Curs_Elemente de Ecologie

download Curs_Elemente de Ecologie

of 140

Transcript of Curs_Elemente de Ecologie

ELEMENTE DE ECOLOGIE

ELEMENTE DE ECOLOGIE

Note de curs pentru studentii de la specializarea Ingineria si Protectia Mediului n Industrie

Editor: Prof.univ.dr.ing. Lucian Oprea

Omul are un drept fundamental la libertate, la egalitate si conditii de viata satisfacatoare, ntr-un mediu nconjurator a carui calitate sa-i permita sa traiasca n demnitate si bunatate. El are datoria solemna de a apara si mbunatati mediul nconjurator pentru generatiile prezente si viitoare.( Din Declaratia de la Stockholm din 1972, cu privire la protectia mediului nconjurator)

CUPRINS1. DEFINITIA, OBIECTUL SI ISTORICUL ECOLOGIEI 1.1. Definitia si obiectul ecologiei.........................................................................................5 1.2. Istoricul ecologiei pe plan mondial.............................................................................6 1.3. Istoricul ecologiei n Romnia....................................................................................8 1.4. Situatia actuala si perspectivele cercetarilor ecologice n Romnia.10 1.5. Legaturile ecologiei cu alte stiinte....................................................................................11 1.6. Subdiviziunile ecologiei........................................................................................................11 2. BAZELE TEORETICE SI PRACTICE ALE ECOLOGIEI 2.1. Organizarea sistemica a materiei...............................................................................14 2.2. nsusirile generale ale sistemelor biologice.....................................................................15 2.3. Ierarhia sistemelor biologice.........................................................................18 2.3.1. Niveluri de integrare...................................................................................18 2.3.2. Niveluri de organizare............................................................................19 2.3.3. Niveluri de organizare n ecologie...........................................................21 3. ECOSISTEMUL, FORMA FUNDAMENTALA DE ORGANIZARE A ECOSFEREI 3.1. Structura organizatorica a ecosistemului.......................................................................24 3.1.1. Biotopul..............................................................................................................24 3.1.1.1. Elemente ale mediului cosmic, diversitatea si actiunea lor n ecosistem.................................................25 3.1.1.2. Elemente ale mediului geofizic, diversitatea si actiunea lor n ecosistem.........................................................................27 3.1.1.3. Elemente ale mediului edafic solul ca mediu de viata.........................................................................................29 3.1.1.4. Elemente ale mediului hidric.............................................35 3.1.1.5. Elemente ale mediului atmosferic si rolul lor ecologic.......... ...................................................52 3.1.2. Biocenoza.......................................................................................................67 3.1.2.1. Populatia, element ecologic structural si functional al biocenozei.........................................................67 3.1.3. Functiile ecosistemului..................................................................................84 3.1.3.1. Functia energetica a ecosistemului....................................85 3.1.3.2. Circulatia materiei n ecosistem.....................................................90 3.1.3.3 Autoreglarea si stabilitatea ecosistemului.......................................95 3.2. Clasificarea ecosistemelor.................................................................................................98 4. ECOSFERA 4.1. Toposfera.........................................................................................................101 4.2. Biosfera.........................................................................................................................102 4.3. Circuitele biogeochimice globale...............................................................................102 4.3.1. Circuitul biogeochimic al carbonului...............................................103 4.3.2. Circuitul biogeochimic al azotului.............................................................104 4.3.3. Circuitul biogeochimic al fosforului............................................104 4.3.4. Circuitul biogeochimic al calciului............................................................105 4.3.5. Circuitul biogeochimic al sulfului.............................................................106 4.4. Fluxurile energetice..............................................................................................106

5. DEGRADAREA ECOSFEREI, CAUZE SI CONSECINTE ECOLOGICE 5.1. Poluarea si implicatiile ei ecologice................................................................................108 5.1.1. Revolutiile din societatea umana si impactul acestora asupra mediului.............................................................................109 5.1.2. Situatia poluarii mediului n Romnia.........................................................109 5.2. Poluarea atmosferei...110 5.2.1. Poluarea fizica....110 5.2.1.1. Poluarea sonora....110 5.2.1.2. Poluarea termica...111 5.2.1.3. Poluarea cu radiatii penetrante....112 5.2.2. Poluarea chimica.......................................................................................113 5.2.2.1. Sursele de poluare chimica naturala si artificiala........................113 5.2.2.2 Principalii poluanti ai atmosferei.................................................114 5.2.3. Poluarea biologica......................................................................................119 5.2.3.1. Criterii de apreciere a contaminarii biologice a aerului.120 5.2.4. Evaluarea poluarii aerului...120 5.2.5. Efectele atmosferei poluate asupra mediului............................................121 5.2.6. Masuri de prevenire a poluarii atmosferei..............................................122 5.3. Poluarea apelor...........................................................................................................122 5.3.1. Definitia si clasificarea poluarii apelor....................................................122 5.3.2. Surse de poluare...........................................................................................123 5.3.3. Poluarea de-a lungul zonelor de coasta.........................................................123 5.3.4. Efectele poluarii apelor...............................................................................124 5.3.5. Combaterea poluarii apei............................................................................125 5.3.5.1. Mijloace de protectie a calitatii apelor............................................126 5.3.5.2. Sisteme biologice utilizate n prevenirea poluarii apelor................127 5.3.5.3. Epurarea anaeroba a namolurilor din apele reziduale....................128 5.4. Poluarea solului............................................................................................................128 5.4.1. Activitati care genereaza poluarea solului.................................................128 5.4.2. Dereglarile solului........................................................................................129 5.4.3. Tipuri de poluare a soluluI ............................................................................129 5.4.3.1. Poluarea prin ngrasaminte chimice si organice. ...........................130 5.4.3.2.Poluarea solului cu pesticid e...........................................................130 5.4.3.3.Poluarea radioactiva sau nucleara a solului...................................132 5.5. Probleme majore ale mediului n Europa centrala si de est.................................................133 6. EDUCATIA ECOLOGICA 6.1. Educatia ecologica prin scoala.........................................................................................135 6.2. Educatia ecologica prin biserica...................................................................................137 6.3. Educatia ecologica prin mass media......................................................................138

BIBLIOGRAFIE................................................................................................................139

Elemente de ecologie

Capitolul 1. DEFINITIA, OBIECTUL SI ISTORICUL ECOLOGIEIEcologia studiaza organizarea, corelatiile si interrelatiile dintre sistemele biologice supraindividuale aflate n interactiune cu mediul de viata, productia si productivitatea, stabilitatea, dina mica si evolutia generala a ecosistemelor. n acest context specificul problematicii sale cuprinde: - cunoasterea componentelor structurale ale biotopului, a proceselor ecologice ce se desfasoara n biotop, a influentei factorilor ecologici ai biotopului asupra indivizilor biologici, asupra populatiilor si biocenozei; - cunoasterea organizarii, structurii si interrelatiilor dintre indivizii unei populatii, a interactiunii lor cu mediul abiotic; - cunoasterea organizarii si structurii biocenozelor, a interrelatiilor dintre populatiile ei, a interactiunii biocenozei cu mediul abiotic aflate n conditionare reciproca; - cunoasterea productiei si productivitatii ecosistemelor, a stabilitatii, dinamicii si evolutiei lor; - cunoasterea biomului, ca sistem de organizare a materiei vii pe o suprafata relativ mare a Terrei, reprezentnd totalitatea biocenozelor din cadrul ecosistemelor pe care le nglobeaza ecobiomul; - cunoasterea ecobiomului, ca mare unitate ecologica structurala, functionala si informationala a ecosferei; - cunoasterea biosferei ca sistem biologic superior de organizare a materiei vii; - cunoasterea organizarii si structurii ecosferei cu incidenta asupra ciclurilor biogeochimice globale, a influentei si combaterii poluarii, a relatiei om-biosfera (C. Prvu, 2001).

1.1. Definitia si obiectul ecologieiPrima definitie a ecologiei a fost data de Ernst Haeckel n 1866. Ecologia este stiinta ce se ocupa cu studiul relatiilor complexe, directe si indirecte, care au la baza lupta pentru existenta. n definitie, accentul principal se pune pe indivizii biologici cu evidentierea relatiilor complexe, directe si indirecte, ale animalelor cu mediul nconjurator, anorganic si organic , n care intervine lupta pentru existenta. Din punct de vedere etimologic cuvnt ul ecologie are la origine cuvintele din limba greaca oikos (casa, gospodarie, economie) si logos (vorbire, stiinta). Asta ar nsemna ca ecologia este stiinta care se ocupa cu economia (gospodaria) naturii. Mai trziu, au fost elaborate alte definitii: Ecologia studiaza relatiile dintre vietuitoare, plante sau animale si mediul lor, pentru a descoperi principiile dupa care se desfasoara aceste relatii (A. A. MacFadyen, 1957); Ecologia este stiinta care studiaza conditiile de existenta a fiintelor si interactiunile de orice natura, care exista ntre aceste fiinte si mediul lor (R. Dajoz, 1970); Ecologia este disciplina biologica care studiaza raporturile ntre organisme si mediul lor nconjurator ( C. F. Sacchi si P. Testard, 1971); Ecologia este studiul stiintific al interactiunilor care determina distributia si abundenta organismelor (Ch. I. Krebs, 1972).5

Elemente de ecologieLa prima vedere toate definitiile mentionate pun accentul pe organisme, respectiv pe indivizii biologici, pe relatiile existente ntre ei, precum si pe relatiile dintre ei si mediul neviu. Mai cu atentie se poate constata ca, nca de la definitia data de E. Haeckel si pna n anul 1972, definitiile abordeaza n continutul lor o nuanta de tranzitie stiintifica, accentul pun nduse pe unitati vitale supraorganismice n cadrul carora are loc procesul formarii materiei organice, transmiterii si prefacerii ei n lumea vie, lundu-se n calcul interactiunea cu mediul neviu. ncepnd cu anul 1966 are loc o noua orientare n ecologie cu elaborarea de noi definitii ntr-o alta perspectiva stiintifica: Ecologia studiaza nivelurile de organizare superioare celui individual si anume: populatii, biocenoze, ecosisteme si biosfera (E. Odum, 1966, 197l); Ecologia este stiinta relatiilor reciproce, a interactiunilor vietii si mediului pe niveluri supraorganismice (M. S. Ghilearov, 1973); Ecologia este stiinta interactiunilor n sistemele supraindividuale (B. Stugren, 1975);

Ecologia studiaza sistemele supraindividuale de organizare a materiei vii (populatii, biocenoze, biosfera) integrate n mediul lor abiotic ( N. Botnariuc, Al. Vadineanu, 1982). Dupa cum se vede, ecologia are o larga sfera de cuprindere si se situeaza la granita dintre stiintele naturii si cele sociale. Ea s-a format ca stiinta din necesitatea cunoasterii legitatilor ce dirijeaza fenomenele de organizare, functionare si existenta a lumii vii n strnsa interactiune cu mediul abiotic. Ecologia integreaza datele si metodele de cercetare ale altor stiinte n propriul sau domeniu de cercetare. Rezultatele cercetarilor ecologice sunt de mare utilitate pentru biologi, agronomi, silvicultori, piscicultori, sociologi, econo misti, ingineri, oameni politici, filosofi si, n general, pentru orice locuitor al Terrei. Ele asigura cunoasterea starii biocenozelor, biomurilor si biosferei, a ecosistemelor, ecobiomurilor si ecosferei cu formarea unei constiinte ecologice de protejare a lor.

1.2. Istoricul ecologiei pe plan mondialCunostintele ecologice au o mare vechime. Ele ncep odata cu aparitia speciei umane si constau n observatii facute asupra naturii nconjuratoare, mai ales asupra plantelor si animalelor care i asigurau mentinerea existentei. Procurarea mijloacelor de trai prin vnatoare, pescuit, adunarea fructelor, radacinilor de la pla ntele spontane, a presupus si dobndirea de cunostinte ecologice. Oamenii cunosteau bine nfatisarea si obiceiurile diferitelor animale, modul de viata al multor plante utile. S-a trecut apoi la domesticirea speciilor de animale si cultivarea speciilor de plante pe baza unor cunostinte ecologice acumulate n timp. Numeroasele observatii asupra naturii, comunicate n scris din antichitate si pna la mijlocul secolului al XIX- lea, fac posibila aparitia ecologiei ca stiinta. Bazele ecologiei sunt puse de chimistul Iustus von Liebig (1843) care scoate la iveala interactiunea planta-sol, demonstrnd dependenta organismului vegetal de concentratia elementelor chimice din sol. nsa, ideea fundamentala a ecologiei privind interactiunule cantit ative dintre fiintele vii, plante si animale, este exprimata clar si argumentata stiintific de Charles Darwin (1859). Termenul ecologie a fost introdus n stiinta de adeptul sau Ernst Haeckel (1866). El defineste ecologia ca stiinta a conditiilor luptei pentru existenta, sau stiinta economiei6

Elemente de ecologienaturii. A scos n evidenta relatiile complexe directe si indirecte ale animalelor cu mediul anorganic si organic n care intervine lupta pentru existenta. n a doua jumatate a secolului al XIX- lea s-a demarat acumularea de material faptic, idei si interpretari ecologice n interiorul obiectelor de studiu: botanica, zoologie, bacteriologie. n cadrul lor se dezvolta ecologia plantelor, ecologia animalelor, ecologia bacteriilor. Catre sfrsitul acestui secol se adnceste modul de a privi si interpreta lucrurile n ecologie, ea conturndu-se ca obiect de studiu de sinestatator. Karl Mobius (1877) concluzioneaza ca organismele nu traiesc independent, ci formeaza o grupare pe care o numeste biocenoza sau comunitate. Mai trziu, Forbes (1887) evidentiaza n cadrul apelor dulci continentale conexiunea reciproca a plantelor si animalelor. F. E. Clements (1905), n urma analizei metodelor de cercetare folosite de ecologie, introduce n aceasta stiinta notiunea de habitat. F. Dahl (1908), studiind conditiile de viata a licosidelor (un grup de arahnide) accepta si sustine notiunea de biotop. E. Warming (1909) preia conceptul de comunitate si l aplica n ecologia plantelor. Pe baza cunostintelor acumulate si n urma observatiilor personale, A. G. Tansley (1935) introduce n ecologie notiune de ecosistem care cuprinde unitatea dintre biocenoza si mediul neviu (biotop). Progresele facute n ecologie permit la mijlocul secolului al XX-.lea tratarea matematica si cibernetica a fenomenelor ecologice. Se contureaza observatii clare privind structura si reglarea trofica a biocenozei din cadrul ecosistemului, se identifica structuri si relatii din comunitati mai simple ca biocenoza. Se pun bazele fundamentale ale ecologiei trofoenergetice care explica structura si functionarea ecosistemului pe baza schimbului de energie, rezultnd aprecieri corecte asupra productiei populatiilor ce l compun. Dezvoltarea teoriei generale a sistemelor de catre L. Bertalanffy (1932, 1960), a determinat o schimbare de conceptie n ecologie. Pe baza acestor principii E.P. Odum (1957) deschide un drum nou prin tratarea sistemica a ecologiei. El pune accentul pe calitatea de sistem n comunitatile biotice si pe aspectul energetic al proceselor ecologice. n acest fel apare o noua gndire n ecologie. Ea devine o stiinta sistematica independenta si nu mai este o anexa a botanicii, zoologiei, microbiologiei, fiziologiei. Ecologia sistemica, sub aspect teoretic, urmareste cunoasterea relatiilor dintre structurile, functiile si legile ierarhiei sistemice Analiza sistemica n ecologie, bazata pe modelarea matematica, constituie singura cale de a face prognoza ecologica. Informatiile obtinute permit controlul sistemelor ecologice. Pna n anul 1960 ecologia s-a aflat n categoria stiintelor teoretice. Cercetarile care se faceau abordau medii de viata aflate ct mai putin sub influenta variatelor impacte umane. Prin activitatea sa, omul a modificat mediul. Acest lucru a dus la declansarea a o serie de retroactiuni ale caror forme de manifestare au devenit tot mai evidente, stresante si grave asupra ambiantei generale, cu repercursiuni negative asupra nevoilor umane. Sub imperativul situatiei reale a natur ii, s-a trecut de la ecologia teoretica la ecologia aplicata. Aspectul n sine i-a determinat pe ecologi sa explice procesele nou aparute n natura si sa caute sa gaseasca prin cercetare solutii concrete pentru rezolvarea lor. Tinnd cont de toate aceste modificari ale mediului si ale starii generale a ecosistemelor, la nivel planetar au avut loc reuniuni stiintifice internationale si s-au stabilit programe de cercetare ale ecologiei aplicate pentru reechilibrarea naturii. n acest scop Societatea Internationala de Ecologie (INECOL) a elaborat cu ajutorul unui grup de experti Programul International de Cercetari Ecologice pentru Realizarea Dezvoltarii Durabile. Programul Biologic International initiat de UNESCO n 1964 prevede pentru ecologie unificarea metodelor de cercetare si inventarierea proceselor ecologice la scara mondiala. La initiativa ONU a fost elaborat n anul 1986 raportul Brutland, iar n 1992, la Rio de Janeiro, pe baza lui a fost adoptat conceptul de dezvoltare durabila, prin care toate statele se obliga sa ia masurile corespunzatoare supravietuirii omenirii n conditii optime si de lunga durata pe aceasta planeta. Sunt luate n considerare aspectele economice, sociale si de protectia mediului la nivel local, regional si global prin actiuni concrete internationale.7

Elemente de ecologie

1.3. Istoricul ecologiei n RomniaGndirea ecologica n Romnia apare la nceputul secolului al XX-lea. Ea descinde din activitati stiintifice de cercetare si cuprinde domeniile: terestru, acvatic si subteran. Din activitatea de cercetare a rezultat o serie de sinteze ecologice, prezentate n cele ce urmeaza. n domeniul terestru s-au facut si se fac cercetari ecologice asupra plantelor si asupra animalelor. Botanistii ntreprind numeroase si valoroase cercetari ecologice asupra covorului vegetal, fiind n acelasi timp foarte preocupati de protejarea mediului. n acest sens, Iuliu Prodan (1875-1959) realizeaza cercetari de floristica, vegetatie si ecologie vegetala, fiind de mare importanta studiile privind ecologia plantelor halofile din Romnia, comparate cu cele din Ungaria si sesul Tisei. Are contributii deosebite la ameliorarea terenurilor alcaline din cadrul agrosistemelor si la evidentierea ecologiei buruienilor vatamatoare semanaturilor, fnetelor seculare din Bosanci si Ponoare, care au n structura covorului vegetal specii de plante endemice. Alexandru Borza (1887-1971), fondator al Gradinii Botanice din Cluj-Napoca, initiaza si desfasoara o ampla activitate de cercetare si comunicare a rezultatelor prin lucrari stiintifice de mare valoare. El pune bazele teoretice si practice ale geobotanicii romnesti, utiliznd metodologia fitocenologica a lui Braun-Blanquet. De ecologia fitocenozelor si a plantelor din mlastinele de turba s-a ocupat meritoriu Emil Pop (1897-1974) care a clarificat originea relictelor glaciare din turbariile Europei. Totodata el este unul din cei mai de seama militanti pe tarmul ocrotirii naturii si ambiantei umane din Romnia. Cercetarile ecologice asupra biocenozelor din Romnia intra sub incidenta activitatii stiintifice a lui Traian Stefureac (1908-1986), care stabileste raportul de coexistenta si interrelatii ntre diferite specii de briofite, ntre briofite si alte specii de plante caracteristice asociatiilor vegetale si formatiunilor de vegetatii din paduri, pajisti, mlastini turboase aflate n diferite etaje si zone de pe teritoriul Romniei. Activitatea sa este continuata de numerosi alti botanisti prin cercetari de detaliu concretiznd cunoasterea n cea mai mare parte a florei si structura fitocenologica a covorului vegetal ce mbraca teritoriul Romniei. Asa sunt de exemplu studiile facute de Alexandru Beldie asupra florei si vegetatiei Muntilor Bucegi (1967) si ale lui Ioan Pop asupra florei si vegetatiei Cmpiei Crisurilor (1968) iar mai recent cele facute de Nicolae Roman asupra florei si vegetatiei din sudul Podisului Mehedinti (1974), cele ale lui Gheorghe Dihoru asupra nvelisului vegetal din Muntele Siriu (1975) si ale lui Gheorghe Coldea privind studiul geobotanic asupra Muntilor Rodnei (1990). Pe aceeasi linie de preocupare ecologica privind plantele, dar cu o nota aparte, se afla si cercetarile privind vegetatia, ecologia si potentialul productiv pe versantii Podisului Transilvaniei, realizate de I. Rezmerita, St. Csuros si Z. Sprchez (1968). Lor li se adauga cercetari ecologice cu caracter complex efectuate asupra padurilor de catre specialistii din silvicultura. O contributie deosebita n acest sens si-au adus-o Al. Beldie, D. Trziu, G.E. Negulescu, V. Stanescu, I. Florescu, N. Donita, St. Purcelean, C. Bndiu etc., asupra padurii ca ecosistem si a functiilor ei. Paralel si concomitent cu cercetarea covorului vegetal s-au desfasurat multiple cercetari ecologice asupra animalelor privind conditiile lor de viata si relatiile dintre specii. Ecologia animalelor terestre n Romnia este fondata de Andrei Popovici- Bznosanu (1867-1969). El demonstreaza interactiunea dintre specii, precum si interactiunea dintre ele si mediul abiotic. Tot el face si prima clasificare a tipurilor de biotopuri existente pe teritoriul tarii noastre (1937) si introduce n stiinta ecologica termenul de bioskena (bios-viata, skena-scena), reprezentnd habitatul elementelor n care vietuiesc indivizi biologici. Elevul sau,8

Elemente de ecologieM.A. Ionescu continua opera magistrului. El initiaza si realizeaza cercetari asupra faunei frunzarului de padure. Rezultatele obtinute sunt publicate sub titlul Contributii la studiul faunei frunzarului de fag (1932). Cercetari importante sub aspect ecologic au fost si sunt realizate de zoologii de la institutele de cercetare si statiunile de cercetare aflate n diferite judete ale tarii. Rezultatele lor sunt materializate prin publicatii aparute sub egida Academiei Romne si au un caracter fundamental. Domeniul subteran sau hipoge u, reprezentat de pesteri, fante, microcaverne etc. este luat n studiu pentru prima data de Emil Racovita (1868-1947). El este ntemeietorul unei noi stiinte, biospeologia (1907) si creatorul primului Institut de Speologie din lume. Cercetarile sale asupra vietii din acest domeniu au un pronuntat caracter ecologic. mpreuna cu Al. Borza militeaza pentru organizarea ocrotirii naturii n tara noastra. Activitatea sa este continuata de scoala speologica pe care a lasat-o, care s-a marit si consolidat. Cartea Pesteri din Romnia, semnata de Traian Orghidan, Stefan Negrea, Gheorghe Racovita, Constantin Lascu, concretizeaza marea varietate de ecosisteme subterane existente n tara, cu ndemnul de cunoastere a frumusetilor si tainelor stiintifice pe care le ascund. Este de remarcat activitatea stiintifica a lui Constantin Motas care contureaza sub numele de freatobiologie (1957) studiul ecologic al faunei subterane si al cailor ei de populare. Domeniul acvatic impune si el prioritati romnesti pe plan mondial. Emil Racovita studiaza biologia cetaceelor din apele Antarcticii. Grigore Antipa (1867-1944), elev a lui E. Haeckel, studiind dinamica comunitatilor vii n cursul inferior al Dunarii si n sectorul nord- vestic al Marii Negre a intuit principiile ecologiei. Pentru prima data el elucideaza cauzele care determina productivitatea biologica a zonei inundabile a Dunarii. Faptic, descopera procesul de autoreglare prin conexiune inversa negativa, determinata de nivelurile apelor din balti n raport cu nivelul apelor fluviului Dunarea, lucru constatat si apreciat la justa sa valoare cu 50 de ani mai trziu. Procesul se realizeaza prin depunerea de aluviuni la gurile canalelor de alimentare si evacuare. Cercetnd mecanismul productivitatii biologice din aceasa zona, abordeaza studiul organizarii si functionarii biocenozelor n cadrul ecosistemelor acvatice. Ideile functionarii biocenozelor sunt dezvoltate n lucrarea Organizarea generala a vietii colective a organismelor si a mecanismului productiei n biosfera (1935). Prin activitatea sa stiintifica, Grigore Antipa este ntemeietorul ecologiei apelor dulci n Romnia si un reprezentant eminent al stiintei limnologice mondiale. Largind cercetarile sale asupra avandeltei evidentiaza influenta apelor fluviului Dunarea asupra chimismului si biocenozelor Marii Negre n zona de schimb permanent dintre apa dulce si cea salmastra. Aceste studii au fost continuate o perioada de zoologul si limnologul Ludwig Rodewald-Rudescu si Virginia Marinescu asupra influentei reciproce Dunare-Marea Neagra. Pentru mediul acvatic limnicol, bazele ecologiei sunt puse de Grigore Antipa. El este organizatorul unei explorari rationale a bogatiilor apelor din Romnia. nfiinteaza Institutul de Bioocenografie de la Constanta si Statiunea de Hidrologie din Tulcea (1924). Este fondatorul Muzeului de Istorie Naturala din Bucuresti . n mediul acvatic marin, bazele ecolo giei sunt puse de Ion Borcea (1879-1936). El initiaza si realizeaza studiul ecologic al selfului din litoralul romnesc al Marii Negre. Prin activitatea sa complexa de cercetare si prin demersurile de ndrumare a pus bazele scolii romnesti de oceanologie. Este fondatorul Statiunii Zoologice de la Agigea (1926). Astazi, n domeniul acvatic, cercetarile de ecologie sunt continuate de scoala limnologica a lui Nicolae Botnariuc si de scoala oceanologica a lui Mihai Bacescu. Activitatea de cercetare limnologica este coordonata de Nicolae Botnariuc pentru cunoasterea ecologiei biotopurilor si a biocenozelor pe care le gazduiesc, cu relevarea structurilor trofice si energetice a ecosistemelor acvatice din lunca inundabila a Dunarii si Delta Dunarii. Cercetarea oceanologica ndrumata de Mihai Bacescu urmeaza traditia marilor naintasi cuprinznd9

Elemente de ecologiedomenii tot mai speciale de ecologie, productie primara si productie secundara la litoralul romnesc al Marii Negre. Mlastinile de turba eutrofe, mezotrofe si oligotrofe sunt inventariate si cercetate n mare parte floristic de catre Emil Pop. Rezultatele cercetarilor sunt prinse n volumul Mlastinile de turba din Republica Populara Romna (1960). Mlastinile de turba din Carpatii si Subcarpatii de Curbura sunt cercetate sub aspect ecologic de Constantin Prvu. n cadrul agrosistemelor G. Ionescu-Sisesti (1885-1967) aduce o contributie deosebita la studiul ecologiei buruienilor adaptate sa traiasca mpreuna cu plantele cultivate. El precizeaza ca: buruienile rapesc plantelor cultivate o portie nsemnata din factorii de vegetatie destinate acestora: apa, hrana, caldura, lumina, spatiu. (1955). Remarcam influenta Institutului de Ecologie Aplicata din Bucuresti, fondator si director general fiindu- i Stoica Godeanu (1991). El este organizatorul cercetarilor stiintifice pe patru profiluri: elaborarea de solutii si tehnologii de reconstructie ecologica a ambiantei; cercetari teoretice si aplicative n domeniul ecologiei; cercetari n domeniul fenomenelor informationale si al tehnologiilor neconventionale; realizarea si testarea de noi produse si preparate ecologice.

1.4. Situatia actuala si perspectivele cercetarilor ecologice n Romnian ultimile decenii, n domeniul ecologiei s-au pus bazele unei noi preocupari n cercetare. Numerosi specialisti ecologi au elaborat directiile principale ale cercetarilor ecologice din Romnia pentru anii viitori. Au fost selectate si particularizate principalele domenii care pot fi abordate n cadrul unui Institut National de Ecologie Aplicata, demersuri neabordate n alte unitati de cercetare stiintifica si dezvoltare tehnologica. n prezent, Institutul de Ecologie Aplicata din Bucuresti este singura unitate de cercetare stiintifica si dezvoltare tehnologica cu profil declarat de ecologie n domeniul tehnologiilor ecologice. Aici se fac cercetari privind: redresarea ecologica a unor sisteme naturale sau modificate; controlul calitatii mediului; elaborarea de metode de supraveghere ecologica a mediului; elaborarea de sisteme integrate de epurare biologica, realizarea de biosenzori metode si procedee de recuperare de energie si substante utile din deseuri. Cercetari ecologice sectoriale se desfasoara n prezent n urmatoarele unitati: la Institutul de Biologie al Academiei Romne, cercetari si studii de ecologie terestra, acvatica si de protectie a mediului; la Institutul de Speologie al Academiei Romne, cercetari privind organizarea, functionarea si protectia ecosistemelor terestre si subterane, cu precadere carstice; la Institutul de Cercetari Biologice din Cluj-Napoca, studiul structurii si functionarii sistemelor ecologice; la Institutul de Cercetari Biologice din Iasi, cercetari fundamentale n diferite tipuri de ecosisteme, fundamentarea combaterii biologice a organismelor daunatoare; la Institutul de Cercetari pentru Epurarea Apelor Reziduale , teste biologice si studii ecotoxicologice; la Institutul de Cercetari pentru Igiena Mediului, cercetari si dezvoltare n domeniul ecologiei acvatice si terestre, refacerea echilibrului ecologic; la Institutul National de Cercetare Dezvoltare Grigore Antipa Constanta, cercetari privind evolutia si prognoza componentelor ecosistemelor si resurselor vii din Marea Neagra; la Institutul National de Cercetare Dezvoltare Delta Dunarii, Tulcea, cercetari privind starea si evolutia ecosistemelor din Delta Dunarii; la Institutul de Cercetare Dezvoltare pentru Ecologie Acvatica Pescuit si Acvacultura din Galati, cercetari n bazinele amenajate pentru piscicultura; la Institutul de Cercetari si Amenajari Silvice, cercetari n domeniul silviculturii privind ecologia forestiera; la Institutul de Cercetari Pedologice, lucrari de protectie a solurilor etc.

10

Elemente de ecologie 1.5. Legaturile ecologiei cu alte stiinteDisciplinele stiintifice studiaza anumite fatete ale unui ntreg, interconexate ntre ele. Disciplinele biologice ca biochimia, citologia, histologia, morfologia, anatomia, fiziologia, embriologia studiaza structuri si procese functionale la nivelul individual. Taxonomia, sistematica, genetica, stiinta evolutiei se adreseaza sistemelor supraindividuale clarificnd legaturile de nrudire dintre specii, stabilind ierarhia unitatilor taxonomice si mecanismele de transformare adaptativa. Stiintele care studiaza materia nevie cum sunt climatologia, geomorfologia, pedologia, chimia solului, apei, aerului ofera date privind caracterele biotopului. Informatica, matematica, fizica (termodinamica) prin aplicarea de formule si calcule lamuresc aspecte ecologice importante fara de care fenomenele ecologice reale, de fond nu pot fi ntelese. Stiintele aplicative agricultura, zootehnia, silvicultura, piscicultura, urbanistica, politologia ofera date nsemnate pentru interpretarea si integrarea informatiilor ecologice la scara regionala si planetara. Toate aceste stiinte, si nu numai ele, sunt folosite de ecologie pentru obtinerea de date privind un studiu complex asupra biotopului, populatiilor, a biocenozei, a ecosistemului, a relatiilor dintre ecosisteme, a biomului, a ecobiomului, a biosferei si ecosferei. Pe aceste considerente se poate spune ca ecologia este o stiinta interdisciplinara sintetica ridicndu-se la rangul de stiinta de sinestatatoare privind gospodarirea naturii.

1.6. Subdiviziunile ecologieiCercetarea naturii sub cele mai variate aspecte a facut posibila aparitia unor diviziuni si subdiviziuni ale ecologiei generate de metodologia aplicata si aspectele urmarite n investigatie. Tinnd seama de principalele regnuri ale viului se disting: ecologia vegetala, ecologia animala si ecologia microorganismelor. Dupa mediul de viata se disting: - ecologia terestra - cuprinde ecologia forestiera sau silvica ce studiaza padurile si tufarisurile ca sisteme ecologice, ecologia stepelor care studiaza stepele ca sisteme ecologice, ecologia deserturilor care studiaza deserturile ca sisteme ecologice, ecologia agricola care studiaza culturile agricole ca sisteme ecologice etc; - ecologia acvatica - se ocupa cu studiul apelor; iar n cadrul ei se disting: ecologia marina si oceanologica care studiaza marile si oceanele ca sisteme ecologice; ecologia apelor continentale care studiaza izvoarele, praiele, rurile, fluviile, lacurile, baltile si mlastinile ca sisteme ecologice; - ecologia subterana - care studiaza pesterile ca sisteme ecologice. Din punct de vedere al treptelor de cunoastere sistemica, populational si biocenotic, s-au diferentiat: - autecologia - are ca obiect de studiu caracteristicile ecologice ale unei anumite specii cu evidentierea adaptarilor sale la actiunea factorilor mediului abiotic si biotic; - sinecologia - are n vedere studierea raporturilor de convietuire ale indivizilor n cadrul populatiilor si a raporturilor dintre populatii n cadrul biocenozei tinndu-se seama de interactiunea lor cu conditiile mediului abiotic, de productie si productivitate (fig. 1).

11

Elemente de ecologie

Fig. 1. Diviziunile biosferei si diviziunile corespunzatoare ecologiei (dupa B. Stugren, 1982, schema modificata de C. Prvu, 1999). Dupa domeniile de cercetare ale ecologiei considerata ca stiinta biologica, S. Godeanu (1984) diferentiaza: - ecologia teoretica, care cuprinde autecologia, sinecologia si ecologia globala, din care s-au individualizat noi domenii de lucru; - ecologia mediilor de viata naturale, cu domenii de cercetare de ecologie terestra (ecologie forestiera, a solului), de ecologie acvatica (limnologie, oceanologie), de ecologie a microorganismelor. Aceste stiinte desprinse din autecologie si sinecologie devin de sine statatoare cu cercetari de ecologie animala, ecologie vegetala, ecofiziologie animala si ecofiziologie vegetala. Din cadrul ecologiei globale fac parte paleoecologia si ecoclimatologia; - ecologia mediilor modificate sau dependente de om (noosfera), cuprinde ecologia asezarilor umane si agroecologia din care se desprind ecologia umana, ecologia animalelor domestice, saprobiologia, ecotoxicologia, ecologia plantelor cultivate (acestea fiind legate indiscutabil de ecologia terestra) si ecologia acvatica, ecoclimatologia etc; - ecologia n interactiune cu alte stiinte sau domenii cum sunt cosmobiologia, radioecologia, ecologia biochimica, ecologia biofizica, genetica ecologica, acvacultura, combaterea biologica, biotehnologia, iar n cadrul protectiei mediului nconjurator-amenajarea teritoriului, conservarea naturii, prevenirea si combaterea poluarii, reconstructia ecologica. Din punct de vedere al conceptului de ecologie ca stiinta de granita, S. Godeanu (1998) diferentiaza: - ecologia teoretica ca stiinta de baza, cu subsistemele de integrare ecosistem, macroecosistem (ecobiom) si ecosfera; - ramurile ecologiei teoretice, cu subdomeniile mari ale ecologiei reprezentate de sinecologie, autecologie, ecologie terestra, ecologia mediului subteran, fiecare cu alte ramuri si domeniile ecologiei aplicate asa cum s-au diferentiat ele pna acum (fig. 2).

12

Elemente de ecologie

Fig. 2. Domeniile de cercetare ale ecologiei considerata ca o stiinta biologica (dupa S. Godeanu, 1984, citat de C. Parvu, 2001). Dezvoltarea domeniilor ecologiei a permis acumularea a numeroase cunostinte teoretice si practice, iar informatiile legate de interactiunile viu- neviu au permis ecologilor sa dea solutii n diferite probleme legate de ambianta. Cunoasterea ecologiei populatiilor, biocenozelor si a mediilor de viata, a corelatiilor si interactiunilor dintre ele, a stabilitatii si evolutiei lor este de mare importanta constituind probleme fundamentale ale ecologiei sistemice moderne si aplicate.

13

Elemente de ecologie

Capitolul 2. BAZELE TEORETICE SI PRACTICE ALE ECOLOGIEIEcologia, stiinta interactiunilor vietii cu mediul nconjurator, are un dublu profil, teoretic si aplicativ. Prin continutul sau, fiecare profil devine fundament. Fundamentele, teoretice si practice sau aplicative sunt inseparabile.

2.1. Organizarea sistemica a materieiDomeniul de preocupare al ecologiei l constituie sistemele biologice supraindividuale si mediul lor. Sistemele biologice supraindividuale sunt populatiile, biocenozele, biomul (complex de biocenoze) si biosfera. Mediul de viata este un ansamblu de componente materiale sau sisteme abiotice ale Universului care influenteaza existenta si functionarea sistemelor biologice. ntreaga natura este organizata n corpuri materiale vii si nevii. Corpurile materiale se comporta unele fata de altele ca o unitate, pastrndu-si individualitatea un timp mai mult sau mai putin ndelungat. Din punct de vedere fizic acestea sunt sisteme. Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite, unite ntr-un ntreg prin conexiuni si interactiuni. Interactiunea este un factor al unificarii, a interdependentei ntre obiectele, procesele si sistemele realitatii obiective (I. I. Jbankova, 1972). Conexiunea si interactiunea dintre elementele materiale aflate n alcatuirea oricarui sistem fac ca ele sa se mentina ca o unitate, comportndu-se ca un ntreg n relatiile cu sistemele conjuratoare. n Atomii, moleculele, celulele, plantele, animalele, padurea, lacul, mlastina, pajistea, socie tatea omeneasca, planeta, o nebuloasa, fiecare n parte reprezinta un sistem. Dupa relatiile cu mediul nconjurator sistemele sunt izolate, nchise si deschise. Sistemele izolate nu fac schimburi de materie si energie cu mediul nconjurator. n natura astfel de sisteme nu exista. Sunt doar postulate teoretice si reprezinta o stare ideala de sistem. Sistemele nchise realizeaza schimburi de energie cu mediul dar nu si schimburi de materie. De exemplu, un vas cu apa nchis ermetic ntretine schimburi de energie cu mediul. Primeste energie daca temperatura din mediul nconjurator este mai mare dect a lichidului din vas sau cedeaza energie mediului nconjurator daca lichidul are o temperatura mai mare dect cea existenta n mediu. Vasul nchis ermetic nu primeste si nu pierde materie. n natura nu exista sisteme absolut nchise, dect cele create de om. Sistemele deschise fac schimburi permanente de materie si energie cu mediul nconjurator. Sunt de doua categorii: sisteme deschise cu autoreglare, ce apartin materiei vii si sisteme deschise fara autoreglare, ce apartin materiei nevii. Natura nconjuratoare poseda o nesfrsita diversitate de sisteme deschise, vii si nevii. Sistemele vii sunt sisteme biologice. Sistemele nevii apartin materiei lipsite de viata si sunt sisteme nebiologice. Ele realizeaza schimburi permanente de materie si energie cu mediul nconjurator. O stnca, un lac, un ru, un ocean, o planta, un animal, o populatie de plante, o populatie de animale, bio cenozele sunt sisteme deschise. Lacul, de exemplu, pierde o parte din apa prin evaporatie, infiltratie, scurgere, consum biologic si primeste alta apa prin izvoare, precipitatii etc. El primeste energie n timpul zilei de la soare si cedeaza energia mediului nconjurator n timpul noptii. Temperatura apei din lac se schimba n functie de temperatura aerului caruia i cedeaza caldura sau de la care primeste caldura. Planta, ca sistem biolo gic, primeste materie prin solutiile minerale14

Elemente de ecologieluate din sol si dioxidul de carbon luat prin frunze din atmosfera si cedeaza materie prin transpiratie, prin substantele eliminate de radacina n sol, iar de frunze n atmosfera (fig. 3). Planta primeste energie sub forma de radiatie solara si o cedeaza mediului sub forma de caldura sau energie chimica cnd este consumata de un anima l fitofag. Animalul consuma materie din mediul nconjurator sub forma de alimente si oxigen si elimina n mediu produse de dezasimilatie constnd din excremente, urina si CO2 . El primeste si pierde energie.

Fig. 3. Arbore - model de sistem deschis; Primeste si cedeaza energia mediului nconjurator; consuma si cedeaza substante mediului nconjurator (CO2 , O2, apa, saruri minerale, substante organice): 1- caderea frunzelor si descompunerea lor cu eliberarea de elemente chimice n sol si CO2 n atmosfera; 2 - substante eliminate de radacina n sol (C. Prvu, 2001).

2.2. nsusirile generale ale sistemelor biologiceSistemele biologice se deosebesc de sistemele nebiologice prin nsusiri de mare importanta ecologica, reprezentate de integralitate, echilibru dinamic, program si autoreglare. Sistemele biologice au trasaturi distincte ce le diferentiaza fundamental fata de sistemele nebiologice. Ele au caracter istoric, receptioneaza informatii din mediu, le prelucreaza si transmit informatii n mediu. Informatiile sunt transmise ntr-un mod propriu, constnd din semnale specifice (sunete, culori, mirosuri, comportamente, gesturi etc.) determinate de complexitatea structurala sau de organizare (indivizi, populatii, biocenoze) si fiziologia sistemului. Gradul optim de organizare si cantitatea optima de informatii n relatiile cu sistemele biologice si nebiologice asigura persistenta sistemului. Mentinerea speciilor si a15

Elemente de ecologiealtor categorii de sisteme biologice este determinata de fidelitatea informatiei primite si transmise. Sistemele biologice au program genetic. Le sunt caracteristice integralitatea, echilibrul dinamic, autoreglarea si heterogenitatea. Programul genetic le asigura structura si comportamentul fenologic sezona l din cadrul unui an calendaristic sau ciclu de viata. Fizionomia unei biocenoze depinde de acest program. Integralitatea Fiecare sistem biologic este delimitat fata de alte sisteme biologice si se comporta ca un tot gratie conexiunilor existente ntre componentele lui. nsusirile sistemelor biologice nu se reduc la nsuma rea nsusirilor partilor din care sunt formate. Orice organism vegetal sau animal este alcatuit din numeroase organe cu structuri si functii specifice. ntre organe exis ta conexiuni si interactiuni. Fiecare ndeplineste functia specifica numai n cazul organismului ca ntreg si nu separat. De exemplu, la plante radacina, frunzele, florile, l animale sistemul a osos, muscular, nervos, aparatul respirator, circulator, digestiv, excretor, reproducator functioneaza numai n cadrul organismului luat ca ntreg. Fiecare organ luat separat nu are nsusirea organismului ntreg. Functiile de nutritie, de relatie si de reproducere nu pot fi ndeplinite dect de organismul luat ca ntreg si nu de fiecare organ luat separat. Functionarea partilor componente ale ntregului se subordoneaza legilor de functionare ale sistemului ca ntreg. Acelasi aspect este ntlnit si n cadrul unitatilor sistemice superior organizate, cum sunt populatiile si biocenozele. La populatie apar unele nsusiri care nu se gasesc la elementele ei componente. Astfel, nsusiri ca densitatea, distributia vrstelor, sexelor, potent ialul biotic etc. sunt specifice numai populatiei, nu se ntlnesc la individ. nsusirile noi, proprii populatiei, sunt rezultatul conexiunilor dintre indivizii ce o compun. Biocenoza formata dintrun ansamblu de populatii de pe un teritoriu determinat fizic este o unitate. nsusirile biocenozei nu se reduc la suma nsusirilor populatiilor ce o formeaza. Ea prezinta caracteristici n plus fata de componentii sai individuali si populationa li. Specifice biocenozei sunt lanturile trofice, reteaua trofica, cic lurile trofice. n general cu ct partile componente sunt mai diferentiate, mai specializate n ndeplinirea unor anumite functii n viata ntregului, cu att interdependenta lor va fi mai mare, organizarea sistemului mai avansata, mai complexa iar integritatea mai pronuntata" (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). Echilibrul dinamic Este starea caracteristica sistemelor biologice de orice rang. El ntretine un permanent schimb de substanta, energie si informatii cu sistemele nconjuratoare. La sistemele nebiologice, lipsite de viata, aceste nsusiri nu exista. Relatiile lor cu mediul duc treptat la dezorganizarea si disparitia sistemului. ,,O stnca, n contact cu mediul nconjurator, este treptat dezagregata si transformata in pietris si nisip" (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). Sistemele biologice transforma conditiile mediului n propriile lor conditii. Au capacitatea de autorennoire reprezentnd premisa dezvoltarii si a evolutiei. Unele elemente componente din sistem se dezintegreaza si elibereaza energia, care este folosita in sistem. Elementele distruse sunt nlocuite cu elemente noi. Sinteza noilor elemente se face pe seama substantelor si surselor de energie luate din exterior. Sistemul biologic se afla ntr-o permanenta schimbare si transformare cu pastrarea integritatii lui si sporirea cantitatii de substanta organica. Sistemele nebiologice evolueaza n sensul cresterii entropiei si dezintegrarii cu realizarea echilibrului termodinamic. Sistemele biologice au comportament antientropic, compenseaza cresterea entropiei si o depasesc, permitnd desfasurarea productiei biologice (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982).16

Elemente de ecologie

Programul Reprezinta o caracteristica a sistemelor biologice. Cresterea n complexitate a sistemului sporeste numarul programelor posibile. Orice sistem biologic are un program propriu care este pentru sine, un program inferior de coordonare a nivelurilor sistemice inferioare si un program superior de subordonare fata de nivelurile sistemice superioare. Autoreglarea Este comuna tuturor sistemelor biologice. Ea este si reprezinta un me canism cibernetic (fig. 4).

Fig. 4 Schema cibernetica a unui sistem autoreglabil: S-stimul; R -receptor; CC -centru de comanda; E- efector; Rs- raspuns Informatiile sunt culese de receptori. Ele ajung la un centru de comanda, sunt selectate si se elaboreaza raspunsul cel mai potrivit pentru conservarea sistemului. De la centrul de comanda porneste dispozitia spre efector care executa comanda primita, constituind raspunsul sistemului fata de informatiile receptionate. Raspunsul dat de efector este comunicat receptorului pe cale inversa si comparat cu comanda primita. Astfel sistemul este informat despre valoarea raspunsului. Daca raspunsul nu corespunde cerintelor sistemului, se emite o noua comanda, se obtine un nou raspuns si are loc o noua comparatie. Calea de transmitere a informatiei de la receptor la efector, poarta numele de conexiune directa, iar calea de la efector la receptor de conexiune inversa (feedback). Conexiunea inversa este obliga torie pentru orice sistem cu autoreglare. Sistemul biologic, indiferent de rang, este supus n permanenta actiunii factorilor de mediu (variatia temperaturii, umezelii, luminii, cantitatea hranei, dusmanii etc.) care tind sa-i deregleze echilibrul dinamic si sa-i prejudicieze integralitatea. n relatie cu acesti factori, prin autocontrol, sistemul biologic le contracareaza actiunea. El si modifica activitatea n functie de informatiile receptionate din mediul nconjurator n asa fel nct sa-si poata conserva integralitatea si echilibrul dinamic. Sistemele biologice au mecanisme multiple de autocontrol. Fiecare parametru este controlat (reglat) pe mai multe cai. De exemplu, scaderea temperaturii mediului ambiant face ca organismele sa ia masuri de contracarare si conservare a sistemului. Un animal homeoterm (pasare, mamifer) va contracara scaderea temperaturii printr-o modificare a mecanismului fiziologic de termoreglare. Informatiile privind scaderea temperaturii mediului la un mamifer sunt culese de receptori si transmise la creier (encefal), unde se afla centrul de reglare a temperaturii. La acest centru, informatiile privind valoarea temperaturii scazute sunt aduse si de snge le care vine de la periferie. Centrul de comanda din creier emite impulsuri nervoase care comanda contractia vaselor de snge din piele micsornd pierderea de caldura, respectiv, transpiratia; evitnd pierderea de caldura, parul se zbrleste iar aerul aflat n spatiile dintre firele de par devine un17

Elemente de ecologiebun izolator termic, oprind degajarea de caldura. Tonusul muscular se schimba. Muschii realizeaza o succesiune de contractii (tremurul) cu menirea de a regla temperatura corpului. Metabolismul se intensifica. Aceste parti ale mecanismului fiziolo gic intra n actiune pe rnd cu diferite intensitati, sau toate o data, n functie de comenzile elaborate de centrul nervos. Daca acest mecanism devine insuficient animalul recurge la alte mecanisme : si poate gasi un adapost si- l poate construi sau se poate grupa cu alti indivizi, limitnd pierderile de caldura (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). La cresterea temperaturii n mediul nconjurator mecanismul fiziologic actioneaza prin dilatarea vaselor de snge din piele, intensificarea transpiratiei etc. care sporeste pierderea de caldura, cautarea unor adaposturi mai racoroase care sa-i asigure supravietuirea. Sistemele biologice supraindividuale au mecanisme de autoreglare specifice. O populatie poate raspunde la modificarea cantitatii de hrana prin modificarea ritmului reproducerii, a productivitatii, a structurii pe vrste, pe sexe, a ritmului de crestere, a structurii spatiale etc. (N. Botnariuc. A. Vadineanu, 1982). Heterogenitatea Fiecare sistem biologic, indiferent de rang, este format din elemente diferite si poseda o diversitate interna. Elementele componente nu sunt independente, intre ele apar corelatii indispensabile existentei si integritatii sistemului. In cadrul sistemelor biologice individuale exista corelatii, conexiuni ntre organe, n sistemele populationale exista corelatii ntre sexe, ntre parinti si descendenti; n sistemele biocenotice exista corelatii ntre populatii etc. Corelatiile duc la cresterea eficientei autocontrolului si stabilitatii sistemului. Gradul de incertitudine scade. Modul de organizare pe care l au sistemele biologice le confera capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare si autodezvoltare" (N. Botnariuc, 1976).

2.3. Ierarhia sistemelor biologiceEcologia contemporana priveste ntregul Univers, ntreaga natura, ca o ierarhizare de sisteme ce se interconditioneaza. n cadrul ierarhiei sistemice a materiei vii se deosebesc niveluri de integrare si niveluri de organizare.

2.3.1. Niveluri de integrareIntegrarea consta n procesul de asamblare ntr-un tot unitar a subsistemelor ce formeaza un sistem conferindu- i acestuia calitati noi, specifice, inexis tente la nici una din partile componente. n natura orice sistem este alcatuit din subsisteme. Sistemul de dimensiuni mai restrnse devine subsistem pentru un sistem mai cuprinzator. Un organism monocelular sau pluricelular, planta sau animal, fiecare n parte este un sistem biologic. El integreaza in structura sa o ierarhie ntreaga de sisteme, care sunt subsisteme pentru sistemul imediat superior. Ierarhia sistemelor integreaza particule subatomice (protoni, neutroni, electroni), atomi, molecule, agregate moleculare, organite celulare, celule, tesuturi, organe, sisteme de organe, organism. Planta sau animalul ca sisteme biologice integreaza sisteme nebiologice (particule subatomice, atomi, molecule) si sisteme biologice (celule, tesuturi, organe etc.), rezultnd organismul ca un tot unitar. Sistemele biologice monocelulare integreaza sisteme pna la nivel celular, unde celula cu o structura proprie si functii vitale reprezinta un organism, ca de exemplu algele monocelulare, protozoarele. n toate cazurile, pornind de la atom ca nivel simplu de organizare, complexitatea sistemelor creste pna la nivelul individual al organismului ca sistem bio logic superior organizat fata de sistemele integrale. Indivizii din cadrul unei specii sunt elemente (subsisteme) pentru sistemul populational, iar acesta este un subsistem pentru sistemul18

Elemente de ecologiebiocenotic. Biocenozele devin subsisteme pentru nivelul biosferei. Daca biomul se ia n considerare ca nivel de organizare, atunci biocenozele sunt subsisteme ale biomului, iar biomul un subsistem al biosferei. Ele coexista n timp si spatiu pe principiul integrarii. Integrarea componentelor unui sistem este maxima la nivel individual si scade la niveluri superioare supraindividuale (populatie, biocenoza, biom, biosfera). 2.3.2. Niveluri de organizare Nivelul de organizare reprezinta un ansamblu de sisteme biologice echivalente sau sisteme ecologice echivalente cu caracter de universalitate. Un nivel dat trebuie sa cuprinda fara exceptie ntreaga materie vie. Sistemele din natura poseda diferite niveluri de organizare. Pornind de la cele mai simple niveluri de organizare ele devin din ce n ce mai complexe, rezultnd o adevarata ierarhie organizatorica. Aceasta este o caracteristica a materiei n general (fig. 5).

Fig. 5. Nivelurile de organizare a materiei vii: 1- nivelul submolecular; 2 -nivelul molecular; 3 - nivelul celular; 4-nivelul individual, format din indivizi biologici; 5 -nivelul populational, format din indivizi ai aceleiasi specii; 6 nivelul biocenotic reprezentnd un ansamblu de populatii de plante, animale, bacterii; 7 biosfera ( C. Prvu, 2001). n cadrul materiei vii, nivelurile de organizare cuprind exclusiv sisteme biologice. Acestea sunt nivelul individual, populational, biocenotic, biomic (complex de biocenoze) si al biosferei. Fiecare nivel de organizare se caracterizeaza prin functii si legi caracteristice specifice. Nivelul individual are ca unitati reprezentative indivizii biologici, indiferent de complexitatea organizarii lor. Acest nivel include indivizi celulari procarioti (bacterii, alge albastre, alge verzi) si indivizi monocelulari eucarioti (unele alge verzi, protozoare) pna la indivizi eucarioti pluricelulari de mare complexitate, constnd din plante, fungi (ciuperci) si animale. Nivelul individual cuprinde ntreaga materie vie. Nu exista materie vie n afara indivizilor biologici. Caracteris ticile principale ale indivizilor biolo gici sunt: metabolismul,19

Elemente de ecologieereditatea, variabilitatea, reproducerea, dezvoltarea, excitabilitatea, miscarea etc. Metabolismul constituie legea specifica sistemelor de nivel individual. El este un proces biochimic si fiziologic care se desfasoara n sine si pentru sine, permitnd integrarea sistemului in mediul ambiant. Datorita metabolismului, sistemele de nivel individual se mentin n viata, cresc, se dezvolta, se nmultesc, asigurnd capacitatea sistemelor de niveluri superioare de a acumula, transforma si transfera materia, energia si informatia. Nivelul populational (sau al speciei) are ca unitati reprezentative populatiile formate din indivizii ce apartin aceleiasi specii. Specia este unitatea taxonomica fundamentala a lumii vii. Caracterul universal al speciei a fost postulat de Karl Linne. Fiecare individ biologic apartine unei specii, care evidentiaza aceeasi zestre ereditara si caractere distincte. Nu exista indivizi biologici n afara speciilor. Spatial, specia este reprezentata prin una sau mai multe populatii, izolate reproductiv de populatiile altor specii. Pe o suprafata restrnsa (insula mica, lac, masiv muntos, vale izolata) indivizii speciei formeaza o singura populatie. In acest caz specia se confunda cu populatia. De exemplu, planta Astragalus peterfii (cunoscuta sub numele de cosaci) este ntlnita ntr- un singur loc pe glob, in pasunile de la Suatu, judetul Cluj, unde formeaza o singura populatie. De regula, n arealul sau o specie este reprezentata printr-un numar mai mare sau mai mic de populatii. Populatia este unitatea elementara specifica a proceselor ecologice" (B. Stugren, 1982). Indivizii care compun populatia se diferentiaza ntre ei prin vrsta, sex, precocitate, dimensiuni, comportament. Existenta lor, definita genetic, este scurta, ei ajungnd la maturitate, mbatrnesc si mor. Populatia nsa, ca sistem biologic continua sa existe un timp mult mai ndelungat. Longevitatea populatiei este determinata ecologic. Populatia se mentine ca sistem biologic ct timp exista conditii ecologice corespunzatoare cerintelor ei. n cadrul populatiei (speciei) exista relatii intraspecifice. Acestea sunt contradictorii si totodata unitare, concretiznd n populatie o anumita structura si functie. Relatiile intraspecifice se desfasoara pe fondul actiunii factorilor abiotic i si al relatiilor interspecifice. Diviziunea activitatii indivizilor n cadrul unui stup de albine, unui cuib de furnici, constituie un exemplu de relatie intraspecifica. Dar n cadrul indivizilor aceleiasi specii (populatii) poate exista si concurenta pentru hrana sau pentru anumiti factori abiotici (lumina, umiditate etc.). La fel reproducerea sexuata. Fiziologic, reproducerea este o trasatura a indivizilor din cadrul speciei care asigura supravietuirea populatiei si deci a speciei. Ecologic, pentru un nivel de organizare superior (biocenoza), populatia devine unitatea reproductiva elementara, asigurnd organizarea si heterogenitatea ei, cu incidenta asupra stabilitatii si evolutiei. Legea evolutiei, cea mai nsemnata lege care actioneaza la nivelul populational, este selectia naturala. Selectia naturala retine n cadrul unei populatii indivizii cei mai apti, cei mai bine adaptati cerintelor ecologice, care joaca un anumit rol n viata speciei sau populatiilor acesteia n nmultire, n raspndire, n aparare, mentinerea spatiului, mentinerea densitatii, a numarului, n concurenta cu alte specii etc. Relatiile din interiorul unei populatii (specii) constituie elementul esential de autocontrol si echilibru dinamic. Nivelul biocenotic are ca unitati reprezentative biocenozele. Biocenoza este formata dintr-un ansamblu de populatii care traiesc pe un teritoriu sau ntr-un volum de apa bine determinat. Teritoriul sau volumul de apa pe care si n care si duc viata constituie biotopul, caruia i corespund anumite conditii abiotice. Biocenoza este legata indisolubil de biotopul ei, mpreuna formnd ecosistemul. ntr-o biocenoza coexista populatii de plante producatoare de materie organica, populatii de animale care sunt consumatoare de materie organica si populatii de microorganisme care descompun materia organica corespunzatoare partilor de organisme sau organisme moarte. Diviziunea functionala a populatiilor asigura integritatea biocenozei si caracterul ei unitar. Baza unitatii o constituie relatiile interspecifice care se desfasoara pe fondul conditiilor abiotice ale biotopului. Relatiile dintre specii si relatiile speciilor cu factorii20

Elemente de ecologieabiotici ai mediului asigura homeostazia sistemului biocenotic si productivitatea lui biologica. Nivelul biomic reprezinta o grupare de biocenoze apartinnd ecosistemelor de pe o suprafata relativ mare a Terrei pe care ecobiomul le nglobeaza. Biomul ca nivel de organizare este format din biocenoze aproximativ asemanatoare (cazul padurilor) sau diferite (cazul deltelor), ntre care exista relatii bio tice complexe (C. Prvu, 2001). Nivelul biosferei este reprezentat de biosfera ca sistem biologic unic al planetei noastre. Biosfera este forma ta din totalitatea biocenozelor terestre, subterane, acvatice care constituie biomi n componenta carora exista circa 500000 specii de plante si 1500000 specii de animale. Sunt raspndite mai ales n zona de interferenta a geosferelor sau n apropierea acestora. n atmosfera au fost identificate vietuitoare, sau parti ale acestora, pna la altitudinea de 15-20 km. Dincolo de patura de ozon, cuprinsa intre 20-40 km altitudine, viata nu este posibila din cauza razelor ultraviolete. Majoritatea vietuitoarelor se concentreaza n partile inferioare ale atmosferei. Pasarile se mentin n zbor pna la naltimea de cteva sute de metri, rareori ajung la peste l000 m. Insectele, bune zburatoare, se ridica pna la naltimea de 20 m. Vietuitoarele marunte ale biosferei (bacterii, sporii de ciuperci, sporii de ferigi, polenul, algele monocelulare si insectele foarte mici) sunt sustinute si duse n altitudine de curentii ascendenti si de vnturi. n litosfera, organismele vii sunt prezente mai mult pe sol si n straturile superficiale ale solului. Unele specii de animale ajung la 5-6 m adncime, de exemplu marmotele, unele specii de rme si radacinile copacilor ajung la 8 m adncime, bacteriile din zacamintele de petrol ajung pna la 2500-3000 m adncime. n hidrosfera, vietuitoarele biosferei ajung pna la 11000 m adncime. Biosfera, aflata in limite relativ largi de 15-20 km n atmosfera, 3000 m adncime in litosfera si 11000 m n hidrosfera, functioneaza ca un ansamblu, asigurnd circulatia materiei sub forma de circuite (al carbonului, azotului, fosforului, calciului, sulfului). Biosfera, ca nvelis viu al Terrei, constituie baza geochimica cea mai puternica a ei.

2.3.3. Niveluri de organizare n ecologien ecologie, nivelurile de organizare sunt reprezentate de totalitatea sistemelor ierarhizate, cuprinse n alcatuirea unui sistem ecologic dat. Nivelurile de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consortiul, sinuzia, ecosistemul, ecobiomul, ecosfera (fig. 6). Bioskenele (merocenozele) sunt subsisteme ale consortiului; consortiile sunt subsisteme ale sinuziei; sinuziile sunt subsisteme ale ecosistemului; ecosis temele sunt subsisteme ale ecobiomului, iar ecobiomii sunt subsisteme ale ecosferei. Bioskena (merocenoza) este cel mai mic spatiu cu conditii neuniforme de existenta si cu un fond propriu de organisme (Popovici- Baznosanu, 1937), reprezentnd caramida fundamentala n structura mozaica a ecosistemului (B. Stugren, 1982). Pe lnga organismele vii, bioskena cuprinde si parti ale substratului fizic, de sol, de apa etc. De exemplu, un musuroi de crtita este format din doua bioskene. Pe suprafata lui stau la soare coleoptere (Opatrum sp.) si larve de diptere (Microdon sp.). n tunelurile din musuroi traiesc rme, uneori soareci. Baltile mici pot avea cel putin trei bioskene: 1) suprafata apei acoperita cu lintita (Lemna sp.) si fugaii (Gerris, Hydrometra) care aluneca in toate directiile; 2) stratul de apa cu matasea broastei (Spirogyra sp), bradis (Myriophillum spicatum) si broscarita (Potamogetum sp.); 3) substratul cu larve de chironomide si trichoptere. Ca bioskene pot functiona si vietuitoare sau organisme vii. De exemplu, frunza de nufar sta la limita dintre doua medii diferite: aerul si apa, posednd o asociatie proprie de animale. Pe fata superioara a frunzei stau numerosi purici21

Elemente de ecologieverzi (Aphis nymphaeae) si gndacul de trestie (Donacia crassipes) care mannca din frunza; toi aici stau la pnda diversi paianjeni din genurile Dolomedes, Piraia etc.; aici se odihnesc numeroase muste, bondari, libelule etc., majoritatea caznd prada broastelor, care si ele stau pe frunzele de nufar. n interiorul frunzei se gasesc, de regula, larve de chironomide sau de alte diptere. Pe fata inferioara se afla numeroase ponte de gasteropode: n cordoane groase de Limnaea, n cordoane mai subtiri de Bythinia sau gramajoare rotunde si turtite de Planorbis. Tot pe fata inferioara se gasesc oua de libelule (Agrions sp.) sub forma unor siruri arcuite de liniute mici; exista multi coconi de lipitoarea melcilor (Glossosiphonia sp.)., nenumarate planarii mpreuna cu ouale lor fixate printr-o codita, apoi gramajoare gelatinoase ale pontei de chironomide si larve de chirono mide. Bioskene pot fi tulpinile plantelor acvatice, tulpinile plantelor terestre, frunzele plantelor terestre, fructele.

Fig.6 Relatii ierarhice n ecologie (C. Parvu, 2001 )

Consortiul reprezinta o parte structurala a ecosistemului si este format din reunirea bioskenelor n parti structurale mai mari. Consortiul este format dintr- un nucleu central si unul sau mai multe inele de vietuitoare de diverse specii. n acest mod consortiul reuneste n aceeasi arie mai multe bioskene (merocenoze), care se influenteaza reciproc si nu pot exista22

Elemente de ecologieindependent unele de altele (B. Stugren, 1982). Ele sunt centre de actiune efemere n ecosisteme. Un arbore cu vietuitoarele sale specifice, un ciot de copac cu organismele de nevertebrate aflate pe el si n el, o piatra semingropata cu animalele de pe suprafata libera, dar mai ales de pe partea semingropata, vizuina unui animal cu numeroasele organisme nevertebrate, fiecare n parte din toate exemplele mentionate reprezinta un consortiu. Nucleul central n aceste consortii sunt: arborele, ciotul, piatra, organismul, animalele din vizuine. Consortiul nu este un sistem de populatii ci un sistem de indivizi, care apartin diverselor populatii (B. Stugren, 1982). El cuprinde si o parte a biotopului, reprezentnd aria de viata sau microbiotopul care nu este o unitate de durata. Microbiotopul este supus distrugerii prin actiunea organismelor sau a unor forte extreme. Sinuzia este formata din mai multe consortii reunite n parti structurale de rang superior. Ea are ca nucleu central o populatie, un fond vegetal sau animal (si nu un orga nism asa cum are consortiul) care si desfasoara activitatea ntr-o anumita portiune a biotopului cu factori abiotici specifici. Aici este vorba de un complex de organisme din cadrul biocenozei pe o portiune de bio top, care se mentine prin interconexiuni specifice puternice, interdependente si care nu pot exista n afara ecosistemului. De exemplu, o poiana din luminisurile unei paduri, zona de stuf de la marginea lacului, viata sub zapada n jnepenisuri sunt sinuzii (S. Godeanu, 1997). Ecosistemul reprezinta n ecologie o unitate structurala, functionala si informationala de baza si de sinestatatoare. Ecosistemul este format din biotop/biotopi si biocenoza /biocenoze. Configuratia ecosistemului este determinata de selectia de biotop asupra fondului de specii, el fiind n acest mod locul n care se desfasoara procesul evolutiei. Pe Terra exista ecosisteme marine, limnice, semiterestre (mlastini), terestre si subterane. La fiecare din ele exista combinatia viata- mediu, iar volumul schimburilor interne este mai mare dect volumul schimburilor externe de substanta, fapt ce mentine integritatea sistemului. In cadrul ecosistemului se gasesc unitati ecologice mai mici, care n ordinea complexitatii de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consortiul si sinuzia. Ecobiomul reprezinta o mare unitate ecologica, structurala, functio nala si informationala a ecosferei, are un aspect relativ omogen si este format dintr-o grupare de ecosisteme cu relatii complexe ntre ele (C. Prvu, 1997). El este format din macrobiotop si biom. Macrobiotopul reprezinta mediul neviu cu elemente mai ge nerale ale atmosferei, hidrosferei, litosferei si cosmosului, iar biomul reprezinta partea vie formata din biocenoze diverse. De exemplu, Delta Dunarii este un ecobiom n alcatuirea caruia se afla ecosisteme acvatice (lacuri, balti, mlastini, canale, japse etc.) si ecosisteme terestre (paduri, tufarisuri, pajisti, dune de nisip fixate etc.). Ecosfera este sistemul ecologic global format din toposfera (atmosfera, hidrosfera, litosfera) si biosfera reprezentnd sistemul biologic global care prin interactiunile biomurilor integrate n ecosfera determina desfasurarea circuitelor biogeochimice globale si asigura astfel continuitatea vietii pe pamnt.

23

Elemente de ecologie

Capitolul 3 ECOSISTEMUL, FORMA FUNDAMENTALA DE ORGANIZARE A ECOSFEREIEcosistemul este unitatea organizatorica si functionala fundamentala a ecosferei. El este format din combinatii de sisteme vii si nevii pe un areal specific al scoartei Pamntului. Poseda stabilitate relativa n timp, o circulatie interna a substantei, energiei si informatiei, cu transformarea si acumularea de substanta si energie. Sistemele nevii reprezentate de elemente ale mediului fizico-chimic local, climatic, geofizic, cosmic formeaza biotopul. Sistemele vii constnd din populatii de plante, animale si bacterii formeaza biocenoza. Biotopul si biocenoza ca parti reunite n ecosistem devin indivizibile. Ecosistemul poseda calitati proprii de sistem si nu sume ale partilor. El integreaza viata si mediul ntr- un tot unitar. Compozitia si fizionomia lui sunt date de conexiunile existente ntre biotop si biocenoza. n cadrul unui ecosistem se diferentiaza: structura organizatorica si functionala, struc tura spatiala, dinamica si succesiunea ecologica.

3.1. Structura organizatorica a ecosistemuluin fiecare ecosistem partile esentiale de organizare sunt biotopul si biocenoza. Biotopul, format din factorii ecologici abiotici, se afla n strnsa corelatie cu biocenoza, formata din populatii de plante, animale si bacterii. n biocenoza exista o stare complexa de functionare dependenta de starea structurala a biotopului.

3.1.1. BiotopulBiotopul reprezinta un sistem abiotic sau abiogen format dintr-un complex de factori ecologici prezenti ntr-o anumita portiune a suprafetei Pamntului sau a partii lui subterane care asigura mijloacele materiale necesare biocenozei. El constituie o unitate cu cel mai divers continut. Diversitatea si variabilitatea componentelor i confera specificitatea. Faptic, conditioneaza compozitia biocenozei si are rol de unificare, integrare. Elementele componente ale biotopului provin si apartin litosferei, hidrosferei, atmosferei si cosmo sului. La formarea lui participa solul si substratul geologic alcatuit din roci cu anumite nsusiri fizice si chimice, apa si atmosfera cu nsusiri fizice si chimice proprii, energia radianta generata de Soare, gravitatia si magnetismul Terrei. Factorii abiotici sau abiogeni ai mediului, ca parti sau elemente ale sistemelor nevii n dinamica lor, sunt si actioneaza ca factori ecologici. Factorul ecologic reprezinta o componenta a biotopului cu nsusiri de forta motrice ce determina aparitia si ntretinerea unui proces ecologic. Procesul ecologic constituie o succesiune de actiuni, de stari sau feno mene prin care se produce transformarea, respectiv evolutia n timp a sistemului sub influenta unui factor ecologic sau a unui complex de factori ecologici. Factorii ecologici sunt diferiti si specifici pentru anumite zone de longitudine, altitudine si relief, determinnd particularitatile fiecarui biotop ce conditioneaza la rndul sau instalarea si existenta unui anumit tip de biocenoza. n fiecare ecosistem, factorii ecologici ai mediului nu au valori constante, ci variaza ntre anumite limite. Variatiile pot avea sau nu periodicitate. Variatiile cu periodicitate si o anumita amplitudine au caracter de regim. Populatiile ce compun biocenoza prin selectie24

Elemente de ecologienaturala s-au adaptat la variatia periodica a diferitilor factori ecologici manifestati intre anumite limite de toleranta. Prin adaptare, biocenoza raspunde corelativ regimului, ritmului si amplitudinii variatiilor periodice impuse de factorii ecologici. Variatiile externe ale acestor factori constituie limitele de toleranta pentru mentinerea vietii unor populatii sau specii. Variatiile fara periodicitate apar neasteptat si adesea depasesc ca amploare limitele variatiilor de regim. Asemenea variatii au caracter de perturbare, de zgomot" pentru sistemul biocenotic si devin factori limitanti. Efectul consta n eliminarea unui numar mai mare sau mai mic de indivizi din cadrul populatiilor biocenozei. Implicatiile sunt diverse, n unele cazuri catastrofale. Reducerea sub anumite limite a numarului de indivizi poate duce la disparitia unor populatii din cadrul biocenozei. Acest aspect este determinat de presiunea dusmanilor si a concurent ilor care actioneaza distructiv asupra lor. Disparitia unei populatii sau a mai multor populatii presupune o restructurare a relatiilor dintre populatiile r mase n biocenoza. In situatia cnd, totusi, a pornind de la un numar mic de indivizi, populatia se reface, genotipul ei va fi diferit fata de cel al populatiei initiale. Caracteristicile adaptative ale populatiei se schimba atragnd dupa sine mai mult sau mai putin pregnant modificarea relatiilor cu alte populatii. Factorii ecologici ai biotopului joaca un rol determinant n activitatea ecosistemului. Ei provoaca sau influenteaza fenomene fizice, chimice si biologice cu exteriorizarea unei anumite stari structurale si functionale a ecosistemului. Ei provin din mediile cosmic, geofizic, orografic, edafic, hidrologic, atmosferic, geografic, biocenotic. n cadrul nvelisului terestru, apa, aerul si solul sunt elemenle finite. Transformarile si prefacerile lor nu genereaza cantitati n plus. Din acestea aerul, apa, o parte din elementele minerale ale scoartei terestre si din organismele biocenozei se afla ntr- un circuit continuu.

3.1.1.1. Elemente ale mediului cosmic, diversitatea si actiunea lor n ecosistem Lumina si temperatura sunt factori ecologici abiotici, fizici, care provin n principal din mediul cosmic. Ele sunt generate de radiatia solara si se propaga sub forma de raze calo rice, luminoase, electromagnetice. Fiecare componenta a radiatiei solare are o anumita lungime de unda: radiatiile ultraviolete 0,28-0,38 ; radiatiile luminoase 0,38-0,78 ; radiatiile infrarosii 0,78-3 . n radiatiile luminoase are loc procesul de fotosinteza. Radiatiile infrarosii si ultraviolete sunt invizibile, dar percepute prin efectele lor termice. Actiunea lor este covrsitoare pentru stimularea si existenta vietii. Ele genereaza multiple fenomene climatice care infuenteaza prezenta si functionalitatea ecosistemelor. Lumina, provenienta si rolul ei ecologic Lumina are importanta ecologica maxima. Sursele cosmice de lumina sunt Soarele si stelele aflate n afara sistemului nostru solar. Izvorul de lumina si energie termica provine din reactiile termonucleare. Lumina venita de la Soare este cea mai importanta. Ea este produsa de radiatiile cu lungimea de unda de 0,39-0,76 si reprezinta principala sursa de energie pentru viata de pe Pamnt. Compozitia, intensitatea si durata de iluminare n ecosisteme se schimba n functie de mai multi factori: unghiul de cadere a razelor solare, transparenta atmosferei, nebulozitatea etc. Prezenta norilor, a cetii, a unor gaze n atmosfera micsoreaza intensitatea luminii, care devine difuza. Lipsa lor face ca luminozitatea sa fie maxima. Formele de relief modifica intensitatea luminii. Vaile adnci sunt mai slab luminate dect vrfurile muntilor. Intensitatea luminii difera, de asemenea, de la nivelul marii spre vrfurile nalte ale muntilor. Iluminarea n cursul unei zile are o curba ascendenta si una descendenta. Iluminatul debuteaza slab dis-de-dimineata si creste n intensitate catre amiaza, dupa care ncepe sa scada progresiv pna la instalarea noptii.25

Elemente de ecologieLumina variaza in intensitate si ca durata n cursul anotimpurilor. Durata iluminarii creste primavara catre vara, cnd ajunge maxima, apoi ncepe sa scada catre toamna si pana iarna, cnd este cea mai scurta. Ecologic, lumina permite perceperea lumii nconjuratoare, face posibila comunicarea ntre indivizii populatiilor, ntre populatiile unui ecosistem si mai mult dect att serveste ca sursa de energie pentru fotosinteza. Sub actiunea luminii are loc fotoliza apei, reducerea CO2 si biosinteza de substanta organica. Procesul are loc n toate plantele ce contin clorofila indiferent de dimensiunea lor si ecosistemul din care fac parte, terestru sau acvatic, in ele materia anorganica este transformata n materie organica, ce constituie direct sau indirect sursa de hrana ntr-un ecosistem. Sub acest aspect, sursa solara de lumina reprezinta baza existentei si functionalitatii ecosistemelor din cadrul ecosferei. Disparitia luminii solare ar duce catastrofal la disparitia plantelor fotosintetizante, atragnd dupa sine disparitia animalelor si a omului, din lipsa a posibilitatii de nutritie, a cresterii concentratiei de CO2 n natura, paralel cu diminuarea oxigenului. Lumina are importante efecte n dirijarea ritmurilor de viata diurn si anual, precum si parcurgerea diverselor stadii de dezvoltare. Ea actioneaza asupra organismelor prin compozitia, intensitatea si durata ei diurna si anuala. Desfasurarea proceselor ecologice si a multiplelor activitati stimulate de lumina este la rndul ei influentata de temperatura. Temperatura, provenienta si rolul ei ecologic n cadrul ecosistemelor temperatura provine din surse cosmice, surse interne planetare, surse artificiale si surse biologice. Sursa cosmica a temperaturii generate de Soare prin radiatiile infrarosii si ultraviolete este de cea mai mare importanta pentru toate ecosistemele pe care le are Terra. Sursa de ncalzire a atmosferei, a solului, a apei etc. este radiatia solara, care se propaga sub forma de raze calorice, luminoase si electrice. Efectele termice ale radiatiei calorice sunt date de radiatiile infrarosii si ultraviolete. Energia radianta venita de la Soare se numeste insolatie. O parte a energiei este absorbita de mediile fizice si biotice, iar alta parte este reflectata n spatiu. Cantitatea de energie calorica ajunsa la suprafata ecosistemelor depinde de constanta solara, unghiul de incidenta a razelor solare, grosimea si coeficientul de transparenta a atmosferei. ncalzirea prin radiatia solara nu este uniforma n spatiu si nici constanta n timp. Aceeasi cantitate de caldura ncalzeste uscatul de doua ori mai mult dect apa. Deosebirea de ncalzire ntre uscat si apa este data de nsusirile lor fizice si de structura. Apa are o caldura specifica mai mare dect uscatul. Se ncalzeste si se raceste mai ncet dect el. Sub acest aspect conditiile de ncalzire a aerului la suprafata marii sau la suprafata unui lac mare sunt cu totul altele dect cele existente deasupra uscatului, unde o mare importanta n ncalzirea lui o au configuratia reliefului, natura si structura solului, prezenta sau absenta covorului vegetal, prezenta zapezii etc. Relieful influenteaza conditiile ncalzirii prin altitudine si expunerea versantilor. Altitudinal temperatura medie anuala scade cu 1C la 200 m. Din aceasta cauza temperatura de la nivelul cmpiilor este mai ridicata dect la nivelul dealurilor si podisurilor si cu att mai mult fata de culmile muntilor. Temperatura de la baza muntelui este mai ridicata dect n zona alpina. Expunerea versantilor fata de caderea razelor solare este diferita. Unii versanti sunt bine nsoriti, altii mai putin, iar altii deloc. Solul nisipos sau argilos, uscat si afnat, umed si compact, acoperit cu vegetatie sau complet descoperit influenteaza procesul de ncalzire. Puterea de absorbtie a radiatiilor calorice de catre sol depinde de gradul sau de conductibilitate. Solurile nchise la culoare absorb 85-90 % din radiatiile calorice primite, iar restul de 10-15 % se reflecta. Solurile uscate si afnate au conductibilitate redusa, se ncing foarte repede; cele compacte si umede au conduc tibilitate mare, se ncalzesc mai greu si se racesc mai greu. Covorul vegetal are o mare suprafata de receptie a razelor solare, absoarbe 74 % si reflecta 26 %. Consumul de caldura realizat de plante le stimuleaza fotosinteza, transpiratia si respiratia, stimuleaza n corpul lor circulatia sevei brute si elaborate, stimuleaza productia si26

Elemente de ecologieproductivitatea plantelor care formeaza baza trofica ntr- un ecosistem. Zapada ziua reflecta razele solare n proportie de 75-90 % iar noaptea intensifica iradiatia terestra. Noptile de ia rna cu zapada sunt mai reci dect cele fara zapada. Prin radiatie, suprafata Pamntului (uscat si apa) cedeaza atmosferei cea mai mare parte din caldura primita de la Soare producnd ncalzirea ei. Pe teritoriul Romniei, sumele medii ale radiatiei solare prezinta deosebiri in raport de nebulozitate, latitudine, altitudine si particularitatile meteorologice ale peisajului geografic. Pentru jumatatea de nord a tarii sumele se grupeaza ntre 110-117 kcal/cm2 /an, iar pentru jumatatea de sud se grupeaza ntre 120-127 kcal/cm2 . n decursul anului, pentru partea de nord a Romniei, valorile lunare ale bilantului radiativ sunt pozitive n intervalul ma rtie- noiembrie iar pentru partea de sud si sud-est ntre lunile februarie-noiembrie. Iarna, valorile bilantului radiativ sunt n general negative, fara a scadea sub 1 kcal/cm2 /luna. Primavara, valorile bilantului radiativ cresc cu circa 2 kcal/cm2 in fiecare luna. Vara ajung si se mentin n jurul valorii de 8 kcal/cm2 pe luna, iar ncepnd din jumatatea lunii august si n luna septembrie bilantul radiativ scade, prezentnd diferentieri ntre regiunile nordice si cele sudice mai mari de 1 kcal/ cm2 /luna.

Focul, provenienta si rolul lui ecologic Focul este un factor ecologic fizic natural rezultat n urma suprancalzirii terestre, descarcarilor electrice sau factor ecologic artificial ca rezultat al activitatii sau actiunii umane. El poate avea caracter distructiv asupra padurilor, culturilor de cereale si efecte favorabile asupra altor ecosisteme asa cum sunt baltile cu stufarii din Delta Dunarii sau n stepele semidesertice africane. El influenteaza structura biocenozelor, succesiunea ecologica si productivitatea biolo gica si nu modifica structura si nsusirile solului. Actioneaza, de asemenea, ca factor de selectie asupra populatiilor din cadrul biocenozelor. De exemplu, n Delta Dunarii, arderea stufului provocata de om aduce mbunatatiri calitative considerabile. Prin ardere, sarurile minerale continute n corpul plantei sunt redate solului si apei. Acestea, sub forma de saruri usor solubile, reintra n circulatia materiei vii prin intermediul plantelor.

3.1.1.2. Elemente ale mediului geofizic, diversitatea si actiunea lor n ecosistem Elementele mediului geofizic apartin globului pamntesc. Ele sunt reprezentate de gravitatie, magnetism, caldura si radioactivitate si intervin n structura si functiile ecosistemului. Gravitatia reprezinta forta de atractie pe care o exercita Pamntul asupra tuturor corpurilor ce se afla n aer, pe suprafata sau n interiorul sau. Intensitatea gravitatiei nu este uniforma la suprafata si nici repartizata egal n adncime. Cauza o constituie neomogenitatea de structura, neregularitatile scoartei si miscarea de rotatie a Pamntului. Acceleratia gravitatiei variaza n functie de relief. Este mai mare n zonele de cmpie si n ariile ocupate de mari si mai mica n regiunile muntoase. Ea scade de la poli spre Ecuator. Tot ea determina presiunea maselor de apa. Ecologic, gravitatia influenteaza configuratia si evolutia biotopurilor terestre si marine. Sub influenta fortei gravitationale au loc prabusirile de roci, alunecarile de teren, solifuziunea, tasarea rocilor. Sub influenta fortei gravitationale miscarea apei pe suprafata scoartei terestre are un singur sens, din puncte mai nalte ale reliefului spre cele mai joase, rezultnd apele curgatoare, praiele, rurile, fluviile. Gravitatia intervine partial n stratificarea apei din ecosistemele lacustre, mari si oceane. Apele mai calde si respectiv mai usoare se afla catre suprafata pelagialului ca biotop, iar cele mai reci si deci mai grele la adncime. n mediul27

Elemente de ecologieacvatic marin forta gravitationala impune curenti verticali ce pornesc de la suprafata spre adncime. Forta gravitationala antreneaza n toate ecosistemele acva tice caderea organismelor moarte din masa apei spre fundul bazinelor, iar in ecosistemele terestre caderea organismelor sau a unor parti din organism (frunze, petale, fructe, crengi etc.) spre sol. Cmpul magnetic terestru se manifesta prin linii de forta magnetice asupra unor corpuri din jurul Pamntului. Acul magnetic se fixeaza de-a lungul acestor forte pe directia nord-sud. Liniile de forta ale cmpului magnetic converg spre polii magnetici care nu coincid cu axa polilor geografici. Polul negativ magnetic (N) se afla la 73 latitudine nordica si 100 longitudine vestica; polul pozitiv magnetic (S) este la 69 latitudine sudica si 145 longitudine estica. Intensitatea magnetica este maxima la polii magnetici si scade la Ecua tor. Declinatia magnetica variaza ca valoare spre Vest si spre Est fata de meridianul geografic. In tara noastra declinatia magnetica variaza de la 0, la Timisoara, la 2 declinatie vestica n partea de est a tarii, la G alati. nclinatia magnetica, constnd din unghiul pe care l face acul magnetic cu planul orizontal al locului, nu este aceeasi. Elementele magnetismului terestru reprezentate de intensitate, declinatie, nclinatie nu sunt constante ci sufera variatii diurne, anuale, seculare. Uneori acestea sufera modificari bruste rezultnd furtuni magnetice determinate de petele solare, cutremurele de pamnt, eruptiile vulcanice, aurorele boreale etc. Furtunile magnetice sunt variatii ale cmpului magnetic terestru cu manifestari neregulate din care rezulta curentii telurici care circula la suprafata Pamntului. Acestia produc perturbatii n ecosisteme, n orientarea navigatiei si in telecomunicatii. Perturbatiile din ecosisteme constau n dereglarea functionala a activitatilor din cadrul biocenozelor. Radiatia termica a Pamntului si are originea ntr-o sursa externa (soarele) si alta interna (degajata din interiorul globului pamntesc). Caldura extraterestra este simtita n scoarta terestra pna la 30 cm adncime pentru zona temperata si pna la 4 m adncime pentru zona calda a globului. De la suprafata si pna la aceste adncimi n scoarta se gaseste patura cu temperatura constanta. Aici se resimt variatiile de temperatura desfasurate la exteriorul Pamntului. In Cmpia Romna patura cu temperatura constanta se afla la adncimea de 25-30 cm, temperatura ei fiind de 11,5C. Temperatura Pamntului creste cu adncimea, n functie de conduc tibilitatea termica a rocilor si de pozitia stratelor. Temperatura creste n medie cu 1C la fiecare 33 m adncime. Cresterea pe aceasta adncime a temperaturii cu 1C se numeste treapta geotermica, iar numarul de grade cu care creste temperatura la 100 m pe verticala se numeste gradient geotermic. Treapta geotermica este mai mica n regiunile vulcanice (10 m), n regiunile cu izvoare termale si n regiunile petroliere unde au loc reactii chimice externe. De asemenea, ea variaza n functie de natura petrografica a rocilor, tectonica regiunii si procesele geochimice din scoarta. Gradientul geotermic creste numai n litosfera, unde prezenta elementelor radioactive ajuta la marirea treptata si continua a energiei termice. Caldura intraterestra este importanta pentru ecosistemele subterane. Ea influenteaza activitatea din ecosistemele terestre si acvatice ale pesterilor. Influenteaza, de asemenea desfasurarea activitatii organismelor si n ecosistemele aflate deasupra scoartei terestre. Multe organisme de animale nevertebrate, n anotimpul rece, coboara n patura cu temperatura constanta a scoartei; de asemenea, unele animale vertebrate se protejeaza mpotriva temperaturii scazute a iernii sapndu-si adaposturi n aceasta patura. Radioactivitatea este proprietatea pe care o au unele elemente chimice de a se dezintegra si transforma n alte elemente chimice, cu eliberare de energie calorica si radiatii de tip alfa, beta, gamma. Scoarta Pamntului poseda o cantitate importanta de materie radioactiva. Ea se afla ntr-o continua dezintegrare atomica cu generare de elemente chimice si emiterea de radiatii energetice. Dezintegrarea aduce cu sine pierderea unei parti din masa28

Elemente de ecologiecorpului sub forma de atomi stabili. Elementele uraniu, thoriu, actiniu si radiu aflate n scoarta terestra au pondere atomica mare in comparare cu alte elemente radioactive. Atomul lor prin dezintegrare se transforma, n final, n elemente chimice cu greutate atomica mai mica, respectiv n plumb. n seria dezintegrarilor prin care aceste elemente se transforma n izotopi ai plumbului se produc nuclee de he liu. Prin emiterea de particule din atomul lor si formarea de noi corpi se degaja energie. Toate rocile Pamntului contin elemente radioactive. Dezintegrarea radioactiva este nsa mai intensa n scoarta terestra dect n nvelisurile mai interne. Probabil aici frecventa elementelor chimice radioactive este mai mare. Energia radioactiva joaca un mare rol n determinarea regimului termic al Pamntului si constituie principalul izvor de energie ce alimenteaza fortele endogene care actioneaza asupra scoartei terestre. Anual, Pamntul pierde prin radiatie n spatiul cosmic o nsemnata cantitate de caldura. Caldura terestra iradiata este completata de energia termica rezultata din procesele radioactive desfasurate in masa Pamntului. Energia radioactiva pune n miscare materia intratelurica ce implica geneza proceselor geomorfologice. n zonele unde scoarta terestra are concentratii foarte ridicate de radiu, uraniu si thoriu (provincii uranice), biocenozele ecosistemelor sunt puternic influentate de radioactivitate. In toate tipurile de ecosisteme procesele ecologice sunt controla