3.1.1 FACTORII ABIOTICI

Factorii abiotici se împart în: factori geologici, geografici, fizici, chimici, mecanici, cosmici, climatici.

Dintre factorii geologici importanţă deosebită prezintă substratul, deoarece influenţează instalarea unor categorii ecologice de organisme.

Astfel, un substrat calcaros absoarbe mai multă căldură decât un substrat cristalin, acid, de aceea pe un substrat calcaros se instalează organisme termofile.

Factorii geografici cuprind: poziţia geografică exprimată prin latitudine, longitudine şi altitudine,

expoziţia şi morfologia reliefului.

Latitudinea este poziţia în grade de latitudine spre poli, iar temperatura scade în medie cu 1-1,5°C. Scăderea acestui gradient determină o zonare

latitudinală a vegetaţiei: 1. Zona pădurilor ecuatoriale umede;

2. zona pădurilor subtropicale; 3. Zona pădurilor de foioase;

4. Zona pădurilor de conifere; 5. Zona deşertului rece;

Figura 5 A. Zonarea bioclimatică a globului, B. Zonarea bioclimatică în munţii Himalaia, A+B. 1. păduri ecuatoriale; 2. păduri subtropicale; 3. Păduri de foioase şi amestec de conifere; 4. Pajişti alpine şi subalpine. Sursa: Măzăreanu, 1993

Longitudinea este poziţia în grade faţă de meridianul 0 (Greenwich). Longitudinea exprimă distanţa faţă de ocean mai ales în Europa. Această distanţă prin variaţia temperaturii, precipitaţiilor, determină schimbări în natura biocenozelor. Astfel:-regiunile vestice din Europa au un climat oceanic – umed;- regiunile centrale au un climat continental moderat, cu mai puţină umiditate;- regiunile estice au un climat continental excesiv.

Altitudinea este înălţimea unui punct de pe glob faţă de nivelul mării.

Altitudinea este un factor important în repartiţia biocenozelor, pentru că prin creşterea cu 100 m temperatura scade cu un grad, dar creşte umiditatea, se intensifică vântul şi luminozitatea.

În condiţiile ţării noastre, în funcţie de altitudine întâlnim:

-la şes o vegetaţie de pajişte şi tufişuri xerofile; - în regiunile colinare şi montane, vegetaţia

este preponderent lemnoasă formată din păduri de foioase şi păduri de conifere.

Expoziţia. Versanţii pot avea o expoziţie sudică, nordică, estică şi vestică. Expoziţia modifică valorile temperaturii, luminii, umidităţii. Expoziţia sudică primeşte mai multă lumină şi căldură, iar evaporaţia este mai puternică şi variaţia temperaturii mai mare, realizând condiţii mai bune de vegetaţie (fig. 6).

Versanţii vestici sunt mai bine încălziţi faţă de cei estici, diferenţa rezultă din fenomenul, că pe versanţii estici o parte din căldură se consumă pentru evaporarea picăturilor de rouă şi încălzirea solului răcit în timpul nopţii.

Figura 6 Profilul ecologic al unor specii de arbori în pădurea Schitul-Greci, Slatina. Sursa: Măzăreanu, 1993.

Morfologia reliefului influenţează:-regimul termic

- umiditatea- evaporarea

- circulaţia aerului

Circulaţia aerului mai rapidă sau mai redusă în dependenţă de formele reliefului, influenţeză

evapotranspiraţia şi umezeala solului. Văile, zonele depresionare conservă adesea mai

multă umezeală.

Factorii fizici sunt reprezentaţi de:-lumină

- căldură- umiditate

Aceşti factori sunt importanţi deoarece acţiunea şi interacţiunea lor influenţează repartiţia vegetaţiei şi

activitatea organismelor.

Factorii chimici sunt reprezentaţi de: -substanţele chimice

-gazele din atmosferă şi hidrosferă Oxigenul este necesar oxidărilor şi respiraţiei,

bioxidul de carbon este folosit pentru fotosinteză.

Factorii mecanici cei mai cunoscuţi sunt:

-vântul şi textura solului în mediul terestru

- mişcarea apei, curenţii oceanici, valurile, mareele cu fluxul şi

refluxul în mediul acvatic

În cadrul unui climat se diferenţiază mezo şi microclimate. Mezoclimatul este climatul local, determinat de configuraţia reliefului. Versantul sudic sau nordic al unui deal sau munte are un mezoclimat.

Microclimatul este climatul din imediata apropiere a organismelor. Într-o pădure, insectele care trăiesc în coronamente, pe sol sau litieră, trăiesc de fapt în microclimate deosebite, pentru că temperatura, umiditatea, curenţii de aer au valori concrete, deosebite în cele trei habitate.

Factorii cosmici sunt reprezentaţi de mişcările de rotaţie şi revoluţie ale

pământului.

Mişcările pământului determină variaţia diurnă şi sezonieră a luminii şi

temperaturii care au imprimat adaptări nictimerale şi sezoniere în biocenoze.

Factorii climatici

Acţiunea şi interacţiunea dintre factorii cosmici şi fizici determină climatul sau clima unor regiuni,

climat caracterizat prin valorile medii şi limitele de variaţie ale

temperaturii, precipitaţiilor, nebulozităţii şi curenţilor de aer.

În funcţie de latitudine există:-climat ecuatorial- climat tropical- climat temperat- climat polarClimatul ecuatorial se caracterizează prin valoarea medie anuală a temperaturii de peste 20°C, cantitatea de precipitaţii anuale peste 1200 mm.În climatul temperat există anotimpuri, verile şi iernile sunt moderate, precipitaţiile între 400

– 1200 mm.

FACTORII BIOTICIFactorii biotici sunt reprezentaţi de

relaţiile, de legăturile care se stabilesc în cadrul populaţiei (speciei) sau între specii diferite.

Relaţiile intraspecifice rezultă din nevoile de hrănire, de procurare a hranei, de apărare, de reproducere ale indivizilor.

Relaţiile intraspecifice pot fi de: -cooperare în căutarea şi procurarea hranei sau apărarea faţă de duşmani, la animalele care duc un mod de viaţă în grup; - concurenţă, pentru hrană, de luptă pentru reproducere sau pentru ocuparea şi menţinerea teritoriului.

Relaţiile interspecifice sunt:-comensalismul- mutualismul - prădătorismul- parazitismul Aceste relaţii se stabilesc între specii din cadrul biocenozei.

În funcţie de raportul dintre factorii de mediu şi densitate, factorii sunt grupaţi în: -factori independenţi de densitate - factori dependenţi de densitate.

Mai recent factorii externi au fost clasificaţi în trei grupe: 1. Factori independenţi de densitate 2. Factori imperfect dependenţi de densitate 3. Factori perfect dependenţi de densitate

Factorii independenţi de densitate sunt: -lumina -temperatura -precipitaţiile-substanţele minerale din sol- relieful- altitudinea. În cazul factorilor independenţi de densitate, acţiunea favorabilă sau nefavorabilă a acestora este aceeaşi, indiferent dacă densitatea populaţiilor, speciilor este mai mare sau mai mică.

Factorii imperfect dependenţi de densitate sunt: -competiţia interspecifică:prădătorismul,parazitismul, etc.- agenţii patogeni

Factorii perfect dependenţi de densitate sunt reperezentaţi de: competiţa intraspecifică pentru hrană, adăpost etc. Aceşti factori are valoare de factor reglator al efectivului, al densităţii.

După specificitatea modului de acţiune, factorii sunt împărţiţi în:

factori stabili şi factori variabili. Factorii stabili sunt:

- gravitaţia- constanta solară

- compoziţia fizico-chimică a atmosferei şi hidrosferei

Factorii variabili au fost împărţiţi în: variabili periodici şi factori variabili neperiodici.

Factorii variabili periodici sunt: - primari

- secundari

FACTORII PERIODICIFactorii periodici primari sunt:- lumina- temperatura- fluxul - refluxul.

Periodicitatea lor este determinată de mişcările de rotaţie şi revoluţie ale pământului.

Datorită acestor mişcări, variaţia şi periodicitatea lor este diurnă,lunară şi sezonieră, mai ales în climatul temperat.

Factorii periodici secundariÎn mediul terestru, factorii periodici secundari sunt reprezentaţi de: umiditatea atmosferică, hrana vegetală, relaţiile intraspecifice.

În mediul acvatic, factorii periodici secundari sunt: cantitatea de oxigen, turbiditatea, circulaţia pe orizontală şi circulaţia pe verticală a apei. Aceşti factori au fost numiţi secundari pentru că sunt determinaţi de factori periodici primari. Ex.: hrana vegetală depinde de lumină, temperatură, apă, nutrienţi. Acţiunea acestor factori determină abundenţa şi distribuţia speciilor vegetale şi animale.Factorii neperiodici care apar brusc ca: furtuni, uragane, poluanţi ce influenţează abundenţa indivizilor în zona în care se manifestă.

FACTORII ECOLOGICI ŞI INFLUENŢA LOR ASUPRA ORGANISMELOR ANIMALE

Mediul ambiant al organismelor vii este alcătuit din factori ecologici (factori de mediu), capabili să influenţeze direct sau indirect organismele şi să

provoace reacţia lor. Rezultatul principal al interacţiunii dintre

organism – mediu este unitatea organism – mediu, care se manifestă prin schimbul permanent de

substanţă şi energie a organismului animal.Principalii factori ecologici necesari vieţii sunt:

lumina, căldura, umiditatea.

LUMINALumina este un factor ecologic primar de o importanţă deosebită, deoarece toată energia primită de biosferă şi utilizată pentru sinteza biomasei este de origine

solară. După origine se diferenţiază 3 surse de lumină: - soarele-bioluminiscenţa- surse artificiale

Radiaţia solară este formată din: spectrul vizibil şi spectrul invizibil.

Spectrul vizibil este important din punct de vedere ecologic, deoarece îndeplineşte două funcţii în cadrul ecosistemelor şi al biosferei: - funcţia informaţională - funcţia energetică.

Cantitatea de radiaţie solară care ajunge la suprafaţa pământului formează constanta solară, alcătuită din 50% spectru vizibil şi 50% spectru invizibil.

Constanta solară notată cu I - reprezintă cantitatea de calorii pe centimetru pătrat primită de la soare în timp de un minut şi este egală cu 1,94.

Constanta solară suferă modificări în compoziţie şi intensitate datorită proceselor de absorbţie şi difuziune.

Absorbţia este produsă de ozon, bioxid de carbon, vapori de apă şi praf.

Absorbţia se realizează diferenţiat în funcţie de lungimea de undă, distanţa până la pământ şi latitudine. Astfel, în raport de lungimea de undă, ultarvioletele sunt puternic absorbite. Radiaţiile cu lungime de undă mică nu pot trece de startul de ozon, care se găseşte la 25 Km.

Absorbţia ultravioletelor prezintă o importanţă deosebită deoarece se realizează protejarea organismelor de efectele fotochimice mortale.

Ultravioletele sunt absorbite şi de o peliculă de apă, cu importanţă deosebită asupra vieţii din apă, permiţând algelor să înceapă procesul de fotosinteză.

Energia solară care ajunge la sol se numeşte radiaţie solară indirectă şi are o dinamică diurnă şi o dinamică anuală.

În ceea ce priveşte dinamica diurnă, intensitatea creşte până ajunge la maximum la amiază, apoi scade treptat spre apusul soarelui.

Variaţia intensităţii anuale este determinată de mişcarea de revoluţie a pământului, care determină variaţii periodice ale distanţei pământului faţă de soare.

Maximum de intensitate se produce primăvara şi în prima lună a verii, iar minimul de intensitate se realizează în luna decembrie.

În apă, lumina este absorbită diferenţiat în raport de lungimea de undă şi de cantitatea de suspensii (fig. 7).

Figura 7 Reducerea spectrului luminos prin absorbţie în atmosferă şi în profunzimea apei marine. Linia continuă reprezintă lungimile de undă de intensitate maximă; linia întreruptă reprezintă limitele a 90% din energia solară. U.V.- ultraviletele; V- violet, A- albastru; v-verde; G-galben; O- oranj; R-roşu; IR-infraroşii. Sursa: Măzăreanu, 1993

S-a constatat că, apele absorb intens radiaţiile roşii şi infraroşii, apoi pe cele galbene şi ultraviolete. Infraroşiile au un rol ecologic foarte important, pentru că datorită puterii calorice, produc fenomenul de încălzire cu numeroase consecinţe ecologice.

Evaporarea apei scade temperatura,iar condensarea eliberează căldura consumată.

La plantele superioare, evaporarea apei de pe suprafaţa foliară determină urcarea sevei brute, necesară pentru fotosinteză.

FOTOPERIOADA

Fotoperioada determină perioada de reproducere la animale, migraţia păsărilor, diapauza etc.Perioada de reproducere a animalelor este determinată de lumină.

Pentru a începe reproducerea, fiecare specie are nevoie de o anumită perioadă de lumină înscrisă în programul genetic, fapt demonstrat experimental în practica avicolă. Semnalizarea migrării păsărilor este declanşată tot de lumină. În zona temperată, toamna păsările migrează pe rând, iar primăvara vin ca vestitori de pe meleagurile de unde au plecat.

Diapauza este declanşată de micşorarea cantităţii de lumină. De exemplu: la artropode, diapauza poate fi realizată în stadiul de ou, pupă, larvă, adult.

Fotoperiodismul

Datorită alternanţei şi duratei de iluminare, fotoperiodismul determină modificări ritmice ale

însuşirilor morfologice, biochimice, fiziologice, precum şi ale funcţiei organismelor.

Durata de iluminare depinde de mărimea fotofazei şi scotofazei.

Astfel, fotoperioada lungă este caracterizată de predominarea fotofazei în timp ce

fotoperioada scurtă este caracterizată de predominarea scotofazei.

Fotoperioada are un rol determinant asupra fiziologiei şi morfologiei plantelor,

cât şi asupra etologiei acestora.

Astfel, fotoperioada prin cantitatea de căldură controlează germinarea plantelor,

creşterea lor, intrarea în activitate a mugurilor, înflorirea, căderea frunzelor.

În funcţie de durata de iluminare sunt:

-plante de zi lungă, care au nevoie de o cantitate mare de lumină pentru înflorire (fotoperioada fiind mai lungă de 12 ore);

- plante de zi scurtă, care au nevoie de o cantitate mai mică de lumină pentru înflorire, fotoperioada fiind egală sau mai mică de 12 ore (fig. 8).

Figura 8 Relaţia între fotoperioadă şi principalele fenomene ecologice la plantele din zona temperată. Sursa: Curtin, Barnes, 1985.

La animale există un ansamblu de bioritmuri din care se detaşează ritmurile circadiene sau ritmurile

sezoniere.Ritmurile circadiene la animale sunt determinate de

alternanţa dintre fotofază şi scotofază. Pe baza activităţii lor, animalele se împart în:

•animale cu activitate diurnă •animale cu activitate crepusculară

• animale cu activitate nocturnă •şi animale cu activitate ritmică

Majoritatea animalelor sunt diurne, adică îşi desfăşoară activitatea în timpul zilei, aşa cum sunt

multe specii de amfibieni, reptile, marea majoritate a păsărilor, multe specii de mamifere.

În mediu acvatic şi în sol multe specii de animale îşi desfăşoară activitatea vitală în timpul zilei.

De exemplu, ziua planctonul migrează spre adâncime, revenind noaptea spre suprafaţă.

Animalele diurne şi nocturne nu sunt active tot timpul, ci prezintă o activitate maximă între anumite ore.

Activitatea diurnă a unor specii de animale, precum şi activitatea nocturnă la alte specii de animale

prezintă importanţă economică, deoarece asigură o circulaţie continuă a materiei şi energiei în ecosistem şi apoi atenuarea concurenţei pentru aceleaşi resurse.

La indivizii umani, viaţa este guvernată de trei bioritmuri: bioritm fizic, bioritm psihic, bioritm intelectual.

Bioritmul fizic are o durată de 23 de zile, cel psihic 28 de zile, cel intelectual 33 de zile.

Dinamica fiecărui bioritm se compune din două faze: una pozitivă şi una negativă, egale ca durată.

Bioritmul fizic caracterizeză:- puterea fizică,

-rezistenţa, -energia,

-curajul fizic al omului. Faza pozitivă a bioritmului fizic durează 12,5 zile. În această fază, omul este plin de energie, viguros,

iar munca este mai uşoară.Faza pozitivă a bioritmului psihic-afectiv durează 14 zile.

În această fază există optimist, bună dispoziţie, intuiţie, capacitate creativă.

În faza negativă există tendinţe predominant negative, când omul este fără chef, nervos.

Bioritmul intelectual are faza pozitivă de 16,5 zile.

În această fază omul este mai receptiv la acumularea cunoştinţelor, gândirea şi memoria funcţionează bine, reacţiile

mintale sunt mai prompte. În faza negativă reacţiile sunt mai reduse.

Bioritmurile se derulează din prima zi a vieţii, iar în desfăşurarea lor în anumite zile, fazele pozitive sau negative se

pot suprapune.

Pentru studenţi şi elevi, randamentul muncii şcolare prezintă variaţii zilnice, săptămânale, semestriale.

Acesta este mai scăzut în prima şi ultima zi din săptămână şi este mai crescut în mijlocul săptămânii şi în semestrul II.

Biolumniscenţa

Bioluminiscenţa este produsă de organisme şi se întâlneşte la unele specii de bacterii, ciuperci, insecte,

femele de licurici, mai frecvent în mediul acvatic.

Bioluminiscenţa ajută animalele să-şi caute hrana, la atragerea prăzii,

la găsirea sexelor, pentru apărare.

Bioluminiscenţa a favorizat dezvoltarea organelor vizuale la animalele bentonice (moluşte, crustacei,

peşti).

4.2 TEMPERATURA Temperatura este un factor ecologic periodic primar,

fundamental, deoarece influenţează desfăşurarea proceselor vitale ale vieţii.

Temperatura acţionează asupra:•activităţii enzimatice;

• unor fenomene fizico-chimice extrem de importante la nivel celular.

Ea controlează direct:•respiraţia, •creşterea,

• fotosinteza, •locomoţia şi

• rezistenţa la factori nefavorabili.Mişcările de rotaţie şi revoluţie a pământului imprimă o

periodicitate factorilor ecologici primari (temperatură, lumină).

Procesele fizice de încălzire şi de pierderea căldurii au o variaţie diurnă, care constă în atingerea unei maxime şi a unei minime.

Astfel, înainte de răsăritul soarelui, temperatura aerului atinge un minim, ca urmare a pierderii căldurii prin radiaţie în timpul nopţii.

În timpul zilei, temperatura aerului şi solului atinge un maxim, între orele 13-15.

Amplitudinea variaţiilor diurne depinde de:

latitudinea geografică•de anotimpuri

• altitudine• configuraţia terenului

• natura suprafeţei• nebulozitate

Latitudinea geografică

La latitudini mari spre poli, pământul primeşte o cantitate semnificativ mai mică de căldură, datorită unghiului foarte mic de cădere al razelor solare, spre deosebire de zonele ecuatoriale şi intertropicale (fig.9,).

Figura 9 Dinamica anuală a temperaturii aerului în diferite latitudini: Sursa: Măzăreanu, 1993

AnotimpurileÎn zonele geografice unde există anotimpuri,

amplitudinea diurnă este mai mică iarna şi mai mare vara.

Altitudinea Amplitudinea diurnă a temperaturii scade cu altitudinea.

La fiecare 100 de m altitudine, temperatura scade cu 0,5°C.

Configuraţia terenuluiAmplitudinea diurnă este mai mare în:

depresiuni, văi, vâlcele, râpi. Acestea se încălzesc puternic ziua din cauza radiaţiei şi lipsei curenţilor de aer şi noaptea

se răcoresc puternic.

Natura suprafeţei Amplitudinea variaţiilor este mai mare pe uscat

decât pe suprafaţa acvatică, deoarece apa se încălzeşte de patru ori mai greu decât uscatul.

În apropierea bazinelor acvatice amplitudinea variaţiilor este mai mică, aşa încât plantele

şi animalele din aceste locuri nu suferă de caldura vara.

Variaţiile anuale ale temperaturiiDinamica anuală a temperaturii se caracterizeză

printr-o oscilaţie cu un minim, realizat în luna ianuarie şi un maxim realizat în luna iulie.

Limitele de toleranţă ale organismelor faţă de temperatură

Conform legii toleranţei, fiecare specie în evoluţia ei s-a adaptat să reziste între anumite limite de

temperatură: - o temperatură minimă - o temperatură maximă

Între aceste limite există temperaturi ecologice : - temperatura zero

- temperatura eficientă - temperatura optimă

Temperatura zero sau zero biologic este temperatura de la care începe dezvoltarea, creşterea la animalele ectoterme.

Temperatura zero variază funcţie de specie. De exemplu, la chironomide, zero biologic este de 3°C, în timp ce la Drosophila, zero biologic este de 13,5°C.

Temperatura eficientă reprezintă suma totală a temperaturilor necesare pentru

realizarea ciclului biologic în condiţii de hrănire normală.

La insecte, temperatura eficientă se află utilizând relaţia: S=D(T-K), în care:

T- reprezintă temperatura la care se găseşte organismul în fiecare zi,

K- reprezintă temperatura 0, D – numărul de zile în care se

realizează ciclul biologic.

Temperatura optimă este zona în care pierderile de căldură prin radiaţie sunt mici, iar procesele metabolice nu sunt

solicitate (fig.18).

În afara limitelor de minimă şi maximă, mai există limite termice de toleranţă

absolută a vieţii active, bazate pe adaptări compensatorii care permit supraveţuirea organismelor în acele

limite.

Limita termică inferioară de toleranţă absolută a vieţii active este – 60°C, - 70°C, iar limita superioară de toleranţă absolută este de +80 ,+90°C.

Anumite specii de păsări şi mamifere sunt adaptate să trăiască la temperaturi foarte scăzute, aşa cum este cazul pinguinului imperial din Antartica, care suportă temperaturi până la - 70°C, datorită stratului adipos şi învelişului de pene care reduc la minimum piederile de căldură prin radiaţie.

Indiferent de limita de suportare, fiecare specie are o temperatură letală inferioară, când moare din

cauza frigului şi o temperatură letală superioară când moare din

cauza căldurii.

Între aceste limite există un preferendum termic.

Preferendumul termic reprezintă zona de temperatură preferată de fiecare specie, preferinţele putând fi diferite de la un stadiu la altul, pentru că şi cerinţele ecologice sunt altele în stadiu de ou, larvă,

adult aşa cum este cazul la insecte.

Reglarea temperaturii corpului la ectoterme

Prin termoreglare înţelegem procesele de pierdere sau câştigare a căldurii corpului,

pentru ca procesele vitale să se desfăşore în limitele optimului şi preferendumului termic.

Pentru termoreglare, ectotermele folosesc simultan mecanisme

comportamentele, morfologice şi fiziologice.

Figura 11 Posibilităţi de termoreglare la Iguana din Insulele Galapagos. Sursa: Harvey and coll., 1989

La ectoterme cel mai simplu mecanism comportamental privind termoreglarea corpului îl reprezintă deplasarea în bătaia razelor solare sau retragerea la umbră.

De exemplu, şopârlele din zona temperată, primăvara pentru a absorbi căldura solară stau perpendicular pe razele solare, cu corpul aplatizat în contact cu solul.

Când temperatura solului creşte peste limitele optime ale temperaturii corpului, atunci ele se urcă pe ramuri, la umbră.

Cantitatea de radiaţie absorbită de un animal se modifică în funcţie de:

- poziţia corpului faţă de soare- suprafaţa corpului

-culoarea tegumentului.

O şopârlă, orientată perpendicular pe direcţia razelor solare primeşte cantitatea

maximă de radiaţie solară, iar alta orientată paralel recepţionează cantitatea minimă.

Culoarea tegumentului reprezintă o adaptare morfologică de reglare a temperaturii corpului prin care poate să crească sau să scadă cantitatea de radiaţie absorbită.

Astfel, în zonele reci şi alpine domină culorile negre care absorb mai bine razele calorice ale soarelui, în timp ce în zonele calde domină culorile deschise, care reflectă razele solare evitând supraîncălzirea.

Mecanisme fiziologice sunt utilizate de unele ectoterme (şopârle, iguane) în vederea obţinerii

sau pierderii de căldură.Unul dintre aceste mecanisme este vasodilataţia

locală. Razele solare directe provoacă o vasodilataţie

locală, care determină un aflux mai mare de sânge ce transportă mai multă căldură în corp.

Mecanismele de termoreglare: comportamentale,

morfologice, fiziologice acţionează simultan fiind intim împletite.

Reglarea temperaturii corpului la endoterme

Organismele endoterme care trebuie să facă faţă variaţiilor de temperatură ale mediului prezintă o

serie de mecanisme şi adaptări morfologice, fiziologice şi comportamentele.

Fiecare specie prezintă un anumit interval de temperaturi ambientale în care poate să-şi

realizeze activităţile biologice. Intervalul în care endotermele îşi pot desfăşura activitatea are o limită de toleranţă maximă şi o

limită de toleranţă minimă.

Sub aceste limite există temperatura letală inferioară şi superioară când organismele mor.

În interiorul limitelor de toleranţă există o zonă critică inferioară şi o zonă critică superioară.

Sub zona critică inferioară, când capacitatea organismelor de a genera căldură scade, metabolismul se micşorează şi survine moartea datorită hipotermiei.

La temperatura letală superioară, când mecanismele de pierdere a căldurii nu pot elimina căldura în mod corespunzător, animalele mor din cauza hipertermiei.

Zona termoneutră – este zona în care endotermele prin diferite procese şi sisteme pot conserva sau pot pierde căldura, realizând astfel zona de termoreglare.

Mecanisme de reglare a temperaturii corpului de către endoterme:- controlarea aerului din învelişul de pene şi păr prin zbârlirea sau netezirea acestora, schimburile posturale ale corpului, vasoconstricţia şi vasodilataţia, expunerea părţilor corpului pentru reglarea pierderilor de căldură (picioare, labe, urechi etc.)

Zona critică inferioară este zona în care un endoterm pentru a mentine constantă temperatura corpului, trebuie să-şi sporească producţia de căldură, deoarece pierderile sunt mari.

Dacă unele mamifere tropicale au temperatura critică inferioară între +20 şi +30°C, vulpea polară rezistă la temperaturi de la – 40 la - 70°C, fapt explicat prin izolarea termică asigurată de calitatea blănii şi ţesutului adipos.

Animalele prezintă o serie de adaptări morfologice, care asigură conservarea căldurii cu eficienţă maximă, cum ar fi:- învelişul de pene la păsări - blana la mamifere - stratul adipos subcutanat - reducerea suprafeţei de pierdere a căldurii prin raportul suprafaţă - volum - reducerea extremităţilor corpului Pentru aceste adaptări există reguli cunoscute.

Pentru homeoterme sunt cunoscute: - Regula lui Bergmann şi - Regula lui Allen.

Regula lui Bergmann arată că animalele din aceeaşi specie sau grup taxonomic care trăiesc în zone reci, nordice, au dimensiunile corpului mai mari decât cele care trăiesc în zone mai calde.

Creşterea în volum poate fi explicată prin „legea suprafeţei” impusă de reducerea pierderilor de căldură.

S-a constatat că talia animalelor este un fenomen ecologic mai complex, corelat şi cu cantitatea de hrană, necesitatea de apărare în relaţiile cu prădătorii.

Un exemplu în acest sens se referă la variabilitatea taliei şi greutăţii în funcţie de latitudine, la trei specii de pinguini din emisfera sudică (fig.14).

Figura 14 Creşterea taliei şi greutăţii la pinguini în funcţie de latitudineA. Aptenodytes; E: Eudyptes; M. Megadyptes; P. Pygoscelis. Sursa: Ramade,

1991

Specia Latitudinea Talia în cm Greutatea în Kg

Aptenodydes forsteri 80 grade S 100-120 34

Aptenodytespatagonica

50 grade S 90-100 15-17

Spheniscusmendiculus

0 grade 50-60 4-5

Aptenodydes forsteri (pinguinul imperial), care trăieşte în Antarctica la temperaturi de -70°C în timpul iernii are talia şi greutatea cea mai mare. Aptenodytes patagonica, care trăieşte într-un climat mai cald are talia mai mică comparativ cu Aptenodytes forsteri, în timp ce Spheniscus mendiculus, întâlnit în insulele Galapagos într-un climat cald, ecuatorial are cea mai mică talie şi greutate dintre cele trei specii de pinguini. Există şi excepţii de la regula lui Bergmann, de exemplu: struţii, care sunt cele mai mari păsări actuale nu trăiesc în zone reci ci în regiunile calde ale globului, apoi moluştele abisale, care conform regulii lui Bergmann ar trebui să aibă dimensiuni medii sau mari, deaorece temperatura abisală este mult mai scăzută au dimensiuni mici.

Regula lui Allen Conform acestei reguli, mamiferele care trăiesc

în zonele reci au extremităţile corpului mai scurte decât cele care trăiesc în zonele calde.

Astfel, picioarele şi urechile mai scurte, botul mai scurt, cozile mai scurte ajută la o pierdere mai redusă a căldurii. Un exemplu privind această regulă îl reprezintă cele trei

specii de vulpi,care trăiesc în climate diferite: vulpea polară (Alopes lagopus),

vulpea europeană (Vulpes vulpes) şi

vulpea sahariană (Megalopus zerda), (fig.15).

Figura 15 Variaţia lungimii botului şi urechilor la cele trei specii de vulpi. A. Alopes lagopus (zona polară),B. Vulpes vulpes (zona temperată), C. Magalotus zerda (zona caldă). Sursa: Curtis, Barnes, 1998

Adaptările plantelor şi animalelor la temperaturi scăzute

Pentru a rezista temperturilor scăzute, plantele prezintă adaptări

morfologice şi fiziologice, care se completează reciproc.

Adaptările morfologice au rolul de a utiliza eficient căldura oferită de mediu, iar cele fiziologice de a scădea

punctul de îngheţ.

Dintre adaptările generale ale plantelor împotriva

temperaturilor scăzute precizăm:

1.Rducerea suprafeţei aeriene ale plantelorRamurile se adună la suprafaţa solului, deoarece acesta se încălzeşte mai repede şi are o temperatură mai mare

decât a aerului.2. Dispunerea ramurilor la suprafaţa solului, rezultând

forme repente.3. Retragerea tulpinilor şi ramurilor în sol

4. Dezvoltarea unui înveliş de peri pe unele părţi aeriene

Multe specii de plante rezistă şi depăşesc iarna sub formă de

seminţe, bulbi, rizomi, tuberculi.

Adaptări fiziologice Rezistenţa plantelor la îngheţ este corelată cu scăderea punctului de îngheţ prin creşterea

concentraţiei sucurilor vacuolare.Animalele au mai multe modalităţi adaptative de supraveţuire în condiţii de temperaturi negative

cum ar fi:- deshidratarea

-producerea de substanţe antigel - starea de amorţire

-hipotermia -migraţia

- organizarea intrapopulaţională.

Producerea de substanţe antigel este o adaptare larg răspândită la nevertebratele şi vertebratele

ectoterme. Algele planctonice din apele reci ale oceanelor

secretă acizi graşi nesaturaţi, care au temperatura de îngheţ mai scăzută.

De asemenea, copepodele (crustacei inferiori), care se hrănesc cu alge sintetizează grăsimi

nesaturate, care au punctul de congelare scăzut.

Starea de amorţire este o adaptare prin care majoritatea ectotermelor supravieţuiesc la temperaturi scăzute. La ectoterme, temperatura corpului este în concordanţă cu cea a mediului, devenind apropiată de temperatura habitatului. În această perioadă metabolismul este foarte scăzut.

Starea de amorţire este întâlnită la mai multe specii de animale: viermi, moluşte, insecte în diferite stadii, peşti, amfibieni, reptile. Unele specii de peşti de apă dulce (crapul, plătica) iernează în grupuri, în locuri adânci pe substratul bazinelor acvatice.

Hipotermia adaptativă(hipotermie nictimerală, somn de iarnă, hibernare)

Între biomasa corpului şi hipotermia adaptativă la endoterme există relaţii impuse de limitele

de energie.

Hipotermia adaptativă este utilizată nictimeral, adică pe durata nopţii în perioada de iarnă cu

temperaturi scăzute sau sezonier,adică pe toată durata iernii când nu se găseşte

hrană pentru speciile respective.

Atât hibernarea cât şi somnul de iarnă sunt modalităţi eficiente de economisire a energiei şi de supraveţuire.

La mamiferele mari, care au mai mult ţesut muscular, răcirea se face mai încet, iar costul trezirii este mai ridicat decât la mamiferele mici.Astfel, pentru trezire unui mamifer de câteva grame îi trebuie 30 de minute, unuia de 100 grame 2 ore, iar unuia de 5 Kg mai multe ore.

Înainte de instalarea hibernării în organismul endotermelor are loc acumularea de substanţe de rezervă (lipide), care determină modificări treptate, corelative induse de scăderea temperaturii mediului.

Hibernarea se instalează când temperatura mediului este în jur de 0°C.

Migraţia

Pentru a evita frigul iernii foarte multe specii de păsări migrează.

O altă cauză a migraţiei păsărilor şi cea maiimportantă o constituie lipsa hranei şi mai puţin temperatura scăzută.

Păsări ca: ciori, coţofene, vrăbii, care îşi găsesc hrană şi în timpul iernii nu migrează.

Organizarea intrapopulaţională se referă la iernarea în grupuri mari, aşa cum întâlnim de exemplu la pinguinul imperial, specie care formează grupuri de până la 25000 de exemplare.

Aceştia trebuie să suporte temperaturi de - 70°C, iar pantru aceasta masculii stau strânşi, masaţi unul lângă altul pentru a conserva căldura.

Exemplarele care au stat în partea nordică a grupului, în bătaia directă a vântului, trec pe partea sudică pentru a beneficia de o porţie de căldură în plus. În timpul iernii, pinguinii nu se hrănesc, consumă din rezervele proprii.

Adaptările plantelor şi animalelor la temperaturi ridicate

Adaptările plantelorPentru a evita supraîncălzirea, plantele prezintă numeroase adaptări morfologice cum ar fi:- dispunerea verticală a frunzelor, care micşorează

suprafaţa de contact cu razele solare; - acoperirea limbului foliar cu o cuticulă lucioasă ce reflectă o parte din razele solare şi micşorează riscul de supraîncălzire.

Plantele din regiunile deşertice, cum sunt cactaceele sunt cele mai rezistente la temperaturi înalte de până la

+ 65°C.

Adaptările animalelor

Una dintre adaptările animalelor de evitare a supraîncălzirii este estivarea.

În acest mod numeroase nevertebrate se ascund în sol, prin frunzar, sub rădăcinile copacilor, unde găsesc

temperaturi mai scăzute.

Coleopterele deşertice pentru a evita supraîncălzirea au sub elitre un spaţiu cu aer, picioarele alungite,

culorile corpului deschise, iar elitrele acoperite cu un strat de perişori albi.

Toate aceste adaptări servesc la reducerea temperaturii corpului.

De exemplu, picioarele lungi sporesc alergarea, dar în acelaşi timp permit distanţarea corpului de la suprafaţa fierbinte a nisipului, apoi culoarea deschisă şi stratul de perişori albi reflectă mai bine lumina.

O altă modalitate de eviatre a supraincălzirii este îngroparea în nisip.

Nevertebratele care trăiesc în zona mareelor prezintă o serie de strategii adaptative, deoarece în acestă zonă din cauza fluxului şi refluxului, temperatura, intensitatea luminoasă şi salinitatea au variaţii însemnate.

De exemplu, crabii din genul Uca pentru a se feri de căldură, trăiesc în galerii adânci, săpate în nisip.

Când temperatura nisipului este mai mare decât temperatura letală superioară, crabii ies din galerii pentru a se hrăni, timp în care apa de pe corp se evaporă, fenomen care coboară temperatura corpului la 34°C. Când se reîntorc în galerii, crabii se hidratează, restabilind apa pierdută.

Vertebratele endoterme luptă împotriva temperaturilor ridicate printr-o sumă de adaptări morfologice, comportamentale şi fiziologice, adecvate stresului termic. Aceste adaptări prezintă particularităţi în funcţie de biomasa mamiferelor şi suprafaţa lor relativă.

De exemplu, dromaderul este un mamifer mare, care trăieşte în deşert şi prezintă ca adaptări, blana deasă a corpului, care acoperă în special partea dorsală, protejând-o de razele solare directe.

La suprafaţa blănii, temperatura ajunge la 70- 80°C, dar la nivelul tegumentului are numai 40°C deoarece este protejat de blană.

O altă adaptare la temperauri ridicate o reprezintă comportamentul. Aşa de exemplu, în timpul nopţii şi dimineaţa, cămilele stau culcate, iar picioarele şi partea ventrală a corpului cu păr mai rar favorizează pierderea de căldură.La mamiferele mici întâlnim alte adaptări pentru a

supraveţui în deşerturile calde. De exemplu, unele rozătoare duc o viaţă nocturnă, iar ziua

se adăpostesc în vizuini, unde temperatura este mai scăzută

şi umiditatea mai mare. Alte rozătoare duc o viaţă diurnă, iar pentru a face faţă temperaturilor ridicate au coadă lungă, de culoare albă pe partea ventrală, folosită ca parasolar, deoarece o ţine

pe partea dorsală a corpului.

4.3 APAPrincipalele însuşiri ale apeiApa datorită interacţiunii cu alţi factori ecologici (temperatură, vânt, atmosferă) în intervale compatibile cu viaţa se găseşte sub trei faze:- solidă (zăpadă, gheaţă),- lichidă (apa liberă, picături în suspensie în nori şi ceaţă), - gazoasă (vapori).Apa, prin proprietăţile fizice şi chimice este strâns legatăde apariţia vieţii pe uscat, desfăşurarea proceselor

biochimice, transportul substanţelor în organisme şi ecosisteme etc.Cele mai importante însuşiri ale apei sunt: -structura chimică- densitatea - căldura specifica - coductibilitatea termică- puterea de solvire.

Structura chimică Molecula de apă formată din doi atomi de hidrogen şi un atom de oxigen funţionează ca un dipol datorită unghiului de aranjare dintre atomii de oxigen şi cei de hidrogen.

Această particularitate explică de ce moleculele se atrag între ele prin punţile de hidrogen, formând o structură ordonată, cristalină, care facilitează realizarea proceselor metabolice prin transportul de protoni, electroni, tranzitul prin membrane etc.

Densitatea apei reprezintă raportul dintre volum şi masă.

Densitatea apei se modifică în funcţie de temperatură, presiune, concentraţia în săruri, de conţinutul de substanţe în suspensie etc. Astfel, densitatea mximă a apei ajunge la temperatura de + 4°C. Gheaţa are o densitate cu 10% mai mică decât apa, din care cauză pluteşte protejând hidrobionţii în timpul iernii.

Căldura specifică a apei este mare. Apa se încălzeşte şi se răceşte încet

datorită legăturilor de hidrogen care împiedică mişcarea moleculelor.

Căldura specifică a apei este de patru ori mai mare decât a fierului.

Căldura de evaporare este foarte ridicată,de 540 de calorii pentru un gram de apă.

Mările şi oceanele funcţioneză ca moderatori ai climei,absorbind cădura în timpul verii

şi cedând căldură în timpul iernii, atenuând astfel frigul.

Conductibilitatea termică reprezintă debitul caloric

dintre două puncte ale unui conductor cu o secţiune de 1 cm pătrat pe distanţa de 1 cm între două secţiuni şi care au o diferenţă termicăîntre ele de 1°C.Apa are o conductibilitate termică foarte redusă

şi variază funţie de temperatură: la 18-20°C este de 1,46x10, iar la 0°C este de

1,7x10.Prin această cracteristică se explică rolul de termoizolator pe care îl are stratul de gheaţă

pentru apa din profunzime.Oscilaţiile termice sunt destul de mici în mediul acvatic în comparaţie cu cel terestru.

Puterea de solvire a apei este foarte mare. Această însuşire a apei are importanţă în

circulaţia materiei,a elementelor în soluţie sau suspensii

din cadrul circuitelor geochimice pe glob, în metabolismul substanţelor din organisme.

O importanţă deosebită pentru biosferă o reprezintă

mediul acvatic.

Umiditatea aerului

Un factor de mare importanţă ecologică îl reprezintă

umiditatea aerului,care influenţează evaporarea, transpiraţia solului,

transpiraţia animalelor şi plantelor.Umiditatea aerului este exprimată prin trei noţiuni:

- umiditate maximă- umiditate relativă

- deficit de saturaţie.

Umiditatea maximă reprezintă cantitatea totală de vapori pe care o conţine un volum de aer

la o temperatură şi presiune dată. De exemplu, la 20°C un metru cub de aer

conţine 17,3 grame apă.

Umiditatea relativă reprezintă raportul între cantitatea maximă şi cantitatea reală

de vapori la o anumită temperatură şi presiune. Se exprimă în procente şi măsoară gradul de

saturaţie. De exemplu, în timpul verii, umiditatea relativă

poate să scadă sub 30%, iar în timpul iernii poate să ajungă la 90%.

Adaptările organismelor la variaţiile umidităţii

Adaptări la plantePlantele prezintă două tipuri de adaptări la variaţiile

umidităţii: adaptări morfologice şi adaptări fiziologice.

Adaptările morfologice sunt:- reducerea transpraţiei

- căderea frunzelor- utilizarea eficientă a resurselor de apă din sol.

Adaptările fiziologice sunt: •creşterea presiunii osmotice

•acumularea rezervelor de apă

Pentru reducerea transpiraţiei, plantele realizează adaptări la nivelul cuticulei şi a stomatelor. De exemplu, îngroşarea cuticulei, acoperirea ei cu un strat de ceară şi perişori micşorează foarte mult transpiraţia. Modul de aşezare a stomatelor reduce transpiraţia plantelor. Astfel, la plantele xerofile, stomatele se găsesc în diferite gropiţe, şanţuri sau sunt aşezate pe partea ventrală frunzei. La graminee, frunzele se pot răsuci, formând un tub în interiorul căruia se formează vapori de apă, care reduc transpiraţia.

Plantele mai pot economisi apa şi prin reducerea numărului de frunze sau căderea lor.

Aşa de exemplu, la unele plante xerofile, ramurile şi frunzele sunt transformate în spini, care au rol dublu: - micşorarea la maximum a transpiraţiei - apărarea împotriva animalelor ierbivore.

Utilizarea eficientă a apei din sol

Pentru utilizarea eficientă a apei din sol, plantele xerofile

prezintă adaptări specifice ca:

- dezvoltarea foarte puternică a sistemului radicular pentru a acoperi o mare suprafaţă, aşa cum este cazul

gramineelor şi folosirea apei freatice;

- la unele plante, rădăcinile sunt lungi, neramificate pentru a folosi apa freatică de la adâncimea de 10-

15m, cum este lucerna.

Adaptările fiziologiceAdaptările fiziologice ale plantelor la variaţia

umidităţii aerului sunt:- creşterea presiunii osmotice a sucului celular,

care înlesneşte absorbţia apei- acumularea apei în diferite organe

la plantele deşertice.

La aceste plante, frunzele sunt transformate în spini, iar tulpinile sunt metamorfozate, prezintă ţesut acvifer

în care se acumulează apa, folosită apoi în timpul secetos,

iar stomatele se închid ziua şi se deschid noaptea.

Adaptări la animale

În funcţie de umiditate, animalele se împart în patru grupe:- animale hidrofile, care trăiesc în mediul avatic;- animale higrofile, ce trăiesc în medii cu umiditate

crescută, la care mecanismele de reglare nu asigură acumularea şi

păstrarea apei în corp multă vreme, cum sunt gasteropodele terestre, culicidele, amfibienii etc.

- animale mezofile, ce tolerează umiditatea moderată a mediului: insecte, păsări, mamifere.

- animale xerofile, ce trăiesc în locuri cu deficit de apă. Acestea prezintă mecanisme morfologice, fiziologice, etologice în vederea conservării apei în organism, iar unele

produc apă metabolică.

Metabolismul hidric al animalelor ca şi în cazul plantelor implică aprovizionarea cu apă şi pierderea de apă.

Aprovizionarea cu apă se poate efectua:-direct, prin fenomenul de a bea, ca la majoritatea

mamiferelor şi prin absorbţie la nivelul tegumentului (acarieni, amfibieni);

- indirect, când apa provine din hrană sau oxidarea grăsimilor (apă metbolică), la unele insecte, rozătoare deşertice, cămile.

Pierderile de apă sunt datorate respiraţiei, excreţiei şi transpiraţiei (fig 16).

Figura 16 Nivelul de evaporare la diferite vertebrate de talie similară supuse unor condiţii identice de umiditate şi tempeartura.

A. broasca (Sciaphiopus), B. şoarecele alb (Mus), C. şoarecele deşertului (Perognathus), D. şoarecele de buzunar (Dipodomys), E. şopărla de nisip (Uma), F. iguana deşertului

(Dipsosaurus). Sursa: Măzăreanu, 1993.

Animalele luptă împotriva deshidratării şi uscăciunii prin numeroase mecanisme adaptative:

- adaptări anatomo-fiziologice, - adaptări fiziologice şi biochimice,

- adaptări etologice.Adaptări anatomo- histologice:

- impermiabiltatea tegumentului, adaptare generală la animalele terestre.

De exemplu, la artropodele terestre, corpul este protejat de chitină, la vertebrate (reptile, păsări, mamifere) epiderma este formată din

straturi moarte, cornificate, care împiedică eliminarea apei.- reducerea glandelor sudoripare la mamiferele care trăiesc

în deşert (rozătoare, antilope).La aceste adaptări se adaugă organele de respiraţie internă.

Animalele care trăiesc pe uscat au organele de respiraţie închise în cavităţi ce comunică cu exteriorul numai prin orificii.

Adaptări fiziologice şi biochimiceÎn condiţii de căldură excesivă, mecanismele de pierdere a apei prin

transpiraţie, respiraţie şi excreţie sunt suprasolicitate, deoarece majoritatea vertebratelor îşi reglează temperatura corpului prin evaporarea apei.

Mecanismele fiziologice pentru conservarea apei sunt perfecţionate la animalele deşertice şi acestea constau în: - concentrarea urinei şi a fecalelor,- reducerea transpiraţiei, - producerea de apă biologică. De exemplu, cămilele sunt bine adaptate la condiţiile de deşert,

deoarece au posibilitatea unui ciclu termic zilnic în funcţie de cantitate de apă din organism.

La o cămilă care nu bea apă zilnic, temperatura corpului variază între 34,5°C noaptea şi 40,5°C la amiază.

Temperatura cămilei de 40,5°C este egală cu cea a aerului la amiază şi nu are loc un schimb de căldură. În felul acesta se conservă o cantitate în plus de apă prin diminuarea gradientului termic între corp şi aer.

Reducerea pierderilor de apă măreşte durata în timp până când pierderea de apă devine critică.

Cămila de exemplu, poate tolera temperaturi ale corpului până la 40,5°C.

S-a constatat că temperaturi mai mari de 43°C produc vătămări ale creierului. Mamiferele care suportă încălzirea corpului la tempertauri de peste 40°C au la baza creierului un sinus în care vine sânge arterial mai cald din corp şi sânge venos, care vine de la cavitatea nazală, unde datorită evaporării apei, are o temperatură mai scăzută, (fig.28).

Figura 17 Schimbul de căldură la nivelul sinusului. Sursa: Putman, Wratten, 1988

Adaptările etologice completează eficient celelalte mecanisme de adaptare la variaţiile umidităţii. Aşa de exemplu, insectele care nu se hrănesc la vârsta de adult evită pierderile de apă prin comportament.

Când aerul este umed stau pe partea superioară a frunzelor, iar când aerul este uscat stau pe partea inferioară a frunzelor, unde umiditatea din imediata apropiere este mai mare datorită transpiraţiei frunzelor.

4.4 VÂNTULVântul este determinat de deplasarea curenţilor de aer pe orizontală sau verticală (fig.18).

Figura 18 Tipuri de ciculaţie în atmosferă. Sursa Starrand Taggart

Curenţii de aer se formează datorită diferenţei de presiune atmosferică dintre două regiuni, care se formează ca urmare a încălzirii inegale.

De la ecuator spre poli, unghiul de incidenţă a razelor solare se micşorează, temperatura aerului scade, iar presiunea atmosferică creşte.

Vântul se caracterizează prin trei parametri: direcţia, viteza şi intensitatea.

Direcţia şi viteza sunt cauzate de gradientul baric (fig. 19).

Figura 19 Dinamica troposferei în emisfera nordică. Sursa: Măzăreanu, 1993

Direcţia vântului în emisfera nordică este orientată de la nord spre sud, deoarece spre ecuator presiunea atmosferică este mai mică, în timp ce în emisfera sudică, direcţia vântului este de la sud spre nord (fig.20).

Figura 20 Formarea vâturilor. Sursa: Starr and Taggart, 1987

Vântul are o viteză cu atât mai mare cu cât diferenţele de presiune sunt mai mari şi regiunile mai apropiate.

După caracterul lor, vânturile se clasifiă în: - vânturi constante (alizeele) - vânturi periodice (crivăţul, brizele şi musonii)-vânturi perturbatoare (furtuni, uragane). Vântul are o funcţie de transport foarte importantă.

Transportul poate fi: - fizic, când vântul transportă căldura, umiditatea, particulele

solide.Umiditatea este transportată de către vânt sub formă de nori,şi provine din evaporarea apei din mări şi oceane sau sub

formă de vapori când provine din transpiraţia învelişului vegetal.

- biologic, când transportă produse biologice (polen, spori, seminţe, fructe, ouă ale anumitor crustacei acvatici, larve

etc.).

Prin transportul polenului de către vânt s-a dezvoltat polenizarea anemofilă, însoţită de adaptările de plutire ale polenului. De exemplu, arborii înalţi ca: bradul, fagul, stejarul, ulmul, carpenul au polenizare anemofilă.Seminţele şi fructele transportate de vânt prezintă adaptări morfologice specializate pentru a uşura plutirea cum ar fi: existenţa aripioarelor la tei, frasin, ulm, paltin; acoperirea cu păr la păpădie, salcie, plop. Există o corelaţie perfectă între greutatea seminţei, forma şi lungimea aripioarei, care asigură transportul şi plutirea.

Cu ajutorul vântului sunt transportate ouăle rezistente ale crustaceelor inferioare (filopode, cladocere, copepode), insecte slab zburătoare (culicide, chironomide), larve ale unor lepidoptere, păianjeni.

Păsările ihtiofage (pelicanii, berzele, pescăruşii),

precum şi păsările răpitoare de zi au aripi

dezvoltate corelate pentru a folosi curenţii de aer

pentru planare, în observarea hranei.

Plantele şi animalele şi-au creat adaptări faţă de

forţa de presiunea vântului.

Astfel, celenteratele planctonice, precum Velella şi

Physophora au pneumatoforul foarte dezvoltat

ca o creastă, funcţionând ca o pânză, ca o velă.

Plantele lemnoase şi ierboase prezintă adaptări la presiunea

vântului cum ar fi:

- tulpina cilindrică, masivă ce conferă rezistenţă la plantele

lemnose

- tulpina sub formă de cilindru gol, cu internoduri, care

conferă flexibilitate şi elasticitate la plantele ierboase.

Reducerea taliei la plantele de altitudine este determinată tot

de intensitatea vântului dar şi de lipsa de căldură.

Vânturile violente neperiodice cum sunt uraganele şi furtunile

pot avea efecte catastrofale asupra ecosistemelor forestiere, care

schimbă caracterul selecţiei şi al succesiunii.

4.5 FACTORII CHIMICI

Factorii chimici reprezentaţi de elemente chimice ca: oxigen, azot, fosfor, sulf, etc. combinaţii (dioxid de carbon,salinitate, duritate, alcalinitate) sunt deosebit de importanţi pentru funcţionarea organismelor, pentru respiraţie sau ca surse nutritive pentru organismele vegetale (azot, fosfor).

Aceste combinaţii chimice formează mediul concret de existenţă, cum ar fi mediul marin şi oceanic.

În ecosistemele acvatice un factor chimic deosebit de important este salinitatea.

Salinitatea mediului acvatic (S‰)

Prin salinitate înţelegem greutatea elementelor solide carepoate fi obţinută prin evaporarea unui Kg de apă în vacuum la

480°C adusă până la o valoare constantă şi se notează cu S(‰).

Cantitatea cât şi calitatea substanţelor minerale dizolvate în apă reprezintă un factor important în viaţa speciilor acvatice.

Salinitatea mediului privită sub aspectul concentraţiei sărurilor cât şi a proporţiilor diferiţilor ioni, acţionează fie cu caracter de regim (regulat) devenind un factor selectiv, fie cu caracter de perturbare, devenind un factor limitant în răspândirea şi înmulţirea animalelor.

Concentraţia sărurilor din mediul acvatic variază foarte mult: - în apele dulci, salinitatea este cuprinsă între 0,5 - 5‰,- în apele salmastre între 5 -18‰ - în apele marine între 18 - 41‰Astfel:-în Marea Neagră, salinitatea este cuprinsă între 17-18‰, - în Marea Sargaselor apele de suprafaţă au o salinitate de 37‰ datorită evaporării intense, precipitaţiilor puţine, circulaţiei reduse. - în apele Oceanului Atlantic, salinitatea variază între 28-34‰ în funcţie de îngheţ şi dezgheţ.

Faţă de concentraţia sărurilor, organismele se diferenţiază în două grupe etologice:- stenohaline, care suportă variaţii mici de salinitate- eurihaline, care suportă variaţii mari de salinitate.

Astfel, în apele pelagice de larg, unde variaţiile salinităţii sunt slabe, trăiesc specii stenohaline, în timp ce animalele din zona litorală care suferă influenţa apelor dulci, sunt eurihaline. În apele cu salinităţi exagerate şi în apele care prezintă variaţii mari de salinitate trăiesc puţine specii, dar care au un număr mare de indivizi. Animalele marine cuprind numeroase specii, în timp ce flora marină cuprinde puţine specii.

În funcţie de concentraţia în săruri, apele se împart în: - ape dulci

- ape salmastre- ape sărate

- ape hiperhaline

Tipuri de apă Salinitatea Exemple

Dulci Sub 1‰ Râurile şi majoritatea lacurilor

Salmastre 1-25‰ M. Baltică (5-28‰)M. Neagră (17-18‰)

Sărate 25,1-40‰ Majoritatea mărilor şi oceanelor

Hipersaline Peste 40‰ M. Roşie (40-45‰)M. Moartă (230‰)

Sursa: M. Varvara ,1998

4.6 GAZELE ATMOSFERICEOxigenul

Oxigenul este indispensabil pentru existenţa majorităţiispeciilor.

În atmosferă, proporţia oxigenului este aproape constantă (21% din volum) şi de aceea nu prezintă un factor limitant.

Acest lucru se explică prin eliberarea oxigenului de către plante în procesul de fotosinteză, în timpul zilei.

În mediul acvatic se produc spre deosebire de mediul terestru variaţii mari ale concentraţiei de oxigen.

Astfel, datorită fotosintezei intense, uneori oxigenul este în exces adică depăşeşte saturaţia apei la temperatura dată şi excesul este eliminat în atmosferă.

În alte cazuri, respiraţia organismelor (animale şi plante) cât şi activitatea microorganismelor duc la scăderea, uneori chiar dispariţia completă a oxigenului solvit în apă. Această situaţie a dus la apariţia unor adaptări care permit animalelor să depăşească perioadele critice.

În general, animalele acvatice pot suporta variaţii mari ale cantităţii de oxigen solvit în apă.Unele specii suportă lipsa totală a oxigenului,trecând la respiraţia anaerobă. În acest caz, energia necesară menţinerii metabolismului este procurată prin degradarea enzimatică a glicogenului.

În condiţii de anoxibioză, organismele nu se hrănesc în mod activ, ci prezintă o nutriţie endogenă, pe seama substanţelor nutritive din ţesuturi.

Exemple de acest fel: moluştele bivalve, unii peşti ca Misgurnus sp. (ţiparul),Tinca tinca (linul), care trăiesc în ape puternic eutrofizate (care conţin multe substanţe organice şi mai puţin oxigen).

Unele animale prezintă o respiraţie intestinală (larve de libelule, unii viermi, unii peşti).

De exemplu, Misgurnus fossilis iese la suprafaţa apei şi înghite aerul care străbate tubul digestiv şi este eliminat

prin anus, pierzând la nivelul tubului digestiv 50% din oxigen.

Insectele care trăiesc în apă folosesc pentru respiraţie oxigenul liber, atmosferic, deoarece sunt organisme

secundar acvatice (de origine terestră şi apoi adaptate la viaţa acvatică).

Larvele de insecte (ţânţari, disticide, etc.) se ridică la suprafaţa apei şi absorb aerul cu ajutorul

unor sifoane speciale.

Creşterea concentraţiei oxigenului în biosferă

Cantitatea de oxigen din atmosferă este reglată caurmare a echilibrului dintre apovizionare şi consum. Un rol hotărâtor în aprovizionare îl are fotosinteza, iar în consumul oxigenului, rolul principal îl are respiraţia.

În mediul acvatic cantitatea de oxigen prezintă variaţii datorate acţiunii unor factori.

Oxigenul atmosferic se dizolvă în apă în funcţie de valorile presiunii atmosferice, valorile temperturii şi tipul de ecosistem acvatic.

Sursa biologică o reprezintă procesul de fotosinteză aplantelor acvatice: macrofite, fitoplancton şi fitobentos.

În funcţie de cantitatea de oxigen din apă se diferenţiază două zone:

a.zona trofogenă în orizontul superior, unde predomină oxigenul rezultat din fotosinteză;

b. zona trofolitică în orizontul inferior, în care fotosinteza compensează consumul biotic al oxigenului (fig.22).

Figura 22 Reprezentarea schematică a stratificării verticale a oxigenului dintr-un lac, în raport de bilanţul fotosinteză-respiraţie. Sursa: Măzăreanu, 1993

Ca urmare a alternanţei dintre zi şi noapte, dinamica oxigenului prezintă un ritm nictimeral. Astfel, în timpul zilei există o suprasaturaţie cu oxigen, datorită fotosintezei algelor, iar în timpul nopţii cantitatea de oxigen scade de cinci, şase ori, cea mai mică fiind înainte de răsăritul soarelui.

Populaţiile ecosistemelor în care variaţiile cantităţii de oxigen au caracter de regim şi-au însuşit adaptări morfo-fiziologice, comportamentale şi biochimice,care să le asigure supraveţuirea.

Adaptările cele mai eficiente sunt:

1. Deplasarea activă la necton şi la o serie de nevertebrate planctonice determinate de lumină, temperatură,

concentraţia oxigenului;

2. Ventilarea activă a microhabitatului.De exemplu, animalele bentonice lipsite de mişcare asigură

circulaţia apei prin mişcarea cililor, tentaculelor, flagelilor.

3. Diferenţierea sistemului circulator, precum şi apariţia pigmenţilor respiratori, care facilitează transportul şi

înmagazinarea unei mari cantităţi de oxigen.

4. Reglarea ritmului respirator, aşa cum întâlnim la unele nevertebrate, care în timpul zilei consumă oxigenul

în mod normal, iar în timpul nopţii când există mai puţin oxigen, animalele consumă foarte puţin oxigen.