și N2O (oxidulnitros) sau alți compuși gazoși ce conțin azot. Cele mai importante bacterii denitrificatoare apar țingenului Pseudomonas. Denitrificarea se produce mai intens în soluri, ape, sedimente, slab aerate,

cu multă substanţă organică și cu pH cuprins între 6 și 7. Temperatura optimă desfășurăriiacestui proces este de 60oC [Smith, 1992]. Denitrificarea este principala cale prin care se pierde înatmosferă azotul fixat pe cale fizică sau biologică. Pentru ecosistemele agricole, acest fenomen estefoarte dăunător deoarece conduce la pierderi importante de azot în atmosferă, sub formă deamoniac.

C.) Mineralizarea compușilor organici constă în descompunerea organelor șiorganismelor moarte până la compuși utilizabili (nitrați sau amoniu) de către plante. Acest processe desfășoară în două etape mai importante: amonificarea și nitrificarea.

a.) Amonificarea înseamnă degradarea substanțelor organice azotate până laamoniac (NH3).

b.) Nitrificarea este procesul biologic în care amoniacul este oxidat până la nitriți

(nitritarea) și apoi nitrați (nitratarea). În fiecare etapă sunt implicate alte grupuri de specii bacteriene: nitritarea - specii din genul Nitrosomonas; nitratarea – grup de bacterii din genul Nitrobacter .

D.) Sinteza substanț elor organice azotoase, proces efectuat de către plante. Energiautilizată în această sinteză este, în principal, cea a energiei solare captate prin fotosinteză.

În fig. 63 este prezentată o schemă a circuitului azotului, după Curtis și Barnes (1989).Fixarea biologică a azotului atmosferic se face cu eficiență maximă la presiunea de 0,8

atmosfere și la temperatura de 20oC. Amoniacul se poate obține din azot atmosferic și pe caleindustrială însă la o presiune de 250 atmosfere, respectiv 400oC. Utilizarea fertilizanț ilor cu azot în agricultură constituie principalul factor de dereglare a circuitului azotului. După evaluărilefăcute de Whitehead (1995), la scară globală, ciclul azotului este afectat profund deîngrășămintele chimice cu azot. În fiecare an, în agroecosistemele de pe Terra se utilizează circa60 de milioane de tone de fertilizanți cu azot. Impactul supradozării cu îngrășăminte azotoaseconstă și în inhibarea florei bacteriene implicată în procesul de fixare biologică a azotului.

99



Prin arderea combustibililor fosili se eliberează în atmosferă cantități imense de oxizi deazot care accentuează dereglările circuitului azotului. În ansamblu, activitățile antropice adaugăîn circuitul global al azotului cam tot atât azot cât se fixează pe cale biologică anual, pe întregulmapamond [Vitousek și colab., 1997].

Fig. 63. Ciclul azotului [Curtis și Barnes, 1989]

100



5.2.3. Circuitul fosforului

În scoar ța terestră, fosforul se găsește în propor ție foarte redusă (0,1%), iar în hidrosferă încantități și mai mici (0,00001%). Cu toate acestea, organismele vii acumulează fosfor până la 1%,dat fiind rolul biologic de prim rang al acestui element chimic. Fosforul intră în compoziția acizilor nucleici, atât ca depozitar al informației genetice (ADN), cât și ca vehiculator de informație

genetică, prin acizii ribonucleici ARN. Acizii nucleici puri conțin 10% fosfor care este uncomponent de bază al ATP (acid adenozintrifosforic) – acumulatorul și transportorul de energiechimică potențială la nivelul fiecărei celule. Ionul fosfat este implicat în numeroase procesemetabolice precum: fotosinteza, glicoliza, respirația, biosinteza proteinelor, lipidelor, protidelor,enzimelor etc.. La animale, fosforul intră în structura scheletului, dinților, scheletului etc..

Circuitul fosforului face parte din categoria circuitelor sedimentare. Aceasta înseamnă căsursa primară de fosfor este scoar ța terestră. În stadiul mineral, elementele cu circuit deschis, deciși fosforul, are două faze: faza de rocă și faza soluț iei minerale. În faza de rocă, fosforul îlîntâlnim în apatit (fosfat natural de calciu) și în rocile magmatice. Faza de soluție este strâns legatăde prezența apei, respectiv de circuitul hidrologic.

Fosforul din roci este eliberat prin dezagregare chimică. Ulterior, o parte din acesta esteabsorbit de plante, iar o altă parte este spălat de apele de precipitație și transportat treptat, prinapele curgătoare, spre lacuri, mări şi oceane unde se depune în sedimente. Fosforul ajuns la mariadâncimi este, practic, pierdut pentru biosferă.

În sol, fosforul are o mobilitate scăzută, iar accesibilitatea fosforului este dependentă deechilibrul existent între fosforul din soluția solului și cel adsorbit pe suprafața particulelor de sol.Chiar și fosforul aplicat sub formă de îngrășăminte în agricultură poate fi blocat în compușiinsolubili, inaccesibili pentru plante.

În plante, fosforul este absorbit sub formă de ortofosfat, iar animalele își asigură necesarulcu acest element din dietă. Eliberarea fosfaților se face prin urina și fecalele animalelor și prinmineralizarea materiei organice moarte, cu ajutorul descompunătorilor (fig. 64).

Fosforul este mult mai rapid reciclat în ecosistemele acvatice, comparativ cu cele terestre.Revenirea fosforului din oceane pe uscat este însă extrem de lentă și nu compensează nici pedeparte scurgerile de fosfor. O revenire parţială a fosforului se realizează prin depunereaexcrementelor păsărilor marine şi prin pescuitul realizat de om. Cele mai mari depozite de guano segăsesc pe insulele și pe coastele din Africa, Australia și America de Sud unde este folosit ca șiîngrășământ.

Date fiind permanentele pierderi de fosfor din circuit și rolul său biologic esențial, estenormal ca acest element să constituie un factor limitativ al productivității biologice. Compensareaacestor pierderi se face și prin exploatarea rocilor fosfatice și fabricarea de îngrășăminte cu fosfor.Anual sunt introduse în circuit pe această cale 5-6 milioane tone de fosfor mineral, iar cantitateaeste în continuă creștere. Administrarea necorespunzătoare a acestor fertilizanți, alături de cei cu

azot, poate conduce însă la îmbogățirea apelor stătătoare continentale în nutrienți. Consecințaacestui proces constă în înmulțirea excesivă a algelor, fenomen cunoscut sub denumirea deînflorirea apelor sau eutrofizare. Dereglările circuitului fosforului sunt accentuate și de apelereziduale menajere și industriale, de detergenții care conțin polifosfați și de deșeurile organice.

101



Fig. 64. Ciclul fosforului [Curtis și Barnes, 1989]

5.2.4. Circuitul apei în natură

În medie, partea vie a biosferei este alcătuită din apă în propor ție de 70%. Aceastasugerează importanța ei pentru viață, deși din cantitatea totală de apă existentă pe planetă doar 0,00005% este legată de materia vie. Apa constituie substratul fundamental al activităților

biologice, catalizator și stabilizator al reacțiilor biochimice. Practic, se poate spune că materia vieeste “un sistem organic dispersat în apă”.

Circuitul apei este unul foarte simplu, dar extrem de important. Fără circuitul apei nu ar exista circuitele biogeochimice. For ța care pune în mișcare acest circuit este energia solară .Încălzirea atmosferei conduce la evaporarea apei – mecanismul de bază al circuitului. Vaporii deapă din atmosferă se transformă în picături de ploaie sau cristale de gheață și cad pe Pământ.Evaporarea este mai intensă deasupra oceanului (84%), comparativ cu uscatul (16%). Un procesfiziologic important prin care apa revine în atmosferă este transpiraț ia plantelor [fig. 66].

Resursele de apă pe Terra sunt distribuite astfel: 97% apă sărată în mări și oceane; apă dulce3%, din care 2% în calote polare și ghețari alpini și doar 1% apă dulce în lacuri (0,3%), râuri,fluvii, apă freatică, sol, materie vie [Smith, 1992]. Apa aflată la un moment dat în tranzit (vapori înnori, picături lichide sau cristale solide în precipitații, apă liberă și legată biochimic în materiaorganică) reprezintă 0,08% [Begon și colab., 1996].

Apa ajunsă pe suprafața terestră se infiltrează în substrat, în mod diferit, în funcție de o

serie de factori: tipul de sol, pantă, tipul de vegetație, caracterul precipitațiilor etc.. Ecosistemeleforestiere joacă un rol foarte important în circuitul apei. Astfel, circa 65% din apa pluvială căzută pesuprafața pădurii este reținută în sol, iar scurgerile de suprafață sunt în medie de 5%. Cea mai mare

102



parte din apa reținută de coronamentul pădurii este redată atmosferei, prin evaporare. În pășuni,scurgerile de suprafață se ridică la 50%. Infiltrarea masivă a apei în sol este extrem de importantă,deoarece este evitată eroziunea solului și este alimentată pânza freatică [Doniță și colab., 1997].

Agricultura este cel mai mare consumator de apă dulce. Din volumul total de apă preluat dinrâuri, lacuri sau acvifere, agricultura utilizează 65%, în timp ce, industria 25%, iar populația șimunicipalitățile circa 10%. Pentru producerea unei tone de cereale sunt necesare aproximativ 1000

tone de apă. Deși reprezintă doar 16% din suprafața agricolă a Terrei, suprafețele irigate asigură40% din necesarul de alimente al omenirii. În anul 1995, consumul mediu de cereale per cap delocuitor era de 300 de kilograme de cereale, sub formă directă sau sub formă de produse animaliere.În perioada 1950 – 2001 consumul de apă s-a triplat, deși circuitul hidrologic este în esență ca și înurmă cu 50 de ani [Brown, 2002]. Având în vedere creșterea demografică a Terrei, cu circa 90milioane locuitori pe an, se impune găsirea unor surse suplimentare de apă dulce, ceea ce pare a fidestul de dificil.

Utilizarea excesivă a apelor subterane a condus la epuizarea acestor rezerve, respectiv lareducerea ireversibilă a capacității pământului de a stoca apa. Cauza acestui fenomen constă încompactarea materialului geologic al acviferului prin eliminarea porilor și a spațiilor care stocheazăapa. Așa s-a întâmplat cu acviferele din California (Central Valley), unde exploatarea excesivă aapelor subterane a determinat pierderea unei capacități de stocare de 25 miliarde metri cubi, egalăcu aproximativ 40% din totalul rezervoarelor de apă construite de Statele Unite la suprafața solului.

O altă cauză a diminuării resurselor de apă dulce constă în invadarea acviferelor de apădulce cu apă sărată, în zonele de coastă, datorită pompării excesive a apei freatice. Așa s-aîntâmplat în vestul Indiei și în Israel. Același efect asupra acviferelor din zonele de coastă îl are șiîncălzirea globală care va conduce la o creștere a nivelului mării cu 10-120 cm, până în anul 2100(studiu al Băncii Mondiale). Pe lângă invadarea apei sărate în acviferele de coastă, vor fi inundate902 milioane hectare de teren, respectiv 48 de orașe din zona litorală. În Vietnam, de exemplu, s-aestimat că va fi necesară construirea a circa 4700 de kilometri de diguri [Brown și colab., 1996].

Fig. 65. Circuitul hidrologic al apei între principalele izvoare [Unep, 1991]M = mărimea rezervorului; t = timpul de înlocuire

Ratele fluxurilor sunt în miliarde tone apă/an

103



5.3. Funcţia de autoreglare a ecosistemelor

Pentru ca un ecosistem să desfășoare o activitate normală și să-și poată îndeplini funcțiile(energetică și de circulație) trebuie să aibă o anumită stabilitate în timp și spațiu. În condiții destabilitate, populațiile ecosistemului respectiv reușesc să se adapteze reciproc și față de biotop.Stabilitatea ecosistemelor este rezultatul funcț iei de autocontrol (homeostazie) ce constă în

păstrarea unei stări de echilibru între populațiile componente care să nu permită oscilații numerice prea mari. După Oriens (1975) stabilitatea în ecologie este tendinț a ecosistemului de a rămâne înapropierea unui punct de echilibru după ce a suferit o perturbare.

Necesitatea autocontrolului rezultă din faptul că atât energia primită de un ecosistem natural(agroecosistemele fac excepție) cât și cantitatea de nutrienți disponibili sunt limitate. Pe de altă

parte, dacă înmulțirea unei specii nu ar fi temperată s-ar ajunge la epuizarea resurselor de hrană.Prin urmare, menținerea unei populații în ecosistem este dependentă pe de o parte de refacereahranei, iar pe de altă parte de păstrarea nivelului ei numeric la o valoare cât mai apropiată de ceaoptimă. Valoare optimă înseamnă starea în care populația să supraviețuiască și să-și îndeplineascăfuncțiile în biocenoză, cu maximum de eficiență [Botnariuc și Vădineanu, 1982].

În reglarea numărului de indivizi într-un ecosistem intervin populațiile care sunt în relații cuele, dar și factorii abiotici care pot oferi condiții favorabile sau nefavorabile de dezvoltare. Deexemplu, într-un ecosistem acvatic populaţiile algale sunt limitate pe de o parte de elementelenutritive aflate în apă, iar pe altă parte de către peştii erbivori.

Starea de echilibru, numită și “stare staționară” rămâne stabilă atâta timp cât abaterile de lamedie nu depășesc anumite limite.

Stabilitatea biocenozei este asociată de unii ecologi cu complexitatea reț elei trofice.Conform acestor concepții, gradul de stabilitate a biocenozei crește odată cu amplificareacomplexității rețelelor trofice [Elton, 1958]. Astfel, în ecosistemele foarte complexe, precum

pădurile ecuatoriale, nu se înregistrează explozii ale dăunătorilor, deoarece fiecare specie estesupusă unui control multiplu din partea speciilor situate în verigile trofice superioare. În plus, nișele

fiind în număr mare și adesea par țial suprapuse, dispariția unui component al rețelei este suplinităde celelalte componente și astfel ecosistemul nu este afectat în ansamblul său.Structura diversă a biocenozei impune un număr redus de indivizi fiecărei populatii. S-a

constatat, de asemenea, că biocenozele care au mai multe specii polifage capătă o stabilitate mai maredecât cele care conţin în majoritate specii monofage pentru că acestea din urmă, prin inmultireexcesivă, pot duce la disparitia hranei lor şi, în final, la autodistrugere [MacArthur, 1955].

Semnificația ecologică a stabilității constă în strategia biocenozelor naturale de amaximaliza intrările de energie la fiecare nivel trofic. Modalitatea prin care se realizează aceastaeste diversitatea speciilor componente și, implicit, complexitatea legăturilor dintre ele.

Există și un alt punct de vedere legat de mecanismele de autoreglare a ecosistemelor.Matthews (1979) este de părere că a pune semnul egalității între un sistem bogat de specii și

stabilitate înaltă este incorect. El își susține afirmația prin aceea că numărul ridicat de speciiînseamnă nivel ridicat de tensiune interspecifică, respectiv fragilitate mare. Stabilitateaecosistemului crește odată cu creșterea diversității speciilor, dar nu la infinit. Există un număr criticde specii, după care urmează instabilitatea biocenozei.

Existența îndelungată a unor ecosisteme foarte diversificate nu se datorează bogăției despecii ci capacită ț ii adaptative foarte ridicate a speciilor cheie din ecosistem, a posibilității lor de aexclude, prin concurenț ă , specii care periclitează stabilitatea ecosistemului [Roberts și Tregoning,1980].

Concluzia celui de-al doilea concept privind mecanismele de autoreglare a biocenozelor estecorelația pozitivă între stabilitate și diversitatea optimă a ecosistemului. Optimă, deci, nu maximă.

De aici se deduce că stabilitatea biocenozei nu este o consecință directă a biodiversității.De noțiunea de stabilitate a biocenozei sunt legate două concepte: reziliența și robustețeaecosistemului. Rezilienț a desemnează capacitatea biocenozei de a reconstrui structura sa după

perturbări și catastrofe [Mccullough, 1970 citat de Verlag, 1986]. Robusteț ea se referă la

104



persistența unor ecosisteme tinere [Larsen, 1974].Reziliența biocenozelor cu diversitate ridicată este mai lentă decât a celor cu diversitate

scăzută. Stabilitatea sistemelor complexe este asigurată numai atunci când se găsesc într-unechilibru și cu mediul lor fizic [May, 1975]. De exemplu, pădurile ecuatoriale se refac foarte greudupă perturbări de amploare, deoarece solul este foarte sărac. Echilibrul acestor păduri este ușor dedistrus dar dificil de refăcut.

Agroecosistemele sunt sisteme perturbate antropogen și sunt foarte vulnerabile. Echilibrullor poate fi menținut numai prin intervenții agrotehnice. Deși vegetația este, de regulă, foarte puțindiversificată, ea poate suporta o faună foarte bogată. Efectul cel mai păgubitor al omului înecosistemele agricole și nu numai constă în distrugerea descompunătorilor prin pesticide.Distrugerea acestui nivel trofic poate conduce la întreruperea ciclului local al materiei și la

periclitarea resurselor minerale ale plantelor.

Partea a-II-a

105



ECOLOGIE AGRICOLĂ (AGROECOLOGIA)

Capitolul 6

NOȚIUNI GENERALE PRIVIND AGROECOSISTEMELE

În mod paradoxal, dintre ramurile aplicative aleș

tiințelor naturii, cele mai pu

țin

cunoscute și popularizate sunt științele agricole, inclusiv ecologia agricolă. Puia și colab.(2001) încearcă să găsească câteva explicații ale acestei stări de fapt, dintre care vom amintidouă mai importante:

- Marea majoritate a concetățenilor nostri, în special orășenii, considerăagricultura ca o îndeletnicire umană simplă, în care lucrările sunt realizate prin mijlocirea

proceselor naturale ce decurg de la sine. Această concepție este, evident, una eronată și îșiare originea în perioada dezvoltării mașinismului în țările puternic industrializate (sec.XVIII-XX), când o parte din populația rurală a fost atrasă în marile aglomerări urbane.Despăr țirea și îndepărtarea de natură a condus la situația în care 80% din populația marilor orașe nu știe mai nimic despre modul cum se produc alimentele pe care le consumă zilnic. La

același nivel se găsesc și cunoștințele privind biologia propriului organism, cât și a celorlaltesisteme vii de care este legat omul, în mod direct sau indirect.

- Importanța scăzută care se acordă cunoașterii universului viu, în programele deînvățământ din școlile de cultură generală. Microbiologul francez Francois Jacob, laureat alPremiului Nobel (1965), spunea că „alienarea psihică și ecologică a majorită ț ii oră șenilor î și are rădăcinile în condiț ia umană creată de ultratehnicizarea vieț ii urbane și deeliminarea din preocupările ei a interesului pentru structurile și funcț iile viului, a logiciiviului”.

Nu se pune problema de a face apologia întoarcerii la lumea patriarhală de odinioarăcare, practic, nu mai există. Se dorește în schimb recunoașterea rolului și a misiunii pe care oare agricultura modernă și implicit agroecologia, de asigurarea hranei pentru o popula ție încontinuă creștere și de protejare a mediului ambiant, în același timp. Elogiile aduseagriculturii sunt pe deplin justificate dacă avem în vedere că “…șubrezirea bazei alimentarea omenirii poate conduce la prăbușirea societă ț ilor umane celor mai sofisticate, aflate înepoca informaticii și a internetului” [Puia și colab., 2001].

6.1. Definiție, importanță și istoric

Agricultura este cea mai veche formă de ecologie aplicată, chiar dacă, de-a lungultimpului, ecologia a ignorat agroecosistemele.

Ecologia agricolă sau agroecologia este una dintre cele mai importante componente

ale ecologiei generale pentru existența și prosperitatea omenirii. Agroecologia se încadreazăîn grupul ramurilor aplicative ale ecologiei și se ocupă cu multiplele relații dintre plantelecultivate și animalele domestice și mediul lor de trai.

Ca disciplină ştiinţifică, ecologia agricolă a fost întemeiată de profesorul italianGirolamo Azzi, de la Universitatea din Torino. El o definea ca fiind o “ramură a ecologieicorelate cu stiinţa agricolă care are ca principal domeniu de studiu influenţa factorilor demediu (biotici si abiotici) asupra creşterii şi productivitătii plantelor de cultură ”. Din Italia,ecologia agricolă s-a răspândit rapid în țările cu agricultură avansată (Franța, Belgia, Olanda,Anglia, Statele Unite ale Americii), urmând ca prin anii 1970 să se dezvolte și în Estul Europei.

O definiție mai complexă este dată de Puia și colab. (2001): „ Agroecologia este acearamură sau disciplină aplicativă a ecologiei generale care se ocupă de studiul multilateral,

îndeosebi sub raport productiv, a influenț elor exercitate de factorii de mediu asupra plantelor cultivate și animalelor domesticite (așa numita autoecologie agricolă), precum și cercetareaecologică a sistemelor agricole (așa numita sinecologie agricolă)”.

106



Prima jumătate a secolului XX a adus numeroase date cu privire la productivitatea unor agroecosisteme, în funcție de suprafața cultivată și de condițiile de mediu. Alte cercetări vizau

propor ția în care plantele de cultură absorb și fixează în substanțe organice energia solară.Reputatul ecolog Odum susține că ecosistemul agricol este ideal pentru studierea fluxurilor

de substanță (cicluri biogeochimice) și energie deoarece au o structură vegetală simplă, iar intrărileși ieșirile de nutrienți și energie pot fi ușor controlate de specialiști.

Ecologiei agricole îi aparţin experienţele privind dependenţa producţiei plantelor şi aanimalelor de climă şi sol, influenţa lucrărilor solului, irigaţiei, tratării plantelor cuinsectofungicide.

Conceptele agroecologiei stau la baza lucrărilor de zonare ecologică a plantelor cultivate, în funcție de favorabilitatea condițiilor agropedoclimatice. Pentru aceasta este necesarăcunoașterea climei fiecărei zone, precum și a pretențiilor pedoclimatice ale fiecărei specii.Astfel avem posibilitatea să amplasăm fiecare cultură agricolă acolo unde găsește condițiilecele mai favorabile de creștere și dezvoltare. Înființarea unei culturi într-o zonă care nucorespunde cerințelor ecologice ale speciei și crearea artificială a acestor condiții este, deregulă, neeconomică.

Schimper (1953) și Odum (1959) introduc în ecologie noțiunea de optim ecologic careexprimă raportul dintre cerințele plantelor și factorii de mediu. Cunoașterea acestui nivel dereferință permite delimitarea zonelor ecogeografice, de la cele mai favorabile, până la celemai nefavorabile, unde cerințele biologice ale speciei sunt satisfăcute doar par țial sau sunttotal improprii. Prin zonarea ecologică a culturilor crește eficiența valorificării resurselor climatice, orografice și edafice care pemit convertirea maximă a energiei solare și aelementelor nutritive ale solului în energia chimică a produselor agricole. Orice abatere de laoptimul ecologic înseamnă cheltuieli suplimentare, consumuri mai ridicate de energie, ritmscăzut de profitabilitate [Mănescu și Ștefan, 2005].

Pe plan mondial, ecosistemele agricole au o eficiență bună în exploatare numai înzonele temperate și subtropicale de joasă altitudine, cu temperaturi medii anuale de 6-12oC și

precipitații moderate. Aceste zone ocupă circa 10% din suprafața uscatului și coincid, în liniimari, cu aria de uscat ocupată de terenurile agricole [Vântu, 2000].România face parte din centura climatică temperată a emisferei nordice, unde există

cele mai productive zone agricole, cu o mare diversitate de sisteme de cultură și de creștere aanimalelor. Clima are un caracter pronunțat de continentalism în Dobrogea, Bărăgan șiMoldova și mai slab pronunțat în rest. Temperatura medie anuală variază de la -3oC la 12oC,

precipitațiile medii anuale între 350 și 1499 mm, iar indicele hidrotermic între 0 și 9, ceea ceînseamnă condiții favorabile pentru foarte multe specii de cultură, în special pentru porumb.În unele zone ale țării se înregistrează fenomene climatice de risc precum: brume și înghețuritârzii de primăvară, reveniri la geruri de primăvară uneori cu ninsori, varia ții de temperaturăîntre zi și noapte de până la 10-15oC, ar șițe și secete etc.. Toate aceste fenomene afectează

culturile agricole și horti-viticole [Mănescu și Ștefan, 2005].Conform Agenției Naționale pentru Consultanță Agricolă (ANCA), în România sunt

delimitate șase zone favorabile diferitelor specii vegetale cultivate și animale domestice[www.consultantaagricola.ro/info_zonale.php?ojca=1] – fig. 66.

107



Fig. 66. ZONAREA PRODUC Ț IEI AGRICOLE în ROMÂNIA în funcț ie de favorabilitatea condiț iilor agropedoclimatice [Raportul Agenț iei Naț ionale de

Consultanț ă Agricolă pe anul 2007 [www.consultantaagricola.ro/info_zonale.php?ojca=1]

ZONA 1Localizare: sudul țării - regim irigatJudețe: Mehedinți, Dolj, Olt, Teleorman, Ilfov, Giurgiu, Ialomița, Călărași, ConstanțaZonă favorabilă pentru: cereale și plante tehniceZootehnie: carne și lapte.

ZONA 2Localizare: sudul țării - zona colinarăJudețe: Gorj, Vâlcea, Argeș, Dâmbovița, Prahova, BuzăuZonă favorabilă pentru: zootehnie (carne)PomiculturăLegumiculturăViticultură.

ZONA 3

Localizare: vestul țării - câmpii si colineJudețe: Caraș Severin, Timiș, Arad, Bihor, Satu MareZonă favorabilă pentru: cereale, plante tehniceZootehnie: carnePomicultură.

ZONA 4

Localizare: Transilvania - zona colinară, lunciJudețe: Maramureș, Bistrița Năsăud, Sălaj, Cluj, Mureș, Harghita, Covasna, Alba,Hunedoara, Sibiu, Brasov.

Zonă foarte favorabilă pentru: Zootehnie (carne, lapte)Legumicultură: cartof Pomicultură

108



Cereale.

ZONA 5

Localizare: Moldova - zona de câmpie, colinară, deltăJudețe: Botosani, Suceava, Iași, Neamț, Vaslui, Bacău, Vrancea, Galați, Brăila, Tulcea.

Zonă favorabilă pentru: zootehnie (carne, lapte)ViticulturăLegumicultură: cartof Piscicultură.

ZONA 6

Localizare: zona montanăZonă favorabilă pentru: plante de nutreț (păsuni, fânețe)PomiculturăZootehnie: carne, lapte.

Lucrări masive de zonare ecologică sau raionare s-au desfășurat în România în a doua jumătate a secolului trecut. Ele au fost întocmite de colective zonale de specialiști care auevidențiat favorabilitatea ecologică pe culturi, în funcție de factorii pedoclimatici, hidrologiciși orografici [Teodorescu, 1954; Constantinescu, 1955; Obrejan și colab., 1957;Andronicescu și colab., 1957; Berbecel și Văluță, 1960; Teaci, 1966; Mănescu, 1967;

Năstase, 1967; Oșlobeanu, 1991].Pentru stabilitatea producției nu este suficientă zonarea agricolă. Ea trebuie să fie

urmată de microzonarea agroclimatică până la nivel de soi. Prin urmare, zonarea producțieiagricole prezentată în fig. 67 este una foarte generală.

De exemplu, în domeniul pomiculturii, România este împăr țită în 13 regiuni: cinci

regiuni (cele mai favorabile) în zona subcarpatică a piemonturilor și dealurilor corespunzătoare pădurilor de fag și stejar; trei regiuni în ecosistemele din podișurile și

platformele din Transilvania și Moldova; patru regiuni în ecosistemele din zona colinară și deșes; o regiune în zona inundabilă a Dunării și a Deltei. La baza delimitării acestor regiuni

pomicole s-a avut în vedere gruparea lor în jurul unor mari ecosisteme naturale cu o structurăgeografică și climă relativ asemănătoare.

Caisul ( Armeniaca vulgaris Lam.), de exemplu, este o specie pretențioasă față decăldură și de aceea vom amplasa această cultură doar în zonele unde temperatura medieanuală este cuprinsă între 10-11,5oC. Mărul, în schimb, reușește bine și în localitățile cumedii anuale de 9-10oC. De asemenea, nu vom înființa plantații de cais acolo unde

temperaturile minime absolute scad sub -20o

C, deoarece riscăm să pierdem investiția. Mărulînsă, dacă s-a călit corespunzător înainte de instalarea iernii, va rezista până la -35…-36 oC.Dacă în pomicultura Bărăganului și a Dobrogei (Regiunea a XII-a pomicolă) caisul dărezultate foarte bune, în județul Bistrița-Năsăud (Regiunea a IV-a pomicolă) nu vom întâlni

plantații compacte din această specie pomicolă, din rațiunile menționate anterior.Exigențele soiurilor față de factorii de vegetație sunt, de asemenea, diferite. Astfel, la

o medie anuală de 8oC, soiurile de măr Parmen auriu și Jonathan au dat producții susținute ande an, în timp ce, soiul Starking delicious nu a avut aceeași constanță în producția de fructe.Reacția soiurilor de măr la gerurile de iarnă este foarte variată. În anii cu geruri aspre, launele soiuri de măr (Wagener premiat, Jonathan, Gustav durabil) se înregistrează înnegrirealemnului și degerarea scoar ței pe trunchi, fără să fie afectați mugurii; la alte soiuri se

constată degerarea mugurilor de rod și compromiterea producției (London Pepping, Renet deLandsberg etc.). Soiurile Crețești, Clar alb, Parmen auriu, Melba etc. au dovedit, în schimb,rezistență la temperaturi foarte scăzute [Popescu și colab., 1992].

109



6.2. Originea și evoluția ecosistemelor agricole

Ecosistemele agricole sau agroecosistemele sunt ecosisteme antropice care au apărut înurmă cu aproximativ 10.000 de ani. Această perioadă de trecere a populației umane la un noumod de hrană s-a prelungit mai multe milenii, până cu 5.000 – 2500 ani î.Hr.. Părăsirea de

către om a modului natural de procurare a hranei, prin cules și vânat, și obținerea hranei prinintermediul unor ecosisteme construite de el, au constituit cea mai importantă tranziț ieecologică a speciei umane [Puia și colab., 2001].

Revoluț ia agricolă , realizată prin trecerea de la stadiul de culegător și vânător la ceade producător, a determinat o serie de modificări ale comportamentului uman. Pentru

practicarea agriculturii a fost necesară extinderea habitatului specific uman (oikumen).Geneza agriculturii a fost legată, de asemenea, de dezvoltarea inteligenței și a sistemului decomunicare între indivizi. Perfecț ionarea limbajului era absolut necesară pentru transmitereacunoștințelor la urmași. Culegătorul și vânătorul aveau un număr mult mai redus de cuvinte,iar precizarea acțiunilor se făcea, cu preponderență, la trecut și prezent [Leakey, 1995].Cercetările lui Laitman (1990) arată că și astăzi, limbajul triburilor de vânători și culegătorieste foarte sărac. Lucrările agricole, în schimb, impuneau transmiterea ordonată a numeroasecunoștințe, cât și amplificarea gândirii anticipative. Agricultorul a introdus viitorul înconjugarea verbelor. El trebuia să cunoască mai exact calendarul, succesiunea anotimpurilor,influențele climatului asupra culturilor sale.

Depășirea stadiului primitiv al agriculturii a fost posibil prin apariț ia ceramicii careoferea agricultorului posibilitatea înmagazinării produselor vegetale obținute, în special asemințelor. În vasele de ceramică semințele uscate erau ferite de umezeală, mucegaiuri,

păsări și mamifere granivore [Soran și Puia, 1980]. Tehnica utilizată în producția vaselor delut a fost adaptată la prelucrarea metalelor. Apariț ia metalurgiei a pus la dispoziția omeniriiunelte mai eficiente pentru lucrările pământului, unelte de prelucrare a lemnului, arme de

vânătoare etc..

Fig. 67.Geneza și evoluț ia agroecosistemelor – Spedding (1975)citat de Puia și colab. (1998)

Originile agriculturii sunt asociate cu sedentarismul . Conform tradiției, sedentarismul

și domesticirea plantelor și a animalelor s-au dezvoltat împreună. Trecerea de la grupurilenomade de vânători-culegători la grupurile sedentare, agricole, a fost un proces complex șide lungă durată. În figura 67 este prezentată o schemă a genezei și evoluțieiagroecosistemelor după Spedding (1975) citat de Puia și colab. (1998).

110



De-a lungul timpului au apărut mai multe ipoteze cu privire la originea agriculturii,însă ele nu vor face obiectul prezentului curs. Cert este că mai trebuie făcute multe cercetări

pentru a formula o teorie bine fundamentată asupra genezei agriculturii. Din păcate, preocupările cercetătorilor nu s-au orientat într-o măsură corespunzătoare asupra acestor aspecte, așa cum sublinia și celebrul naturalist francez Jean Henry FABRE: "Istoricii ridică în

slăvi câmpurile de bătălie în care semenii noştri şi-au găsit moartea, dar consideră sub demnitatea

lor să vorbească despre istoria câmpurilor desţelenite care ne aduc belşugul; ei cunosc numeletuturor bastarzilor regali, dar nu ne pot spune nimic despre istoria grâului. Este şi acesta un mod demanifestare a nebuniei umane.”

Ecosistemele agricole au luat ființă prin desțelenirea pajiștilor și prin defrișarea pădurilor.Prin cultivare, fertilitatea naturală a terenurilor scădea, iar utilizarea agricolă înceta. Pe suprafețelerespective se instalau diferite specii din flora spontană, iar pădurea și pajiștea se refăceau. Oamenii semutau în alte zone, unde procedau la fel. Acest gen de agricultură se numește agricultură itinerantă sau nomadă . Așezările agricultorilor erau stabile. Agricultura itinerantă s-a practicat și încă se mai

practică în zonele tropicale, unde mineralizarea materiei organice se desfășoară foarte rapid [Puia șiSoran, 1981].

În zona temperată refacerea fertilității se făcea prin așa numită odihnă a solului, adicănecultivarea lui câțiva ani de zile (pârloagă). În acest timp pe terenul respectiv se instalau buruienilecare erau pășunate de animale. Fertilizarea solului se făcea prin descompunerea resturilor vegetale și

prin dejecțiile animale.Crescătorii de animale practicau în acest timp transhumanț a. La noi, din această categorie au

făcut și fac încă parte, oierii. Aceștia au locuințe stabile, în special în zonele de munte. Toamna șiiarna ei pleacă cu oile în zonele de câmpie, unde găsesc surse de hrană pentru animale, pe miriști și

pe pârloage, după care revin în zonele de baștină.Ulterior refacerea fertilității solului prin odihna terenului a fost înlocuită cu ogorul negru.

După 4-5 ani de cultivare a plantelor, terenul era arat, apoi menținut curat de buruieni prin lucrări lasol, ceea ce grăbea mineralizarea substanțelor organice (resturi vegetale, dejecții animale, humus) și

obținerea de compuși minerali solubili, accesibili plantelor. Lucrările solului favorizau și acumulareaapei în sol. Creșterea demografică a populației a condus la înlocuirea ogorului negru cu plante prășitoare.

După 1960, la noi în țară s-a sistat ogorul negru ca și metodă de refacere a fertilității solului,el fiind înlocuit cu îngrășăminte chimice și organice, plante amelioratoare etc..

În ultima perioadă, în țările occidentale, cu agricultură avansată, s-a reintrodus pârloaga,datorită multiplelor sale avantaje: refacerea fertilității solului, evitarea supraproducției și a poluării

prin chimizare excesivă etc. [Șchiopu și colab., 2002].Miel (1994) afirmă că în aceste țări, agricultorii sunt obligați să lase pârloagă 15% din

suprafața destinată culturilor de câmp, iar statul oferă compensații corespunzătoare pentrudespăgubirea agricultorilor. Această pârloagă (fr. jachère) presupune pregătitul și semănatul

terenului, urmat de cosirea repetată a culturii și a buruienilor (cositul de întreț inere) și lăsareamaterialului vegetal la sol.

Centre de domesticire a plantelor și animalelorAu existat de-a lungul timpului, preocupări ale oamenilor de știință cu privire la centrele

principale de origine a agriculturii, adică a zonelor unde au apărut primele populații producătoare dealimente, pentru care agricultura a devenit o îndeletnicire constantă. Cercetările lui Harlan (1971)conduc la ideea că domesticirea plantelor și a animalelor s-a făcut în perioade și locuri diferite. Auexistat totuși trei centre majore restrânse de origine - Orientul Mijlociu (A), nordul Chinei (B) șiAmerica Centrală (C) - și trei subcentre sau zone extinse: Africa tropicală (A1), Asia de Sud-Est (B1)și America de Sud (C1). De aici, agricultura s-a extins și în alte regiuni ale lumii - fig. 68.

111



Fig. 68. Centrele principale de origine a agriculturii [Harlan (1971), modificat de Puia și colab., 1998]

Studiile privind centrele de apariție a agriculturii au fost strâns legate de cele privind centrelede origine a plantelor cultivate. Amintim câteva nume de cercetători cu preocupări în domeniu:

botanistul elvețian De Condolle (1909), geneticianul rus Vavilov (1920-1940), apoi discipolul săuJukovski (1964), Harlan (1971), iar mai târziu, Cox și Atkins (1979). Ultimii citați au încercat săsistematizeze cunoștințele actuale privind originea plantelor de cultură. Conform clasificării propuse

de cei doi cercetători există 12 mari regiuni din care provin principalele plante de cultură:- Europa: ovăzul ( Avena sativa), secara (Secale cereale), coacăzul ( Ribes sp.), zmeurul ( Rubusidaeus), prunul ( Prunus domestica) și gutuiul (Cydonia oblonga);- Regiunea mediteraneană: varză ( Brassica oleracea), măslin (Olea europea), ceapă ( Alliumcepa), usturoi ( Allium sativum), praz ( Allium parrum), salată ( Lactuca sativa), sfeclă ( Beta vulgaris),

păstârnac ( Pastinaca sativa), hamei ( Humulus lupulus), ridichi ( Raphanus sativus), bob (Vicia faba)etc.;- Orientul Apropiat: grâul (Triticum aestivum), grâul tare (Triticum dicoccum), orzul( Hordeum vulgare), lintea ( Lens esculentum), mazărea ( Pisum sativum), pepenele galben (Cucumismelo), macul ( Papaver somniferum), morcovul ( Daucus carota), smochinul ( Ficus carica), cireșul(Cerasus avium), migdalul ( Prunus amygdalus), caisul ( Prunus armeniaca), părul ( Pyrus communis),mărul (Malus pumila), vița de vie (Vitis vinifera), inul ( Linum usitatissimum), nucul ( Juglans regia)etc.;- Regiunea Indo-Birmană: orezul (Oryza sativa), pătlăgeaua vânătă (Solanum melongena),

piperul ( Piperum nigrum), castravetele (Cucumis sativus), bumbacul arborescent (Gossypiumarboreum) etc.;- Asia de sud-est: portocalul, lămâiul, mandarinul, grepfuitul (Citrus sp.), trestia de zahăr (Saccharum officinarum), nuca de cocos (Cocos nucifera) bananierul (Musa sp.) etc.;- China: soia (Glycine max), varza chinezească ( Brassica chinensis), ceapa chinezească( Allium fistulosum), piersicul ( Prunus persica), dudul (Morus alba), ceaiul (Thea sinensis) etc.;- Africa de vest: orezul african (Oryza glaberrima), meiul african ( Brachieria deflexa) etc.;

- Africa centrală: pepenele verde (Citrulus vulgaris), sorgul (Sorghum bicolor ) etc.;- Regiunea etiopiană: arborele de cafea (Caffea arabica), ricinul ( Ricinus communis),

bananierul african (Musa ensete) etc.;

112



- America de Nord și Centrală: porumbul ( Zea mays), fasolea ( Phaseolus vulgaris), ardeiul(Capsicum annuum), bumbacul (Gossypium hirsutum), floarea-soarelui ( Helianthus annuus), cartofuldulce ( Helianthus tuberosus), bostanul (Cucurbita sp.), tomatele ( Lycopersicon esculentum) etc.;- Regiunea peruviană: cartoful (Solanum tuberosum), tutunul ( Nicotian tabacum), bumbaculsud-american (Gossypium barbadense) etc.;- Brazilia: maniocul (Manihot esculenta), arborele de cacao (Theobroma cacao), arborele de

cauciuc ( Hevea brasiliensis) etc.. O parte dintre aceste plante de cultură sunt reprezentate și în hartade la fig. 69.

Conform acelorași autori, zonele de domesticire a principalelor specii de animale sunt:Regiunea arctică euro-asiatică - renul ( Rangifer tarandus); Europa - iepurele (Oryctolaguscuniculus); Regiunea mediteraneană - gâsca ( Anser anser ), porumbelul (Colomba livia); OrientulApropiat - oaia (Ovis aries), capra (Capra hircus), porcul (Sus domestica), vaca ( Bos taurus), câinele(Canis familiaris), cămila (Camelus dromaderus), rața ( Anas plastyrhyncha); Asia Centrală - calul( Equus caballus), cămila cu două cocoașe (Camelus bactrianus) etc.; India și Asia sud-estică -

bivolul ( Bubalus bubalus), găina (Gallus gallus); China - fazanul ( Phasianus colchicus), fluturele demătase ( Bombyx mori); Africa - asinul ( Equus asinus), albina ( Apis mellifera); America Centrală -curcanul (Melleagris gallopavo) și America de Sud - lama ( Lama glama).

Fig. 69. Arealele de origine ale principalelor specii cultivate [Garrison Wilkes citat de Primack și colab., 2002]

Aceste regiuni adăpostesc și cea mai mare variabilitate genetică a speciilor spontane parentale, fapt ce impune măsuri deosebite de conservare a acestor rezerve de germoplasmă. Aceastădiversitate genetică este extrem de importantă pentru obținerea de noi soiuri și rase pentru agriculturămai productive și mai rezistente la actualele schimbări climatice, la secetă, salinizare etc. [Primack șicolab., 2002].

6.3. Particularitățile ecosistemelor agricole

Agricultura își sprijină precumpănitor activitatea pe selectarea din natură a diferitelor specii

de plante, animale și microorganisme, creșterea lor în condiții naturale, cvasi naturale sau artificiale,în scopul măririi producț iei primare (plante) și secundare (animale), pentru obținerea de alimente și bunuri materiale.

Noțiunea de ecosistem agricol sau agroecosistem a apărut, destul de târziu, după anul 1965.

113



În acest răstimp au fost formulate numeroase definiții ale sistemelor agricole: Tischler (1965), Odum(1971), Muller (1976), Puia și Soran (1987). Puia și Soran propun următoarea definiție:„agroecosistemul este unitatea funcț ională a biosferei create de om în scopul obț inerii de produseagricole și prin aceasta dependentă de el ”.

Deși agroecosistemele sunt similare cu ecosistemele naturale, între ele există diferențeimportante din punct de vedere structural și funcțional.

Ecosistemele naturale au, în primul rând, capacitate de autoreglare. Această trăsătură lipseșteagroecosistemelor, mai ales celor simplificate la maximum, așa cum sunt, de exemplu, monoculturile.Absența capacității de autoreglare își găsește explicația în existența unui singur nivel trofic, cușanse foarte reduse în competiție cu un ecosistem natural. Majoritatea agroecosistemelor sunt,așadar, fragmente de ecosisteme, iar continuitatea lor poate fi asigurată numai prin aport de energiedin afara sistemului. Dacă în ecosistemele naturale singura sursă de energie este cea solară, în celeagricole omul introduce așa numita energie culturală . Scopul acestei acțiuni este creșterea

productivității biologice. Cu cât agroecosistemul este mai simplificat, cu atât input -urile (energiaculturală introdusă în sistem) trebuie să fie mai mari, în vederea întreținerii lui.

Energia culturală, introdusă de om, este suma energiei biologice (munca omului și aanimalelor) și a celei tehnologice (energia cheltuită de diverse mașini și utilaje, inclusiv cea pentrufabricarea lor, energia încorporată în îngrășăminte chimice, pesticide etc.) [Cox și Atkins, 1979 citat de Puia și colab., 1998].

Păr țile componente ale unui agroecosistem sunt agrobiotopul și agrobiocenoza. Agrobiotopul este componenta abiotică, nevie, a ecosistemului agricol. Este un biotop

transformat de om (fertilizări, irigații, lucrările solului etc.), în scopul satisfacerii cerințelor biologiceale plantelor de cultură sau ale animalelor domestice.

Biotopul agricol al Terrei este format din totalitatea terenurilor cultivate și a pajiștilor createde om sau apărute în urma activităților sale. Acesta ocupă circa 30% din suprafața uscatului (4,5miliarde ha), 10% revenind culturilor agricole, iar 20% pajiștilor. Terenurile acoperite de fitocenozeleagricole diferă însă foarte mult de la o zonă la alta a Globului: în zona temperată 70-98%, în stepele

uscate și silvostepe 50-70%, în zonele calde mediteraneene și cele subtropicale 30-60%, în savane10-20% [Puia și colab., 1998].Cox și Atkins (1979) citat de Vântu, (2000) apreciază că numai 7% din biotopurile terestre

îndeplinesc condiții foarte bune pentru agricultură. De aici rezultă că, în momentul de față,agricultura folosește cele mai bune biotopuri, iar extinderea suprafețelor agricole se poate face doar cu investirea unor importante resurse energetice. Aceeași situație este și în România unde terenurileagricole ocupă circa 63% din suprafața țării, din care 42% terenuri agricole, iar 21% pășuni, fânețe,livezi și podgorii [Puia și colab., 1998].

Obținerea de producții tot mai mari pe terenurile agricole, prin tehnici moderne, supune solulla presiuni tot mai mari, prin creșterea eroziunii și scăderea fertilității.

Agrobiocenoza este partea vie a agroecosistemului și este alcătuită din totalitateaorganismelor vii. Aceste organisme sunt impuse de om, în cea mai mare parte, în funcție de scopul pecare-l urmărește. Plantele și animalele nedorite sunt eliminate de către om din agrobiocenoză, înfavoarea componenților utili (plante cultivate, animale domestice).

Biocenozele agricole sunt diferite față de cele naturale și prin originea speciilor ce lecompun. În ecosistemele naturale, speciile sunt autohtone, specifice zonei biogeografice respective, întimp ce, biocenozele agricole sunt alcătuite, de regulă, dintr-o singură specie, străină acelei zone(alohtonă ).

Prin aplicarea diverselor tehnologii de cultură, biotopul agricol este similar cu cel al stadiuluide pionierat dintr-o succesiune naturală, adică biodiversitate redusă , producț ie de substanț ă organică mai scăzută, lanț uri trofice scurte, număr redus de detritivore, instabilitate ridicată . Ca orice

ecosistem și cel agricol are o tendință accentuată de creștere a vitezei schimbărilor înspre o starestaționară. Aceasta se realizează prin sosirea de noi coloniști, ceea ce implică o instabilitate asistemului agricol. De aceea, agrobiocenozele sunt mai expuse invaziilor cu dăunători.

Cele trei fluxuri fundamentale din ecosistemele naturale funcționează și în agroecosisteme.

114



Între cele două categorii de sisteme există însă diferențe semnificative: în ecosistemele agricole, fluxul de energie este intensificat datorită introducerii energiei combustibililor fosili, a energieielectrice și a celei nucleare, fluxul de substanț ă este accentuat prin utilizarea îngrășămintelor chimiceși a pesticidelor, iar fluxul informaț ional este amplificat prin aplicarea progreselor științei și tehniciiactuale. Toate aceste intervenții antropice sporesc productivitatea sistemului, dar pe de altă parte

poluează mediul.

La baza constituirii biocenozelor agricole stau în principal rațiunile economice și mai puțincele ecologice. Rezultatul constă în scindarea biocenozei în lanțuri trofice independente, cuîntreruperea ciclurilor biogeochimice. Acestea trebuie menținute artificial, prin cheltuieli energeticefăcute de om.

Capitolul 7CLASIFICAREA ENERGETICĂ A AGROECOSISTEMELOR

Agroecologii au elaborat o serie de criterii în clasificarea diferitelor tipuri de ecosistemeagricole. Unul dintre cele mai importante criterii se referă la raportul dintre output (energierecoltată) și input (energie culturală introdusă) (fig. 70). Din acest punct de vedere distingem treitipuri de agroecosisteme: extensive sau de intensitate scăzută, intensive și industriale sauindustrializate [Puia și Soran, 1982].

Fig. 70. Intrările și ieșirile de energie din agroecosisteme[Mănescu și Ștefan, 2005]

Revoluț ia verde din anii ’60 ai secolului trecut a determinat o creștere vertiginoasă a producțiilor agricole însă, odată cu aceasta, a sporit și consumul de energie. La numeroase lucrăriagricole, trecerea de la tracțiunea animală la tractor și alte utilaje a însemnat și o mărire acheltuielilor energetice de 2,4 ori. Consumul de combustibil fosil din agricultură nu depășește, înansamblul economiei unei țări, câteva procente (de exemplu în Franța este de 2-3%). Așadar, nu

putem vorbi de o “foame” energetică a tehnologiilor agricole. Problema este că unele forme deenergie utilizate în acest domeniu sunt foarte poluante. Pe de altă parte, spre deosebire de altesectoare economice, producția agricolă beneficiază de surse de energie neconvenționale gratuite,creându-se astfel mari posibilități de reducere a consumului de energie neregenerabilă. În strategiadezvoltării agriculturii durabile un loc important îl ocupă conservarea energiei convenț ionale și

creșterea randamentului energetic. Soluțiile constau în realizarea diferitelor modificări în structuraecosistemului, utilizarea pe scară tot mai largă a surselor energetice regenerabile (energia eoliană,solară, geotermică, hidraulică, derivată din biomasă etc.), practicarea tehnologiilor mai puțin

115



energofage.Creșterea demografică și necesarul tot mai mare de alimente nu ne permit să renunțăm la

input-rile de energie culturală din agricultură. Acestea trebuie să fie însă moderate. De exemplu,energia introdusă de om într-o cultură de porumb modernă se ridică la 700 kg petrol la hectar și se

produc circa 5.000 kg boabe/hectar, în timp ce, într-o cultură tradițională se obțin aproximativ1.000 kg boabe de porumb pe aceeași unitate de suprafață. Conform datelor FAO, pentru

fabricarea, distribuția și aplicarea unui kilogram de azot se consumă 2 kg de combustibil fosil, pentru un kg de fosfor 0,2 kg, pentru unul de potasiu 0,18 kg, iar pentru un kg de pesticid 2,2 kg decombustibil fosil. Aceeași sursă arată că irigarea unui hectar de teren necesită 100-200 kg/ha, iar untractor consumă anual 3-4 tone de combustibil [Mănescu și Ștefan, 2005].

Conform datelor publicate de Bellarby și colab. (2008) de la Universitatea Abeerden dinOlanda (www.greenpeace.org ) agricultura are o contribuție de 17-32% în totalul gazelor cu efect de

seră (Green Houses Gases - GHG) produse de activitate umană. Cele mai importante din acestegaze sunt - dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4) și oxizii de azot (NOx). Sursele sunt atâtdirecte cât și indirecte. Metanul provine din fermentarea excrementelor de la animalele domesticeși din culturile de orez, metanul și oxizii de azot de la fermentarea gunoiului de grajd și de laarderea biomasei, oxizii de azot din oxidarea nitraților utilizați la fertilizare, dioxidul de carbon dela mașinile agricole și de la irigații, dioxidul de carbon și oxizii de azot de la fabricareafertilizanților. La aceste cauze se adaugă defrișările masive ale pădurilor tropicale în scopulextinderii suprafețelor agricole. În ultimele decenii, cantitățile de GHG din agricultură, emise înatmosferă, au fost în continuă creștere. Spre exemplu, emisiile de CH4 și NOx au crescut la nivelglobal cu 17%, în perioada 1990-2005. Continuarea fertilizării cu azot în același ritm o să conducăla sporirea cu 35-60% a acestor gaze, până în anul 2030.

Agricultura intensivă presupune un consum de energie directă (carburanți, electricitate) șiindirectă (îngrășăminte și utilaje). De exemplu, în Franța, în anul 1972, cheltuielile energetice(convenționale) erau constituite din 49,3% carburanți și 28,7% îngrășăminte [Berca, 2001].

Compararea diferitelor culturi sau sisteme mixte de culturi și animale se face prin calculul

randamentului energetic (R e) după formula:Au

Re = I m

În care Au = ieșiriIm = intrări

Acest indicator cuprinde, pe de o parte, numărul de kilocalorii investite sub formă demotorină, semințe, îngrășăminte, pesticide, mașini, for ță de muncă etc., iar pe de altă parte,numărul de kilocalorii din recolta obținută.

În tabelul 5 este prezentat bilanțul energetic al culturii de porumb din Franța, în cultură

neirigată (R e = 2,36).În continuare se va face o scurtă descriere a ecosistemelor agricole, după clasificarea

propusă de Soran și Puia (1982), amintită la începutul prezentului subcapitol.

Tabelul 5

Bilanț energetic al culturii de porumb neirigat în Franța, în 103Kcal./ha/an[Bel și colab. (1978) citat de Berca (2001)]

Specificaț ie Consum energetic

(10

3

Kcal./ha/an)

%

Mașini 955 11Carburant 955 11Îngrășăminte 3.055 35

116

http://www.greenpeace.org/

http://www.greenpeace.org/



Semințe 143 2Irigații 0 -Insecticide 62 1Erbicide 62 1Uscătorie 2.579 28Diverse (electricitate,

transport)

955 11

Total intrări 8.766 100Producție în chintale/ha 60 -103Kcal./ha/an 20.660 -Randament energetic 2,36

7.1. Agroecosistemele extensive

Agroecosistemele extensive sau de intensitate scăzută se caracterizează printr-un raport output (ieșire) – input (intrare) ridicat. În medie, acest raport este de 1:10, adică la o calorie deenergie culturală introdusă în sistem se obțin circa 10 calorii sub formă de recoltă. Ecosistemeletradiționale sunt puternic antientropice, prin intermediul omului și a factorilor naturali, iar energiaculturală este de natură biologică, în cea mai mare parte. În unele cazuri (sisteme tradiționale decultivare a orezului) eficiența poate ajunge la 40-50 calorii sub formă de recoltă utilă, pentru ocalorie energie culturală introdusă. Energia suplimentară investită în aceste agroecosisteme esteredusă, dar producț iile care se obțin sunt, de asemenea, scăzute. Cauzele nivelului diminuat al

producției constau în pierderile provocate de boli și dăunători, de agrotehnica primitivă, de soiurilemai puțin performante sub aspectul productivității etc.. În fig. 71 sunt prezentate sistemele deagricultură tradiționale: livezile și grădinile familiale, pășunile și fânețele naturale și seminaturale.

Fig. 71. Clasificarea agroecosistemelor pe categorii și tipuri în funcț ie de raportul energie recoltată (output)/energie culturală introdusă (input) și de raportul invers (input/output); sunt menț ionate și alte

117



criterii [Puia și colab., 2001]

În sistemele de agricultură tradițională există o legătură foarte strânsă între terenurilecultivate și pă șune, prin intermediul animalelor domestice. Aceste animale sunt crescute pentru

producerea de alimente (carne, ouă, produse lactate) și diverse materii prime (lână, piele, oase, peneetc.), producerea de îngrășăminte organice pentru terenurile cultivate și pentru utilizarea lor ca

animale de tracțiune. Această legătură între culturile de plante și creșterea animalelor face posibilărecircularea completă a tuturor resurselor naturale terestre (substanțe minerale și organice, CO2,O2, apă) și regenerarea lor (sol, apă, CO2, O2). Astfel, sistemele primitive și tradiționale deagricultură pot fi incluse în circuitele de substanță și energie ale biosferei. Recircularea șiregenerarea completă a resurselor, în această categorie de agroecosisteme, le conferă un înalt gradde stabilitate, numită agroclimax. Puia (1977) definește agroclimaxul ca fiind acea „stare deechilibru dintre componentele agroecosistemului, realizată prin reglarea conștientă introdusă deom în astfel de sisteme”.

7.2. Agroecosistemele intensive

Valoarea aproximativă a raportului energetic (output/input ) în cazul acestui tip deecosisteme agricole este 1. Aceasta înseamnă că aportul de energie culturală (mecanizare +chimizare) este mult mai ridicat decât la agroecosistemele tradiționale, dar și producț ia este de 3-6ori mai mare. Creșterea producției se datorează și altor factori: folosirea de soiuri moderne,ameliorate, îmbunătățiri funciare, irigații etc..

Producerea de alimente în agroecosistemele intensive este posibilă atâta timp cât resurselede energie tehnologică sunt disponibile și relativ ieftine. Creșterea exagerată a prețului lacombustibilii fosili va atrage după sine scumpirea produselor agricole în așa fel încât practicareaagriculturii în astfel de sisteme să devină nerentabilă.

Spre deosebire de agroecosistemele extensive, în cele intensive se produce, de multe ori, o

disjuncț ie între terenurile cultivate și pă șune. Această separare artificială între cele douăcompartimente este impusă de producțiile mari obținute, de specializarea foarte îngustă a producătorilor, de consumurile sporite de energie culturală. Reciclarea naturală a elementelor serealizează doar par țial, ea fiind suplinită prin îngrășăminte chimice.

Ecosistemele intensive au o entropie naturală ridicată însă prin energia culturală introdusădin exterior sunt antientropice [Mănescu și Ștefan, 2005].

În această categorie a sistemelor agricole intensive intră fermele care practică tehnologiicomplet mecanizate şi chimizate, plantaţiile pomicole, podgoriile intensive etc.. Utilizarea pe scarălargă a chimicalelor în aceste agroecosisteme determină un grad de poluare ridicat .

7.3. Agroecosisteme industrializate

În astfel de agroecosisteme se produc, în ultimele decenii, cantități însemnate de produsealimentare. Raportul energetic ieșire-intrare este sub 1, pentru obținerea unei calorii sub formă dealiment cheltuindu-se 2-20 calorii energie culturală [Vântu, 2002]. Ecosistemele industrializate sauindustriale sunt profilate pe cultivarea sau creșterea unei singure specii, în condiții controlate:complexe industriale pentru creșterea păsărilor, suinelor, bovinelor, acvacultură, sere de legume șiflori.

Structura şi productivitatea ecosistemelor agricole industrializate sunt total dependente deresursele energetice de care dispune omenirea. Șansa de supraviețuire a acestor ecosisteme estecorelată cu prețurile combustibililor convenționali, utilizați masiv în obținerea produsului finit. O

provocare pentru cei care practică acest tip de agricultură este trecerea de la energia nucleară și cea bazată pe arderea combustibililor fosili (țiței, cărbune, gaze naturale) la cea regenerabilă.

Din punct de vedere ecologic, agroecosistemele industriale, pot fi comparate cuecosistemele naturale heterotrofe (abisurile oceanelor, peșterile, apele freatice). Existența ambelor

118



tipuri de ecosisteme depinde de schimbul de energie cu alte ecosisteme, iar nivelul producătorilor primari lipsește (excepție fac serele) [Puia și colab., 2005].

Acțiunea factorilor externi în agroecosistemele industriale este strict controlată antropic. Elesunt foarte dependente de continuitatea fluxului de resurse minerale, organice și energetice și la ceamai mică dereglare a aprovizionării, starea de agroclimax poate fi anulată.

Ecosistemele industrializate, superintensive, sunt foarte poluante.

Ramade (1981) își exprimă chiar îngrijorarea pentru faptul că principala materie primă pentru agricultura mondială nu mai este solul, ci petrolul și derivatele sale. Diminuarea resurselor clasice de energie s-ar putea să pună în pericol menținerea producției alimentare la nivelul cerut decreșterea demografică.

Eforturile cercetătorilor trebuie concentrate în direcția găsirii de soluții pentru asigurareafertilității din surse mai puțin energofage (îngrășăminte organice și diverse îngrășăminte minerale,creșterea activității bacteriilor fixatoare de azot) și prin aclimatizarea de noi specii vegetale care săasigure un randament superior al conversiei fotosintetice. Berca (2001) reamintește că energiasolară este fixată în medie în propor ție de 1%, iar dublarea ei ar conduce la dublarea biomasei peTerra. Produsele agricole înglobează circa 95% energie cosmică și doar 5% energie convențională.Aceasta înseamnă că numai cele 5 procente se facturează și creează deci probleme agriculturiimondiale și implicit celei românești.

Soluția producerii de alimente pentru viitor constă, probabil, în menținerea diversitățiiagroecosistemelor, în funcție de particularitățile ecologice, economice, demografice, culturale șisociale ale fiecărei zone și ale fiecărei țări. Funcționarea lor trebuie să aibă însă în vedereconservarea energiei, impactul ambiental minim și alimentația sănătoasă a populației umane.

Capitolul 8ECOSISTEMELE AGRICOLE ȘI ALIMENTAȚIA OMENIRII

În condițiile creșterii demografice ale Terrei, problema asigurării hranei devine un subiect

de importanță majoră pentru viitorul omenirii. Dacă astăzi, populația planetei numără circa 6,2miliarde de oameni, în anul 2020 se prognozează o creștere de până la 8 miliarde. Exper țiiapreciază că necesarul global de hrană în următorii 25 de ani va fi mai mare cu 64% decât celactual. Astfel, agricultura acestui secol va trebui să rezolve necesarul de alimente în condițiileexploatării raționale a resurselor, ceea ce nu s-a făcut de la apariția Revoluț iei verzi încoace.

În ultimele decenii ale secolului XX, agricultura a înregistrat succese incontestabile îndomeniul producerii de alimente. Dovada cea mai clară a acestor realizări constă în reducerea

propor ției oamenilor care suferă de foame cronică. Astfel, în anul 1969 o treime din populațiaGlobului se afla în această situație, pe când în anul 1996 mai puțin de o cincime. Aceste creșteriimpresionante de producție s-au datorat atât cultivării de noi soiuri, cât și utilizării îngrășămintelor,

pesticidelor, irigațiilor etc.. Prețul acestor producții agricole record se regăsește, din păcate, și însupraexploatarea resurselor naturale. Suprafețele agricole erodate sunt tot mai mari, rezervele deapă continentală tot mai reduse, iar pământul dă semne tot mai clare de oboseală.

S-a constat că, la nivel global, circa 38% din totalul terenurilor agricole sunt depreciate(eroziune, sărăturare, compactare, deșertificare, poluare cu îngrășăminte și pesticide) ca urmare aadministrării incorecte a lor. Așadar, este în suferință la scară planetară tocmai solul, fundamentulde bază al agriculturii.

În mod natural, solul se reface anual în cantitate de circa o tonă la hectar. Datele ONU aratăcă pierderile de sol prin eroziune înseamnă 5-10 tone la hectar în Africa, Europa și Australia, 10-20tone la hectar pe continetul american, iar în Asia până la 30 de tone la hectar. În felul acesta, înnumai câteva decenii, activitățile umane au distrus un patrimoniu natural câștigat în mii de ani.

Conform datelor ONU, aproximativ un sfert din pământurile agricole ale Terrei intră încategoria terenurilor puternic și moderat degradate. Terenurile “puternic degradate” sunt cele careși-au redus în mare parte funcțiile biotice esențiale, iar cele “moderat degradate” au producții

119



scăzute. În anul 1990, producțiile pe terenurile degradate au fost în medie cu 17% mai mici decâtcele obținute pe pământurile neafectate. Aceasta este o piedică serioasă în creșterea cu 64% a

producției agricole în următorii 25 de ani. Evoluția creșterii recoltelor de cereale în ultima jumătatede veac vine să confirme această temere. Dacă în perioada 1950-1984, recoltele de cereale aucrescut cu 2,3% anual, între anii 1980-1984 cu 1,8%, în perioada 1990-1994 ritmul anual decreștere s-a situat în jurul valorii de 0,5%. Evoluția producției de cereale este un barometru util al

securității alimentare mondiale, dacă avem în vedere că cerealele reprezintă, direct sau indirect, peste 50% din necesarul zilnic de calorii al unui om.

Deși noutățile tehnologice continuă să apară, niciuna nu poate asigura salturi mari în producția mondială de alimente. De exemplu, în Japonia producția de orez de 4,7 tone la hectar nua mai fost depășită din anul 1984. Așadar, creșterile spectaculoase de producție din anii ’70 – ’80,care dădeau impresia rezolvării pe termen foarte lung a alimentației globale, nu mai are suport înrealitate. În mod plastic se spune că “deși conducta nu a secat încă, torentul s-a transformat în

pârâu“ [Vântu, 2000].Câteva decenii la rând, prin fertilizările masive cu azot, fosfor și potasiu s-a reușit

compensarea pierderilor de substanțe nutritive suferite de sol. În ultima perioadă s-a constatat căîngrășămintele minerale nu mai pot acoperi degradarea tot mai avansată a solurilor. Aceștifertilizanți chimici nu pot asigura un echilibru între elementele esențiale ale solului: materieorganică, microorganisme, insecte, apă, macro- și microelemente etc..

Excesul de azot și fosfor a condus la dereglări puternice în circuitul global al celor douăelemente nutritive vegetale majore. Cantitățile mari de fertilizanți cu azot au condus la o dezvoltarediferențiată a speciilor, în funcție de capacitatea lor de asimilare a acestui element de bază, deci latulburări în viața ecosistemelor. Aceeași utilizare nesăbuită a determinat schimbarea aciditățiisolului și a conținutului său în materie organică.

Fosforul și azotul spălat din terenurile agricole erodate ajung în apă, unde provoacădezvoltarea excesivă a algelor și asfixia peștilor.

Această evoluție îngrijorătoare a stării de sănătate a terenurilor agricole a determinat factorii

responsabili din unele zone ale lumii să ia măsuri de reabilitare a lor. Conservarea terenurilor prinnecultivare sau prin recolte de acoperire (culturi intermediare între recolta anterioară și ceaurmătoare) se face în tot mai multe țări cu agricultură avansată. Pentru terenurile în stare incipientăde eroziune s-a luat măsura scoaterii temporare din circuitul agricol. În Statele Unite, astfel deacțiuni au luat amploare în anul 1989. În anul 1996, această tehnică ocupa o treime din suprafa țacultivată a țării. Evaluările făcute în perioada 1982-1992 în SUA au arătat că măsurile luate auredus cu 25% ritmul de eroziune a solurilor.

O altă soluție recomandată de tot mai mulți specialiști constă în extinderea culturilor deleguminoase. Avantajele acestora se regăsesc în conținutul ridicat de proteină și în îmbogățireaterenului în azot. Datele furnizate de Obaton și Bardin (1981) vin să confirme justețea acesteisoluții: un hectar de leguminoase furajere poate furniza trei tone de proteină animalului

consumator; cantitatea de proteină obținută pe un hectar de leguminoase boabe poate ajunge până lao tonă pe hectar; un hectar de culturi leguminoase îmbogățește solul cu 50-100 kg în cazul soiei,respectiv 60-80 kg în cazul lucernei.

Creșterea populației globului determină un alt pericol pentru asigurarea securitățiialimentare pe termen lung și anume ultraurbanizarea care împinge orașele către zonele limitrofe.Populația tot mai numeroasă va însemna acutizarea problemei locuințelor, a locurilor de muncă,transportului, zonelor de recreere etc., toate acestea reclamând terenuri. Foarte grav este faptul căadesea, urbanizarea cere cele mai bune terenuri agricole. Istoric vorbind, orașele au fost amplasateîn jurul celor mai fertile terenuri agricole. Extinderea fără precedent a zonelor urbane a condus lascoaterea din circuitul agricol a celor mai bune terenuri. De exemplu, în Statele Unite, cele mai

fertile terenuri se găsesc în propor ție de 27% în jurul celor mai urbanizate centre și numai 18% înzonele rurale. Java pierde anual pentru urbanizare 20.000 hectare teren agricol, suficiente pentru a asigura o producție de orez pentru circa 378.000 de indonezieni [Lester și colab., 1996].

Întrucât hrana umanității este asigurată din biomasa Terrei, se impune cunoașterea câtorva

120



parametri ai acesteia.Producția primară netă a globului se ridică la 18,2 x 1010 t/an substanță uscată, din care

jumătate se regăsește în mediul continental, iar cealaltă jumătate în oceane. În anul 1970, producțiaagricolă reprezenta 9,3% din producția primară terestră, dar din aceasta numai 12% era recoltată șiconsumată de om.

Studiile lui Barbault (1995) arată că alimentele de proveniență vegetală și animală

consumate de om reprezintă 0,7% din producția netă a globului. Cifra de mai sus ar putea daimpresia că potențialul biosferei este nelimitat. Acest mod de abordare este însă eronat, dacă avemîn vedere faptul că nevoile alimentare ale omului nu se exprimă numai prin cantitate de energie, ciși prin calitate. Astfel, din această cantitate imensă de producție primară globală netă, doar o mică

parte este utilizabilă de către om sub formă de hrană.Conform normelor FAO și OMS, aportul energetic minim prin alimente este de 2.200

calorii pentru femei, respectiv 2.800 calorii pentru bărbați. Aceste nevoi se referă la adulți. Demenționat faptul că pentru o nutriție echilibrată, hrana de origine animală trebuie să conținăcantități suficiente de aminoacizi esențiali. Există însă și plante leguminoase bogate în proteine șicu un spectru larg de aminoacizi, care pot înlocui par țial consumul de produse animaliere [Berca,2000]. Pentru a avea o imagine asupra conținutului de calorii a alimentelor voi enumera câteva: unlitru de lapte de vacă integral – 650 calorii; un kg telemea de vacă – 3.730 calorii; crap – 1.040calorii; conservă de pește (crap în sos tomat) – 1.250 calorii; un kg ou integral – 1.740 calorii; unkg carne de vacă semigrasă – 1.340 calorii; un kg. carne de porc semigrasă - 2.950 calorii; un kgcarne de miel – 2.600 calorii; un kg carne de oaie – 1.310 calorii; un kg carne de găină – 1.420calorii; un kg carne de iepure - 1.000 calorii; un kg de parizer sau polonez – 2.950 calorii; salam deSibiu – 5.790 calorii; un kg de ardei gras roșu – 390 calorii; un kg. de castraveți – 130 calorii; unkg de cartofi noi – 800 calorii; ceapă verde – 200 calorii; un kg de morcovi – 400 calorii; un kg desalată verde – 150 calorii; un kg de varză – 250 calorii etc. [www.greutatea.ro/Tabel CaloriiAlimente.php].

Conform datelor furnizate de Worldwatch Institute din Statele Unite (1996), o modalitate de

creștere a eficienței utilizării hranei ar fi reducerea consumului de carne în general, respectiv acărnii de vită în special. Din producția mondială de cereale, 38% este alocată pentru hrănireaanimalelor. Pentru obținerea unui kg de carne de vită se consumă 7 kg de cereale, sau 80 dekilograme de iarbă verde, iar pentru un kg de carne de porc se consumă 4 kilograme de cereale. Unkilogram de carne de pasăre sau de pește se obține prin consumul a două kilograme de cereale.

Modificările aduse în circuitul alimentar în sensul menționat mai sus, ar putea disponibilizacantități imense de cereale pentru hrana altor oameni. Câștigul ar fi dublu: menținerea sănătățiiconsumatorilor din unele țări și scăderea numărului de oameni care suferă de inaniție. 40% dinaportul energetic al regimului alimentar american sau francez provine din grăsimi, în timp ce,

procentul recomandat este de 30%. Dacă americanii și-ar reduce consumul de cereale la jumătate,adică la cel al italienilor, s-ar economisi 105 milioane tone de cereale, suficiente pentru hrana a 2/3

din populația Indiei pe un an de zile.Consumul de cereale diferă foarte mult de la o țară la alta. În tabelul 6 este prezentată

situația acestui consum pe cap de locuitor în 15 țări ale lumii. Nerealizarea necesarului de energie în regimul alimentar se numește subnutriț ie, iar absența

unuia sau a mai multor compuși indispensabili determină starea de malnutriț ie. Atunci când suntdepășite necesitățile de calorii apare starea de supranutriț ie. Omul poate fi pe rând sau concomitentconsumator primar (consumă alimente de origine vegetală), consumator secundar (consumăerbivore) și consumator ter ț iar (consumă alimente provenite de la răpitoare). Omul poate modificalanțurile și rețelele trofice în sensul satisfacerii nevoilor sale.

Producerea alimentelor este strict legată de o suprafață de teren uscat sau submers, pe care

plantele verzi fixează energia solară prin fotosinteză. Suprafaţa ocupată de ecosistemele agricole şicele naturale, de unde omul îşi procură hrana zilnică, reprezintă suprafaţa de nutriţie. Prinraportarea acestei suprafețe la efectivul populației obținem suprafața de nutriție a unei persoane.Aici sunt incluse şi mările, oceanele şi pădurile, unde se practică pescuitul şi vânătoarea.

121



Suprafața agricolă mondială este de 4,56 miliarde de hectare, ceea ce reprezintă 34,9% dinsuprafața uscatului. Conform datelor FAO, în anul 1981, suprafaț a agricolă medie per individ erade 0,323 hectare, cu diferențieri mari între continente (Asia – 0,18 ha, Australia – 3,01 ha). În ţaranoastră suprafaţa agricolă este de circa 14,8 milioane de hectare (62% din suprafaţa totală) din care9,4 milioane hectare de teren arabil (63%). De aici rezultă că suprafaţa cultivată ce revine unuilocuitor este de 0,41 ha, iar cea agricolă de 0,64 ha, valori superioare mediei mondiale [Vântu,

2000].

Tabelul 6 Consumul de cereale pe cap de locuitor în diverse țări, în anul 1990

[Worldwatch Institute – Probleme globale ale omenirii, 1994]

Ț ara Consumul de cereale pe locuitor (kg)Canada 974Statele Unite 860Uniunea Sovietică (CSI) 843Australia 503Franța 465

Turcia 419Mexic 309Japonia 297China 292Brazilia 277

India 186Bangladesh 176

Kenya 145Tanzania 145Haiti 100

Media mondială 323

Situația actuală și de perspectivă a asigurării hranei omenirii se dezbate tot mai intens atât lanivelul Organizației Națiunilor Unite cât și al altor organizații mondiale. După creșterea constantăa producției timp de patru decenii (1950-1990), ca urmare a sporirii cantităților de îngrășăminte de10 ori, a început declinul. Lumea a început să intre într-o nouă eră, cea a nesiguranț ei asigurării

hranei pentru iminenta creștere masivă a populaț iei. Soluțiile gândite de organismeleinternaționale abilitate și de oamenii de știință vor fi prezentate în următorul capitol al cursuluinostru Ecologie umană.

Capitolul 9SISTEME DE AGRICULTURĂ

Literatura de specialitate oferă numeroase clasificări ale sistemelor de agricultură. Dacăîncercăm însă o simplificare a acestora, vom constata că principalele categorii de agroecosistemeexistente în momentul de față în agricultura mondială, pot fi înglobate în două mari categorii:tradiț ionale și moderne. Agroecosistemele din cea de-a doua categorie au apărut odată cu trecerea la

utilizarea pe scară largă a mecanizării și chimizării agriculturii, din anii ’60 ai secolului trecut. Esteașa numita agricultură industrială sau industrializată . Multiplele dezavantaje ale acestui tip deagricultură au determinat apariția agriculturii durabile care includ două sisteme de agricultură:

122



integrate și ecologice (biologice, organice).

tradiț ionale

SISTEME DE industriale AGRICULTURĂ

moderne integrate

durabile

ecologice(biologice, organice)

Fig. 72. Clasificarea simplificată a principalelor sisteme de agricultură

Clasificarea sistemelor de agricultură prezentată în acest curs (fig. 72) elimină erorile dinunele manuale de ecologie, apărute în ultimii ani la noi în țară. Cauza principală a acestor greșeli

constă în ignorarea legislației apărute la nivel național în ultimul deceniu, în special cea care priveșteagricultura ecologică. Astfel, în aceste sisteme de agricultură este permisă utilizarea frecventă a pesticidelor organice de sinteză, ceea ce contravine flagrant actelor normative valabile pentru acestdomeniu de activitate. Apar în felul acesta o serie de confuzii între diferitele sisteme de agricultură,între trăsăturile definitorii ale acestora.

9.1. Sisteme de agricultură tradiţională

Agricultura tradițională sau de subzistenț ă , cum mai este numită, a apărut în antichitate,odată cu utilizarea uneltelor din ce în ce mai perfecționate și prin folosirea animalelor domestice înmuncile agricole; așadar, introducerea unei for țe suplimentare, pe lângă cea umană, care a permis

creșterea productivității agroecosistemelor. Sistemele agricole tradiționale, apărute în zonatemperată, au dăinuit 4-5 milenii, până la apariția revoluției industriale. În scopul creșteriieficienței cultivării, aceste sisteme au fost îmbunătățite permanent, prin: extinderea terenurilor agricole, în detrimentul celor naturale; introducerea rotației agricole, iar mai târziu aasolamentului; obținerea prin selecție empirică și utilizarea soiurilor de plante și a raselor deanimale mai productive; introducerea muncii animalelor în agricultură; folosirea de unelte agricolemetalice sau cu păr ți metalice; utilizarea dejecțiilor animale pentru fertilizarea terenurilor agricole.Această legătură foarte strânsă între plantele de cultură și animale apropie agroecosistemeletradiționale de ecosistemele naturale. Regăsim aici toate componentele piramidelor eltoniene:

producătorii primari (plante cultivate), consumatorii primari (erbivorele domestice și omul),consumatori secundari (omul consumator de produse animaliere) și destructorii prezenți în sol, înmarea lor majoritate [Puia și colab., 2001].

În agricultura tradițională există o permanentă reciclare a substanțelor, iar procesele de producție agricolă se integrează foarte bine în circuitele biogeochimice globale. De aceea, se poateafirma că, sistemele tradiționale de agricultură au un pronunțat caracter ecologic, acestea fiind celemai apropiate de cursul neîntrerupt al proceselor naturale. Din punctul de vedere al raportuluiinputuri/outputuri energetice aceste sisteme pot fi incluse în categoria celor extensive sau deintensitate redusă .

Prin cultura plantelor în sistem tradițional, omul poate obține în medie 150 kcal/an/m2

[Vântu, 2000]. Suprafaț ă (arabilă) de alimentare a unui om adult pentru un an de zile este în mediede un hectar .

În aceste sisteme agricole, omul a reușit eliminarea controlului carnivorelor mari asupraerbivorelor domestice însă nu a reușit să stăpânească epidemiile și atacurile dăunătorilor fitofagi. Agricultura tradiț ională sau familială se mai practică încă în multe țări ale lumii, ea fiind

123



specifică țărilor subdezvoltate sau sărace. Acest tip de agricultură este din nou practicat și înRomânia, pe suprafețe destul de mari. În ultimele decenii ale secolului trecut, în aceste sistemeagricole a fost introdusă “mica mecanizare” și pesticidele. Este așa numita agricultură țărănească,eco-biologică [Vlăduț și Popescu, 2001].

9.2. Sisteme de agricultură modernă

Așa cum s-a menționat deja la începutul prezentului capitol, agricultura modernă includeatât sistemele de cultură industriale cât și cele durabile.

9.2.1. Sisteme de agricultură industrializată

Trecerea de la sistemele tradiționale la cele moderne de agricultură a fost posibilă odată curevoluția industrială, tehnică și științifică din a doua jumătate a secolului XX. Utilizareacombustibililor fosili pe scară largă, mecanizarea și chimizarea au determinat creşteri substanţialeale producţiilor agricole, dar şi efecte negative asupra mediului.

Agricultura industrială înseamnă artificializarea sistemelor agricole, înseamnă înlocuirea proceselor biologice, specifice ecosistemelor naturale, cu procese nebiologice, bazate pe energieconvenț ională , în special tehnologică . Astfel, în ecosistemele industriale, îngrășămintele cu azotînlocuiesc fixarea naturală a azotului, cu ajutorul plantelor fixatoare de azot; pășunatul este înlocuitcu hrănirea animalelor în crescătorii; mașinile înlocuiesc munca manuală și animală la executarealucrărilor agricole; în sistemele agricole industrializate atacul paraziților este limitat cu ajutorul

pesticidelor, spre deosebire cele naturale care se bazează pe relația interspecifică pradă-prădător și pradă-parazit [Puia și colab., 1998].

În aceste sisteme agricole industriale, recoltele medii sunt de circa 2.300 kcal/an/m2, iar suprafaţa arabilă de alimentaţie pentru un adult se reduce la 0,4 hectare. Din punctul de vedere alaportului energetic, sisteme agricole industriale se încadrează în categoria agroecosistemelor

intensive și industrializate.Acest sistem de agricultură este unul de mare randament și se practică în câmp deschis, înlivezi, în vii, în sere pentru legume și flori, în complexe industriale de creștere a animalelor.Avantajele acestor ecosisteme agricole sunt multiple: creșterea producției agricole, diversificarea

produselor alimentare și asigurarea de alimente proaspete în tot timpul anului, eliberarea for ței demuncă rurale și migrarea spre mediul urban.

Agricultura industrială, prin consumul impresionant de pesticide, îngrășăminte șicombustibil are o multitudine de deficite ecologice, cum sunt denumite de Puia și colab. (2002):

- Poluarea cauzată de pesticide și îngră șăminte chimice. Prin aplicarea repetată aunor erbicide este influențată compoziția floristică a agroecosistemului. Există unele speciivegetale care prezintă toleranță față de anumite erbicide; acestea se multiplică și se extind pe

seama buruienilor distruse prin erbicidare. Numeroase experiențe arată că folosirea repetată a unuierbicid nu face decât să schimbe compoziția floristică a buruienilor nu să le elimine [Prică și colab.,1980; Tămaș și colab., 1980].

Este cunoscut faptul că, populația microbiană a solului este alcătuită din numeroase grupede microorganisme, fiecare având rolul său ecologic. Pesticidele ajunse în sol exercită o ac țiuneselectivă asupra acestora: microorganismele sensibile dispar, iar cele rezistente proliferează. Seinstalează astfel, un echilibru biologic complet diferit față de cel inițial, cu consecințe grave asupracircuitului carbonului și al altor substanțe în ecosistem. La aprecierea impactului produs de

pesticide asupra microflorei solului trebuie avuți în vedere și ingredienții folosiți la fabricarea lor.În ciuda faptului că aceștia sunt considerați iner ți, inofensivi, măresc agresivitatea pesticidelor

asupra microflorei din sol și permit levigarea pe profilul solului, afectând și microorganismele dinadâncime. Așa sunt, de exemplu, detergenții care însoțesc adesea substanțele active ale diferitelor pesticide.

Entomofauna utilă, cu rol în limitarea dăunătorilor fitofagi dar și în descompunerea

124



detritusului, este de asemenea afectată de pesticide, îndeosebi de insecticide.Pesticidele produc serioase perturbări ale echilibrelor ecologice, prin fluctuațiile apărute în

diferitele populații, înmulțirea neprevăzută a unor specii, dispariția unui mare număr de organismenețintă (paraziți și prădători naturali). Sunt experiențe care arată că tratamentul făcut împotrivacărăbușului de mai (M. melolontha) a provocat distrugerea a 45% diptere, 25% himenoptere și 14%coleoptere. Albinele și păsările plătesc și ele un tribut tratamentelor chimice din agricultură, prin

intoxicare cu pesticide și moartea lor [Ionescu, 1982].Multe pesticide aplicate nu ajung să-și facă efectul deoarece nu ajung pe suprafața utilă.

Numai jumătate din cantitatea de pesticide pulverizată din avion ajunge pe suprafața destinată[Pretty, 1995].

Excesul de azotați și fosfați de pe terenurile agricole conduc la îmbogățirea apelor înnutrienți, proces numit eutrofizare.

- Calitatea produselor alimentare și a apei potabile. Pesticidele sunt absorbite îndiferite propor ții de către plante, de unde ajung în alimentele oamenilor și ale animalelor. Utilizareaintensă a chimicalelor și a apei de irigație dau alimentelor un gust fad, ierbos, nespecific. În cazulanimalelor, hormonii și antibioticele trec în carne sau în produsele animaliere. La acestea se adaugăaditivii alimentari (coloranți sintetici, conservanți, condimente etc.) folosiți în industria alimentară.Aspectul comercial al produselor este, indiscutabil, unul foarte atrăgător dar în detrimentul calității.

Un studiu efectuat în SUA, în anul 1995, arată că, din 29 de orașe luate în studiu, în 28 deorașe a fost semnalată prezența erbicidelor, iar în jumătate dintre acestea valorile admise eraudepășite. Comisia Mondială de Sănătate apreciază că aproximativ un milion de oameni suntintoxicați anual cu erbicide. În anii ’80, circa 80% dintre decesele provocate de pesticide eraulocalizate în țările în curs de dezvoltare care foloseau doar 20% din totalul pesticidelor. Cei maiafectați sunt fermierii și lucrătorii din agricultură implicați în activitatea de protecția plantelor. Înanul 1993, în China, datorită utilizării de pesticide nebrevetate, circa 10.000 de fermieri au murit

prin otrăvire cu pesticide [Johnson, 1995].- Epuizarea fertilită ț ii solului și eroziunea solului (vezi capitolul 9).

- Restrângerea biodiversită ț ii. Este afectată biodiversitatea interspecifică , prinextinderea suprafețelor agricole și prin reducerea numărului de specii cultivate. De-a lungulistoriei omenirii au fost utilizate circa 10.000 de specii de plante pentru producere de alimente.Astăzi, 90% din necesarul de hrană al omenirii este asigurat doar de 120 de specii agricole. Prinaplicarea necorespunzătoare a pesticidelor au fost distruse numeroase specii de microorganisme,insecte utile și diverse viețuitoare. Au supraviețuit și s-au înmulțit doar cele care au dobânditrezistență la produsele aplicate. Diversitatea genetică , intraspecifică, a fost, de asemenea, redusă.Foarte multe soiuri tradiționale și varietăți locale au dispărut din cultură, în favoarea câtorva soiurimoderne cu productivitate și uniformitate mare. Aceste măsuri au condus la creștereavulnerabilității culturilor agricole, la factorii de stres biotici și abiotici.

- Multiplicarea numărului de boli şi dăunători prin practicarea monoculturii şi scăderearezistenţei fiziologice naturale a plantelor şi animalelor, ca urmare a folosirii abundente a substanţelor chimice. La animalele crescute în sistem intensiv au apărut epidemii şi chiar pandemii, cum ar fi

salmoneloza si tuberculoza aviară , apariţia canibalismului, precum şi creşterea extremă a agresivităţii.Se poate remarca apariţia unor noi virusuri şi bacterii datorită hranei nenaturale (pulberi din oase şidin resturi de carne provenite de la animale moarte de diferite boli, în completarea cu proteină afurajelor). Un astfel de virus este cel care produce boala vacilor nebune (encefalopatie spongiformă

bovină - ESB) care a apărut în Anglia, în anul 1985. Acest mod de hrănire artificial și nesănătos aînceput să fie folosit încă din anii 1930 și a devenit o regulă în fermele zootehnice din întreaga lume.

Deși la început rapoartele oficiale britanice negau faptul că ESB se poate transmite la om, în1996, s-a recunoscut oficial că sunt victime umane ale unei boli cerebrale noi, legată de boala vacii

nebune. ESB face parte dintr-o familie de boli degenerative ale creierului care afectează omul și uneleanimale domestice și sălbatice. Se poate transmite la om prin consumul cărnii de la animalele bolnavesau prin mușcăturile animalelor de companie care au consumat astfel de carne. Perioada de incuba ție

125



(infecție - apariție simptome) este foarte lungă, de luni sau ani. Datorită acestei perioade lungi deașteptare, singura măsură la depistarea unui animal bolnav este sacrificarea și incinerarea tuturor vitelor din cireadă, din care acesta face parte. Deja au fost sacrificate milioane de vite, cu costuriuriașe. Nu există niciun tratament care să vindece aceste boli, evoluția lor conducând întotdeauna ladeces. Specialiștii prognozează că, dată fiind perioada lungă de incubație și multele necunoscutelegate de această boală, s-ar putea ca în viitor să apară numeroase cazuri de îmbolnăvire cu ESB

[http://www.sanatate. org/boli/bse_esential.html ].- Apariț ia de rase rezistente la boli și dăunători. În sistemele de agricultură industrială,

fermierii urmăresc eradicarea paraziților vegetali, prin metode directe de combatere, producând astfeldereglarea ecosistemului. Astăzi, se cunoaște faptul că distrugerea exagerată a bolilor și dăunătorilor are efecte contraproductive, prin apariția formelor rezistente. Vânzările de pesticide au atins în 1994cifra record de 25 de miliarde de dolari în țările industrializate, ceea ce reprezintă 80% din totalulvânzărilor de pesticide. Apariția raselor rezistente la boli și dăunători înseamnă creșterea dozelor de

pesticid și apariția de molecule noi, pentru fabricarea altor produse fitofarmaceutice. Brown și colab.(1995) afirmă că, în unele zone ale Asiei, fermierii folosesc în mod frecvent doze de pesticide de optori mai mari decât cele recomandate, pentru a obține efectele scontate. Numărul speciilor rezistente la

pesticide a crescut de la 182 în anul 1965, la circa 900, în anul 2000. Studiile arată că, în SUA, propor ția recoltelor distruse de insecte, în anul 1945, era de 7%. După 44 de ani (1989), deși sefoloseau de 10 ori mai multe pesticide, recoltele distruse aproape s-au dublat, ajungând la circa 13%din producția agricolă [Pimentel și colab., 1992]. Același fenomen s-a înregistrat cu țânțarul anofel,vector la malariei. În anii ’60 incidența malariei s-a redus de la mai multe milioane de cazuri la numai40.000. Astăzi, numărul bolnavilor de malarie înregistrează 59 de milioane de cazuri, iar numărulanual al deceselor este de 2 milioane, numai în India, datorită rezisten ței țânțarului la insecticide[Farah, 1993].

Un alt exemplu este cel al lăcustei brune a orezului din Indonezia. Utilizarea nesăbuită a pesticidelor a condus la distrugerea paraziților și prădătorilor naturali ai dăunătorului și la înmulțireaexagerată a sa. Pagubele produse de lăcustă s-au ridicat în numai doi ani la 1,5 miliarde de dolari, ceea

ce a determinat guvernul indonezian să retragă subvențiile pentru pesticide, cu recomandarea pentrufermieri de a găsi alte modalități de combatere a parazitului.- Etologia animalelor (ramură a zoologiei care studiază modul de viaţă a animalelor sub

aspectul obiceiurilor legate de hrănire, reproducere, depunerea ouălor etc.). În complexele industrialede creștere a animalelor, unele verigi ale lanţurilor trofice naturale sunt izolate şi hipertrofiate.Animalele sunt scoase din sistemul constituit prin evoluția biologică şi ecologică sol-plantă-animal ,care constituie nucleul agroecosistemului. În fermele zootehnice, sterilitatea animalelor crește datorităstresului.

Experiențele făcute cu porci crescuţi în sistem intensiv, apoi lăsați în libertate, au arătat ocreștere extremă a agresivității. În timp, toţi s-au imbolnăvit și au murit de diferite boli infecţioase şidegenerative, cu preponderenţă cancer. La control, s-a constatat degenerarea sistemului imunitar.

Aceste animale au devenit rezervorul a numeroși paraziți și boli infecţioase, dintre care multetransmisibile şi la om.

Consecințele practicării sistemelor de agricultură nu se opresc aici. Situația critică actuală aterenurilor agricole de pe Terra, prezentate în capitolul 9 sunt, în bună parte, rezultatele agriculturiiindustrializate, practicate de la jumătatea secolului trecut încoace.

9.2.2. Sisteme de agricultură durabilă

Date fiind dezavantajele agriculturii comerciale, industriale, numeroși specialiști dindomeniul agriculturii consideră aceste sisteme dăunătoare, atât pentru sănătatea oamenilor cât și a

pentru cea a mediului. De aceea, tot mai mult se pledează pentru sisteme durabile de agricultură.Durabilitatea desemnează acea dezvoltare în care sunt satisfăcute necesităţile prezentului,

fără a compromite necesităţile generaţiile viitoare. Conceptul de durabil ( sustainable) a apărut înecologie, în sintagma biosferă durabilă, apoi s-a răspândit în agronomie, etică şi alte domenii.

126



Conform Congresului SUA [Carlier și colab., 1998], agricultura durabilă este “Un sistemcare se poate autosusț ine pe un timp nelimitat fără să conducă la degradarea pământului, aambianț ei umane sau a umanită ț ii; o strategie de managamant care să ajute producătorul să aleagă soiurile și hibrizii, practicile culturale, programele de fertilizare și combatere a bolilor șidăunătorilor cu input-uri minime, care să minimizeze impactul sistemului asupra ambianț ei umaneși care să asigure un nivel susț inut de producț ie și de profit pentru fermieri”.

În aceste sisteme de agricultură putem vorbi de ecotehnologie și ecotehnică . În concepțiacercetătorilor Mitsch și Jorgensen (1989) citaț i de Mănescu și Ștefan (2005), ecotehnologia șiecotehnica “reprezintă proiectarea societă ț ii umane în mediul natural, în beneficiul acesteia și înopoziț ie cu orice forme de tehnici inginerești care se substituie mediului natural ”.

Ecotehnologia agricolă presupune „cunoașterea și aplicarea metodelor și mijloacelor necesare în toate procesele de producț ie, cu păstrarea nealterată a mediului înconjurător ”[Ionescu, 1989]. Spre deosebire de tehnicile agresive utilizate în sistemele agricole industriale,ecotehnicile, specifice agriculturii durabile, protejează integritatea solului, respectă echilibrulecologic, susțin reciclarea resurselor, reduc consumul de energie culturală.

În momentul de faţă există o multitudine de clasificări legate de agricultura durabilă. Înspiritul acestui curs, în sistemele de agricultură durabilă includem: sistemele de agricultură integratăşi sistemele de agricultură organică (ecologică, biologică).

9.2.2.1. Sisteme de agricultură integrată

Aceste sisteme se fundamentează pe stimularea proceselor naturale care să conducă lamenţinerea fertilităţii solului la un nivel ridicat şi la un control riguros al paraziţilor, cu cheltuielimoderate de energie, în condiţiile menţinerii producţiei la un nivel ridicat, fără a deranja mediulînconjurător.

Anual sunt folosite în agricultura lumii aproximativ 100 milioane de tone de îngrăşăminte,care aduc un spor de producţie echivalent cu 40% din producţia mondială de cereale. La acestea se

adaugă multe alte milioane tone de substanţe chimice destinate protecţiei plantelor care salvează circa30% din recoltele obţinute. Se apreciază că, prin intermediul acestor mijloace, jumătate din populaţialumii are asigurată hrana cotidiană necesară pentru subzistenţă. Cifrele acestea sumare şiaproximative ilustrează cu elocvenţă importanţa capitală pe care procesul de chimizare-fertilizare alagriculturii îl are pentru întreaga planetă, pentru dezvoltarea societăţii [Cotigă, 1998]. Prin urmare, înetapa actuală de evoluție a societății omenești, înlocuirea totală a input-urilor din agroecosisteme

prin mecanisme naturale de reglare nu este realistă și nici posibilă . Reîntoarcerea omului la natură nuse poate face într-o natură primitivă, bucolică, cum susțin unele curente ecologice fundamentaliste, ci

pe baze raționale. Numai așa se va putea asigura necesarul de hrană pentru o populație în continuăcreștere [Puia și colab., 2001].

Principalele surse de poluare din agricultură sunt îngrășămintele chimice și pesticidele.

Agricultura integrată pornește de la convingerea că fertilizarea şi chimizarea sunt absolut necesare pentru o agricultură modernă de mare randament, dar aceste mijloace sunt numai ocomponentă a fertilităţii solului şi a protecţiei plantelor împotriva bolilor şi dăunătorilor. Utilizareaîngrășămintelor chimice și a pesticidelor este integrată într-un sistem mult mai complex, din care fac

parte și alte metode de fertilizare și de fitoprotecție. Berca și Roman (1991) consideră că “ schemeleagriculturii integrate acceptă numai substanț e chimice de valoare biologică mare, ușor degradabile,care după lansarea efectului părăsesc rapid ecosistemul ”.

Fertilizarea în agricultura integrată presupune intensificarea fertilizării organice a solului cu gunoi de grajd și diverse composturi. În ultimul timp se utilizează tot mai mult composturile provenite de la staţiile de epurare şi din resturile menajere. Pentru obținerea acestor fertilizanțiorganici trebuie folosite însă tehnologii adecvate, deoarece există riscul poluării chimice a infectării șiinfestării cu diferiți paraziți, prezenți în aceste materiale.

Îngrăşămintele verzi sunt folosite intens în agricultura integrată. Această metodă constă încultivarea de plante cu masă vegetală bogată și nepretențioasă față de nutrienți, în scopul încorporării

127



lor în sol, odată cu lucrările de bază. Speciile preferate în acest sens sunt leguminoasele (lupin,mazăre, măzăriche, sulfină etc.), dar pot folosite și alte specii precum – secara, floarea soarelui,rapița, muștarul etc.. Îngrășămintele verzi au rolul de a îmbunătăți proprietățile fizico-chimice alesolului precum și activitatea microflorei și microfaunei din sol [Rusu și colab., 2005].

Utilizarea leguminoaselor este, de asemenea, un mijloc important de fertilizare şi de menţi-nere a echilibrului biologic în natură. O cultură de leguminoase poate fixa în cursul unui an cantită ți

importante de azot (vezi Circuitul azotului). Efectele benefice ale acestor culturi constau și înrefacerea structurii solului cultivat.

Combaterea bolilor și dăunătorilor în agricultura integrată se deosebește esențial de cea practicată în sistemele de agricultură industrializată, întrucât aici obiectivul nu mai constă îneradicarea paraziților, ci în menținerea nivelului de atac la un anumit nivel. Acest nivel este denumit

prag economic de dăunare (PED), adică limita de atac a paraziţilor care duce la pierderi de recoltăegale cu costul tratamentelor. PED permite renunţarea la o stropire fitosanitară atunci cânddensitatea bolii sau dăunătorului nu atinge valoarea critică. De exemplu, dacă o stropire cuinsecticid împotriva viespii semințelor de prun ( Eurytoma schreineri) costă 500 Euro, iar pagubele

produse de viespe la un atac de 2% se ridică la 500 de Euro, înseamnă că PED la E. schreineri este2% fructe atacate. Dacă atacul este de 3% se va executa tratamentul, dacă este de 1,5% se varenunța la stropire. Desigur că, stabilirea PED este o muncă laborioasă care presupune estimareaatacului, a prețului de valorificare a produsului finit, costul pesticidelor, a combustibilului, a munciivii, etc.

Utilizarea PED are cel puțin două avantaje: folosirea unei cantităţi reduse de pesticide şiimplicit reducerea poluării; păstrarea mai bună a diversităţii, deoarece pragurile acceptă un număr de buruieni, boli şi dăunători.

În agroecosisteme produc pagube circa 500 de specii de ciuperci, 200 specii de buruieni,10.000 specii de insecte si acarieni [Berca, 2000]. Pentru asigurarea alimentelor necesare omenirii,societatea internațională a acceptat folosirea pesticidelor ca un rău necesar , ca pe o ultimă variantăde apărare. Lupta integrată este ansamblul de mijloace si metode (agrotehnice, chimice si biologice)

folosite pentru distrugerea paraziţilor agricoli, atunci când valoarea atacului depăşeste praguleconomic de dăunare.Măsurile agrotehnice de combatere pot conduce la eliminarea unor tratamente chimice sau

la reducerea acestora. Ele constau în: alegerea corespunzătoare a terenului, rotația culturilor,fertilizări corespunzătoare, igiena fitosanitară, sterilizarea solului cu abur în sere, recoltarea șiarderea organelor infectate sau infestate etc.. Astfel, caisul fiind foarte sensibil la apoplexie, nu va fiamplasat pe terenuri joase, cu exces de umiditate, care favorizează boala; cultura de varză nu se vaînființa pe terenuri cu pH acid care avantajează răspândirea și evoluția herniei la varză. La prun, pesuprafețe restrânse, adunarea fructelor infestate cu Eurytoma schreinery poate reduce semnificativ

pagubele produse de această viespe [Maxim, 1993]. Studiile făcute la măr de Ciurdărescu și colab.(1991) arată că, sistemul de întreținere a solului pe intervalele dintre rândurile de pomi influențează

atacul viermelui merelor ( Laspeyresia pomonella). Astfel, acolo unde terenul este înierbat, atacul afost mult mai redus față de ogorul negru.

Prin practicarea rotaț iei culturilor este evitată așa numita oboseală a terenului, prezentă lamonoculturi. Fenomenul se datorează în principal acumulării de substanțe alelopatice și extrageriiunilaterale a unor substanțe nutritive din sol, ceea ce conduce la secătuirea solului în elementelerespective. La stabilirea succesiunii culturilor se ține seamă de bolile și dăunătorii comuni aispeciilor agricole. Primăvara, fiecare teren cultivat deține o rezervă biologică de paraziți, în funcțiede cultura premergătoare. De aceea, o specie va reveni pe aceeași solă numai după un anumitinterval de timp. Chiar și înființarea de culturi cu specii înrudite poate fi păgubitoare pentrucultivator. De exemplu, mana florii soarelui va dispărea complet de pe un teren doar după cinci ani.Prevenirea infestării solului cu gândaci gheboși se poate face numai prin evitarea cultivării

porumbului după porumb. Revenirea unei culturi de solanaceae pe aceeași solă se va face doar după patru ani, din cauza manei și a gândacului de Colorado care le sunt comune.

Combaterea biologică a paraziț ilor vegetali poate contribui la reducerea masivă a

128



pesticidelor. Dintre aceste metode amintim: multiplicarea în laborator și lansarea în cultură adiferitelor specii de insecte utile și microorganisme, utilizarea feromonilor și a păsărilor insectivore, crearea de soiuri cu rezistență genetică etc..

Combaterea biologică a paraziților vegetali poate contribui la reducerea masivă a pesticidelor. Dintre aceste metode amintim: multiplicarea în laborator și lansarea în cultură adiferitelor specii de insecte utile și microorganisme, utilizarea feromonilor și a păsărilor insectivore,

utilizarea extractelor vegetale antimicotice, crearea de soiuri cu rezistență genetică etc.. Maxim(2005) constată că unele extracte apoase de plante ( Armoracia rusticana, Daucus carota, Urtica dioica,

Primula officinalis, Juglas regia, Cannabis sativa, Equisetum arvense) inhibă total germinarea conidiilor derapăn la măr ( Fucicladium dendriticum) “in vitro”. Același autor ajunge la concluzia că, în livadă,cele mai bune rezultate în combaterea cancerului rugos al pomilor la măr ( Diaphora perniciosa f.c.

Phomopsis mali) s-au obţinut prin utilizarea concomitentă (efect sinergic) a două specii demicroorganisme luate în studiu: Trichoderma harzianum și Bacillus subtilis.

În afară de combinarea metodelor de combatere a paraziților și de pragurile economice dedăunare, în lupta integrată mai trebuie respectate următoarele principii:

- La același efect biologic să se utilizeze produsele cele mai putin toxice.- Evitarea introducerii în ecosistem a pesticidelor: greu degradabile biologic, cu rezidualitate

ridicată, uşor levigabile (ajung mai rapid în apa freatică), cu efecte secundare nedorite, a celor carese acumulează de-a lungul lanțurilor trofice, a celor care distrug flora și fauna utilă din sol și de pe

plante (cu rol important în mineralizarea materiei organice moarte și limitarea numărului dedăunători fitofagi), în general a pesticidelor care afectează echilibrele ecologice.

- Protejarea paraziților și prădătorilor naturali ai dăunătorilor fitofagi, prin utilizarea de pesticide selective și/sau evitarea stropirilor cu produse neselective în stadiile vulnerabile aleacestora.

- Utilizarea de soiuri cu rezistență genetică la boli și dăunători.- Reducerea drastică a pesticidelor, prin efectuarea tratamentelor fitosanitare numai în

condiții de strictă necesitate. Stropirile vor fi executate pe baza avertizărilor emise de specialiști, în

urma diferitelor observații, analize, prognoze și evaluări. Se vor lua în considerare - ecologia parazitului, fenologia plantei, remanența pesticidelor, rezerva biologică a parazitului, rezistențasoiurilor etc.. Este foarte important ca stropirea să fie făcută la momentul optim. În Marea Britanie,cantitatea de fungicide pentru cereale a fost redusă cu 50-75% numai prin administrarea lamomentul potrivit. Reducerea cantităților de pesticide se poate realiza și prin utilizareatratamentelor la sol, în locul celor aviatice. Eficiența tratamentului poate crește astfel, de la 50% la90% [Pretty, 1995]. Prin introducerea tehnicilor de stropit cu aerosoli, consumul de soluție lahectar este diminuat semnificativ.

- Complexarea tratamentelor fitosanitare, adică introducerea în soluția de stropit a uneicombinații de pesticide (fungicid + insecticid + acaricid) cu spectru mai larg de ac țiune, în vedereareducerii numărului de treceri cu agregatul prin cultură. Avantajele acestui sistem constau în

reducerea consumului de combustibil și evitarea tasării solului. Aplicarea tratamentelor complexe presupune găsirea momentului optim de tratament, în care stadiile vulnerabile ale paraziților vegetali să se suprapună [Maxim, 1997].

- Creșterea rezistenței fiziologice a plantelor și animalelor printr-o nutriție echilibrată (vezi subcapitolul 3.2.3 – Relaț ii complexe).

O componentă importantă a agriculturii integrate este sistemul de lucrări ale solului etc..Distingem aici sistemul de lucrări minime (minimum tillage) și sistemul fără lucrări (no tillage).Rezultatele efectuate în România pe această temă sunt destul de contradictorii [Mănescu și Ștefan,2005].

Practicarea agriculturii integrate a facilitat trecerea la un alt tip de agricultură, cea ecologică.

9.2.2.2. Sisteme de agricultură ecologică

Exploatarea intensă a pământului folosind produsele chimice de sinteză, a condus la

129



intoxicarea permanentă a populaţiei, cu o creştere alarmantă a frecvenţei bolilor degenerative (cancer,alergii, boli de piele grave etc.), mai cu seamă la fermierii care întrebuinţează aceste substanţe. Laacestea, se adaugă alte numeroase dezavantaje, prezentate la Sisteme de agricultură industrializate dinactuala lucrare și la capitolul 8 ( Ecosistemele agricole și alimentaț ia omenirii).

A.) Generalități

Agricultura ecologică are ca scop obț inerea de produse agroalimentare fără utilizarea produselor organice de sinteză (pesticide, îngrăşăminte, stimulatori, regulatori de creștere,antibiotice). Organismele modificate genetic și derivatele lor sunt interzise în acest tip deagricultură.

Agricultura ecologică (biodinamică, biologică sau organică) se deosebește fundamental decelelalte sisteme de agricultură, întrucât produsele finite nu pot fi valorificate sub sigla “ecologic”numai dacă sunt etichetate de către organisme autorizate. Obținerea certificatului de produsecologic presupune parcurgerea obligatorie a mai multor etape, stabilite prin diferite acte normativeși supuse sistemului de certificare și inspecție. La produsele agroalimentare ecologicetrasabilitatea produsului poate fi urmărită de la furcă la furculiță.

Istoria agriculturii biologice a început în Europa, la începutul secolului XX. Este important sămenționăm faptul că, în ţările cu o agricultură biologică semnificativă s-a dezvoltat mai întâiagricultura integrată, cea care integrează metodele şi procedeele agrotehnice blânde, ocrotitoare demediu, cu metodele şi procedeele intensive, dar aplicate la nivelul minimului necesar. Agriculturaintegrată a funcționat și încă mai funcționează ca o școală de trecere la agricultura ecologică.

Agricultura ecologică are numeroși opozanți în rândul producătorilor de pesticide, aîngrășămintelor chimice și a semințelor modificate genetic. Principalele argumente constau în

producția mică și prețul ridicat al produselor obținute. Este adevărat că necesarul de hrană al Terreinu poate fi susținut numai de produse organice însă cererea tot mai ridicată în rândulconsumatorilor justifică pe deplin extinderea acestui tip de agricultură. În plus, consumatoruluitrebuie să i se ofere dreptul la opțiune. Nu este moral ca producătorul agricol să impună dieta

publicului larg, ci dimpotrivă trebuie să răspundă comenzii cetățeanului cumpărător și consumator.Teama producătorilor de chimicale și semințe modificate genetic, legată cu neputințaagriculturii organice de a produce suficientă hrană pentru omenire, nu se susține, deoarece nu se

pune problema trecerii masive și necontrolate a agricultorilor la sistemul ecologic de cultură.Tehnologiile ecologice sunt foarte pretențioase, presupun un grad înalt de profesionalism și

prezintă multe riscuri de natură economică pentru producător. Pe cealaltă parte, agricultura însistem industrial este mult mai ușor și mai comod de aplicat, întrucât nu interesează sănătateamediului, a oamenilor, consecințele pe termen lung, ci doar profitul imediat. Este mult mai simpluîntr-o plantație de măr, de pildă, să aplici 25 de stropiri pe an cu pesticide, decât să urmăreștiîndeaproape evoluția paraziților fitofagi, a speciilor de insecte utile, să cântărești și să evaluezi cumultă chibzuință și pricepere oportunitatea unei intervenții fitosanitare. Tehnologiile organice nu

pot asigura, în acest moment, toată hrana omenirii însă alături de sistemele integrate de cultură ar putea fi cea mai benefică combinaț ie de agroecosisteme, din toate punctele de vedere. În privinț a ponderii celor două sisteme, cred că piaț a poate regla cel mai bine acest aspect.

Din punctul de vedere al agriculturii, riscurile majore pentru bunăstarea și sănătateaPlanetei, prezente și viitoare, nu vin de la agricultura organică ci de la cea industrială. Situațiaactuală a terenurilor agricole, a surselor de apă dulce, a contaminării biosferei cu pesticide și nitrațiș.a. confirmă cu prisosință acest lucru. Extinderea exagerată a agriculturii organice s-ar putearemedia extrem de rapid și tot atât de simplu, prin revenirea la sistemele integrate sau industriale deagricultură. Remedierea terenurilor supraexploatate și epuizate de agricultura comercială este însămai dificilă și mai îndelungată.

Din capitolul 8 al prezentului curs am reținut că, eroziunea alarmantă a solurilor, cauzată deintensificarea exagerată a agriculturii, a determinat guvernul SUA să ia măsura necultivăriiterenurilor agricole pe o treime din suprafața cultivată a țării, în scopul refacerii solului. Trebuiedoar să ne imaginăm acele suprafețe imense, distruse de chimizarea nesăbuită, împânzite de ferme

130



ecologice, în care grija față de sol și față de mediu este primordială, și ne vom schimba percepțiafață de temerile producătorilor de chimicale și semințe transgenice, cu privire la securitateaalimentară a planetei.

Majoritatea ţărilor vestice subvenţionează de la stat doar agricultura ecologică. Au apărutlegi drastice, institutii specializate, care asigură controlul permanent al calităţii produselor, alcondițiilor în care se cultivă plantele şi al adăposturilor unde se cresc animalele. Au luat fiinţă în

domeniu multe asociaţii, uniuni, cooperative cu acest obiect de activitate.În ultimii ani s-au înființat, în toată lumea, magazine specializate pentru vânzarea produselor ecologice. Deși producțiile în aceste sisteme de agricultură sunt mai reduse, prețurile devalorificare sunt cu 20-60% mai mari decât cele ale produselor convenţionale, ceea ce permitefermelor biologice să fie rentabile (www.agricultura-ecologica.ro ). La prețurile foarte convenabilese mai adaugă subvenţiile primite de la stat.

Cu privire la incapacitatea agriculturii organice de a asigura alimente pentru întreaga planetă, menționez că există studii care infirmă acest lucru. Badgley și colab. (2007) de laUniversitatea din Michigan, comparând producțiile sistemului convențional, intensiv, cu celecologic (293 de comparații din diferite țări ale lumii) ajung la concluzia că producția în sistemulecologic reprezintă 96% din producția agriculturii convenționale.

Sondajele de opinie arată că, în Occident, consumatorii preferă aceste produse, iar suprafeţele cultivate în sistem biologic cresc în progresie geometrică. Tot mai mulţi medici susţincă nu se poate concepe sănătatea unei naţiuni în afara sistemului de agricultură biologică.

Trecerea de la agricultura convenţională, intens chimizată, la agricultura ecologică serealizează într-o perioadă de timp mai lungă sau mai scurtă (6 săptămâni - 3 ani), în funcţie de o seriede factori. Aceasta este denumită perioadă de conversie. Bioagricultorul trebuie să încheie contractecu autoritatea specializată din cadrul Ministerului Agriculturii. Activitatea, în aceste unităţi de

producţie se va face sub îndrumarea şi sub controlul permanent al consultanţilor şi controlorilor autorităţilor competente.

B. Elemente componente ale agriculturii ecologicea.) Studiul şi ameliorarea condițiilor locale de mediuÎn preajma fermei ecologice, mediul înconjurător se va păstra curat, iar biodiversitatea va fi

conservată. Se vor planta perdele de protecţie, pomii şi arborii răzleţi se vor men ține sănătoşi. Vor fi construite cuiburi pentru păsări şi ascunzişuri pentru reptile şi arici, se va inventaria faunafolositoare din zonă etc..

Bioagricultorul va ţine cont de zonarea şi microzonarea producţiei agricole. Vor fi cultivateși crescute numai acele specii şi soiuri/rase de plante și animale care sunt bine adaptate la condițiilezonei şi verificate perioade îndelungate (vezi subcap. 9.2.3). Numai în felul acesta se vor puteareduce input-urile energetice, unul dintre obiectivele acestui tip de agricultură. Cu alte cuvinte,culturile agricole se vor amplasa acolo unde găsesc cele mai potrivite condiții naturale de creștere

și dezvoltare. Înființarea lor în zone improprii ar presupune crearea artificială a cerințelor optimespeciei și soiului, ceea ce înseamnă consumuri energetice suplimentare. La fel se pune problema șiîn cazul animalelor.

b.) Ameliorarea soluluiMăsurile de ameliorare a solului în agricultura biologică vizează sporirea fertilităţii

naturale și creşterea activităţii biologice din sol.Solul este un organism viu, care se naşte, trăieşte şi poate muri. El este format din 45%

substante minerale, 7% substanţe organice, 25% aer şi 23% apă. Deși are doar șapte procente,substanţa organică a solului este izvorul vieţii şi fertilităţii.

Substanţa organică este formată din 85% humus, 10% rădăcini de plante şi 5% flora şi faunasolului. Din acest 5%, microflora (bacterii, actinomicete, alge şi ciuperci) reprezintă 4%, iar fauna(protozoare, nematode, colembole, acarieni, miriapode, crustacei, cârtiţe, dar mai ales râmele -

principalul indicator al vieţii biologice din sol) doar 1 %. Între flora şi fauna solului pe de o parte şihumusul din sol pe de altă parte, există o legătură foarte strânsă. Fără aceste componente ale solului

131



nu putem vorbi de o agricultură sănătoasă și durabilă și cu atât mai puțin de agricultură ecologică.Pentru a evidenția importanța deosebită a substanței organice din sol pentru plantă, anglo-saxoniiau denumit aceste sisteme de cultură, agricultură organică .

Principalele măsuri de ameliorare a solului în direcţia celor amintite mai sus sunt:- Administrarea sistematică de gunoi de grajd - cel mai important îngrăşământ şi

ameliorator de sol din agricultura biologică. Utilizarea îngră șămintelor chimice este interzisă .

Gunoiul de grajd se va completa cu îngrăşăminte verzi și plante leguminoase. Cercetărileefectuate în diferite țări arată că, de exemplu, cultura de soia poate aduce un aport de azot

biologic de 50-150 kg la hectar, iar îngrășămintele verzi din lupin, sparcetă și măzăriche potînlocui 20 de tone de gunoi de grajd sau 250 kg NPK la hectar.

- Pentru diminuarea riscului de eroziune a solului, acesta va fi menținut acoperit cuvegetaţie tot timpul anului prin: culturi intercalate, culturi succesive, îngrăşăminte verzi, mulcireetc..

- Evitarea compactării solului, prin folosirea de agregate uşoare și prin practicarea unuiminimum de lucrări ale terenului. Solul se va lucra numai la umiditatea optimă.

- Menținerea pH-ului solului in limite optime (6-7), care să permită valorificareacorespunzătoare a elementelor nutritive din sol de către plantele de cultură şi creşterea capacităţiide tamponare a solului. Pentru corectarea pH-ului se vor folosi amendamente admise de legislație

pentru agricultura organică;- Completarea necesarului de microelemente, se va face prin administrarea de

făină de rocă odată cu gunoiul de grajd.c.) Folosirea îngrăşămintelorIngrăşămintele organice constituie cheia de boltă a agriculturii ecologice și este de preferat

ca ele să provină din resurse proprii. Utilizarea îngrăşămintelor minerale se va face numai încompletarea celor organice. Acestea sunt naturale, greu solubile și trebuie să fie admise delegislație pentru acest tip de agricultură.

In agricultura ecologică nu este permisă utilizarea îngrășămintelor chimice dar nici a urinei,

a gunoiului de pasăre, fecalelor, nămolului de la staţiile de epurare şi a composturilor menajere.Gunoiul proaspăt se administrează toamna sau iarna.Paiele cumpărate de la alte întreprinderi, ca şi cele din producţie proprie, nu trebuie să fi fost

tratate cu regulatori de creştere.Îngrăşămintele organice folosite în agricultura biologică sunt gunoiul de grajd, proaspăt sau

fermentat și îngrăşămintele verzi. Pentru evitarea erorilor de supradozaj a azotului, chiar și în cazulfertilizanților organici, se vor calcula cu atenţie dozele optime.

Ca și îngrășăminte minerale se utilizează făina de rocă din bazalt, granit, tufuri vulcanice.La aplicarea îngrăşămintelor în agricultura ecologică se pornește de la premisa că aplicarea

lor mai deasă şi în cantităţi mici este mai eficientă.Pregătirea îngrăşămintelor organice se face după reţete speciale, prevăzute în legislație.

d). AsolamentulÎn cadrul unei ferme ecologice, succesiunea culturilor în timp și spațiu este o verigă

tehnologică hotărâtoare, datorită avantajelor cunoscute: menţinerea fertilității solului, sporirearezistenţei plantelor la boli şi dăunători, concomitent cu reducerea rezervelor biologice ale parazi ților etc.

În stabilirea asolamentului se va ține seamă de o serie de criterii:- alegerea terenului în funcție de pretențiile plantei de cultură;- alternarea speciilor care îmbogăţesc solul în azot cu cele care îl sărăcesc;- plantele cu înrădăcinare adâncă vor alternate cu cele care au înrădăcinare superficială;- alternarea monocotiledonatelor cu dicotiledonate;- revenirea speciilor cu parazi

ți comuni pe aceea

și parcelă după un anumit număr de

ani;- utilizarea pe scară largă a culturilor intercalate şi succesive.e.) Sămânţa şi materialul săditor

132



În principiu, sămânţa şi materialul săditor trebuie să provină din întreprinderi biologicecertificate. În anumite circumstanțe, se poate folosi însă și material biologic convențional, dar netratat chimic. La tratarea seminţelor se vor utiliza doar produse fitofarmaceutice admise înanexele actelor normative privitoare la agricultura ecologică. Se interzice tratarea chimică aseminţelor, iradierea sau tratarea acestora cu microunde. Nu este permisă folosirea de seminţe saumaterial săditor modificat genetic. Este admisă înmulţirea plantelor obținute „in vitro".

f.) Controlul bolilor şi al dăunătorilorIn agricultura ecologică, paraziții nu se „stârpesc", împotriva lor nu se „luptă" (nu se declarărăzboi), ci ei se controlează, cel mult se combat.

Pentru controlul paraziților în agricultura biologică, se interzice utilizarea pesticidelor de sinteză chimică . Toate preparatele fitofarmaceutice admise în agricultura biologică sunt menţionateîn anexele speciale ale actelor normative care reglementează agricultura ecologică.

Metode preventiveCa și în medicina veterinară și umană, metodele preventive sunt cele mai importante. Le

menţionăm pe cele de bază:- alegerea terenului în funcție de pretențiile plantei de cultură;- lucrările de ameliorare a solului care vizează: humusul, structura, pH-ul, activitatea

biologică;- fertilizarea organo - minerală echilibrată care va mări rezistența fiziologică a

plantelor la boli și dăunători;- asolament armonios, cu multe leguminoase;- utilizarea celor mai rezistente specii şi soiuri la factorii de stres abiotici și biotici(boli, dăunători, ger, secetă etc.);- practicarea culturilor asociate, succesive şi ale celor acoperitoare de sol;- semănatul sau plantatul la epoca optimă;- igiena fitosanitară;- cunoaşterea faunei folositoare de pe cuprinsul fermei şi protejarea acesteia prin

perdele de protecţie, cuiburi pentru păsări, adăposturi etc.);Metode curative de combatereSe vor folosi numai după epuizarea celor preventive. Mai întâi se va recurge la metodele

curative mai „blânde" (cu impact minim asupra mediului), apoi se va trece la cele cu efect deomorâre.Mijloace fizico-mecanice- strângerea unor dăunători şi opărirea acestora (limacşi, gândaci);- strivirea ouălor sau chiar a unor omizi;- scuturarea pomilor (dimineaţa) și strângerea gândacilor pe folii de polietilenă; se pot obținerezultate foarte bune, de exemplu, la gărgărița florilor de măr ( Anthonomus pomorum);- strângerea zilnică a fructelor căzute, opărirea sau utilizarea acestora pentru distilat sau

pentru hrana porcilor; strângerea fructelor mumifiate;- tăierea unor părţi din planta atacată (făinare, păduchi, focul bacterian al rozaceelor etc.) șidistrugerea lor prin ardere;- strângerea plantelor bolnave;- răzuirea scoarţei pomilor deasupra unor folii și arderea ei;- strângerea cuiburilor de omizi;- văruirea pomilor de două ori pe an, toamna şi primăvara;- instalarea de curse mecanice pentru şoareci şi şobolani;- instalarea de benzi argintii, ca sperietori împotriva păsărilor, sau plase;- instalarea de inele cleioase sau brâie-capcană în pomicultură;

- instalarea de capcane cleioase, de culoare galbenă, impotriva muştei cireşelor, muşteimorcovului şi a musculitei albe;- preparate care protejează sau fortifică plantele împotriva atacului unor boli. Exemplu:

133



permanganatul de potasiu, eficient în combaterea făinării la viţa-de-vie, trandafiri etc.- distrugerea virusurilor prin termoterapie etc.Mijloace biotehnice- instalarea de capcane biologice: părţi de plante, fructe tuberculi ş.a., pe sol, în sol, în beciurişi depozite; capcanele se strâng şi se opăresc;- instalarea de capcane feromonale;

- înmulţirea plantelor prin culturi de meristeme.Mijloace biologice („viu contra viu"), numită şi combatere biologică- semănarea sau plantarea de plante care îndepărtează sau reduc atacul unor boli sau dăunători(usturoi, crăiţe, conduraşi, levănţică, cimbru, pelin, salvie, ceapă, pătrunjel, mentă, ţelină etc.);- atragerea animalelor şi insectelor folositoare prin crearea unor condiţii bune de hrană şiadăpost: buburuze, acarieni prădători, viespi parazite etc.;- folosirea insectelor utile crescute în condiții artificiale și lansarea lor în cultură;- folosirea mijloacelor microbiologice de combatere. Sunt moderne, eficace, dar încă destul descumpe. Constau în combaterea unor dăunători, cu preparate obţinute din anumite microorganismevii (virusuri, bacterii, ciuperci);- preparate care îndepărtează dăunătorii. Exemplu: alaunul (piatra acră) care diluată în apăfierbinte (0,4%) şi aplicată pe plante are efect repelent asupra păduchilor de frunză timp de 2-3luni;- preparate care omoară dăunătorii (insecticide). Exemplu: piretrina (insecticid natural extrasdin anumite varietăţi de crizanteme), săpunul de potasiu (1-3%) utilizat în combaterea acarienilor,omizilor, păduchilor ţestoşi și lânoşi etc.

g.) Controlul buruienilorBuruienile nu trebuie privite numai ca și concurente ale plantelor de cultură. Prezența

buruienilor tinere poate fi benefică prin faptul că diminuează spălarea azotului și contribuie lasolubilizarea acestuia, îmbunătățește structura solului, împiedică eroziunea solului și reglează

balanța hidrică a acestuia. În plus, buruienile pot fi folosite sub diferite forme (hrană, refugiu) de

către paraziții și prădătorii naturali ai insectelor fitofage. Desigur că, buruienile nu trebuie săajungă la fructificare.Controlul buruienilor în agricultura ecologică se bazează pe metodele preventive. Este foarte

important ca planta de cultură să fie întotdeauna înaintea buruienilor. Cultura fiind mai avansată încreștere va fi întotdeauna mai rezistentă, în timp ce, buruienile vor fi mai sensibile dacă sunt înstadiul de răsărire. Buruienile vor fi combătute în primele faze de vegetație, când plantele suntsensibile la îmburuienare, dar ulterior plantele de cultură pot coexista cu buruienile, dacă acesteadin urmă nu dăunează.

Menținerea gradului de îmburuienare sub pragul economic de dăunare în agriculturaecologică nu se poate face printr-o singură metodă, ci printr-un complex de măsuri.

Măsurile preventive de combatere a buruienilor constau în: alegerea soiurilor (soiuri cudezvoltare rapidă), utilizarea răsadului în locul semănatului direct acolo unde este posibil,împiedicarea fructificării și diseminării buruienilor, alegerea parcelelor (vor fi evitate parcelele

puternic îmburuienate pentru înființarea de culturi cu rezistență scăzută în competiția cu buruienile), mulcirea solului (se pot utiliza diverse materiale: hârtie, celuloză, folie, țesături etc.),asolamentul (alternarea buruienilor puternic competitive cu cele slab competitive, în relația cu

buruienile), înființarea de culturi intercalate care acoperă bine solul și împiedică germinarea șidezvoltarea buruienilor etc. [Morar și colab., 2005].

C. Reglementări internaționale și naționale privindproducția agricolă ecologică

Statele cu agricultură avansată acordă importanță deosebită producției organice, nepoluate,sănătoase și cu principii nutritive superioare. În Statele Unite s-a elaborat Programul Naț ional Organic. În Europa, bazele agriculturii și producției ecologice au fost puse prin ReglementareaConsiliului Europei (CE) nr. 2902/1991 din 24 iunie 1991 privind metoda de producț ie agricolă

134



ecologică și indicarea acesteia pe produsele agricole și alimentare și prin Reglementarea CE nr.1804 din 19 iulie 1999 de completare a Regulamentului (CEE) nr. 2092/91 privind metoda de

producț ie agricolă ecologică și indicarea acesteia pe produsele agricole și alimentare, pentru ainclude producț ia animală. La acestea se adaugă reglementările Federaț iei Internaț ionale aMișcărilor pentru Agricultura Organică (IFOAM). Pe baza legislației europene, producția șiagricultura ecologică din România este oficializată prin:

- Ordonanț a Guvernului României nr. 34/2000 privind produsele agroalimentare ecologice; - Norma metodologică din 13 septembrie 2001 de aplicare a Ordonanț ei Guvernului nr. 34/2000;- O.U.G nr. 34/2000 modificată prin ORDONANŢĂ DE URGENŢĂ nr. 62 din 6 septembrie 2006

pentru modificarea şi completarea Ordonanţei de Urgenţă a Guvernului nr. 34/2000 privind produsele agroalimentare ecologice;- O.M nr. 417/110/2002 modificat prin ORDINUL nr. 317/190 din 28 iunie 2006 privind modificarea

şi completarea anexei la Ordinul ministrului agriculturii, alimentaţiei şi pădurilor şi al preşedintelui Autorităţii Naţionale pentru Protecţia Consumatorilor nr. 417/110/20024 pentru aprobarea Regulilor specifice privind etichetarea produselor agroalimentare ecologice;- ORDIN nr. 219 din 21.03.2007 pentru aprobarea Regulilor privind înregistrarea operatorilor înagricultura ecologică;- ORDIN nr. 688 din 9 august 2007 pentru aprobarea Regulilor privind organizarea sistemului deinspecţie şi certificare, de aprobare a organismelor de inspecţie şi certificare şi de supraveghere aactivităţii organismelor de control.

În această lucrare nu voi detalia conținutul reglementărilor, legilor, ordonanțelor deurgență, normelor metodologice referitoare la aceste aspecte, ele fiind supuse permanentelor schimbări. Consider că acest curs trebuie să prezinte sumar aspectele practice legate de etapele pecare trebuie să le parcurgă agricultorul pentru a face producție ecologică.

Respectarea regulilor și principiilor agriculturii ecologice, în conformitate cu legislația învigoare, permit obținerea certificatului de produs ecologic. Acest certificat se eliberează de cătreorganisme de inspecție și certificare înființate în acest scop.

Trecerea de la agricultura convențională la cea ecologică se face prin parcurgerea unei perioade de conversie necesară adaptării managementului fermei la regulile de producție ecologică.Această perioadă variază de la șase săptămâni la păsările pentru producția de ouă până la trei ani

pentru culturi perene și plantații. Pentru culturile de câmp anuale perioada de conversie este de doiani; pentru pajiști și culturi furajere - doi ani; pentru vitele de carne - un an; pentru rumegătoaremici și porci - șase luni; pentru animale de lapte - șase luni; pentru păsări pentru producția de ouă -10 săptămâni (păsări pentru producția de carne cumpărate la vârsta de trei zile); pentru albine - unan.

Pentru o bună informare a consumatorului, etichetarea produselor agroalimentareecologice se face conform Ordinelor comune nr. 417/2002 și 110/2002 ale ministrului agriculturii,alimentației și pădurilor și ale președintelui Autorității Naționale pentru Protecția Consumatorilor.

Pe etichetă se vor face următoarele mențiuni: modul de producție (exemplu: „produs obținut dinagricultură ecologică”); numele și codul organismului de inspecție și certificare care a efectuatcontrolul unității și a eliberat certificatul de produs ecologic; sigla “ae” care reprezentă garanția că

produsul este obținut prin agricultură ecologică.În lucrarea “Fermier în Europa – perspective ale satului românesc în Uniunea Europeană”

editată de Ministerul Integrării Europene, autorii recomandă următorii pași pentru agricultorii carevor să treacă la sistemul ecologic de agricultură.- Informarea se poate face prin intermediul direcțiilor județene pentru agricultură șidezvoltare rurală (DADR), a oficiilor județene ale Agenției Naționale de Consultanță Agricolă(ANCA), de la Federația Națională pentru Agricultură Ecologică (FNAE) și de la asociațiile de

producători de agricultură ecologică.- Înregistrarea activită ț ii ca producător, procesator, importator, distribuitor sau comerciant laDADR din județul unde se află unitatea/ferma, prin completarea fișelor de înregistrare.- Încheierea unui contract cu un organism de inspecț ie și certificare aprobat de Ministerul

135



Agriculturii Pădurilor și Dezvoltării Rurale. Procedura de înregistrare a producătorilor dinagricultura ecologică este reglementată în Ordinul Ministrului nr. 527/2003. În anul 2007, înRomânia funcționau 14 organisme de inspecție și certificare din state membre ale UE, cufiliale/sucursale pe teritoriul României aprobate de MADR.- Organizarea comercializării produselor ecologice. Bioagricultorul se va adresa firmelor care au ca și obiect de activitate comercializarea acestor produse și își va afișa oferta pe site-ul

www.agricultura-ecologica.ro .Îngrășămintele, pesticidele și ingredientele care pot fi utilizate în agricultura ecologică se

regăsesc în Anexa nr. 2 a HG 917/2001. Folosirea altor produse, care nu apar în această listă esteinterzisă. Utilizarea organismelor modificate genetic (OMG) nu este permisă în aceste sisteme deagricultură.

D. Evoluția agriculturii ecologice în lume și în RomâniaDe la apariția legislației internaționale și naționale cu privire la agricultura ecologică, acest

tip de agricultură a cunoscut o dinamică deosebită, atât pe plan mondial cât și în România. Evidentcă această evoluție este în strânsă corelație cu cererea consumatorilor.

Pe plan mondial, conform datelor furnizate de IFOAM (International Federation of OrganicAgriculture Movements), FiBL (Research Institute of Organic Agriculture) și SÖL (StiftungÖkologie & Landbau), în anul 2006, se cultivau 31 de milioane de hectare în sistem ecologic.Aceleași instituții precizează că, într-un singur an de zile (2005) suprafețele cultivate ecologic aucrescut cu cinci milioane de hectare. Cele mai mari țări cultivatoare sunt Australia/Oceania (39%)urmată de Europa (21 %), America Latină (20%), Asia (13%), America de Nord (4 %) și Africa (3%). În anul 2004, valoarea de piață a produselor organice era de 27,8 bilioane $, cele mai mariconsumatoare de produse organice fiind Europa și America de Nord [124].

În anul 2007, cu ocazia celei de-a VIII-a Conferință a Asociației Bioterra de la Cluj-Napoca,au fost o serie de prelegeri cu privire la situația agriculturii ecologice în diferite țări europene.Aceste date confirmă trendul ascendent al producției organice.

În Republica Slovacia fermele ecologice ocupau 14.773 hectare în 1991, iar în anul 2006 – 121.955 hectare (5,81% din suprafața agricolă). În Letonia, suprafața certificată pentru agriculturaecologică a crescut de la 1.426 ha în 1998 la 150.016 ha în 2006 (6%). În Olanda suprafețele cumanagement ecologic ocupă 48.000 ha (2,5%), iar până în 2008 se preconizează ca din bugetul decercetare din domeniul agriculturii, 10% să fie cheltuit pe sectorul ecologic. În Elveția, pe 11% dinsuprafața agricolă a țării se practică agricultură ecologică.

În România, momentele importante ale evoluției agriculturii ecologice sunt următoarele:- 1992 – Primul poligon de agricultură ecologică- 1997 – Asociația,,Bioterra”- 2000 – O.U.G nr. 34 / 2000, aprobata prin Legea nr.38/2001- 2001 – Birou de agricultură ecologică

- 2002 – Federația Natională de Agricultura Ecologică- 2003 – Legislație națională armonizată cu legislația comunitară- 2004 – Organisme de inspecție românești- 2005 – Sprijin pentru agricultura ecologică- 2006 – Sigla ,,ae”În anul 2003, numărul operatorilor de agricultură ecologică din România era de 129 de

societăți și persoane fizice (68 – producția vegetală, 19 – producția zootehnică, 41 – crescători dealbine și un importator). Suprafețele cultivate după model ecologic au crescut de aproape 100 deori, de la 17.438 ha în anul 2000, la 166.500 ha în 2007. Efectivele de vaci de lapte în agriculturaecologică au crescut de aproape 100 de ori, de la 10.500 în 2007, iar la bovine și caprine de la 1.700

în 2000 la 96.200 în anul 2007. Conform Ministerului Agriculturii, obiectivul pentru anul 2008 esteca suprafața cu management ecologic să ajungă la 225.000 ha, adică 1,8% din suprafa ța agricolă ațării. Pe termen lung (anul 2013) se preconizează ca agricultura ecologică să se extindă la 754.000hectare, respectiv 5,08% [Aldescu, 2007].

136



PARTEA a III-aDETERIORAREA SI PROTECŢIA MEDIULUI

Capitolul 10DETERIORAREA ECOSISTEMELOR PRIN POLUARE

De cele mai multe ori, vorbind despre impactul omului asupra mediuluiînconjurător, se fac referiri la poluare. In realitate agresiunea omului depăşeşte mult sfera

poluării şi de aceea este mai corect să vorbim de căi diferite de deteriorare a mediului.Poluarea este una din ele. La aceasta trebuie adăugate o serie de alte căi de deteriorare,ca : extragerea din ecosisteme a unor componenti abiotici sau biologici, introducerea deelemente biologice - floristice sau faunistice care duc la schimbarea echilibrelor ecologice,a structurii trofice, a productivităţii biologice; modificări ale unor întregi biomi prin mariconstrucţii sau lucrări hidrotehnice sau hidroameliorative; desfăşurarea unor activităţi

generale ale omului afectând în diferite moduri cele mai variate ecosisteme.Vom examina pe rând aceste diferite căi de deteriorare a mediului si a căilor de protecţie, nu însă inainte de a atrage atenţia că, aceste căi de deteriorare nu acţioneazăseparat în timp şi spaţiu, ci de cele mai multe ori agresiunea se exercită simultan asupradiferitelor componente ale unui ecosistem, asupra ecosistemului întreg, asupracomplexelor de ecosisteme şi cu atât mai mult asupra ecosferei luată în ansamblu.

10.1. Poluant. Poluare. Substanţe poluante

Incepând cu primele civilizaţii urbane, a apărut şi intervenţia brutală în mediu aomului prin exploatarea neraţională a terenurilor şi a alterării mediului înconjurător

prin poluanţi proveniţi din activitatea umană. Poluant , reprezintă factorul produs de om sau de fenomene naturale cu acţiune

toxică asupra organismelor, care degradează componentele nevii ale mediului, provocând dezechilibre ecologice. Ca atare, orice factor util care depăşeşte optimuldevine poluant.

Factorii poluanţi pot fi clasificaţi astfel:- factori fizici: radiaţii ionizante, particule solide, zgomote etc ;- factori chimici: compuşi chimici naturali sau artificiali;- factori biologici sau genetici: specii de plante şi animale.

Poluarea este fenomenul de apariţie a factorilor menţionaţi anterior şi de producere a dezechilibrelor ecologice.Substante poluanteCa substanţe poluante pot fi considerate:a..) Substanţele care se găseau cândva în mici cantităţi în natură însă acum se află într-un procent mai mare. Aceasta se datorează fie exploatării intensive a rezervelor mine-rale şi energetice din subsol şi punerii lor în circulaţie (petrolui, cărbunele, substanţeleradioactive etc.) fie produşilor toxici rezultaţi din prelucrarea substanţelor menţionateanterior (CO2, NH 3, sulfuri, hidrocarburi etc).

b.) Substanţe noi apărute prin sinteze chimice, cum sunt: erbicidele, insecticidele,detergenţii, freonii etc.

10.2. Clasificarea poluării

După natura poluantului, întâlnim:

137



A. Poluare naturală, ce reprezintă o impurificare a mediului sub influenţa factorilor naturali,având ca surse:a.)- vulcanii , ce elimină particule solide, gaze şi vapori purtate de curenţi până la maridepărtări de la locul emiterii (30-50 km în stratosferă);

b.) cutremurelet produc perturbaţii atmosferice şi mari cantităţi de impurităţi provenite din sol suntdeplasate la mari distanţe odată cu curenţii de aer formaţi;

c.) cometele şi meteoriţii, formează o pulbere cosmică de 100 tone pe tot globul. Are o acţiune redusăasupra organismului, excepţie face praful cosmic contaminat radioactiv;d.) eroziunea solului, datorată acţiunii vântului şi a ploilor. Prin eroziunea eoliană se elimină în atmosferăcantităţi variabile de pulbere de praf ce sunt purtate de vânt la mii de kilometri;e.) reziduurile vegetale şi animale, sub formă de frunze moarte, dejecţii, cadavre etc.degajă prindescompunere o serie de substanţe gazoase (CO2, NH3, H2S) care impurifică aerul;f.) focul degradează calitativ şi cantitativ ecosistemele, degajând în atmosferă mari cantităţi de fum şi bioxidde c arrb on.B. Poluare artificială, a apărut sub influenţa factorului antropic. Aceasta poate fi:- fizică, produsă de zgomot (poluare sonoră), produsă de substanţe radioactive (poluare radioactivă) produsăde apă caldă, praf etc.;

- chimică produsă de compuşi gazoşi din industrie, produsă de ionii unor metale grele, pesticide, detergenţi;- biologică, rezultă din infestarea mediului cu agenţi patogeni şi germeni proveniţi din fermentaţii,eutrofizarea apelor.După mediul în care acţionează poluanţii întâlnim: poluarea aerului, solului şi apei.

10.3. Poluarea aerului

Poluarea aerului are numeroase cauze, unele fiind rezultatul unor activităţi umane din ce în ce maiextinse şi răspândite în ultima perioadă de timp, altele se datorează unor condiţii naturale.

Acest tip de poluare a luat o mare amploare, odată cu apariţia civilizaţiei moderne, cu creşterea

producţiei industriale, a circulaţiei rutiere, cu apariţia deşeurilor menajere etc. Poluarea aerului este mai puternică în mediul urban iar aici în anumite zone industriale unde producerea de noxe este sporită.Substanţele poluante sunt rezultate din arderea combustibililor, praful de la fabricile de ciment,

gaze din industria chimică etc. In funcţie de starea lor de agregare, poluanţii din aer sunt de douăfeluri: poluanţi gazoşi şi solizi.

10.3.1. Poluanţii gazoşi

Acest tip de poluanţi reprezintă 90% din masa totală a poluanţilor emişi în atmosferă şi dinaceastă categorie fac parte:- oxidul de carbon (CO), este cel mai răspândit poluant atmosferic. Principalele surse generatoare

de CO sunt: centralele electrice pe cărbune, păcură şi gaze; motoarele cu ardere internă (58% dintotal); industria fierului, oţelului, petrochimică, a celulozei şi hârtiei; arderea deşeurilor, incendiileetc. Oxidul de carbon are o acţiune asfixiantă asupra organismului datorită formăriicarboxihemoglobinei, ca urmare a combinării cu hemoglobina din sânge.- bioxidul de carbon (CO2). Concentraţia maximă normală de CO2, admisă în atmosferă estede 0 ,3 mg/mc de aer, iar creşterea concentraţiei peste 2-3% îl face toxic pentru om. Creştereaconcentraţiei poate provoca schimbări dăunătoare la nivelul creierului dar principalul efect îlconstituie "efectul de seră". Principalele surse antropice de CO2 sunt diferitele procese de combustieîn întreprinderi şi arderile directe în atmosferă (incendii, deşeuri, incălzit etc.).- hidrocarburile, se datorează arderii incomplete a carburanţilor cu efecte cancerigene;- bioxidul de sulf (SO2), rezultat din arderea combustibililor fosili şi din industria metalurgică, cu

efecte toxice asupra plantelor producând leziuni foliare la conifere sau la specii foioase (plop, tei,mesteacăn etc.);- hidrogenul sulfurat (H2S) se datorează fermentaţiilor anaerobe produse de sulfobacterii sau în

138



industria chimică, farmaceutică, coloranţilor e t c . . Acesta afectează sistemul nervos, aparatulcirculator şi sângele;- compuşii azotului, dintre care N02 este cel mai periculos poluant provenit din motoarele cuardere internă şi automobile, arderea combustibililor fosili; transporturi, industria chimică (fabrici deîngrăşăminte cu azot, de fabricare a HN03). Oxizii de azot pot produce efecte toxice asupra plantelor şi animalelor. Dioxidul de azot (NO2) este de circa patru ori mai toxic decât monoxidul (NO).

Persistenţa în atmosferă a unor poluanţi variază între limite foarte largi. Astfel, compuşii pe bază de sulf şi azot (SO2, NO, NO2, N2O, NH3, H2S) persistă în atmosferă câteva zile (1-5 zile), întimp ce, alte substanţe ajung la structuri mai puţin stabile şi reactive după ani de zile (CO = 3 ani;CO2 = 4 ani; hidrocarburi = 16 ani)

"Smog-ul" este o ceaţă albăstruie, rezultată în urma reacţiilor chimice dintre razele solarecatalizatoare şi diferiţi poluanţi, în condiţiile unei atmosfere umede. Este un amestec de ceaţă şi fumşi provine din cuvintele englezeşti <<smoke>> şi <<fog>>. Provoacă iritaţia mucoaselor la om şianimale iar la plante leziuni şi arsuri. În 1952, la Londra, din cauza smogului s-au înregistrat 4000de decese în 4 zile.

În atmosferă apar şi procese de autoepurare (datorită factorilor meteorologici şi fenomenelor de sedimentare), însă atâta timp cât cantităţile de poluanţi se înscriu în limite rezonabile, iar

fenomenele meteorologice nu sunt modificate antropic.

10.3.2. Ploile acide

Poluarea atmosferică cea mai gravă se manifestă sub formă de ploi acide. Ploile acide suntdeterminate de prezenţa în atmosferă a oxizilor de sulf şi azot (S0 2 şi N02). care în prezenţavaporilor de apă şi sub influenţa radiaţiilor ultraviolete, se transformă în acizi foarte toxici (acidulsulfuric şi acidul azotic).

Aceste substanţe, ajunse în atmosferă, în urma activităţilor industriale, pot fi transportate devânturile dominante la distanţe mai mici sau mai mari, căzând apoi pe sol sub formă de precipitaţii(ploaie, ninsoare, brumă sau prafuri acide).

Apa de ploaie este uşor acidă din cauză cauza acidului carbonic (rezultat din combinareaCO2) dizolvat în ea. pH-ul normal al apei de ploaie "necontaminată" este considerat 5,6.Precipitaţiile acide sunt considerate cele în care apa are un pH sub 5,6.a.) Influenţa ploilor acide asupra apei

Aciditatea apei este mai mare toamna, când precipitaţiile sunt mai frecvente şi primăvara,când poluanţii stocaţi în zăpada sunt cedaţi în prima faza a topirii zăpezii.

Ploile acide conţin, de asemenea, o diversitate de elemente nutritive pentru plante: Ca, K,S, N, P precum şi o varietate de molecule organice şi produse ale industriei chimice. Creşte deciconţinutul apei lacurilor şi a sedimentelor în aceste substanţe.

Apele afectate de depuneri acide pot avea drept efect dizolvarea unor toxine insolubile în

apă aflate în bazinele şi reţelele de aducţiune a apei potabile; prezenţa acestor metale toxice aflateîn bazinele şi reţelele de aducţiune a apei potabile poate dăuna grav sănătăţii populaţiei.Dacă posibilitatea de tamponare a solului este prea mică pentru a neutraliza aciditatea

ploilor va avea loc o acidifiere a apelor freatice, a cursurilor de apă şi lacurilor. b. Influenţa ploilor acide asupra solului

Ploile acide conduc la creşterea acidităţii totale a solului, la absorbţia unor macroelementedin sol, la pierderi de humus, la inhibarea fenomenelor de nitrificare din sol etc.c. Influenţa ploilor acide asupra plantelor

Frunzele pot fi puternic afectate prin deteriorarea stratului de ceară şi a epidermei sau prinextracţia şi spălarea elementelor nutritive.

Contactul ploii acide cu frunza conduce la distrugerea cuticulei, apoi a celulelor epidermei de pe

suprafaţa superioară a frunzei, urmată de distrugerea celulelor palisadice şi în final ambele suprafeţe alefrunzei sunt afectate.

Răspunsul frunzei la acţiunea ploilor acide depinde de: durata expunerii, frecvenţa expunerii,

139



intervalul dintre ploi, intensitatea ploii, mărimea picăturilor.Efecte vizibil negative asupra creşterii plantelor se obţin când vegetaţia este expusă la ploi cu pH sub

4. Sensibile la efectul ploilor acide sunt în general culturile legumicole şi sfecla de zahăr.Ploile acide au de asemenea o influenţă negativă şi asupra pădurilor, în mod direct asupra frunzei

arborilor şi în mod indirect prin modificarea calităţii solului din care arborii îşi extrag substanţele nutritive.După unele studii rezultă că solurile pădurilor de conifere sunt cele mai expuse.

d.) Influenţa ploilor acide asupra diferitelor materiale.Depunerile acide au un efect puternic de corodare a diferitelor metale, construcţii de piatră etc.e.) Influenţa ploilor acide asupra ecosistemelor acvatice

Flora şi fauna acvatice sunt foarte sensibile la schimbarea pH-ului.Posibilităţile de protecţie a plantelor împotriva ploilor acide sunt reduse. De aceea se impune luarea unor

măsuri de limitare la sursă a substanţelor acidifiante.

10.3.3. Deteriorarea stratului de ozon

Stratul de ozon (O3 - o formă molecutară de oxigen cu o mare capacitate de oxidare) estelocalizat în atmosferă la o altitudine de 10-15 km. El este important din punct de vedere ecologic

prin funcţia de protecţie împotriva excesului de radiaţii ultraviolete.În atmosferă, în condiţii normale, cantitatea de ozon este relativ constantă; procesele prin

care ozonul se distruge şi cele prin care ozonul se reface sunt într-un relativ echilibru. In ultimeledecenii însă, ca urmare a activităţilor industriale, în atmosferă sunt eliminate gaze care perturbăacest echilibru.

Principalul element chimic care intervine în oxidarea şi distrugerea moleculei de ozon esteclorul ajuns în stratosferă care “sparge” moleculele de ozon. Clorul poate fi eliminat în atmosferăsub formă de CFC (clorofluorocarburi) utilizate ca solvenţi industriali, în refrigeratoare, în sprayuri,şi sub formă de teraclorură de carbon (solvent industrial). Alături de substanţele clorurate, efectnefavorabil asupra stratului de ozon au şi oxizii de azot NOx (produşi rezultaţi din ardereacombustibililor fosili).

Distrugerea stratului de ozon poate avea implicaţii importante asupra sănătăţii umane. Osubţiere cu l % a stratului poate avea drept urmare o creştere cu 2% a intensităţii radiaţiei solareultraviolete ajunsă la suprafaţa solului: rezultatul poate consta într-o creştere cu 5-7% a incidenţeicancerului de piele. Expunerea prelungită la radiaţii ultraviolete de intensitate ridicată poate, deasemenea, cauza o creştere a incidenţei cataractelor şi o slăbire generală a sistemului imunitar alorganismului

Fluxul mai intens de radiaţie ultravioletă poate afecta şi lanţurile trofice, atât cele acvatice(în felul acesta diminuând producţia de peşte), cât şi cele terestre. Influenţând nefavorabilfotosinteza plantelor terestre afectează direct producţia primară şi în consecinţă producţia dealimente.

Pericolul de distrugere a stratulur de ozon, cu toate implicatiile lui, este in atenţia forurilor de decizie naţionale şi internaţionale. Cercetările recente au demonstrat că deasupra Antarcticiistratul a fost distrus în proporţie de aproape 40 % iar deasupra Statelor Unite se apreciază căgrosimea stratului s-a diminuat cu 2,3 până la 6%.

Alerta internaţională şi presiunea opiniei publice din diverse tări au avut drept urmareincheierea în anul 1987 a Protocolului de la Montreal, ratificat de 150 de ţări, conform prevederilor căruia statele semnatare se obligă ca în viitorul apropiat să reducă cantitatea de CFC eliminată înatmosferă.

10.3.4. Efectul de seră

Se cunoaşte că Atmosfera este, în principiu, mai rece decât suprafata Pământului. Astfel, o parte din radiaţia infraroşie emisă de suprafaţa terestră este absorbită de către componenţii naturaliai Atmosferei, mai ales de către vaporii de apă şi de dioxidul de carbon din aer. Atmosfera, la

140



rândul ei, va emite un flux radiativ, din care o parte va fi îndreptată spre Pământ, generând efectulde seră natural, iar altă parte se îndreaptă către spaţiu. Datorită efectului de seră natural se produceîncălzirea suprafeţei terestre şi a stratului de aer din vecinătate care, în absenţa acestui efect, ar aveao temperatură mai mică cu 33oC (-18oC în loc de 15oC).

Echilibrul radiativ al sistemului Pământ-Atmosferă se realizează atunci când răcirearezultată prin emisiile de radiaţii IR (infrarosii) către spaţiu echilibrează energia netă primită de la

Soare. Perturbarea bilanţului radiativ a fost numită impuls radiativ care poate fi pozitiv, când ducela creşterea temperaturii medii globale sau negativ când are efect invers.

Datorită activităţii antropice, efectul de seră s-a intensificat în ultimul secol. Se apreciază cătemperatura medie a aerului la suprafaţa pământului ar putea creşte, fapt ceea ce ar determina topirea gheţarilor şi, ca urmare, creşterea nivelului mărilor şi oceanelor. In consecinţă, apa mărilor şi oceanelor va acoperi su-

prafeţe tot mai mari de teren; creşterea temperaturii va determina şi modificări ale vegetaţiei.Analiza pe termen lung a procesului de încălzire globală, pe plan mondial, pe baza datelor

referitoare la temperatura medie anuală a ultimilor 100 de ani, arată o încălzire, începând cu sfârşitulsecolulului al XIX-lea, cu 0,6oC. Desigur, această încălzire nu poate fi imputată numai bioxidului decarbon şi celorlalte gaze menţionate; încălzirea globală actuală se desfăşoară şi pe fondul perioadei numite

<<Încălzirea recentă>> care a început la jumătatea sec. al XIX-lea.

10.3.5. Prevenirea şi combaterea poluării aerului

Dintre măsurile de prevenire şi combatere a poluării mediului enumerăm:- întreţinerea şi supravegherea utilajelor din industrie cu scopul evitării pierderilor accidentale desubstanţe toxice;- aplicarea de tehnologii nepoluante;- utilizarea surselor nepoluante de energie, cum sunt: sursa eoliană, hidraulică, a mareelor etc.;-

extinderea folosirii procedeelor care asigură reducerea poluării în cazul utilizării cărbunilor ca sursade energie;- înlocuirea sau reducerea a cât mai mult posibil a transportului auto prin transportul cu trenul;- buna funcţionare a motoarelor cu ardere internă;- înlocuirea materialelor energofage în sensul că prin reducerea consumului de combustibilifosili să se diminueze şi poluarea aerului;- amplasarea întreprinderilor care poluează atmosfera la distanţa mai mari de localităţi, înspecial complexele zootehnice în timp ce la unităţile industriale trebuie să se evite eliminarea

poluanţilor în atmosferă prin filtrarea aerului poluant şi nu prin mărirea înălţimii coşurilor deevacuare a gazelor poluante.

10.4 . Poluarea apei

10.4.1. Consumatorii de apă şi sursele de poluare ale apei

Cerinţele cele mai mari pentru apă le au agricultura şi industria, cu menţiunea că în timpce agricultura scoate din circuitul hidrologic local apa utilizată, industria o restituie în proporţiefoarte mare.

Apele restituite sunt "ape uzate" şi au o compoziţie fizică, chimică, şi bacteriologicădiferite faţă de apa prelevată.

In ceea ce priveşte apa, prin poluare se înţelege alterarea calităţilor fizice, chimice şi biologice ale acesteia produsă direct sau indirect de activităţi umane sau de procesele naturalecare o fac improprie pentru folosirea normală, în scopurile în care această folosire era posibilăînainte de a interveni alterarea.După provenienţă apele uzate pot fi împărţite astfel:

141



a). ape uzate menajere, în care poluanţii sunt: resturi alimentare, dejecţii, săpun , detergenţi,microorganisme etc.b.) ape uzate din zootehnie, în care poluanţii sunt: resturi de furaje, aşternut, dejecţii,microorganisme etc .c.) ape uzate industriale, împărţite în:- ape de răcire (poluantul este căldura),

- ape uzate de spălare şi transport,- ape provenite din secţiile de producţie.

10.4.2. Principalii poluanţi ai apelor

In ape poluanţii se găsesc sub formă de substanţe dizolvate sau în stare de dispersie şi suntconstituiţi din substanţe organice şi anorganice.- Poluanţi organici. Aceaştia sunt specifici fabricilor de hârtie şi celuloză care poluează cantităţimari de apă. Acest tip de poluanţi mai rezultă şi de la abatoare, industria alimentară (fabrici deconserve, fabrici de zahăr) etc.

Ca produşi de descompunere a substanţelor organice rezultă fenoli, amine, uree, amoniac,

nitraţi, nitriţi.De asemenea, industriile petrochimică, maselor plastice, fibrelor sintetice, detergenţilor,

medicamentelor, coloranţilor folosesc cantităţi mari de apă. Poluanţii din aceste ape sunt încantităţi mari iar unele dintre substanţe sunt toxice pentru diferite organisme.- Poluanţi anorganici. Aceaştia sunt caracteristici, în primul rând, industriei clorosodice (în special cusăruri de NaCl). Acest tip de poluanţi mai rezultă şi din industria petrolieră de extracţie şi industria

petrochimică.Din industria chimică anorganică rezultă acizi şi baze libere (acid sulfuric, acid clorhidric, acid

azotic etc.).- Poluarea biologică rezultă din aglomerările umane (localităţi, şantiere e t c ) , zootehnie, abatoare etc. şi secaracterizează prin existenţa microorganismelor patogene care găsesc condiţii mai bune în apelecalde, murdare, stătătoare.

Prin apă pot fi transmise boli bacteriene, boli virotic e , boli parazitare şi alte boli infecţioase;In funcţie de gradul de poluare, apele se grupează în trei categorii: polisaprobe (foarte puternic poluate),

mezosaprobe (impurificate puternic până la moderat) şi oligosaprobe (considerate practic curate).

10.4.3. Poluarea apei prin produsele utilizate în agricultură

a.) Ingrăşămintele chimiceAdministrarea îngrăşămintelor chimice în mod abuziv şi incorect, provoacă grave fenomene de

poluare a apelor subterane şi de suprafaţă.

Cercetările arată că un hectar de pământ cultivat pune la dispoziţia apelor care-1 tra-versează aproximativ 400 kg substanţe solubile pe an din care cel puţin 1 kg de azot, însă pemăsură ce aplicarea îngrăşămintelor cu azot s-a intensificat, apele s-au îmbogăţit substanţial înnitraţi care, în exces, devin incompatibili cu viaţa.b.) Pesticidele

Pesticidele prezintă toxicitate mare pentru om, floră şi faună. Ele ajung în sursele de apă prin scurgerea apelor din industria pesticidelor, prin scurgerea de pe solele tratate, prin transportulde către curenţii de aer, prin spălarea echipamentelor etc.

De asemenea, sulful şi sulfatul de cupru mult folosiţi în viticultură pentru protecţiaîmpotriva bolilor, ajung în ape provocând poluări marcante.

Măsuri de prevenire a poluării surselor de apă cu pesticide constau în: delimitarea zonelor

de protecţie sanitară de instalaţiile de apă şi interzicerea tratamentelor fitosanitare în această zonă;utilizarea corectă a pesticidelor, colectarea apelor de spălare de la aparatele şi recipientele în careau fost pesticide şi tratarea lor şi aerarea intensă a solurilor tratate pentru activarea degradării

142



biochimice a pesticidelor şi producerea şi folosirea de pesticide cu toxicitatea redusă.c.) Gunoiul de grajd

O tonă de gunoi de grajd produce în sol 100 kg humus şi aduce 3-5 kg azot, 1-2 kg P205 şi 3-6kg K 2O. Dacă aceste produse nu sunt folosite ca îngrăşământ şi sunt deversate direct, fără epurări prealabile,ele formează permanente izvoare de impurificare a apelor, ducând la imposibilitatea folosirii acestora

pentru adăpat animalele precum şi la distrugerea faunei şi florei acvatice.

10.4.4. Eutrofizarea apelor

Eutrofizarea este o formă a poluării ecosistemelor, mai ales a apelor continentale stătătoare, prin introducerea unor cantităţi excesive de nutrienţi, ca urmare a activităţii umane. În ultimavreme procesul s-a extins şi a început să afecteze şi unele bazine maritime.

Mecanismul ecologic general al acestui proces este relativ simplu. Nutrienţii, principaliresponsabili ai eutrofizării, sunt în primul rând fosforul (care în condiţii naturale, deobicei este în cantităţi mici şi reprezintă factorul limitant al dezvoltării vegetaţiei), apoiazotul. Creşterea concentraţiei lor în apă determină o înmulţire rapidă a algelor iar în zonele lito-rale din lacuri şi în alte ape de adâncime mică — a macrofitelor acvatice.

Resturi le p lante lor se depun iar descompunerea lor de către organismemineralizatoare duce la consumul şi adesea dispariţia (periodică sau permanentă)oxigenului în sedimente şi în straturile adânci ale apei. Carenţa de oxigen duce lasărăcirea sau chiar dispariţia faunei bentonice şi la înlocuirea descompunătorilor aerobi princei anaerobi. Substanţa organică depusă în cantităţi mari, este degradată pe cale anaerobădoar parţial, se acumulează, iar bacteriile sulfat-reducătoare care-şi fac apariţia în acestecondiţii, duc la degajare de H2S, care intoxică sedimentele şi apele de profunzime.

În timp, aceste schimbări duc la transformarea completă a structurii ecosistemelor, amodului lor de funcţionare, la deteriorarea calităţii apei, degradarea biocenozelor.

Sursele de îmbogăţire a apelor cu nutrienţi sunt multiple. Din punct de vedere practic, al posibilităţilor de control al acestor surse, ele pot fi împărţite în punctiforme şidifuze.

În prima categorie intră în general apele care se scurg prin sisteme de canalizare — deci scurgeri din aşezări omeneşti, din întreprinderi industriale. Aceste surse pot fi maiuşor controlate prin tehnologii care să permită diminuarea cantităţilor de nutrienţieliminaţi sau extragerea mai ales a fosforului şi azotului din apele deversate, prin diverse

procedee.In a doua categorie , a surselor difuze, intră în primul rând îngrăşămintele folosite

în agricultură, îngrăşăminte din care o parte importantă este dizolvată şi spălată prin apede şiroire, de infiltraţie, sau prin sistemele de drenaj al apelor de irigaţii, ajungând în râurisau în pânze freatice. Tot în această categorie sunt incluse deşeurile provenite din

crescătorii intensive de animale precum şi din scurgerea unor mari cantităţi de detritusorganic provenit din eroziunea solurilor. Controlul acestor surse este dificil şi, practic,singura posibilitate de a reduce influenţa lor este o gospodărire raţională, foarte atentă aresurselor.

10.4.5. Poluarea termică a apei

Poluarea termică afectează mai ales ecosistemele acvatice continentale (lacuri, apecurgătoare) şi unele zone litorale marine. Sursa principală a poluării termice o reprezintăapele de răcire de la centralele termoelectrice şi atomoelectrice care utilizează presiuneaaburului pentru punerea turbinelor în mişcare. Apa de răcire este pompată dintr-un bazin

natural (râu, lac) şi deversată ulterior înapoi în bazin. Trecând prin sistemul tuburilor derăcire a aburilor apa se încălzeşte, în medie cu 8—11 °C (de la 5 la 18 °C) peste temperaturainiţială.

143



Adesea apa de răcire este clorinată pentru a împiedica dezvoltarea diferitelor microorganisme în sistemul de răcire.

Creşterea temperaturii se produce cel mai mult în zona de deversare a apei de răcire.Din acest punct se creează o zonă cu gradient termic. Dacă deversarea se face într-un lac, apacaldă se răspândeşte pe suprafaţa lacului pe o zonă destul de întinsă. Într-un râu se producetreptat amestecarea apei calde cu apa râului, pe o distanţă variabilă.

Din aceste motive se produc schimbări în structura fitoplanctonului. Este afectată şi producţia primară. La încălzirea până pe la 20°C, producţia primară înregistr ează chiar ocreştere, dar la temperaturi mai ridicate se produce o inhibare a fotosintezei, scădereacantităţii de fitoplancton şi a producţiei primare.

Se pot produce fenomene de eutrofizare ca urmare a creşterii temperaturii. Peştii fiinddeosebit de sensibili la scăderea oxigenului, deoarece hemoglobina lor are o afinitate mai redusăfaţă de oxigen, aceştia pot muri în masă, la o creş tere chiar mică a temperaturii . Peştii mai suntafectaţi şi de traumatismele mecanice.

Fiecare specie, pentru parcurgerea normală a ciclului vital are nevoie de o anumităsumă a temperaturilor zilnice eficiente. Creşterea temperaturii mediului duce la satisfacereaaccelerată a acestei cerinţe, deci la scurtarea ciclurilor vitale, schimbarea dimensiunilor

indivizilor, schimbarea structurii pe vârste şi dimensiuni a populaţiilor, schimbarea perioadelor de ecloziune a larvelor, de apariţie a adulţilor etc.

De pildă, temperatura crescută a apei face ca ecloziunea multor insecte să se producă mult mai devreme decât în mod normal, când în afara apei vremea e încă prea rece pentru ele — ceea ce poate periclita reproducerea lor.

Grăbirea ciclurilor vitale duce, la animale poikiloterme acvatice, la scăderea dimensiunilormaxime de la fiecare clasă de vârstă şi deci la scăderea biomasei .

Scăderea biomasei de nevertebrate afectează semnificativ baza trofică a peştilor.

10.4.6. Prevenirea şi combaterea poluării apei

Una din măsurile de prevenire sau limitare a poluării apelor constă în epurarea apelor uzate înaintede deversare în emisari.

Epurarea apelor reprezintă totalitatea tratamentelor aplicate, care au ca rezultat diminuareaconţinutului de poluanţi, astfel încât cantităţile rămase să determine concentraţii mici în apelereceptoare, care să nu provoace dezechilibre ecologice şi să nu poată stânjeni utilizările ulterioare.

Fluxul tehnologic al epurării cuprinde 3 trepte:Treapta mecanică în care se reţin şi se îndepărtează corpurile decantabile şi cele plutitoare cuajutorul grătarelor, sitelor, deznisipatoarelor, decantoarelor etc.Grătarele sunt rare şi dese (fine). Grătarele fine separă, compactează şi spală rejecţiile din apă mai

mari de 10 mm.Deznisipatoarele asigură decantarea nisipului din apele reziduale pe fundul bazinelor precum şisepararea grăsimilor prin procedeul flotaţiei, printr-un proces de barbotare puternică cu aer.

În decantoarele primare, nămolul este decantat iar ulterior este transportat în partea dinamonte a decantorului, de unde este evacuat.Treapta chimică în care apa este tratată cu coagulanţi (sulfat de aluminiu, clorură ferică etc.)

pentru coagularea diferitelor substanţe mai uşor de separat şi îndepărtat. Substanţele acide sau bazice sunt neutralizate.Treapta biologică . Aici sunt eliminaţi poluanţii organici biodegradabili folosind microorganismece le utilizează ca hrană. Din procesul de fermentare a nămolului rezultă biogaz care se utilizează

pentru producerea de energie termică, respectiv energie electrică (cu ajutorul unui motor de tip

Diesel, adaptat pentru a funcţiona pe biogaz, cu o concentraţie minimă de 40% biogaz). Surplusulde biogaz se poate stoca în gazometre. Nămolul fermentat îngroşat se pompează spre staţia de deshidratarea nămolului care este

144



dotată cu instalaţii de centrifugare a nămolului. În cazul scoaterii din funcţiune a instalaţiei decentrifugare a nămolului sunt utilizate platformele pentru uscarea nămolului.

În fig. 75 este prezentată schema Stației de Epurare a apei de la Someșeni-Cluj-Napoca, cucele două trepte de epurare, mecanică și biologică.

Atât apele epurate cât şi nămolurile provenite din zootehnie pot fi valorificate cu succes înagricultură însă nu înainte de a se cunoaşte caracteristicile epizootologice pentru a evita contaminarea

solului cu agenţi patogeni .Calitatea apei este stabilită prin normative (STAS-uri). Indicatorii de calitate sunt:organoleptici (miros, culoare), microbiologici (bacterii coliforme, streptococi etc.) fizici şi chimici(pH, ioni amoniu, nitraţi, nitriţi, consum biochimic de oxigen – CBO5, consum chimic de oxigen – CCO etc).

Cel mai important indicator de poluare al apei este CBO5 (consum biochimic de oxigen).CBO5 este cantitatea de oxigen consumată de microorganisme în termen de 5 zile pentrudescompunerea biochimică a substanţelor organice conţinute în apă. Acest indice se măsoară înmiligrame de oxigen necesare la 1 litru de apă (mg/l).

145



Fig. 75. Schema Staț iei de Epurare a apei de la Someșeni-Cluj-Napoca

146



10.5. Poluarea solului

Poluarea solului este cauzată de pulberile şi gazele nocive din aer, de apele reziduale, dedeşeurile de natură industrială sau menajeră, dar mai ales de pesticidele şi de îngrăşămintelechimice folosite în agricultură.

10.5 .1 .Poluarea cu îngrăşăminte chimice

Dezvoltarea agriculturii moderne intensive este indisolubil legată de utilizarea îngrăşămintelor,cele cu azot, fosfor şi potasiu ocupând locul principal. Efectul poluant al îngrăşămintelor chimice rezultă dinfaptul că, unele din ele conţin numeroase impurităţi toxice, sau sunt folosite în cantităţi excesive. Fiindsolubile în apă, atât impurităţile cât şi excesul de îngrăşământ, neutilizat de plante este spălat şi ajunge înapele freatice, în râuri, lacuri, în apa potabilă şi deci la om.

Efectul poluant cel mai intens îl determină utilizarea în exces a azotaţilor.Caracterul dăunător al excesului de nitraţi şi al prezenţei lor în pânza freatică a râurilor, constă în

intensificarea procesului de eutrofizare, iar prezenţa lor în apa potabilă este periculoasă pentru sănătateaomului.

Din plante, azotaţii ajung la om, în tubul digestiv, unde în condiţii reducătoare, datorită floreiintestinale, se transformă în azotiţi care sunt foarte toxici. Ei se combină cu hemoglobina, formândmethemoglobina care nu poate fixa oxigenul, situaţii în care apar grave anemii.

Studii recente au arătat că azotaţii, în tractusul intestinal, pot să se transforme în nitrosamine,substanţe cu acţiune cancerigenă.

Nu numai îngrăşămintele cu azot dar şi superfosfaţii prezintă toxicitate, datorită unor impurităţi care intră în compoziţia lor. Astfel fosforul acumulat în sol şi apă poate deveni inhibant al

proceselor vitale al plantelor: anhidrida fosforică în sol duce la o carenţă de zinc şi implicit la scăderearecoltelor.

Pentru a preîntâmpina scăderea productivităţii solului ca urmare a chimizării, se recomandă asociereaîngrăşămintelor chimice cu cele organice sau alternarea administrării lor, astfel ca îngrăşămintele organicesă fie administrate cel puţin la 3-4 ani.

Pentru a avea o vedere cât mai cuprinzătoare a situaţiei calităţii solurilor agricole şi a cunoaşteriidinamicii acestuia, în cadrul Institutului pentru Pedologie şi Agrochimie din Bucureşti s-a instituitsistemul naţional de monitoring al calităţii solurilor agricole, cu elaborarea în fiecare an a unei analize

privind starea de calitate a solurilor agricole din ţară.Pentru perspectiva imediată şi îndepărtată, o problemă îngrijorătoare prezintă poluarea

solurilor datorită irigării cu apă din unele râuri în care se deversează substanţe toxice şi reziduuri petroliere (Argeş, Olt, Mureş, Prahova).

Complexele de creştere în sistem industrial al porcilor şi păsărilor, reprezintă surse serioase de poluare a solurilor,

În România, suprafeţe importante de terenuri sunt scoase din folosinţă agricolă prin acoperirea lor cu diferite deşeuri şi reziduuri, care totalizează o cantitate de peste 300 milioane tone şi acoperă osuprafaţă de aproximativ 22 mii hectare.

Pentru stoparea procesului de secătuire a solului în humus şi în elemente nutritive cucompensarea acestor elemente prin promovarea unor sisteme de fertilizare perfecţionată. Acest sistemtrebuie să includă în mai mare măsură folosirea îngrăşămintelor organice şi verzi, creşterea ponderii

plantelor leguminoase fixatoare de azot atmosferic, precum şi a plantelor perene care contribuie laîmbunătăţirea solului în materie organică şi a structurii acestuia.

10.5 .2 . Poluarea cu pesticide

Descoperirea şi diversificarea pesticidelor utilizate astăzi a început în timpul şi mai alesdupă cel de-al doilea război mondial, când s-a trecut la producţia pe scară largă a insecticidelor organoclorurate, organofosforice, erbicidelor, fungicidelor, raticidelor etc. de mare eficacitate şi adesea

147



foarte selective în distrugerea anumitor grupe de microorganisme, plante superioare, animalenevertebrate sau mamifere.

Pesticidele cu mare toxicitate pot să degradeze biocenozele din sol, îndeosebi detritofagii şimicroorganismele din sol cu rol în descompunerea şi mineralizarea materiei organice moarte. Prinaceasta sunt dereglate şi circuitele biogeochimice ale elementelor în natură. Pesticidele afectează înmod deosebit râmele care au un rol primordial în asigurarea fertilităţii solului.

Răspândirea cea mai largă o au pesticidele organoclorurate, grup din care face parte DDT-ui şiderivaţii săi. Se ştie că 2 ,4 D şi DDT-ui ajunşi în sol întrerup temporar procesul de nitrificaţie, ceea ceîngreunează aprovizionarea plantelor cu hrană.

Compuşii organocloruraţi, ca de altfel multe alte pesticide, cu o mare stabilitate chimică încondiţiile mediului natural, se degradează producându-se foarte lent (DDT-ul are timpul de înjumătăţirede circa 20 ani), sunt greu solubili în apă şi foarte solubili în grăsimi, acumulându-se în grăsimeaanimalelor şi plantelor.

Omul, utilizează pesticidele pentru a distruge un număr restrâns de organisme ce echivalează cu 0,5%din totalul speciilor ce populează biosfera, dar ele acţionează în mod cu totul diferit asupra tuturor organismelor. Administrarea lor este îndreptată asupra populaţiilor şi nu a indivizilor izolaţi.

Mecanismele de acţiune fiziologică asupra organismelor nu se cunosc decât parţial la unele substanţe

şi doar la unele organisme.Astfel, în ceea ce priveşte organocloruratele (în special DDT-ul) se ştie că acestea

acţionează asupra sistemului nervos şi a metabolismului hormonilor sexuali la nevertebrate şi asuprasistemului nervos la vertebrate.

Compuşii organofosforici sunt extrem de toxici, inhibă enzime, afectează sistemul nervos atâtla insecte, la artropode cât şi la homeoterme.

Cantitatea de pesticide utilizată este în general superioară celei necesare pentru distrugerea paraziţilor şi dăunătorilor, existând totdeauna o supraîncărcare a tratamentului. Pesticidele afectează zonefoarte întinse, de zeci de milioane de hectare. Marea stabilitate a pesticidelor agravează şi mai mult acest tip de

poluare. O mare parte din dăunătorii şi paraziţii culturilor devin rezistenţi. Folosirea abuzivă a pesticidelor are drept urmare acumularea lor în numeroase produse alimentare, în special cele proaspete.

Efectele directe ale tratamentelor cu pesticide provoacă dispariţia unui număr mare de indiviziai populaţiilor animale şi vegetale din zonele tratate în afara celor vizaţi. Pulverizarea insecticidelor dinavion, deasupra pădurilor poate provoca intoxicaţii puternice în special a faunei forestiere.

Utilizarea de către păsări a seminţelor tratate cu insectofungicide organoclorurate poate de asemeneareduce efectivele lor.

Efectele indirecte ale pesticidelor rezultă din circulaţia şi acumularea lor de-a lungul lanţurilor şireţelelor trofice. Pesticidele din biomasa vegetală, trec apoi şi contaminează fitofagii cu o acumulare lanivelul carnivorelor.

Problema atitudinii faţă de pesticide este complexă ţinând seama de utilitatea lor pe de o parte şi

efectele negative asupra omului pe de altă parte.Producerea şi utilizarea lor, deocamdată nu poate fi oprită; sunt însă necesare măsuri severe deinterzicere a folosirii acestor substanţe cu toxicitate şi remanentă mare.

Tipul de sol are un rol deosebit în reţinerea pesticidelor; astfel solurile argiloase bogate înmaterii organice păstrează mai bine aceste substanţe şi reziduurile lor comparativ cu celenisipoase. Pentru evitarea poluării solului cu pesticide vor fi folosite numai cele uşor degradabile.

Depoluarea solului de reziduuri de pesticide se face prin administrarea unor adjuvanţi,cultivarea unor anumite plante, utilizarea unor microorganisme.

Soluţia cea mai eficientă, atât pentru combaterea dăunătorilor cât şi pentru protecţiamediului, constă în reducerea treptată, în interval, a pesticidelor utilizate în prezent, cu tendinţa dea le înlocui în totalitate.

În ultimele decenii s-au făcut cercetări ample legate de reducerea cantităţilor de pesticide încombaterea paraziţilor la plantele de cultură. Aceste aspecte au fost tratate la capitolul 9.3.3.1.“Sisteme de agricultură integrate”.

148



Alte produse care poluează solul sunt: reziduurile solide de la exploatările miniere, zgura metalurgicăde la termocentrale, deşeurile rezultate de la crescătoriile de animale, reziduurile provenite din industriaalimentară, deşeurile casnice etc.

În poluarea mediului, un loc important îl ocupă poluarea sonoră şi poluarea cu izotopiradioactivi.

Capitolul 11BIODIVERSITATEA ŞI CONSERVAREA BIODIVERSITĂŢII

11.1. Biodiversitatea – o problemă globală

Comunităţile biologice, dezvoltate in milioane de ani, au început să fie distruse deactivităţile oamenilor. Un număr mare de specii suferă un declin rapid, unele fiind aproape de

punctul de unde începe extincţia lor, ca rezultat al vânării excesive, distrugerii habitatelor, ataculuisălbatic al prădătorilor sau competitorilor introduşi de către om. Principalul inamic al biodiversităţiieste sărăcia iar protecţia acesteia trece, in mod obligatoriu, prin ameliorarea bunăstării umanităţii

şi lupta împotriva subdezvoltării .Diversitatea biologică este definită ca fiind abundenţa de entităţi vii pe Pământ,reprezentată de milioane de plante, animale şi microorganisme, genele pe care acestea le conţin,complexitatea ecosistemelor pe care le formează în mediul biologic.

Conservarea diversităţii biologice nu studiază doar specii şi habitate, ci şi eficacitateaunor măsuri active de protecţie. Conservaţioniştii includ în studiile lor şi aspecte sociale,economice, politice şi etice. Conservaţioniştii nu lucrează numai în plan ştiinţific, ci şi în plan

politic şi educaţional, implicând oficialităţile locale, guvernamentale şi comunităţile locale în planurile de protecţie.

Începând cu Conferinta Naţiunilor Unite asupra Mediului Inconjurător de laStockholm din iunie 1972 se recunoaşte, oficial şi la nivel internaţional, interdependenta dintre

problemele sociale, tehnologice, economice şi cele ecologice. Pornind de la acest adevăr, s-adezvoltat conceptul, apoi strategia, dezvoltării durabile, în cadrul căreia ecologia joacă rolul uneiadevarate plăci turnante. Recunoasterea importanţei acestei discipline, pătrunderea ideilor şi

principiilor ecologice în conştiinţa unei mari parţi a populaţiei, inserarea problemelor de mediu în programele partidelor şi guvernelor etc. sunt realizări incontestabile. Lor li se datorează dezvoltareade programe internaţionale, elaborarea unor acte normative coerente şi constituirea unor organismenaţionale şi internaţionale specializate pe problemele mediului înconjurator.

Convenţia de la Berna (1979) a jucat un rol major în domeniul conservării florei şi fauneisălbatice, a habitatelor naturale. Se referă, în special, la conservarea păsărilor migratoare.

Conferintele la nivel înalt de la Rio de Janeiro (1992), de la Johanesburg (2002) ş.a. nuau făcut decat să întăreasca voinţa de acţiune a majorităţii tărilor în domeniul mediului inconjurător şi a dezvoltării durabile. Declaraţia de la Rio afirmă principiul “poluatorul plăteşte”, prin carecompaniile şi guvernele trebuie să îşi asume responsabilitatea financiară pentru daunele cauzatemediului.

Termenul de globalitate a fost folosit pentru prima dată în SUA, la primul forum american National Forum on BioDiversity (1986). Termenul este atribuit lui E.O.Wilson, cunoscut entomologşi sociobiolog. Transpunerea în tiparele politice şi de drept international s-a realizat in 1992, laConferinţa Naţiunilor Unite pentru Mediu şi Dezvoltare (CNUE) care va adopta Convenţiaasupra Diversităţii Biologice (CBO), semnată de 168 de state.

Diversitatea speciilor de pe Terra a crescut continuu de la apariţia vietii. Această creştere nua fost constantă, existând perioade cu o rată mare a speciaţiei urmate de altele cu schimbări minime.

In timp geologic s-au produs cinci extincţii în masă. Cea mai mare extinctie a avut loc la sfârşitulPermianului, acum 250 milioane ani, când se pare că au dispărut intre 77 - 96% din totalulspeciilor marine. Este foarte probabil ca extincţiile să fie cauzate de perturbatii majore (erupţiivulcanice pe mari suprafete sau coliziunea cu un asteroid), care au determinat apariţia unor

149



schimbări ale mediului cărora multe specii nu le-au făcut faţă. Au trebuit să treacă 50 de milioanede ani pentru ca numărul mare de familii pierdute in Permian să se refacă. Extinctiile ca şispeciaţiile fac parte mai mult ca sigur din ciclul natural.

Chiar dacă extincţiile sunt un proces natural pierderea speciilor este periculoasă atunci cândrata de extincţie este mai mare decât rata speciaţiei.

Rata actuală de extincţie este de 100 până la 1 000 de ori mai ridicată decat ratele din

trecutul geologic. Acest episod nou al extincţiilor este numit a şasea extincţie şi este datoratexclusiv activităţii umane. Pierderea de specii este fără precedent şi ireversibilă.Multe resurse naturale precum aerul, apele, solul, speciile rare, peisajele deosebite sunt

considerate a fi resurse comune care sunt bunul intregii societăţi. Aceste resurse nu suntîntotdeauna asociate cu o valoare monetară. Oamenii, industriile, utilizează şi degradează acesteresurse fără a plăti decât simbolic sau deseori fără a plăti nimic, situatie descrisă ca tragediabunului comun. In sistemele ecologiste de evaluare (economie ecologică) utilizarea acestor resurse comune este inclusă ca parte internă a afacerii şi intră în costul de producţie al produsului.

Atunci când oamenii şi organizaţiile vor plăti pentru acţiunile lor se va diminua şidegradarea mediului. astfel că industriile vor avea politici de supraveghere mai severe şi vor fimai precaute cu mediul.

Demonstrarea valorii diversităţii biologice şi a resurselor naturale este o problemă foartecomplexă, ea fiind determinată de o varietate de factori economici şi etici. Un obiectiv major aleconomiei ecologice este dezvoltarea metodelor de evaluare a componentelor diversităţii

biologice. Au fost elaborate metode pentru atribuirea de valoare economică variabilităţii genetice,speciilor, comunităţilor biologice şi ecosistemelor.

11.2. Valoarea biodiversităţii

11.2.1. Valori economice directe

1.) Valori utilizate pentru consumValorile utilizate pentru consum pot fi atribuite bunurilor care sunt consumate local şi carenu apar pe pieţele naţionale şi internationale. Oamenii care trăiesc aproape de terenurile productiveutilizează adesea o parte considerabilă a bunurilor produse pentru consumul propriu. În cazul încare populaţia din mediul rural nu este capabilă să obţină aceste produse (ex. vânatul, combustibilullemnos), ca urmare a efectelor degradării mediului, supraexploatării resurselor naturale sau datorităinstituirii ariilor protejate, standardul de viaţă va fi în scădere, fapt ce poate merge până la punctulin care devine imposibilă supravieţuirea şi este necesară migrarea spre centrele urbane.2.) Valoarea de utilizare a produselor

Valoarea de utilizare a produselor este valoarea directă atribuită produselor care suntrecoltate din mediul sălbatic şi vândute pe pieţele comerciale naţionale sau internaţionale.

In prezent, lemnul este cel mai important produs obţinut din mediul natural, cu o valoarecirculantă în comerţul internaţional de peste 120 miliarde USD an. Productia de lemn este exportatăîn proporţie tot mai mare din multe ţări tropicale, care obţin astfel valută pentru industrializare sau

plata datoriilor. Produsele nelemnoase din pădure, incluzând vânatul, fructele, latex-ul, răşinile,plantele medicinale au de asemenea o valoare productivă foarte mare. De exemplu, produselenelemnoase exportate de India reprezintă 63% din totalul exporturilor forestiere Valoarea

produselor nelemnoase împreună cu valoarea lemnului aduce o puternică justificare economică pentru menţinerea ecosistemelor forestiere în bune condiţii.

Beneficii enorme obţinute din comerţul ilegal “de viaţă sălbatică”, precum şi ingeniozitateareţelelor fac dificile controlul şi stoparea acestei activităţi. De exemplu, un cimpanzeu este plătit

braconierilor cu aproximativ 70 USD şi se vinde beneficiarului cu circa 7.500 USD.Cea mai importantă valoare de utilizare pentru multe specii constă în capacitatea lor de a

produce noi materii prime pentru industrie şi de a îmbunătăţi genetic culturile agricole.Populaţiile sălbatice produc sursa de material genetic care le poate redresa genetic pe cele

150



domestice. In cazul plantelor cultivate, speciile sălbatice pot produce gene care conferă rezistentala boli sau determină creşterea producţiei. Continua ameliorare genetică a plantelor cultivate estenecesară nu numai pentru creşterea producţiei dar şi ca protecţie împotriva insectelor rezistente la

pesticide, virulenţei unor fungi, bacterii sau viruşi necunoscuti. Pierderea plantelor cultivate poate fiadeseori legată direct de variabilitatea genetică redusă. Astfel, În Irlanda, în anul 1846, cartofii aufost distruşi aproape în totalitate. Consecinţele acestei vulnerabilităţi genetice ridicate s-au

concretizat prin moartea a peste 1,5 milioane de irlandezi şi cu migrarea altor 2-3 milioane în alteţări, cartoful fiind un aliment de bază. În anul 1922 cartoful a fost aproape decimat în fostaURSS. Exemplele pot continua.

Speciile sălbatice pot fi adesea utilizate ca agenţi biologici de control. Exemplu: viermelealb al maniocului a fost introdus accidental în Africa unde a produs pagube de circa 2 miliarde deUSD/an reducând substanţial hrana a peste 200 de milioane de africani. După cercetări intense,entomologii au descoperit o viespe din Paraguai, necunoscută iniţial ca parazit al viermelui alb almaniocului. Un program de creştere şi introducere a 250 000 de viespi în Africa a condus lacontrolul dezvoltării viermelui şi reducerea a 95% din pierderile de manioc.

Lumea naturală este şi o importantă sursă de materii prime în industria farmaceutică.Mai mult de 75% din primele 150 de medicamente prescrise curent in S.U.A. sunt derivate din

plante, animale, fungi, bacterii. Două medicamente obţinute dintr-un melc de mare din Madagascar s-au dovedit a fi eficiente in tratarea leucemiilor şi a altor boli de sânge. Aceste tratamente aucrescut rata de supravieţuire a copiilor cu leucemie de la 10% la 90%.

Comunităţile biologice ale lumii sunt în continuare cercetate pentru a se descoperi noi plante, animale, fungi şi microorganisme care pot fi utilizate in lupta oamenilor cu boli precumcancerul sau SIDA.

11.2.2. Valori economice indirecte

Comunităţile biologice produc o mare varietate de servicii de mediu care nu sunt consumate prin utilizare. Ele previn inundaţiile şi eroziunea solurilor, purifică apele şi creează locuri pentrurecreere şi studiere a naturii.a.) Productivitatea ecosistemelor. Capacitatea fotosintetică a plantelor şi algelor constă în captareaenergiei solare de către ţesuturile vii. Acestea reprezintă startul celor mai importante relaţiitrofice care implică aproape toate speciile pe care omul le exploatează. Aproximativ 40% din

productivitatea mediului terestru este utilizată direct sau indirect de om. Distrugerea vegetaţieidintr-un areal conduce la pierderea producţiei de biomasă şi deteriorarea comunităţilor deanimale care trăiesc în acel areal.

Chiar dacă ecosistemele degradate sunt refăcute - adesea cu cheltuieli foarte mari - nu semai poate restabili funcţionalitatea iniţială a ecosistemelor, acestea nemaiavând aceeaşi bogăţieîn specii.

Multe studii asupra pajiştilor naturale şi artificiale confirmă faptul că pierderea unor speciidetermină declinul productivităţii, comunitatea fiind mai puţin capabilă să răspundă la variaţii alemediului, precum seceta. Atunci când sunt pierdute specii, comunităţile biologice işi vor reducesubstanţial capacitatea de adaptare la schimbările produse de activitatea umană.b.) Protectia apelor şi a resurselor edafice. Comunităţile biologice au o importanţă vitală în

protejarea resurselor de apă, protecţia ecosistemelor împotriva inundaţiilor sau secetei şimenţinerea calităţii apei. Aparatul foliar şi litiera interceptează ploaia şi reduc impactul picăturilor de apă cu solul, rădăcinile plantelor şi microorganismele contribuie la aerarea solului, mărindu-icapacitatea de a absorbi apa. Creşterea capacităţii de retenţie a apei reduce posibilitatea de

producere a inundaţiilor care apar după ploile puternice şi asigură o cedare lentă a acesteia, în zilesau săptămâni după ploaie.

Atunci cand vegetaţia este degradată, rata de eroziune a solurilor şi chiar alunecările deteren cresc rapid, reducând substanţial valoarea terenurilor. Mai mult, particulele de sol ajunse înapă pot elimina animalele de apă dulce, viaţa marină din estuare. Sedimentele reduc indicele de

151



potabilitate şi indirect posibilitatea de utilizare a apei de către comunităţile umane ce trăiesc de-alungul râurilor. Creşterea debitului solid conduce la colmatarea accelerată a lacurilor deacumulare, la diminuarea producţiei de energie electrică sau reducerea navigabilităţii.c.) Ameliorarea climatului.

La nivel local arborii modifică temperatura prin reducerea insolatiei directe şi procesul deevapotranspiratie. Efectul răcoritor diminuează utilizarea ventilatoarelor şi aparatelor de aer

condiţionat, sporeşte confortul şi imbunătăţeşte productivitatea muncii.La nivel regional, evapotranspiratia asigură secvenţe ale circuitului apei în natură. Pierdereavegetaţiei din unele regiuni de pe glob a condus la reducerea, la nivel regional, a cantităţii anuale a

precipitatiilor.La nivel global, creşterea plantelor este corelată cu ciclul carbonului. Diminuarea suprafeteiocupate de covorul vegetal are ca efect reducerea capacităţii de absorbtie a CO2, contribuind lacreşterea concentraţiei acestui gaz în atmosferă şi mai departe la efectul de încălzire globală.d.) Depozitarea deşeurilor şi retenţia nutrienţilor. Comunităţile biologice sunt capabile să reducăşi să imobilizeze poluanţi ca metale grele, pesticide, ape uzate, care au fost introduşi în mediu prinactivităţi umane.e.) Relaţiile dintre specii. Existenta multora dintre speciile vânate de oameni pentru valoarea lor

economică depinde de alte specii sălbatice. Astfel, declinul unei specii sălbatice cu importantamică pentru oameni poate determina diminuarea numărului celor vânate. O parte din animalelesălbatice vânate sunt dependente de insectele şi plantele necesare hranei. Declinul populatiilor deinsecte şi al comunităţilor de plante va conduce la scăderea efectivului de animale vânate de om.

Numeroase specii de plante cultivate sunt entomofile, depinzând de insecte pentru polenizare.Diseminarea multor specii specii sălbatice este dependentă de animalele care le consumă fructele.

Unele din relaţiile cele mai semnificative din comunităţile biologice sunt acelea dintrespeciile de plante şi microorganismele din sol care produc nutrienţii esenţiali prin descompunerea

plantelor şi animalelor moarte. Creşterea lentă şi moartea arborilor din pădurile Europei poate fiatribuită, în parte, efectului ploilor acide şi poluării aerului asupra fungilor din sol.f.) Recreerea şi ecoturismul. Un scop important al activităţilor recreaţionale este acela derelaxare în natură prin intermediul unor activităţi precum drumeţia, fotografiatul, tabereornitologice, observarea balenelor etc. Valoarea monetară a acestor activităţi, numită uneorivaloarea farmecului poate fi considerabilă (circa de 800 miliarde USD/an).Ecoturismul este o industrie în rapidă dezvoltare, implicând peste 200 milioane de persoane pe anşi rulând miliarde de USD/an în lume. Vizitarea unor ţări de către această categorie de turişti şicheltuielile făcute sunt realizate cu scopul de admira comunităţile biologice şi specii rare. Rolulecoturismului este în particular important în multe ţări tropicale. Ecoturismul poate furniza o

justificare imediată, pragmatică pentru protejarea diversităţii biologice, în mod particular atuncicând activităţile pe care le presupune sunt integrate într-un plan general de management.g.)Valoarea educaţională şi ştiinţifică. Multe cărti, reviste, programe de televiziune, materiale

multimedia, filme produse în scopuri educationale şi recreative sunt bazate pe teme din natură.Aceste produse educaţionale valorează probabil miliarde de dolari pe an.h.) Monitorizarea factorilor de mediu. Speciile care au sensibilităţi aparte la toxine pot servi dreptsistem initial de avertizare într-un program de monitorizare a stării de sanogeneză a mediului.Unele specii pot servi ca înlocuitori ai unor echipamente de detecţie deosebit de costisitoare. Ceimai cunoscuţi indicatori sunt lichenii care cresc pe roci şi absorb substanţele chimice din ploi sauaer. O cantitate mare de substante toxice distruge lichenii, fiecare specie având un nivel distinct detoleranţă la poluarea atmosferică. Compoziţia comunităţilor de licheni dintr-un areal poate fiutilizată ca indicator biologic (biomarkeri) al nivelului de poluare a atmosferei, iar abundenţa lor

poate indica arealele contaminate. Moluştele şi algele sunt de asemenea utilizate ca indicatori biologici.

152



11.2.3. Valori opţionale

Valoarea optională a speciilor constă în potenţialul de a produce un beneficiu economicsocietăţii umane în viitor. Continua schimbare a societăţii umane generează necesităţi, deci trebuiesă existe metode care să le satisfacă. Adesea solutia problemei este un animal sau o plantănecunoscută anterior. Căutarea de produse naturale noi este foarte extinsă. Entomologii caută

insecte utilizabile ca agenţi biologici de control, microbiologii caută bacterii care să asiste procesele biochimice industriale, zoologii caută sa identifice specii ce pot produce proteine animale maieficiente etc. Posibila valoare economică a speciilor este greu de precizat deoarece este bazată pe

produse sau procese neimaginabile încă.Agenţiile de asigurări medicale şi companiile farmaceutice sunt angajate în eforturi mari de

colectare şi prelucrare a unor plante pentru a exploata capacitatea lor de a lupta cu diverse maladii.Descoperirea unui agent anticancer în tisa pacifică (Taxus brevifolia) un arbore specific pădurilor seculare nord-americane, este unul din rezultatele recente ale acestor căutări. O altă specie cuvaloare în producerea unor medicamente este arborele Ginkgo biloba care mai vegetează spontandoar în câteva localitati izolate din China. In decursul ultimilor 20 de ani, o industrie de 500milioane de USD/an a fost dezvoltată in jurul plantatiilor de ginkgo. De asemenea s-au dezvoltat

linii tehnologice în fabricile de medicamente din Europa şi Asia, care extrag din frunze un complexextrem de util în tratarea problemele de circulatie, accidente cerebrale, pierderea memoriei.

Unele specii sunt evaluate aparent ca neavând valoare economică considerabilă. Dacădoar una din aceste specii devine extinctă înainte de descoperirea ei va fi o pierdereiremediabilă pentru economia globală, chiar şi în cazul în care majoritatea celorlalte specii vor fi prezervate. Diversitatea speciilor poate fi comparată cu un manual care ne explică cum ar fi posibilă menţinerea Pământului în viaţă. Pierderea unor specii este echivalentul ruperiianumitor pagini din acest manual; dacă informaţiile din paginile pierdute vor fi necesare pentrua ne salva pe noi sau o altă specie vom constata prea târziu că informaţiile dispărute sunt deneînlocuit. Niciodată nu vom face prea mult pentru a salva specii sau ecosisteme, niciodată nu

putem spune că o specie este importantă sau nu. Practic nu avem cum să ne dăm seama dedimensiunea dezastrului pe care îl poate declanşa pierderea unei specii.

11.2.4. Valoarea existenţială

Foarte mulţi oameni din lumea întreagă au grijă de animalele salbatice şi sunt preocupati protecţia lor. Acest lucru poate fi asociat cu dorinţa că într-o zi putem vizita habitatul uneispecii şi chiar să o observăm în sălbăticie. Câteva specii, denumite megafauna charismatică , ca

panda, leii, elefantii, bizonii şi numeroase păsări evidenţiază răspunsuri emoţionale din parteaoamenilor. Aceştia valorifică emoţiile trăite în mod direct bucurându-se şi contribuind cu bani însusţinerea organizaţiilor de mediu, care la rândul lor participă la protecţia acestor specii şi

habitatelor lor.Populatia şi organizaţiile guvernamentale şi neguvernamentale contribuie anual cu sume deordinul a miliardelor de dolari la protejarea diversităţii biologice, îndeosebi în tările dezvoltate.Aceste sume se regăsesc în valoarea existenţială a speciilor sălbatice şi comunităţilor biologice,reprezentând de fapt fondurile pe care oamenii sunt dispuşi să le plătească pentru a preveni extincţiaspeciilor şi distrugerea habitatelor.

In concluzie, economia ecologică ajută la punerea in evidenţă a unei game largi de bunuri şiservicii produse de diversitatea biologică. Acest lucru a permis cercetătorilor să evalueze mai corect

proiectele, cuantificând şi impactele asupra mediului, variabile care înainte erau scoase din ecuaţie.

11.3. Tipuri de biodiversitate

Nivelurile la care este şi trebuie abordată diversitatea sunt sunt următoarele:A.) Biodiversitatea genetică (intraspecifică) reprezintă variabilitatea genotipurilor şi

153



genofondului din interiorul populaţiilor unei specii, pe întregul său areal de răspândire Omul este şiun creator de biodiverstiate, nu numai un factor de erodare a acesteia. De-a lungul timpului, cel maiadesea prin metode empirice, comunităţile umane au obţinut un număr impresionant de soiuritradiţionale sau locale, precum şi de rase;

B.) Biodiversitatea specifică (interspecifică) cuprinde totalitatea speciilor aflate într-unanumit biotop, o anumită regiune, ţară ş.a.m.d, privite şi prin prisma importanţei biogeografice, a

efectivelor populaţiilor si a suprafeţelor ocupate de acestea. Mulţi autori apreciază că noi cunoaştemaproximativ 13% din biodiversitatea Terrei. Numărul probabil de specii pe Glob este de circa13.600.000 iar numărul de specii descrise de circa 1.800.000. Dispariţia sau extincţia speciilor şigrupelor de organisme este un proces mult discutat în ultima jumătate de secol. Caracterul acestui

proces este alarmant întrucât, de la o rată naturală a extincţiilor de o specie/4 ani s-a ajuns una-douăspecii/ zi. Cauzele principale constau, în esenţă, în supraexploatarea speciilor, supraexploatareaşi deteriorarea habitatelor şi în explozia procesului de poluare artificială, cu toate efectele saleasupra organismelor şi asupra climatului general.

C.) Biodiversitatea ecologică (a ecosistemelor) priveşte mozaicul realizat dediversele comunităţi de organisme, integrate într-un anumit biotop, dar şi complexul de relaţiifuncţionale care guvernează ecosistemele prezente. Acest tip de biodiversitate este, în mod cert, cel

mai puţin studiat, întrucât el nu priveşte numai tipul de ecosistem şi structura sa specifică, ci mai ales bogăţia şi lungimea lanţurilor şi reţelelor trofice, modul în care se realizează circulaţia materiei şi energiei, precum şi evaluarea capacităţii de producţie şi de suport a fiecărui tip de ecosistem în parte. Cauzaacestei situaţii este reprezentată de complexitatea unor astfel de cercetări.

D.) Biodiversitatea culturală se consideră că toate practicile, tradiţiile şi creaţiileumane, care au ca obiect ori ca bază de inspiraţie componente ale viului, în toată complexitateasa. Prin aceste practici şi tradiţii, omul a reuşit să creeze biodiversitate (specii hibride, varietăţi,soiuri şi rase) ori să conserve anumite fragmente din ecosistemele apropiate sufletului uneianumite comunităţi umane şi într-o anumită perioadă a dezvoltării societăţii. In toate regiunileGlobului, de-a lungul secolelor, populaţia umană şi-a construit aşezări şi şi-a dezvoltat unanumit sistem agro-silvo-pastoral care a ajuns la un anumit echilibru cu ambianţa ecologică încare se practica. În acelaşi timp, s-au consolidat o serie de tradiţii populare, de ritualuri păgâne saucreştine, multe având ca „actori" elemente din mediul înconjurător. De la aceste practici s-audezvoltat şi atitudini (protective ori distructive) faţă de ambianţa ecologică. Eliminarea acestorpractici şi tradiţii a dus şi duce, implicit, la dispariţia factorilor care au menţinut o anumită specie,un anumit tip de habitat în spaţiul comunităţii respective.

Pentru conservarea primelor trei categorii de biodiversitate, asocierea şi utilizarea unora dintreaceste tradiţii culturale reprezintă una dintre modalităţile cele mai sigure şi mai economicoase. Multedintre eşecurile ecologice au la bază tocmai schimbarea unor tradiţii seculare cu tehnologii importate,străine populaţiei băştinaşe (agricultura intensivă în regiunile tropicale este unul din exemplele tipice înacest sens).

11.4. Conservarea biodiversităţii

11.4.1. Consideraţii generale

Astăzi (în plin Deceniu ONU pentru combaterea sărăciei: 1997-2006), circa 1,3 miliarde deoameni trăiesc într-o sărăcie absolută, 40 de milioane mor anual de boli cauzate de foame, despăduririleau un ritm mediu anual de circa 2%, urbanizarea a reunit deja 50% din populaţia Terrei, iar 5-14% dintrespeciile diverselor grupe de organisme sunt puternic ameninţate etc. Problema apei devine una globală.Unii specialişti sunt de părere că „Omenirea va muri de sete înainte să moară de foame".Afirmaţia se bazează pe faptul că, în deceniul trecut, peste 1 miliard de oameni nu aveau accesla apă potabilă, iar circa 10 milioane mureau anual din cauza bolilor generate de lipsa acesteia.

În aceste condiţii este necesară folosirea oricăror modalităţi care ar fi în măsură să asigureconservarea biodiversităţii în ansamblul ei ori a unor specii puternic ameninţate cu dispariţia,

154



pentru că noi nu putem prevedea care specie este cheie într-un ecosistem.

11.4.2. Conservarea „in situ"

Singura posibilitate reală de a proteja speciile periclitate cu dispariţia rămâneîncercarea de a conserva comunităţile biologice şi ecosistemele din care fac parte. Conservarea

„in situ" rămâne, aşadar, soluţia optimă, ideală pentru strategia conservativă. Ea reprezintămodalitatea principală atât în munca protecţioniştilor, cât şi în concepţia dezvoltării durabile. Înacest sens, dacă analizăm simbolicul triunghi al dezvoltării durabile (fig. 16), putemconstata că echilibrul şi evoluţia, raţiunea şi eficacitatea se află sub influenţa polului

Fig. 75. Triunghiul dezvoltării durabile (Harribey, 1998)

ecologic, în timp ce polul economic şi cu cel social produc dezechilibre şi pierderi.a.) Categorii sozologice de speciiMultă vreme, naturaliştii au luat în considerare acele specii care erau rare, ori prezentau o

valoare biogeografică deosebită, chiar şi una sentimentală. Aşa s-au declarat „monumente alenaturii", aşa s-au constituit rezervaţiile ştiinţifice şi naturale şi, tot aşa, s-au elaborat primele „listeroşii” sau „cărţi roşii” şi s-a născut sozologia - ştiinţă a conservării biodiversităţii.

Pe plan mondial, la ora actuala sunt stabilite următoarele categorii sozologice despecii, alături de liste ale speciilor vegetale şi animale care necesită o protecţie strictă:

- specii dispărute;- specii în mare pericol;- specii ameninţate;- specii vulnerabile;- specii rare;- specii potenţial ameninţate;- specii ale căror statut nu este încă elucidat;- specii fără interes pentru lista roşie;- specii sau taxoni neevaluaţi.

b. Categorii de arii protejatePe plan mondial există 10 categorii de arii protejate (conform clasificării făcute de Uniunea

Internaţională pentru Conservarea Naturii - IUCN): rezervaţii ştiintifice sau rezervaţii integrate, parcuri naţionale, monumente ale naturii, rezervaţii de conservare a naturii, peisaje marine sauterestre protejate, rezervaţii de resurse naturale, regiuni biologice naturale şi rezervaţii

155



antropologice, regiuni naturale amenajate petru utilizari multiple, rezervaţii ale biosferei. La acestezece categorii IUCN a mai admis o categorie specială numită RAMSAR sau zone umede deimportanţă internaţională (mlaştini, păduri de mangrove, delte etc.). De la noi din ţară, în aceastăcategorie este inclusă doar Delta Dunării.

În ţara noastră mişcarea de ocrotire a mediului are deja o tradiţie de circa un secol. Încontinuare vor fi punctate siturile conservate la noi.

1.) Rezervaţiile ştiinţifice sau rezervaţiile naturale integrate în care nu seintervine în

nici un fel în desfăşurarea proceselor naturale, scopul urmărit fiind de conservare şi studiere aspeciilor. Ele aparţin statului şi sunt supuse controlului şi protecţiei acestuia. Sunt arii “total închise”. La noi în ţară, ariile protejate din această categorie sunt reprezentate de Parcul

Naţional Retezat, Delta Dunării şi Parcul Rodna.2.) Parcurile naţionale includ suprafeţe mari de uscat sau/şi ape, în cadrul cărora

ecosistemele se află într-un stadiu natural şi cvasinatural şi care cuprind una sau mai multe arii custatut rezervaţie integrală. În aceste arii sunt excluse exploatările economice, iar vizitarea lor esteautorizată în scopuri educative, de recreere sau culturale. Uneori, pe aceste suprafeţe sunt admisemici aşezări. În România există 11 parcuri naţionale (Delta Dunării care îndeplineşte condiţiile unui

parc naţional, Domogled-Valea Cernei, Retezat, Munţii Rodnei, Ceahlău, Călimani, Piatra Craiuluietc.

3.) Monumente ale naturii sunt incluse elemente naturale unice (peşteri, situri arheologice,suprafeţe cu o anumită floră şi faună), de o valoare excepţională, care sunt protejate. Acestea sunt reprezentatede peşteri, vulcani, dune, zone sălbatice împădurite etc. Ele sunt accesibile publiculuidar trebuie atent gestionate.

4.) Rezervaţii de conservare a naturii. (rezervaţii naturale dirijate) sunt anumite suprafeţe deteren, care permit menţinerea în stare bună a faunei sedentare sau migratorii şi a florei. În aceste areale se poateinterveni pentru asigurarea condiţiilor de trai pentru speciile protejate. Exemple: PoianaNarciselor de la Făgăraş, rezervaţia Scăriţa-Belioara etc.

5.) Parcurile naturale în sunt în număr de 6 dintre care amintim: Porţile de Fier, Apuseni,Bucegi.

6. Rezervaţii ale biosferei constituie areale protejate pe plan internaţional, prin intermediullor fiind demonstrată valoarea principiilor de conservare a a umanităţii. Aici se realizează cercetărifundamentale şi are loc monitorizarea întregii activităţi din biosferă. În rezervaţiile biosferei, pelângă cercetare şi supraveghere, se desfăşoară acţiuni complexe de educaţie, formare şidemonstraţie. Rezervaţiile biosferei au luat naştere prin programul UNESCO încă din 1984(cuprinde peste 300 de teritorii). Statutul acesta a fost acordat şi Deltei Dunării, din anul 1992.

7. Bunuri de patrimoniu internaţional au fost desemnate o serie de obiective naturale,istorice, culturale etc. din toată lumea. La noi în ţară amintim: mănăstirile din Bucovina, MănăstireaHurezi, Delta Dunării etc.

11.4.3. Conservarea „ex situ"

Procesul de conservare ex situ poate fi considerat ca un complex de variate măsuricomplementare, dezvoltarea într-o altfel de ambianţă ecologică decât cea caracteristică unităţii ţintă,în scopul refacerii perpetuării populaţiilor unor specii amninţate sau ale unor soiuri şi rase. În cadrulacestui sistem de conservare, distingem:

a.) colecţii tematice, care pot fi: - colecţii de lucru (constituite pe durataexperimentelor)

- colecţii bază (pentru conservarea pe termen lung).

Constituirea acestor colecţii şi păstrarea lor, necesită un volum mare de muncă şi consumurienergetice sporite.b.) băncile de gene (sau conservatoarele de germoplasmă) reunesc seminţe de fructe, culturi

in vitro şi embrioni care, după o corectă identificare şi codificare sunt păstrate în condiţii de

156



temperaturi scăzute (criostocare), fiind necesară o reînnoire a materialului biologic după un anumittimp. În cadrul acestor bănci de gene, se disting colecţii cu materiale ortodoxe (care se potdeshidrata uşor şi rezistă la temperaturi între 0-20˚C), colecţii de materiale recalcitrante (care nurezistă la temperaturi scăzute) şi colecţii cu materiale liofilizate (care pot fi păstrate numai după o

prealabilă deshidratare în vid).Embrionii şi unele plantule obţinute prin culturi in vitro se pot conserva prin criostocare fie

pe termen lung (la -196˚C), fie pe termen scurt (la -70....-100˚C), fie temporar (la 1-9˚C).c.) conservare in situ, în ciuda denumirii, aparţin tot conservării „ex situ” şi se referă lasoiuri de plante şi rase de animale, mai ales din categoria celor tradiţionale, care nu mai suntutilizate pe scară largă. Astfel există conservatoare de tip livezi, conservatoare de cereale,conservatoare de legume, conservatoare de rase etc. Aceste conservatoare sunt concepute pe regiuni

biogeografice, aspect care face să se reducă costurile implicate. Un astfel de conservator poate ficonsiderat şi cel de la Staţiunea de Cercetare şi Producţie Pomicolă Cluj, unde colecţia cuprinde 963soiuri, din care 378 soiuri de păr, 84 soiuri de măr, 160 căpşuni şi 53 de cireş.

Uniformizarea agriculturii şi zootehniei înseamnă pierderea unei mari părţi a biodiversităţiişi un pericol, petru supravieţuirea umanităţii. Reamitim ca în Irlanda, foametea din 1846-1847 a fostcauzată în primul rând de existenţa în culturi a unui singur soi de cartof (autohton) şi numai apoi

datorită manei, favorizată de condiţiile climatice.d). grădiniile botanice şi grădiniile zoologice sunt şi vor rămâne importante instituţii de

conservare ex situ a biodiversităţii, rol care va deveni, în viitor unul la fel de important ca şi celeducaţional.

Naturalisţiilor, agronomilor si zootehniştilor le revine o importantă acţiune de conservare„ex-situ”, pe lângă rolul primordial al conservării in situ.

Direcţii şi stategii de conservare care se impun în ţara noastra :- identificarea localităţiilor în care supravieţuiesc specii, soiuri cu un grad ridicat de

vulnerabilitate;- descifrarea structurii genetice a acestor populaţii, prin tehnici moleculare;- studierea biologiei şi ecologiei acestor taxoni (specii, biospecii, soiuri, rase) cu sublinierea

rolului pe care-l joacă în funcţionarea ecosistemelor ori a valorii economice în perpectivă;- contituirea formelor şi modalităţilor de conservare „ex-situ” cu respectarea metodologiei

internaţionale;- declanşarea experimentelor de refacere a populaţiilor naturale;- implicarea, pe cât posibil şi a populaţiei umane în acţiunea de conservare in situ mai cu

seamă pentru acesi taxoni care au valenţe decorative, sentimentale ori reprezintă urme ale culturiitradiţionale

- dezvoltarea unor programe naţionale şi internaţionale cu participarea universităţiilor grădinilor botanice şi zoologice, staţiunilor de cercetări agricole ori horticole a celor silvice şi chiar a muzeelor etnografice.

Activitatea de conservare „ex situ” reprezintă o alternativă a lumii contemporane. Este totmai evident că problemele sociale, ecologice şi economice sunt interdependente şi că, angajându-seîn această muncă, ne îndeplinim o datorie faţă de generaţiile care vor urma.

11.4.4. Conservarea agrobiodiversității

Diversitatea genetică (intraspecifică) se referă la variabilitatea existentă în interiorul populațiilor unei specii. Acest tip de diversitate nu include numai populațiile de plantespontane sau animale sălbatice ci și soiurile de plante cultivate și rasele de animaledomestice. Omul este așadar și un creator de biodiversitate, nu numai factor de eroziune

genetică (reducerea diversității genetice și, prin aceasta, pierderea unor gene sau combinații

de gene). Conform datelor furnizate de Mackay (2003), de-a lungul timpului, la cartof au fostcreate 4.000 de soiuri, la măr 3.000, la orez circa 2.000 etc.. Acela și autor a evaluat numărulraselor de animale la circa 1.490 la ovine, 1.470 la bovine, 800 la câini și porumbei, 730 la

157



găini, 650 la porcine, 600 la caprine etc..Variabilitatea genetică redusă la plantele de cultură poate să conducă, adeseori, la

compromiterea totală sau parţială a producţiei agricole şi chiar la pierderea unor specii. Unuldintre exemplele rămase în istorie este cel al cartofului (Solanum tuberosum) din Irlanda, dela jumătatea secolului al XIX-lea. Rezistenţa genetică a celor două-trei soiuri cultivate a fostînvinsă de o rasă fiziologică de mană ( Phytopthora infestans) foarte virulentă şi astfel,

producţia de cartof a fost distrusă aproape în totalitate, timp de trei ani consecutivi.Consecinţele acestei vulnerabilităţi genetice ridicate s-au concretizat în moartea a peste 1,5milioane de irlandezi şi în emigrarea altor 2-3 milioane în alte ţări, cartoful fiind un alimentde bază în această țară. La fel s-a întâmplat în URSS cu cartoful (1922), cu citricele înFlorida (1984) şi exemplele pot continua [Primack și colab., 2002].

Riscul eşecului culturilor poate fi minimizat prin utilizarea în cultură a cât mai multesoiuri şi varietăţi. Uniformitatea ridicată înseamnă vulnerabilitate mare, iar diversitateabogată înseamnă vulnerabilitate mică. Varietăţile locale deţin în mod frecvent gene unice derezistenţă la boli, dăunători, secete şi alţi factori de stres biotici şi abiotici.

Odată cu apariţia Revoluţiei verzi din anii ’60, tot mai mulţi fermieri din întreaga lumeau început să abandoneze formele de agricultură tradiţională, precum şi soiurile vechi şi

populaţiile locale de plante de cultură, în favoarea soiurilor moderne. Cultivarea acestor soiurile permitea atât creşterea productivităţii cât şi promovarea tehnologiilor intensive şisuperintensive de cultură. Agricultura industrializată a însemnat însă şi pierderea a numeroasesoiuri tradiţionale şi varietăţi locale de plante de cultură. Recoltele superioare asigurate desoiurile moderne sunt benefice pe termen scurt, pentru agricultori, însă durabilitateaagriculturii depinde de prezervarea variabilităţii genetice reprezentată de varietăţile locale[Cleveland și colab., 1994].

Extinderea agriculturii organice din ultimii ani cât şi preferinţa tot mai mare aconsumatorilor pentru produsele ecologice au crescut interesul agricultorilor pentru soiurilevechi şi varietăţile locale, deoarece acestea răspund cel mai bine sistemelor de agricultură cuinput-uri mici [Chable, 2005; Micheloni, 2004, Lammerts van Bueren și colab., 2002].

Semnalele de alarmă tot mai numeroase, venite din partea oamenilor de ştiinţă, cu privire la reducerea diversităţii specifice şi intraspecifice, au condus la o serie de decizii aleforurilor internaţionale şi europene în această direcție. Momentul de răscruce pentruconservarea biodiversităţii este Conferinţa Naţiunilor Unite pentru Mediu şi Dezvoltare de la

Rio de Janeiro (1992) unde a fost adoptată Convenţia asupra biodiversităţii [Cristea andDenaeyer, 2004]. Conferința de la Rio a marcat includerea bioconservării în problematicamediului.

Pentru conservarea agrobiodiversităţii cel mai important document este Directiva98/95 CEE , în care se menționează importanța conservării resurselor genetice șinecesitatea introducerii în fiecare țară a bazei legale pentru conservarea in situ a soiurilor

traditionale. Prevederile acestei directive dau posibilitatea înregistrării varietăţilor locale de plante de cultură în Catalogul Comun. Bioagricultorii şi marile asociaţii şi confederaţii alemicilor fermieri din ţările occidentale (Semences paysannes, Nature at Progres,Confederation paysanne, Les Semences de Kokopelli etc.) consideră însă prea restrictive unele

prevederi din această directivă şi propun adaptarea sau chiar eliminarea acestora. Ei considerăincorectă aplicarea criteriilor DUS ( Distincție, U niformitate și S tabilitate) la varietăţilelocale, în special cele referitoare la uniformitate şi stabilitate. Ei argumentează că destinaţia

principală a acestor varietăţi este agricultura organică, iar consumatorii produselor ecologicenu sunt interesaţi de standardizarea calităţii ca în producţia de masă [Zaharia and Kastler,2003; Negri, 2005]. În baza acestei directive, Franţa a făcut o anexă la catalogul naţional

pentru varietăţile locale.

În anul 2001, este semnat Tratatul Internaţional privind Resursele Genetice ale Plantelor pentru Alimentaţie şi Agricultură . Mai recent, în anul 2005, Uniunea Europeană aadoptat o directivă ce deschide posibilitatea separării listelor (soiuri omologate – varietăţi

158



locale), în vederea protejării cât mai eficiente a tuturor resurselor vegetale. Prezervarea diversităț ii la plantele de cultură se poate face ex situ și in situ.Conservarea ex situ se face în bănci de gene (semințe), colecții de lucru și

biodepozitare, iar conservarea in situ (on farm) se face în teren, în zonele în care au fostobținute soiurile respective.

Activitatea băncilor de gene se bazează pe colectarea semințelor de la diferite

populații locale de plante de cultură și depozitarea lor în spații închise (frigidere șicongelatoare), în condiții de temperatură și umiditate reduse, pentru a împiedica germinarealor o perioadă de timp. Această modalitate de prezervare, deși este considerată esențială

pentru protejarea resurselor genetice vegetale, prezintă unele dezavantaje: riscul pierderiicolecției de semințe congelate, în cazul întreruperii furnizării energiei electrice sau defectăriiechipamentelor; pierderea capacității de germinare a semințelor chiar și în condițiile păstrăriila rece; apariția de mutații dăunătoare; necesitatea reîntineririi mostrelor de semințe laintervale regulate de timp.

Conservarea in situ rămâne cel mai eficient mod de conservare a diversității agricole,deoarece plantele și animalele sunt adaptate mediului local. De exemplu, o varietate locală detomate obținută și cultivată în condițiile vitrege ale Munților Apuseni va da rezultatesuperioare majorității soiurilor omologate și se va preta mult mai bine unei tehnologiiecologice.

România dispune încă de o varietate foarte mare de soiuri vechi şi varietăţi locale, maiales în zonele rămase necooperativizate înainte de anul 1989 şi în satele izolate, cu populaţieîmbătrânită. Acestea riscă însă să se piardă definitiv, dacă nu se iau măsuri corespunzătoare

pentru identificarea şi conservarea lor [Maxim, 2007]. În România, singura instituţie cu preocupări constante şi susţinute în conservarea resurselor genetice vegetale este Banca deGene de la Suceava (BGS) care deţine 13.961 probe, dar majoritatea aparţin la 11 specii de

plante de cultură. Deoarece seminţele de legume sunt destul de slab reprezentate în BGS, laUniversitatea de Stiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj-Napoca au fost iniţiate o serie

de investigaţii privind producătorii de seminţe tradiţionale din diferite judeţe ale ţării şicolectarea de seminţe de legume (fig. 73). După caracterizarea și evaluarea primară şievaluarea secundară a acestor varietăţi locale, seminţele vor ajunge să fie conservate atât înBGS cât şi în microbanca de gene care se va înfiinţa la USAMV Cluj-Napoca. Varietăţilevaloroase, care se pretează pentru sistemul ecologic de cultură vor fi popularizate şirecomandate celor interesaţi [Maxim și colab., 2007].

Caracterizarea și evaluarea primară și evaluarea secundară a varietăților locale seface cu ajutorul descriptorilor (descriptori de caracterizare – evaluare primară; descriptori deevaluare – evaluare secundară) elaborați de Institutul Internaț ional de Resurse GeneticeVegetale (IPGRI).

Fig. 73. Câmp experimental cu varietă ț i locale de morcov ( Daucus carota )

la USAMV Cluj-Napoca (2007) [Foto: Ruxandra PAPP]

159



Caracterizarea și evaluarea primară constă în caracterizarea morfologică șiagronomică a varietăților luate în studiu. Aceasta ajută la individualizarea unei probe și ladescrierea identității sale genetice, realizându-se în parcelele de regenerare (specii autogame)sau în parcele separate (specii alogame). Descriptorii de caracterizare sunt capabili sărealizeze o diferentiere rapidă si ușoară între fenotipuri. Conțin informații generalereferitoare la caracterele ereditare, independente de factorii de mediu. Suplimentar, acești

descriptori pot include și alte caractere cerute de potențialii utilizatori.De exemplu, la morcov ( Daucus carota), evaluarea primară presupune obținereaurmătoarelor informații: în anul I – procentul de răsărire, numărul frunzulițelor ascuțite lacea mai de jos frunzuliță, grosimea pețiolului (în momentul în care foliajul este matur), forma

pețiolului în secțiune transversală, colorația antocianică a pețiolului (în interiorul acestuia), pubescența pețiolului, numărul de frunze mature per plantă, lățimea frunzei mature (cm) – lacel mai lat punct, felul de creștere a frunzei, pubescența frunzei, tipul frunzei, disecțiafrunzei, culoarea frunzei, intensitatea culorii, acoperirea foliajului (gradul de acoperire al

pământului, observată în momentul dezvoltării totale a foliajului), lățimea foliajului (coroana)când e dezvoltat complet foliajul; caracteristicile rădăcinilor externe (cortex) - dimensiunearădăcinii în creștere, poziția rădăcinii in sol (la maturitate), axul rădăcinii, creșterea rădăciniilaterale (secundară), ieșirea rădăcinilor laterale de pe rădăcina cărnoasă, lungimea rădăcinii,diametrul rădăcinii (la cel mai lat punct), diametrul miezului rădăcinii față de diametrul total,

propor ția dintre lungime si diametrul rădăcinii, diametrul rădăcinii la umăr (mm), greutatearădăcinii, suprafața rădăcinii, ramificația rădăcinii, tendința de rupere a rădăcinii în condițiinefavorabile, secțiune longitudinală, forma rădăcinii în creștere, forma umărului rădăcinii,extinderea culorii verzi pe umăr, extinderea culorii roșii pe pieliță și umăr, felul de grupare arădăcinilor, țuguirea rădăcinii, vârful rădăcinii, culoarea rădăcinii (pigmentarea pieliței);caracteristicile miezului rădăcinii (fig. 74) - diametrul miezului exterior la umăr, grosimeamiezului extern în zona umărului, omogenitatea colorației rădăcinii, culoarea albă în miezulexterior, culoarea/pigmentația miezului extern, diametrul miezului extern la umăr (mm) la cel

mai lat punct, pigmentația miezului interior (se observă la diametrul maxim), colorația verdeîn interior și la vârf;

Fig. 74. Varietate locală de morcov din localitatea Crasna județ ul Sălaj, luată în studiu la USAMV Cluj-Napoca [Foto: Ruxandra PAPP]

pieliț a (coaja), miezul interior plus cel exterior combinat - culoarea distribuită în secțiunetransversală, omogenitatea culorii în lungimea rădăcinii, intensitatea culorii, culoarea verde laumăr; înflorirea - longevitatea, numărul de zile până la înflorire, sincronizarea înfloririi

printre plante, tipul înfloririi printre plante (determinat sau nedeterminat); inflorescenț a -

tipul umbelei, numărul de umbele per plantă, dimensiunea umbelei primare deschise, numărulde frunze mai jos de umbela primară, forma umbelei (când e complet dezvoltată), tipulultimului involucru pe umbela principală, poziția involucrului pe umbela principală, numărulmediu de pedunculi per umbelă, diametrul mediu la pedunculii deschiși, numărul mediu de

160



pedunculi per plantă, densitatea florilor în umbelă, număr de flori per umbelă, numărul deflori hermafrodite si staminate, culoarea florii, variabilitatea culorii la flori, culoarea încentrul pedunculului, simetria florilor periferice, lățimea maximă a petalelor distale, culoareaanterelor, durata receptivității stigmatului, fertilitatea, fruct/set de semințe în umbela primară

polenizată deschisă, lățimea fructului, lungimea fructului, numărul de spini pe nervurilesecundare, confluența spinilor, curbarea spinilor, pubescența la baza primului spin, tulpini la

fructele coapte (scurte sau lungi), timpul până la maturizarea semințelor, lățimea seminței(mm), diametrul seminței, numărul de semințe per umbelă, greutatea per 100 de semințe(mg), sfărâmarea semințelor, producția pe metru pătrat (g/m2), culoarea semințelor lamaturitate.

La porumb ( Zea mays) evaluarea primară include: data semănatului, lungimea paniculului (cm), numărul de ramificaţii de ordinul I (cm), numărul de ramificaţii de ordinulII (cm), culoarea stigmatelor, culoarea anterelor, înălţimea plantei (cm), înălţimea de inserţiea ştiuletelui principal (cm), diametrul maxim al tulpinii (mm), diametrul minim al tulpinii(mm), numărul total de frunze, numărul de frunze până la ştiuletele principal, lungimeafrunzei de la ştiuletele principal (cm), lăţimea frunzei de la ştiuletele principal (cm), lungimeaştiuletelui (cm), lăţimea ştiuletelui (cm), numărul de rânduri de boabe, numărul de boabe perând, culoarea boabelor, convarietatea, lungimea bobului (mm), lăţimea bobului (mm),greutatea boabelor/ştiulete (g), masa a 1000 de boabe (g).

Evaluarea secundară . Descriptorii de evaluare, în contrast cu descriptorii de caracterizare, sereferă la caracterele care sunt susceptibile la factorii de mediu, dar sunt importante pentruameliorarea plantelor. Aici sunt incluse: productivitatea, performanțele agronomice,rezistența la factorii de stres biotic si abiotic, caracterele biochimice și citologice șicaracterizarea moleculară. În această etapă studiile capătă un caracter multidisciplinar,incluzând cercetări fiziologice, genetice, biochimice, patologice, citologice, taxonomices.a. [Străjeru și colab., 2006].

Capitolul 12ORGANISMELE MODIFICATE GENETIC

12.1. Obţinerea OGM-urilor

Odată cu începutul anilor 1970, o serie de tehnici ale geniului genetic (adică manipulareadirectă a genelor de către om) permit extragerea unei gene din genomul unui organism şireimplantarea ei în genomul unui alt organism, aparţinând unei alte specii sau chiar altui regn.Spre exemplu, o genă umană transferată în genomul unei bacterii, al unei unei plante sau al unui

animal; o genă bacteriană transferată în genomul unei plante sau al unui animal ş.a.m.d.Acest transfer de gene este numit transgeneză pentru că el presupune traversarea(transgresia) barierelor care, până nu demult, împiedicau schimburile de gene între specii diferite,mai ales între cele aparţinând unor regnuri diferite.

Gena care codifică un caracter pe care dorim să-1 transferăm unui alt organism se numeşte genă de interes, devenită în momentul transferului efectiv transgenă, iar organismul receptor va fidenumit organism transgenic.

Obţinerea unui OGM implică următoarele etape principale:1. identificarea şi pregătirea (multiplicarea) genei de interes;2. introducerea ei (prin diverşi vectori) în celula gazdă, pentru că singură nu este capabilă săstrăbată membranele celulare;

3. selectarea celulelor gazdă care au integrat transgena în genomul lor;4. obţinerea, în cazul organismelor pluricelulare, a unui nou organism pornind de la osingură celulă transgenizată;

161



5. verificarea transmiterii ereditare a caracterului codat de transgenă, la descendenţiiorganismului transgenic.

Pentru selectarea celulelor care au integrat în genomul lor gena de interes (deci careconţin transgena) se introduce şi o genă marker, a cărei expresie fenotipică este mai uşor deverificat comparativ cu cea a genei de interes. Cele mai utilizate în acest sens sunt genele carecodifică rezistenţa la un anumit antibiotic, la un anumit erbicid.

Dar, pentru ca transgena să se poată exprima în genomul celulei gazdă, ea trebuie să deţinăreglatori de expresie (promotor şi terminator) adaptaţi noului mediu genomic. În fapt, chiar dacăcodul genetic este universal, expresia unei gene la un organism dat depinde de promotorul la carese asociază. Dacă dorim să introducem o genă bacteriană într-o plantă, trebuie să-i asociem acesteigene un promotor vegetal.

O transgenă este , aşadar, mult mai mult decât o simplă genă de interes, ea este overitabilă construcţie genetică.

12.2. Semnificaţia, pericolele şi evoluţia transgenezei

Până la apariţia geniului genetic, ameliorarea plantelor şi animalelor s-a realizat prinselecţia indivizilor care prezentau caracteristici morfologice sau fiziologice interesante (apărute

prin mutaţii spontane) şi prin sistemul încrucişare - selecţie a hibrizilor dintre soiurile saurasele aceleiaşi specii.

Prin suprimarea barierelor naturale ce împiedicau schimburile de gene între specii şiregnuri diferite, geniul genetic permite crearea de organisme transgenice, dotate cu proprietăţinoi, total necunoscute înainte şi într-un timp scurt (de ordinul unui deceniu), fără nici o relaţiecu ritmul multimilenar al evoluţiei fiinţelor vii.

Tehnicile transgenezei conferă astfel omului puterea de a modifica patrimoniul ereditar altuturor fiinţelor care-1 înconjoară, inclusiv al propriei sale specii. Este vorba, aşadar, de overitabilă revoluţie biologică !

In 1973, odată cu anunţarea de către doi cercetători americani a posibilităţii transferării la Escherichia coli a genelor unui virus cancerigen (prezent la maimuţe), asistăm şi laconştientizarea pericolelor potenţiale ale geniului genetic.

După un an de la această descoperire au urmat o serie de reuniuni ale oamenilor de ştiinţăde pe întregul mapamond şi s-au elaborat reglementări legale ale cercetărilor din domeniul genetic.

Enormele potenţialităţi ale tehnicii transgenice au interesat şi interesează industriile pentru agricultură, pentru medicină şi farmacie ş.a. Au început să se dezvolte mici întreprinderi particulare specializate în transgeneză. Cercetările efectuate în aceste mici(dar rentabile) societăţi au contribuit din plin la creşterea cunoştinţelor în genetica moleculară,dar costul foarte mare al acestor studii a antrenat şi protecţia rezultatelor, prin brevete,

pentru a asigura şi „compensaţia investiţiei".

În cursa pentru brevete asistăm la o cumpărare progresivă a acestor mici firme de cătremarile societăţi producătoare de seminţe, foarte interesate în plante transgenice. Unele dintreele vor fi, la rândul lor, cumpărate de către societăţi multinaţionale din domeniul agrochimieişi farmaciei.De aici au rezultat câteva multinaţionale gigantice, cum ar fi MONSANTO, înSUA şi NOVARTIS, în Europa, fiecare dezvoltându-şi puternice echipe de cercetare.

Până în prezent, aplicaţiile comerciale ale OGM-urilor privesc în principal microorganismeleşi plantele din cultura mare.

12.3. Microorganisme şi animale transgenice

Unul dintre primele microorganisme transgenice obţinute a fost o bacterie capabilă de a„absorbi" petrolul din mareele negre, realizare a unui cercetător indian (Chakrabarty, 1971), carelucra în acea perioadă pentru societatea „General Electric ". El a devenit celebru, nu atât pentrurealizarea sa, cât pentru că a solicitat un brevet pentru aceasta, iar „afacerea Chakrabarty" a stat la

162



originea acordării primului brevet pentru un organism viu.Începând cu finele anilor 1970, interesul industriilor s-a îndreptat mai cu seamă spre

microorganismele utilizate în sectoarele alimentare şi farmaceutice.Exemple: - o serie întreagă de tulpini de drojdie (aparţinând speciei Saccharomyces

cerevisiae), ameliorate pentru fabricarea diverselor tipuri de pâine, bere şi vin;- bacterii (în special E. coli) sintetizatoare de proteine umane, folosite în

scop terapeutic: insulina, hormon de creştere, interferon.Primul animal transgenic a fost obţinut (în 1982) de către un grup de cercetătoriamericani. Este vorba de un şoarece gigant, de două-trei ori mai mare decât cel normal, caracter generat prin transferarea în genomul său a genei ce codifică hormonul de creştere la şobolan.Acest „super-şoarece" a inspirat pe specialiştii din zootehnie, care au văzut în astfel de transgenezăun mijloc de a spori performanţele productive ale şeptelului şi peştilor.

Avantaje generate de transgeneza animală:- mari progrese în descifrarea mecanismelor de dezvoltare a bolilor la om şi în obţinerea de noimedicamente şi vaccinuri, toate prin folosirea animalelor transgenice experimentale;- producerea de organe pentru transplanturi de către animalele „umanizate" va contribui la umplereaenormului deficit în organe de transplant (inclusiv la eliminarea teribilei pieţe negre cu organe

umane) şi va permite salvarea unui număr mult mai mare de vieţi omeneşti;- creşterea productivităţii animalelor domestice.

Întrebări şi riscuri generate de transgeneza animală:- riscul transmiterii de boli pacienţilor care au suferit o xenogrefă;- o serie de virusuri sau agenţi patogeni inactivi care, în mod normal, se găsesc în organeleanimalelor donatoare ar putea deveni patogeni pentru om.

12.4. Plante transgenice

A.) Plantele transgenice şi noile lor proprietăţi

Entuziasmul suscitat de aplicaţiile potenţiale ale transgenezei vegetale era extraordinar printre pionierii noii biotehnologii. În SUA, entuziasmul a fost cel mai mare şi, prin urmare,giganţi ai agrochimiei, ai chimiei şi farmaciei doreau să investească masiv în producerea deseminţe transgenice.

Proprietăţile plantelor transgenice cultivate deja pe scară mare sunt următoarele:a) Rezistenţa la erbicide :

Plantele modificate genetic au capacitatea de a continua să trăiască şi să se dezvolte în ciudamai multor pulverizări cu o substanţă toxic-mortală, iată o performanţă extraordinară a plantelor transgenice rezistente la un erbicid total ! Acest caracter nou (dat de transferul genei Bar) şi, subaspect biologic, cu totul surprinzător este dat de diversele tipuri de acţiuni enzimatice (enzimecodificate de transgene de origine bacteriană şi, în câteva cazuri, de origine vegetală):

transformarea erbicidului într-un compus netoxic (detoxificarea lui), uşoara modificare a enzimeivizate sau supraexprimarea sintezei sale, într-o astfel de manieră încât planta tratată să dispună înorice moment de cantităţi suficiente de enzime pentru a se dezvolta normal.

Dar trebuie să făcută următoarea remarcă importantă: rezistenţa unei plante de tip OGM esteunispecifică, adică ea nu se manifestă decât faţă de erbicidul produs de întreprinderea producătoarede seminţe transgenice.b) Rezistenţa la insecte dăunătoare

Plantele care posedă această proprietate sintetizează în permanenţă, în ţesutul lor, o proteinăinsecticidă care duce la moartea unor insecte fitofage dăunătoare. Gena care codifică rezistenţa lainsecte provine de la o bacterie din sol (Bacillus thuringiensis; pe care o vom nota în continuare Bt.),cunoscută de mult timp pentru proprietăţile insecticide şi folosită în lupta biologică (integrată) dinagricultura convenţională, precum şi în silvicultură (împotriva omizilor defoliatoare).

Preparatele obţinute din suşele naturale de Bt. conţin proteina insecticidă, aşa cum se prezintă ea în bacterie, adică inactivă. Numai după ingestia sa şi contactul cu sucurile digestive ale

163



dăunătorului, ea este activată şi provoacă moartea într-un timp mai lung sau mai scurt. Astfelrespectiva genă a fost modificată, astfel ca să codifice proteina activă, situaţie care face ca OGM-ulsă conţină o toxină mult mai rapidă şi eficace, chiar înaintea ajungerii ei în tubul digestiv al insectei.c) Rezistenţa la boli

Prin transferul genei care codifică proteina capsidei virale (gena cp. - coat protein) s-auobţinut plante care rezistă la bolile generate de anumite virusuri, deoarece ea blochează

propagarea virusurilor în planta transgenică. Se ştie că sinteza de către plantă a unor micicantităţi din această proteină împiedică dezvoltarea virusurilor şi, astfel, declanşarea bolilor virale(virozelor).

O serie de alte realizări privesc rezistenţa la atacul ciupercilor fitopatogene, în esenţă, prininserţia în plante a genelor care codifică enzime capabile să distrugă pereţii ciupercilor.d) Rezistenţa la îngheţ

OGM-urile rezistente la îngheţ nu se cultivă pe scară largă. Strategiile utilizate pentru a leconferi această proprietate sunt:- tratamentul culturilor de soiuri convenţionale, prin pulverizarea cu bacterii transgenice„antigel", pentru protejarea acestor culturi de îngheţurile târzii.- inserţia unor gene provenind de la peştii din apele reci, cum ar fi spre exemplu o genă de

Hippoglossus hippoglossus (peşte din Marea Nordului) transferată la căpşuni.e.) Maturarea întârziată

O astfel de însuşire a fost conferită, pentru prima dată, unei legume de importanţăeconomică mondială: tomatele. Şi în acest caz sunt utilizate două metode principale:- inserţia unei gene care blochează galacturonaza, enzimă responsabilă de înmuierea fructelor;- blocarea sintezei hormonului de maturare, acest ultim proces (cel de maturare) fiind apoideclanşat prin tratamentul cu etilenă, înaintea punerii pe piaţă a tomatelor transgenice. Cele mairecente cercetări vizează obţinerea de soiuri bogate în elemente nutritive, cu un spectru nutriţionalmai echilibrat.B.) Avantajele plantelor transgenice, prezentate de producătorii şi apărătorii lora.) Pentru amelioratori

Creşterea eficacităţii în ameliorarea plantelor. Tehnicile transgenezei sunt mult mai preciseşi mult mai rapide, întrucât ele privesc doar gena (sau genele) de interes, pe când tehnicile clasice dehibridare folosesc genomurile parentale în totalitatea lor, fiind deseori necesare retro-încrucişări

pentru a se accentua manifestarea unei gene parentale ori pentru eliminarea efectelor secundare nedorite.b.) Pentru agricultori

În primul rând, se simplifică procesul de combatere a buruienilor, prin eliminareautilizării erbicidelor administrate în perioada pre-emergentă şi în perioada de vegetaţie, folosindu-se doar un singur erbicid total. Apoi, graţie organismelor nou obţinute şi rezistente la boli şidăunători, sunt eliminate insecticidele şi fungicidele folosite curent în sistemul convenţional.

În ciuda preţurilor mari ale OGM-urilor, cresc randamentul şi beneficiul realizate deculturile transgenice, pe de o parte prin eliminarea concurenţei buruienilor, a agenţilor patogeni şia insectelor, iar pe de altă parte prin renunţarea la consumul energetic necesar administrării

pesticidelor.c.) Pentru industriaşi

Prin noile calităţi deţinute de plantele transgenice, se ameliorează şi procesele deprelucrare industrială: amidon modificat, lemn sărăcit în lignină (fabricarea pastei pentru hârtiedevine mai puţin poluantă), bioplasticele, obţinerea mai uşoară a proteinelor umane cu scopterapeutic etc.d..) Pentru consumatori

Depozitarea şi păstrarea fructelor cu maturizare tardivă se realizează mai uşor şi cu

pierderi minime.e.) Pentru mediul înconjurător şi pentru viitorul umanităţiiSe apreciază o reducere a poluării ecosistemelor prin pesticide. În plus, are loc o

164



creştere a producţiei agricole, iar, într-un viitor apropiat, se speră că va fi eliminată foametea înlume (prin extinderea suprafeţelor cultivate cu OGM-uri rezistente la salinitate, la secetă, laaciditatea crescută a solului, la temperaturi mai scăzute etc).C.) Riscurile legate de cultura plantelor transgenice

Anumiţi oameni de ştiinţă pun la îndoială superioritatea tehnicilor de transgeneză actualăfaţă de tehnicile de hibridare - selecţie folosite până în prezent, amintind caracterul aleatoriu al

localizării transgenelor în genomul celulelor gazdă. Transmiterea şi împerechierile naturale alecromozomilor se fac după legi mult mai precise decât inserţia unei transgene.Opozanţii OGM-urilor consideră că principalii beneficiari ai acestor organisme sunt

producătorii de seminţe. În primul rând, prin brevetarea fiecărui soi transgenic se asigură orevenire a unei bune părţi din investiţie, apoi, prin interzicerea agricultorului de a folosi o parte arecoltei sale drept sămânţă, se garantează producătorului de seminţe-OGM o vânzare anuală sigură(o piaţă de desfacere asigurată).

În ceea ce priveşte ideea dezvoltării unei agriculturi transgenice mondiale pentru a hrăniomenirea se ştie că foametea în lume este, înainte de toate, o problemă de acces la hrană , lucrugenerat de conflictele locale şi/ sau internaţionale, de sistemele politice, de epuizarea solurilor sau, de accesul la pământ. Superproducţiile agricole realizate în sistemul convenţional nu se

datorează OGM-urilor, doar repartizarea globală a acestor producţii obţinute este deficitară!a.) Riscuri legate de tehnicile actuale ale transgenezei vegetale- Efecte secundare nedorite. Prima „versiune" a tomatei cu maturare întârziată erafăinoasă, cu gust metalic şi suportă greu transportul, căci pieliţa sa era fragilă, motive pentru careconsumatorii americani au refuzat-o.- „Slăbiciuni" în expresia transgenelor. În SUA, în 1996, culturile comerciale de

bumbac-OGM au fost devastate în proporţie de 60% de către insectele la care aceste planteerau socotite ca fiind rezistente. Unii au atribuit acest eşec verii calde din acel an care, pe de o partea favorizat fecunditatea insectelor, iar pe de altă parte a diminuat capacitatea bumbacului-OGM să sintetizeze proteina-insecticid.b.) Riscuri ambientale- Limitele evaluării riscurilor prin culturi experimentale. Culturile experimentaleefectuate în 15 ţări, înaintea primelor culturi comerciale de OGM-uri, nu au urmărit şi nu aufurnizat niciodată informaţii privind eventualul impact asupra mediului înconjurător. De fapt,scopul principal al acestor culturi experimentale era de a se asigura mai bine „securitatea

biologică" a plantelor testate, adică optimizarea condiţiilor de expresie şi conservare atransgenelor.

Nici un studiu serios de impact ambiental nu s-a făcut înaintea trecerii în cultura la scarămare a primelor OGM-uri: dacă se încrucişează specii înrudite, dacă au influenţă asupra insectelor

polenizatoare, dacă influenţează microorganismele din sol etc.c.) Riscuri privind diseminarea de polen transgenic

- Încrucişări între plante transgenice şi plante spontane înrudite. Apariţia unor buruienirezistente la erbicidele totale.De exemplu, practicând o monocultură de rapiţă transgenică, rezistentă la un erbicid

determinat, se riscă, accelerarea selecţiei de buruieni hibride, rezistente la acelaşi erbicid. Încaz de rotaţie a culturilor cu specii non-transgenice, practica obişnuită de erbicidare înainteasemănării va fi ineficace dacă erbicidul total utilizat va fi acelaşi la care rapiţa transgenică erarezistentă, deoarece plantele de rapiţă-OGM vor rezista şi vor deveni buruieni în noua cultură. Iar

pentru a le distruge va trebui folosit un alt erbicid total, deci investiţii suplimentare.Posibila apariţie a unor buruieni rezistente la erbicide nu este negată de producătorii de

OGM-uri, care au în vedere remedierea prin producerea de noi erbicide şi de noi OGM-urirezistente la acestea. Aşadar, din nou, alte investiţii şi alte riscuri.

- Încrucişări între varietăţi transgenice şi convenţionale ale aceleiaşi specii.De exemplu, polenul de rapiţă poate ajunge până la câţiva km, cel de porumb (specieanemofilă) ar putea ajunge la zeci de km etc. Pericolul hibridărilor cu porumb-Bt. (la care s-a

165



transferat o genă modificată de Baccilus thuringiensis) a fost puternic denunţat în Franţa, chiar de laînceputul autorizării primelor culturi. În ceea ce-i priveşte pe agricultorii care practică agriculturabiologică, apare pericolul imposibilităţii de a garanta că porumbul lor este lipsit de OGM-uri,existând riscul hibridizărilor cu porumbul transgenic. Astfel, în anul 2000 au fost descoperiteseminţe de rapiţă transgenică rezistentă la un erbicid total. Aceeaşi situaţie s-a găsit şi la soia, deşiau fost respectate reglementările privind distanţa dintre culturile convenţionale şi cele transgenice.

Aceeaşi situaţie a fost descoperită şi la porumb, în vara anului 2000, în Franţa, pe 4500 ha.Urmare a acestor accidente şi după lungi discuţii şi dezbateri, guvernul francez a decisdistrugerea culturilor de rapiţă şi soia poluate cu organisme transgenice, dar s-au menţinut culturilede porumb datorită proporţiei foarte reduse (2/1.000) a seminţelor transgenice.

În iulie 2001, Agenţia Franceză de Securitate Sanitară (AFSS) sublinia că 41% dineşantioanele de porumb prelevate din culturile convenţionale conţineau secvenţe de OGM-uri.Sunt foarte posibile trei piste: polenizarea provenită din culturile experimentale învecinate (înFranţa au fost autorizate 12 soiuri transgenice), polenizarea din culturile transgenice comerciale(lucru puţin probabil, deoarece astfel de culturi nu sunt autorizate în Franţa) sau poluare cu seminţecare provin din ţări unde culturile transgenice comerciale sunt deja foarte extinse (SUA şi Canada,în special).

Aceasta se poate numi poluare genetică. Şi in Mexic s-a detectat o poluare genetică a porumbului comercial, fiind poluate 35% dintre eşantioane. Se cunoaşte faptul că, în 1998, Mexicul(patria de origine a porumbului şi, încă, rezervorul biodiversităţii acestuia, prin cele circa 50varietăţi identificate în stare spontană) a instaurat un moratoriu care interzicea cultura de porumb-OGM.

Raportul din primăvara anului 2002 (European Enviroment Agency) confirmă caracterulcvasi-inevitabil al poluării genetice a culturilor convenţionale şi a speciilor sălbatice înrudite,

pornind de la culturile-OGM.- Contaminarea porumbului transgenic de un altul, tot de tip OGM. De exemplu la finelelui septembrie 2000, puternica societate KRAFT FOOD USA retrage din circulaţie 2,5 milioanede cutii de plăcinte din porumb, întrucât laboratorul „Genetic ID" (solicitat de asociaţiaecologistă „Friends of the Earth") descoperise în aceste plăcinte, 1% porumb Starlink, rezervatnumai în scop furajer. Acest porumb s-a dovedit a fi alergizant pentru om.d. Riscuri legate de plantele rezistente la atacul insectelor- Apariţia de dăunători rezistenţi la proteina-insecticid a porumbului-Bt.

Apariţia insectelor rezistente la insecticide este cunoscută de mai bine de 50 de ani şi ea nua încetat să crească rapid, pe măsură ce se intensifica folosirea pesticidelor în agricultura de tipindustrial.

În cazul plantelor transgenice, problema se va pune într-o manieră şi mai accentuată, căciprezenţa constantă a formei active a toxinei insecticide în toate ţesuturile plantei va intensificapresiunea selecţiei şi va accelera apariţia mutantelor rezistente.Producătorii de OGM-uri sunt

totuşi optimişti, estimând că acest lucru nu va apărea mai repede de 8 ani şi că, până atunci, vor produce noi organisme transgenice, rezistente la un alt insecticid.- Intoxicarea altor insecte de către „plantele insecticide", în afara celor ţintă. Aceastăintoxicare a fost demonstrată experimental la Universitatea din New York. Sunt în curs dedesfăşurare şi alte experiemente, privind studiul albinelor care vizitează florile unei rapiţetransgenice.- Toxicitatea „plantelor insecticide" pentru prădătorii insectelor dăunătoare. Oechipă de cercetători elveţieni a constatat o puternică creştere (peste 2/3) a mortalităţii indivizilor speciei Chrysopa carnea, hrăniţi cu omizi (de Ostrinia nubilaris şi de Leucania unipunctata)care au consumat porumb-Bt.

În Scoţia, o serie de cercetări au arătat că buburuzele care au consumat purici crescuţi

pe cartofi transgenici depuneau cu 38% mai puţine ouă, 50% trăiau mai puţin şi manifestau ofertilitate masculă mai scăzută, comparativ cu cele hrănite cu purici de pe cartofii normali.e. Drumul toxinelor insecticide în lanţurile trofice şi în soluri

166



- Riscuri legate de cultura plantelor rezistente la virusuri. Cunoaştem astăzi că principalulmecanism de evoluţie naturală a virusurilor îl constituie recombinările secvenţelorgenetice. De aceea, anumiţi cercetători au lansat ideea unei posibile recombinări între genavirală cp, prezentă într-o anumită plantă, cu gene ale unui virus înrudit care a infectat o plantărezistentă sau care se află în mod natural în aceasta. Astfel de recombinări au fost dejaobservate experimental în laborator, fără a se fi putut determina dacă noul virus ar fi mai

mult sau mai puţin patogen decât virusul parental. Marele necunoscut este reprezentat,desigur, de frecvenţa cu care aceste recombinări s-ar produce în natură, mai ales în vasteleculturi transgenice, unde sunt prezente numeroase gene virale.

Îngrijorările sunt generate de apariţia posibilă a unor noi virusuri dăunătoare plantelor.f. Evaluarea riscurilor pentru sănătatea oamenilor in acest domeniu

În acest domeniu răspunsurile nu sunt unanime şi incertitudinile sunt numeroase.Apărătorii OGM-urilor consideră că plantele modificate genetic nu prezintă nici un pericol

pentru sănătatea omului considerând că transgenele vor dispărea fie în timpul digestiei, fie în timpul proceselor de transformare industrială.

Opozanţii consideră că testele de nutriţie sunt incomplete şi nu s-au făcut într-un timpsuficient, înaintea lansării pe piaţă a alimentelor provenind din OGM-uri. Ei cer continuarea şi

dezvoltarea cercetărilor privind evaluarea riscurilor.- Apariţia unor noi alergii. De exemplu, o soia îmbogăţită în metionină, pentru mărirea valoriifurajere, s-a dovedit a nu fi alergizantă pentru animale, dar periculoasă pentru consumul uman.

Opozanţii plantelor transgenice cer ca aceste plante, conţinând transgene provenite de lamicroorganisme şi virusuri, să nu facă parte niciodată din alimentaţia oamenilor, mai ales că putereaalergică a noilor proteine este necunoscută.- Creşterea rezistenţei la antibiotice. Această problemă se pune pentru că porumbul-Btcomercializat conţine gene ale rezistenţei la un anumit antibiotic, gene folosite camarkeri şi pe care producătorii nu le-au eliminat, considerându-le fără pericol pentru om.Motivaţia adusă de ei este aceea că ele fie nu se exprimă în plantă, fie că ele codificărezistenţa la un antibiotic care nu mai este utilizat în medicina umană. În plus, ei considerăca foarte puţin probabil transferul acestor gene din alimente în bacteriile prezente întubul digestiv al omului.

Experienţele efectuate timp de trei la Universitatea din Jena au arătat că rezistenţa la unerbicid total a unei rapiţe-OGM se poate transmite la bacterii şi drojdii crescute pe mediiîn care s-a introdus conţinutul intestinal al albinelor care au consumat polenul unei astfelde rapiţe.- „Afacerea Pusztai". În ediţia sa din 29 mai 1999, cunoscutul săptămânal medical

britanic The Lancet estima că „...plantele transgenice pun probleme pentru sănătateaoamenilor..." şi denunţa „. .. iresponsabilitatea autorităţilor publice şi a furnizorilor de

plante transgenice". În acelaşi timp, se atrăgea atenţia asupra faptului că un reputat

cercetător, A. Pusztai (de la Rowett Institut, Scoţia locul de naştere al cunoscutei Dolly,eutanasiată în februarie 2003), şi-a pierdut slujba în urma unei emisiuni televizate, în care prezenta cercetările sale personale ce puneau la îndoială consumabilitatea unui cartof transgenic, care sintetiza o proteină insecticidă (caracter transferat de la un ghiocel).Experienţele efectuate de el asupra şobolanilor arătau că cei hrăniţi exclusiv cu acest cartof transgenic prezentau atrofieri ale unor organe (mai ales ale ficatului) şi o deficienţă asistemului imunitar, în timp ce lotul hrănit cu cartofi „normali", dar la care s-a adăugat înmod artificial aceeaşi proteină insecticidă, erau normali.

„Cazul Pusztai" a divizat lumea ştiinţifică internaţională. Experienţele lui Pusztaiilustrau o serie de perturbaţii metabolice provocate de inserţia transgenei: efecte ale poziţieiacesteia (am precizat deja că tehnicile actuale nu permit localizarea punctului său de inserţie),

reamintim expresia nedorită a altor gene decât cea de interes etc.Contrar concluziilor lui Pusztai, o serie de cercetători chinezi nu au constatatdiferenţe semnificative de greutate şi stare generală între şobolanii hrăniţi cu tomate şi ardei

167



transgenici şi cei care trăiau în stare sălbatică.D.) Dezvoltarea culturilor transgenice în lumea.) Primele culturi comerciale de plante transgenice datează de pe la mijlocul anilor 1990,ele debutând în SUA, apoi în Argentina, Canada, China, Africa de Sud, Australia, Mexic,Portugalia, Ucraina, România. La numai şapte ani de la debutul lor oficial, aceste culturicomerciale de plante transgenice au atins o suprafaţă totală de circa 60 milioane ha, la care s-

ar mai putea adăuga culturile ilegale.O situaţie particulară se întâlneşte în ţările Europei Occidentale, unde asemenea culturiîntârzie să ia amploare. Explicaţia constă în faptul că mai multe state membre ale UE au solicitatinstaurarea unui moratoriu care să interzică autorizarea importurilor şi culturilor de plante-OGM înţările Uniunii (solicitare aprobată în iunie 1999) pentru că se iau în considerare, din ce în ce maimult, rezervele exprimate de unii oameni de ştiinţă, opoziţia agricultorilor şi a ecologiştilor, iar,de puţin timp, şi solicitările cetăţenilor-consumatori.b. Piaţa mondială de plante-OGM este asigurată aproape în totalitate de doar 4 specii: soia,

bumbac, porumb şi rapiţă, restul de plante transgenice (cartof, papaia, tutun, dovleac ş.a.) ocupândsuprafeţe reduse şi necuantificabile la nivel mondial.c. Referitor la caracterul transferat acestor plante, se constată faptul că în primul an de

culturi-OGM la scară mare (1996), aproximativ 2/3 o reprezentau varietăţile rezistente la o insectădăunătoare (mai ales bumbacul- Bt şi porumbul- Bt ) şi doar 1/3 dispuneau de rezistenţa la un erbicidtotal. Din 2002 încoace, situaţia se inversează: circa 75% o reprezintă varietăţile rezistente la unerbicid total , aproximativ 17% cele rezistente la atacul unor insecte.d. O analiza a situatiei din 2002 scoate în evidenţă faptul că producţia mondială de plante-OGMeste asigurată cvasitotal de 4 ţări (SUA, Argentina, Canada si China).E.) Brevetarea fiinţelor vii

Până la venirea „la putere" a geniului genetic, dreptul de brevetare nu privea decât invenţiileşi inovaţiile de aparate sau procedee de tip industrial. Se ştie că acordarea unui brevet de invenţie(ca expresie juridică legală) trebuie să răspundă următoarelor criterii: noutate, utilizare,aplicabilitate practică şi o descriere detaliată a sa, pentru a permite reproducerea de către oricespecialist din domeniul respectiv. Brevetul garantează deţinătorului monopolul exploatării invenţieisale pentru o perioadă limitată de timp (în general 20 de ani).

În SUA, ca şi în Europa, brevetabilitatea fiinţelor vii era total exclusă. Dar apariţia deOGM-uri a modificat profund câmpul de aplicaţie şi condiţiile acordării de brevete de invenţie,treptat acestea fiind adaptate şi pentru fiinţele vii.

Aşa cum s-a precizat anterior, dreptul de a breveta o fiinţă vie s-a născut în SUA caurmare a celebrei „afaceri Chakrabarty", după numele microbiologului indian care a obţinut o

bacterie capabilă să degradeze hidrocarburile din petrol. În 1980, acest cercetător a solicitatacordarea unui brevet pe care a obţinut-o.

Această premieră, în materie de brevetare a viului a fost urmată rapid de acordarea a

numeroase brevete privind microorganismele genetic modificate, utilizate în industria farmaceuticăşi agro-alimentară atât în SUA cât şi în UE.Pentru a armoniza legislaţia SUA-UE, în 1998, Consiliul de Miniştri al UE şi Parlamentul

European au adoptat o hotărâre favorabilă brevetajului OGM-urilor ( Directiva 98/44). Aceste prevederi au generat, declanşarea a numeroase critici în Italia, Olanda, Norvegia şi alte ţărieuropene.

Brevetarea plantelor transgenice privează agricultorul de cel puţin unul dintre drepturilesale fundamentale: acela de a folosi o parte din propria-i recoltă ca material pentru semănat în anulurmător.

Atunci când un agricultor cumpără seminţe transgenice, el trebuie să semneze un contract prin care se angajează să nu păstreze nimic din recoltă pentru a fi folosită în scopul unor

semănături viitoare. Cu alte cuvinte, el se obligă să cumpere în fiecare an seminţe transgenicede la producător, îşi anulează astfel dreptul legitim de a reproduce propria-i cultură, în caz contrar fiind prevăzute sancţiuni contravenţionale şi penale. Firmele producătoare nu pot fi înşelate, căci

168



ele îşi trimit inspectori care controlează pe teren respectarea contractelor. Astfel de controalesunt uşor de realizat în SUA, unde fermele au suprafeţe foarte mari, dar el este mai dificilatunci când dimensiunea parcelelor este mică şi numărul agricultorilor este foarte mare (aşa cumeste cazul celor mai multe ţări din Europa). Nu se mai pune la socoteală situaţia din ţările

îndepărtate, în curs de dezvoltare, unde agricultorii nu pot înţelege aceste aspecte şi continuă săfacă schimburi de seminţe pentru micile lor suprafeţe cultivate.

Acestea sunt raţiunile pentru care producătorii de seminţe transgenice încearcă să înlocuiascăîngrădirile juridice impuse agricultorilor şi costisitoarele controale prin îngrădiri de ordinbiologic: sterilizarea, prin geniul genetic, a seminţelor produse de plantele transgenice. Estevorba de procedeul numit „Technology Protection System" , sugestiv denumit „Terminator",întrucât el „termină" viaţa plantei, împiedicând-o să se reproducă. Această „performanţă biologică"se realizează printr-o tehnică transgenică foarte sofisticată, chiar „diabolică". Producătorii deOGM-uri şi unii oameni de ştiinţă salută procedeul pentru că el va permite suprimarea fluxului detransgene în mediul înconjurător. Agricultorii văd în el o consacrare a interzicerii de a utiliza propriileseminţe. Alţi oameni de ştiinţă şi asociaţiile ecologiste îl consideră inacceptabil sub aspect etic.Procedeul a fost criticat de către toţi opozanţii OGM-urilor. Astfel, MONSANTO a decis întârzierea

punerii în aplicare a procedeului “Terminator”.

F.) OGM-urile şi biodiversitateaÎncă din anii ’80, oamenii de ştiinţă au anticipat caracteristicile de bază a agriculturii

mondiale astfel:- diminuarea considerabilă a diversităţii plantelor cultivate prin dispariţia miilor de

varietăţi selecţionate de-a lungul timpului de către ţărani, prin înlocuirea acestora de către un număr limitat de varietăţi noi, „cu randament ridicat";

- acapararea agriculturii mondiale de către marile multinaţionale furnizoare deseminţe „selecţionate şi ameliorate";

- sporirea produşilor chimici ceruţi, în cantităţi tot mai mari, de tehnologia decultură a acestor noi varietăţi.

O analiză lucidă a agriculturii de la începutul mileniului trei ne va uimi prin asemănarea cu precizarea de mai sus !Dezvoltarea obţinerii şi cultivării plantelor transgenice nu a făcut altceva decât să agraveze

situaţia existentă acum două decenii. Şi, de fapt, transgeneza utilizează aceleaşi varietăţi foarte performante (cunoscute anterior şi care au fost create prin tehnicile tradiţionale), care sunt„ameliorate" prin inserarea unei gene, ceea ce dă dreptul exclusiv de producere şi comercializaremultinaţionalelor menţionate.

Extinderea culturilor de plante transgenice a afectat şi va afecta biodiversitateaspecifică spontană (sălbatică) prin:

- pulverizările cu erbicide totale a culturilor de OGM-uri rezistente la aceste erbicide, prin care vor dispărea, mai întâi, toate buruienile anuale din aceste culturi. Apoi, acest „spray drift"

cu erbicide va afecta şi zonele marginale ale culturilor, acoperite de fitocenoze ierboase pereneori de tufărişuri, din care, treptat, vor dispărea şi speciile perene;- sărăcia bazei trofice a fitofagilor şi a granivorelor din aceste locuri, care,

în final, va determina dispariţia lor progresivă din biocenozele respective;- intoxicarea şi moartea, „prin ricoşeu", a animalelor utile şi a celor care nu

erau vizate. OGM-urile rezistente la anumiţi dăunători pot fi consumate direct sau indirect (de-alungul lanţului trofic) şi de alte organisme, iar toxina insecticidă din aceste plante ar putea să

provoace moartea şi dispariţia unui şir nesfârşit de animale neţintă;- un alt pericol generat de OGM-uri vizează transferul de gene prin polenul acestora

unor specii sălbatice înrudite. Apărătorii OGM-urilor ar putea saluta acest lucru ca fiind un procesde creştere a biodiversităţii. Dar, mai mult ca sigur, o generalizare a culturilor transgenice va

determina o masivă difuzare a transgenelor care prezintă caractere selective avantajoase şi potinduce o eradicare a populaţiilor non-transgenice (cu un genofond mai bogat şi mai diversificatdecât cele puternic „ameliorate", aspect cunoscut şi demonstrat deja).

169



G.) Contestarea OGM-urilorPână la pătrunderea în Europa occidentală a primelor alimente provenite din plante

transgenice, OGM-urile rămăseseră ignorate de marele public. Dar situaţia s-a schimbat brusc,începând cu 1996, când, descărcarea în mai multe porturi europene de soia şi porumb american(conţinând în proporţie necunoscută material transgenic), a „înfuriat" organizaţiaecologistă GREENPEACE care, adesea violent, s-a opus debarcării containerelor.

Minoritatea ştiinţifică angajată, fără a pune în discuţie interesul pentru tehniciletransgenezei, estima că sunt încă insuficient cunoscute riscurile diseminării în mediulînconjurător a OGM-urilor şi, ca urmare, şi-a multiplicat acţiunile de informare a marelui

public.În SUA, nu se cere agricultorilor să recolteze, în mod separat, cele două tipuri de plante,

transgenice şi convenţionale.O serie de asociaţii ale consumatorilor şi-au manifestat îngrijorarea pentru „invadarea

farfuriilor lor" cu alimente provenind din OGM-uri. Anumite ţări (Austria, Italia, Danemarca) aurefuzat intrările de OGM-uri pe teritoriul lor.

Pentru a calma spiritele, UE (cea care a autorizat aceste importuri) a emis o directivă careimpune etichetarea alimentelor provenite din plante transgenice.

Puternic afectaţi de relativ recenta catastrofă alimentară (cea a „vacii nebune" şi avariantei sale la om), consumatorii europeni nu mai au încredere în declaraţiile oficiale aleexperţilor sau ale cercetătorilor care apără OGM-urile. Ei se tem tot mai mult de artificializareacrescândă a agriculturii industriale şi, în mod special, de ultima sa înflorire - OGM-urile.

Polemica dintre partizanii şi opozanţii OGM-urilor s-a intensificat în cursul anului următor 1998.

Un nou scandal alimentar a zguduit Europa în 1999: „puii cu dioxină", produşi în crescătoriiuriaşe din Belgia, livraţi pe piaţă atât în Belgia, cât şi în alte ţări din Europa sau din alte continente.Originea dioxinei a fost atribuită uleiului industrial folosit în fabricarea hranei pentru păsări.Această „afacere" ilustrează, încă o dată în plus, pericolul agriculturii şi zootehniei industriale

pentru sănătatea oamenilor şi a animalelor domestice. Astfel de evenimente sporesc teamaconsumatorilor faţă de orice aliment de origine transgenică.

Probabil, în curând, datorită strategiei stabilite de GREENPEACE, alimentele care conţinOGM-uri vor dispărea progresiv din magazinele alimentare ale UE. Mai rămâne, ca excepţie,carnea provenită de la crescătoriile industriale, unde animalele sunt furajate cu soia-OGM importatădin SUA. Această problemă figurează ca următorul obiectiv pe agenda organizaţiilor anti-OGM.

Dacă primele autorizări de culturi transgenice au sedus pe responsabilii marilor întreprinderi agricole de tip industrial din SUA, care doreau să le dezvolte la scară mare, ele augenerat o puternică opoziţie din partea fermierilor care practicau o agricultură de tip familial.

În lumea agricolă a UE, aceste culturi au fost primite în moduri diferite. Astfel, înGermania, agricultorii cu ferme biologice au intentat acţiune judiciară împotriva proprietarilor de

culturi-OGM experimentale din vecinătatea lor, temându-se de o poluare genetică a culturilor proprii care trebuiau să fie „garantate fără OGM".În Spania, singura ţară din UE în care s-a reuşit dezvoltarea de culturi-OGM comerciale, doar

o treime din sindicatele agricole este încă favorabilă acestor culturi.În Franţa, cea mai mare ţară agricolă din UE, asistăm şi la cea mai puternică opoziţie şi

contestaţie a culturilor OGM. Opozanţi se tem de o poluare genetică a culturilor lorconvenţionale prin culturile transgenice experimentale, a căror localizare şi natură sunt ţinutesecret în ciuda obligaţiilor legale de a le declara. Ei au distrus mai multe culturi experimentale încâmp şi au cerut o dezbatere publică asupra OGM-urilor.

În iunie 1999, aceiaşi opozanţi au distrus plantele de orez-OGM, obţinute de un laborator aparţinând unei instituţii publice. În cursul verii 2001, poluarea genetică a culturilor convenţionale

a fost recunoscută, oficial, în Franţa.Tot în Franţa, contestarea OGM-urilor i-a cuprins şi pe producătorii de vinuri. În urma uneianchete desfăşurate de cercetători, s-a descoperit existenţa unor culturi experimentale de viţă-

170



de-vie transgenică. Aproximativ 20 de mari producători de vinuri din Franţa, Germania şiAustralia cer un moratoriu asupra cercetărilor făcute şi asupra drojdiilor-OGM, care accelereazăfermentaţiile şi care dau vinurilor arome noi.

Neîncrederea în alimentele de origine transgenică se manifestă deja şi în alte regiuni şiţări industrializate, situate în afara UE. În 1999 (Japonia, Australia, Noua Zeelandă, Coreea deSud, India, Filipine, Thailanda etc.)

Anul 1999 înseamnă o victorie pentru contestarea OGM-urilor şi în SUA. După ce auacceptat alimentele-OGM, consumatorii din această parte a lumii au început să-şi pună întrebări privitoare la pericolul pentru sănătatea lor şi la monopolul instaurat de multinaţionale. Giganţiidin sectorul agro-alimentar urmăresc toate aceste evenimente şi cer separarea produselorOGM/non-OGM.H.) Acapararea agriculturii de către multinaţionalea. Controlul asupra pieţei mondiale a seminţelor

Astăzi, 10 giganţi ai agrochimiei şi farmaciei controlează o treime din piaţa mondialăa seminţelor şi 9/10 din piaţa mondială a îngrăşămintelor minerale, pesticidelor şi a altor

produşi chimici solicitaţi de agricultura de tip industrial. Dintre cele 10 multinaţionale, jumătate controlează, în totalitate, piaţa mondială a seminţelor-OGM.

Apariţia OGM-urilor a favorizat şi mai mult dominarea pieţei mondiale a seminţelor decătre multinaţionalele amintite. Prima care s-a lansat în „aventura OGM" a fostMONSANTO care, în 1984, a inaugurat la Saint Luis (SUA) un enorm centru de cercetare.

Firma MONSANTO asigură vânzarea a circa 80% din seminţele-OGM din SUA,trecând apoi la „cucerirea" Americii de Sud, a Europei şi a altor cont inen te. Benefici ind desusţinere din partea conducătorilor politici din ţara sa de origine, puternicamultinaţională a stabilit „relaţii privilegiate" cu autorităţile oficiale din numeroase ţări, înspecial cu cele aflate în curs de dezvoltare. Aproape peste tot în lume au fost experimentateculturile-OGM provenind din seminţe ale acestei firme.

Au urmat apoi firma elveţiană NOVARTIS, al doilea gigant mondial în chimie şifarmacie , firma anglo-suedeză ASTRA ZENECA etc.b. Controlul circulaţiei mondiale a OGM-urilor

Până acum au avut loc deja trei mari reuniuni internaţionale pentru stabilirea unui protocol care să statueze regulile internaţionale ale circulaţiei OGM-urilor în lume, protocol cerutde către semnatarii Convenţiei asupra Diversităţii Biologice (CDB) de la Rio de Janeiro(1992).1. Columbia (februarie 1999) unde 132 de ţări din cele 138 prezente au fost de acord să seaducă restricţii circulaţiei OGM-urilor, dar nu au reuşit să-şi impună voinţa în faţa celor 6 ţări,dintre care primele trei controlează 94% din producţia mondială de OGM-uri (SUA, Argentina,Chile, Uruguay, Canada şi Australia).2. Montreal (31 ianuarie 2000) unde s-a reuşit să obţinerea semnăturilor a 130 de ţări pe o

„Convenţie asupra biosecurităţii". Şi de această dată SUA a refuzat să semneze.3. Nairobi (mai 2000) a debutat prin „Protocolul de biosecuritate", care autoriza statele săreglementeze importul de OGM-uri şi prevedea identificarea acestora după o metodologie ce urmasă se stabilească ulterior. Protocolul a fost semnat de 64 de ţări. Australia şi Canada au refuzat, iar SUA nu a dorit să se pronunţe, deoarece ea nu a semnat „convenţia asupra biosecurităţii", care

pregătise de fapt acest protocol.Astfel, până acum, multinaţionalele care controlează piaţa OGM-urilor au reuşit să-şi

impună punctul lor de vedere: ele consideră că orice reglementări privind OGM-urile„constituie o piedică în calea liberului comerţ" şi că circulaţia acestora este o „simplă problemăcomercială", care priveşte doar OMC (Organizaţia Mondială a Comerţului).

În martie 2000, guvernul bolivian a încercat să aplice protocolul de biosecuritate

Montreal-Nairobi 2000 însă, Argentina a fost aceea care a ameninţat , astfel că Bolivia afost obligată să renunţe la proiectul său. La fel s-a întâmplat şi în Sri Lanka şi în Croaţia, unde

presiunile SUA au avut acelaşi rezultat.

171



În final, după 4 ani de negocieri, Protocolul pentru Biosecuritate a fost ratificat de50 de ţări, intrând în vigoare la 11 septembrie 2003. Acest protocol prevede, printre altele, o

procedură care obligă exportatorii de OGM-uri să furnizeze o listă detaliată a compoziţiei produselor lor, iar statele vor avea astfel posibilitatea să accepte sau să refuze importulacestora.c. Noua reglementare europeană

Confruntată pe de o parte cu opinia publică, din ce în ce mai ostilă OGM-urilor, pe de altă parte cu lobby-ul industriaşilor dornici de a dezvolta piaţa plantelor transgenice, Comisia Europeanăa elaborat o nouă directivă (Directiva 2001/18) mult mai preocupată de aplicarea principiului

precauţiilor şi, totuşi, fără penalizări importante pentru industriile biotehnologice. Noua reglementare prevede obligativitatea etichetajului pentru orice aliment care conţine

peste 0,9% ingrediente provenite din OGM-uri autorizate în UE, atât pentru alimentaţia umană,cât şi pentru cea animală. Din păcate, reglementarea nu include necesitatea menţionării faptului căanimalele au fost hrănite cu produse-OGM.

Pe lângă etichetaj, reglementarea prevede asigurarea urmăririi şi localizării OGM-urilor începând de la seminţe până la produsul finit, astfel ca ele să poată fi retrase rapid în caz denecesitate (aşa cum s-a întâmplat în cazul scandalurilor cu „vaca nebună" şi cu puii cu dioxină).

Obţinerea oricărei autorizaţii noi este supusă unei metodologii de control omologat prealabil.în ansamblul ei.

Totuşi, Directiva UE constituie un progres remarcabil, căci ea va da posibilitatea unei mai bune informări a cetăţenilor şi le va permite să aleagă între o alimentaţie cu sau fără OGM-uri.

De la publicarea acestei reglementări europene, SUA s-a opus puternic etichetajuluiobligatoriu şi procedurilor de evaluare care sunt costisitoare pentru producători. În august 2003,SUA depune o plângere la OMC împotriva moratoriului european, considerându-1 ca o îngrădire aliberei circulaţii a mărfurilor, ca responsabil pentru pierderea mai multor sute de milioane dedolari, rezultaţi din exportul de porumb american în UE. Şi ameninţările cu alte plângeri continuă.d.) Declinul OGM-urilor în Europa

La începutul anului 2000 au intervenit schimbări importante în strategia multinaţionalelor europene producătoare de OGM-uri. Astfel, sub presiunea unei opinii publice şi a agricultorilor,ostile OGM-urilor şi tot mai exigente, aceste societăţi se reorientează spre sectorul farmaceutic,mult mai „lucrativ" (beneficii de 30%, faţă de doar 15% în agrochimie-OGM-uri).

Începând cu anul 2002 cifrele de afaceri a unor firme producătoare de OGM-uri au începutsă scadă.

Capitolul 13ALTE CĂI DE DETERIORARE A MEDIULUI

13.1. Deteriorarea mediului prin construcţii de baraje şi canale

Construcţiile de baraje şi canale au numeroase efecte negative asupra mediului.Construcţia barajelor schimbă regimul viiturilor conducând la sedimentarea viiturilor in

lacuri.Pentru a compensa lipsa fertilităţii naturale prin nămolul adus de viituri, sunt folosite

îngrăşăminte sintetice şi un vast sistem de canale de irigaţie, care a dus pe de o parte la apariţiafenomenului salinizării solului iar pe de altă parte a dus la creşterea incidenţei unor periculoasemaladii, ca malaria. În unele lacuri s-au dezvoltat imense cantităţi de plante acvatice, împiedicândatât navigaţia cât şi pescuitul. Unele specii locale acvatice pot dispărea, altele pot creşte numeric.Unele specii imigrate se înmulţesc foarte mult iar treptat, se pot stabiliza noi stări de echilibru,

afectând evoluţia tuturor speciilor din zonă.Construcţia de canale conduc la perturbări profunde în întreaga structură a biocenozelor.Barajele produc mari presiuni în scoarţa pământului ce declanşează cutremure de pământ.

172



13.2. Deteriorarea mediului prin introducerea de specii în ecosisteme

Orice specie posedă o anumită capacitate de răspândire geografică (extinderea arealuluigeografic) şi ecologică (pătrundere în ecosisteme diferite – deci extindere de areal ecologic). Acest

proces s-a desfăşurat în tot cursul istoriei vieţii pe Pământ şi se desfăşoară şi în prezent.În acest proces, multe încercări se soldează cu eşec din cauze diferite: factori abiotici

nepotriviţi, biocenoza nouă se dovedeşte atât de complexă şi închegată încât nu permite instalarea(realizarea unui anumit nivel numeric şi constituirea unei nişe ecologice) noului intrus.

Pătrunderea într-un nou ecosistem înseamnă schimbarea corelaţiilor cu factorii biotici şiabiotici, deci schimbarea modului de acţiune a selecţiei ceea ce duce treptat, în succesiuneageneraţiilor, la schimbarea mai mult sau mai puţin profundă, a genofondului populaţiei pătrunse, laadaptarea ei faţă de noile condiţii.

Introducerea de elemente (specii) străine în diferite biocenoze poate fi neintenţionată sauintenţionată.a). Introduceri neintenţionate

Prin anul 1929, pe o navă militară venind din Dakar (Africa de Vest) au ajuns pe coastarăsăriteană a Braziliei câţiva ţânţari din specia Anopheles gambiae, vectori ai malariei, care pânăatunci existau numai în Africa. Curând, a apărut malaria. Sute de mii de oameni s-au îmbolnăvit,circa 12 mii au murit.

O adevărată catastrofă economică s-a produs când acum aproximativ un secol, afidul Phylloxera vitifolii (ord. Homoptera) a pătruns din America în Franţa (prin Bordeaux şi alte porturi). Până atunci, această insectă trăia pe specii de viţă sălbatică din SUA, la vest de MunţiiStâncoşi, fără a pricinui pagube vizibile (adaptare reciprocă). Ajuns în Franţa şi apoi în Algeria adistrus culturile de viţă de vie pe suprafeţe imense (în Franţa pe 1.200.000 hectare). Atunci adispărut ideea de a altoi soiurile europene de viţă pe cele americane, rezistente la filoxeră. În acestfel a fost stăvilită invazia acestui afid.

Un alt exemplu este gândacul de Colorado ( Leptinotarsa decemlineata – ord. Coleoptera),

important dăunător pentru culturile de cartof.Gândacul de Colorado exista în biocenozele naturale în zona de est a Munţilor Stâncoşi dinColorado până în Mexic, hrănindu-se mai ales cu un solanaceu spontan – Solanum rostratum. În1874 a ajuns la coasta atlantică a Statelor Unite iar peste alţi doi ani primele exemplare au apărut înEuropa (Germania) unde au fost distruse. În 1920 (când pătrunde prin portul Bordeaux şi reuşeştesă se înmulţească) şi 1925 el se răspândeşte în toată Franţa şi de aici se întinde în toată Europa,

pricinuind mari pagube economice. La noi în ţară el a pătruns prin anii 1950. Până în prezent nici ometodă de combatere nu a reuşit să distrugă acest dăunător periculos.

În acelaşi fel au fost introduse diferite specii de buruieni, crustacei, moluşte, peşti, păsări,mamifere.b.) Introduceri intenţionate s-au făcut şi se fac în cele mai diferite scopuri – plante de cultură

(alimentare, tehnice, esenţe lemnoase, decorative), animale pentru scopuri alimentare, cinegetice,estetice.

Ca urmare a acestor introduceri, întreaga floră şi faună endemică, de o inestimabilă valoareştiinţifică, întreaga structură a biocenozelor unice, au fost deteriorate în mod ireversibil.

Se cunosc urmările catastrofale ale introducerii iepurelui de vizuină european Oryctolaguscuniculus în Australia. În 1859 au fost aduse în Australia 24 exemplare. Neavând duşmani naturalis-au înmulţit devenind un adevărat flagel. Creşterea vertiginoasă a numărului iepurilor se poatevedea din numărul de piei exportate: 33.000 în 1873, 9 milioane în 1882, 17,5 milioane în 1945.S-au introdus vulpi din Europa, duşmanii naturali ai iepurelui. Dar vulpile au preferat să consumemiei şi fauna locală mai uşor accesibilă. Momelile otrăvite folosite contra vulpilor au dus lanimicirea unui număr mare de animale autohtone. În 1950, înmulţirea şi extinderea iepurilor, a fostoprită prin introducerea unei viroze a iepurilor. După o perioadă de 6-7 ani, iepurii au devenit

parţial imuni, astfel încât în prezent, după fiecare epidemie virotică numărul lor creşte tot mai mult.Atunci când o specie introdusă într-un ecosistem nou pentru ea, reuşeşte să se stabilească în

173



el şi să se reproducă normal, zicem că s-a produs aclimatizarea speciei respective.

13.3. Deteriorarea mediului prin supraexploatare

Supraexploatarea speciilorDispariţia sau scăderea până la un nivel critic al speciilor, local sau pe tot arealul lor, se

datorează adesea supraexploatării lor (vânătoare, pescuit, suprapăşunat) dar de multe ori esteconsecinţa distrugerii habitatului lor, în care caz sunt afectate numeroase specii.

De multe ori efectele sunt greu sesizabile pentru moment şi trec neobservate, alteoriafectează interesele economice ale omului, iar în unele împrejurări, când afectează biocenozeîntregi, pot fi de-a dreptul catastrofale pentru existenţa populaţiilor umane, din zonele respective.

Cercetările arată că, din totalul speciilor dispărute în timpuri istorice, 82% au dispărut înultimele trei secole. Evaluări aproximative arată că circa 20.000 specii de plante şi zeci de mii despecii de animale sunt ameninţate cu extincţie completă. De asemenea, trebuie spus că, de cele maimulte ori nu ştim aproape nimic despre implicaţiile genetice, ecologice, evolutive şi economice aledispariţiei unei altei specii decât atunci când aceasta afectează în mod evident interesele noastre.

Trebuie să fie limpede că o specie cu atâţia consumatori este în miezul unei complexe reţeletrofice, a cărei dezechilibrare poate fi foarte gravă.

Supraexploatarea solului, pădurilor, păşunilorEroziunea solului este un fenomen care se produce în mod natural. Dar, pe solurile bine

protejate de vegetaţia neperturbată, refacerea solului echilibrează eroziunea lui. În cazul când protecţia covorului vegetal e perturbată, eroziunea devine mai intensă decât refacerea şi ca urmaresolul se degradează. Dereglarea acestui echilibru de multe ori se produce prin exploatareaneraţională şi supraexploatarea solului.

Refacerea solului este un proces foarte lent: chiar în condiţiile acoperirii cu vegetaţie suntnecesare 3-4 secole pentru formarea unui strat de 3 cm de sol.

Funcţiile pădurilor, indiferent de zona geografică, sunt multiple: hidrologică, de protecţie a

solurilor, climatică, estetică, sanitar-igienică, recreativă.Pădurile influenţează clima locală şi regională, în general moderând-o. Coroanele arborilor, prin frunzişul lor, interceptează apa de precipitaţie diminuând impactul mecanic al ei asupra solului.Litiera are şi ea acest rol şi, pe lângă aceasta, are capacitatea de a reţine mari cantităţi de apă,moderând scurgerile de suprafaţă şi echilibrând alimentarea pânzelor subterane prin apa deinfiltraţie. În acest fel solul devine protejat împotriva eroziunii prin spălare. Aceste trăsături capătăo deosebită importanţă în bazinele de alimentare a râurilor: împiedicând scurgeri violente, estemoderat regimul viiturilor, este împiedicată colmatarea lacurilor.

Despădurirea pantelor din asemenea bazine de alimentare duce la viituri violente, lainundaţii, la colmatarea rapidă a lacurilor naturale şi a bazinelor de acumulare.

Situaţii critice şi mai grave se produc în urma supraexploatării pădurilor din zona ecuatorială

şi a păşunilor din zonele aride şi semiaride. În aceste zone, cu o populaţie globală de circa 600milioane oameni, suprapăşunatul duce la deşertificarea unor vaste regiuni.

Întregul deşert al Saharei, cel mai mare din lume, se datorează supraexploatării (mai alessuprapăşunatului). Cercetările arată că, în perioadele preistorice şi istorice, în locul unde se întindeSahara exista o bogată vegetaţie de păşuni şi păduri, ape abundente şi o faună bogată, inclusiv amarilor mamifere africane. Până acum 2000 de ani existau încă păduri departe, în interiorul Sahareiactuale.

Extinderea deşertului, din aceleaşi cauze, se produce şi astăzi, cu circa 5 km pe an.

Capitolul 11

174



ETICĂ ECOLOGICĂ

În limba română, vocabula “etică ” provine din grecescul ”ethos” care înseamnă – obicei,morav, caracter, morală. Conform dicționarului enciclopedic (2004), prin etică înțelegem “științ acare se ocupă cu studiul principiilor morale, cu legile lor de dezvoltare istorică, cu con ț inutul șirolul lor în viaț a socială”. Etica studiază fundamentele logice ale moralei (bine, rău, dreptate,libertate, datorie, obligație, virtute, alegere, rațiune), adică principiile și regulile de conviețuire aoamenilor, relațiile omului cu societatea în ansamblu ei.

Conținutul eticii diferă de la o societate la alta, de la o perioadă istorică la alta. În cadruleticii generale există și câteva ramuri ale eticii aplicate, dintre care o să ne oprim asupra ecoeticiisau etica ecologică și agroetica.

Ecoetica este un “domeniu aplicativ ale eticii generale care se ocupă de principiile șiregulile morale ce trebuie să guverneze relaț iile omului cu mediul său înconjurător și mai ales cu

procesul vast și complex al biodiversită ț ii” [Puia și colab., 2001].Etica ecologică include o serie de principii, dintre care enumerăm câteva:a.) Fiecare specie are o valoare în sine pentru economia naturii , chiar dacă unele pot avea

efecte dăunătoare asupra omului. Omul, prin acțiunile sale, trebuie să minimizeze efectele nocive alespeciilor respective în habitatul antropizat și nu să le extermine. b.) Toate speciile pot deveni, la un moment dat, un factor economic considerabil a cărei

valoare nu a fost încă descoperită. Societatea actuală ridică tot mai multe probleme care trebuie săîși găsească și rezolvare. Adesea, soluția se găsește într-o plantă, un animal sau un microorganism.Entomologii caută insecte parazite sau prădătoare ca agenți biologici de control, zoologii caută noisurse de proteine, companiile farmaceutice se bazează în lupta lor cu diferitele maladii tot pediversitatea lumii vii. De aceea, pe termen lung, niciodată nu putem spune că o specie esteimportantă sau nu. S-ar putea ca unele specii să fie complet neinteresante în acest moment, dar știința și tehnica viitorului să developeze în ele valori nebănuite astăzi. Dacă o specie devineextinctă înaintea descoperirii calităților sale, s-ar putea putea ca dispariția ei să însemne o pierdere

iremediabilă pentru economia globală.c.) Toate speciile sunt interdependente. Speciile interacţionează într-un mod complex, ca

parte a comunităţilor naturale. Pierderea unei specii poate compromite existența altor membri aicomunităţii. Aceste specii pot deveni extincte sau, mai grav, întreaga comunitate poate dispărea caurmare a unui răspuns în cascadă. Atunci când lumea naturală prosperă şi noi prosperăm. Suntemobligaţi să conservăm sistemele naturale în întregul lor, deoarece acesta este singurul mod în care

putem supravieţui.d.) Natura are o valoare spirituală şi estetică care este superioară valorii economice. In

istorie, filozofii, clericii, poeţii, artiştii, scriitorii, muzicienii au fost inspiraţi de natură. Pentrumulți dintre aceștia, inspirația este legată organic de experiența directă în mediul natural.Simplele informații despre o specie, observarea ei în muzee, grădini botanice și zoologice sauvizionarea video nu este suficientă. Aproape toti oamenii apreciază viața sălbatică, estetica

peisajelor şi activitatea în aer liber. Odată cu pierderea unor specii de animale, plante, habitatese va pierde o importantă sursă de imaginaţie a multor generaţii de artişti.

e.) Diversitatea biologică este necesară pentru a cunoaşte originea și evoluț ia vieţii. Numeroși oameni de ştiinţă lucrează pentru rezolvarea acestor probleme, utilizând tehnici noi,moleculare şi filogenetice. Atunci cand speciile devin extincte, se pierd legături importante şimisterele devin tot mai mari. Extincția maimuțelor antropoide în sălbăticie poate însemna pierdereaunor indicii importante pentru întelegerea evoluţiei oamenilor.

Agroetica este un domeniu aplicativ al eticii generale care studiază fundamentele metodelor și mijloacelor practice prin care se poate realiza protecția agroecosistemelor în așa fel încât să

asigure perpetuu omenirii produse alimentare de înaltă calitate într-o agricultură sustenabilă [Puia șicolab., 1998].Conștiinț a ecologică s-a format treptat, de-a lungul deceniilor și a secolelor. În India

175



antică, găsim principiul jainist care se baza pe principiul “ să nu ucizi sau să faci vreun rău niciuneicreaturi”. Unul dintre premergătorii europeni ai consțiinței ecologice a fost Sfântul Francisc deAssisi (1182 - 1226) care era un mare iubitor și protector al animalelor și al naturii, în general. Însecolul al XIX-lea, o serie de artiști și poeți americani și europeni au sesizat, prin operele lor,îmbolnăvirea ambianței.

În anul 1962, renumita cercetătoare americană Rachel Carson, în tot atât de celebră a sa

lucrare “Silent Spring ” trage un semnal de alarmă cu privire la impactul activităților antropiceasupra mediului ambiant, referindu-se, în special la efectele dezastruoase ale DDT-ului asupra

păsărilor. Redăm un fragment din cuvântul ei, rostit la o conferință, în anul 1962: “ În zilele înaintede Hiroshima eu am crezut că există domenii puternice și inviolabile ale naturii cum ar fi mările șioceanele, marele ciclu al apei, care se află dincolo de puterea distructivă a omului. Dar m-amînselat. Chiar și aceste lucruri, ce păreau să apar ț ină adevărurilor eterne, nu sunt numaiameninț ate, dar au căzut deja în mâna distrugătoare a omului”. Concluzia lui Rachel Carson estecă omul nu poate fi stăpânul naturii, iar pentru a supraviețui trebuie să se străduiască să fie un

partener înțelept al ei.Au fost și alte nume celebre care au contribuit la dezvoltarea eticii ecologice: silvicultorul

american Aldo Leopold (1886-1948), medicul, teologul și muzicologul Albert Schweitzer (1875-1965), zoologul Howard T. Odum care a elaborat decalogul ecologiilor, Soran și Borcea (1985),Cristea (1983), Stugren (1988), Puia și colab. (1988) și alții.

Numeroasele concepții de etică ambientală apărute de-a lungul timpului au fostsistematizate de Puia și colab. (1999) în trei categorii:

a.) O concepție egocentrică , cu o abordare liberalistă, care pune în prim plan bineleindividual cu prețul exploatării la maximum a resurselor naturale. Astfel de idei se găsesc și înfilozofia lui Kant și în afirmația horticultorului și geneticianului rus Miciurin (1855-1935) – “ Noinu putem aștepta daruri de la natură, sarcina noastră este să i le smulgem”. Aceste concepții aucondus la numeroase intervenții nesăbuite în natură, de-a lungul deceniilor. Adepții acestor

principii manifestă un optimism tehnologic exagerat . Ei cred că tehnologia poate găsi soluții la

orice problemă. b.) O concepție ecocentrică , care adoptă principiile ecologismului fundamentalist,extremist. Etica ecocentrică trece omul pe plan secund, după biodiversitate și bioconservare. Eaatribuie o valoare instrinsecă naturii, cu toate componentele sale vii și nevii. Un precursor al acesteiconcepții este considerat moralistul american Aldo Leopold care considera că fiecare individ esteun “cetățean” cu drepturi depline al naturii; indiferent că este copac, om sau insectă.

c.) O concepție antropocentrică conform căreia natura este în serviciul umanității. Înservicul umanității deci, nu a individului, ca și în etica ecocentrică. Natura trebuie tratată cu“moderație și inteligență” pentru că dacă ea “naufragiază” atrage după sine întreaga omenire.

Cei mai mulți oameni de știință se situează pe poziț ii moderat antropocentrice. Concepțiamoderat antropocentrică înglobează toate aspectele pozitive ale celor trei concepții de bază: atențiaomului trebuie focalizată pe natură, în ansamblul ei; omul, făcând parte din natură trebuie să sesupună acelorași reguli ca și celelalte ființe; omul a devenit superior tuturor celorlalte specii, ceeece îl obligă la asumarea responsabilității protejării mediului ambiant; grija față de generațiileviitoare nu se poate realiza prin reîntoarcerea la o natură bucolică atehnică ci prin ecotehnologii,

prin promovarea principiilor dezvoltării durabile.Epilogul care ar putea sta la baza acestei concepții este “Uti non abuti” adică “Uzaț i dar nu

abuzaț i”. Cu alte cuvinte să ne folosim deopotrivă de darurile naturii, ale științei și tehnicii dar sănu abuzăm de ele.

Cartea de ecologie

Documents

Transcript of Cartea de ecologie