1

24-02-2015

Curs 1

I Notiuni generale de biogeochimie

Biogeochimia- o stiinta interdisciplinara care se afla la granita dintre biologie ,

geochimie si chimie.

Biogeochimia se ocupa cu studiul relatiilor dintre geochimia unei regiuni si

vietuitoarele care o cupuleaza, de rolul organismelor vii in migrarea si distributia

elementelor chimice in crusta terestra .

La baza teoretica a biogeochimiei stau conceptele de materie vie si de biosfera

termeni sugerati de catre cercetatorul rus Vladimir Verdnaschi inca de la

inceputul secolului trecut.

Conceptul de materie vie: cunoscut faptul ca toate organismele vii indiferent de

marime, morfologie si fiziologie , in timpul activitatii vitale prezinta o trasatura

comuna legata de metabolism si habitat. Masa acestor organisme raportata la

masa Terrei reprezinta o parte neglijabila din invelisul exterior al Terrei desi

efectul activitatii metabolice este extins la scara globala.

Organismele vii preiau din mediu in mod selectiv diferite elemente chimice in

functie de necesitatile fiziologice. Carbonul, hidrogenul, azotul, oxigenul, sulful,

fosforul,siliciul, calciul si fierul sunt principalele elemente chimice pe care

organismele vii le folosesc in alcatuirea structurala pentru inmultire sau pentru

obtinerea recoltei. Aceste elemente sunt componenti importanti in hidrosfera,

atmosfera, si crusta terestra .

Intelegera modului de viata a organismelor contribuie la explicarea

transformarilor biogene si la diferentierea elementelor in mediu .

II Biosfera

Globul terestru este alcatuit dintr- o serie de invelisuri care se suprapun sau se

intrepatrund reflectand fiecare o anumita stare de agregare a materiei.

Starea solida- intalnita in cadrul litosferei si a pedosfera.

Starea lichida- corespunzatoare hidrosferei

Starea gazoasa- corespunzatoare atmosferei.

2

Pe langa aceste invelisuri se intalneste si biosfera care reprezinta invelisul

organic al pamantului care s-a format odata cu aparitia organismelor vii .

Biosfera este considerata cel mai tanar variat si dinamic invelis al Terrei.

Notiunea de Biosfera,a fost introdusa de Suess in 1875 care definea bisfera ca

fiind un invelis al pamantului in care exista organisme vii. Aceasta notiune a

fost dezvoltata mai ales din punct de vedere geochimic de Vladimir Verdnaschi

in 1885, acesta definea biosfera ca un invelis supus activitatii biogeochimice

a materiei vii.

Biosfera nu este doar habitatul organismelor vii ci un sistem global in care

coexista pe de o parte o mare varietate de forme de viata cu metabolism propriu

si pe de alta parte materie inerta in diferite faze solida lichida si gazoasa.

Bisofera este formata din totalitatea organismelor vii impreuna cu habitatele lor.

Importanta legaturilor dintre materia vie si cea inerta este raportata la

schimburile de elemente chimice dintre organisme si mediu. Aceste schimburi

asigura organizarea biogeochimica a biosferei si se realizeaza in diferite procese.

Verdnaschi a denumit aceste procese geochimice in care un rol hotartor il are

activitatea organismelor vii . Biosfera include partea inferioara a atmosferei,

partea superioara a uscatului si hidrosfera. Distributia vietuitoarelor este

inegala , astfel viata se gaseste de la cele mai mari adancimi oceanice pana in

atmosfera de deasupra Everestului, de la cele mai fierbinti si uscate deserturi din

Cile pana in regiunea rece din Antartika, in apele acide rezultate in urma

drenajului minier acid din California, sau in apele alcaline din Africa de Sud.

Biosfera este un invelis termodinamic cu tempereaturi ce variaza de la -50 pana

la +50 grade celsiusi , si presiunea de aproximativ o atmosfera.

Sub aspect cantitativ, materia vie de pe Terra reprezinta asa numita biomasa care

este estimata la aproximativ 2400 * 109 tone , aceasta valoare reprezinta doar

0,001 % din masa crustei terestre.

Organismele vegetale formeaza fitomasa iar cele animale formeaza zoomasa

Organismele Vegetale prezinta urmatoarele trasaturi principale:

-asigura necesarul de oxigen al Terrei;

-au rol in pedogeneza;

3

-sunt implicate si in procese de colmatare sau de fixare a dunelor ceea ce

demonstreaza rolul de agent modificator, pe care il au aceste organisme.

Anumite specii de plante pot acumula semnificativ anumite metale in

organismele lor. Acestea se numesc plante indicatoare (ex: vegetatia din platoul

Colorado se caracterizeaza prin acumularea unor cantitati importante de Uraniu

si Vanadiu), aceste organisme vegetale care actioneaza anumite metale prezinta

dupa analiza cenusii o corelatie pozititva intre Carbonul organic si continutul de

Uraniu si Vanadiu.

In acest caz in natura organica de natura vegetala joaca un rol de reducator

pentru +6 Uraniu pe care la fixat intr-o serie de minerale sub forma de Uraniu

+4

Biosfera este un ecosistem global care poate fi divizat in ecosisteme

regionale sau locale numite biomuri. Organismele din biosfera sunt clasificate

pe niveluri trofice si comunitati.

Biomul- cea mai mare unitate biotica, o comunitate mare de plante si

animale cu cerinte similare privind conditiile de mediu. Biomul include mai

multe comunitati si faze de dezvoltare ale comunitatilor si este denumit dupa

tipul dominant de vegetatie. Exemplu: tipul biomic al padurii de foioase specific

zonei temperate, contine biomurile padurilor de foioase din Asia, Europa si

America de Nord.

Ecosistemul- un complex format din organisme vii, mediul lor inconjurator

si totalitatea interactiunilor din cadrul unei unitati de spatiu.

Printre constituientii abiotici (fara viata ) al unui ecosistem se numara:

mineralele, clima, solul, apa, lumina solara. Constituientii biotici sunt

reprezentati de toti membrii sai vii. Acesti constituienti sunt legati intre ei de

doua forte principale:

-fluxul de energie

-ciclul de substante nutritive.

Sursa fundamentala de energie pentru majoritatea ecosistemelor o

reprezenta energia radianta produsa de soare.

Energia si materia organica intra in lantul trofic al unui ecosistem

Lantul trofic- secventa de transfer, sub forma de hrana a materiei si

energiei de la un organism la altul. Aceste relatii de nutritie se intrepatrund

4

formand o retea trofica, deoarece majoritatea organismelor consuma, sau sunt

consumate de alte tipuri de organisme.

Exemple:

1 plantele si organismele care pot realiza fotosinteza converg energia solara pe

care o inglobeaza cu substante nutritive, alcatuind sursa primara de hrana ,

2 intr-un lant format din specii de animale pradatoare un animal care se hraneste

cu plante este consumat de un alt animal apartinand unei specii de dimensiuni

mai mari.

II 1. Raspandirea organismelor in biosfera

A. Arealul plantelor si a animalelelor si tipurile de areal.

II A. Arealul plantelor si animalelelor

Arealul unui organism vegetal sau animal, reprezinta teritoriul sau

acvatoriul in care se dezvolta o anumita specie. Acest areal se stabileste pe

baza hartii topografice in care sunt trecute localitatile sau punctele in care o

specie sau o grupare de organisme, isi desfasoara activitatea.

Punctele periferice se unesc intre ele printr-o linie care reprezinta limita de

repartitie obtinandu-se astfel arealul elementelor studiate. In lucrarile practice

aceste areale pot fi hasurate/ colorate, devenind mult mai semnificative. Aceasta

reprezentare prin areale a unor specii are importanta practica in stabilirea

resurselor naturale si in combaterea daunatorilor.

Marimea arealelor variaza mult fiind conditionata de tipul speciei, de modul de

raspandire sau de formatiunile geologice din zona respectiva.

Exista specii care au o raspandire larga pe suprafata Terrei Lytrum salicaria(

rachita) , Urtica dioica(urzica), Betulla verrucosa, convolvulus (rochita

randunicii) , exista si specii care au editie limitate fiind prezente pe un masiv

muntos, pe o insula, sau intr-un rau Exemplu: Dianthus Cailizonus( garofita

Pietrei Craiului), Nymphaea Lotus(nufarul termal de la Baile Felix)

Organismele care se dezvlota in anumite conditii se numesc endemice, dar sunt

si specii paleoendemice, care reprezinta grupul de vietuitoare care in anumite

timpuri geologice au avut o raspandire mai larga. Organismele care s-au format

mai recent si ocupa un areal limitat se numesc neoendemice ( Syringa jasikaea-

liliacum romanesc din Muntii Apuseni)

II A. Tipurile de areale.

5

Exista doua tipuri principale de areale:

-areale intregi/continui

-areale fragmentate/discontinui.

Arealele intregi au suprafete ocupate de anumite specii care constituie un

intreg unitar, pot avea diferite forme aceste areale, pot fi:

-circulare

-alungite

-lombate.

Arealele fragmenate- alcatuite din fragmente de areal, indepartate una de alta,

aceasta fragmentare poate merge pana la pulverizarea vechiului areal, in arealele

de dimensiuni mai mici si cu forme diferite. Factorii care au dus la fragmentarea

arealelor sunt:

-transgresiunile si regresiunile marine;

-factorii climatici;

-interventia omului si unele obstacole fizice;

-eruptiile vulcanice

Raspandirea indivizilor unei specii dintr-un areal, nu este uniforma pe intreaga

sa suprafata, densitatea individului in carul arealului poate prezenta oscilatii

periodice ( cand arealul se modifica dupa anotimp) sau neperiodice.

Formele, dimensiunile, tipurile de areale atat pentru speciile animale cat si cele

vegetale, au suferit modificari mai mult sau mai putin importante in timp.

De obicei aceste modificari au corespuns si cu modificarea factorilor climatici,

in prezent sunt areale care se pot extinde dar si areale care se pot restrange.

6

03-03-2015

CURS 2

B. Influenta factorilor ecologici asupra devoltarii si raspandirii

organismelor

I. Factori abiotici(fizici)

a) factorii climatici: lumina , temperatura, luminitatea atm.

b) factorii edafici: structura solului, compozitia chimica, reactia solului

c) factorii geomorfologici: factori care au legatura cu relieful

a. Factorii climatici

Influenta luminii asupra dezvoltarii organismelor

Lumina solara ajunge la organismele de pe Terra, sub forma directa sau

difuza, in cadrul acestui factor se deosebesc, urmatoarele elemente care

actioneaza asupra organismelor:

*intensitatea

*periodicitatea

*compozitia

Influenta luminii aupra organismelor vii -depinde de cantitatea luminii care

cade pe o anumita suprafata. In viata plantelor lumina intervine intr-o serie

intreaga de fenomene biologice si fiziologice

Un femomen fiziologic, cu importanta mare pentru domeniul vegetal, este dat de

procesul de fotosinteaza, care este considerat un proces biochimic prin

intermediul caruia plantele verzi( cele care au pigmenti clorofilieni) plecand de

la substante minerale( dioxidul de carbon, apa) au capacitatea de a produce

substante organice.

Acest proces are loc doar in prezenta luminii solare. Pigmentii clorofilieni din

plantele verzi folosesc energia radianta absorbita pentru reactii chimice care au

loc in protoplasma celulara in urma carora sunt elaborate substantele

organice(glucide).

Lumina exercita o actiune importanta si asupra transpiratiei organismelor vii, la

plante acest proces are rolul de a regla circulatia substantelor minerale de la

7

radacina la frunze. Dupa exigenta fata de lumina organismele vii au fost

impartite astfel:

Plantele se impart in:

Plante fotofile( heliofile)- iubitoare de lumina;

Plantele umbrofile(sciafile)-prefera umbra;

Animalele se impart in:

Animale fotofile

Animale umbrofile

Lumina determina in

Exemplu: animale care prezinta homocromie- adaptarea organismului animal la

culoarea mediului in care traiesc.

Influenta umiditatii asupra organismelor vii pentru organismele animale,

apa reprezinta nu numai mediul natural de viata ci si mediul intern in care se

desfasoara toate procesele biochimice ale metabolismului, presiunea osmotica,

transportul hranei.

In functie de exigenta fata de apa organismele au fost clasificate in urmatoarele

grupe ecologice:

o Specii hidrofile-specii care traiesc in medii saturate, sau aproape saturate

in apa;

o Specii mezofile- specii care se dezvolta in medii cu umiditate moderata:

majoritatea organismelor animale din regiunea temperata;

o Specii xerofile-specii care traiesc intr-un mediu caracterizat printr-un

deficit accentuat de apa, aceste specii pot prezenta o serie de adaptari

corespunzatoare rezistentei la procesul de uscare.

Organismele animale iau apa direct din mediul inconjurator sau indirect din

plantele cu care se hranesc, de aceea continutul de apa al organismelor animale

variaza in limite largi situandu-se intr 45-46% in insecte, si peste 95% la

meduze.

Temperatura pentru o dezvoltare normala a plantelor sunt necesare anumite

conditii de temperatura:

Direct

Indirect

8

Actiunea directa se manifesta asupra functiilor fundamentale cum ar fi:

fotosinteza, transpiratia, respiratia, germinarea semintelor.

Actiunea indirecta a temperaturii asupra plantelor poate activa unele procese

biogeochimice din sol procese de care depinde desfasurarea normala a

metabolismului in dezvoltarea plantelor exista un punct minim de temperatura

de la care incep procesele fiziologice care este urmat de un punct optim in care

procesele se desfasoara cu intensitatea cea mai mare.

Exista si un punct maxim al temperaturii care daca este depasit procesele

fiziologice se opresc.Exemplu: procesul de fotosinteza se opreste la 0 0 C, si

creste in intensitate pana la 37-39 0C dupa care scade.

Pentru regiunile temperate temperatura minima compatibila cu viata plantelor

este cuprinsa intre 0-15 0 C. Insa plantele au o dezvoltare oprima intre 16-28

0 C,

dezvoltarea se poate realiza pana la temperatura de 40 0 C, daca aceasta este

depasita poate avea efecte negative asupra dezvoltarii plantelor.

In functie de necesitatea de caldura plantele au fost grupate astfel:

Megaterme- se dezvolta la temperaturi de peste 20 0 C

Mezoterme-se dezvolta la temperaturi de 15-200 C

Microterme- temperaturi de 0-150 C, coniferele din tara.

Hechistoterme sub 0 0C

b. Factorii edafici- inglobeaza toti factorii care au legatura cu solurile in

care cresc plantele.

-textura si structura solului

-reactia solului(pH)

-compozitia chimica a solului

-adancimea panzei freatice.

Toti acesti factori influenteaza in mod direct sau indirect morfologia, fiziologia

si repartitia vegetatiei.

Solul reprezinta suportul material si cea mai importanta sursa de hrana pentru

plante. Daca sarurile minerale pe care solul le pune la dispozitia plantelor sunt

insuficiente atunci plantele se dezvolta anormal aspect urmarit in biogeochimie.

Daca sarurile sunt suficiente, atunci organismele vegetale se dezvolta normal.

Dupa textura solului plantele au fost grupate in:

9

Psamofile-specii care se dezvolta pe soluri nisipoase

Hasmofile- specii care se dezvolta in tinuturi stancoase.

Dupa compozitia chimica a solului organismele vegetale au fost

impartite in :

Halofile- plante care se dezvolta pe soluri sarate

Halofile obigatorii-se dezvolta doar pe soluri sarate;

Halofile facultative- specii care desi prefera solurile salinizate se

pot dezvolta si pe alte tipuri de soluri.

Nitrofile- se dezvolta pe soluri bogate in saruri de azot(urzica)

Calcifile- se dezvolta pe soluri bogate in calciu( calcit)

Dupa reactia solului sau pH, plantele au fost clasificare astfel:

Oxofile- se dezvolta pe soluri acide

Neutrofile- se dezvolta pe soluri neutre

Bazifile- se dezvolta pe souri bazice.

c. Factorii geomorfologici- acesti factori actioneaza asupra raspandirii

organismelor vegetale prin: altitudine, inclinarea pantelor, configuratia

terenului.

Un exemplu de influenta a factorilor geomorfologici il reprezinta etajarea

verticala a vegetatiei din tara noastra.

II. Factorii biotici

In aceasta grupa au fost incluse interactiunile reciproce existente intre diferite

organisme care populeaza un anumit mediu. Acesti factori impreuna cu cei fizici

contribuie la raspandirea organismelor la suprafata Terrei.

In categoria factorilor biotici au fost incluse urmatoarele relatii:

Relatiile fitogene-raporturi reciproce dintre plante;

Relatii zoogene- raporturile dintre animale;

Relatiile biocenotice- raporturi dintre animale si plante.

Relatiile fitogene- organismele vegetale intra in numeroase relatii directe sau

indirecte, care in final contribuie la cresterea dezvoltarea si raspandirea

teritoriala a plantelor. Plantele pot coopera unele cu altele pentru asi creea

conditii favorabile de viata si pot beneficia unele de altele pentru a se dezvolta

normal sau pentru a se raspandi pe uscat sau pe apa. Cele mai cunoscute relatii

fitogene sunt:

10

-parazitismul

-simbioza

-allelopatia

-relatiile mecanice

-competitia.

Parazitismul-apare atunci cand un parazit se hraneste si se multiplica pe seama

unui organism parazitat, in regnul vegetal se cunosc specii parazite atat la

plantele inferioare cat si la plantele superioare. Aceste specii nu sunt capabile sa

sintetizeze substantele organice deoarece nu contin clorofila si nu sunt capabile

de fotosinteza.

Simbioza- un caz particular de parazitism in care intre doua organisme vegetale

diferite exista o relatie de asociere in urma careia ambii parteneri profita.

Exemplu: intre radacinile leguminoaselor si bacteria fixatoare de N numita

Rhizobium leguminosaurum exista o relatie de simbioza in acest caz bacteria

furnizeaza plantelor N sub forma de azotati, iar plantele ii furnizeaza bacteriei

hidrocarbonati.

Allelopatia- relatia dintre plante prin care unele au capacitatea de a produce

o serie de substante care impiedica dezvoltarea altora. Exemplu: unele

ciuperci saprofite pot produce antibiotice care impiedica dezvoltarea unor

bacterii

Relatiile mecanice- relatiile care se dezvolta in acelasi loc. Exemplu: relatiile

dintre liana si arbor, din cauza faptului ca lianele au tesuturi mecanice slabe

pentru a ajunge la lumina este necesar sa se foloseasca de arbori.

Competitia- relatia dintre plante care consta in lupta dintre indivizii diferitelor

specii pentru ocuparea spatiului atata pe orizontala cat si pe verticala.

Relatiile zoogene- sunt in mare parte similare cu relatiile fitogene:

-parazitism;

-simbioza;

-concurenta;

-cooperare.

11

Relatiile biocenotice- in mediul natural speciile vegetale si animale nu se

dezvolta izolat ci intra in multiple interactiuni.

Relatiile dintre plante si animale, cunoscute sub numele de relatii biocenotice

sunt multiple si contribuie la diseminarea unor specii fapt care are ca si

consecinta modificarea arealului in care se dezvolta. Exemplu:smochinul a fost

introdus in Europa Mediteraneana din Asia, dar nu a putut lega fructe pana cand

nu a fost adusa si insecta care realiza polenizare( Blastophaga)

Factorul antropic- in decursul timpului in mod direct sau indirect activitatea

oamenilor a produs o serie de dezechilibre atat in cadrul vegetatiei cat si a

raspandirii organismelor animale. Astfel prin activitatea sa omul a determinat fie

disparitia unor specii, fie reducerea numarului de indivizi.

Actiunile prin care sa ajuns la aceste consecinte negative sunt:

-utilizarea unor compusi chimici atat in industrie cat si in agricultura;

-utilizarea energiei atomice;

-defrisarile;

-braconajul.

10-03-2015

CURS 3

FITOCENOZA

A. Limitele dintre fitocenoze

B. Indicii fitocenologici

C. Functii fitocenozelor

D. Structura spatiala a fitocenozei

E. Procese fitogeochimice

Fitocenoza reprezinta o portiune concreta delimitabila in spatiu a vegetatiei

unui areal oarecare in care sunt prezente conditii ecologice unitare si indici

fitocenologici specifici.

Specialistii din domeniu compara fitocenoza cu un laborator in care are loc

acumularea si transformarea substantei si a energiei.

12

A. Limitele dintre fitocenoze

-limitele bruste apar atunci cand substratul edafic(de sol) favorabil unei anumite

asociatii vegetale prezinta discontinuitati evidente;

-limitele sub forma de mozaic apar atunci cand la contactul fitocenozelor exista

fragmente intercalate care se includ reciproc;

-limite difuze apar atunci cand nu exista o organizare ;

B. Indicii fitocenologici

Acestia sunt:

a)abundenta se intelege aprecierea cantitativa bazata pe un procedeu empiric de

evaluare aproximativa a indivizilor unei specii dintr-un areal. In fitogenologie

exista urmatoarea scara de apreciere aproximativa a abundentei:

-indivizi foarte rari;

-indivizi rari;

-indivizi putin numerosi;

-indivizi numerosi;

-inidivizi foarte numerosi;

Exista si metode exacte de apreciere a abundentei unei specii care se bazeaza pe

numararea efectiva a indivizilor fiecarei specii de pe un areal bine delimitat.

b)sociabilitatea-modul de grupare a indivizilor unei specii vegetale.

Acestia se apreciaza cu urmatoarea scara:

-indivizi izolati;

-indivizi in grupe mici;

-indivizi grupati in plcuri;

-indivizi care formeaza mici colonii;

-indivizi care formeaza colonii compacte;

c)frecventa-o apreciere cantitativa in gruparea indivizilor.

Exista urmatoarele case de frecventa:

13

-clasa I: 1-20%;

-clasa a II-a: 21-40%;

-clasa a III-a:41-60%;

-clasa a IV-a: 61-80%;

-clasa a V-a: 81-100%;

O fitocenoza se dezvolta in anumite conditii de sol (Dafotop) si in anumite

conditii de clima(Climatop) impreuna alcatuiesc ECOTOPUL si BIOTOPUL.

Atunci cand intervine si crusta terestra in care sunt reunite elemente ale

biocenozei dar si parti corespunzatoare din atmosfera si hidrosfera rezulta

BIOGEOCENOZA

BIOCENOZA- se intelege un nivel supraindividual de organizare a

materiei vii in care organismele interactioneaza intre ele si convetuiesc intr-

un anumit mediu sau sector din biosfera numit BIOTOP

C. Functiile fitocenozelor

a) Functia de productie

b) Functia mediogena si de reglaj

a) functia de productie- consta in fixarea si inmagazinarea energiei solare in

biomasa populatiilor pe care o constituie . vegetatia globului reprezinta cca 25%

din biomasa biosferei

in aceasta situatie productia neta a fost calculata la aproximativ 160*10 9 tone de

substanta uscata /an. Este cunoscut faptul ca fiecare individ vegetal produce prin

fotosinteza o anumita substanta organica pe care o foloseste pentru necesarul

zilnic dar si pentru constituirea unei rezerve substantiale care poate sa fie de 2

sau 3 ori mai mare decat necesarul pentru propria existenta. Fiecare planta

autotrofa(care se hraneste singura) se afla intr-o tripla ipostaza:

-de producator;

-de beneficiar;

-de intretinator;

Totalitatea energiei solare acumulata de organismele vegetale sub forma de

substante organice reprezinta productia primara de fitomasa.

14

Exista si o productie bruta de fitomasa care reprezinta intreaga energie asimilata

si convertita in substante organice de o fitocenoza in timpul procesului de

fotosinteza.

Productia neta de fitomasa-include acea cantitate de substanta organica

disponibila dupa ce fiecare planta si-a asigurat necesarul pentru o buna

functionare

Acest necesar a fost exprimat la cca 55% din productia bruta. Daca se determina

cantitatea de substanta organica acumulata de o fitocenoza intr-un anumit

interval de timp se poate face o evaluare a fitomasei fitocenozei.

Rata acumularii de fitomasa raportata la unitatea de timp si de suprafata

reprezinta productivitatea primara a fitocenozei si sta la baza productiei primare

nete.

Aceasta productie se exprima in kg de substanta uscata sau in Jouli. 1 J-0,24 cal.

In cazul productivitatii aceste valori se raporteaza la un an pe o suprafata de un

ha.

Productia de fitomasa se poate exprima in cazul gruparilor ierboase in kg de

masa verde,iar in cazul arborilor in m3, in cazul pajistilor si a culturilor agricole

productia de fitomasa este sinonima cu recolta.

Factorii care influenteaza productia si productivitatea fitocenozei

1. Factorul climatic imprima plantelor o serie de particularitati functionale

in special ale fotosintezei. Productivitatea poate sa creasca proportional cu

cantitatea de precipitatii dar depinde de varsta plantelor si de gradul de

inclinare sau de orientarea terenului. De-a lungul perioadei de vegetatie,

productivitatea creste pana ce plantele si-au realizat suprafata foliata

optima, scazand treptat spre toamna.

2. Factorul antropic poate duce la o crestere a productivitatii fitocenozelor

prin lucrari menite sa contribuie la imbunatatirea structurii acestora sau la

ameliorarea factorului edafic sau a factorului climatic.

Valoarea functiei de productie nu trebuie privita ca fiind strict legata de

cantitatea de fitomasa(criteriu cantitativ)ci si in corelatie cu gradul de

valorificare a produselor criteriul calitativ. Exemplu: productia unei paduri de

molid nu reprezinta doar cantitatea de lemn extrasa ci si produsele care se pot

valorifica(uleiurile, rasina sau faina din cetina).

b)Functia mediogena si de reglaj

15

Activitatea fitocenozelor creeaza o serie de efecte in mediul inconjurator astfel

se poate realiza:

-reglajul factorilor climatici-se realizeaza prin redistribuirea radiatiei solare prin

atenuarea vitezei vantului, sau prin reglarea circuitului apei in natura

-reglajul pedogenezei si protectia solului- se refera la suprafata ocupata de o

fitocenoza dar si la fitocenozele situate in imediata apropiere. Exemplu-prin

activitatea sa fitocenoza este cea care determina in conditiile litologice si

climatice date formarea unui anumit tip de sol, in acest caz fitocenoza poate sa

modifice in timp evolutia unui sol deja format spre un alt tip de sol. La o scara

mai redusa fitocenoza poate modifica reactia solului, textura, culoarea sau

continutul in humus.

-reglajul circuitelor biogeochimice- cele mai importante sunt fotosinteza si

respiratia.

-reglajul zgomotelor- se poate realiza prin plantarea unor specii care sa

contribuie la diminuarea zgomotului.

D. Structura spatiala a fitocenozei

Structura orizontala reprezinta modul de repartizare a indivizilor unei specii

vegetale pe o suprafata

Structurile orizontale pot fi:

-omogene

-neomogene

Ambele tipuri de structuri prezinta la randul lor doua varietati:

-deschisa=atunci cand vegetatia este mai rara

-inchisa=cand un numar mare de indivizi acopera in intregime o suprafata.

Structura verticala(stratificare) -reprezinta dispunerea indivizilor in paturi

supra puse in stransa corelatie cu diferite cerinte fata de conditiile de mediu.

Atat supra cat si subteran, plantele dintr-o fitocenoza isi etaleaza la diferite

niveluri partile lor active realizandu-se astfel o utilizare optima a surselor de

energie, de apa si de gaze necesare in fotosinteza si respiratie.

Releveul fitocenologic

16

Consta intr-o succesiune de observatii si determinari finalizata prin transpunerea

grafica a ambiantei ecologice dintr-un anumit areal.

Perioada optima de efectuare a unui releveu depinde de vegetatie, de zona, sau

de etajul de vegetatie in care este situat arealul de studiat.

Se recomanda ca un releveu sa se efectueze in momentul de maxima asigurare a

aspectului fiecarui tip de fitocenoza.

Marimea suprafetei de proba oscileaza in functie de tipul de areal, de gradul de

inchegare a vegetatiei sau de intinderea spatiala a fitocenozei. Exista anumite

perioade care sunt recomandate pentru efectuarea releveelor fitocenologice in

diverse grupari vegetale.

Forma suprafetelor de probare difera in functie de conditiile ecologice si de

aspectul fitocenozelor. In practica se prefera sa se delimiteze suprafete de

anumite forme si dimensiuni.

Pentru prelevarea de probe locul ales, trebuie sa prezinte un anumit grad de

omogenitate.

Modul de efectuare a releveului:

1. Faza pregatitoare este utila pentru formarea imaginii de ansamblu asupra

terenului, care urmeaza a fi studiat.

Aceasta faza presupune:

a) alegerea si delimitarea terenului;

b) consultarea bibliografiei, referitoare la cadrul fizico-geografic;

c) verificarea si pregatirea materialului si a aparaturii necesare investigatiilor

practice;

2. Faza exectutarii propriu-zise a releveului presupune deplasarea pe teren

dupa anumite trasee, care sa cuprinda toate formatiunile vegetale existente

si in care sa se evidentieze influentele locale asupra acestor organisme.

Se determina si se apreciaza anumite insusiri ale fitocenozei cum ar fi:

a) inaltimea indivizilor

b) stratificarea

c) gradul de acoperire cu vegetatie

d) frecventa

17

Se recomanda sa se scrie pe fisa de observatie valoarea abundentei dar si sa se

preleveze plante care nu au putut fi identificate in mod cert si care pot fi

determinate in laborator. De asemenea un releveu fitocenologic trebuie insotit si

de prelevarea unori probe de sol sau de realizarea unor imagini fotografice.

17-03-2015

CURS 5

E.PROCESE FITOGEOCHIMICE

FOTOSINTEZA-procesul biogeochimic prin care plantele verzi

acumuleaza cantitati mari de substante organice, pe care le sintetizeaza

din substantele minerale cu ajutorul pigmentilor clorofilieni si a energiei

solare punand in libertate oxigenul

reactia prin care redam : CO2 + H2O+ 673,8Kcal------- ClorofileCH2O

+

Principala conditie care trebuie indeplinita pentru a transforma substantele

minerale simple in compusi organici este determinata de prezenta clorofilei la

care se adauga si participarea energiei luminoase care asigura desfasurarea

schimbului de gaze dintre plante si mediul exterior.

Procesele de fotosinteza au loc la plantele autotrofe(care se hranesc singure)

Importanta fotosintezei

-prin acest proces organismele vegetale isi procura energia necesara

dezvoltarii.

-tot prin acest proces plantele verzi au capacitatea de a fixa carbonul din

mediul extern iar in urma reactiilor redox se formeaza substante organice.

-fotosinteza reprezinta sursa primara de formare a substantelor organice

acumulate pe globul terestru sub diferite forme (glucide, lipide,proteine,

enzime, vitamine)

-toate aceste substante organice sintetizate de catre plante pentru necesitati

proprii devin surse alimentare necesara pentru hrana oamenilor si a

animalelor

-singurul proces care asigura purificarea continua a atmosferei, prin

asimilarea unei tone de carbon, plantele pun in libertate 2,7 tone de oxigen,

anual plantele verzi elibereaza in mediul aproximativ 460 de mil de tone de

oxigen.

18

Factorii care influenteaza fotosinteza:

a) externi

b) interni

a)Factorii externi

LUMINA- fotosinteza depinde de intensitatea luminii dar si de durata

actiunii acestora asupra plantelor, radiatiile luminoase din domeniul vizibil

sunt absorbite de catre plante in proportii de 82% , iar restul de 18% este

reflectat de frunza(400-700 nm intervalul variatiei luminii vizibile)

Prin cresterea CONCENTRATIEI DIOXIDULUI DE CARBON peste

valoarea mediei existenta in atmosfera are loc o intensificare a procesului de

fotosinteza, dar la doze mari acesta devine toxic pentru plante

APA- fotosinteza depinde in mare masura de aprovizionarea cu apa a

tesuturilor organismelor vegetale,relatia dintre intensitatea fotosintezei si

gradul de aprovizionare cu apa al plantei depinde de particularitatile

biologice ale speciei.

SUBSTANTELE MINERALE- au un rol semnificativ in procesele de

asimilatie. Exemplu: unele elemente procum Mg si azotul intra in alcatuirea

unei molecule de clorofila, alte substante precum S si fosfor intra in

componenta proteinelor din masa foliara(frunze), Fe, Mg, fosfor si bor au rol

de catalizator in cadrul reactiilor care se realizeaza in timpul fotosintezei.

Fotosinteza se desfasoara intens atunci cand organismele vegetale, sunt

aprovizionate corespunzator cu macro si micro elemente.

TEMPERATURA- la majoritatea plantelor verzi, folosinteza incepe in jurul

temperaturii de 00 C si se intensifica pe masura ce creste temperatura. Astfel

la fiecare crestere cu 10 0 a temperaturii se intregistreaza o intensificare a

fotosintezei de 1.5 moli. Temperatura optima de realizare a fotosintezei

este cuprinsa intre 20-370 C, peste aceasta temperatura procesul de

fotosinteza scade brusc pana la intreruperea totala.

SUBSTANTELE TOXICE in prezenta acestor substante care pot sa

provina din poluarea atmosferica sau din utilizarea pesticidelor care contin

19

dioxid de sulf, sau acid clorhidric, hidrogen sulfurat, fotosinteza devine

foarte sensibila.

PREZENTA OXIGENULUI IN ATMOSFERA INCONJURATOARE

procesul de fotosinteza este maxim atunci cand concentratia O2 din

atomosfera inconjuratoare nu depaseste 20 % . La o concentratie de peste 50

% intensitatea fotosintezei scade.

b)Factorii interni

SPECIA

STRUCTURA FRUNZELOR

VARSTA

CONTINUTUL IN CLOROFILA

RESPIRATIA

-procesul biogeochimic opus ca sens fotosintezei

-in acest proces substantele organice sunt descompuse pe cale enzimatica

printr-o serie de reactii redox cu eliberare de energie chimica.

-respiratia furnizeaza energia necesara reactiilor de sinteza( sinteza

proteinelor sau a grasimilor) pentru absorbtia elementelor nutritive din sol,

pentru circulatia diferitelor substante in organele vegetative, pentru procesele

de crestere

-respiratia este comuna tuturor celulelor vii pe toata durata vietii acestora,

atat ziua cat si noaptea.

-respiratia poate avea loc in functie de prezenta oxigenului in

atmosfera(respiratia aeroba) sau in lipsa acestuia( respiratia anaeroba).

1. Respiratia aeroba(aerobioza)

-este specifica organismelor vegetale adaptate sa respire in prezenta O2(la

plantele superioare si inferioare). Ecuatia de baza a respiratiei aeroba este

urmatoarea C6126

prin aceasta ecuatie are loc oxidarea gulcozei prin formarea:

20

CO2+H2O +6O2 --> 6 CO2 +6H2O+ energie(686 Kcal)

Intensitatea proceselor de respiratie aeroba este influentata de factori externi

si factori interni.

a) Factori externi

- TEMPERATURA MEDIULUI-la unele plante respiratia poate sa inceapa

si la temperaturi situate sub 00 C dar pentru majoritatea organismelor

vegetale temperatura minima de la care incepe respiratia este 00

C. Prin

cresterea temperaturii scade indentistatea respiratiei , iar temperatura

maxima la care are loc acest proces este situata intre 45-500 C.

- UMIDITATEA DIN SOL SI AER- la un continut ridicat de apa din sol

respiratia aeroba a radacinii este incetinita deoarece excesul de apa

determina reducerea cantitatii de oxigen din sol iar respiratia aeroba trece

in una anaeroba, in astfel de conditii scade activitatea functionala a

radacinii in absenta apei si a substantelor minerale. De asemenea o

uminidate ridicata a aerului atmosferic determina o scadere a intensitatii

respiratiei de la nivelul frunzelor

-CONCENTRATIA CO2 SI A OXIGENULUI DIN MEDIU- odata cu

scaderea acestor concentratii scade si intensitatea respiratiei.

-ACTIUNEA UNOR SUBSTANTE CHIMICE unele substante minerale

din sol precum nitratii sulfatii , sarurile de amoniu, dupa absorbita lor de

catre planta stimuleaza respiratia atat pe calea transportului de electroni cat si

pe calea unor procese de sinteza. Alte substante precum: ierbicide, insecticide

sau ingrasamintele pot avea efecte negative asupra procesului de respiratie,

insa aceste efecte variaza in functie de specie, de faza de vegetatie sau de

conditiile de mediu.

b) Factorii interni

VARSTA PLANTEI-la plantele tinere respiratia este mai intensa decat la

plantele mai in varsta.

ORGANUL SI TESUTUL VEGETAL respiratia creste in urmatorul sens

Radacina---- tulpina------frunze-----flori.

ACTIVATORII SI INHIBATORII ENZIMELOR RESPIRATORII

respiratia poate fi intensificata sau micsorata in intensitate , in prezenta

diferitelor substante minerale. Astfel Fe, Cu, Mn, Zn, si Co atunci cand sunt

prezente in celulele vii in concentratii mici, cresc intensitatea respiratiei si de

21

aceea poarta numele de ACTIVATORI ENZIMATICI. In schimb clorura de

sodiu, monoxid de C, acidul cianhidric, determina micsorarea intensitatii

respiratiei si de aceea se numesc INHIBATORI ENZIMATICI.

STAREA SANITARA A PLANTELOR aceasta determina modificari

importante in intensitatea respiratiei .Astfel la plantele bolnave aflate in

anumite etape de evolutie ale bolii, intensitatea respiratiei este mai ridicata

decat la plantele sanatoase. Unele traumatisme pe care le sufera planta

determina o indensificare a respiratiei printr-un acces sporit de oxigen si prin

cresterea temperaturii.

Respiratia anaeroba

-tipul de respiratie care decurge in absenta oxigenului atmosferc, si care este

caracteristic unor plante inferioare( bacterii sau ciuperci) dar care poate fi

prezent si la unele organe vegetative ale plantelor superioare( tuberculi de

cartofi)

Respiratia anaeroba care are loc la plantele inferioare, se numeste

fermentatie, iar principalul produs care rezulta este alcoolul etilic.

C6H12O6

Studiul naturii chimice a procesului de fermentatie are si aplicatie practica in:

-fermentatia alcoolica(vin, bere )

-fermentatia lactica(iaurt).

COMPOZITIA CHIMICA A ORGANISMELOR VII .

In prezent este cunoscut faptul ca in organismele vii sunt prezente aproape

toate elementele sistemului periodic. In biogeochimie, aceste elemente au

fost grupate in macroelemente, microelemente si ultramicroelemente

Macroelemente microelemente ultramicroelemente

Element

chimic

n*10-1

22

C, O, si H sunt implicate in procese enzimatice in fotosinteza, in respiratie,

transpiratie , circulatia apei, cresterea plantelor sau in rezistenta la unele

conditii nefavorabile. Aceste elemente se asimileaza in procese chimice prin

schimb prin procese redox.

Ca, Hg, Na, Cl, se gasesc sub forma de ioni si participa la reactii specifice

legate de formarea enzimelor si activarea lor. Ajuta la reglarea presiunii

osmotice , transpiratie, circulatia glucielor, si iau parte la sinteza unor

compusi organici( glucide, proteine)

Fe, Mg si Cu care participa la activarea enzimelor, formarea unor vitamine

sau pigmenti. Aceste elemente au un rol insemnat in rezistenta plantelor la

conditii nefavorabile

Exista si elemente care sunt toxice : seleniu, Hg, cadmiu care provoaca

diferite afectiuni atat in organismele animale cat si in cele vegetale.

23

-

24-03-2015

CURS 6

COMPOZITIA CHIMICA A ORGANISMELOR VEGETALE.

FITOGEOCHIMIE-disciplina care se ocupa cu aceasta compozitie chimica a

organismelor vegetale

Compozitia chimica a acestor organisme vegetale a evidentiat ca acestea contin

in cantitati specifice toate elementele chimice din sistemul periodic si care au

fost grupate in : macrobiofile; microbiofile; ultramicrobiofile. Aceasta

compozitie reflecta in mare parte cerintele organismelor vegetale fata de factorii

de mediu.

Componentele majore ale organismelor vegetale sunt :

-apa (reprezinta un continut intre 75-95% din masa proaspata )

-substanta uscata (5-25 % din masa proaspata).

1. REGIMUL DE APA AL PLANTELOR

Continutul de apa a organismelor vii este destul de ridicat, apa fiind

componentul predominant comparativ cu celelalte substante nutritive.

Continutul de apa din organismele vegetale, variaza in functie de specie, varsta

sau organul vegetativ.

In general continutul de apa a organismelor vegetale variaza in cursul zilei in

functiei de evoluatia factorilor climatici, astfel : vara pe timp senin in decurs de

24 h frunzele au un continut maxim de apa in a doua jumatate a noptii , iar

continutul minim se inregistreaza in cursul dupa amiezii deoarece ziua apa este

pierduta prin transpiratie. Exista si variatii anuale ale continutului de apa din

plante, astfel continutul maxim se inregistreaza in timpul primaverii si la

inceputul verii dupa care urmeaza o scadere evidenta in cursul lunilor iulie si

august din cauza secetei.

In timpul iernii atunci cand plantele se gasesc in repaus vegetativ continutul de

apa este minim in toate organele vegetative.

24

In functie de varsta sa constatat ca frunzele tinere au un continut de apa mai

ridicat decat cele batrane.

Apa este o componenta de baza care constituie mediul de desfasurare al tuturor

reactiilor care au loc in organele vegetative(radacina, tulpina, frunzele , florile)

De asemenea apa este si mediul de transport al ementelor nutritive dar si a

substantelor sintetizate de plante. Tot apa este cea care asigura reglarea

temperaturii organismelor si a presiunii osmotice.

Conform lui Macovski apa din tesuturile vii se prezinta sub 3 forme:

a) de solutie intraceulara;

b) sub forma de apa integrata in materia biostructurala(nu are

capacitatea transportul, dizolvarea sau transpiratia lor);

c) apa legata de coloizi si de materia biostructurala.

Apa din corpul plantelor superioare se gaseste sub urmatoarele forme(stari de

agregare):

a) lichida;

b) gazoasa;

c) solida(in conditii de temperaturi negative);

a) Apa lichida- considerata componenta de baza din toate organele

vegetative ale plantelor.

Acest tip de apa participa in cantitati mari in compozitia tuturor celulelor facand

legatura dintre organele vegetative si chiar dintre tesuturile acestor organe.

b) Apa gazoasa- prezenta in spatiile intercelulare ale organelor

vegetative, si poate fi eliminata prin transpiratie.

Apa in stare lichida se gaseste sub doua forme:

-libera;

-legata;

Apa libera este slab retinuta de organele vegetale, circula foarte usor in

interiorul celulelor dar si de la o celula la alta. Ea reprezinta mediul in care au

loc toate procesele biogeochimice.

Apa legata retinuta in interiorul organismelor vegetale cu forte puternice si

prezinta urmatoarele caracteristici:

-nu circula de la o celula la alta;

25

-nu ia parte la procesele biogeochimice;

-nu ia parte la dizolvarea substantelor organice sau anorganice;

Din punct de vedere cantitativ raportul dintre cele doua forme de apa lichida este

net favorabil apei libere. In decursul evolutiei organismelor vegetale acestea s-

au adaptat la un anumit regim de apa (plante hidrofile, mezofile, xenofile)

In viata organismelor vegetale apa indeplineste diferite roluri bazate pe insusirile

sale fizico-chimice. Apa poate fi bun solvent dar si mijloc de transport pentru

sarurile minerale absorbite de radacina din sol. Prin intermediul apei

organismele vegetale realizeaza legatura cu mediul extern, iar dintre procesele

fiziologice cel mai sensibil la lipsa apei este cresterea.

Apa are un rol important si din punct de vedere ecologic in distributia vegetatiei

la suprafata globului terestru.

Absorbtia apei de catre organismele vegetale se realizeaza pe doua cai:

a) prin intermediul radacinii(absorbtie radiculara)

b) prin intermediul frunzelor(absorbtie foliara)

a) Absorbtia radiculara-in general plantele au un sistem radicular(se refera

la radacini) puternic care este capabil sa absoarba un volum mare de apa.

Cu cat sistemul radicular este mai ramificat cu atat mai mare va fi volumul de

apa absorbit din sol. In general suprafata de contact a radacinilor cu solutia

solului este marita prin prezenta perisorilor absorbanti(ramificatii fine care se

formeaza permanent si intr-un numar foarte mare).

Absorbtia apei pe cale radiculara se realizeaza prin procesul de osmoza.

Factorii care afecteaza absorbtia apei sunt:

1. temperatura solului temperatura minima de la care incepe absorbtia

apei din sol este in jur de 00 C. Concomitent cu cresterea temperaturii are

loc o intensificare a procesului de absorbtie, astfel incat acest proces se va

desfasura in conditii optime la temperaturi cuprinse intre 20-320

C, la

temperaturi mai mari de 40o

C absorbtia apei este stopata.

2. concentratia solutiei solului absorbtia apei de catre plante se desfasoara

in conditii normale atunci cand concentratia in saruri a solutiei solului este

cuprinsa intre 0,5 si 1,5 g/l iar pH-ul are valori neutre.

3. disponibilitatea apei din sol nu toata apa din sol poate fi absorbita de

organismele vegetale. Odata ce solul in care este situat sistemul radicular

26

este lipsit de rezerva de apa, absorbtia acesteia de catre plante scade. In

aceasta situatie putem vorbi de coeficientul de ofilire care este

reprezentat prin procentul de apa care se afla in sol in momentul in care

frunzele prezinta simptome de ofilire.

b) Absorbtia foliara-este importanta mai ales in perioadele secetoase cand

plantele absorb picaturile de roua, procentual prin absorbtia foliara se

asigura intre 5-10% din necesarul de apa al plantei.

Transpiratia este procesul fitogeochimic prin care organismele vegetale elimina

apa. Dintre organele vegetative frunzele realizeaza cel mai intens procesul de

transpiratie. Intensitatea transpiratiei reprezinta cantitatea de apa eliminata de

plante, exprimata in g/h/cm2 de suprafata foliara.

Transpiratia este influentata de urmatorii factori:

1. Factorii externi lumina, umiditate atmosferica, curentii de aer,

disponibilitatea apei din sol.

2. Factori interni structura frunzei, suprafata foliara sau prezenta

tomatelor.

Apa continuta de organismele vegetale nu este pura, este o solutie complexa

formata din electroliti si molecule organice. Iar eliminarea ei, din organele

plantelor se realizeaza prin intermediul energiei solare.

Substanta uscata din organismele vegetale(cenusa)

Procesul prin care se obtine cenusa unei plante este cunoscut sub denumirea de

mineralizare uscata cenusa se obtine prin arderea sau oxidarea in aer a

materialului vegetal la o temperatura de aproximativ 450 0

C, peste aceasta

temperatura se pot pierde elemente prin volatilizare.

Continutul de cenusa al plantelor variaza de la o specie la alta dar si in functie de

varsta sau de organul vegetativ analizat, astfel frunzele contin mai multa cenusa

decat radacinile, tulpinile, sau semintele. Cenusa poate sa contina urmatoarele

substante:

-substante cu azot(proteinele);

-substante fara azot(glucide, lipide, acid organic);

-pigmentii clorofilieni;

-pigmentii carotinoizi;

27

-enzime oxidoreducatoare;

-vitamine;

-substante de crestere;

-substante anorganice(nitrati, nitriti, fosfati);

Cenusa obtinuta prin mineralizare uscata este solubilizata cu o solutie de HCl de

concentratie 6N, iar din solutia obtinuta astfel se vor determina

macroelementele, microelementele sau ultramicroelementele. In functie de rolul

pe care il au aceste elemente in cresterea si dezvoltarea plantelor au fost

impartite in 3 grupe:

1. Elemente chimice de baza(H, K,Mg, Ca, C, N, P, O, S, Fe);

2. Elemente chimice esentiale(Cu, Zn, Galiu, Bor,Mo, Mn );

3. Elemente chimice concentrate de anumite organisme(Li, Be, Al, Si, Cl);

Pana in prezent s-au facut mai multe incercari pt a stabili relatiile dintre

elementele din sistemul periodic, s-a observat ca aproape toate elementele

chimice care au un rol in nutritia normala a organismelor vegetale, se gasesc in

primele 4 perioade, ale sistemului lui Mendeleev. Daca in sistemul periodic se

traseaza o linie care uneste Ca, de Mg si C si ar ajunge la Fe, aceasta linie s-ar

plasa prin sau pe langa elementele considerate esentiale organismelor.

Aceasta linie a fost denumita linia de nutritie. Trebuie mentionat ca toxicitatea

unui element chimic creste odata cu departarea de linia de nutritie. Exista si

doua exeptii, H si Mo.

I II III IV V VI VII VIII

1 H

2 Li Be C N O

3 Mg P S Fe

4 K Ca

5

28

31-03-2015

Curs 7

Absorbtia elementelor nutritive de catre organismele vegetale

In prezent este cunoscut faptul ca in compozitia organismelor vegetale sunt

prezente aproape toate elementele chimice din sistemul periodic(care au fost

grupate in: macrobiofile,microbiofile, ultramicrobiofile).

Pentru analiza continutului in elemente biofile se foloseste metoda numita

diagnoza foliara. Aceasta consta in prelevarea probelor de frunze mature care

sunt considerate organele vegetale in care se pot acumula si sintetiza cu cel mai

intens metabolism elementele chimice. Studiile recente au aratat ca in diagnoza

foliara se pot folosi pe langa frunzele intregi si doar petiorul,limbul sau

nervurile. Exemplu: analiza chimica a limbului foliar este indicata la sfecla de

zahar,porumb,morcov,vita de vie, petiorul frunzei se foloseste pentru diagnoza

foliara la cartofi, telina, tomate, vita de vie. Nervurile frunzei se folosesc la

diagnoza foliara la porumb,conopida,salata.In cazul vitei de vie pentru diagnoza

foliara se poate folosi si seva.

Absorbtia radiculara a elementelor nutritive

Elementele chimice patrund in organismelele vegetale prin:absorbtie si schimb

ionic(cationic sau anionic).

Fiecare specie are un anumit grad de absorbtie iar parasirea elementelor nutritive

din materialul vegetal se face prin desorbtie. Absorbtia ionilor de catre

radacina se face pe doua cai:

1) fara consum de energie din partea plantei- situatie in care vorbim de o

absorbtie pasiva

2) cu consum de energie din partea plantei- situatie in care vorbim despre o

absorbtie activa.

Ionii absorbiti in celulele radacinii pot fi metabolizati local, astfel:

a) ionul amoniu NH4+ participa la radacinii la sinteza aminoacizilor. Cea

mai mare parte a ionilor absorbiti de catre radacina ajung dupa cca. 20 de

29

ore, in organele supra terestre ale plantelor(tulpina, frunze, ramuri. flori,

fructe)

Dintre factorii care conditioneaza absorbtia elementelor nutritive mentionam:

1) starea de oxidare a ionilor(valenta). Se cunoaste urmatoarea ordine de

absorbtie a cationilor: NhHioniul de amoniu

absorbit

Anioniul azotat >clor>sulfat>fosfat.

2) varsta organiselor vegetale:s-a constatat ca la celulele vegetative in

crestere absorbtia ionilor este stimulata

3) concentratia solutiei solului. In general organismele vegetale absorb mai

multi ioni atunci cand solutia solului este mai diluata.

4) pH-ul solului pentru o absorbtie normala a ionilor pH-ul solului trebuie sa

fie cuprins intre 5 si 8.

5) cantitatea de oxigen din sol, atunci cand solurile sunt afanate(cu un

continut de oxigen mai ridicat ) favorizeaza absorbtia ionilor de catre

radacinile plantelor

6) temperatura, absorbtia ionilor incepe de la 2-40 C si se intensifica intre 18-

200C , atinge o valoare maxima la 40

0 C inceteaza.

7) humusul acesta favorizeaza absorbtia elementelor nutritive

Absorbtia foliara a elementelor nutritive

Efectul maxim al absorbtiei foliare se manifesta in timpul infloririi si in

timpul producerii fructelor. In dezvoltarea normala a organismelor vegetale

sunt prezente mai multe faze de vegetatie numite fenofaze. Acestea se

caracterizeaza prin aparitia,cresterea si maturarea organelor vegetative, dar si

prin rasadire,formarea paiului, aparitia mugurilor, inflorire, fructificare.

Cerintele plantelor: fata de elementele nutritive difera de la o fenofaza la alta.

Astfel in fenoffaza de crestere vegetativa elementul determinant in cresterea

plantelor este azotul, in schimb in faza de maturitate plantele folosesc cantitati

mari de potasiu, azot, bor, iar in fenfaza de fructificare se adauga zinc, molibden

si cantitati sporite de fosfor.

In dezvoltarea organismelor vegetale se pot separa 3 perioade de consum a

elementelor nutritive:

1. perioada critica de nutritie care coincide cu primele faze de crestere si de

dezvoltare a plantelor

30

2. perioada consumului maxim care corespunde fenofazei de crestre intensa

si de incepere a acumularii substantelor de rezerva

3. perioada descresterii consumului care incepe odata cu maturarea fructelor

si a semintelor si se caracterizeaza prin acumularea maxima a substantelor

de rezerva.

In functie de nivelul de aprovizionare a solului cu elemente nutritive la care se

adauga insusirile fizice si chimice ale solului precum si conditiile climatice,

organismele vegetale pot prezenta urmatoarele stari posibile de aprovizionare cu

elemente nutritive.

Stari de aprovizionare cu elemente nutritive:

Carenta urmata de insuficienta, atingerea nivelului critic, urmat de abundenta

,exces si toxicitate

Carenta: apare atunci cand un element chimic lipseste sau este prezent in

cantitati foarte mici in mediul nutritiv al plantei, aceasta stare de carenta duce la

aparitia unor efecte negative asupra cresterii, dezvoltarii si formarii

recoltelor.Carenta se manifesta prin siptome morfologice tipice sau poate fi

evidentiata doar in urma analizei chimice.

Insuficienta: starea de nutritie caracterizata prin aprovizionarea nesatisfacatoare

cu un element dar fara a provoca modificari majore de ordin morfologic sau

fiziologic.

Nivelul critic: reprezinta concentratia maxima a elementelor chimice nutritive de

la care nu se mai obtin sporuri economice de recolta.

Abundenta: starea de aprovizionare cu un anumit element chimic care depaseste

valoarea sau nivelul critic fara a produce efecte negative in metabolismul

organismelor vegetale si fara a spori recolta.

Excesul: starea de nutritie care provoaca tulburari metabolice in organismul

plantelor si care poate determina o scadere a recoltei.

Toxicitatea: determinata de prezenta unuia sau a mai multor elemente de nutritie

intr-o concentratie foarte ridicata care determina dezvoltarea anormala si care in

final conduce la moartea organismului vegetal.

31

O planta este alcatuita din doua componente: o parte valorificabila(seminte,

fructe, tuberculi, tulpine) o parte nevalorificabila (radacini, frunze cazute, fructe

si seminte cazute).

Elementele nutritive din acestea sunt restituite solului. Intre 50-80% din

elementele nutritive extrase din sol de catre plante se gasesc in partea

valorificabila a plantelor

Prospectarea zacamintelor de minereu cu ajutorul organismelor

vegetale(metoda geobotanica)

Organismele vegetale reactioneaza intr-un fel sau altul la mediul fizic, chimic,

biologic in care se dezvolta. Dezvoltarea normala a acestor organisme este

influentata de o serie de factori legati direct sau indirect de mediul geologic sau

geochimic. De aceea in cadrul prospectarii zacamintelor cu ajutorul plantelor se

folosesc urmatoarele metode:

A. Prospectarea zacamintelor cu ajutorul plantelor indicatoare.

B. Prospectarea zacamintelor cu ajutorul plantelor indicatoare

simptomatice

C. Prospectarea zacamintelor cu ajutorul fitocenozelor.

A. Prospectarea zacamintelor cu ajutorul plantelor indicatoare.

Plantele indicatoare reprezinta acele specii ale caror conditii de vegetatie sunt

in mare masura legate de anumite insusiri ale mediului.Dupa rolul lor sau

functia indicatoare a plantelor se cunosc urmatoarele categorii:

climatoindicatori plante care indica arealul prin care traiesc.

pedoindicatori- plante care indica alcatuirea mineralogica a solului.

hidroindicatori-plante care indica umiditatea.

litoindicatori-plante care indica natura substratului litologic.

Litoindicatorii: 1. Universali

2.Locali

Metale grele

32

Elementul

chimic

Tipul de

indicatori

Specia Arealul speciei

Fe Local Clusia rosea Venezuela

Cu Universal

Local

Gypsophila

petraea

Elsholtia

mexicana

Muntele Altai.

Mexic

pb Local Erianthus

giganteus

SUA

Muntii

Metaliferi

Co

Universal

Local

Silene

cobalticola

Crotalaria

cobalticola

Provincia Shaba

Ni Alyssum

bertolanii

Metale nobile

Au Local Equisetul

arvence

Masivul Boem

Ag Local Eriogonum

ovalifolium

Monthana

Au+Ag Local Lonicera

confusa

Australia

Meralele rare

Li Local Thalictrum

minus

Siberia

Terele rare Local Hickory S.U. A

Metale radioactive

U Local Astragalus Platoul

Colorado

Metaloide

Se Local Aster venustus S.U.A

33

Nemetale

P Local Concolculus Spania

B Local Salsola nitraria

Poligonum

Marea Caspica

Iacutia

Alte indicatoare

Gipsul- eriogonum inflatum , intalnit in California

Bitumen- Anabasis salsa, intalnit in zona Marii Caspice.

Prospectarea zacamintelor cu ajutorul plantelor indicatoare simptomatice.

Sunt acele plante care se abat de la dezvoltarea normala prezentand

modificari fiziologice si anatomice particulare ca urmare a prezentei in soluri

si in materialul parental a unor continuturi ridicate in anumite elemente.

Modificarile fiziologice si anatomice se manifesta prin reducerea partiala sau

totala a unor organe vegetative sau prin pierderea proprietatii de a inflori la timp,

sau prin pierderea proprietatii de a fructifica, prin uscarea si caderea prematura a

frunzelor, fie prin prezenta pipernicismului sau a gigantismului.

Exemplu- modificarea de la starea normala de dezvoltare a plantelor crescute pe

soluri mineralizate sa remarcat in cazul speciei Papaver communtatum, aceasta

modificare fiziolofica a contribuit la descoperirea unui zacamant de Cu si Mo

din Armenia

-modificarea florilor in functie de concentratia metalelor din sol la specia numita

Pulsatilla patens, metalul responsabil de aceasta modificare este Ni, iar prezenta

excesiva a acestuia, in compozitia chimica a plantei a dus la disparitia petalelor.

Prospectarea zacamintelor cu ajutorul fitocenozei

Inca de la inceputul secolului al IXlea la cercetare au constatat localizarea

riguroasa a padurilor de pin pe soluri evoluate pe dunite si a padurii de pin si

foioase pe soluri evoluate pe peridotite

Padurea de cedrum se dezvolta pe soluri evoluate pe soluri de gabrouri si diorite,

iar padurea de molid apare mai frecvent pe soluri evoluate pe roci alcaline.

Aceste exemple demonstreaza ca asociatiile de plante pot sa largeasca

considerabil utilizarea indicatorilor individuali permitand astfel recunoasterea

substratului care poate fi sau nu mineralizat.

34

PARTIAL II

07-04-2015

Curs 8

Prospectiunea fitogeochimica

Aceasta metoda de prospectare a substantelor minerale utile se bazeaza pe

prezenta in cenusa plantelor crescute pe soluri din zone mineralizate, a unor

concentratii ridicate in elemente chimice care intra in componenta zacamintelor

de minereu.

Bazele teoretice ale acestei metode au fost fundamentate de catre geochimistul

rus Wino Gabrov inca din 1945 care arata ca organismele vegetale nu au o

compozitie chimica proportionala cu continutul global al elementelor chimice in

biosfera, atmosfera, litosfera ci cu numarul ionilor existenti in mediul de nutritie.

In aceste conditii orice modificare chimica locala determinata de prezenta unor

minerale utile, se va reflecta si in compozitia chimica a organismelor vegetale.

In general se constata in stransa legatura intre compozitia chimica a

organismelor vegetale si cea a formatiunilor prezente in substratul geologic,

acest fapt sugereaza posibilitatea ca prin intermediul vegetatiei, sa poata fi

descifrata compozitia chimica a formatiunilor geologice in care sunt prezente

diferite tipuri genetice de zacaminte de minereu.

Factorii care contribuie la acumularea de catre organismele vegetale a unor

continuturi anormale de elemente chimice sunt:

1. Necesitatile nutritive ale plantelor

2. Disponibilitatea elementelor chimice in sol sub forme usor asimilabile de

catre plante.

3. Absorbtia radiculara a elementelor chimice din sol

4. Transportul si stocarea elementelor chimice in plante.

In timpul procesului de nutritie plantele au posibilitatea de a retine toate

elementele chimice rezultate prin procese clasice de alterare a rocilor si

mineralelor.

Schema de prospectare fitogeochimica a zacamintelor de minereuri are la baza o

retea de prospectare din inainte fixata in teren de pe care se preleveaza probe.

35

Probele prelevate trebuie aduse in stare de cenusa, iar din cenusa obtinuta

trecuta in solutie, se determina acele elemente caracteristice zacamintelor.Datele

analizate cantitativ se trec pe harta sub forma de izoconcentratii.

Portiunile de teren in care apar continuturi ridicate anormale de elemente

chimice sunt supuse ulterior unor cercetari geologice complexe si sunt insotite si

de lucrari speciale de explorare.

Cantitatea de cenusa obtinuta depinde de specia vegetativa de varsta acesteia si

de conditiile ecologice.Iar cantitatea de ioni absorbita de catre radacini depind in

cea mai mare masura de corelatia lor cu mediul inconjurator.

Influenta pe care o exercita compozitia chimica si concentratia in elemente din

solutia solului asupra organismelor vegetale poate fi evidentiata sugestiv si de

cresterea si dezvoltarea speciei Matthiola incana (Mixandra) in cazul unor

continuturi variabile de cupru.

In campul 1 cand concentratia de Cu in sol este mai mica de 300 de ppm,

aspectul exterior al plantei nu se modifica.

Atunci cand concentratia Cu in sol este cuprin intre 0,073-0-84 % cresterea

mixandrei este incetinita . Iar la concentratii mai mari de 0.84 % planta nu se

mai dezvolta si in final se usuca.Aspectul exterior al plantelor poate fi

indicatorul continuturilor unor elemente chimice din solul in care acestea se

dezvolta.

La un continut relativ mic de saruri ale metalelor plantele se dezvolta normal si

nu isi schimba aspectul exterior, insa odata cu crestrea concentratiei in elemente

chimice din sol dezvoltarea normala a plantelor, este dereglata si incepe sa apara

fenomenul de cloroza(frunzele se ingalbenesc, se usuca si cad prematur).

Cand continutul de elemente chimice din sol creste are loc o degenerare

progresiva a functiilor fiziologice ale plantei fapt care determina in final moartea

acesteia.

In functie de obiectivele urmarite prospectarea fitogeochimica are loc in doua

etape :

1. O prospectarea informativa numita si strategica, care se efectueaza pe

suprafete mici si cu un volum redus de lucrari

2. Prospectarea de detaliu numita si tactica, care urmareste cercetarea

detaliata a zonelor de interes, care au fost delimitate in timpul prospectarii

36

strategice sau care urmareste extinderea unor structuri mineralizate deja

cunoscute.

Prospectarea fitogeochimica include urmatorele aspecte:

a) proprietatea anumitor specii vegetale de a selectiona unele elemente

chimice;

b) influenta varstei plantelor asupra concentratiei elementelor chimice;

c) influenta conditiilor de mediu, asupra concentratiei elementelor chimice;

d) cerecetari preliminare;

e) alegerea si prelevarea probelor fitogeochimice;

f) timpul favorabil pentru prelevarea probelor;

g) stabilirea anomaliilor fitogeochimice;

a) Proprietatea anumitor specii vegetale de a selecta unele elemente

chimice

Se cunosc doua tipuri de concentrare a elementelor chimice in cenusa plantelor:

1. concentrarea de grupa care depinde de continutul in elemente chimice

din ape, sol sau roca. Acest tip de concentrare se manifesta prin faptul ca

toate organismele vegetale dintr-un areal se deosebesc de cele din arealele

invecinate printr-un continut ridicat intr-un anumit element.

2. concentrarea selectiva aceasta este legata de proprietatea anumitor

specii vegetale de a selectiona unele elemente chimice necesare nutritiei.

Aceasta este o concentrare relativa si este mai frecventa pentru anumite

specii sau familii de plante.

In acest caz la o anumita grupa de plante acumuleaza diferite conditii cantitati

mai mari dintr-un anumit element comparativ cu alte specii de plante. Exemplu:

acumularea Al 3+

de catre specia Lycopodium clavatum, in cenusa acestei plante

sa determinat un continut de peste 50% de oxid de Al , indiferent de continutul

de Al din sol sau din roca din strat.

Unele plante sunt concentratoare selective ale anumitor elemente chimice si sunt

capabile sa se dezvolte, pe solul imbogatit in aceste elemente , de exemplu Viola

calaminaria, se dezvolta mai ales pe soluri imbogatite in Zn, dar mai ales in

zonele in care solurile au evoluat pe roci mineralizate.

Concentrarea selectiva in elemente chimice poate fi monometalica sau

polimetalica . Exemplu: plantele din familia leguminoaselor sunt concentratoare

37

specifice doar pentru Mo. In schimb ciulinul cunoscut sub numele de Trapa

natas contine fier si mangan.

In legatura cu proprietatea inegala sau selectiva a diferitelor specii de plante de a

concentra anumite elemente chimice sa remarcat si aspectul de neacumulare a

unor elemente de catre plantele respective.Exemplu sa urmarit concentratia

aurului in porumb si in specia de bob numita Vincia ferba, care s-au dezvoltat

impreuna pe un sol cu o anumita concentratie in Au, in cenusa de porumb, au

fost determinate continuturi ridicate in Au, in schimb in specia de bob Au, sa

gasit in concentratii urma.

Influenta varstei asupra concentratiei elementelor chimice

Pe masura cresterii si dezvoltarii plantelor se schimba catitatea si

compozitia chimica a cenusei.

La majoritatea plantelor anuale, cantiatea de baza de substante minerale, se

absoarbe pana la inflorire sau in timpul infloririi. Exemplu: in cazul speciei

Ovena satina(ovaz) absorbtia potasiului si a calciului are loc in prima jumatate a

perioadei de vegetatie in timp ce Mg, inregistreaza o uniformitate a procesului

de absorbtie pe intreg stadiu vegetativ.

Odata cu imbatranirea organismelor vegetale are loc o intrerupere in acumularea

elementelor chimice si o cedare a acestora, solului in care se dezvolta.

Influenta conditiilor de mediu asupra concentrarii elementelor chimice

1. Cresterea si dezvoltarea normala a unei specii vegetale, sunt posibile

numai in anumite conditii de lumina si temperatura. Sa stabilit ca durata si

intensitatea luminii solare, precum si cantitatea de caldura, exercita o

actiune puternica asupra acumularii unor elemente chimice, in cenusa

plantelor.

compozitia aerului poate influenta ritmul de acumulare a unor elemente

chimice.

Analiza chimica a speciei Solanum dezvoltata intr-o atmosfera de hidrogen

sulfurat a aratat un continut ridicat in metale grele (Fe, Cr, Pb) comparativ cu

cenusa acelorasi plante dezvoltate intr-o atmosfera obisnuita.

pH-ul solutiei solului

Experientele de laborator au stabilit ca la scaderea valorii pH-ului solutiei

solului, plantele acumuleaza mai multi cationi, si mai putini anion.

38

Ex: concentratiile Fe, Mn, P,S din cenusa mixandrei, crescuta pe un sol a

carui pH a fost modificat artificial, variaza astfel: pH-6,8 avem Fe 0,68,Mn-

0,05, P-8,56, S-14,8

pH-ul 5,2 Fe 1,07 , Mn-0,05, P-7,9

una di proprietatile solului care contribuie la acumularea de catre plante a

substantelor minerale este cea de absorbtie , in acest caz partiulele coloidale

ale solului incarcate pozitiv sau negativ isi fixeaza ionii de semn contrat iar

ca rezultat avem faptul ca acesti ioni devin greu asimilabili, de catre

plante.Ex: fasolea crescuta pe un sol format din 50 % cernoziom gras, si 50

% nisip , si fasolea crescuta numai pe un sol nisipos. In perioada de crestere

plantele au fost udate in acelasi timp cu cantitati egale de sulfat de Cu si de

aceiasi concentratie . Rezultatele au aratat ca in cenusa plantelor crescute in

solul bogat in substante coloidale, cantitatea de Cu este mai mica de 30

mg/kg, pe cand cenusa plantelor crescute pe solul nisipos a aratat o

concentratie de Cu, de 50 mg/kg(ppm).

Atunci cand in sol exista particule care au proprietatea de coloizi, aceste

particule impiedica asimilarea elementelor de catre plante.

Factorii biotici

Absorbtia radiculara a anumitor elemente chimice poate fi accelerata de

actiunea diferitelor organisme animale, prezente in solurile respective. De

asemenea deteriorarea radacinii plantelor prin diverse cai poate favoriza

asimilarea unor elemente chimice. Ex: cenusa de ovaz crescut pe un sol

nisipos, a continut in cazul deteriorarii radacinilor de 1,8 ori mai mult Fe, de

10 ori mai mult Ti, de 5 ori mai mult Al si de 2 ori mai mult Cu si Zn decat

cenusa acelorasi plante care nu au avut radacinile deteriorate.

39

05.05.2015

Curs 10

Cartarea geobotanica

Sinteza cercetarilor intreprinse asupra vegetatiei dintr-un areal luat in studiu isi

gaseste reprezentare expresiva in cartografierea geobotanica. Harta covorului

vegetal nu trebuie privita numai ca o simpla proiectie grafica a raspandire

diferitelor tipuri de vegetatie sau a comunitatilor de plante.

O harta geobotanica va evidentia si legaturile dintre comunitatile de plante

si conditiile de mediu(geografice si geologice)

Pe langa scopurile teoretice hartile geobotanice urmaresc si scopuri practice in

vederea valorificarii resurselor vegetale.Hartile geobotanice sunt utile in:

-prospectarea si identificarea apelor subterane.

-protectia si refacerea unor specii de plante

-constructii de drumuri.

-prospectarea zacamintelor metalifere si nemetalifere.

Cartarea geobotanica se realizeaza in doua etape:

1.Pe teren cand se fac ridicari geobotanice care includ o cartare integrala a

regiunii si executarea de profil. In acest scop se utilizeaza harti topografice,

aerofotograme sau imagini satelitale.

Activitatile intreprinse pe teren au rolul de a identifica asociatiile vegetale si de

a le stabili conturul in vederea reprezentarii lor pe harta.

Metoda geobotanica vizuala are la baza metoda marsh router- de reprezentarea

contururilor asociatiilor vegetale in timpul parcurgerii terenului cercetat. In acest

caz se stabileste reteaua de cartare in functie de scopul urmarit.

Reteaua de cartare are la baza etalonarea pasului prospectorului si utilizarea pe

teren a unei rulete pentru masurarea arealului cercetat.

Pentru efectuarea ridicarilor geobotanice aerovizuale este indicat ca sa fie

utilizate perioadele in care intre diferite asociatii vegetale exista cel mai intens

contrast de culori cum ar fi:

a) perioada de inflorire

b) perioada fructificarii

40

c) perioada premergatoare caderii frunzelor.

Unul dintre cele mai intense mijloace de reprezentarea grafica a unor sectiuni

caracteristice covorului vegetal il constituie realizarea profilelor geobotanice.

Avantajul acestui mijloc de reprezentare este dat de posibilitatea de redare a

corespondentei care exista intre modificarile reliefului solului substratului

litologic conditiilor hidrologice si schimbarile intervenite in alcatuirea structurii

si compozitiei covorului vegetal.

2. In laborator pe baza tuturor datelor obtiunite pe teren si prin corelarea

acestora cu informatiile obtinute de pe hartile geologice, pedologice si

climatologice se realizeaza forma finala a hartii geobotanice.

Gradul de sintetizare si generalizare depind de scara la care se intocmesc aceste

harti. Vom avea:

1. harti la scara mare 1:5000

2. harti la scara mijlocie

3. harti la scara mica

In functie de scopul urmarit, cartarea geobotanica se poate finaliza prin:

a) realizarea hartilor universale in care sunt incluse toate unitatile de

vegetatie actuala dar si de vegetatie reconstituita

b) realizarea hartilor speciale care cuprind doar anumite tipuri de vegetatie si

care prezinta interes pt anumite sectoare economice sau stiintifice.

Prin intocmirea hartilor geobotanice se sintetizeaza intr-un material grafic

sugestiv atat repartitia teritoriala a fitoindivizilor cat si a suprafetelor ocupate de

ei dar si diversitatea tipurilor de vegetatie care reflecta mediul actual in care se

dezvolta fitocenozele.

Cartarea geobotanica ofera informatii asupra potentialului biologic unui areal

poate pune la dispozitie diferitelor sectoare economice documente importante

pentru masurile de folosire rationala si de imbunatatire a valorii diverselor tipuri

de grupari vegetale si poate constitui in timp prin materialele realizate puncte de

referinta pentru aprecierea modificarilor survenite in structura gruparilor

vegetale sub actiunea factorilor de mediu sau a factorilor antropici.

Importanta cartarii geobotanice prin aspectele evidentiate anterior a justificat

initiativele organizatiei mondiale UNESCO de a introduce un program de

cercetare pe termen lung intitulat Omul si biosfera. Prin acest program s-a

urmarit urmatoarele aspecte:

41

1. Intocmirea hartilor geobotanice;

2. Intocmirea hartilor pedogeochimice;

3. Clasificarea si cartografierea ecosistemelor mondiale.

Cartarea biogeochimica a biosferei

Cartarea biogeochimica este o metoda stiintifica de intelegere a structurii

biosferei.

Aceasta metoda este bazata pe coevolutia parametrilor biologici si geologici ai

biosferei si se ocupa cu cuantificarea relatiilor dintre biota(organisme care ocupa

biosfera) si mediu.

In cartarea biosferei se folosesc urmatoarele unitati:

a) regiunea

b) subregiunea

c) provincia biogeochimica.

a)Regiunile biosferei sunt cele mai mari unitati folosite in cartarea globala a

biosferei.

Aceste regiuni prezinta caracteristici distincte legate de sol si clima si

combinatiile dintre acestea.

Parametrii predominanti sunt legati de conditiile generale cantitative si calitative

ale ciclurilor biogeochimice dar predomina reactiile biologice ale organismelor

la compozitia chimica a mediului inconjurator.

Aceste reactii se manifesta prin:

-modificarea compozitiei chimice a organismelor

-schimbul de elemente si energie

-prin sensibilitatea fiziologica la continuturi deficitare sau excesive in anumite

specii chimice

-prin afectiuni endemice.

b)Subregiunea fiecare regiune a biosferei este divizata in subregiuni, si se

cunosc doua tipuri:

-subregiunile biosferei care contin combinatii tipice de trasaturi

caracteristice regiunilor (concentratiile limita , relatiilor lor biogeochimice si

fiziologice si posibile reactii biologice)

42

-subregiunile biosferei care contin caracteristici care nu corespund

trasaturilor generale ale regiunii.Aceste subregiuni se suprapun peste

zacamintele de minereuri, peste depresiunile in care nu exista conditii de

drenare, in zonele vulcanice sau in teritoriile poluate.

c)Provinciile biogeochimice care sunt zone diferite cu caracteristici permanente

ale reactiei biologice a organismelor la continutul excesiv sau deficitar in

elemente nutritive din lantul trofic.

Formele tipice ale acestor reactii sunt bolile endemice(gusa endemica)

Se cunosc doua tipuri de provincii biogeochimice:

1. Prezinta provincii biogeochimice naturale dezvoltate in zone in care

continuturile diferitelor specii chimice din mediul de nutritie se

diferentiaza de acei indici care sunt caracteristici pentru subregiunea

inconjuratoare.

Dezvoltarea acestor provincii biogeochimice naturale a avut loc in timpul

evolutiei comune a geosferei si biosferei.

2. Provinciile biogeochimice antropogene in care continutul excesiv in

anumite elemente este o consecinta a activitatii agricole, industriale, care

se concretizeaza prin:

emisie intensiva de poluanti

utilizarea fertilizatorilor

Primul pas in subdivizarea provinciilor biogeochimice consta in existenta unei

corelatii intre frecventa afectiunilor endemice si continutul excesiv sau deficitar

in elemente esentiale in mediul de nutritie. De asemenea trebuie sa intelegem si

mecanismele biochimice si fiziologice care determina aceste corelatii.

Pentru aceasta trebuie definite si cunoscute urmatoarele notiuni:

Curba fiziologica de adaptare reprezinta relatia dintre activitatea

fiziologica si functiile biochimice ale organismelor si continutul de

elemente esentiale din mediul de nutritie

Concentratia limita inferioara este cea care determina dezvoltarea

anormala a organismelor din cauza continutului deficitar in specii chimice

esentiale.

Concentratia optima corespunde unei concentratii in elemente chimice

esentiale favorabile unei dezvoltari normale a organismelor

43

Concentratia limita superioara determina devoltarea anormala a

organismelor din cauza continutului excesiv in specii chimice esentiale.

Limitele dintre cele doua concentratii inferioara si superioara corespund unui

interval optim de dezvoltare fiziologica si biologica a organismelor.

Studiile fiziologice biochimice coroborate cu monitorizarea geochimica a

elementelor esentiale din diferite medii pot evidentia aspecte cantitative ale

ciclurilor biogeochimice din diferite provincii biogeochimice.

Pentru intocmirea hartilor biogeochimice ar trebui sa se analizeze continutul in

macronutrienti esentiali si elemente urma din sol apele de suprafata si subterane

din sedimentele lacustre si fluviale din vegetatie din produse alimentare sau

diferite resturi anumale si vegetale.

Folosind tehnicile GIS datele obtinute in urma analizei pot fi reprezentate sub

forma diferitelor straturi suprapuse pentru a crea o harta complexa a provinciei

biogeochimice analizate in care bolile endemice se coreleaza cu continutul

deficitar sau excesiv prin anumite specii prezente in mediul de nutritie.

Curs 12

26.05.2015

Biogeochimia elementelor urm

In mod traditional sunt considerate elemente urma cele care au un

continut in crustra terestra mai mic de 1 *10 -4

%. Multe dintre aceste

elemente sunt importante in biogeochimia ecosistemelor terestre si acvatice, iar

unele dintre ele sunt micronutrienti pentru plante animale si oameni.

Activitatea antropogena precum arderea combustibililor fosili, transporturile,

procesele industriale sau miniere altereaza puternic ciclurile biogeochimice ale

elementelor urma si intensifica biodisponibilitatea acestora.

44

La disponibilitati au concentratii ridicate, unele elemente pot deveni

toxice, cum ar fi:

Vanadiu, crom, mangan, cobalt, nichel, cupru, zinc, bor,arsen, seleniu,fluor,

azot, sulf. Aceste metale si nemetale au functii biogeochimice si fiziologice, in

metabolismul organismelor vii si sunt consideratemigranti activi in lantul

trofic.

Sunt si o serie de elemente urma a caror functii fiziologice si biologice nu sunt

cunoscute iar acumularea lor in ciclurile biogeochimice, conduce la aplatizarea

sau cronitizarea intoxicatiei organismelor vii. Dintre acestea cele mai

periculoase sunt? Pb, Ca, U, Hg.

Biogeochimia Cuprului

Cuprul este principalul constituient al fermentilor oxido-reducatori, in care

Cu formeaza compleci stabili cu diferite proteine. Cu este un element esential

cresterii atunci cand se afla in concentratii mici si devine toxic la concentratii

ridicate.

Proprietatile toxice ale cuprului au fost intrebuintate, pentru impiedicarea

cresterii sau a dezvoltarii organismelor nedorite precum algele si ciupercile din

sol sau din corpurile de apa.

Deficienta de Cu conduce la intarzierea maturarii culturilor in cazul

organismelor vegetale, si la diferite forme de anemie sau de boli ale sistemului

osos in cazul organismelor animale.

Acumularea excesiva a Cu, in organismele animale este insotita de icter, boli de

rinichi, iar pt organismele vegetale de cloroza.

Speciatia Cu

Exista un consens general cu privire la speciile dominante de Cu din diverse

medii. Speciile anorganice dominante sunt:

Cu2+

, Carbonat de Cu, Hidroxid de Cu(CuOH+) , iar in fazele solide vom avea,

sulfura de cupru, oxid de cupru, hidroxid de Cu.

In crusta terestra Cu, prezinta concentratii care variaza de la 10 ppm la cateva

sute de ppm, avand o valoarea medie de 70 ppm. Se cunosc mai mult de 20

45

minerale de Cu in care acest element se afla in urmatoarele stari de oxidare: 0 +1

sau +2

. Cel mai cunoscut mineral este calcopirita.

Cuprul in solutie dar si in forma solida poate fi mono sau bivalent. Formele

bivalente sunt dominante in apele naturale fiind si cele mai stabile in conditii

oxigenate. Migrarea si transportul compusilor Cu sunt dependente de valenta,

astfel: Ionii cuprosi Cu+ reactioneaza puternic cu C, ionul cupric Cu

2+, formeaza

legaturi puternice complexe, cu carbonatul, fosfatul, ionul hidroxil, amoniac, sau

cu moleculele organice.

Dizolvarea Cu este asociata cu acizii fulvici ,sa calculat ca in apa de mare la o

concentratie totala in acizi humici de 10-6

moli/C, complexele organice pot

acumula 4,6% din totalul de Cu dizolvat. In apele curgatoare peste 90% din Cu

se gaseste legat de acizii humici si fulvici, desi continutul in acesti acizi este mai

ridicat decat in mediile marine. Principalul mecanism de sorbtie a metalelor din

diferite soluri depinde de suprafata se sorbtie a metalelor de catre particulele de

sol.

In procesul de sorbtie metalele reactioneaza cu diferite grupe functionale de

compusi ai solului precum: mineralele argiloase, materia organica, oxizii de Fe,

Mn,Al si Si.

Sorbtia Cu in sol este deosebit de importanta atat din punct de vedere a ciclurilor

biogeochimice cat si pt biodisponibilitatea Cu prezent in complexele solului. Cu

cat este mai mare activitatea biologica a Cu hidratat decat a chelatilor(molecule

organice care are sfere de coordinare) si a unor complecsi organici, cu atat

efectul toxic al acestui element asupra organismelor vegetale este mai ridicat.

Sa realizat un studiu in care s-a monitorizat concentratia Cu din regiunea Rostov

din S Rusiei, monitorizarea geochimica a solului a fost efectuata la scara

1:500000 si a inclus aproape 2500 probe de sol si aproximativ 2000 de probe

vegetale(grau, orz, secara, porumb, orez, lucerna, iarba , tomate, varza, vita de

vie, floarea soarelui)

Datele obtinute in urma analizelor au aratat faptul ca un continut minim de Cu se

gaseste in solurile nisipoase, din zonele inundabile ale raurilor iar valorile

maxime cuprinse intre 70-290ppm, se intalnesc in unele cernoziomuri. Zonele

cu concentratii ridicate sunt distribuite local si sunt atribuite factorilor na