Ecologie Generala

260

description

ecologiegenerala

Transcript of Ecologie Generala

Page 1: Ecologie Generala
Page 2: Ecologie Generala

Cuprins

I. Bazele ecologiei ................................................................................. 3

1. Ştiinţa ecologie ...................................................................................................... 4

2. Gândirea sistemică ............................................................................................... 20

3. Fenomenul ecologic ............................................................................................... 31

4. Economia biosferei ............................................................................................... 52

II. Ecosistemul – formaţiune geospaţială ........................................ 91

5. Structura ecosistemului ..................................................................................... 92

6. Funcţiile ecosistemului ........................................................................................ 126

7. Modificarea ecosistemelor în timp ................................................................... 145

III. Tipologia ecosistemelor ............................................................... 157

8. Ecosisteme naturale ............................................................................................. 158

9. Ecosisteme amenajate ......................................................................................... 185

IV. Ecologia peisajului ........................................................................... 208

10. Eterogenitatea peisajului .................................................................................. 209

11. Procese ecologice în peisaje eterogene ......................................................... 232

Teste de autoevaluare .......................................................................... 242

Bibliografie selectivă ............................................................................................... 257

Page 3: Ecologie Generala

3

Page 4: Ecologie Generala

11.. ŞŞTTIIIINNŢŢAA EECCOOLLOOGGIIEE

1.1 Conţinut şi obiect de studiu1.2 Relaţia cu alte ştiinţe1.3 Scurt istoric1.4 Metode de studiu

- interacţiune - abordare istorică - economia naturii - „acoperişul ştiinţelor” - interdisciplinaritate - Ernst Haeckel - ecologie trofică - Grigore Antipa

Obiective

Însuşirea interacţiunii ca principiu fundamental pentru cunoaşterea proceselor şi fenomenelor ecologice

Cunoaşterea domeniilor cercetării ecologice şi a modalităţilor de valorificare a rezultatelor în activităţile social-economice

Înţelegerea Ecologiei ca ştiinţă cu un profund caracter interdisciplinar, care asigură integrarea informaţiilor din toate domeniile: ştiinţe fundamentale, ale naturii, sociale, tehnice

Identificarea etapelor parcurse în cercetarea realităţii ecologice şi recunoaşterea contribuţiilor româneşti în acest domeniu

Crearea cadrului metodologic de abordare a fenomenului ecologic

Cunoaşterea modalităţilor de cercetare care pot fi folosite în domeniul ecologiei

4

Page 5: Ecologie Generala

Ecologie generală

1.1 Conţinut şi obiect de studiu Realitatea ultimelor decenii a adus în atenţia publicului larg, dar şi a

factorilor de decizie nenumărate dovezi ale unui raport de forţe dezechilibrat, aflat într-o stare fără precedent. Este vorba de raportul de forţe dintre natură şi societate. De-a lungul timpului, echilibrul, armonia rareori au fost atribute ale acestui raport. Faptul că situaţia actuală nu are precedent este explicat nu atât de dezechilibru, cât de inversarea raportului.

O scurtă privire în istorie, percepţia fiecărui om, valorile culturale, modelele de comportament promovate prin religie sunt numai câteva din elementele care ne conving de neputinţa omului în faţa forţelor naturii. Examinând însă noile dovezi, de altfel urme ale civilizaţie moderne, rezultă un raport om-natură supraunitar. Cu alte cuvinte, noi, oamenii, cu sau fără ştiinţa noastră ieşim învingători din lupta cu natura sau cel puţin din numeroase bătălii. „Intoxicarea” mediului cu substanţe noi, creşterea nivelului de radioactivitate, defrişările masive, carierele, munţii de steril, schimbările climatice, perimetrele construite, amenajările agricole etc. sunt materializări dorite şi nedorite ale acestor victorii.

În acest context, s-au conturat şi au luat apoi o amploare din ce în ce mai mare preocupările legate de mediul înconjurător. Inventarierea, descrierea, analiza problemelor s-a dovedit insuficientă. Pentru a găsi soluţii, pentru a pune premisele unei relaţii armonioase cu natura, abordarea fenomenelor şi proceselor trebuie să fie holistă, să cuprindă întregul ansamblu, astfel încât cunoaşterea umană să acopere toată complexitatea naturii, de la modul de organizare, structurare şi funcţionare la transformările generate de procesele ireversibile specifice acesteia.

Ecologia este domeniul ştiinţific care dispune de instrumentarul specific şi nu numai pentru a răspunde acestor cerinţe, valorificând, în acelaşi timp, suportul informaţional acumulat în diverse alte domenii.

În sens general, ecologia are ca obiect de studiu relaţiile de interacţiune dintre materia vie şi mediu, dintre sistemele alcătuite de plante şi animale. Sau, mai concret, ecologia îşi propune să pună în evidenţă mecanismele intime ale vieţii pe Terra, ale proceselor naturale de transformare ale substanţei, energiei şi informaţiei în care se angajează materia vie organizată sub formă de sisteme.

Ecologia este ştiinţa care se ocupă cu studiul rela iilor de interacţiune din biosferă, cuprinzând relaţiile intra- şi interspecifice şi relaţiile cu mediul de viaţă anorganic.

ţ

Luând în considerare sensul etimologic (cadrul nr. 1-1), ecologia este ştiinţa gospodăriei din natură, a felului cum convieţuiesc plantele şi animalele. Vieţuirea unor organisme în asociaţii permanente nu este întâmplătoare. Fiinţele vii trăiesc în dependenţă reciprocă. De exemplu, anumite insecte nu pot trăi

5

Page 6: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

fără nectarul florilor, bogat în substanţe zaharoase; pe de altă parte, plantele care produc asemenea substanţe nu se pot reproduce fără ajutorul insectelor respective.

Cadrul nr. 1-1 Etimologia termenului „ecologie”

Construit precum termenul de „economie”, termenul de „ecologie” derivă, în parte, din rădăcina indo-europeană weik, care desemenează o unitate socială superioară „casei” şefului de familie. Această rădăcină a dat sanscritul vecah (casă), latinul vicus (cartierul unui oraş, burg) şi grecul oikos (habitat, acasă). Ca atare „ecologie” a fost construit pe baza a două cuvinte greceşti: oikos şi logos (logia = discurs).

În secolul al XX-lea se revine insistent asupra domeniului abordat de ştiinţa ecologie, delimitându-se două direcţii: prima menţine spiritul definiţiei lui Ernst Haeckel, fondatorul ecologiei, accentul fiind pus pe organisme, pe relaţiile de interacţiune în care sunt acestea implicate (Dajoz, 1970, MacFadyen, 1957, Sacchi, Testard, 1971, Krebs, 1972), în timp ce a doua direcţie scoate în evidenţă organizarea sistemică la nivel supraindividual, respectiv interacţiunile dintre aceste sisteme (Odum, 1966, Stugren, 1975, Botnariuc, 1982, Vădineanu, 1982).

O dată cu apariţia fenomenelor de poluare şi degradare a mediului, ecologia a fost trecută în rândul ştiinţelor prioritare, cu un pronunţat rol practic. Fenomenul ecologic, prin latura sa negativă (afectarea proceselor naturale de obţinere a hranei, a existenţei societăţii), devine un partener permanent în procesele de adoptare a deciziilor economice, sociale şi chiar politice. Ecologia, ca ştiinţă a interacţiunilor din şi dintre sistemele supraindividuale, are puternice legături cu activitatea omului, în general, şi cu activitatea economică, în special.

Ecologia – componen-tă a deciziei economice

Prin activitatea sa economică, omul pătrunde în procesele complexe din ecosisteme, preluând o parte din materie pentru interesele sale şi ale societăţii. El va pune „la treabă” multe plante şi animale pentru a-i completa forţa şi pentru a-i procura hrana.1 De aceea, în activitatea sa economică omul va trebui să ştie ceea ce se petrece în lumea plantelor şi a animalelor, care factori influenţează echilibrul ecologic şi cum poate fi atrasă entropia joasă din diferite regiuni ale Terrei sau din lumina şi căldura Soarelui.

Ca ştiinţă aplicată, ecologia dezvoltă şi pune în practică cunoştinţele teoretice de la care ar trebui puse, apoi rezolvate, cele mai multe din problemele legate de ocrotirea, amenajarea sau

Ecologia – ştiinţăaplicată

1 Bran, P. Economica valorii, Bucureşti, Editura ASE, 2001, p.37

6

Page 7: Ecologie Generala

Ecologie generală

exploatarea ecosistemelor şi a resurselor regenerabile ale biosferei. În următoarele decenii, ea este chemată să joace, un rol din ce în ce mai important, prin contribuţia sa la dezvoltarea unui nou mod de gândire, de abordare a realităţii economice, sociale şi politice generate de expansiunea omului în biosferă.

Activitatea de cercetare-dezvoltare în ecologie se circumscrie în jurul a mai multe direcţii, reprezentate de: ecologia populaţiilor, ecologia ecosistemelor, ecologia comunităţilor, ecologie spaţială sau a peisajului etc. (fig.1-1).

ECOLOGIE

SOCIETATE

Funcţionarea şi dinamica

ecosistemelor

i ea

Cicluri biogeochimice şi fluxuri de energie

Procese e

Fig .1-1 Direcţii fundamentale de cercetare în ecologie

Ecologia populaţiilor abordează problema dinamicii şi

interacţiunii acestora la nivelul plantelor, animalelor şi microorganismelor. Ecologia ecosistemelor sau a comunităţilor are ca obiect de cercetare elemente care nu mai sunt exclusiv biologice, fiind integrate şi ciclurile materiei, fluxurile energetice şi ,

ţEcologia popula iilor, ecosistemelor

Dinamica şfuncţionalitat

populaţiilor

biodemografic

transmiterea informaţiilor. Ecologia spaţială are în vedere localizarea ecosistemelor şi modul cum relaţiile spaţiale, variabilitatea în profil teritorial se exprimă la nivelul interacţiunilor specifice sistemelor supraindividuale, precum şi diferenţierea scărilor de abordare în funcţie de procesele studiate, pentru a fi posibilă evidenţierea cât mai corectă a relaţionărilor.

Influenţa exercitată de societate devine din ce în ce mai importantă, astfel că un studiu ecologic se va completa, obligatoriu, prin considerarea componentei sociale. În ultimul timp, devine din ce în ce mai importantă şi situaţia inversă, în care studiul social sau economic trebuie să includă şi o evaluare a

Integrarea cunoştin elor din diferite domenii

ţ

spaţială

7

Page 8: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

impactului ecologic.2 Rezultă astfel o caracteristică importantă a ecologiei, subliniată chiar de fondatorul acesteia – integrarea cunoştinţelor din domenii ştiinţifice deosebite, ceea ce contribuie la crearea unei imagini unitare, de ansamblu, indispensabile pentru o societate pe umerii căreia a început să apese povara responsabilităţii menţinerii echilibrului biosferei, a echilibrului planetar, în general.

Domenii Multiplicarea cantitativă şi calitativă a fenomenului ecologic

a făcut ca în cadrul ecologiei să se diferenţieze mai multe subdomenii: ecologia vegetală, ecologia animală, ecologia umană ş.a. La baza subdivizării pot fi şi domeniile de viaţă, rezultând: oceanografia, limnologia, biospeologia, ecopedologia, ecologia agricolă, ecologia forestieră, ekistica (ecologia aşezărilor umane).3

Din punct de vedere al nivelului abordat din organizarea s temică a viului, populaţional sau biocenotic, se diferenţiază: 4

Autoecologi care studiază caracteristicile ecologice ale unei specii, evidenţiind a aptările sale la acţiunea factorilor de mediu fizici şi biotici şi

Sinecologia,indivizilor îbiocenozei, abiotic, de p

di

Ecologia teodomeniu peecologie glob

Ecologia apinteracţiuneacercetărilor relaţiile cu mdegradare, e

sdi

2 Rojanschi, V., Brauditul de mediu,

3 Bran, Florina, Eco4 Pârvu, C., Ecologi

isa,d

care are în vedere studierea raporturilor de convieţuire ale n cadrul populaţiilor şi a raporturilor dintre populaţii în cadrul ţinându-se seama de interacţiunea lor cu condiţiile mediului roductivitate etc.

În sfârşit, o altă delimitare se realizează în funcţie de omeniul de aplicabilitate al rezultatelor cercetării. Astfel, se

ndividualizează: retică, punând accentul pe creşterea gradului de cunoaştere din diferite direcţii: ecologie terestră, ecologie acvatică, limnologie, ală şi pe diferite niveluri: ecosisteme, peisaje, biomuri, biosferă.

licată prin care sunt investigate diverse procese rezultate din omului cu sistemele ecologice sau sunt aplicate rezultatele teoretice în vederea creşterii armoniei activităţilor umane în ediul înconjurător: reconstrucţie ecologică, ecologia proceselor de

cologie agricolă, gospodărirea resurselor naturale etc. De un real folos pentru activitatea economică este conţinutul

ubdomeniului gospodărirea resurselor, care realizează legătura irectă între procesele economice şi sursele de substanţă, energie şi

nformaţie din mediul înconjurător.

an, Florina, Diaconu, Simona, Florian, G., Evaluarea impactului ecologic şi Bucureşti, Editura ASE, 2004, p. 23 logie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 21 e generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001, p. 17-18

8

Page 9: Ecologie Generala

Ecologie generală

Limita superioară a domeniului de studiu al ecologiei este reprezentată de biosferă, limita inferioară – de nivelul organismului individual. Sub aspect sintetic, ecologia scoate în evidenţă relaţiile viaţă-mediu, ceea ce reprezintă esenţa ecologiei generale sau a ecologiei teoretice, conducând la interpretarea sistemică a proceselor ecologice, ca părţi ale biosferei – ecosistemului. În ecologie se subliniază şi un punct de vedere mezoecologic, ca studiu al particularităţilor interacţiunilor viaţă-mediu, în funcţie de natura mediului.

Extinderea obiectului de studiu al ecologiei asupra întregului mediu biotic al antroposferei duce la înglobarea în domeniul său şi a unor domenii extrabiologice. În acest sens, sistemul general al biosferei devine un sistem deschis spre spaţiul interplanetar.

Relaţia mediu-viaţă

1.2 Relaţia cu alte ştiinţe Fenomenul ecologic se remarcă prin complexitatea dată de

diversitatea elementelor participante, pe de o parte şi de interacţiunile posibile dintre acestea, pe de alta. Prin urmare, pentru cunoaşterea lui este necesară integrarea informaţiilor furnizate de mai multe domenii ştiinţifice.

Apărând ca o ramură a biologiei, într-o primă etapă, ecologia a apelat la instrumentarul folosit de aceasta, precum şi diversele sale ramuri (fiziologie, morfologie, genetică etc.). Interacţiunile cu materia nevie având o importanţă egală, a devenit necesară utilizarea cunoştinţelor din alte ştiinţe ale naturii – geografie, fizică, chimie etc.

Ecologie–Geografie Apropierile dintre geografie şi ecologie ajung la zone de

intersecţie foarte largi. În geografia clasică s-a încetăţenit noţiunea de peisaj, mediu geografic, ca o sinteză a reprezentărilor concrete ale intercondiţionărilor dintre componentele naturii (relief, vegetaţie, apă, climă etc.).

Geografia şi ecologia se întâlnesc în zona definirii ecosistemului. Pentru geografi, acest concept se cuprinde în cadrul mai larg al geosistemelor. Geosistemele (cum ar fi Podişul Moldovei sau Podişul Basarabiei) cuprind mai multe ecosisteme: terenurile agricole, pădurile de stejar, luncile, mlaştinile etc. Pusă astfel problema, ecologia studiază bazele naturale ale spaţiului vital al omului în dimensiunile relevante acestuia, accentuând procesele geomorfologice (Roşu, 1987).

Geosistem-spa iu ţ

ţEcosistem-func ie (biologică)

9

Page 10: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

Unitatea de studiu a geografiei este peisajul geografic, numit landşaft. Geosistemele se bazează pe interacţiunea elementelor geomorfologice, climatice şi hidrologice cu lumea vie.

Geosistemul are caracter spaţial, pe când ecosistemul este un sistem funcţional. Geosistemul, spre deosebire de ecosistem, include şi aşezările omeneşti.

Cadrul nr. 1-2 Podişul Basarabiei

Podişul Basarabiei, ca expresie concretă a unui peisaj sau geosistem distinct, are drept „mediu” suprafaţa estică a Podişului Moldovei, cuprinsă între Prut şi Nistru, care se include părţii estice a Platformei Moldoveneşti aflată în contact prin Valea Nistrului cu Platforma Rusă. Acesta se înscrie în subzona temperat-continentală. Deci, Podişul Basarabiei se prezintă ca o entitate complexă, bine individualizată; el nu poate fi cercetat izolat de „mediu” Podişul Moldovei. Existenţa Podişului Basarabiei, conservarea mediului este asigurată de legătura dintre componente; presiunea exterioară, variabilitatea stimulilor cu care mediul acţionează pun în evidenţă universalitatea integrării componentelor constitutive ale unităţii.5

Viziunea sistemică în geografie a fost dezvoltată în România de Alexandru Roşu, pentru care abordarea corespunzătoare trebuie să aibă în vedere coordonatele eco-geografice globale. Acest lucru este necesar pentru că geosistemul este dimensiunea „celulară” a învelişului geografic, o „împlinire” a tendinţei de diversificare a structurilor terestre.

Cadrul nr. 1-3 Relaţia de interdisciplinaritate geoecologie-ecologie. Peisaj-geosistem Noţiunea de peisaj, intrată în terminologia geografică prin intermediul şcolii franceze, sinonimă termenului german landşaft, a căpătat astăzi un înţeles mult mai aprofundat. Extensiunea studiului său ca obiect de bază al cercetării geografice a luat, în acelaşi timp, o amploare atât de mare, încât în literatura de specialitate s-a ajuns la formularea unei ştiinţe a peisajului. Paralel, ca urmare a tendinţei de aliniere la cerinţele ecologice şi ca un ecou al gândirii sistemico-cibernetice, devenită paradigmă a epocii noastre, a apărut termenul de geosistem. Acesta, suprapunându-se celui de peisaj, deschide mult drumul către prognoza geografică în implicarea activă a geografiei în problemele ecologice, ale mediului, în utilizarea raţională a spaţiului şi a resurselor. „Orice obiect sau fenomen natural ne apare ca un ansamblu complex de fenomene, încadrat logic pe o anumită treaptă taxonomică, în ordinea ierarhică universală, având o dinamică, o funcţionalitate şi o autodezvoltare cu calităţi formalizabile, cuantificabile şi cu posibilităţi de prognoză. Acesta este conceptul generalizat pe care îl conturează teoria sistemico-cibernetică, pentru orice parte din întregul universal şi pentru orice întreg calitativ al acestei părţi.”6

În acest context ne putem pune o serie de întrebări: Ca unitate teritorială, poate fi considerat peisajul o complexitate de tip sistemic? Care sunt elementele definitorii ale peisajului considerat drept unitate sistemică şi în ce măsură acestea au fost cercetate şi întrevăzute anterior?

5 Bran, Florina, Potenţialul geoecologic al Podişului Basarabiei, calitatea mediului şi măsuri

de protecţie, Bucureşti ,Editura Diogene, 1998, p. 129 6 Idem, p. 42

10

Page 11: Ecologie Generala

Ecologie generală

Complexitatea şi pluridimensionalitatea. Peisajul, ca noţiune geografică care ilustrează înfăţişarea unui teritoriu, constituie expresia unei „varietăţi armonice” a reliefului, apelor, vegetaţiei, aşezărilor etc. Peisajul are pluridimensionalitate direcţionată, pe de o parte, de natura componentelor abiotice, biotice şi antropice cu încărcături funcţionale specifice, iar pe de altă parte, de interacţiunea legităţilor celor trei niveluri de organizare – macro, mezo şi micro – materializate în calitatea sistemică a peisajului. Vintilă Mihăilescu, în prefaţa lucrării „Geografia mediului înconjurător” (Roşu, Ungureanu, 1977), notează la un moment dat: „Deci, omul nu poate fi scos din mediul înconjurător (aşa cum afirma S.Mehedinţi, la începutul secolului nostru) el formând – împreună cu mediul natural umanizat – un întreg, un sistem spaţio-temporal”. Câmpul de investigaţie teoretico-metodologico-sistemic include peisajul, geosistemul. Integrarea „peisajelor” spaţiului geografic. G.Vâlsan sintetizează principiul integrării ca expresie a potenţialului de integraţie propriu oricărui element chimic, fizic, prin definirea peisajului montan, care „nu este numai o masă de materie înălţată deasupra vecinătăţilor, nici numai rocă, nici numai climă, apă, vegetaţie şi animale care sunt legate de el... Muntele este o îmbinare de foarte multe elemente mai simple, dar asocierea acestora în ceea ce numim munte face să apară manifestări noi, pe care nu le are parţial nici unul din componente.” Această integrare sistemică, peisagistică, răspunde integrării, dimensionării calitative a sistemului. Integrarea nu este decât o expresie a însuşirilor mult mai profunde ale realităţii înconjurătoare, care ţin de tendinţa părţilor de a se uni într-un întreg calitativ nou. Mecanismul acestei tendinţe, a însuşirilor integrative, ca şi modificările impuse de întreg asupra componentelor, devin obiectul de studiu al diverselor ramuri ale geografiei şi ecologiei.7

Fiecare geosistem luat în parte se află pe o anumită treaptă taxonomică. Legăturile existente între diversele entităţi geografice sistemice, aflate pe trepte diferite de organizare, fac ca funcţionalitatea componentelor geosistemice să depindă de funcţia şi de locul pe care îl ocupă acestea faţă de geosistemul de rang superior, la a cărui constituire contribuie.8

Geosistemele, ca entităţi sistemice, se organizează după legi specifice fiecărui nivel de organizare. „Localizările însuşirilor unităţilor geografice de nivel superior, de către geosistemele locale, concretizează procesele specifice zonei, regiunii, unităţii complexe în care se includ, iar marile unităţi, la rândul lor, lărgesc aceste localizări, le simplifică şi le ordonează.”9

În definirea geosistemului, s-a pus accentul pe potenţialul său energetic. Acesta se constituie într-un izvor al structurii interne generatoare a parametrilor geografici care determină calitatea geosistemului ca mediu de viaţă şi ca măsură a capacităţii sale eco-geografice, producătoare de viaţă. La rândul ei, productivitatea biologică a geosistemului capătă atributul măsurii calitative a acestuia.

Mediu-ecosistem – Peisaj-geosistem

7 Roşu A., Ungureanu, Irina, Geografia mediului înconjurător, Bucureşti, Editura Didactică şi

Pedagogică, 1977, p. 100 8 Idem, p.123 9 Roşu, A., Terra, geosistemul vieţii, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1987,

p. 432-433

11

Page 12: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

Cerinţele ecologice ale timpurilor noastre au inclus în terminologia de specialitate şi noţiunea generică de mediu. Asupra raporturilor sale cu noţiunile de peisaj şi geosistem persistă unele confuzii. Mediul, în înţelesul său geografic, reprezintă o expresie, o concretizare a calităţii geosistemului, ca o dimensiune a încărcăturii acestuia cu resurse de viaţă. Rezultă faptul că măsura calităţii peisajului sau geosistemului nu poate fi precizată decât prin productivitatea biologică, ca o expresie a favorabilităţii mediului pentru viaţă.

Mediu –

expresie a încărcării cu resurse de viaţă

Faptul că identificăm productivitatea biologică cu măsura calităţii peisajului dovedeşte, în acelaşi timp, nevoile cibernetice care dirijează funcţionalitatea geosistemului se confundă cu nevoile de viaţă. Organismele constituie componentele de vârf ale structurii geosistemului, care se identifică cu calitatea funcţională a acestuia.

Organisme –componente de vârf

Analiza geosistemică în abordarea problemelor ecologice, cunoaşterea structurii geosistemului sub raport geoecologic, precum şi stabilirea de măsuri pentru optimizarea şi gospodărirea raţională a ecosistemelor ocupă un loc principal în pregătirea economiştilor. Ca urmare, ecologia a devenit o modalitate de gândire, o filosofie vie a contemporaneităţii.

Ecologia – mod de gândire al prezentului pentru viitor

În tratarea interdisciplinară a realităţii, prin prisma Geografie – Ecologie, ponderea principală revine când Geografiei, când Ecologiei. Studiind Pământul „ca locuinţă a omului”, Geografia se referă, în multe privinţe, la acelaşi obiect de studiu ca şi cel al Ecologiei, iar ideea după care „omul este parte a naturii, a întregului geografic” a fost o contribuţie preţioasă a lui Humboldt şi Mehedinţi la tezaurul cunoaşterii ştiinţifice.

Ecologie-Biologie După unii autori, „ecologizarea” ştiinţelor trebuie să înceapă

chiar cu biologia. Ecologia a adus cu sine, printre altele, teza nivelurilor de organizare a vieţii (individ, populaţie, biocenoză), teză care nu este identică cu cea a nivelurilor de structurare din interiorul organismelor (celulă, ţesut, aparat, sistem) şi nici cu cele adoptate în sistematică (specie, gen, familie, ordin etc.).

Ecologia a dus la reconsiderarea interacţiunilor biotice din biosferă (nivel trofic, lanţ trofic), la o viziune mai completă a relaţiilor dintre organisme şi mediul lor de viaţă la care se „adaptează” şi pe care îl adaptează. Ecologia impune biologiei o privire sistemică şi necesitatea ca relaţiile dintre vieţuitoare să fie descifrate şi înţelese sub această formă sistemică.

12

Page 13: Ecologie Generala

Ecologie generală

Ecologie-alte ştiinţe Rezultatele unor ştiinţe cum sunt chimia, biochimia, geochimia,

botanica etc. pot, de asemenea, să fie utile pentru ecologie în explicarea proceselor de interacţiune dintre plante şi animale. Nu

putem exterioriza rezultatele cercetării fenomenului ecologic fără a face apel la matematică, statistică, economie politică, informatică, precum şi la ştiinţele tehnice, agricole, zootehnice etc.

Ecologie-ştiinţă enciclopedică Legătura Ecologiei cu alte ştiinţe este ceva mai mult decât o

întrepătrundere de graniţă. Este vorba, într-adevăr, de o ştiinţă enciclopedică, care în elaborarea tezelor sale prelucrează informaţii din domeniile ştiinţelor fundamentale, naturale şi sociale, ceea ce justifică atributul de „acoperişul ştiinţelor”, „metaştiinţă” sau „punte între ştiinţe” pe care le-a dobândit în decursul timpului. Mai mult, restricţiile impuse de legile naturii, fiind nu numai recunoscute, ci şi acceptate, concepţia promovată de ecologie va deveni un reper valoros în ordonarea informaţiilor şi alegerea noilor direcţii de aprofundare în sensul armonizării activităţii umane cu mediul înconjurător.

„Acoperişul ştiinţelor”

tual al manifestării pe scări spaţiale şi temporale din ce în ce mai hilibrelor şi a efectelor economice şi sociale ale acestora, Ecologia se ca o ştiinţă integratoare, al cărei obiect de studiu devin mediul

osfera în ansamblul său şi rela ia dintre om, societate şi biosferă, ca , aflat pe ultimul nivel ierarhic al organizării geosistemului Terra.

ţ

În contextul acextinse a dezecindividualizeazăînconjurător, bisistem planetar

Cercetarea ecologică se constituie într-un demers ştiinţific capabil să integreze informaţii de origini diverse într-o concepţie dinamică şi sistemică a naturii. Aceste informaţii ne sunt furnizate de discipline conturate în raport cu fenomenul, procesul sau „fragmentul” de realitate pe care îl abordează în studiul lor (hidrologie, pedologie, geografie, geologie, biologie, morfologie etc.), fiind astfel informaţii sectoriale. Asamblarea tuturor acestor informaţii nu este însă suficientă. Ecologia va adăuga şi rezultatele investigaţiilor referitoare la interacţiunile dintre sectoare. Rezultă astfel o abordare ştiinţifică fără echivalent în ansamblul disciplinelor academice recunoscute în prezent.

Integrarea informa iilor de origini diverse într-o concep ie unitară

ţ

ţ

Demersul holist, asigurat de metoda de studiu, conferă ecologiei o viziune integratoare asupra desfăşurării fenomenelor naturale, făcând posibilă formularea unor legi generale, cât şi explicarea unor relaţii subtile din natură care sunt influenţate şi influenţează, la rândul lor, activităţile economice şi sociale.

13

Page 14: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

1.3 Scurt istoric Cunoştinţe ştiinţifice legate de sfera interacţiunilor din

natură sunt sintetizate în lucrările unor cercetători începând cu secolul al XVIII-lea, chiar dacă empiric s-au făcut corelaţii din cele mai vechi timpuri. Astfel, se consideră ca precursori ai gândirii ecologice Aristotel şi Teofrast, ei fiind primii care, în scrierile lor, au sesizat relaţiile dintre viaţă şi mediu.

În anul 1792, Lavoisier prezintă ideea de bază a circulaţiei materiei în natură, iar în anul 1861, Pasteur descrie mersul descompunerii materiei organice moarte, aspecte esenţiale pentru înţelegerea proceselor ecologice.

Sis em - t

Ideea ecologică derivă şi din gândirea lui Darwin (1859) despre dependenţa reciprocă a organismelor vii dintr-o specie dată

GcrSadIoocrf

ecosistem

de numărul de indivizi din specia respectivă, precum şi de interacţiunea cu celelalte specii din zona respectivă. De asemenea, von Linné constată existenţa unei economii a naturii, pe care o defineşte ca fiind „foarte înţeleapta dispunere a vieţuitoarelor, instituită de către suveranul creator, după care acestea tind către scopuri comune şi funcţii reciproce.”

Acestea reprezintă premise ştiinţifice importante care au completat acumulările din botanică şi zoologie astfel că în 1866 a fost posibilă o definire a obiectului de studiu al ecologiei. Ernst Haeckel, considerat fondator al acestei ştiinţe, descrie ecologia ca ştiinţă care ne dă o imagine unitară a naturii vii cu diversele aspecte ale luptei pentru existenţă, pe baza unei tratări integratoare şi interdisciplinare, fiind, în ultimă instanţă, ştiinţa „economiei naturii”, sau altfel spus, despre producere, transmitere, transformare, distribuţie, depozitare şi degradare de materie organică în ecosisteme.

Ernst Haeckel 1866

Cadrul nr. 1-4 Grigore Antipa

rigore Antipa (1867-1944), biolog român care şi-a adus importante contribuţii la dezvoltarea ercetărilor de ecologie, fiind considerat întemeietorul ecologiei apelor dulci în România şi un eprezentant de seamă al limnologiei mondiale (Pârvu, 2001). tudiile sale s-au concentrat asupra productivităţii biologice a zonei inundabile a Dunării, care u dus la punerea în evidenţă a procesului de autoreglare prin conexiune inversă negativă, eterminată de nivelurile apelor din bălţi în raport cu nivelul apelor fluviului Dunărea. deile funcţionării biocenozelor sunt dezvoltate în lucrarea Organizarea generală a vieţii colective a rganismelor şi a mecanismului producţiei în biosferă (1935), unde se precizează faptul că „Nici un rganism animal sau vegetal nu poate duce o viaţă izolată şi trebuie să facă parte, împreună cu alte organisme u care convieţuieşte, dintr-o asociaţie biologică a mai multor specii – biocenoza, în care fiecare specie este eprezentată printr-un anumit număr de indivizi…Formarea biocenozelor nu este deci un fenomen sporadic şi acultativ, ci o lege generală pentru toate fiinţele.”

14

Page 15: Ecologie Generala

Ecologie generală

Înfiinţează Institutul de Biooceanografie de la Constanţa, Staţiunea de Hidrobiologie din Tulcea (1924) şi este fondatorul Muzeului de Istorie Naturală din Bucureşti, iar prin activitatea sa ştiinţifică a pus bazele şcolilor româneşti de hidrologie, oceanologie, ihtiologie.

De-a lungul timpului, zestrea ştiinţifică a ecologiei s-a îmbogăţit treptat prin aportul eforturilor de cercetare realizate de oamenii de ştiinţă. În această evoluţie sunt delimitate, convenţional, patru etape:10

Etapa de conturare, în care este recunoscută existenţa relaţiilor de influenţă reciprocă dintre organisme, respectiv faptul că acestea formează comunităţi cu un comportament specific (1866-1911);

Etapa ecologiei trofice se remarcă prin faptul că relaţiile de hrană sunt considerate determinante pentru structurarea sistemelor ecologice. Pe lângă acestea, se extind studiile referitoare la influenţa factorilor ecologici şi la sistemele formate din integrarea componentelor vii şi nevii (cicluri biogeochimice, definirea ecosistemului etc.) (1911-1940);

Etapa trofoenergetică se delimitează ca urmare a nevoii de a proiecta diverse procese şi fenomene într-un plan care să permită realizarea unor studii comparative. Acest plan a fost reprezentat de încărcătura energetică, exprimată în unităţi de măsură specifice (calorii, jouli, ergi) (1940-1964);

Etapa integrării şi modelării pe calculator, în care sunt concepute modele pentru studiul diferitelor tipuri de ecosisteme, cât şi pentru anticiparea modului de evoluţie sub influenţa unor factori externi (modificări climatice, radioactivitate, poluare etc., (1964-prezent).

Cercetarea ecologică românească şi-a adus contribuţii importante, fiind remarcabile în acest sens rezultatele obţinute de personalităţi ştiinţifice deosebite, cum sunt: Grigore Antipa, Emil Racoviţă, Alexandru Borza, Nicolae Botnariuc, Bogdan Stugren. „... expunerea diferitelor animale naturalizate în mediul lor de viaţă, sub forma dioramelor, cât şi întreaga concepţie de organizare a muzeului din capitală”11 sunt primele dovezi care atestă preocupările ecologice susţinute ale unui discipol silitor al lui Ernst Haeckel la prima catedră de ecologie – Grigore Antipa (cadrul nr. 1-4).

1.4 Metoda de studiu Sistemele ecologice sunt eterogene în spaţiu, variabile în

timp şi ierarhizate, de la microcité la lot, de la ecosistem la biosferă. Procesele declanşate de interacţiunea dintre aceste sisteme sunt mai mult sau mai puţin interdependente şi se pot derula pe scări

10 Tufescu, V., Tufescu, M., Ecologia şi activitatea umană, Bucureşti, Editura Albatros, 1981,

p. 47-53 11 Idem, p. 53

15

Page 16: Ecologie Generala

Ştiinţa Ecologie

de timp şi spaţiu foarte diferite. Astfel, complexitatea fenomenului ecologic presupune utilizarea unor metode, procedee şi instrumente de cercetare tot atât de complexe şi variate. La un fenomen în care se îmbină aspectele biologice cu cele fizice, chimice, respectiv sociale şi economice nu se pot aplica decât metode de studiu interdisciplinare.

Studiu interdiscplinar

Pentru orice ştiinţă, metoda de studiu desprinde din realitate legi, regularităţi, concepte, principii pentru a le introduce în teoria ştiinţei respective. În acest scop, metoda de studiu foloseşte procedee, instrumente şi modalităţi comune pentru activitatea ştiinţifică în general, dar şi procedee specifice domeniului cercetat.

Având în vedere faptul că investigarea propriu-zisă a fenomenelor nu mai prezintă restricţii semnificative, reale sub raportul mijloacelor disponibile, cercetarea unui domeniu, r zultatele obţinute sunt influenţate hotărâtor de poziţia teoretică i iţială, de modul în care se abordează problematica cercetată.

Modul de abordare şi metoda adoptată constituie astfel e mente teoretice esenţiale în securizarea obiectivităţii ştiinţifice a redpî

Abordarea istori

aee

Abstractizarea ş

i-

Obiectivitateştiinţifică

cae

icc(rd

Modele:

Imitative Tip index Tip simbol

en

le

ezultatelor. În cercetarea ecologică, cu deosebire în studiile de cologie aplicată, această caracteristică devine o cerinţă prioritară, at fiind nevoia de a certifica relaţiile cauzale fără de care nu este osibilă justificarea demarării şi derulării proiectelor de investiţii

n domeniul protecţiei mediului.

că Priveşte fiecare fenomen, proces ecologic ca rezultat şi, în

celaşi timp, ca pe un moment al unui îndelungat proces de voluţie. Metoda apare odată cu percepţia darwinistă, iar utilizarea i se face, de regulă, în completare cu metodele analitice.

tiinţifică Realitatea ecologică formează obiectul de studiu şi este

unoscută prin intermediul modelelor. Ele reprezintă o formă bstractă a realităţii, păstrând doar elementele materiale şi legăturile senţiale din lumea reală.

Astfel, Ecologia utilizează toată gama de modele, de la cele mitative (iconice), sub formă de imagini, filme, desene artistice, la ele de tip index (scheme), care redau legăturile esenţiale dintre omponentele unui sistem sau evoluţia cantitativă a unui fenomen grafice, diagrame etc.). Nivelul maxim de abstractizare se ealizează prin modelele de tip simbol, reprezentate de concepte, legi, efiniţii, teorii. În cuprinsul lucrării vom folosi toată gama de

16

Page 17: Ecologie Generala

Ecologie generală

modele, ele ajutând mult la înţelegerea fenomenului cercetat şi la conturarea măsurilor practice de intervenţie pentru corectarea proceselor dereglate anterior prin activitatea omului sau prin apariţia unor fenomene distructive naturale.

Abordarea sistemică În evoluţia sa, ecologia a trebuit să se alăture unor cuceriri

esenţiale în lumea ştiinţei. Printre acestea se numără şi teoria generală a sistemelor formulată de Ludwig von Bertalanffy (cadrul nr. 1-5). Majoritatea conceptelor folosite de ecologie nu pot fi înţelese în afara conceptului de sistem.

Cadrul nr. 1-5 Ludwig von Bertalanffy

Ludwig von Bertalanffy. Biolog austriac, născut la Atzgersdorf, lângă Viena. Şi-a definitivat studiile la Universităţile din Insbruck şi Viena. În perioada 1934-1938 a fost docent şi apoi profesor de biologie la Universitatea Viena, la facultăţile de filosofie şi de biologie. Începând cu anul 1948, activitatea profesională se va desfăşura la catedrele universităţilor din Lumea Nouă, astfel: 1949-1954 – Universitatea Ottawa; 1955-1958 – Universitatea California de Sud; 1958-1960 – Fondul Menninger, iar din 1961 a activat ca profesor de biologie teoretică la Universitatea Albert din Edmonton (Canada). A elaborat numeroase lucrări cu caracter filosofic. Meritul ştiinţific deosebit constă în elaborarea concepţiei despre organism ca sistem deschis şi în formularea programului de edificare a „Teoriei generale a sistemelor”. A publicat mai mult de 270 de lucrări, din care 12 au fost cărţi editate în limbile engleză, germană, franceză, spaniolă, olandeză şi japoneză. Între acestea se numără: Robots, Men and Minds, New York (1967); Organismic Psychology and Systen Theory, Worcester (1968); General System Theory. Foundations. Development. Applications, New York (1968).

Cu toate acestea, conţinutul şi interpretarea sistemelor este diferit faţă de cel abordat în alte ştiinţe care se ocupă cu studiul lumii vii. Astfel, „în sistematica vegetală şi animală, sistem înseamnă ordonarea speciilor şi categoriilor taxonomice superioare, conform unor criterii naturale sau artificiale. În sistematica filogenetică, sistemul reflectă ordinea evoluţiei grupurilor de plante şi animale, conexiunile în timp, liniile de descendenţă în cadrul regnurilor vegetal şi animal. În ştiinţele sintetice, care reflectă organizarea materiei, inclusiv a materiei vii, noţiunea de sistem are semnificaţia de ordine în spaţiu şi în funcţionare.”12

Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite între care se manifestă o influenţă reciprocă în mod permanent, astfel încât formează un întreg caracterizat de structură, funcţii şi dinamică proprii.

Concepte, legi, defin ii, teorii

12 Mohan, G., Ardelean, A., Ecologie şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura Scaiul, 1993, p. 7

17

Page 18: Ecologie Generala

Ştiin

- I- I- O- C

Măs

Ver

ţa Ecologie

După Durand (1979), patru repere sunt esenţiale în definirea sistemului, respectiv:

Interacţiunea dintre elemente (influenţa reciprocă şi permanentă);

Totalitatea. Interacţiunea dintre elementele sistemului determină o sinergie care va asigura caracterul de întreg, integralitatea, astfel că sistemul va avea proprietăţi noi, proprietăţi care nu sunt caracteristice pentru nici una din componente şi care nu se pot manifesta decât în prezenţa tuturor elementelor;

nterac iune ţntegralitate rganizare omplexitate

Organizarea rezultă din structură (relaţii spaţiale), dar şi ca urmare a funcţionării (relaţii temporale) pe baza unei încărcături informaţionale;

Complexitatea, dependentă de numărul de subsisteme şi numărul de relaţii dintre acestea.

Pentru a avea un sistem, elementele componente (indivizi, populaţii, ecosisteme) trebuie să fie în legătură reciprocă, în mod permanent. Aceste legături dau calitatea de sistem, ele asigurând funcţionarea sistemului.

urarea Metoda este utilizată pentru evidenţierea dimensiunilor

cantitative ale fenomenului ecologic. Folosind diferite unităţi de măsură specifice unor mărimi cum sunt: energia, temperatura, biomasa, precum şi fenomenelor de transformare ca fotosinteza şi respiraţia, Ecologia reuşeşte să pună în valoare amploarea energiei conservate în materia vie din biosferă, precum şi mărimea cantităţilor de substanţă, energie şi informaţie pe care omul le poate atrage în circuitul economic şi social. Astfel, se vor utiliza etaloane ca joule, calorie, erg, lux, grad, mol, grame etc.

ificarea cunoştinţelor

Exemplificaţi relaţiile de interdependenţă dintre organismele vii, precum şi dintre acestea şi mediul lor de viaţă abiotic.

Care sunt domeniile cercetării în ecologie şi cum se relaţionează acestea unele faţă de altele?

Identificaţi elementele comune şi cele de diferenţiere în studiul ecologic, respectiv geografic al mediului înconjurător.

18

Page 19: Ecologie Generala

Ecologie generală

Aduceţi argumente care să susţină atributele de „acoperiş al ştiinţelor” şi „punte între ştiinţe” pe care ecologia le-a dobândit de-a lungul timpului.

Menţionaţi care sunt posibilităţile metodologice de abordare a fenomenului ecologic.

19

Page 20: Ecologie Generala

22.. GGÂÂNNDDIIRREEAA SSIISSTTEEMMIICCĂĂ

2.1 Termodinamica sistemelor vii 2.2 Evoluţia modelelor de interpretare în cercetarea ecologică

- teoria sistemelor deschise - procese ireversibile - echilibru - T.G.S. - entropie - structuri disipative - energie liberă - salturi calitative

Obiective

Înţelegerea conceptului de sistem şi a modului în care realitatea ecologică poate fi abordată prin metoda cercetării sistemice

Identificarea tipurilor de sisteme în care se organizează structurile vii în vederea evidenţierii proceselor şi fenomenelor ecologice

Delimitarea sistemelor vii prin însuşiri specifice, generate de caracterul deschis şi departe de echilibru

Evidenţierea caracterului antientropic al sistemelor vii, în contextul disipării de energie care generează ireversibilitate şi schimbări calitative

Însuşirea abordării sistemice ca metodă teoretică polifuncţională de investigare a fenomenului ecologic

20

Page 21: Ecologie Generala

Ecologie generală

2.1 Termodinamica sistemelor deschise Lumea vie a fost domeniul în raport cu care s-a resimţit

nevoia unei noi abordări, a „unei noi metode de gândire”. Faptul că organismul viu nu este un conglomerat de elemente individuale, independente, fiind un sistem de un anumit tip, care posedă organizare şi integralitate şi care realizează permanent schimburi cu mediul sunt elemente fundamentale care l-au motivat pe Ludwig von Bertalanffy să formuleze şi să dezvolte iniţial teoria sistemelor deschise şi, apoi, teoria generală a sistemelor.

Motivaţii

Definirea sistemului Analiza utilizării acestui demers ca metodă de studiu cu

aplicabilitate generală a determinat numeroase diferenţieri în poziţiile celor care s-au aplecat asupra dezvoltării şi aplicării metodei în diverse domenii. Însăşi noţiunea de sistem a fost subiectul a numeroase controverse în ceea ce priveşte definiţiile atribuite.

De exemplu, definiţia iniţială din teoria generală a sistemelor, conform căreia sistemul este un complex de elemente aflate în interacţiune nu poate explica caracterul sistemic al unităţilor utilizate în biologie – specie, gen, familie sau al sistemului elementelor chimice (Mendeleev), fiind deci prea îngustă.

Ulterior, Hall şi Fagen (1956) enunţă o definiţie menită să remedieze această restricţie. Conform autorilor „sistemul reprezintă mulţimea obiectelor împreună cu relaţiile dintre obiecte şi dintre atributele lor”. De data aceasta, definiţia este considerată „prea largă”, întrucât nu oferă criterii pentru a diferenţia „relaţiile de legătură”, importante pentru formarea şi dezvoltarea sistemului şi aşa-zisele relaţii „triviale” care nu influenţează existenţa sistemului.

Din punct de vedere al cercetării ecologice însă, gândirea sistemică, cu restricţia impusă de existenţa influenţei reciproce şi permanente dintre elemente, serveşte demersului ştiinţific din acest domeniu, chiar dacă nu poate explica caracterul sistemic al altor unităţi utilizate în cercetarea „actorilor” implicaţi, entităţile biologice. Cu alte cuvinte, elementele, obiectele cu care operează ecologia şi pe care le priveşte ca fiind sisteme sunt diferite de cele folosite de biologie, fără a fi însă total independente de acestea.

Sisteme dinamice Sisteme complexe

Fenomenele vieţii trebuie tratate dinamic, organismele fiind entităţi intrinsec active. Prin urmare, pentru a fi posibilă aplicarea acestei noi perspective asupra vieţii şi nu numai, aparatul statistic al termodinamicii s-a dovedit a fi cel mai potrivit, având în vedere, pe de o parte, faptul că recunoştea sistemele complexe, cu foarte

21

Page 22: Ecologie Generala

Gândirea sistemică

multe elemente, iar pe de altă parte fundamentarea statistică a fenomenelor şi proceselor. Cu toate acestea, principiile termodinamicii, obiectul de studiu al acesteia erau sistemele închise, care nu puteau să reprezintă corespunzător sistemele vii. În acest context, Bertalanffy identifică o nouă categorie – sistemele deschise. Caracteristicile noilor categorii de sisteme sunt următoarele:

Sistemele închise realizează cu mediul extern numai schimburi de energie, astfel că, lăsate de seama lor, tind spre o stare de echilibru caracterizată printr-o cantitate minimă de energie liberă şi prin maximum de entropie şi sunt sediul unor procese reversibile;

Sistemele deschise realizează cu mediul extern atât schimburi de energie, cât şi de substanţă, fapt pentru care rămân la parametri relativ constanţi, deşi substanţa şi energia pătrund şi ies permanent şi sunt caracterizate de procese ireversibile.

Prin analogie cu criteriile acestei clasificări, studiile empirice iau în considerare şi noţiunea de sistem izolat, deşi nu există un corespondent în natură pentru un sistem care să nu fie în permanent schimb de energie cu mediul său.

Sistemele vii sunt considerate astfel sisteme deschise, care se află într-o stare de echilibru dinamic, fluent, respectiv o stare independentă de timp, în care toate mărimile macroscopice rămân neschimbate şi se realizează continuu procese de eliminare de substanţe şi de energie.

Deosebirea esenţială faţă de echilibrul sistemelor închise este continuitatea proceselor de transformare din sistemele deschise, fapt care influenţează şi economia lor energetică. Astfel, sistemele închise (lipsite de viaţă) nu au nevoie de energie pentru a-şi menţine starea de echilibru, respectiv pentru a se îndrepta către starea de echilibru, iar sistemul nu este capabil de travaliu, de lucru, în timp ce sistemele deschise (organisme, ecosisteme) pot efectua un travaliu, „dar pentru oscilaţia de la starea de echilibru au nevoie de un permanent torent de energie şi substanţă.”1

În termodinamica proceselor ireversibile, Prigogine (1955) nuanţează noţiunea de echilibru, identificând trei categorii, şi anume:

Sistemele vii = Sisteme deschise

Echilibrul în sistemele deschise

Echilibru, caracteristică a sistemelor lipsite de viaţă, ca stare ideală, respectiv sistemelor izolate;

1 Uemov, A.I., Sistemele şi cercetările sistemice, în volumul Metoda cercetării sistemice, Bucureşti,

Editura Ştiinţifică, 1974, p. 73

22

Page 23: Ecologie Generala

Ecologie generală

e echilibru, reprezentând o stare în care sistemele încă nu au atins echilibru, dar tind spre realizarea acesteia, conform principiului al

Elr(

2

Aproape dstarea de

doilea al termodinamicii (sisteme închise) şi

Departe de echilibru, stare caracteristică sistemelor deschise, respectiv sistemelor vii care, prin fluxul permanent de substanţă şi energie care le traversează, evită alunecarea spre starea de echilibru.

Prin urmare, sistemele în care este organizată viaţa sunt sisteme deschise, aflate departe de echilibru, dar caracterizate printr-o stare independentă de timp (echilibru dinamic) susţinută de raportul unitar dintre intrări şi ieşiri.

Caracteristicile sistemelor deschise la particularizează net în raport cu cele închise, dar nu schimbă consecinţele principiilor termodinamice, respectiv legea conservării (principiul I) şi legea entropiei (principiul al II-lea).

Legea conservării materiei stabileşte faptul că toate procesele care au loc într-un sistem sunt procese de transformare, nimic nefiind creat sau pierdut; legea entropiei reflectă faptul că rezultatele utile pentru sistem, ieşite din transformările specifice sistemelor sunt întotdeauna mai mici decât intrările atrase, iar sistemele tind spre starea de echilibru, caracterizată de minimum de energie liberă şi maximum de entropie (energie legată).

Formularea noţiunii de entropie, precum şi enunţarea legii entropiei reprezintă „cea mai mare transformare suferită de fizică din punct de vedere epistemologic, întrucât ştiinţa recunoaşte astfel existenţa schimbării calitative (s.n.).”2

Entropia, ca noţiune fizică, este în sine foarte complicată (cadrul nr. 2-1), dar consecinţele legii entropiei sunt mult mai uşor de înţeles şi ele se constituie chiar în repere senzoriale distincte: foame, plăcerea mâncării, oboseala etc.

Cadrul nr. 2-1 Entropia

Sistemele vii = Sisteme departe de echilibru

Principiile termodina-micii

ntropia reprezintă o măsură a energiei nedisponibile dintr-un sistem termodinamic închis, egată de starea sistemului în aşa fel încât o modificare a măsurii variază cu modificarea aportului dintre creşterea căldurii absorbite şi temperatura absolută la care este absorbită. Webster’s Seventh New Collegiate Dictionary)

Sistemele deschise, sistemele vii au un comportament aparte în raport cu legea considerată de Georgescu-Roegen „tot atât de independentă, ca (...) legea atracţiei universale şi tot atât de inexorabilă”, în sensul că pot evita degradarea entropică a propriei structuri, dar

- Ireversibi-litate

- Unicitate - Comuni-

care

Georgescu-Roegen, N., Legea entropiei şi procesul economic, Bucureşti, Editura Expert, 1996, p. 27

23

Page 24: Ecologie Generala

Gândirea sistemică

numai în condiţiile menţinerii intrărilor energetice (lumină, hrană, substanţe minerale).

Pentru înţelegerea acestui comportament atipic, vom apela la noţiunea de structură disipativă, prin care Prigogine (1955) explicitează economia energetică în lumea vie. Astfel, pentru a-şi menţine structura într-o stare departe de echilibru, sistemele vii cheltuiesc energie, cu alte cuvinte disipează energie. Cu cât complexitatea unei structuri disipative este mai mare, cu atât ea are nevoie de o cantitate mai mare de energie pentru menţinere, fiind un sistem mai instabil.

Materia vie, care formează conţinutul sistemelor departe de echilibru, are o serie de însuşiri care o individualizează în natură, rezultate din comportamentul entropic caracteristic. Astfel, ea respectă săgeata timpului, comunicarea îi este specifică, repetabilul este înlocuit cu unicatul.3

Cadrul nr. 2-2 Însuşirile sistemelor vii

Caracterul istoric. Structura şi organizarea sistemului nu pot explica relaţionarea acestuia la condiţiile dintr-un moment dat. Ele sunt rezultatul unor acumulări şi transformări, astfel încât înţelegerea lor deplină se poate realiza numai în măsura în care sunt cunoscute evenimente din trecutul sistemului. De exemplu, structura pe specii într-o biocenoză nu reflectă numai condiţionarea actuală a biotopului; ea este şi o expresie a situaţiilor în care componentele abiotice erau diferite, cu atât mai mult cu cât ele se transformă permanent în prezenţa vieţii. Caracterul informaţional. Rezultă din rolul pe care comunicarea îl are în menţinerea constantă a parametrilor care descriu sistemele vii (transmitere orizontală), dar şi în însăşi continuitatea vieţii, dat fiind durata finită a existenţei fiecărui organism (transmitere verticală). În primul caz, între diferite populaţii, indivizi, între acestea şi mediul abiotic circulă mesaje codificate foarte diferit, care permit realizarea conexiunilor directe dar şi a celor inverse, necesare pentru autoreglare. Transmiterea verticală a informaţiei înregistrate în materialul genetic (ADN, ARN) devine importantă dintr-o perspectivă mai largă, acest lucru rezultând atât din securizarea perenităţii, cât mai ales din posibilitatea „vieţii” de a valorifica cele mai variate forme în substanţă, respectiv energie. Acestea sunt accesibile în diferite localizări, prin transformare. De exemplu, creşterea concentraţiei interne de săruri în plantele halofile pentru ca acestea să evite deshidratarea şi să poată extrage apa din soluţii având concentraţii ridicate de săruri solubile. Echilibrul dinamic. Este o stare independentă de variabila timp, în menţinerea căreia este obligatorie desfăşurarea concomitentă şi cu intensităţi constante a intrărilor şi ieşirilor de materie, respectiv a proceselor de producţie şi consum. De exemplu, raportul dintre fotosinteză şi respiraţie, procese opuse din punct de vedere al finalităţii energetice, întrucât în primul caz are loc o concentrare a energiei (acumulare de entropie negativă), în timp ce în al doilea caz, finalitatea este creşterea entropiei, respectiv formarea de energie legată. Homeostazia, rezilienţa sau stabilitatea. Este însuşirea sistemelor vii, care este dată de capacitatea acestora de a-şi menţine parametri la un nivel oscilant în jurul unei stări staţionare (de echilibru) în condiţiile unui mediu schimbător, care tinde să le dezorganizeze.

3 Bran, Florina, Ecologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 56

24

Page 25: Ecologie Generala

Ecologie generală

Punerea în evidenţă a tuturor acestor caracteristici de către metoda de studiu va uşura cunoaşterea, dar va complica instrumentarul de investigaţie şi va amplifica responsabilitatea omului faţă de procesele care au loc în biosferă, în general, şi în fiecare ecosistem, în particular.

2.2 Evoluţia modelelor de interpretare în cercetarea ecologică În istoria ei de miliarde de ani, de la „pre-viaţă” la om,

filogeneza a conservat achiziţii foarte vechi: cadrul genetic, proteinele – ca valută energetică universală, sexualitatea, coloana vertebrală etc.4

Gândirea ecologică, având în vedere realitatea din natură, admite schimbări lente, cât şi în salturi. Astfel, catastrofismul lui Cuvier a precedat teoria schimbărilor lente, prin variaţii graduale, a lui Darwin, care, la rândul său, a premers mutaţionismul. Hegel, pe de altă parte, a formulat principiul acumulărilor cantitative care duc la schimbări calitative.

În 1972, Raportul Meadows („Limitele creşterii”) pentru Clubul de la Roma era un „semnal de alarmă”, vestind apropierea de o „catastrofă” planetară, estimată a surveni la începutul secolului al XXI-lea, „prin acţiunea combinată a exploziei demografice, a poluării şi a epuizării principalelor resurse necesare omenirii, ca ansamblu de oameni care se cer hrăniţi şi ca ansamblu de tehnică diversificată”, consumatoare de resurse materiale şi energetice.

Raportul Meadows – „Limitele creşterii”

Pericolul acţiunii deliberate în procesul decizional al omului, direcţionat de sistemele sale de valori specifice, rezultă din manifestarea, la scară din ce în ce mai mare a catastrofelor ecologice. Georgescu-Roegen (1979) a atras atenţia asupra efectelor

4

gândirii cantitative, curentă şi clasică, în cercetarea fenomenelor naturale şi socio-umane.

Coordonatele cercetării sunt impuse astăzi de necesităţile combaterii degradării Terrei, printr-o utilizare neraţională a resurselor, şi ale optimizării mediului. Metodologia clasică, preocupările cunoaşterii tipurilor de fenomene printr-o corelaţie interdisciplinară (fizică, biologie, geografie) au condus la ieşirea dintr-un astfel de impas prin dezvoltarea teoriei complexelor naturale teritoriale. Această teorie a devenit însă neputincioasă în explicarea dinamicii şi a elaborării prognozelor cu metoda sa simplistă, redusă la cartografierea fenomenelor.„Cunoaşterea obiectelor,

Limitarea proceselor care duc la degradarea sistemelor ecologice

Ionescu, A., Săhleanu, V., Bândiu, C., Protecţia mediului înconjurător şi educaţia ecologică,

Bucureşti, Editura Ceres, 1989, p. 135

25

Page 26: Ecologie Generala

Gândirea sistem

Conceptul t

Elemente

Relaţii cu ambientul

Relaţii interne

5 Roşu, A., Peisa1983, p. 142

ică

fenomenelor, a întregii realităţi înconjurătoare, se vede nevoită să depăşească ideea că singură analiza cantitativă a unui obiect în sine este în măsură să-i evidenţieze toate caracteristicile individualităţii sale ... Esenţa fiecărui obiect nu este altceva decât produsul calitativ, rezultat din distilarea esenţelor celor două nivele structurale, macro şi micro, care îi întregeşte universul inedit.”5 Astfel, de exemplu, lacul, sub dimensiunile sale volumetrice, ascunde atât manifestări ale zonei sau regiunii geografice în care se află (cantităţi de apă, temperatură, oscilaţii de nivel), cât şi cele ale proceselor fizico-chimice şi microbiologice, definitorii la evaluarea calităţii apelor sale.

eoretico-metodologic-sistemic-polifuncţional Bertalanffy (1949) propune teoria generală a sistemelor. Omul,

din punct de vedere sistemic, interacţionează cu plantele şi animalele din locuinţa, cartierul, localitatea sa, inclusiv cu paraziţii patogeni. Organismul viu este un sistem ca şi ecosistemul. Unii autori dau o accepţie ontologică conceptului de sistem (fig. 2-1). Conform acesteia, întreaga realitate este alcătuită din sisteme, de la nucleul atomic, la metagalaxie.

Ambient

„Perimterul” sistemului

Subsistem

Fig. 2-1 Sisteme: concepte de bază (după Botez, Cela, 1980)

Aplicând această concepţie în ecologie, lanţul de sisteme în care intră materia vie împreună cu materia nevie cuprinde, în ordinea complexităţii lor, habitatul şi biotopul, populaţia şi biocenoza, ecosistemul şi biosfera (fig. 2-2).

j-geosistem-mediu, Sinteze geografice, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică,

26

Page 27: Ecologie Generala

Ecologie generală

BIOSFERA

ECOSITEMUL

BIOCENOZA

SOCIETATEA

POPULAŢIA HABITATUL

BIOTOPUL

Fig. 2-2 Realitatea ecologică din perspectivă sistemică (după Bran, 2002)

Populaţia, ca noţiune ecologică, este un sistem alcătuit din

indivizii aceleaşi specii, localizaţi într-un spaţiu având caracteristici relativ uniforme (biotop), care permite interacţiunea acestora. Totalitatea populaţiilor cuprinse în acelaşi biotop (formând o pădure, o plantaţie, o pajişte etc.) – plante, animale şi microorganisme – formează conţinutul unui sistem mai cuprinzător – biocenoza.

Sisteme supraindi-viduale

Un component important al sistemelor în care intră substanţa vie este reprezentat de partea nevie. Toate fiinţele vii au nevoie de substanţe nutritive, adăpost, căldură, oxigen. În sens ecologic, toate aceste elemente constituie conceptul de mediu. Prin urmare, studiul ecologic va avea în vedere atât comportamentul materiei vii, cât şi condiţionările multiple ale plantelor şi animalelor din partea mediului neviu, de pe Terra şi din Cosmos.

În sens metodologic, sistemul reprezintă un model al unei realităţi. Practic, nu este posibil să reprezentăm un sistem „ontic” decât schematic, iar tipul de schematizare depinde de scopul „analizei de sistem”.

Aceasta a însemnat nu numai o modificare a modului în care vedem lumea, fenomenele, obiectele de studiu (lacul, ecosistemul forestier, peisajul de munte etc.) ci, mai cu seamă, o schimbare a modului de a o cunoaşte, de a o cerceta. Prin urmare, se pune problema ca în abordarea sistemică să se reflecte, cât mai precis, complexitatea structurilor obiectelor şi prin aceasta să se surprindă dinamismul şi evoluţia, în limitele evoluţiei mediului în care se încadrează şi pe fondul materialului care-l alcătuieşte. În acest context, singura cale metodologică de a răspunde cerinţelor complexităţii este calea sistemico-cibernetică.

Complexi-tate, dinamism, evolu ie ţ

Lumea care ne înconjoară reprezintă un sistem în care fiecare realitate integrează, la rândul ei, alte obiecte şi fenomene mai mari sau mai mici, comportându-se tot ca sisteme subordonate

27

Page 28: Ecologie Generala

Gândirea sistemică

primului şi imprimând comportamentelor sale aceeaşi structură complexă, care se regăseşte până în lumea sistemelor microcosmice. În spatele oricărui tip de peisaj, de ecosistem, aşa cum îl vedem, se ascund procese deosebit de ample, ele nefiind decât o sinteză cantitativă originală a manifestărilor macropeisajului şi micropeisajelor, respectiv populaţiilor şi habitatelor care-l compun.

Ecosistem –sintezăcantitativăunică a manifestărilor elementelor componente

-

Abordarea sistemică este mai degrabă o metodologie care concepe obiectele în mişcare, în interdependenţa lor, spaţii în care au loc necunoscute „tranzacţii” şi fluxuri de energie, substanţă şi informaţie.

„Recunoaşterea calităţii, ca expresie a naturii relaţiilor dintre componentele unui întreg sistemic, conduce la o altă trăsătură esenţială a metodologiei sistemice, care constă dintr-un proces dialectic indispensabil şi esenţial, integrarea şi integraţia. Integrarea oricărui ansamblu unitar ca fenomen universal, fie el de tipul p isajului, organismului unei plante etc., nu este decât expresia v caţiei de integraţie a componentelor sau, într-un limbaj g osistemic, a condiţionării reciproce.”6

oi(neÎ

Integraţia –

ţmanifestarea condi ionări-lor reciproce

peraesEterogeni-

tate, comparti-mentare,stratificare ierarhică, evolu ie, emergenţă

ţ

c„iic

6 Idem, p. 43 7 Ionescu, A., Săhle

eoe

Reprezentarea interacţiunilor intersistemice se face, de bicei, printr-o figurare (puncte, cercuri etc.) a factorilor

mportanţi, cu săgeţi care unesc punctele reprezentative, notate cu +) sau (-), după cum influenţele sunt pozitive (favorizante) sau egative (defavorizante, limitative, agresive). În felul acesta se videnţiază structura, dar şi funcţionalitatea subsistemelor. mpreună acestea alcătuiesc legea de sistem caracteristică.

Noţiunea de lege de sistem oferă o cale de rezolvare pentru roblema „reducţionismului”. În existenţa ecosistemelor naturale, senţială este interacţiunea trofică, care joacă rolul principal de eglare. În ecosistemele antropizate, comportamentul uman, numite obiceiuri devin mai importante.7 De exemplu, într-un cosistem agricol, măsurile agrotehnice şi punerea lor în practică se ubsumează factorilor de normare cultural-socială.

Caracteristicile oferite de observaţie şi experiment sunt oncretizările reprezentărilor sistemice, care conduc la clasarea sau tipologia” abstractă (generală) a sistemelor. S-au putut

dentifica sisteme izolate, închise, deschise, energetice, nformaţionale, cibernetice etc. În studiul ecologic, sistemul se aracterizează prin eterogenitate, compartimentare, stratificare

anu, V., Bândiu, C., op. cit., p. 85

28

Page 29: Ecologie Generala

Ecologie generală

ierarhică, evoluţie, dar şi emergenţă, respectiv apariţia de noi componente. De exemplu, formarea solului sau a stratului de ozon.

S-a specificat faptul că ecosistemele reprezintă sisteme deschise, alcătuite din componente biotice şi abiotice, care fac cu un mediu extra-sistemic un schimb, de obicei continuu, de materie. Ele sunt parcurse continuu de un circuit de substanţe şi de fluxuri de energie.

Energia solară – sursă de energie a biosferei

Alimentarea energetică a biosferei (ecosferei) se face prin energia solară (reacţiile fotochimice în plantele cu clorofilă sunt sursa de substanţă, energie şi negentropie a tuturor organismelor). „Fiecare reacţie chimică şi fiecare interacţiune biotică aduc modificări”8 amplificate prin adăugarea unui flux de informaţie.

În 1948, Wiener introduce informaţia ca un concept util în gândirea ştiinţifică, inspirat din teoria matematică a comunicării (Shannon, 1947). Valoarea ecologică a informaţiei-semnal este uşor de înţeles dacă avem în vedere materializarea unor proprietăţi esenţiale care depind de transmiterea informaţiei – autoreglarea, homeostazia, rezilienţa, ereditatea etc.

Informaţia: semnal „manager”

al proceselor biologice

În ecosistemele controlate de om (antropizate), încercarea de autoreglare se interferează cu mecanisme de tip cibernetic care în concret, pentru unul sau altul dintre ele, reprezintă corespondentul diferitelor lanţuri cauzale de acţiune şi retroacţiune (feed-back).

Informaţia –element cheie al proceselor cibernetice de autoreglare prin feed-back

Se constată că factorii biotici dintr-un ecosistem se află într-o reţea complexă de influenţe reciproce, în care se pot izola numeroase bucle de feed-back pozitiv şi negativ (conexiune inversă), precum şi cele de tip feed-before. Acestea din urmă, de prevenire, prin conexiuni directe, determină relaţiile dintre biocenoză şi habitat, condiţionând organizarea internă a ecosistemului.

Cercetarea cibernetică a ecosistemelor abordează în strânsă legătură aspecte de homeostazie, de echilibru şi de stabilitate.9 Intervenţia omului, modificările efectuate în cadrul ecosistemelor conduc la echilibre sau dezechilibre. Ecosistemele echilibrate au capacitatea de a „tampona” acţiunile perturbatoare ale ambianţei lor.

Nu este suficientă numai gândirea sistemico-cibernetică, este nevoie şi de o gândire polifuncţională. Aceasta permite înţelegerea complexă a problemelor existente în natură şi, pe baza ei, se pot găsi soluţiile cele mai potrivite pentru momentul dat, dar şi în perspectiva viitorului. Problemele ecologice nu sunt date numai de

Gândirea polifuncţio-nală - complexi ate ecosistemică

t

8 Ionescu, A., Săhleanu, V., Bândiu, C., op. cit., p. 139 9 Botnariuc, N., Vădineanu, A., Ecologie, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1982,

p. 138

29

Page 30: Ecologie Generala

Gândirea sistemică

echilibrele şi dezechilibrele unor ecosisteme în sensul strict biologic al cuvântului. Unele dintre ele interesează economistul, dat fiind faptul că motivaţia economică este, în continuare, cea mai puternică pentru a se întreprinde sau, dimpotrivă, pentru a nu se întrerupe diferite tipuri de activităţi care pot fi „acuzate” de producerea poluării sau risipa de resurse.

În esenţă, abordarea cibernetică-polifuncţională permite desluşirea sensului proceselor ecologice şi, în acelaşi timp, ne oferă posibilitatea descifrării mecanismului care asigură realizarea scopului şi, prin aceasta, calea spre prognoza comportamentului ecosistemului.

Verificarea cunoştinţelor

Încadraţi ierarhic diferitele componente ale mediului dintr-un ecosistem (pădure, lac, livadă etc.).

Aduceţi argumente pentru caracterul deschis şi departe de echilibru al sistemelor vii aflate pe diferite nivele de organizare (biosferă, ecosistem, biocenoză etc.).

Evidenţiaţi semnificaţia legii entropiei pentru organizarea sistemelor vii.

Spaţiul geografic şi funcţionalitatea biologică sunt două abordări ale aceleiaşi realităţi. Evidenţiaţi punctele de convergenţă şi de diferenţiere.

Enumeraţi şi explicaţi pe scurt însuşirile sistemelor biologice.

30

Page 31: Ecologie Generala

33.. FFEENNOOMMEENNUULL EECCOOLLOOGGIICC

3.1 Mediul – concept şi tipologie 3.2 Principiile proceselor ecologice 3.3 Factorii ecologici – legi de acţiune

- mediu - feed-back - parcimonie - limite de toleranţă - factori ecologici - carenţă - habitat - optim ecologic - oikumene - factori limitativi

Obiective

Evidenţierea raporturilor dintre sistemele vii şi mediul lor de viaţă

Însuşirea conceptului de mediu şi a diferenţierilor pe care le determină întrepătrunderea cantitativă a tipurilor de mediu

Delimitarea influenţelor antropice asupra mediului şi a conceptelor care li s-au atribuit

Evidenţierea influenţelor sistemului de factori ecologici în tipurile de mediu identificate de ştiinţa habitatului

Însuşirea căilor de circulaţie a materiei prin procesele de transformare care asigură unitatea viaţă-mediu şi reglarea activităţilor vitale

Înţelegerea mediului ca rezultat al acţiunii unui complex de factori ecologici

Evidenţierea legităţilor care condiţionează influenţa factorilor ecologici asupra sistemelor biologice

31

Page 32: Ecologie Generala

Ecologie generală

3.1 Mediul – co

Terra – un mediu de viaţă unic

Mediul generasupra structu

MEDIU GENE

Factori ecologici

Mediu ecologic

Factori dire

- temperatu- lumina - concentra

compuşilo

ncept şi tipologie

Terra este singura planetă din sistemul solar şi, probabil, din uriaşul număr de planete al galaxiei Calea Lactee în care factorii fizico-chimici întrunesc valori compatibile cu formele de viaţă pe care le cunoaştem noi astăzi.

Interacţiunile cosmice apărute pe o anumită treaptă de evoluţie a Terrei, în urmă cu milioane de ani, se menţin şi astăzi, permiţând perpetuarea vieţii. Un rol important la apariţia vieţii l-au avut formele de materie şi energie care înconjoară sistemele vii, forme care reprezintă mediul ambiant al sistemelor respective sau, pe scurt, mediul. Acest concept reprezintă o realitate de dimensiuni infinite, care se desfăşoară din imediata vecinătate a sistemului viu, considerat până în spaţii cosmice incomensurabile (fig. 3-1).

al este constituit din subansamblele de factori cu influenţă directă rii şi funcţionării sistemelor vii

RAL

direcţi

direct

Fig. 3-1 Mediul general

În mediul general, se diferenţiază subansamblele de factori care intervin direct şi semnificativ în structura şi funcţionarea sistemelor vii; ei reprezintă factori ecologici direcţi (fig. 3-2). Întregul subansamblu este definit prin noţiunea de mediu ecologic direct sau eficient.

Fig. 3-2 Tipuri de factori ecologici

În mediul

direct, se diferenţiază mediul terestru şi mediul acvatic, care se întrepătrund în

numeroase situaţii (fig. 3-3). Diferenţele date de întrepătrunderea

FACTORI ECOLOGICI

cţi

ra

ţia r chimici

Factori indirecţi

- gravitaţia - latitudinea - relieful

32

Page 33: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

cantitativă a celor două medii le subdivid în mediu acvatic stagnant şi aerat sau mediu terestru arid şi umed. Adâncind analiza mediului în funcţie de cazurile concrete, se constată o eterogenitate şi mai mare a acestuia, impusă de variaţia unuia sau a altuia dintre factorii ecologici.

MEDIU

MEDIU TERESTRU

Arid

MEDIU ACVATIC

Aerat Umed Stagnant

Fig. 3-3 Structurarea mediului general

Mediul, în sen larg, este reprezentat de un ansamblu de fenomene fizice obişnuite şi forţe majore le cosmosului.

Împărţirea factorilor de mediu în biotici şi abiotici nu este potrivită, având în vedere faptul că numai componentele mediului pot fi clasificate astfel. În plus, nici un factor al mediului nu poate

Factori ecologic + organism = unitate func ională

i

ţ

1 Stugren, B., Eco

s a

fi exclusiv biogen sau abiogen. Fiecare factor biogen suferă influenţa factorilor abiogeni; la rândul lor, factorii abiogeni sunt uneori profund afectaţi de factorii biogeni, astfel încât delimitarea celor două categorii de factori rămâne pur relativă.1

Astfel, temperatura şi lumina sunt factori direcţi, abiotici. Temperatura reprezintă o formă fizică de manifestare a căldurii, iar lumina o manifestare fizică a energiei radiante a Soarelui. La suprafaţa terestră, temperatura şi lumina sunt modificate prin acţiunea fiinţelor vii.

Factorii ecologici se pot clasifica în factori climatici, orografici, edafici, biotici etc. După perioada în care acţionează asupra organismelor, factorii ecologici pot fi factori statici (cosmici), factori variabili (de exemplu, factorii climatici) (vezi subcapitolul 3.3).

Factorii ecologici, împreună cu organismul individual constituie o unitate funcţională. Astfel, mediul în care trăieşte un

logie teoretică, Casa de editură „Sarmis”, Cluj-Napoca, 1994, p. 20

33

Page 34: Ecologie Generala

Ecologie generală

individ biologic sau, într-o accepţiune mai largă, condiţiile 2

l

Plantele şi omul – factori de transformarea mediu ui pe Terra

MEDIU ÎN ECH

Medii na

2 Coste, I., Omul3 Bran, Florina, E

ecologice în care trăieşte o anumită specie, reprezintă habitatul.Acţiunea factorilor ecologici este permanent modificată prin

reacţia organismelor, identificându-se pe Terra medii concrete, proprii unor organisme sau comunităţi de organisme.

Actualul mediu de viaţă al Terrei se deosebeşte de cel existent înainte de apariţia vieţii. Dintre toate componentele biosferei, cele mai mari implicaţii în modificarea mediului global l-au avut plantele verzi şi omul. Procesul de fotosinteză realizat de plantele verzi a condus şi conduce la instituirea unui sistem de stocare a energiei solare care alimentează permanent şirul proceselor biogeochimice de pe planeta noastră.

Prin intermediul fitosferei Pământul devine un sistem anti-entropic, capabil să înmagazineze energie, bilanţul său radiativ devenind negativ şi apoi echilibrat. Pentru menţinerea echilibrului său actual plantele verzi rămân tot atât de importante ca şi în perioadele anterioare.3

Fig. 3-4 Influenţa omului asupra mediului

MEDIUL

ILIBRU

turale

MEDIU ÎN DEZECHILIBRU

Medii artificiale

OMUL

MEDIUL UMANIZAT

MEDIU LOCUIT OIKUMENĂ = SIT = LOC

FACTORI SOCIO-CULTURALI

, biosfera şi resursele naturale, Bucureşti, Editura Facla, 1982, p. 13 cologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 36

34

Page 35: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

Omul acţionează asupra mediului, conştient sau inconştient, producând echilibre şi dezechilibre. În funcţie de intensitatea presiunii umane, se adaugă noi elemente create prin activitatea economică şi socială (îmbrăcăminte, locuinţe, unelte cu diverse destinaţii etc.), elemente care modifică mediul şi procesul de percepere a acestui ansamblu de către om (fig. 3-4).

Mediul locuit de oameni poartă denumirea de oikumene (oikumen), nume care la vechii greci reprezenta lumea locuită; aceeaşi entitate se poate defini prin noţiunea de sit sau loc, cu un conţinut mai restrâns, atribuit peisajului modificat de om.

Oikumene este spaţiul constituit dintr-un mozaic de medii naturale şi artificiale, create de către oameni.

Unii ecologi, pentru a sublinia contribuţia umană la crearea mediului terestru actual şi tendinţa de amplificare a acestei acţiuni în perspectivă, folosesc noţiunile de antroposferă, noosferă∗ sau tehnosferă. Aceşti termeni sugerează posibilitatea disocierii totale a mediului natural preexistent apariţiei omului de cel actual.

Ştiinţa habitatului cercetează influenţele sistemului de factori ecologici asupra morfologiei şi fiziologiei mediului, recunoscând nouă tipuri de medii: 1. mediul cosmic – cuprinde forţele fizice care provin din spaţiul

cosmic. Acestea sunt radiaţia solară, radiaţiile cosmice, pulberea cosmică, forţa gravitaţională a altor corpuri cereşti ş.a.;

2. mediul geofizic – cuprinde forţele fizice dependente de alcătuirea Pământului – forţa gravitaţională, mişcarea de rotaţie a planetei, câmpul magnetic planetar, tectonica planetei,

Tipuri de medii

∗ termen creat dreprezentat d

compoziţia şi structura crustei terestre; 3. mediul climatic – redă zonarea valorilor înregistrate de

parametrii climatici – temperatură, insolaţie, precipitaţii, nebulozitate, viteza vântului etc. – pe suprafaţa planetei;

4. mediul orografic – cuprinde formele de relief ale suprafeţei crustei terestre şi ale substratului submarin;

5. mediul edafic – redă compoziţia şi structura solului (în limba greacă edafon = sol);

6. mediul geochimic – redă compoziţia chimică a substratului care reacţionează cu fiziologia organismului;

e Teilhard de Chardin pentru a desemna învelişul spiritual al Pământului, e omenire.

35

Page 36: Ecologie Generala

Ecologie generală

7. mediul biocenotic – cuprinde totalitatea fiinţelor vii, care edifică biocenozele;

8. mediul biochimic – reprezintă totalitatea produşilor metabolici eliminaţi de organisme;

9. mediul hidrologic – cuprinde factorul apă, sub diversele stări fizice ale acesteia.

În mod concret, la nivelul biocenozei, mediul apare ca biotop sau ca totalitate a condiţiilor externe care fac posibilă existenţa biocenozei.

3.2 Principiile proceselor ecologice

Procesele ecologice îmbracă o varietate de forme, condiţionate de caracteristicile spaţiilor, respectiv de structurile pe care acestea le-au permis să se formeze. Capacitatea de reacţie este asemănătoare, dar sunt relativ puţine elemente comune în toate situaţiile. Varietatea lumii vii poate fi însă înţeleasă printr-un reducţionism. Această simplificare este necesară pentru a evidenţia legităţile cu valabilitate generală, care explică stabilitatea deosebită atinsă de sistemele în care este organizată materia vie. Astfel, plecând de la ce se întâmplă în unitatea considerată fundamentală pentru însăşi existenţa vieţii – celula – pot fi explicate mecanisme

care susţin şi sistemele macroscopice, inclusiv sistemele ecologice.

„Una din cele mai importante concluzii care pot fi trase din studierea biochimiei este că practic acelaşi tip de reacţii chimice serveşte pentru a produce funcţiile vieţii în toate organismele, indiferent dacă este vorba de bacterii primitive sau de om.”4

Pentru „economia” metabolismului din celulă este nevoie de energie, pentru exercitarea funcţiilor sale, substanţă, pentru a o folosi în sinteza compuşilor chimici specifici şi de informaţie, pentru a „conduce” procesele metabolice interne şi pentru a se adapta la mediul înconjurător.5

Materia vie este, desigur, acea parte a universului fizic care posedă cea mai complexă organizare şi în cadrul căreia se desfăşoară cele mai variate transformări de energie. Înţelegerea acestora constituie, în acelaşi timp, o fascinantă aventură a

i

Procesele din biosferă suntsimilare, ind ferent de nivelul la carese desfăşoară

4 Hendrikson, J.B., Chimia organică, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1976, p. 1052-1053

5 Bran, P., Economica valorii, Bucureşti, Editura ASE, 2001, p. 43

36

Page 37: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

cunoaşterii şi o necesitate a utilizării optime de către om a posibilităţilor şi a resurselor biosferei.

Analiza în termeni termodinamici a proceselor din materia vie este, în principiu, de natură să îi confere ecologiei acel cadru conceptual elegant prin simplitatea şi unitatea sa. Sistemele ecologice, privite în ansamblul lor, sunt structuri dinamice dependente de o continuă disipare a energiei în mediu, structuri pe care Prigogine (1955) le-a denumit disipative (vezi capitolul 2).

Caracteristica principală a sistemelor disipative este consumul de entropie joasă din mediu pentru a putea să-şi menţină ordinea interioară şi pentru a scăpa de alunecarea spre poziţia aproape de echilibru sau echilibru, unde o aşteaptă moartea şi intrarea în circuitul neviu al materiei. Însuşirile specifice unor asemenea structuri sunt numeroase şi totodată neconvenţionale.

„Departe de echilibru (s.n.) înseamnă că vom renunţa la repetitiv, la universal, pentru a accepta specificul şi unicul, vom recepţiona puternic condiţiile de mediu, vom «vibra» la punctele de bifurcaţie, vom respecta «săgeata timpului» în toate transformările, vom comunica respectând legile de bază din lumea biologiei. Toate acestea vor fi posibile în funcţie de calitatea proceselor economice în care se angajează sistemele departe de echilibru.”6

Toate sistemele vii, capabile de existenţă autonomă, sunt traversate de fluxuri permanente de energie liberă şi constituie structuri disipative cu grad înalt de ordonare spaţială şi cu o dinamică temporală specifică, structuri care există numai în condiţii îndepărtate de echilibru.

Subliniem faptul că stările de echilibru ale materiei vii reprezintă un echilibru local şi momentan, stabil prin constrângeri spaţiale şi temporale variabile. Ansamblul acestor condiţii defineşte, la scară macroscopică, structura disipativă, iar la nivel microscopic, determină domeniul în care se realizează starea de cvasi-echilibru.7

Prin urmare, principiile proceselor ecologice sunt reprezentate de unitatea viaţă-mediu, principiul parcimoniei, principiile termodinamicii, reglarea activităţii vitale, adaptarea.

Structuri disipative

Departe de echilibru

6 Idem, p. 25 7 Ibidem

37

Page 38: Ecologie Generala

Unitatea viaţă

ţ

ţ

i

Via a – efect emergent

Ce este via a?

- autorepro-ducere

- metabol sm

8 Sagan, C., Creie9 Eigen, M., „La

Următorii 50L. A. J. O’Ne

Ecologie generală

– mediu

Acest principiu exprimă obligativitatea schimburilor dintre sistemele vii şi mediul lor pentru menţinerea stării departe de echilibru. În acelaşi timp, ca urmare a influenţei reciproce, atât sistemele vii, cât şi mediul se transformă, iar particularităţile mediului se regăsesc în configuraţia sistemelor vii.

Schimbul de substanţă între viaţă şi mediu este hotărâtor pentru sistemele materiei vii. Viaţa o datorăm efectului emergent al unor sisteme fizico-chimice cu un înalt grad de complexitate şi structurare, întrucât în materia vie se găsesc aceleaşi elemente ca şi în materia nevie.

Totuşi, ce este viaţa? Natura şi definiţia vieţii au constituit subiectul unor dezbateri foarte complicate. Cea mai reuşită definiţie o invocă procesul de evoluţie.8

Soran şi Borcea (1985) trec în revistă păreri ale unor cercetători din cele mai diverse domenii: biologie, chimie, fizică, filosofie etc. Din aceste definiţii şi păreri se desprinde faptul că, pentru viaţă esenţial este metabolismul (schimbul de substanţe intern şi cu exteriorul) şi conservarea reacţiilor acestui metabolism pe baza păstrării şi transmiterii informaţiei ereditare. Din desfăşurarea metabolismului decurge autoorganizarea şi autoreglarea, care au drept corolar creşterea.

O altă opinie, considerăm relevantă, este aceea conform căreia sistemele vii se caracterizează prin: 9

autoreproducere – fără de care informaţia ar fi pierdută după fiecare generaţie;

mutaţia – fără de care informaţia ar fi „neschimbătoare” şi viaţa nu ar fi putut să se diversifice şi

metabolismul – fără de care sistemul ar regresa la echilibru, unde nici o schimbare nu ar fi posibilă.

Respectarea acestui principiu presupune disponibilităţi pentru intrări, precum şi posibilitatea realizării „ieşirilor” de substanţă şi de energie. Informaţia din sistem va determina

rul lui Broca, Bucureşti, Editura Politică, 1989, p. 267 ce ne putem aştepta de la biologia secolului XX?” în volumul Ce este viaţa? de ani. Speculaţii privind viitorul biologiei (editate de M.P. Murphy,

ill), Bucureşti, Editura Tehnică, 1999, p. 17

38

Page 39: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

intensitatea şi modul specific de desfăşurare a acestor procese şi va asigura, de asemenea, continuitatea lor.

Particularităţile substanţei, energiei şi informaţiei sunt cele care impun, în continuare respectarea următoarelor principii.

Principiul parcimoniei

Acest principiu trebuie respectat pentru a asigura disponibilitatea intrărilor de substanţă. La nivel planetar, cantitatea totală din fiecare element chimic este constantă. Sistemele vii preiau continuu aceste elemente. Pentru ca rezerva să nu se epuizeze, ea trebuie recompletată. Cu alte cuvinte, sistemele vii nu pot stoca la nesfârşit substanţele provenite din intrări. La un moment dat, ele vor constitui ieşiri. Continuitatea acestui flux este la fel de necesară ca şi continuitatea fluxului energetic, întrucât substanţa este de fapt purtătorul energiei, „ambalajul” acesteia.

Economia substanţei

De exemplu, atomul de carbon preluat prin fotosinteză de plantele verzi, poate avea următorul parcurs:

Se înglobează într-o moleculă organică din frunze. De aici este preluat de o omidă defoliatoare, care apoi hrăneşte o pasăre insectivoră. În corpul acesteia, proteina din omidă este folosită ca sursă de energie pentru zbor. Pentru a îndeplini acest rol, ea va fi supusă oxidării biochimice în procesul de respiraţie. Ca urmare, atomul de carbon va fi eliberat în atmosferă sub formă de dioxid de carbon, devenind astfel disponibil pentru o nouă intrare.

Traseul poate fi mai lung sau mai scurt, pot exista perioade de acumulare, atât în etapa organică (cochilii, cărbune, petrol etc.) sau anorganică (calcar). Prin urmare, pentru a menţine continuitatea intrărilor de substanţă, acelaşi element chimic va fi folosit de mai multe ori, fapt pentru care natura este considerată parcimonioasă, zgârcită.

Principiile termodinamicii

Aceste principii devin caracteristice proceselor ecologice având în vedere modul în care au loc transformările energiei. Astfel, energia nu poate fi creată, ea se transformă după echivalenţe numerice precise (legea conservării sau principiul I), iar aceste transformări sunt însoţite de disiparea unei anumite cantităţi de energie sub formă de căldură (legea entropiei sau principiul al II-lea).

Legea conservării Legea entropiei Menţinerea stării departe de echilibru se realizează de către

sistemele vii prin folosirea unei surse exterioare de energie,

39

Page 40: Ecologie Generala

Ecologie generală

independentă de funcţionarea lor. Din punct de vedere energetic procesele din sistemele vii sunt ireversibile. Transferul de energie se corelează cu transferul de substanţă.

„În marele laborator al vieţii, există două formaţii principale de organisme – plantele şi animalele –, familii care se deosebesc

Economia energetică

6CO2+6H2O

Singuranimale-planteprin procesul d

Reglarea activ

10 Bran, P., op. ci

prin folosirea unor surse diferite de energie. Plantele obţin substanţele cu entropie joasă din substanţe cu entropie mai ridicată (dioxid de carbon, apă şi elemente minerale). Moleculele obţinute, ca toate moleculele organice, posedă o energie mai înaltă din punct de vedere termodinamic, decât dioxidul de carbon, apa şi elementele minerale din care au fost formate. Câştigul se datorează procesului de fotosinteză. Aici, energia solară este asimilată şi stocată în substanţă organică prin miracolul clorofilei. (...) În privinţa animalelor, fenomenul transformării începe de unde l-au lăsat plantele. Moleculele de hrană sunt oxidate în celula animală cu ajutorul oxigenului emanat tot de plante, într-un mediu lichid, furnizând energia necesară pentru căldură, mişcare, percepţia informaţiei, precum şi substanţe pentru componentele materiale ale celulei.”10 (fig. 3-5)

C6H12O6+6O2

RESPIRAŢIE

ENERGIE SOLARĂ

FOTOSINTEZĂ

∆E=6X114=684 kcal/mol

Fig. 3-5 Circuitul materiei în lumea vie (după Bran, 2001)

ul factor care explică astfel câştigul în ecuaţia colaborării plante- este energia solară, introdusă de plante în produsele „vegetale” e fotosinteză. Acest câştig se va regăsi în organismul animalelor.

ităţii vitale Acest principiu exprimă caracterul informaţional la un

moment dat. Realizarea autoreglării este esenţială pentru menţinerea sistemelor vii într-un mediu permanent schimbător.

t., 2001, p. 41

40

Page 41: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

Sistemele vii îşi reglează activitatea, respectiv îşi menţin parametrii între anumite limite prin conexiunile inverse (feed-back sau retroacţiune). Populaţiile şi biocenozele sunt legate cu mediul printr-un număr mare de intrări (input-uri) şi ieşiri (output-uri). Fiecărei intrări îi corespund mai multe ieşiri. Biocenoza poate fi comparată cu un obiect care este străbătut de o mulţime de intrări şi ieşiri de informaţie. Acestea lucrează pe baza feed-back-urilor pozitive şi negative.

Cadrul nr. 3-1 Acţiunea de autoreglare prin feed-back Reglarea aduce biocenoza în anumite limite determinate de cauze interne sau externe. Astfel, se constată o sărăcire a mediului în regiunile aride, cauzată de consumul crescând de substanţe minerale şi apă de către plante; în aceste condiţii, biocenoza se menţine prin reglare, între anumite limite. Zgomotele acţionează asupra unei biocenoze situată de o parte şi de alta a unei şosele; atunci când zgomotele sunt prea mari, o parte din sistemele cibernetice de autoreglare sunt pierdute de către organisme (aceste sisteme fiind capabile de lucru atunci când intensitatea zgomotului nu este prea mare şi nu împiedică transmiterea informaţiei în sistem), acţionând negativ asupra organismelor respective.

Retroacţiunea pozitivă conduce la creşterea volumului de substanţă, energie şi informaţie în sistem şi astfel creşte şi intensitatea metabolismului prin sporirea intrărilor. Volumul substanţei, energiei şi informaţiei este limitat prin feed-back negativ (cadrul nr. 3-1).

Adaptarea

Caracter informa ional ţ

ţCaracter informa ional

Realizarea unităţii dintre viaţă şi mediu, dar mai ales extinderea vieţii, creşterea complexităţii formelor de viaţă au fost posibile prin adaptare. Procesul, în esenţă, este informaţional. Pentru a valorifica noi forme de energie şi substanţă – de exemplu, pentru a folosi oxigenul atmosferic şi nu pe cel dizolvat în apă, sau pentru a valorifica lumina şi nu energia din compuşii pe bază de sulf – fiziologia şi morfologia organismelor au trebuit să se modifice. Schimbarea însă depinde de „centrul de comandă”, de informaţia din materialul genetic.

Considerăm adaptarea un principiu ecologic având în vedere două tendinţe în evoluţia sistemelor vii: extinderea spaţiului de viaţă şi creşterea complexităţii, ordonării, respectiv a încărcăturii informaţionale.

Prin respectarea acestor principii, sistemele vii şi-au asigurat o existenţă durabilă. Faptul că viaţa există de miliarde de ani este o dovadă incontestabilă în acest sens. Activitatea omului a generat dezechilibre plecând de la ignorarea unora

41

Page 42: Ecologie Generala

Ecologie generală

dintre aceste principii. Faptul că vorbim despre resurse, poluanţi, deşeuri, criză de energie sunt dovezi ale desconsiderării unor condiţionări obiective, izvorâte din legile naturii.

Reproducerea integrală a modelului naturii este o modalitate nerealistă în perspectiva identificării căilor de armonizare economie-ecologie. Principiile proceselor ecologice constituie, în acest context, un ghid valoros, care trebuie însă adaptat la realităţile social-economice.

3.3 Factorii ecologici – legi de acţiune

Componentele mediului influenţează organismele, imprimând o anumită intensitate a proceselor fiziologice (creştere, dezvoltare) şi, corelat cu aceasta, reprezentarea speciei în ecosistem. Astfel, mediul, prin constituenţii săi, devine un factor, un factor ecologic.

Dat fiind faptul că asupra unui organism, la un moment dat, nu acţionează un singur factor şi că aceştia, la rândul lor, se influenţează reciproc, se impune o sistematizare şi o delimitare a sferelor de influenţă. Există astfel mai multe criterii de clasificare:

a. în funcţie de condiţiile necesare pentru ca un organism să se dezvolte într-un mediu oarecare, se diferenţiază11:

Clasificare

Materiali CondiţionaliAleatori

factori materiali – substanţele necesare unui organism („materia primă”) pentru a fi prelucrate prin metabolism (de exemplu, resurse de hrană);

factori condiţionali – furnizează cadrul de preluare şi prelucrare a substanţelor (umiditatea solului, temperatura aerului, densitatea apei etc.);

factori aleatori – situaţi în afara nevoilor imediate ale organismului şi ale mediului său (în anumite situaţii, pot deveni factori condiţionali)

b. ţinând seama de interacţiunile dintre diferiţi factori ecologici, Dajos (1978) îi clasifică în: Climatici Neclimatici Alimentari Biotici Antropici

factori climatici – temperatură, lumină, pluviozitate etc.;

factori neclimatici – edafici şi ai mediului acvatic;

factori alimentari

11 Duţu, M., Ecologie. Filosofia naturală a vieţii, Bucureşti, Editura Economică, 1999, p. 47

42

Page 43: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

factori biotici – reprezentaţi de interacţiunile în şi dintre specii;

factori antropici, determinaţi de activitatea omului.

Pentru a releva modul în care aceşti factori ecologici acţionează asupra sistemelor supraindividuale (populaţii) vom prezenta, în cele ce urmează, legile de acţiune în raport cu factorii mediului,

abiotic şi biotic,

Factorii abiotici

Sunt reprezentaţi de componentele nevii ale mediului – lumină, umiditate, săruri minerale, temperatură, concentraţia oxigenului în apă, concentraţia poluanţilor în apă, aer, sol etc.

Primele referiri la influenţa acestora asupra organismelor datează chiar înainte de apariţia ecologiei ca ştiinţă. Ele sunt rezultatul cercetărilor efectuate de chimistului german Justus von Liebig (cadrul nr. 3-2) privind influenţa aprovizionării solului cu elemente nutritive asupra productivităţii plantelor. În urma acestora, în 1862 este enunţată legea minimului.

Legea minimului Productivitatea plantelor (populaţiilor) este condiţionată de substanţele minerale (factorii ecologici) aflate în sol în cantitatea cea mai mică faţă de necesităţile plantei (popula iilor). Creşterea proporţiei acestui element duce la creşterea producţiei, până când un alt element ajunge în situaţia de minimum relativ.

ţ

Plecându-se de la această lege s-au formulat principiile fertilizării raţionale, folosite şi astăzi, prin folosirea îngrăşămintelor minerale.

Deşi a fost formulată pentru a descrie o realitate caracteristică funcţionării organismelor vegetale, sensul legii poate fi extrapolat (termenii din paranteze) la toţi factorii ecologici.

Astfel, dezvoltarea unei populaţii – apreciată prin frecvenţă, abundenţă, densitate etc. – va fi influenţată, în primul rând, de factorul ecologic care se va situa cel mai departe faţă de nevoile speciei respective.

Cadrul nr. 3-2 Justus von Liebig Liebig, Justus von (1803-1873) – chimist german. A descoperit fenomenul de izomerie şi a formulat teoria radicalilor. A stabilit compoziţia exactă a numeroşi compuşi organici pe baza dozării carbonului şi hidrogenului. A elaborat principiile chimiei fermentative şi s-a preocupat de chimia proceselor biologice, fiind unul din fondatorii agrochimiei şi biochimiei. A descoperit faptul că plantele „se hrănesc” cu elemente minerale nu cu substanţe organice (humus), punând astfel bazele fertilizării minerale şi enunţând, legat de aceasta, legea minimului.

43

Page 44: Ecologie Generala

Ecologie generală

Realizarea unor modele pentru aprecierea reacţiilor posibile ale sistemelor ecologice în raport cu eventuale modificări ale configuraţiei factorilor ecologici a evidenţiat faptul că modelele bazate pe legea minimului sunt potrivite, cu deosebire, pentru studierea factorilor care reprezintă resurse (materiali), şi mai puţin pentru factorii condiţionali.

O altă extrapolare se poate face luând în considerare şi variaţia pozitivă a factorului în raport cu nevoile plantei. De exemplu, creşterea concentraţiei de elemente nutritive peste nevoile plantei, respectiv poziţia de maximum relativ. Studiile ulterioare, materializate în enunţarea unor noi legi referitoare la modul cum reacţionează organismele la modificarea intensităţii sau concentraţiei factorilor ecologici, justifică această extrapolare.

Astfel, în 1909, E.A. Mitscherlich corectează, pe baze experimentale, ideea concretizării liniare a efectului factorilor minimi, elaborând legea acţiunii factorilor de creştere.

Legea factorilor de creştere Creşterea factorilor nutritivi nu se traduce prin sporuri proporţionale ale recoltei, ci

t mai mici, până la maximum posibil în condiţiile concrete.

Un pas important, în sensul generalizării, este făcut o dată cu enunţarea, în 1911, de către Shelford a legii toleranţei, recunoscându-se astfel modul de influenţă al fiecărui factor ecologic asupra speciilor.

ei prezintă limite de toleranţă în raport cu toţi factorii ecologici, între

Modelarea ac iunii factorilor ecologicmateriali

ţ

i

prin creşteri to

Legea toleranţFiecare specie

acestea diferenţiindu-se domenii de favorabilitate, respectiv carenţă, optim ecologic şi exces (fig. 3-6).

t

Limitele de toleranţă sunrelative

Poluarea restrânge limitele de toleranţă

Domeniul „optim ecologic” corespunde intervalului în care o specie îşi desfăşoară existenţa cu minimum de „cheltuieli”, materiale şi energetice.12 De asemenea, este intervalul în care sunt asigurate condiţiile pentru reproducerea speciei.

Limitele de toleranţă, precum şi domeniile de favorabilitate nu au valori absolute în raport cu o specie dată. Ele sunt influenţate de factori interni (stare de sănătate, vârstă, fenofază etc.) şi externi, respectiv intensitatea de manifestare a celorlalţi factori ecologici şi modul în care aceştia se încadrează în diferite

12 Pârvu, C., Ecologie generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001, p. 120

44

Page 45: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

domenii de toleranţă. De exemplu, în condiţiile unui mediu poluat, speciile au o toleranţă mai mică faţă de variaţiile de temperatură şi umiditate etc.

În termenii toleranţei ecologice, modificarea factorilor ecologici prin poluare semnifică faptul că, de exemplu, concentraţia de dioxid de sulf este situată în afara intervalului de optim ecologic (domeniul toxic), celelalte limite se modifică, iar diferenţa dintre minimum şi maximum scade, prin apropierea lor.

OPTIM ECOLOGIC

Grad de favorabilitate

a factorului

Intensitatea factorului

L I M I T E D E T O L E RA NŢĂ

CP C L T

DL

50

CP – carenţă puternică C – carenţă T – toxic L - letal

DL50 – doză letală 50 – intensitate a factorului care determină moartea a 50% din indivizii supuşi experienţei

DL

50

Fig. 3-6 Legea toleranţei

Amplitudinea toleranţei suportate de diferite specii reprezintă valenţa ecologică (cadrul nr. 3-3), în funcţie de care acestea se pot grupa în specii stenoice (cu valenţă ecologică mică, toleranţă scăzută, specializate) şi specii eurioice (cu valenţă ecologică mare, toleranţă largă, nespecializate).

Cadrul nr. 3-3 Valenţa ecologică În mările polare se găsesc bacterii iubitoare de frig; în cele tropicale sunt adaptate condiţiilor de temperatură de 0-20°C. Valenţa ecologică a golomăţului (Dactylis glomerata) este eurioică, acesta crescând atât la soare, cât şi la umbră. În Marea Ohotsk, la 22 m adâncime, apare pogonofora Siboglinium caulleryi, iar în falia Kurile-Kamciatka ea există la adâncimea de 8 164 m. Aducerea la suprafaţă a unor bacterii din zonele pelagice din groapa Marianelor a condus la moartea lor. De aici concluzia că unele specii „locuiesc” în biotopuri strict specifice, altele au un spectru larg de răspândire. Astfel, presura aurie (Emberiza citrinella) este eurioică în arealul din centrul Ungariei şi stenoică la limita nordică a Finlandei şi la cea sudică, în Balcani.

Suprapunerea valorilor optime de temperatură şi umiditate la momentul fiziologic (optimul climatic), conduce la reproducerea speciei de plante sau de animale. De exemplu, în banchizele de gheaţă antarctice, sporii de bacterii supravieţuiesc la temperaturi de -80°C; aici, creşterea temperaturii conduce la scăderea

Optime parţiale

45

Page 46: Ecologie Generala

Ecologie generală

numărului de indivizi. Menţinere aceleiaşi concentraţii de săruri în sol şi a umidităţii formează pentru speciile vegetale optimul chimic.

Cadrul nr. 3-4 Variaţiile climatice (variaţia temperaturii, a umidităţii) pentru molid, dezvoltat pe soluri podzolice, determină areale mai restrânse în Europa Vestică, cauzate de umiditate, şi extinse în Europa de Nord. Ursus arctos (ursul brun) are arealul de răspândire din Spania, până în Ext mul Orient, dar optimul său se află în Siberia de Nord-Est şi Alaska (ex plare foarte mari). În schimb, în Pirinei, Apeninii Abruzzi (situate în apr

Fa

ecolmedorga

reem

opierea presingului) exemplarele sunt mici.

În culturile pure, introducerea unei specii produce abateri de la curba unimodală; în acest caz, curba fiziologică de toleranţă depinde numai de calităţile fiziologice ale speciei. Astfel, înmulţirea speciilor unor rozătoare în Noua Zeelandă a fost cauzată de introducerea lor de europeni şi de lipsa prădătorilor care ar fi putut contribui la scăderea numărului de indivizi. Efectul

a fost distrugerea unor culturi locale.

În 1959, Odum (cadrul nr. 3-5) propune un nou nivel de abstractizare, dezvoltând concepţia factorilor limitativi, care integrează legea minimului şi legea toleranţei.

Concep ia factorilor limitativi ţ

i

Prezenţa şi succesul unui organism sau grup de organisme depinde de un complex de condiţii. Orice condiţie care nu atinge sau depăşeşte limitele de toleranţă devine o condiţie sau un factor l mitativ.

De asemenea, Odum arată faptul că nu toţi factorii de mediu au aceeaşi importanţă pentru supravieţuirea unei specii, cei mai importanţi fiind cei care acţionează cel mai frecvent conform legii minimului, respectiv sunt cel mai frecvent în poziţia de minimum sau maximum relativ. Este subliniată importanţa concentrării eforturilor pentru studiul acestora. Identificarea lor se poate face plecând de la factorii critici de adaptare.

recven a ţbaterilor

Cadrul nr. 3-5 E.P. Odum Odum, Eugen Pleasants (n. 1913) – ecolog american, ornitolog. Cercetările sale teoretice în domeniul ştiinţific sunt orientate spre principiile de bază, dar se preocupă şi de probleme de ecofiziologie. A adus contribuţii importante în cunoaşterea ecologiei marine şi în studiul fiziologiei păsărilor. Printre lucrările de referinţă se numără Fundamentals of Ecology (Bazele ecologiei).

Concluzia care se desprinde din cunoaşterea legilor de acţiune a factorilor ogici arată faptul că reacţia organismelor la acţiunea factorilor limitativi de iu depinde, în mod direct, de situaţia ecologică concretă în care se găsesc nismele respective.

46

Page 47: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

Factorii biotici

Reprezintă relaţiile unei specii date cu celelalte specii din ecosistem. Arareori se întâmplă ca influenţele exercitate să provină de la o singură specie. În general, există o multitudine de relaţii ale unei specii cu altele aflate pe niveluri trofice inferioare sau superioare.

Tabelul nr. 3-1, Situaţii posibile în analiza relaţiilor binare dintre populaţii, plecând de la efectele reciproce exercitate de acestea Efect 0 + -

0 0,0 Neutralism

0,+ Comensalism

0,- Amensalism

+ +,0 +,+ Mutualism

+,- Parazistism/Prădătorism

- -,0 -,+ -,- Concurenţă

Cu toate acestea, pentru uşurinţa studiului, s-a optat pentru metoda relaţiilor binare, după metodologia elaborată de Haskell (1949) şi perfecţionată de Odum (1959). Conform datelor din tabelul nr. 3-1, trei din relaţiile propuse vor fi excluse, întrucât reprezintă repetiţii. Materializarea celorlalte şi câteva exemple relevante sunt prezentate în cadrul nr. 3-6.

Rela ii ţbinare

Cadrul nr. 3-6 Relaţii interspecifice Neutralism (0,0). Se realizează între două specii care nu se afectează reciproc. Aparent, există numeroase astfel de perechi. Cu toate acestea, având în vedere interconectarea dintre elementele sistemelor ecologice, absenţa influenţelor directe nu trebuie înţeleasă ca imposibilitate a transmiterii efectelor. În acest sens, a devenit celebru exemplul prin care Charles Darwin a demonstrat relaţia dintre trifoi şi populaţia de pisici. Astfel, producţia de trifoi este mare atunci când sunt multe pisici, pentru că acestea se hrănesc cu rozătoare care distrug cuiburile de bondari, polenizatori importanţi ai plantelor de trifoi. Concurenţa (-,-) este o relaţie în urma căreia ambele specii implicate sunt dezavantajate. Relaţia apare în cazul în care cele două specii împart aceeaşi nişă ecologică, îndeplinesc funcţii similare în ecosistem. Mutualism (+,+). Se manifestă atunci când două specii se ajută reciproc, efectele relaţiei sunt reciproc pozitive, în aşa măsură încât relaţia este obligatorie (în absenţa ei nici una din cele două specii nu supravieţuieşte). Dintre cele mai cunoscute exemple cităm cooperarea dintre alge şi ciuperci în cazul lichenilor, simbioza dintre bacteriile fixatoare de azot şi plantele din familia Leguminosae. Comensalism (0,+). Este un tip de interacţiune binară, asimetrică şi pozitivă în care un

47

Page 48: Ecologie Generala

Ecologie generală

singur partener este afectat în sens pozitiv atunci când relaţia se manifestă şi negativ când relaţia lipseşte.13 Prin urmare, relaţia este obligatorie pentru organismul comensal, fiind indiferentă pentru organismul gazdă. Amensalismul (0,-) sau antibioza este relaţia în care unul din organisme suportă o influenţă negativă, în timp cel al doilea este indiferent. Situaţia se produce atunci când un organism atacat secretă substanţe nocive pentru cel care l-a atacat, evitând astfel influenţa lui. Cel mai cunoscut exemplu este cel al ciupercii Penicillium notatum, care secretă penicilina pentru a distruge bacteria Staphylococus aureus. Prădătorismul şi parazitismul (+,-) sunt relaţii directe între populaţii, efectele individuale fiind opuse (pozitive, respectiv negative). Aceste relaţii stau la baza materializării celei mai importante interacţiuni la nivelul sistemelor ecologice – relaţiile trofice. Diferenţierea între cele două tipuri de relaţii depinde de raportul dintre dimensiunile organismelor implicate – prădătorul are dimensiuni mai mari sau cel puţin comparabile cu organismul pradă, în timp ce parazitul este cu mult mai mic decât organismul gazdă; de modul în care ele vin în contact – prădarea este un eveniment momentan, petrecut într-un interval scurt de timp, în timp ce paraziţii sunt tot timpul în contact cu organismele gazdă care reprezintă, practic, habitatul lor; dar, şi de efectul resimţit de organismul care suportă o influenţă negativă – organismul pradă moare, în timp ce organismul gazdă suportă populaţii numeroase de paraziţi fără a-i fi afectată supravieţuirea.

*

* * Factorii ecologici nu acţionează singular. Influenţa lor nu

este rezultatul însumării rezultatelor parţiale. Între aceşti factori este posibilă interacţiunea, conducând fie la apariţia unui factor nou, fie la modificarea efectelor pe care le determină în sistemele ecologice, la modificarea reacţiei acestora.

Evidenţierea acţiunii factorilor ecologici în complex se poate realiza prin folosirea unor modele. Modelul ecologic se compune din patru categorii de elemente:14

proprietăţi materializate în componente caracterizate prin variabile de stare (parametri). De exemplu, variabilele de stare ale unei populaţii sunt: structura pe clase de vârstă, efectivul, structura pe sexe, greutatea medie a indivizilor, suprafaţa explorată etc.;

forţe, reprezentate de modificările externe. Aşa este de exemplu, creşterea temperaturii, creşterea concentraţiei de dioxid de sulf sau de hidrogen sulfurat (substanţe poluante);

13 Tufescu, V., Tufescu, M., Ecologia şi activitatea umană, Bucureşti, Editura Albatros, 1981,

p. 94 14 Odum, E.P., Ecology and Our Endangered Life-Support Systems, Massachusetts, Sinauer

Associates Inc. Publishers Sunderland, 1997, p. 68

48

Page 49: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

direcţiile fluxurilor, care arată modul în care proprietăţile sunt legate sub acţiunea forţelor şi

interacţiuni sau funcţii de legătură, prin care forţele şi proprietăţile se întâlnesc pentru a controla fluxurile.

P1

P2

P3

E

I

F1

F2

F3

F4

L

F5 F6

P – proprietăţi E – forţă I – interacţiuni L – retroacţiune

Fig. 3-6 Elementele unui model ecologic (după Odum, 1997)

Modelul din fig. 3-6 este explicat astfel: două proprietăţi (P1 şi P2) interacţionează (I) pentru a produce sau influenţa o a treia proprietate (P3) când sistemul este acţionat de forţa E. Modificarea proprietăţii P3 va deveni o nouă forţă (L) care va acţiona asupra proprietăţii P1 prin conexiune inversă. De exemplu, la scăderea duratei zilei lumină (E), populaţia de stejar (P1) va reacţiona prin îngălbenirea şi apoi căderea frunzişului, astfel că populaţiile de insecte defoliatoare

pe perioada repausului de iarnă. Ca urmare a interacţiunii (I) dintre ulaţii, populaţiile de păsări insectivore (P3) vor reacţiona prin

(P2) vor înceaceste pop

declanşarea „aprovizionării” de iarnă, eventual, prin creşterea numărului de larve capturate de pe trunchiurile de stejar.

Modificarea reacţiei sistemului poate rezulta din amplificarea sau diminuarea efectelor, ca urmare a interacţiunii dintre factori. Astfel, substanţele poluante din aer pot să participe la reacţii chimice (interacţiuni) prin care se formează noi substanţe (de exemplu, formarea peroxiacetilnitratului sub influenţa radiaţiilor ultraviolete din oxizi de azot şi ozon) sau prezenţa unui poluant sporeşte toxicitatea celorlalţi (pulberile din aer sporesc efectele negative ale dioxidului de sulf asupra căilor respiratorii). Amplificarea efectelor ca urmare a interacţiunii dintre factorii ecologici poartă denumirea de sinergism.

Sinergism

Antagonism

49

Page 50: Ecologie Generala

Ecologie generală

Interacţiunea factorilor poate duce însă şi la diminuarea puterii lor de influenţă ca urmare a efectelor de antagonism. De exemplu, în nutriţia minerală a plantelor efecte de antagonism se manifestă între potasiu şi calciu; între potasiu şi magneziu; între magneziu şi calciu etc.15

Acţiunea factorilor ecologici este influenţată şi de legea universală a compensaţiei, care decurge din existenţa mecanismelor de autoreglare.16 De exemplu, în cazul secetei pedosferice (la nivelul solului), plantele vor utiliza cu mai mare eficienţă apa sub formă de vapori din atmosferă. Cu toate acestea substituirea nu poate fi totală. Ea se va realiza numai între anumite limite, conform legii toleranţei. Substituirea factorilor poate conduce însă la întrunirea de condiţii similare în medii a priori diferite, creându-se astfel biotopuri echivalente. Substituirea factorilor şi echivalenţa biotopurilor se pune cel mai bine în evidenţă prin analizele realizate la scară globală. Astfel, ea este demonstrată de reproducerea zonalităţii latitudinale prin etajarea altitudinală.

Studierea întregului fenomen ecologic devine, astfel, o necesitate impusă de diversitatea situaţiilor în care se află sistemele vii, de multitudinea de factori care le condiţionează metabolismul, dezvoltarea şi chiar existenţa.

Verificarea cunoştinţelor

Explicaţi diferenţierea tipurilor de mediu în funcţie de acţiunea factorilor ecologici, componente ale acestora.

Explicaţi semnificaţia termenilor: oikumene, sit, antroposferă, noosferă, tehnosferă, particularizând pe localizări specifice.

Aduceţi argumente pentru a evidenţia legătura pe care o determină schimburile de substanţă între viaţă şi mediu.

Legea compensaţiei

Biotopuri echivalente

15 Barloy, J., Cours de phytotechnie generale, Cours de Conservatoire National des Arts et Metiers, Centre Regional associe de Rennes, Ecole Nationale Superieure Agronomiques de Rennes, 1991, p. 56

16 Arsene, G.G., Elemente de ecologie generală, Timişoara, Editura Orizonturi Universitare, 2002 p. 53

50

Page 51: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

Cum se realizează reglarea activităţii la nivelul sistemelor ecologice supraindividuale?

Exemplificaţi acţiunea legii toleranţei în ecosistemele pe care le cunoaşteţi, în raport cu o populaţie.

Cum pot fi identificaţi factorii limitativi? Recunoaşteţi aceşti factori în ecosistemele cunoscute.

Alcătuiţi modele prin care să evidenţiaţi relaţiile de interacţiune dintre componentele unor ecosisteme.

51

Page 52: Ecologie Generala

44.. EECCOONNOOMMIIAA BBIIOOSSFFEERREEII

4.1 Conţinutul biosferei ca sistem ecologic4.2 Biosfera – componentă a mediului4.3 Structura biosferei 4.4 Cicluri biogeochimice 4.5 Circulaţia energiei 4.6 Mecanismul informaţional

- biosferă - biom - ecosferă - concentrare/dispersare selectivă - caracter anti-entropic - amplificare biologică - entropie joasă - evapotranspiraţie - ciclu biogeochimic - comunicare

Obiective

Evidenţierea biosferei ca sistem planetar, caracterizat de unitatea componentelor sale, rezultată din schimburile reciproce de substanţă, energie şi informaţie dintre acestea

Recunoaşterea societăţii ca parte integrantă a biosferei, dependentă de resursele şi serviciile acesteia

Delimitarea biosferei sub aspect spaţial, fizic şi chimic prin relevarea particularităţilor biotopurilor extreme

Stabilirea reperelor structurale ale biosferei sub raport spaţial şi funcţional-trofic

Înţelegerea „Economiei biosferei” prin evidenţierea proceselor şi mecanismelor care contribuie la transformarea substanţei, energiei, informaţiei

Cunoaşterea proceselor ciclice şi liniare prin prisma echilibrelor şi dezechilibrelor posibile, ca rezultat al activităţii omului

52

Page 53: Ecologie Generala

Ecologie generală

4.1 Conţinutul biosferei ca sistem ecologic

Nivelul integrator al vieţii la scară planetară este reprezentat de sistemul ecologic numit biosfera. În accepţiunea lui Odum (1971), biosfera formează sistemul biologic planetar cel mai cuprinzător. Ea realizează, în cel mai înalt grad, idealul existenţei unui sistem atotcuprinzător care rezolvă autoîntreţinerea pe baza resurselor interne, cu excepţia energiei, de provenienţă extraterestră, energia solară.

Biosfera – nivel integrator al vieţii

În anul 1875, Eduard Suess (1831-1914) introduce în ştiinţă

i Originea termenulu

termenul de biosferă (de la gr. bios – viaţă şi spharain – sferă) în cadrul unui studiu dedicat Munţilor Alpi. Alţi ecologi consideră că acest termen a fost introdus de J.B. Lamarck (1744-1820). Spre deosebire de Lamarck, Suess a considerat biosfera un înveliş caracteristic Pământului, alături de celelalte trei învelişuri: litosfera, hidrosfera şi atmosfera.

iologic

B După Kamshilov (1979), biosfera constituie sistemul care

„include totalitatea organismelor şi rămăşiţelor lor, precum şi acele părţi de atmosferă, hidrosferă şi litosferă populate de organisme şi transformate de activitatea lor.”

Biosfera este sistemul viu global care include în sine toate vieţuitoarele Pământului; ea constituie stratul sau învelişul viu al planetei, cuprinzând în sine, ca subsistem, şi societatea umană.

Ecologic Sub raport ecologic, biosfera se înfăţişează ca un gradient al

tuturor ecosistemelor, de la gropile abisale, până la cele mai înalte culmi montane, de la ecuator, la poli.

Ecosfera reprezintă sistemul global care cuprinde totalitatea ecosistemelor, respectiv ansamblul comunităţilor biotice şi cel al condiţiilor de viaţă a acestora, reprezentate de componente, mai mult sau mai puţin transformate, ale celorlalte învelişuri.

Rezultă faptul că, paralel cu termenul de biosferă, se foloseşte termenul ecosferă (de la gr. oikos – casă, rădăcina cuvântului ecologie). Acest concept a fost introdus în ştiinţă de Cole la Mont (1958). În S.U.A., Commoner (1971), iar în România, Botnariuc (1976) consideră că termenul ecosferă este mult mai potrivit decât cel de biosferă deoarece cuprinde în structura şi semnificaţia sa, prin prefixul „eco”, relevarea unităţii dintre totalitatea comunităţilor vii (biocenozelor) şi substratul abiotic al acestora.

53

Page 54: Ecologie Generala

Economia biosferei

O astfel de precizare pune în discuţie sinonimia celor doi termeni aproximativ echivalenţi. În sens restrâns, biosfera ar trebui înţeleasă ca totalitatea vieţuitoarelor terestre şi a comunităţilor vii (biocenozelor) pe care fiinţele le formează. Ecosfera ar însemna, în sens strict, ceva mai mult decât biosfera, ea incluzând şi ambianţa sau mediul de trai al vieţuitoarelor.

Ecosferă ≠ Biosferă

Biologii folosesc ambii termeni, atribuindu-le aceeaşi semnificaţie. Noi suntem de părere să fie păstraţi ambii termeni, aceştia conducând atât la îmbogăţirea vocabularului ştiinţific, cât şi la circumscrierea a două realităţi ale naturii puţin diferite.

Ecosferă = Biosferă

Monografie cea mai documentată a biosferei a fost realizată de Vernadski (1863-1945). Ulterior s-au adăugat cercetările de ecologie globală ale lui Hutchinson (1944-1970) şi Budyco (1977), precum şi consideraţiile raportuale om-biosferă ale lui Kovda (1971).

Geochimic În sens larg, geochimic, biosfera este un sistem planetar eterogen, care cuprinde lumea vie şi biotopurile sale, cât şi părţile scoarţei care sunt influenţate de materia vie.

Studiile făcute asupra sistemului global al vieţii conduc la constatarea că biosfera poate fi analizată din punct de vedere:

a) structural şi al dinamicii vieţii cu cel mai înalt grad de complexitate şi autosusţinere în seria ierarhică a sistemelor vii (Botnariuc, 1976; Soran, 1979; Soran şi colab., 1981);

b) ca rezultat al evoluţiei raporturilor strânse şi îndelungate dintre biocenoze (comunităţile vii) şi mediul abiotic al acestora şi prin relaţiile cu ambianţa sa, ca rezultat al interconexiunii biosferei cu celelalte învelişuri ale planetei (litosferă, hidrosferă şi atmosferă);

Abordarea biosferei

c) în calitate de sistem viu superior ierarhic societăţii, ea precedând societatea şi fiind o premisă a dezvoltării acesteia şi înglobând-o ca un subsistem al ei (Mehedinţi, 1931; Kamshilov; 1973, Soran, 1977, 1981);

d) ca mediu de trai sau ambianţă a vieţii în trecut, prezent şi viitor, sub raport fizico-geografic global.

Mediul general al vieţii la nivel planetar a rezultat din interferenţa litosferei, hidrosferei, atmosferei. Biosfera funcţionează ca un înveliş al suprafeţei planetare, care reuneşte subsistemele anorganice într-un tot cu lumea vie. Acest lucru este posibil datorită capacităţii vieţuitoarelor de a transforma mediul.

54

Page 55: Ecologie Generala

Ecologie generală

4.2 Biosfera – componentă a mediului

Între viaţă şi mediul natural, interdependenţa, caracteristica geologiei istorice a Terrei se menţine şi astăzi. La schimbările mediului vieţuitoarele „se supun” prin adaptare. Mediul a fost cel care a diferenţiat şi creat viaţa. E. Haeckel a conceput ecologia ca o ştiinţă care fundamentează tocmai relaţiile care se stabilesc în cadrul biosferei, învelişul vieţii.

Definită mult timp ca înveliş geografic care cuprinde totalitatea vieţuitoarelor, în concepţia actuală, biosfera este constituită nu numai din substanţă organică, dar şi din materia anorganică de provenienţă fie cosmică (energia solară), fie terestră (roci, apă, aer), reprezentând forma cea mai cuprinzătoare de interdependenţă dintre natura vie şi natura anorganică din care rezultă unitatea ei indestructibilă şi permanentă.

„Biosfera este stratul exterior al Globului unde a luat naştere viaţa şi unde se găseşte actualmente multitudinea de organisme diferite care populează straturile inferioare ale atmosferei, hidrosfera şi litosfera emersă. Ea rezultă din interacţiunea substanţelor biotice şi a substanţelor abiotice ale Pământului. Graţie acţiunii plantelor, biosfera pune în rezervă şi redistribuie energia provenită din spaţiul cosmic.”1

Acest înveliş, fie că îl numim biosferă, înveliş geografic sau biogenosferă (conţinutul lor este identic) constituie un complex ecologic planetar sau un sistem ecologic unitar al Terrei – pe scurt – ecosistem planetar*.

În biosferă se realizează schimbul reciproc de substanţă şi energie între elementele care o compun, născându-se schimbări şi la nivelul acestor elemente prin transferul substanţei şi energiei de la unul la altul. Până la apariţia vieţii, se poate vorbi doar de conexiunea aer-apă-scoarţă. Viaţa s-a adăugat mai târziu, biosfera încheind structurarea învelişurilor geografice.

Viaţa furnizează o seamă de resurse de însemnătate capitală pentru însăşi vieţuitoarele care le produc şi, desigur, pentru om. Caracteristica principală a acestor resurse constă în faptul că ele se refac continuu. Nu intră în acest grup rocile biogene (petrol, cărbune, gaze) care provin din organisme, dar care aparţin „regnului mineral”.

ţ

Biosfera – învelişgenerat şi generator de viaţă

Via a - generatoare de resurse

1 Definiţia biosferei concepută de UNESCO *unii autori au denumit ecosistemul planetar microcosmos, alţii biosistem sau holocenoză,

biogeocenoză, iar geografii îl numesc geosistem

55

Page 56: Ecologie Generala

Economia biosferei

Limite spaţiale Pe uscat, grosimea spaţiului vital nu este mai mare de 20-25

km. În ocean, el coboară până la 4 000-5 000 m adâncime. Din litosferă, biosfera cuprinde partea ei superioară, până la 5 km.

Extinderea spaţială a vieţii se bazează pe energia depozitată în moleculele organice ale vieţuitoarelor. Popularea planetei este condiţionată de intensitatea iradierii solare, până unde această iradiere nu mai permite existenţa vieţii.

În aer, frontiera superioară a biosferei este situată la circa 3 000-4 000 m, unde insectele zburătoare nu mai sunt reprezentate. La înălţimi mai mari sunt transportaţi numai sporii polenici sau de ciuperci, care pot ajunge sub formă de ploi de polen.

Limita inferioară teoretică a biosferei poate fi considerată

Limita superioară – 3 000–4 000 m,în atmosferă

Limita inferioară – 4 000-5 000 m, în scoarţă

până acolo unde pătrund capilarele acvifere. Astfel, în formaţiunile carstice, fauna cavernicolă este reprezentată pe biotopuri speciale, de tranziţie între domeniul subteran şi sol. În structurile petroliere, până la peste 4 000 m adâncime, se găsesc bacterii anaerobe.

Limite fizice În condiţii extreme (de exemplu, temperaturi ridicate),

existenţa vieţii a condus la formarea de biotopuri speciale. Astfel, dacă la temperaturi de 20-40°C mai sunt prezente biocenoze cu variate specii animale, numărul speciilor şi al indivizilor se reduce la temperaturi de 80-90°C; la astfel de temperaturi dispar algele, rămânând numai bacteriile. De exemplu, în statul Wyoming (S.U.A.), în parcul Yellowstone, în apele cu temperaturi mai mari de 90°C din gheizerul Uriaşul Alb, se găsesc comunităţi biotice formate din bacterii termofile.

Procesul de fotosinteză, la circa 1 m sub banchiza de gheaţă în strâmtoarea McMurda (Antarctica), ajunge la saturaţie. La adâncimi de 200-290 m, în calota glaciară din părţile centrale ale Antarcticii supravieţuiesc bacterii, ciuperci, microfauna fiind bogată în specii chiar la temperaturi de -57°C.

În Dry Valley (Valea Uscată) din deşertul pietros Ross (Antarctica) viaţa este posibilă numai sub gheaţă, fiind prezentă prin alge şi protozoare. Pe grohotişurile din aceeaşi vale sunt prezente algele albastre, iar în fisurile stâncilor îşi fac apariţia lichenii.2

Temperatură

2 Vincent, W.F., Production Strategies in Antarctica Islands Waters, Phytoplankton Eco-Phisyology in a Permanently Ice-covered Lake, Ecology, 62, 1981, p. 1215-1224

56

Page 57: Ecologie Generala

Ecologie generală

L ice

Concentraţiile ridicate ale unor compuşi cu sulf, a dioxidului de carbon, carbonatului de sodiu condiţionează formarea aşa-ziselor biotopuri extreme.

Compuşii sulfului au o largă răspândire. Ajungând la concentraţii ridicate, care induc caracterul extrem în numeroase biotopuri. În condiţii naturale cel mai întâlnit este hidrogenul sulfurat, iar contaminarea antropică a extins prezenţa dioxidului de sulf, provenit natural mai ales din erupţiile vulcanice.

Biotopuri caracterizate de concentraţii ridicate ale hidrogenului sulfurat sunt prezente în zone de mare adâncime, favorabile proceselor de reducere şi de descompunere anaerobă, de pe fundul mărilor şi în apele interioare unde circulaţia verticală a apei este redusă, lipsind curenţii verticali. Astfel, acumulări mari există în Golful Bremenhaven din Marea Nordului şi Napoli din

H

imite chim

Sulf Hidrogen sulfurat

Marea Mediterană, în unele chott-uri din Africa, în zona deşertică Sahariană şi sub 150 m în Marea Neagră. Biotopuri similare au fost depistate şi în fosele abisale din vecinătatea insulei Vancouver (Canada), insulele Galapagos etc.

(H2S)

Dioxid de sulf (SO2)

În sectorul Kamceatka – insulele Nipone, s-a observat faptul că animalele şi-au dezvoltat o anumită rezistenţă la erupţiile de dioxid de sulf; covorul vegetal este sărac în specii şi indivizi, iar solurile sunt sărate şi acide.

În unele lacuri din Canada şi S.U.A., pH-ul apei prezintă o reacţie puternic acidă, ca urmare a poluării. Astfel, poluarea cu

Ploi acide

oxizi de sulf a pădurii influenţează procesul biotic. Moartea pădurii cauzată de ploi acide este rezultatul schimbării întregului sistem de factori fizico-chimici din mediu.

Variaţiile climatice, cu perioade îndelungate de secetă, suprapunându-se acestei poluări, înregistrate în Europa Centrală, au favorizat apariţia unei flore specifice în etajul foioaselor, în special al fagului. Ionii de aluminiu din sol sunt mobilizaţi de ploile acide, afectând rădăcina plantei.

Încărcarea apelor cu hidrocarburi în exces din unele zone ale Terrei (lacurile bituminoase, băltoacele de petrol din zona de extracţie a platformelor din Golful Campeche – Mexic; în Marea Moartă etc.) duc la înregistrarea unor aspecte anormale, acest mediu fiind populat în special de alge şi bacterii.

idrocarburi

În zonele cu vulcani submarini activi, cenuşa vulcanică influenţează mediul de viaţă al nevertebratelor. Erupţiile la

57

Page 58: Ecologie Generala

Economia biosferei

suprafaţa terestră, împrăştierea fumarolelor contaminează flora şi fauna, având repercusiuni care duc la dezechilibre.

Efecte negative sunt înregistrate şi în zonele cu concentraţii mari de carbonat de sodiu. În Lacul Van, din platoul răsăritean al Podişului Anatoliei (Turcia), concentraţia de carbonat de sodiu atinge 3.5 g/l, determinând o floră şi o faună foarte sărace, în timp ce în lacul Nakuru (Kenia), cu un pH de 10.5 biomasa este reprezentată prin algele albastre (Spirulina platensis) care ajung la 150-200 g/l; această biomasă este consumată de flamingi (Phoenicopterus minor), care aveau, în 1973, un efectiv de 1.50 x 106 indivizi, corespunzând unei biomase de 61 g/m3.

Analiza biotopurilor extreme confirmă existenţa vieţii în condiţii aparent nefavorabile, extinzând limitele spaţiale, fizice şi chimice ale biosferei la nivelul întregului geosistem.

biosferei

Diversitatea generată de dinamica generală a Globului, varietatea climatelor şi, nu în ultimul rând, activitatea umană determină diferenţieri considerabile la nivelul biosferei. Repartizarea teritorială a componentelor cu un anumit grad de

Carbonat de sod u i

4.3 Structura

omogenitate defineşte structura spaţială, în timp ce modificările care caracterizează dinamica se constituie în structura funcţională a acesteia.

ală Rezultă din repartiţia diferenţiată a resurselor climatice şi,

corelat cu aceasta, a celor edafice (de sol), fiind mai bine reprezentată în raport cu ecosistemele terestre. Astfel, la nivelul fiecărui continent biocenozele similare, identificate pe baza

Structura spaţi

ţRepartizarea diferen iată,

principalelor formaţiuni vegetale, formează un biom. Pe continente diferite apar, de asemenea, biomuri similare, acestea constituind tipurile de biomuri. Cele mai importante tipuri de biomuri, în succesiunea lor de la ecuator la poli sunt cele prezentate în continuare.

Pădurile ecuatoriale veşnic verzi

ţ

t Productivita eşi diversitate biologică maxime

în timp şi spa iu a resurselor

Se situează de-a lungul ecuatorului, până la paralela de 10°, într-un climat cald, uniform, cu un volum anual de precipitaţii care depăşeşte 1 500 mm, repartizat uniform de-a lungul întregului an. Datorită ploilor zilnice, umezeala relativă a aerului este foarte ridicată.

58

Page 59: Ecologie Generala

Ecologie generală

Varietatea speciilor este foarte mare, cu o etajare multiplă a vegetaţiei arborescente, însoţite de liane, epifite. Pădurile tropicale de câmpie, cu trei niveluri de etajare, sunt cele mai productive ecosisteme ale Terrei. Arborii uriaşi (Dracntomelon, Dipterocarpus, Piptadeniastrum) ating înălţimi de 30-40 m. Pe nivelul inferior sunt caracteristice speciile de palmieri, bananieri, bambuşi, iar la nivelul solului, ferigile.

Materia organică moartă se mineralizează foarte rapid, formarea humusului şi acumularea fiind nesemnificative, astfel că aceste păduri au o capacitate de regenerare foarte redusă. Prin urmare, în zonele defrişate apar formaţiuni secundare, mai sărace în specii şi cu productivitate mai mică.

Capacitate deregenerare redusă

Cele mai importante păduri de acest fel sunt situate în Africa (bazinul râului Congo, munţii vulcanici mari); America (bazinul Amazonului); Asia (India, versanţii munţilor Himalaya) şi Oceania.

Se dezvoltă în regiunile cu climat subecuatorial, în care anotimpul secetos durează mai mult decât cel ploios. Speciile

Savanele

vegetale dominante sunt gramineele înalte (1.5-3.0 m), însoţite, pe alocuri, de arbori pitici, având coroane rare şi tabulare (Mimosaceae, Acacia, palmieri). În sezonul uscat, sunt frecvente incendiile, la care plantele s-au adaptat în aşa măsură încât unul din factorii de mediu esenţiali pentru menţinerea savanei este chiar focul.

Savanele dependente de condiţiile climatice s-au format, cu precădere, în Africa – de exemplu, partea nedeşertificată din Sahel. De asemenea, savanele tipice se găsesc în Africa de Est, având caracteristice, ca specii vegetale, arborele maimuţelor (Adausonia digitata), arborele de salam (Kigelia africana). Savana africană este arealul în care sunt răspândite marile erbivore (girafe, antilope, bivoli, elefanţi, zebre etc.) şi animale de pradă (lei, gheparzi, leoparzi). Suprafeţe cu savane întinse se găsesc şi în America de Sud, India, Antile, unde sunt frecvenţi palmierii. Savana australiană este ţara cangurului şi principala zonă de păşunat a crescătorilor de oi.

Repartizarea inegală a precipitaţiilor în cursul anului

O mare parte din savanele din America de Sud şi Asia de Sud s-au format datorită condiţiilor de sol nefavorabile (de exemplu, regim aerohidric deficitar). Există şi savane secundare, a căror formare este legată de activitatea umană, fiind generate de incendierea sau defrişarea pădurilor tropicale sau musonice.

59

Page 60: Ecologie Generala

Economia biosferei

Stepele Caracterizează zona de climă temperată uscată (cu mai puţin

de 500 mm precipitaţii anual). În funcţie de continentul pe care se situează, poartă diferite denumiri, astfel: Eurasia – stepă; America de Nord – preerie; America de Sud – pampas.

Marile zone cerealiere

Pe cernoziomurile fertile se formează biocenoze bogate în specii erbacee cu creştere înaltă. În Eurasia sunt reprezentative specii din genurile Festuca, Stipa, Astragalus, Allium, Adonis, Ranunculus etc. În regiunile mai uscate (cu precipitaţii de 300-400 mm/an) se formează stepe cu vegetaţie erbacee joasă, pe soluri castanii.

Din cele mai vechi timpuri au reprezentat principalele zone de păşunat, iar astăzi se constituie în cele mai importante zone cerealiere

erate Sunt prezente în fâşia de climă temperată moderată (vară

Pădurile temp

caldă şi umedă, iarnă nu foarte rece şi umedă) fiind alcătuite din specii de arbori şi arbuşti cu frunze căzătoare. Se găsesc cu precădere în emisfera nordică, în Europa, Asia de Est şi America de Nord, relativ aproape de mări sau oceane, pe soluri brune de pădure, neutre sau slab acide.

Sunt structurate pe patru niveluri de coronament, luminozitatea determinând particularităţile covorului erbaceu de la suprafaţa solului. Caracteristice sunt perioada lungă de vegetaţie şi procese vitale mult încetinite în cursul iernii.

Dominanţa unei singure

Compoziţia speciilor relevă dominanţa unui număr redus de specii (chiar una singură) în rândul arborilor. Pe coasta estică a Americii de Nord şi în Asia de Est pădurile temperate au o varietate mai mare de specii decât cele europene, unde glaciaţiunile au diminuat numărul speciilor lemnoase.

specii de arbori (stejar, fag)

Cele mai importante tipuri sunt pădurile de stejar, fag şi de luncă, repartizate şi ele în funcţie de condiţiile climatice, respectiv reţeaua hidrografică.

Pădurile taiga Se situează în zona climatului temperat rece din Eurasia şi

America de Nord. Speciile de arbori cu frunze persistente sunt adesea în amestec cu mesteacănul. În general, predomină o singură specie de arbori, diversitatea fiind redusă.

Diversitate redusă, cu predominareaconiferelor

Taigaua europeană este formată din molid (Picea abies) şi pin (Pinus sylvestris); în Asia sunt prezente Picea obovata şi Abies sibirica

60

Page 61: Ecologie Generala

Ecologie generală

(bradul siberian), precum şi specii de zadă (Larix sibirica). În America, zona forestieră se întinde, în primul rând, în Canada unde speciile caracteristice sunt molidul alb şi negru (Picea glauca, P. mariana), alături de Abies balsamea.

Tundrele Se găsesc la limita cercului polar din emisfera nordică, în

Europa, Asia şi America de Nord. Numărul speciilor este redus, fiind caracteristic următoarele: arbuşti pitici, muşchi, licheni şi alte plante erbacee. Sunt frecvente turbăriile. Perioada de vegetaţie este scurtă, întrucât numai în câteva luni temperatura depăşeşte 0°C. În adâncime solul este permanent îngheţat (permafrost).

Perma rost f

Caracterizează regiunile unde se manifestă un permanent deficit de apă. În funcţie de cauzele care determină absenţa precipitaţiilor se deosebesc:

deşerturi tropicale, care s-au dezvoltat în două benzi simetrice de-a lungul tropicelor, între paralele de 20 şi 30°. Cele mai mari sunt cele din Africa (în nord – Sahara, în sud

Deşerturile

ţ

Precipita ii reduse (<100 mm/an)

Eroziune eoliană

– Kalahari), dar se găsesc şi în Australia de Vest şi Centrală, America de Nord;

deşerturi continentale, care se formează în interiorul continentelor din zona temperată. Astfel sunt deşerturile Gobi şi Takla-Makan din Asia.

În regiunile deşertice precipitaţiile sunt reduse cantitativ (<100 mm/an) şi repartizate foarte neuniform în cursul anului, astfel că vegetaţia nu formează în covor continuu. Este caracteristică eroziunea eoliană (deflaţia). Cu excepţia oazelor, sunt practic nelocuite.

În funcţie de particularităţile suprafeţei, sunt diferenţiate în deşerturi de stânci, pietriş, nisip sau argile. Cele mai cunoscute sunt cele de nisip, reprezentative în Sahara (Igidi, El Erg), deşi ele nu constituie decât 10% din suprafaţa acesteia.

Biocenozele sunt sărace în specii, care s-au adaptat la condiţiile de uscăciune prin diverse modificări morfologice (înrădăcinare adâncă, transformarea frunzelor în spini) şi fiziologice (acumularea apei în tulpini şi frunze suculente).

Mările şi oceanele Reprezintă o parte însemnată a biosferei. Este posibil ca şi în

aceste spaţii să recunoaştem regiuni vaste, cu toate că aici continuitatea este mai evidentă decât pe uscat.

61

Page 62: Ecologie Generala

Economia biosferei

Sunt ecosisteme caracterizate de diversitate biologică variabilă, foarte ridicată în regiunile coraligene, de mangrove (corespunzătoare climatului cald) şi mai redusă în cele din zonele reci. Importanţa lor economică este deosebită, dat fiind dependenţa alimentară a unei importante proporţii a populaţiei de resursele piscicole.

St ctura funcţională

O anizarea trofică

Sfes

Sp

Ss

ru

rg

Sfera relaţiilor temporale care se stabilesc între

componentele biosferei cuprinde o mare varietate de interacţiuni. Prin importanţa pentru fiecare specie, dar şi pentru menţinerea integrităţii sistemelor de pe niveluri ierarhice superioare se remarcă relaţiile legate de prelucrarea hranei, respectiv relaţiile trofice (gr. trophos – hrană).

Multitudinea de specii care populează uscatul şi mările poate fi repartizată în patru entităţi care constituie tot atâtea compartimente fundamentale ale sistemului biosferei: producătorii primari, consumatorii primari, consumatorii secundari şi de rang

superior, organisme care au funcţia de descompunere.

unt producători primari plantele autotrofe, plantele verzi terestre, algele şi itoplanctonul din ape, care utilizează energia solară pentru fotosinteză în care laborează substanţele organice complexe, pornind de la substanţe anorganice i ple.

Să ne aducem aminte că funcţia fundamentală a fotosintezei

e

m

constă în producerea moleculelor de glucoză şi de oxigen, plecând de la dioxid de carbon şi apă, astfel:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 +Q dioxid de carbon + apă → glucoză + oxigen + căldură

Energia necesară realizării acestei sinteze este furnizată de energia solară captată de clorofilă şi alţi pigmenţi vegetali.

unt consideraţi consumatori primari animalele care se hrănesc pe seama roducătorilor primari.

Aceste erbivore produc şi ele materie organică prin creştere şi dezvoltare, dar pentru aceasta ele depind, în totalitate, de materia organică sintetizată de plantele cu care se hrănesc.

unt consumatori secundari organismele carnivore, respectiv toate organismele care hrănesc pe seama altor animale vii (producători secundari).

62

Page 63: Ecologie Generala

Sh

Apamultdifercoma org

Ecologie generală

Se diferenţiază în această categorie consumatorii secundari (cei care se hrănesc cu erbivore), consumatorii terţiari (care se hrănesc cu cei precedenţi) etc. În realitate, multe specii nu se încadrează uşor în această clasificare pe nivele trofice şi pot aparţine mai multor compartimente – consumatori primari şi secundari (specii omnivore), consumatori secundari şi terţiari (specii de pradă sau paraziţii erbivorelor şi carnivorelor) etc.

unt organisme cu rol de descompunere nevertebratele, ciupercile, bacteriile care se rănesc cu materia organică moartă – cadavre, excreţii, excremente, resturi vegetale etc.

Elementele lipsite de viaţă din biosferă pot fi grupate în două compartimente diferite: materie organică moartă şi elemente minerale (fig. 4-1). Oxigenul şi dioxidul de carbon, care intervin în respiraţia tuturor fiinţelor (cu excepţia microorganismelor anaerobe) şi în fotosinteza plantelor autototrofe, sunt prezentate separat.

Diversele compartimente ale sistemului biosferei sunt legate prin transferuri de substanţă şi energie. Pentru substanţă, trei procese fundamentale rezumă funcţionarea:

procesul de producere, sinteza materiei organice; procesul de consum, ingestia materiei organice şi procesul de descompunere sau de mineralizare, reciclarea

materiei. Compartimentele prezentate în fig. 4-1 grupează elementele

(tipuri de organisme, specii, indivizi) diferite şi dispersate, dar omoloage pe plan funcţional. Acelaşi organism poate aparţine simultan sau în diferite perioade ale existenţei sale mai multor compartimente. Astfel, vulpea este în acelaşi timp consumator primar, când se hrăneşte cu fructe, consumator secundar atunci când mănâncă şoareci de câmp şi consumator terţiar atunci când vânează păsări insectivore. Multe insecte pot fi fitofage în timpul vieţii lor larvare, apoi carnivore în forma finală a insectei mature.

Prin urmare, biosfera nu este în întregime un „super-organism” ale cărui compartimente prezentate în schemă ar fi organele. Cu toate acestea, nu este nici o masă lipsită de coordonare, de organisme independente. Trebuie subliniat faptul că ecosistemele, care marchează în plan local organizarea funcţională a biosferei, nu sunt independente unele de altele – respectiv conceptul de ecosistem nu-l face inutil pe cel al biosferei. Diferitele regiuni ale acesteia sunt de fapt unite: prin aerul şi prin apa care circulă în interior pe scară largă; prin factorul uman, care îşi face peste tot simţite efectele.

rtenenţăip ă, la te

part mente anismelor

l

ii

63

Page 64: Ecologie Generala

Economia biosferei

Organisme vegetale

Organisme erbivore

Organisme carnivore

Organisme cu rol de

descompunere

Materie organică

O2

CO2

Săruri

minerale

- organisme

- etape fără viaţă

- fluxuri minerale

- fluxuri de energie

- fluxuri de substanţă organică

Cs

Fig. 4-1 Principalele compartimente funcţionale ale biosferei (după Barbault, 1997)

4.4 Ciclurile biogeochimice

Activitatea biochimică a sistemelor vii se manifestă, în linii mari, prin realizarea, în raport cu mediul, a două funcţii esenţiale: concentrarea (acumularea) şi dispersarea selectivă a elementelor.

Acumularea atomilor în organisme este, în general, independentă de proporţia acestora în mediul extern, ca un rezultat al perfecţionării selective a metabolismului de-a lungul evoluţiei. Carbonul, azotul, fosforul realizează concentraţii mult mai mari în substanţa vie decât în mediul înconjurător.

oncentrare electivă

Acumularea de către organisme a unor elemente este uneori proporţională cu conţinutul lor în mediu, fenomenul având caracter de adaptabilitate, bine fixat genetic, care conferă speciilor respective avantaje competitive. Astfel, în unele medii organismele concentrează elemente rare: algele brune – iod, brom, potasiu, până la 18-20% din cenuşă; lichenii – cupru; lintiţa (Lemna trisluca)

64

Page 65: Ecologie Generala

Ecologie generală

– mangan; plantele halofile (Salicornia herbacea) acumulează până la 10.1% ioni de Na+, Cl-, SO42-; cele calcifile (Saxigrafa aizoon) acumulează şi secretă ioni de Ca2+, iar animalele marine inferioare realizează o compoziţie chimică generală similară cu cea a mediului extern.

Acumularea biogeochimică realizată de organisme în diferite perioade geologice a avut ca efect formarea depozitelor sedimentare, terestre sau marine, a unor zăcăminte minerale.

n

ţ tţ

Con inu ul propor ional conferăavantaje competitive îbiotopurile extreme

Zăcămintele de petrol şi gaze naturale s-au format din materia organică transformată, prin activitatea organismelor, în hidrocarburi. Fosforitele s-au constituit din depunerile marine ale fito- şi zooplanctonului în proterozoic şi cambrian. Guanoul provine din dejecţiile unor populaţii de păsări, iar salpetrul prin acumularea unor resturi organice atât pe continent, cât şi în bazine oceanice.

Efectul acumulării biogeochimice actuale devine evident în cazul unor metale grele sau substanţe toxice, a căror concentrare de-a lungul lanţurilor trofice poate deveni periculoasă pentru consumatorii de ordin superior, inclusiv pentru om.

în mediu a elementelor este, în general, o funcţie dependentă de

Dispersarea

Acumulare biogeochi-mică

- resurse economice

- efecte cumulativeale poluării

organismele mobile; acestea vehiculează la distanţe variabile de la locul absorbţiei atomii pe care îi pun în libertate în urma proceselor de excreţie sau după moarte prin descompunerea substanţelor care le alcătuiesc. Păsările migratoare transportă la mii de kilometri elementele chimice.3

Prin activitatea metabolică sau descompunerea cadavrelor, biosfera împrăştie în atmosferă şi hidrosferă cantităţi importante de gaze, estimându-se că 95-97% din substanţa vie se transformă, după moarte, în gaze (Vernadski, 1934). Oxigenul atmosferic este, aproape în exclusivitate, rezultat din fotosinteză. Concentraţiile de azot, dioxid de carbon se menţin constante ca urmare a activităţii biosferei; această activitate asigură nu numai absorbţia elementelor respective, ci şi revenirea lor în atmosferă.

Sub aspect cantitativ, materia vie constituie biomasa estimată la 2 429 x 109 tone global, ceea ce reprezintă numai 0.001% din masa crustei terestre.4 Biomasa este formată din fitomasă şi zoomasă. Cea mai mare pondere o are fitomasa pe uscat (circa 99% din biomasa totală), iar în ocean, ponderea

i

ii

Mobil tatea organismelor Activ tatea metabol că Procese de descompu-nere

3 Coste, I., Omul, biosfera şi resursele naturale, Bucureşti, Editura Facla, 1982, p. 30 4 Bazilevici, N.I., Drozdov, A.V., Rodin, L.E., Produktivnost rastitelnoga prokrova Zlmli, J. Osc.

Biol., 29, 1968, p. 161-171

65

Page 66: Ecologie Generala

Eco

Cco

ElebioC, P,

Ci

Cotraene

nomia biosferei

acesteia este sub 50%. În sistemele vii, elementele chimice participă la realizarea structurilor, a reacţiilor chimice şi la ciclurile biogeochimice, în mod diferit în funcţie de proprietăţile lor. Astfel, carbonul are o viteză mai mare de circulaţie decât azotul, fosforul şi sulful, elemente care participă la formarea acizilor nucleici, proteinelor.

iclul biogeochimic al unui element reprezintă etapele de transformare, fizică şi himică, şi de transfer dintr-un înveliş geografic în altul prin intermediul rganismelor vii.

În organisme, au fost identificate circa 50 de elemente chimice, diferenţiate prin participarea lor relativă la formarea substanţelor organice. Categoria cea mai importantă o reprezintă macroelementele, care contribuie cu peste 99%, fapt pentru care sunt cunoscute şi sub denumirea de elemente biogene, fiind reprezentate de: carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor, sulf. Acestora li se adaugă microelementele (Na, Ca, Fe, Al, Mg etc.) şi ultramicroelementele (As, Mo, Se etc.) importante mai ales sub raport calitativ, funcţional.

mente gene: H, O, N, S

Fiecare dintre elementele chimice se înglobează într-un ciclu biogeochimic specific, dar în continuare ne vom referi la circulaţia

celor din prima categorie.

clul carbonului Circulaţia carbonului este strâns legată de activitatea

energetică a biosferei, reducerea lui chimică la compuşii organici constituind modul principal de înmagazinare şi transfer ale energiei de către sistemele vii.

Ciclul biogeochimic al carbonului relevă faptul că cea mai mare parte (95%) din acest element se află depozitat în litosferă, sub formă de carbonat de calciu şi alţi carbonaţi (fig.nr. 4-2), deci într-o formă mai puţin accesibilă.

relare cu nsformările rgetice

Producătorii primari consumă anual aproximativ 105 miliarde tone de dioxid de carbon, din care 32 miliarde tone (aproximativ 30%) se reîntorc relativ repede în atmosferă datorită respiraţiei aceloraşi organisme. Cea mai mare contribuţie la reîntoarcerea dioxidului de carbon în atmosferă o au celelalte categorii de organisme, care elimină anual în atmosferă circa 73 miliarde tone (Soran, Borcea, 1985).

66

Page 67: Ecologie Generala

Ecologie generală

acidul carbonic 38 200 x 109 t

0.058%

CO2 atmosferă şi hidrosferă

637 x 109 t 0.00097%

nţă organică moartă 6 x 109 t depozitul de carbonat

consumatori (organisme heterotrofe)

producători (organisme autotrofe)

substa

6

combustibili fosili 3 230 000 x 109 t

4.9%

0.00010% de calciu 62 000 000 x 109 t

95.0%

Fig .4-2 Ciclul biogeochimic al carbonului (după Ricklefs, 1976)

Dioxidul de carbon circulat prin organismele vegetale şi animale reprezintă circa 0.2-0.3% din totalul uşor accesibil. Un

CO2 biologic calcul simplu demonstrează faptul că în actualul echilibru al ecosferei, punerea în circulaţie a întregului fond de rezervă a carbonului accesibil vieţii necesită între 300 şi 500 de ani. Acest echilibru multimilenar este astăzi în pericol de a fi tulburat prin arderea în cantităţi tot mai mari a cărbunelui, a petrolului, lemnului etc.

0.2-0.3% din total

Emisiile de CO2 depăşesc consumul cu1.70-1.75%

Ricklefs (1974) apreciază că, în momentul de faţă, prin consumarea combustibililor fosili, se elimină în atmosferă o cantitate de CO2 echivalentă cu 2% din actualul fond de schimb al carbonului pe Terra, ceea ce depăşeşte cu 1.70-1.75% cantitatea de CO2 consumată anual în fotosinteză de vegetaţie. Prin acţiunile sale, omul a amorsat un proces de acumulare a dioxidului de carbon în atmosferă, ale cărui urmări în viitor vor produce dereglări majore.

Din ecuaţia generală a fotosintezei şi a respiraţiei rezultă faptul că împlinirea ciclului biogeochimic al carbonului este intercondiţionată de desfăşurarea sincronică a ciclului biogeochimic al oxigenului şi al apei (fig. 4-3).

67

Page 68: Ecologie Generala

Economia biosferei

Ciclul oxigenului Rezerva de oxigen molecular s-a constituit prin procese de

suprafaţă, constând în fotodisocierea chimică a apei sub acţiunea razelor ultraviolete şi prin fotosinteza realizată de către plantele verzi; astfel, ciclul oxigenului se întrepătrunde strâns cu cel al carbonului şi hidrogenului.

FOTOSINTEZĂ RESPIRAŢIE

(CH2O)

CO2 H2O

O2 O2

H2O

Ciclul biogeochimic al carbonului

Ciclul biogeochimic al oxigenului

(CH2O)

FOTOSINTEZĂ

H2O H2O

O2

RESPIRAŢIE

O2

(CH2O)

H2O H2O

Ciclul biogeochimic al hidrogenului

CO2

Fig. 4-3 Ciclurile biogeochimice interdependente ale carbonului, hidrogenului şi oxigenului: reacţiile fundamentale

(după Soran, Borcea, 1985) Contribuţia fotosintezei actuale la îmbogăţirea atmosferei

terestre, ţinând seama de cantitatea de dioxid de carbon fixată în biomasa vegetală rezultată, trebuie să fie în jur de 2.7 x 1011 tone de oxigen, eliminate anual; deci aproximativ de 24 de ori mai mult decât întreaga masă de oxigen existentă în atmosfera terestră în perioada biogenezei.

Fotosinteza – princ pala sursă de oxige

i

n Reciclarea biogeochimică a oxigenului durează,

aproximativ, 2 500 de ani. Reducerea cantităţii de oxigen în atmosferă în urma defrişării, ca rezultat al unor acţiuni umane

68

Page 69: Ecologie Generala

Ecologie generală

dezechilibrante, ar permite supravieţuirea omului cel mult un mileniu şi jumătate. Defrişarea pădurilor tropicale constituie un serios motiv de nelinişte, având în vedere faptul că acestea reprezintă principalul producător de oxigen, care degajă anual, prin fotosinteză, o cantitate de 55.5 x 106 tone de oxigen. Pe de altă parte, în S.U.A., covorul vegetal generează doar 40% din oxigenul consumat aici, restul provenind din ţările şi oceanele învecinate.

La nivelul ecosistemelor acvatice stagnante şi a celor oceanice sau marine, procesele de eutrofizare determinate de afluenţa sporită de compuşi organici sau nutritivi (azot şi fosfor) provoacă dezechilibre care pot conduce la consumul integral al oxigenului dizolvat şi, ulterior, la eliminarea organismelor aerobe.

Ciclul azotului Circuitul azotului (fig. 4-4) este mult mai complex decât al

celorlalte elemente biogene analizate până acum; acest ciclu este influenţat de rezerva uriaşă de azot liber din atmosferă.

Proteine şi acizi nucleici

Nitraţi NO3-

3.35 x 1011 t 39.0%

Azot atmosferă 1 x 1012 99.9%

Produse de descompunere

Aminoacizi şi baze azotate

62 000 000 x 109 t 95.0%

Plante 0.0946 x 1011 t

1.1%

Animale 0,0946 x 1011 t

1.1%

Bacterii 4,89 x 1011 t

58.9% AmoniacNH3

0.23 x 1011 t 2.7%

Fig. 4- 4 Ciclul biogeochimic al azotului (după Libbert, 1979)

Fitofiziologii împart ciclul biogeochimic al azotului în două secţiuni:

a) ciclul mare, în care se utilizează şi se înscrie în circuit fondul uriaş de rezervă (circa 79% din atmosferă) şi

b) ciclul mic, în care circulaţia azotului se desfăşoară între organisme şi sol, fără participarea fondului de rezervă.

Sub acţiunea descărcărilor electrice sau a radiaţiilor ultraviolete are loc, pornind de la N2 şi O2, formarea de oxizi de azot care, odată cu ploaia, sunt antrenaţi la sol. Cantitatea de azot

69

Page 70: Ecologie Generala

Economia biosferei

astfel ajunsă la sol poate varia între 0.5 şi 16.0 kg/ha/an, fiind estimată la nivel global la milioane t/an.

Prin acţiunea organismelor fixatoare de azot din sol (Azotobacter, Clostridium etc.) şi a celor simbionte prezente în nodozităţile de pe rădăcini (Rhisobium pentru Leguminosae, Actinomyces pentru Alnus) sau de pe frunze (Mycobacterium rubiaceum la Rubiaceae), sunt transferate în biosferă sub formă de substanţă organică cantităţi considerabile de azot, apreciate la 44 milioane tone/an (Barbault, 1997). Fenomenul de fixare biologică are loc cu amploare mai redusă (10 milioane tone/an) şi în mediul acvatic sau pe soluri umede, prin activitatea metabolică a unor alge albastre (Cyanophyta).

Compuşii organici ai microorganismelor sunt fie înglobaţi în lanţurile trofice ale ecosistemului, fie mineralizaţi rapid după moartea acestora. În contact cu rădăcinile plantelor, azotul mineralizat, de obicei sub formă de azotaţi, este absorbit şi transformat în aminoacizi, iar apoi în proteine ale plantelor superioare. Aceste proteine constituie baza alimentaţiei azotate a numeroşi consumatori, cum sunt animalele, plantele heterotrofe, microorganismele şi chiar omul.

Fixarea naturală a azotului atmosferic

Azotul poate părăsi ciclul ecosistemelor terestre fiind transportat de râuri în ocean (30 milioane tone /an); aici, o parte este preluat de planctonul marin, intrând în lanţul prădătorilor, revenind în circuit prin intermediul păsărilor (guano) şi mamiferelor sau prin denitrificare pe uscat. Cea mai mare parte este însă acumulată în sedimentele profunde.

Societatea agricolă intervine în circuitul azotului din ecosistemele de cultură, exportul de azot fiind compensat de către om prin îngrăşămintele naturale (gunoi de grajd, guano) sau minerale (sulfat de amoniu, azotat de amoniu, îngrăşăminte complexe etc.), acestea din urmă reprezentând peste 40 milioane tone/an şi rezultând din fixarea azotului atmosferic, ceea ce contribuie la o creştere cu peste 50% a ratei globale de fixare.

Efectele creşterii necontrolate a cantităţii de azot, infiltrarea acestuia în straturile acvifere şi eutrofizarea apelor continentale relevă perturbările provocate de dezechilibrul în circuitul azotului şi în ciclul biogeochimic al celorlalte elemente.

Fixarea artificială a azotului atmosferic

Ciclul fosforului Principalele rezerve de fosfor sunt reprezentate prin roci de

tipul apatitelor şi depozitelor de guano, de animale fosilizate.

70

Page 71: Ecologie Generala

Ecologie generală

În concentraţii diferite sunt dispersate pe toată suprafaţa uscatului (fig. 4-5).

Spre deosebire de oxigen, hidrogen şi azot, al căror fond de rezervă se află în atmosferă sau în hidrosferă, în cazul fosforului, fondul de rezervă se află în litosferă.

Prin descompunere şi spălare de către ape, rocile cedează fosfor biocenozelor din ecosistemele terestre. Absorbit de către plante, fosforul intră în alcătuirea compuşilor macroenergetici (ATP - adenozintrifosfat) şi a acizilor nucleici, condiţionând desfăşurarea transferurilor de energie şi informaţie în sistemele vii. Prin intermediul lanţurilor trofice, compuşii fosforului sunt transferaţi animalelor consumatoare şi descompunătorilor.

Compuşi macaroener-get ci (ATP) i

Comparaţia dintre masa biosferei (0.1%) şi masa fosforului (0.15%) din scoarţa terestră sugerează dependenţa directă a biosferei de cantitatea disponibilă de fosfor pe Pământ. În virtutea legii minimului, fosforul apare ca factor limitativ al biosferei, biomasa acesteia nu poate depăşi proporţia de fosfor disponibilă la nivel global.

ORGANISMELE VII

Fosfaţi solubili

Eroziune

Fosfaţii din sol

Depuneri fosile şi guano

Vulcanism

Peşti şi păsări marine

Depuneri în apele de mică adâncime

Depuneri în apele de mare adâncime

Resturi animale

Fig .4-5 Ciclul biogeochimic al fosforului (după Odum, 1971, modificat)

Fosforul ajuns în oceane alimentează fitoplanctonul de pe platformele continentale şi lanţurile trofice pe care le susţine acesta. Prin intermediul păsărilor marine (guano) fosforul revine parţial. Acţiunea omului, prin favorizarea proceselor de eroziune, restrângerea vegetaţiei naturale, utilizarea unor cantităţi mari de îngrăşăminte fosfatice, folosirea detergenţilor conduce la scurgerea

71

Page 72: Ecologie Generala

Economia biosferei

fosforului spre oceane. Se estimează că 3.5 milioane tone de fosfor (după Hutchinson, (1978), chiar 20 milioane tone) iau anual drumul oceanelor, în timp ce numai 10 000 tone se reîntorc pe continente sub formă de guano şi 60 000 tone ca urmare a pescuitului, ceea ce nu compensează pierderile.

Rezervele exploatate de fosfor, estimate la 1010 tone de rocă fosforică (cu 4% H2O5), localizate cu precădere în Africa de Nord şi centrală, Australia, Brazilia, India, Rusia, China, Vietnam şi Mongolia dau siguranţa că epuizarea nu va avea loc imediat.

Ciclul sulfului Circuitul sulfului se aseamănă, în multe privinţe, cu cel al

fosforului (fig. 4-6). Sulful parcurge un circuit activ sub formă redusă (H2S) sau oxidată (SO2, SO42-), străbătând cu intensitate variată toate învelişurile exterioare ale Pământului. Cantitatea antrenată în acest circuit este evaluată la 185 x 106 tone (Kellog, 1972).

SULFUL ORGANIC (proteine)

H2SO4 H2S

Fig. 4-6 Ciclul biogeochimic al sulfului (după Frobisher, 1962)

Punctul de plecare al ciclului îl constituie hidrogenul sulfurat care

Fondul de rezervă al combinaţiilor organice

de sulf din litosferă

S provine din substanţele organice ale fostelor vieţuitoare (fondul de schimb) şi numai în mică măsură din uriaşul fond de rezervă al planetei.

Toxicitatea dioxidului de sulf pentru organisme este foarte mare. Creşterea concentraţiei lui peste anumite limite admise, pune în pericol vieţile omeneşti, contribuind la uscarea, şi deteriorarea vegetaţiei pe suprafeţe mari în jurul surselor de poluare.Creşterea consumului de combustibili fosili, a căror ardere eliberează SO2, conduce la perturbări pe scară regională a activităţii biosferei prin ploi acide.

SO2 – poluant cu toxic tate ridicată

i

72

Page 73: Ecologie Generala

Ecologie generală

Satisfacerea necesităţilor economice de sulf se va realiza probabil şi după anul 2500, posibilităţile fiind legate de zăcămintele native de pirită şi de desulfurarea altor resurse (gaze

naturale, cărbuni etc.).

Ciclul metalelor biogene Cicluri biogeochimice similare fosforului şi sulfului sunt

proprii şi altor elemente chimice (K, Na, Mg, Fe, Mn, Co, Zn, Cu) care se află în compoziţia oricărui organism. Datele oferite de geochimie şi biologia contemporană nu sunt însă în aceeaşi măsură de bogate pentru această categorie de elemente.5Intrări –

descompune- Resursele de elemente metalice variază în limite extrem de largi, reprezentând fie componente esenţiale ale masei terestre, fie concentraţii infime în alcătuirea acesteia.

Volumul de cationi din organisme şi circulaţia acestora prin biosferă se limitează la cantităţi reduse. Ele constituie însă elemente indispensabile vieţii, prin rolul lor calitativ.

rea rocii parentale

Eliberarea cationilor din sistemele vii are loc prin procesele de excreţie sau prin descompunerea materiei organice moarte. În mediul terestru, sursa principală de cationi biogeni este solul, aprovizionat permanent prin descompunerea rocii mamă; în cel acvatic cationii sunt prezenţi, de regulă, în stare disociată şi aprovizionarea se face prin antrenarea acestor elemente din substratul mineral. Transfer –

Transportul cationilor pe întinse arii geografice este cel mai adesea rezultatul scurgerii apelor de suprafaţă, dar nu rareori şi al curenţilor atmosferici. Vânturile transportă atât la suprafaţa

reţeaua hidrografică,

curenţii de aer uscatului, cât şi a oceanelor sau a solurilor uscate aerosoli sau

pulberi bogate în elemente minerale. Furtunile din Sahara transportă spre Europa sau pădurile ecuatoriale cantităţi importante de elemente nutritive.

Ciclul apei Apa condiţionează circulaţia biogeochimică a tuturor

elementelor, incluzându-se fie în molecula ei (oxigenul şi hidrogenul), fie în dispersia altor elemente pe care le transportă.

97.2% apa oceanelor

Resursele totale de apă la nivelul Terrei se estimează la 1.46 miliarde km3 (1.4x1018 tone), apa mărilor şi oceanelor totalizând 1.3 miliarde km3 (97.2% din totalul global), în timp ce resursele de apă dulce nu se ridică peste 8.3 milioane km3 (2.8%

5 Soran, V., Borcea, M., Omul şi biosfera, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1985,

p.72-73

73

Page 74: Ecologie Generala

Economia biosferei

din cantitatea totală). Calotele glaciare arctică şi antarctică înglobează o cantitate mare de apă dulce. La altitudini > 5000 de metri sunt prezenţi vapori de apă în atmosferă, restul apei fiind reprezentat pe continente sau în litosferă (tabelul nr. 4-1).

Apa realizează un ciclu complet ca urmare a impactului energiei solare, parcurgând, prin intermediul unui ciclu fizic toate învelişurile exterioare ale Pământului. De asemenea, prin ciclul chimic, care presupune descompunerea şi resinteza moleculei din elementele componente, apa trece succesiv din mediul organic în mediul anorganic. Cele două cicluri se întrepătrund inseparabil în biosferă şi asigură transportul apei pe arii geografice întinse.

Tabelul nr. 4-1 Structura resurselor de apă

Resursele de apă Volumul (km3) % din total I. Apa lichidă 1. Ocean 1 300 000 000 97.20 2. Lacuri cu apă dulce 123 000 0.00 3. Lacuri şi mări interioare 100 000 0.00 4. Cursuri de apă 1 230 0.00 5. Apa din sol 65 000 0.00 6. Apa freatică (până la 80 m) 4 000 000 0.31 7. Ape profunde 4 000 000 0.31

alote polare 32 500 000 2.50 egiunilor temperate şi 1 000 0.00

rmă de vapori

II. Apa solidă 1. Gheţari şi c2. Gheţari ai rtropicale III. Apa sub fo

1. Apa din atmosferă 12 700 0.00 IV. Apa din organismele vii 400 0.00

Energia solară produce, la nivelul oceanelor, o evaporare anuală în jur de 400 000 km3, iar la nivelul continentelor de 65 000 km3/an, apă care revine sub formă de precipitaţii. Mai mult de 35 000 km3 din cei 100 000 km3 cât reprezintă precipitaţiile continentale provin din ocean şi se reîntorc în aceasta prin apa fluviilor (25 000 km3) sau se infiltrează în straturile acvifere (10 000–15 000 km3), reîntorcându-se lent în mări şi oceane când rocile sunt saturate are loc, în acest mod, o trecere permanentă de apă prin atmosferă spre continente şi o revenire a acesteia prin scurgeri în oceane, într-o perioadă estimată la 10-12 zile.

35% din precipitaţiile continentale provin din ocean

74

Page 75: Ecologie Generala

Ecologie generală

Distribuţia cantităţii de precipitaţii constituie, alături de temperatură, unul din elementele esenţiale pentru edificarea tipurilor de climat pe continente: există regiuni cu pluviozitate pe tot parcursul anului (1 000–2 000 mm/an), în contrast cu cele lipsite de precipitaţii sau cu o alternanţă a anotimpurilor ploios şi secetos.

Prin vegetaţie, biosfera intervine în ciclul apei la nivelul

continentelor. Covorul vegetal interceptează şi evaporă în atmosferă o parte din precipitaţiile căzute, înainte ca acestea să ajungă la nivelul solului. În zona temperată, fracţiunea aceasta poate ajunge, în păduri, până la 25% din total. Proporţii însemnate de apă sunt reţinute în litieră, substanţe organice moarte, împiedicând infiltrarea în pânzele subterane din subteran sau scurgerea rapidă prin cursurile de suprafaţă. Apa din straturile superficiale este absorbită de către rădăcinile plantelor şi este eliminată prin transpiraţie în atmosferă sau se evaporă direct din sol. Cantitatea apei revenită în felul acesta în atmosferă, reprezentând evapotranspiraţia, este estimată, pentru regiunile temperate la 3 000-7 000 t/ha.

Evapotrans-pira ia –participarea plantelor la ciclul apei

ţ

Cadrul nr. 4-1 Bilanţul apei La o cantitate medie anuală de precipitaţii de 71 mm, cum este cazul Germaniei, s-a calculat că mai mult de jumătate (404 mm) se reîntorc în atmosferă, o parte semnificativă (18%) revenind prin transpiraţia plantelor. Cantitatea de apă infiltrată în sol care depăşeşte capacitatea sa maximă de reţinere se scurge în pânza freatică unde rămâne mult timp sau revine la suprafaţă sub formă de izvoare.

Concentraţia de apă din mediu induce la organisme modificări morfo-fiziologice specifice, astfel încât ele devin capabile să regleze fluxul de apă care le străbate. Bilanţul de apă al organismelor terestre se realizează printr-un permanent echilibru dinamic între aportul şi pierderea de apă.

Cadrul nr.4-2, Adaptări morfo-fiziologice în funcţie de disponibilitate apei În biotopuri cu umiditate mare, organismele numite hidrofile (rogozuri, amfibieni) utilizează cantităţi sporite de apă. În biotopurile cu umiditate redusă, organismele xerofile îşi perfecţionează bilanţul hidric, reducându-şi pierderile de apă prin îngroşarea cuticulei (frunzele de leandru) sau tegumentului (reptile, insecte); dezvoltarea la plante a unor ţesuturi acvifere (iarba surzilor, agave); localizarea internă a organelor respiratorii (mamifere); reducerea cantităţii de apă din dejecţii (antilope, păsări); prin utilizarea apei metabolice obţinute prin transformarea altor substanţe (gândacul de făină, dromaderul) sau prin adaptări etologice care privesc micşorarea ritmului vital în perioada de maximă uscăciune (animalele de deşert). Între cele două extreme, organismele mezofile prezintă un metabolism adaptat alimentării moderate cu apă.

75

Page 76: Ecologie Generala

Economia biosferei

Intervenţia omului în circulaţia globală a apei este directă sau indirectă. Acumularea apei în lacuri de baraj artificial, irigaţiile, utilizarea industrială, defrişarea influenţează bilanţul apei în sensul accelerării sau încetinirii vitezei de reciclare.

Ciclul materiei bioinerte Materia bioinertă este o materie specială – nici vie, nici

moartă. Nu este o materie vie pentru că nu are, ca întreg, proprietăţile biologice ale sistemelor vii. Nu este inertă întrucât este îmbibată cu organisme vii.6 Există mai multe tipuri de materie bioinertă: sol, mâl, scoarţă de eroziune, apă freatică etc.

Solul. Reprezintă rezultatul interacţiunii dintre roca mamă, vegetaţie, microfloră şi microfaună. Sub aspect ecologic, solul poate fi considerat pătura superficială a scoarţei unde se dezvoltă plantele şi este mediul de viaţă al insectelor, microorganismelor, organismelor hipogee. În perspectiva teoriei sistemice, solul este un subsistem al ecosistemului terestru, un pedosistem, alcătuit din

corp fizic solid, lichide, gaze, fiinţe vii.

Solul este structurat pe mai multe niveluri: molecule şi ioni; particule elementare de sol; agregate de sol; orizonturi de sol, tipuri de sol. Prin microfloră solul acţionează ca reglator al dinamicii elementelor chimice, realizând următoarele funcţii biogeochimice:7

- descompunerea necromasei datorată enzimelor produse de bacteriile din sol;

Funcţiile biogeochimice ale solului

- mineralizarea fosforului organic prin intermediul microflorei şi a plantelor superioare;

- mineralizarea azotului, migraţia atomilor de azot în sol prin intermediul lumbricidelor;

- acumularea de macro şi microelemente în materia organică. Mâlul. Este alcătuit din particule solide şi coloidale, bogat în

bacterii şi necromasă. El se formează prin depozitarea particulelor sedimentare în bazinul acvatic.

Acumularea unor microelemente în urma acţiunii unor bacterii, în condiţii anaerobe, prin degradarea materiei organice moarte în mâlul submarin se deosebeşte de acumulările biogeochimice din mâlul lacului, aici ele fiind mult mai rapide.

6 Vernadski, V. I., Izbrannie socineniia, I, IZd. An SSSR, Moskva – Leningrad, 1954, p. 169 7 Stugren, B., Ecologie teoretică, Cluj-Napoca, Editura Satmis, 1994, p. 62-64

76

Page 77: Ecologie Generala

Ecologie generală

Materia organică tehnogenă. O serie de compuşi organici produşi de industria chimică, mai ales pesticidele, sunt integraţi în ciclurile materiei din biosferă, ajungând în soluri, covor vegetal, animale etc. Aceşti compuşi perturbă procesele ecologice atât pe plan local, cât şi pe plan continental sau planetar, prin acumularea şi concentrarea lor în materia vie.

Cadrul nr. 4-3 Bioconcentrarea DDT-ului Folosirea insecticidului DDT, în agricultură, cât şi pentru prevenirea bolilor transmise de insecte a condus la un impact generalizat la nivelul biosferei. Concentraţia de DDT creşte pe niveluri trofice superioare, unde se produc şi efectele secundare. Acest fenomen este deosebit de periculos pentru viaţa din orizonturile superioare ale mării, unde se desfăşoară fotosinteza algelor – inhibată de DDT. În lacuri, DDT-ul se acumulează în mâl şi apoi migrează, prin lanţurile trofice, spre suprafaţă.

Rămânând multă vreme în sol, ei sunt capabili să provoace transformări structurale şi funcţionale în terenurile agricole. Transportul unor substanţe, fie prin infiltrarea lor în sol, în straturile acvifere, fie prin intermediul curenţilor face ca acestea să ajungă la mari distanţe faţă de locul unde au fost utilizate (de exemplu, până în Islanda, Antilele Mici, Antarctica, Marea Sudului etc.). Diverse ecosisteme reţin cantităţi mici din acestea.

nergiei în biosferă

Amplificare biologică

4.5 Circulaţia e

1.4 x 1020 kcal pe continente

3.6 x 1020 kcal pe oceane

În condiţii naturale, organismele nu există în mod izolat. Ele formează sisteme complexe, organizate pe mai multe niveluri: populaţie, biocenoză, habitat, biotop, ecosistem, biom etc.

Activitatea sistemelor vii este integral susţinută de fluxul de energie solară care se revarsă asupra Pământului. Din cantitatea totală, 2/3 străbate atmosfera, 1/3 fiind reflectată în spaţiul cosmic. Cantitatea interceptată într-un an este de ordinul a 5 x 1020 kcal (1.75 x 1017 W), ceea ce înseamnă la latitudinile medii un impact de 9-10 miliarde kcal/ha/an. Această energie se repartizează inegal, pe continente 1.4 x 1020 kcal, iar pe întinsul oceanelor 3.6 x 1020 kcal. Suprafeţele cu vegetaţie absorb energie în proporţie mai mare decât cele fără vegetaţie. Pentru o vegetaţie densă din zona temperată 17% din radiaţia solară este reflectată, 70% absorbită de vegetaţie şi 13% transmisă de ea în sol.

Zonele climatice au impus răspândirea speciilor în funcţie de cerinţele lor faţă de temperatură, determinând aceeaşi zonalitate latitudinală şi altitudinală a biosferei.

77

Page 78: Ecologie Generala

Rf0

erei

Energia termică contribuie direct la desfăşurarea proceselor fiziologice cum sunt: fotosinteza, respiraţia, transpiraţia, creşterea şi dezvoltarea, determinându-le intensitatea, dar şi indirect, modificând acţiunea altor factori ecologici, de care acestea depind.

Din fracţiunea de energie radiantă incidentă pe plante mare parte este fie reflectată de frunze, fie transmisă, fie absorbită sub formă de căldură, astfel că numai 1% din ea este efectiv stocată în biomasa vegetală.

Captarea de energie solară de către plantele terestre şi acvatice permite sinteza anuală a aproximativ 1.7 x 1011 tone de materie organică, în ale cărei legături chimice este stocată o energie de circa 2.5 x 1021 jouli, ceea ce echivalează cu de 20 de ori consumul mondial actual de combustibili fosili.8

O parte din energia fixată de producătorii primari este consumată prin respiraţie, iar energia stocată disponibilă este destinată altor componente ale biosferei.

Lumina, temperatura, apa, elementele nutritive constituie principalii factori ai biotopului de care depinde productivitatea

termică

Energie radiantă

1.7 x 1011 tonede materie organică/an

într-un ecosistem, productivitate care are o distribuţie neuniformă (Duvignaud, 1976).

Mările adânci şi terenurile aride au o bază productivă slabă, de 0.5 x 106 cal/m2/an, uneori mai mică de 0.1 x 106 cal/m2/an. Formaţiunile ierboase (stepele, preeriile), mările mărginaşe, lacurile adânci, pădurile scunde, pădurile de pe solurile uscate şi culturile extensive au o productivitate de 0.5-4.0 x 106 cal/m2/an (în medie, 1 x 106 cal/m2/an). Pădurile şi pajiştile mezofile, lacurile puţin adânci şi ogoarele cu culturi permanente au o productivitate

10-30 x 106 cal/m2/an în pădurile

Economia biosf

Energie

de 4-12 x 106 cal/m2/an. Pădurile ecuatoriale, câmpurile cu culturi intensive tropicale (banane, trestie de zahăr), formaţiunile aluviale din zona estuarelor, deltelor, recifelor coraligene au o productivitate de până la 10-30 x 106 cal/m2/an (tabelul nr. 4-2). Se apreciază drept capacitate maximă pentru productivitatea primară într-un ecosistem nivelul de 30-40 x 106 cal/m2/an, ca urmare a concentrării factorilor limitativi ai procesului de fotosinteză.

Randamentul realizat în conversia energiei solare de către ecosisteme atinge, chiar în condiţii optime de cultură şi zile favorabile de vară, doar 12% din radiaţia luminoasă fotosintetic activă sau de 4-5% din radiaţia solară incidentă (Lieth, 1972). În medie, raportată la energia solară anuală, eficacitatea fotosintezei

ecuatoriale

andamentul otosintezei .15-0.18%

8 Idem, p. 129

78

Page 79: Ecologie Generala

Ecologie generală

frapează prin valorile şi mai reduse de 1.2% în păduri, 0.66% în culturi şi în pajişti, 0.13% în tundră, 0.06% în deşert. Din cantitatea de energie solară incidentă, numai 0.3% la nivelul ecosistemelor terestre şi 0.12% la nivelul ecosistemelor oceanice şi între 0.15-0.18% la nivelul întregii biosfere, este convertită şi stocată în compuşi organici.

Tabelul nr. 4-2 Repartizarea productivităţii nete şi a fixării energiei pe glob

Sursa: Lieth, 1972

Productivitatea primară netă Fixarea anuală a

energiei Unitatea de vegetaţie

g/m2/an Medie g/m2/an

Total 109t

106 cal/m2

Total 1018cal

Zone continentale * Păduri 1. păduri tropicale umede 2. păduri verzi umede 3. păduri de vară 4. păduri scunde 5. păduri mixte (temperat-calde) 6. păduri boreale * Formaţiuni de împădurire * Tufişuri scunde 1. tundra 2. tufişuri deşertice * Pajişti 1. regiuni tropicale 2. regiuni temperate * Deşerturi 1. regiuni aride 2. regiuni îngheţate * Terenuri cultivate * Ape dulci 1. bălţi şi mlaştini 2. lacuri şi râuri TOTAL zone continentale

-1 000-3 500

600-3 500400-2 500250-1 500600-2 500200-1 500200-1 000

-100-40010-250

-200-2 000100-1 500

-0-100-1

100-4 000-

800-4 000100-1 500

-

1 2902 0001 5001 000

8001 000

500600

-14070

600700500

130

6501 2502 000

500669

64.534.011.37.01.25.06.04.22.41.11.3

15.010.54.5

---

9.15.04.01.0

100.2

- 8.2 6.3 4.6 3.9 4.7 2.4 2.8

- 0.6 0.3

- 2.8 2.0

- - -

2.7 -

8.4 2.3

-

277.0 139.4 47.2 32.2 5.9

23.5 28.8 19.6 10.2 4.8 5.4

60.0 42.0 18.0 0.1 0.1

- 37.8 21.4 16.8 4.6

426.1

Zone oceanice 1. recife şi estuare 2. platforme continentale 3. mare liberă 4. zona de revenire a apelor profunde TOTAL zone oceanice

500-4 000200-600

2-600-

400-600-

2 000350125

-500155

4.09.3

41.5-

0.255.0

9.0 1.6 0.6

- 2.5

-

18.0 42.6

199.2 -

1.0 260.8

TOTAL - 303 155.2 - 686.9

79

Page 80: Ecologie Generala

erei

Economia biosf

Anual, a fost estimată a fi sintetizată, la nivelul biosferei o cantitate de 155.2 x 1010 tone de materie organică, echivalentă cu o cantitate de energie fixată de 686.9 x 1018 kcal (tabelul nr.4-2). Dacă se ia în considerare faptul că producţia anuală totală a industriilor chimică, metalurgică şi minieră este de ordinul a 9 x 1010 tone, iar producţia anuală de energie atinge doar 0.5825 x 1018 kcal, adică, în medie, doar 9% din energia solară convertită şi stocată de plante, apare pregnant faptul că fotosinteza constituie cel mai grandios proces de transformare energetică de pe Terra.

Energia produsă de om – 9% din energia fixatăprin fotos ntez

i ă Deşi randamentul fotosintezei pe terenurile agricole este de peste 10 ori mai mare decât eficienţa globală a biosferei, citată anterior, la rândul său este de peste 10 ori mai mică decât randamentul care poate fi obţinut în laborator. (fig. 4-7).

20t CO2 14t O2 6t CO2 4t O2 2t H2O

FOTOSINTEZĂ - RESPIRAŢIE = PRODUCŢIA 4t PRIMARĂ NETĂ 10 t materie organică

14t CO2 10t O2

Radiaţii active în fotosinteză 2.2 x 109 kcal/an

PRODUCŢIA PRIMARĂ BRUTĂ 4t boabe 6t paie 14 t materie organică

16t H2O 1t elemente minerale

Albedo 0.3 x 109 kcal/an

Fig. 4-7 Procese de transformare a energiei solare

Transferul de energie de la un organism la altul, respectiv de la un nivel trofic la alt nivel se realizează, în toate cazurile, concomitent cu „transformarea energiei libere inclusă în structuri organice ordonate, la forme joase de energie care se răspândeşte în mediu ca energie legată, fără a mai putea fi utilizată de către sistemele vii”.9 Astfel, funcţionarea ecosistemelor şi, la nivel global, a întregii biosfere, este condiţionată de intrarea energetică permanentă din exterior, astfel că circulaţia energiei prin biosferă are un evident caracter aciclic (fig. 4-8).

9 Coste, I, op. cit., p. 89

80

Page 81: Ecologie Generala

Ecologie generală

Randamentul transferului energetic de la un nivel trofic inferior la altul superior este admis în jurul valorii de 10%. Din energia acumulată de plantele consumate, erbivorele utilizează în jur de 10%, iar carnivorele de ordinul I doar 10% din energia conţinută de erbivorele consumate. Chiar şi în cazul unor animale domestice, prin ameliorarea raselor s-au obţinut randamente de conversie de până la 15-25%, valoare totuşi redusă.

P

C1 C2 C3

+∆G

iRandamentul transferulu energetic – 10%

P – Producători C – Consumatori

Fig. 4-8 Pierderi entropice rezultate prin transferul energiei

În cadrul ecosistemelor tinere ale biosferei, din zonele neîmpădurite, înierbate sau cele agricole, bilanţul energetic este pozitiv. Procesele de fixare a energiei le depăşesc pe cele de degradare, determinând o creştere a stocului energetic o dată cu creşterea biomasei din ecosistem. În ecosistemele aflate în stare de climax, se stabileşte un echilibru între activitatea producătorilor şi a consumatorilor, astfel încât cantitatea de energie fixată se eliberează,

-∆G1 -∆G2 -∆G3 -∆G4

-∆G – Modificarea potenţialului energetic

c

Stoc energeticonstant în ecosistem

fiind utilizată în realizarea circulaţiei biogeochimice a elementelor.

Scurgerea energiei „se face în flux continuu prin biocenoza al cărei stoc energetic rămâne vreme îndelungată constant, la valori caracteristice, printr-o reglare complexă de tip feed-back. Mărirea consumurilor energetice peste posibilităţile de fixare ale producătorilor determină prăbuşirea ecosistemului, urmată, în mod natural, de instalarea şi evoluţia unui nou ecosistem.”10

În vârful piramidei trofice a întregii biosfere se situează specia umană, care domină celelalte specii. Simpla existenţă a speciei umane este indisolubil legată de producătorii primari ai biosferei,

i

Producătorii primari – generator deintrărienergetice pentru om

10 Idem, p. 91

81

Page 82: Ecologie Generala

Economia biosferei

singurii capabili să genereze un surplus de materie organică, respectiv energie liberă.

Unitatea naturală fundamentală a biosferei realizează o corespondenţă între biotop şi biocenoze. Prin activitatea sa permanentă, omul poate să conserve sau să dezechilibreze producătorii primari ai biosferei, contribuind, totodată, la oscilarea stocului de energie care, în momentul diminuării, poate duce la dispariţia unor specii şi, astfel, la manifestarea unor disfuncţionalităţi.

4.6 Mecanismul informaţional

Realitatea umană este o realitate a vieţii. Omul însuşi este viaţă, iar întreaga lui existenţă se bazează pe mecanisme biologice. Având în vedere această comuniune, preocupările legate de definirea vieţii, a originii ei au concentrat dintotdeauna un interes deosebit şi au condus la apariţia a numeroase ipoteze. Cunoaşterea ştiinţifică a vieţii a permis, totodată, şi o precizare mai exactă a graniţelor dintre viu şi neviu, dar şi în legătură cu limitele spaţio-temporale în care se încadrează spectacolul vieţii.

În mod direct întrebarea Ce este viaţa? a fost pusă de Schrödinger în cele nouăzeci de pagini ale lucrării cu acelaşi titlu. Răspunsurile au venit din perspectiva unui specialist în fizică şi se regăsesc în concepte precum:11

gena este un „cristal aperiodic”, iar cromozomul este un mesaj codificat;

viaţa se „hrăneşte cu entropie negativă”;

nedeterminarea cuantică la nivelul genei este convertită, prin multiplicare celulară, în determinare;

gena este stabilă şi are abilitatea de a perpetua ordinea.

Fiecare din acestea încearcă să aducă o explicaţie universal valabilă. Principala dificultate în eforturile reducţioniste ale lui Schrödinger a reprezentat-o structura genetică, mecanism informaţional al vieţii pe care nu a reuşit să-l explice în termenii doriţi.

11 Crow, J.F., Erwin Schrödinger and the Hornless Cattle Problem, Genetics, 130, 1992, p.

237-239

82

Page 83: Ecologie Generala

Ecologie generală

Un alt filon care poate fi urmat în căutarea răspunsului îl găsim în lucrarea „Originea speciilor” a lui Charles Darwin, mergând înapoi pe calea evoluţiei vieţii şi beneficiind de o abordare biologică, bazată pe dovezi materiale.

Dificultatea definirii vieţii rezidă în faptul că „lucrurile” pe care le denumim „vii” au prea multe caracteristici eterogene şi posibilităţi pentru a găsi o definiţie comună sau chiar pentru a ne da o imagine vagă asupra varietăţii conţinute de acest termen. Perspectiva unui chimist în acest context este următoarea: „care este diferenţa între un sistem cuplat chimic, chiar de o complexitate arbitrară, şi un sistem viu în care nu găsim nimic altceva decât tot o abundenţă de reacţii chimice? Răspunsul este că toate reacţiile din sistemele vii urmăresc un program controlat, care este opera unui centru de informaţional. Scopul (...) este autoreproducerea tuturor componentelor sistemului, inclusiv duplicarea programului însuşi, sau mai exact a purtătorului său material.”12

Ipoteza Gaïa, promovată de James Lovelock este unul din exemplele care susţin nu numai diversitatea vieţii, dar şi diversitatea semnificaţiilor ştiinţifice care

estui concept. Astfel, conform ipotezei Gaïa, planeta Terra este de fapt uriaş, care exprimă caractere sistemice şi are capacitate de asigurându-şi stabilitatea în raport cu modificările posibile în

iunii legilor naturii. Gaïa este mai mult decât biosfera, aşa cum melcul ai masă musculară. Un alt argument adus de Lovelock în sprijinul a fost compoziţia atmosferei, care reflectă o stare departe de echilibru, entropie maximă, fiind totuşi constantă. În cazul acestei ipoteze,

formaţional se exprimă numai prin realizarea autoreglării, întrucât la există ereditate şi nici control genetic.

se atribuie acun organismautoreglare, contextul acţnu este numipotezei sale adică nu arecaracterul inacest nivel nu

Opiniile prezentate sunt relevante asupra interesului manifestat în definirea vieţii. Ele au fost însă prezentate succint pentru a identifica elemente explicative comune. Observăm astfel faptul că, indiferent de perspectivă – fizică, chimică, biologică – explicaţiile aduc argumente cum sunt: mesaje transmise, stabilitate, continuitate, adaptare, autoreglare, ordonare. Toate acestea pot fi reduse la caracterul informaţional, la transmiterea de mesaje care asigură, pe de o parte ordine în desfăşurarea reacţiilor specifice vieţii şi constanţă într-un mediu aflat în continuă schimbare, iar pe de altă parte o soluţie ingenioasă în calea entropizării – reproducerea sistemului, dar şi în raport cu un

i

mesaje

stabilitate

continu tate

adaptare

autoreglare

ordonoare

12 Eigen, M., La ce ne putem aştepta de la biologia secolului XX? în volumul „Ce este viaţa? Următorii 50 de ani. Speculaţii privind viitorul biologiei” (editate de M.P. Murphy, L. A. J. O’Neill), Bucureşti, Editura Tehnică, 1999, p. 16

83

Page 84: Ecologie Generala

Economia biosferei

mediu extrem de diversificat în ceea ce priveşte condiţiile şi resursele – adaptarea.

Aşadar, mecanismul informaţional al vieţii este esenţial pentru însăşi existenţa ei, indiferent de nivelul de organizare sau complexitatea sistemelor pe care le alcătuieşte.

Prin stocarea şi transmiterea informaţiei, viaţa a găsit soluţii într-un univers entropic, astfel încât s-a organizat în sisteme aflate departe de echilibru, subordonate ierarhic, creând un mediu unic, care a devenit din ce în ce mai favorabil desfăşurării proceselor specifice de la diferite niveluri.

Mecanismul informaţional se manifestă astfel:

coordonarea proceselor fundamentale (chimice, fizice), începând cu nivelul intracelular;

asigurarea stabilităţii, prin modificarea parametrilor sistemului în raport cu schimbările intervenite în mediul extern sau intern – autoreglarea;

reproducerea sistemelor, prin replicarea integrală a suportului informaţional;

elasticitate informaţională, care permite schimbări interne

necesare pentru a valorifica noi resurse în noi condiţii – adaptare.

Suportul material care permite realizarea acestor funcţii informaţionale este materialul genetic, respectiv acidul dezoxiribonucleic (ADN) şi acidul ribonucleic (ARN).

Coordonarea proceselor fundamentale. Nivelul inferior de manifestare a vieţii este un fragment de acid nucleic. Deşi nu este considerat un organism, entitatea care dispune de acest element va fi capabilă de metabolism. Situaţia este caracteristică viruşilor şi viroizilor, considerate cele mai simple forme de viaţă. Acestea nu pot fi numite organisme pentru că nu au metabolism propriu, dar odată ajunse în celulele gazdă vor determina schimbarea reacţiilor în conformitate cu informaţiile stocate în propriile lanţuri de acid nucleic. Acest comportament dovedeşte rolul informaţiei genetice în viaţa oricărei celule. Informaţia stocată depinde de nevoile suprasistemului, dar şi de nevoile proprii.

Matrice infromaţională

Stabilitatea Depinde, în mare măsură, de transmiterea informaţiei, de comunicarea dintre componentele sistemului astfel încât comportamentul, structura, componenţa lor să se modifice în vederea evitării influenţelor generate de factori externi sau interni.

84

Page 85: Ecologie Generala

Ecologie generală

În sens larg, comunicarea explică întregul mecanism informaţional – de la coordonarea proceselor, la adaptarea şi diversificarea formelor de viaţă, fiind legată de însăşi noţiunea de informaţie, în formula în care a definit-o Wiener. În departajarea realizată, comunicarea serveşte autoreglării. Procesul se desfăşoară la toate nivelurile de organizare a vieţii, cuprinzând diferite intervale de timp, necesare transmiterii informaţiei.

Conexiuni interne

În situaţia în care variaţia externă, modificarea mediului, se realizează mai repede decât transmiterea informaţiei apare o defazare care poate determina chiar distrugerea sistemului sau eliminarea unora din componentele sale. Astfel s-a întâmplat în perioadele care au precedat episoadele de extincţie.

Conexiuni externe

Timpul uman este, de asemenea, incomparabil mai scurt decât timpul biologic al reacţiei,13 constituind o premisă pentru schimbări majore, soldate cu numeroase pierderi.

Autoreproducerea este un mecanism prin care se învinge timpul sau altfel spus „secretul nemuririi”. Viaţa este continuă dacă considerăm super-sistemul Terra. De circa 2 miliarde de ani, Terra este un sistem viu. Dacă analizăm componentele sale, constatăm faptul că la nivelul lor continuitatea este o sumă de discontinuităţi. Fiecare subsistem al Terrei are durată de viaţă finită, fiind apoi înlocuit de unul

La nivel planetar viaţa

similar sau diferit, în funcţie de noua situaţie. este continuă

Succesiune

Reproducere

La nivelul ecosistemelor, perioadele de înlocuire se succed la intervale de timp relativ mari, dependente de o schimbare externă (fluctuaţiile parametrilor climatici) sau de una internă, rezultată din modificarea componentelor.

Succesiunea nu este întotdeauna repetitivă. Astfel, un ecosistem de lac poate fi înlocuit de un ecosistem terestru, pădurea ecuatorială defrişată va fi înlocuită de junglă sau savană secundară. Pe de altă parte, în cazul pădurilor de foioase temperate sau a celor boreale succesorul este în mare măsură similar. Indiferent de caracteristici, va exista un nou ecosistem.

Succesiunea nu este întotdeauna replicare la acest nivel, întrucât interacţiunea biotop-biocenoză creează condiţii specifice, care nu se pot menţine în absenţa biocenozei preexistente.

13 Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Trică, Carmen, Eco-economia ecosistemelor şi biodiversitatea,

Bucureşti, Editura ASE, 2004, p. 16

85

Page 86: Ecologie Generala

Economia biosferei

Populaţia are continuitate în ecosistem atâta timp cât funcţia ei este justificată în structura suprasistemului. Pe măsură ce ecosistemul se schimbă, apar schimbări şi în structura populaţiilor.

Astfel schimbarea poate să se manifeste pe două direcţii:

modificarea proporţiei relative a populaţiilor; modificarea componenţei, astfel că unele populaţii pot

dispărea sau, dimpotrivă, pot să apară noi populaţii.

La nivel individual, autoreproducerea devine scop în sine, tocmai pentru a asigura continuitatea la nivelurile superioare. Mecanismul replicării genetice este responsabil de reproducerea organismelor similare.

Componentele organismelor sunt permanente sau temporare în raport cu durata vieţii acestuia, reproducându-se şi la această scară relaţionarea individ-populaţie. Legăturile sunt însă mult mai intense, iar integralitatea mai evidentă.

Durata de timp în care sistemul se reproduce creşte de la individ la nivelurile superioare, fapt care determină şi creşterea timpului de reacţie la schimbări.

Durată de viaţă limitată

Autorepro-ducere

Elasticitatea informaţională rezultă din capacitatea nelimitată de diversificare a informaţiei. Sistemele vii tind să se autoreproducă. Mediul – condiţii şi resurse – nu este însă constant. El se transformă ca urmare a unor procese independente de viaţă – eroziunea, colmatarea albiilor, dizolvarea sărurilor din substrat etc. sau determinate de interacţiunea cu sistemele vii. La aceste schimbări sistemele vii trebuie să se adapteze. Cu alte cuvinte, trebuie să-şi modifice structura, reacţiile astfel încât să nu fie distruse. Adaptarea se manifestă la toate nivelurile de organizare a vieţii, fiind o reacţie la schimbarea externă. Timpul de reacţie depinde de nivelul de organizare, respectiv de perioada de reproducere.

86

Page 87: Ecologie Generala

Ecologie generală

Tabel nr. 4-3 Adaptarea în funcţie de nivelul de organizare Parametri Nivel de organizare a materiei vii

Individ Populaţie Biocenoză

Stimul perceput

Variaţia temperaturii de la o oră alta, de la un minut la altul

Variaţia temperaturii medii lunare, anuale (de la un secol la altul)

Variaţia temperaturii medii (anuale, lunare, zilnice) pe intervale mari de timp (secol, mileniu etc.)

Reacţii

Schimbări fiziologice şi modificări comportamentale, cum sunt deschiderea ostiolelor, căutarea adăpostului, acoperirea cu noroi etc.

Modificarea structurii indivizilor în funcţie de tipul de variaţie înregistrat de temperatură

Modificarea structurii populaţiilor, inclusiv apariţia sau dispariţia de specii

Timp de reacţie

Instantaneu, câteva minute, ore

Ani, decenii, secole Milenii, milioane de ani

Timp de reproducere

Se realizează pe durata unei singure vieţi, nu intervine reproducerea

Câteva generaţii, pe măsură ce rata de supravieţuire a indivizilor netoleranţi se reduce

Câteva generaţii pentru toate populaţiile din biocenoză, inclusiv cele foarte longevive (de exemplu, populaţii de arbori)

Se observă astfel faptul că în cazul în care adoptăm semnificaţia generică, etimologică, adaptarea este prezentă la toate nivelurile de organizare a vieţii. Cu toate acestea, terminologia de specialitate a consacrat noţiunea la nivelul speciei, respectiv

s

Si

populaţiei. Conform concepţiei darwiniste, adaptarea este o etapă importantă a speciaţiei, a „originii speciilor”. Prin aceasta are loc transmiterea informaţiei la nivelul centrului de comandă – acidul nucleic.

Componentele mecanismului informaţional sunt de natură să demonstreze faptul că strategia supravieţuirii este o strategie informaţională. Astfel, posibilitatea stocării şi transmiterii informaţiei explică nu numai existenţa vieţii, dar şi comportamentul ei atât de „potrivit” în raport cu limitele fizice şi chimice ale mediului. Diversitatea mediilor, respectiv formelor în

Strateg a upravie uir i

iţ i

itrateg e nformaţională

87

Page 88: Ecologie Generala

biosferei

care substanţa sau energia erau disponibile, nu a constituit o

Economia

barieră în extinderea vieţii în cele mai neaşteptate locuri. Explorarea graniţelor biosferei este încă un proces nefinalizat, nu atât fizic, cât în ceea ce priveşte posibilităţile teoretice.

Prelungind această analiză la nivelul omului, societăţii, încărcătura informaţională devine şi mai importantă. Mecanismele descrise implică sisteme independente de om. Totuşi, ele pot fi interpretate foarte uşor şi din perspectivă umană. Condiţia este să schimbăm „centrul de comandă”.

Istoria civilizaţiei este, dincolo de toate, o istorie a cunoaşterii şi, mai nou, a informatizării. Centrul de comandă este însă omul, respectiv gândirea conştientă având drept corolar dezvoltarea elementelor exosomatice care ne-au ajutat să cucerim lumea – cele mai variate medii – prin adaptare şi dezvoltare (cadrul nr. 4-4).

Cadrul nr. 4-4 „... omul are dezvoltată o facultate specifică, distinctă de cele ale altor primate, care îl fac să acumuleze o formă a limbajului intern, codificat iniţial în descărcările celulelor nervoase. Această formalizare nu numai că uşurează comunicarea (s.n.) între membrii speciei, dar şi formează baza capacităţii noastre de a gândi, de a păstra rezultatele pentru folosul omenirii şi de a le lăsa moştenire pentru generaţiile următoare, scriindu-le. Aceasta implică un nou plan de transfer al informaţiei, similar planului primar al informaţiei genetice care adaugă chimiei o calitate total nouă. Pe planul minţii umane poate deci avea loc o nouă formă de evoluţie: evoluţia culturală a omenirii.”

14

Pe lângă păstrarea structurii morfo-fiziologice în cele mai variate condiţii, capacitatea omului de a gestiona informaţia a înlăturat orice competiţie, ca urmare a timpului de reacţie mult mai scurt şi mult mai puţin dependent de timpul de reproducere.

Singurul factor care a frânat acest avânt este reprezentat de faptul că reproducerea informaţiei individuale nu este posibilă. Altfel spus, de la o generaţie la alta se transmite numai informaţia genetică. Beneficiile cunoaşterii vin însă numai în urma unor eforturi individuale, voluntare, investite în procesul învăţării, al dezvoltării abilităţilor mintale.

Continuarea diversificării informaţiei, valorificarea stocului informaţional acumulat depind de modalităţile cele mai eficiente de gestionare a acestei resurse, justificând dezvoltarea tehnologiei informaţiei şi o societate informaţională.

* * *

Biosfera este un sistem ecologic global cu accentuate trăsături de integralitate datorită caracterului închis al circuitelor

Gândirea conştientă

14 Eigen, M., op. cit., p. 27

88

Page 89: Ecologie Generala

Ecologie generală

sale de materie şi energie, inclusiv caracterului perfect închis al ciclului de formare şi distrugere a materiei vii. În raport cu scoarţa, biosfera este un sistem emergent deschis.

După Kamshilov (1979), evoluţia biosferei a fost condiţionată de o mulţime de factori care pot fi împărţiţi în trei categorii:

Factori de influenţă în evolu ia biosferei

ţ

a. factori externi, care au influenţat şi influenţează evoluţia biosferei (cosmici, geochimici climatici);

b. factori de interacţiune din interiorul ecosferei, între sistemele vii şi nevii;

c. factori de interacţiune din interiorul biosferei, dintre diversele sisteme vii (organisme, populaţii, biocenoze).

Aceste trei categorii de factori au concurat, în cursul existenţei vieţii pe Terra, la realizarea unei evoluţii a biosferei de la un sistem simplu la unul foarte complex, cu o mulţime de compartimente interdependente şi, prin aceasta, generatoare de retroacţiuni, dar şi de o covârşitoare diversitate.

Evoluţia crustei terestre, ca şi a biosferei, este, în ultimă instanţă, dependentă de poziţia biosferei în metabolismul global al materiei, de radiaţia solară şi de fenomenele fizico-chimice din profunzimile globului pământesc, care disponibilizează substanţa. Verificarea cunoştinţelor

Aduceţi argumente pentru a sprijini ipoteza unităţii sistemice a biosferei din punct de vedere biologic, ecologic şi geochimic.

Analizaţi semnificaţia termenilor „biosferă” şi „ecosferă”, remarcând punctele comune şi diferenţele. Justificaţi utilizarea lor paralelă.

Relevaţi posibilităţile de abordare a biosferei şi realizaţi o analiză conform acestora.

Exemplificaţi limitele spaţiale, fizice şi chimice ale biosferei prin descrierea unor biotopuri extreme.

89

Page 90: Ecologie Generala

Economia biosferei

Descrieţi tipurile de biomuri care definesc structura spaţială a biosferei. Identificaţi aceste tipuri în România.

Identificaţi fluxurile de substanţă şi energie generate de structura funcţională a biosferei.

Care sunt „materiile prime” în economia biosferei? Evidenţiaţi similitudini şi divergenţe cu activitatea economică.

Justificaţi autoîntreţinerea biosferei prin analiza ciclurilor biogeoghimice ale elementelor biogene. Identificaţi impactul activităţii antropice.

Explicaţi caracterul anti-entropic al sistemelor vii plecând de la circulaţia energiei în biosferă.

90

Page 91: Ecologie Generala

91

Page 92: Ecologie Generala

55.. SSTTRRUUCCTTUURRAA EECCOOSSIISSTTEEMMUULLUUII

5.1 Conceptul de ecosistem5.2 Structura funcţională 5.3 Structura spaţială 5.4 Limitele ecosistemului

- ecosistem - populaţie - interacţiune - nişă ecologică - biotop - mediu fizic - biocenoză - habitat - piramidă eltoniană - reglaj numeric

Obiective

Perceperea ecosistemului ca unitate fundamentală în studiul ecologic, exprimând funcţii particularizate spaţial

Identificarea componentelor ecosistemice şi a modului în care interacţionează în raport cu poziţia şi funcţia lor relativă

Caracterizarea ecosistemului sub aspect structural funcţional şi structural spaţial prin cunoaşterea legăturilor viaţă-viaţă şi viaţă-mediu

Evidenţierea importanţei relaţiilor trofice în economia ecosistemului, a rolului acestora în transferul substanţei, energiei şi informaţiei

Cunoaşterea elementelor care asigură menţinerea echilibrului ecologic şi modului în care intervenţia antropică poate influenţa acest echilibru

Cunoaşterea parametrilor care descriu populaţiile şi a modelelor de creştere prin care se realizează dinamica lor

92

Page 93: Ecologie Generala

Ecologie generală

Aip

5.1 Conceptul de ecosistem

Conceptul de ecosistem a fost introdus în ştiinţă după ce ecologia se constituise în ramură de sine stătătoare a biologiei. Noţiunea de ecosistem aparţine botanistului englez A.G. Tansley (1935).

Ecosistemul este un complex de organisme şi factori fizici care formează ceea ce ediul biomului. (Tansley, 1935)

Ecosistemul, ca orice sistem, are o structură unitară. Microorganismele, plantele şi animalele sunt reunite într-un tot

numim m

unitar cu biotopul sub acţiunea unor forţe materiale şi energii ale realităţii fizico-chimice.

„Unitatea care include toate organismele (comunitatea) de pe un teritoriu dat şi care interacţionează cu mediul fizic în aşa fel încât curentul de energie creează o anumită structură trofică, o densitate de specii şi un circuit de substanţe în interiorul sistemului (schimbul dintre partea biotică şi abiotică) reprezintă un sistem ecologic sau ecosistem”. (Odum, 1971)

Studiul ecosistemelor necesită o abordare interdisciplinară, care să întrunească într-o „teorie unitară” cunoştinţele despre originea vieţii (Opariu, 1975; Calvin, 1969; Folsome, 1979) şi dinamica structurii sau arhitectura ecosistemelor naturale contemporane (Odum, 1971; Pianka, 1978).

bordare nterdisclinară

i-

Originea şi evoluţia conceptului de ecosistem sunt importante a fi cunoscute pentru dezvoltarea viitoare a cercetării ecologice. Parcurgând istoria conceptului de ecosistem, facem cunoştinţă cu personalităţi ştiinţifice, observăm modul în care disciplinele ştiinţifice interacţionează sau intră în competiţie sub influenţa instituţiilor şi societăţilor ştiinţifice (cadrul nr. 5-1).

Cadrul nr. 5-1, Precursorii conceptului de ecosistem Biocenoza. Termen formulat de Mobius (1866), prin care înţelege, iniţial numai organisme vii, adăugând ulterior faptul că prin comunitatea vie se înţelege „ansamblul tuturor efectelor de pe un teritoriu, care influenţează parţial proprietăţile şi numărul de specii care se dezvoltă acolo. Aceste efecte sunt determinate şi de caracteristicile chimice şi fizice ale mediului şi, de asemenea, de alte animale şi plante care populează aceeaşi zonă.” Microcosmosul a fost o noţiune introdusă de entomologul american Forbes (1887), care a urmărit evidenţierea caracterului unitar, a integralităţii care se manifestă într-un lac. „Organismele care populează un lac sunt suficient de izolate de domeniul terestru şi suficient de legate între ele pentru a constitui o lume în ea însăşi, un microcosmos”. Se pune accentul pe relaţiile trofice, subliniindu-se faptul că deşi relaţia pradă-prădător este expresia unui conflict, ea va conduce la o „comunitate de interese” între aceştia. O altă idee prin care Forbes concluzionează observaţiile sale este recunoaşterea „puterii benefice a selec iei naturale”, care impune o ajustare între rata de distrugere şi rata de reproducere a fiecărei specii, astfel că înmulţirea prădătorilor nu va determina dispariţia prăzii.

ţ

93

Page 94: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

Unitatea de viaţă este o altă noţiune formulată în cercetările ecologice ale lacurilor (limnologie) de către Thiemann (1925). Lacul este considerat un organism de ordin superior (supraorganism), ale cărui organe (biocenoza şi biotopul) interacţionează într-un schimb reciproc strâns. Biogeocenoza a fost un termen propus în anii ’40 de Sukachev pentru a desemna complexul interactiv de organisme şi de mediu al acestora. Ideea de ecosistem este respinsă pentru a scoate în evidenţă unitatea care rezultă din interacţiunea între complexele biologice şi

ogeocenoza este definită drept o „combinaţie pe o anumită zonă a suprafeţei pământului fenomene naturale omogene (atmosferă, strat mineral, vegetaţie, animale şi viaţă microscopică,

geologice. Bicaracterizată de

umiditate), care prezintă propriile tipuri specifice de interacţiuni între aceste componente, precum şi un anumit tip de schimb de formă şi energie între ele şi cu alte fenomene naturale care reprezintă o unitate dialectică intern-contradictorie fiind în continuă mişcare şi dezvoltare.”

Ecosistemele naturale s-au constituit treptat şi după o

anumită distanţă în timp faţă de apariţia primelor vieţuitoare. După o concepţie tradiţionalistă, mai mult morfologică decât funcţională, ecosistemul este alcătuit din două componente: biotop şi biocenoză. Deşi obiectul care ne interesează mai mult poate fi organismul, totuşi când încercăm să pătrundem în esenţa lucrurilor, nu putem separa organismul de mediul său, în asociere cu care se formează un sistem.

Biotop şi biocenoză

Rezultă astfel sisteme care, din punct de vedere ecologic, sunt unităţi de bază ale naturii, ale biosferei. Aceste ecosisteme sunt de cele mai variate feluri şi dimensiuni. Ele formează o categorie din mulţimea sistemelor universului, de la întregul univers până la atom.

Aşadar, ecosistemul este un sistem complex, alcătuit din: biotop – subsistem primar anorganic, respectiv partea

nevie (abiotică) sau cadrul natural cu condiţiile sale fizice şi chimice;

biocenoză – subsistem biologic, respectiv partea vie (biotică), formată din populaţiile diferitelor specii, aflate în interacţiune.

Aceste două componente nu sunt separate fizic în natură. Biocenoza are funcţie de reglator al metabolismului atomilor elementelor chimice în biotop, al ciclului biogeochimic local, ca acumulator şi captator de atomi şi energie solară.

Împreună, cele două componente formează, sub aspect structural şi funcţional, o arhitectură unică, un sistem deschis. Acest sistem – ecosistemul – constituie unitatea de lucru a biosferei, care utilizează constructiv, sub raport dinamic şi structural, curentul de energie, captat de la Soare sau introdus pe alte căi în interiorul unităţii.

Ecosistemul, unitate de bază a biosferei

94

Page 95: Ecologie Generala

Ecologie generală

Din punct de vedere termodinamic, ecosistemul este relativ stabil, intrările fiind constituite din energia solară, precipitaţii şi din antrenarea unor substanţe chimice, în timp ce cea mai mare parte din ieşiri este reprezentată de căldură, dioxid de carbon, oxigen şi materie antrenată de ape. Omogenitatea relativă a părţii abiotice este însoţită de o anumită omogenitate din punct de vedere botanic şi zoologic.

În spaţiul ecosistemului sunt grupate, după criterii morfologice şi taxonomice, elementele biotopului şi biocenozei (fig. 5-1).

ECOSISTEM

ELEMENTELE ELEMTENELE

BIOTOPULUI BIOCENOZEI

Apă Particule solide

Substanţşe organice

Substanţe minerale

Animale Plante Protozoare Bacterii şi ciuperci

Fig. 5-1 Grupările biotopului şi biocenozei în ecosistem

Structura reflectă alcătuirea internă a unui sistem, caracterizată prin natura şi însuşirile elementelor componente, prin dispoziţia lor spaţială şi prin legăturile şi interacţiunile lor reciproce.

Ordonare spa ială şi func ională

ţ ţ

Ecosistemul reprezintă o unitate funcţională a biosferei în cercetarea căreia se identifică, din punct de vedere structural, diverse componente, corelat cu criteriile folosite în delimitarea lor. Aceste componente se organizează, la rândul lor, ca subsisteme sau sunt rezultatul unei delimitări spaţiale fără ca aceasta să se suprapună unei individualităţi integraţioniste.

Aşa cum am văzut, studiul ecologic se concentrează pe două componente delimitate pe criterii artificiale, respectiv alinierea lor în raport cu demarcaţia dintre organic şi anorganic. Adesea, această disociere este înţeleasă drept viaţă şi mediu de viaţă, deşi mediul de viaţă nu este un spaţiu pustiu, lipsit de „vecini”.

În acest context, identificăm sub raport structural două perspective: una determinată de funcţiile îndeplinite de componente, practic următorul nivel de organizare, inferior ecosistemului; şi al doilea spaţial, determinat de ordonarea componentelor în funcţie de particularităţile spaţiului de viaţă, respectiv neomogenitatea biotopului.

95

Page 96: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

5.2 Structura funcţională

Organizarea ecosistemului cuprinde elemente care îndeplinesc funcţii specifice – mediu de viaţă, caracterizat de parametri fizici, chimici, biologici, resurse de substanţe, resurse de

Bioecosu

LudereslumtraunPăîncecoresefemeTeterbio

Fs

1 P

apă, fixarea energiei, mineralizarea substanţei organice etc. Identificarea subsistemelor devine astfel un demers cu multiple posibilităţi de finalizare. În vederea sistematizării cercetării ecologice se acceptă concepţia conform căreia biotopul îndeplineşte funcţia de mediu de viaţă, în timp ce biocenoza este subsistemul care are rolul de a menţine particularităţile specifice unui sistem viu la acest nivel de organizare, prin intermedierea fluxului material.

5.2.1 Biotopul Biotopul constituie, conform accepţiunii generale, partea

nevie a ecosistemului, reprezentând mediul fizic şi chimic al unei comunităţi.

topul reprezintă un sistem abiotic sau abiogen, format dintr-un complex de factori logici prezenţi într-o anumită porţiune a suprafeţei Pământului sau a părţii lui

bterane care asigură mijloacele materiale necesare biocenozei. (Pârvu, 2001) Mediul fizic trebuie considerat drept spaţiul ocupat de

diversele populaţii ale speciilor alcătuitoare, precum şi locul care ar putea fi ocupat de viaţă în ansamblu şi este analizat prin prisma caracteristicilor pe care le înregistrează următoarele componente (factori ecologici):

mina constituie principala sursă de energie a vieţii. Originea ei este cosmică, venind accesibilă prin radiaţia solară. Lumina este formată din radiaţia vizibilă, pectiv radiaţii cu lungimi de undă cuprinse între 0.39 şi 0.76µ. Accesibilitatea inii depinde de poziţia geografică (latitudine, altitudine), nebulozitate,

nsparenţa apei, înclinarea şi expoziţia pantei etc. Intensitatea iluminării suportă ritm circadian (zi-noapte), dar şi unul anual, în funcţie de poziţionarea planetei mânt în raport cu „astrul zilei”. „Ecologic lumina permite perceperea lumii onjurătoare, face posibilă comunicarea între indivizii populaţiilor, între populaţiile unui sistem (...) şi serveşte ca sursă de energie pentru ecosistem.”1 Accesibilitatea urselor de lumină se apreciază pe baza duratei de strălucire potenţială şi ctivă a Soarelui, valoare care se va corecta în funcţie de caracteristicile diului de viaţa.

mperatura, respectiv energia necesară pentru realizarea unui anumit nivel mic este atât alogenă (radiaţia solară), cât şi autogenă – fenomene geotermale, logice, antropice etc. Cantitatea de energie calorică ajunsă la suprafaţa

uncţii şi ubsisteme

ârvu, C., Ecologie generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001, p. 45

96

Page 97: Ecologie Generala

Ecologie generală

ecosistemelor depinde de constanta solară, unghiul de incidenţă a razelor solare, grosimea şi coeficientul de transparenţă a atmosferei. Cantitatea de căldură absorbită depinde şi de capacitatea calorică a mediului de viaţă – uscatul se încălzeşte de două ori mai mult decât apa; solul uşor (nisipos) se încălzeşte mai repede decât solul argilos, greu. Temperatura variază în funcţie de fluctuaţiile radiaţiei solare, înregistrând valori foarte diferite de la o regiune la alta sau de la un moment la altul. Pentru o regiune, regimul termic constituie cel mai constant parametru al mediului climatic, având în vedere faptul că pe perioade mari de timp abaterile faţă de valorile medii au amplitudini relativ scăzute (<20%).2 Pentru evaluarea resurselor termice se analizează temperaturi medii ale aerului, apei sau solului pentru diferite intervale de timp (zi, lună, an), temperaturile extreme (minime absolute, maxime absolute), amplitudinea termică, suma gradelor de temperatură etc. Focul este un factor ecologic rezultat în urma supraîncălzirii terestre sau descărcărilor electrice. Incidenţa lui nu are caracter de regim decât în foarte puţine regiuni, sau în situaţia în care se abordează scări de timp mari. Efectele sunt nefavorabile, semnificând distrugere în cazul pădurilor, sau favorabile – bălţile cu stufării din Delta Dunării, savanele africane.3Gravitaţia reprezintă forţa de atracţie a Pământului pentru toate corpurile din aer, de pe suprafaţă sau din interiorul său. Neuniformitatea valorilor gravitaţiei rezidă în structurile diverse care alcătuiesc scoarţa terestră. Astfel, acceleraţia gravitaţională variază în funcţie de relief (invers proporţional cu altitudinea), dar şi de latitudine (este mai mare la poli şi scade spre Ecuator). Sub influenţa gravitaţiei au loc procese geomorfologice actuale (prăbuşiri de roci, alunecări de teren, eroziune), mişcarea şi stratificarea apei. Orografia este dată de neuniformităţile suprafeţei terestre sau ale fundului oceanic. Configuraţia depinde de acţiunea contradictorie a forţelor endogene (constructive) – mişcări orogenice, epirogenetice, cutremure, vulcanism, deplasarea plăcilor – şi exogene (sculpturale) – eroziune pluvială, nivală, eoliană, biologică. Prin însuşirile lor, formele de relief influenţează, în special în spaţiul subaerian terestru, caracteristicile climei, reprezentând unul din factorii genetici ai acesteia – suprafaţa subiacentă activă. Parametrii de analiză sunt reprezentaţi de energia reliefului, înclinarea şi expoziţia pantelor, fragmentarea, altitudinea etc. Precipitaţiile constituie a doua categorie de factori climatici. Regimul lor este extrem de variabil în timp, valorile medii fiind arareori înregistrate pentru diferite perioade analizate. Ploaia şi ninsoarea reprezintă formele cele mai cunoscute, la care se adaugă bruma, chiciura, ceaţa, roua, grindina. Cantitatea de precipitaţii înregistrată într-o regiune se realizează din ploi determinate de circulaţia generală

2 Ioan, Ildiko, Resursele agroclimatice ale podgoriilor din România, Bucureşti, Editura ASE,

2003, p. 70 3 Pârvu, C. , op. cit., p. 48

97

Page 98: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

a atmosferei (ploi ciclonale sau frontale) şi ploi determinate de particularităţile suprafeţei active. Astfel, în regiunea Subcarpaţilor de Curbură, pe pantele exterioare cantitatea de precipitaţii anuală delimitează o enclavă topoclimatică4 datorită valorilor mai mici înregistrate aici ca urmare a manifestării fenomenului de foehn (încălzirea adiabatică a aerului descendent în perioada circulaţiei vestice). Presiunea atmosferică rezultă din greutatea cu care apasă aerul asupra suprafeţei terestre. Sistemele biologice individuale echilibrează presiunea atmosferică prin presiunea interioară a corpului lor. Variaţia presiunii se realizează, în general, ca regim, fiind corelată cu variaţia temperaturii, respectiv densităţii. Diferenţele de presiune pe verticală influenţează accesibilitatea oxigenului. Astfel, dacă la nivelul mării presiunea este de 760 mm Hg, la 5 500 m scade la 380 mm, aerul fiind mai rarefiat, mai puţin concentrat în oxigen. Diferenţierea presiunii pe orizontală se realizează ca urmare a diferenţelor de temperatură. Deasupra regiunilor cu temperaturi ridicate se formează zone depresionare, de joasă presiune (cicloni), în timp ce deasupra regiunilor reci se formează zone de mare presiune (anticiloni), fapt care determină circulaţia generală a maselor de aer, cu influenţă determinantă asupra climei locale şi regionale, care va modifica inclusiv configuraţia determinată de bilanţul radiativ. Presiunea hidrostatică este dependentă a grosimea coloanei de apă, respectiv de adâncimea la care ne situăm faţă de suprafaţa apei. În apele dulci, la temperatura de 4°C, presiunea hidrostatică creşte cu o atmosferă la fiecare 10.3 m, iar în apele marine, după fiecare 9.88 m.

Prin interacţiunea dintre biocenoză şi suportul ei se formează mediul chimic. Starea mediului chimic este reflectată de compoziţia chimică a solurilor, a bazinelor acvatice şi chiar a atmosferei, astfel:

Aprovizionarea cu macroelemente (N, P, K etc.) este un parametru folosit în caracterizarea fertilităţii solului, dar şi a troficităţii apei. Nivelul înregistrat de concentraţia elementelor nutritive depinde de caracteristicile stării solide (complex argilo-humic, respectiv substrat), activitatea microorganismelor, curenţii de adâncime şi migraţia organismelor pe verticală etc. „Procesul ecologic de circulaţie a elementelor chimice în natură prin intermediul materiei vii, începe la interfaţa rădăcină – sol – soluţia solului.”5 Se evaluează atât concentraţia absolută a elementelor nutritive, cât şi proporţia lor relativă. Reacţia ionică sau pH-ul influenţează direct accesibilitatea elementelor minerale pentru plante, devenind un factor ecologic şi pentru animale numai la valori foarte îndepărtate de valoarea specifică mediului neutru (7),valori care determină arsuri la nivelul ţesuturilor. Modificarea pH-ului poate determina şi mobilizarea unor ioni cu efecte toxice pentru majoritatea organismelor (aluminiu, plumb, mercur ş.a.).

4 Bogdan, Octavia, Niculescu, Elena, Caracteristici climatice ale regiunii subcarpatice de la

Curbură şi specificul utilizării terenurilor, Analele Universităţii „Ştefan cel Mare”, Suceava, V, 1996, p. 56

5 Pârvu. C., op. cit., p. 85

98

Page 99: Ecologie Generala

Ecologie generală

Chimismul apei se apreciază prin numeroşi indicatori, respectiv concentraţii ale elementelor chimice. Caracteristicile generale, pentru apa – mediu de viaţă – sunt date de salinitate (concentraţia de săruri solvite) şi de concentraţia de oxigen. Primul factor diferenţiază net biocenozele care populează apele dulci, respectiv salinele, fiind la rândul său determinat geologic şi puţin influenţat ca dinamică de prezenţa sau absenţa comunităţilor vii. Concentraţia de oxigen depinde, pe de altă parte, de ritmul dizolvării din aer, dar şi de prezenţa algelor fotosintetizante. Asigurarea echilibrului între intrările şi ieşirile de oxigen este un factor cheie pentru menţinerea capacităţii de autoepurare a apelor din râuri, lacuri şi a celor marine. Compoziţia atmosferei reflectă o stare departe de echilibru, în care oxigenul se menţine la concentraţii foarte ridicate – 20.95%. Alte gaze sunt azotul (78%) şi

(argon, hidrogen, kripton, xenon, neon heliu, radon), respectiv gaze (dioxid de carbon, metan, amoniac, dioxid de sulf, oxizi de azot etc.). gic al azotului constă în diminuarea puterii de oxidare a aerului, în timp

ce prezenţa oxigenului permite eliberarea energiei necesare susţinerii proceselor vitale şi proceselor ecologice prin respiraţie (oxidare biochimică). Dioxidul de carbon constituie resursă de substanţă pentru plante şi factor al echilibrului termic la

tar. Astfel, dioxidul de carbon face posibilă menţinerea unei temperaturi mai uprafaţa Pământului şi atenuează amplitudinile termice diurne şi

nivel planemari la s

gazele rarecompozite Rolul ecolo

sezoniere. Biotopul adună într-un tot unitar factorii fizici şi chimici

dintr-un spaţiu limitat, asociat unei scurgeri infinite a timpului. Biotopul, prin mulţimea particularităţilor sale fizice, chimice şi biologice formează un puternic filtru în structura speciilor care urmează să-l populeze.

Filtrul de biotop

Constituirea unei biocenoze într-un spaţiu dat nu poate să aibă loc decât prin intermediul filtrului de biotop. Acesta conferă speciilor adaptate la o anumită ambianţă multiple şanse de supravieţuire, pe când cele neadaptate au şanse minime, care tind spre zero.

Selecţia speciilor

Biotopul se caracterizează printr-o omogenitate de structură, topologie, climaterică şi biochimică, care induce o anumită tipologie a plantelor şi animalelor, cunoaşterea acestora servind scopului propus al ecologiei de a gospodări raţional natura.

5.2.2 Biocenoza Reprezintă partea vie a ecosistemului (comunitatea), fiind

formată din totalitatea diferitelor specii cuprinse în trei sectoare interdependente:

fitocenoza (comunitatea plantelor), cu o contribuţie determinantă la biomasa ecosistemului;

99

Page 100: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

zoocenoza (comunitatea animalelor) şi microbiocenoza (comunitatea microorganismelor). Cele trei sectoare ale ecosistemelor sunt grupări de

vieţuitoare reunite în virtutea apartenenţei lor la marile unităţi ale sistematicii biologice. Ele au roluri structurale şi funcţionale bine definite în arhitectura de ansamblu a ecosistemelor.

Indivizii speciilor care alcătuiesc biocenoza nu trăiesc izolaţi, ci formează populaţii cu densităţi materiale după împrejurări. Prin intermediul nivelului de integrare sau de organizare populaţională, indivizii diferitelor specii se află în permanente relaţii de influenţă reciprocă. Totalitatea relaţiilor de interdependenţă dintre indivizii diferitelor populaţii formează o reţea, mai mult sau mai puţin densă de interacţiuni, iar speciile alcătuitoare comunică prin intermediul ei la diverse niveluri.

Existenţa reţelei de interacţiune deosebeşte atât biocenozele,

cât şi ecosistemele de o mulţime oarecare de elemente alăturate, fără dependenţe reciproce între ele.

Interacţiunile care se stabilesc între indivizii şi populaţiile diferitelor specii dintr-o comunitate constituie un puternic filtru de selecţie pentru speciile provenite din ecosistemele învecinate. Reţeaua de interacţiuni a unei biocenoze poate să favorizeze sau să defavorizeze aclimatizarea şi integrarea unei specii alohtone în interiorul sistemului deja constituit.

Respingerea unei specii nou venite într-o biocenoză se poate datora fie unui factor din biotop cu acţiune restrictivă, adeseori în conformitate cu legea toleranţei (filtru de biotop), fie reţelei de interacţiuni a biocenozei, conform legii lui Gause:

Legea lui Gause Într-un ecosistem, indiferent de configuraţia lui, două specii nu pot să ocupe în acelaşi timp aceeaşi nişă ecologică, adică să îndeplinească exact aceleaşi funcţii într-o configuraţie dată.

Într-o biocenoză, este foarte importantă cunoaşterea speciilor, atât din punct de vedere cantitativ, cât şi din punct de vedere al influenţei pe care o exercită asupra celorlalte populaţii şi asupra biotopului. În acest sens, se calculează o serie de indici care reflectă structura biocenozei.

Indicii de structură ai biocenozei6

Frecvenţa speciilor exprimă secvenţa de probe în care se găseşte o specie dată faţă de totalul numărului de probe şi

ţi

Re ea de interacţiuncu efect selectiv asupra speciilor

6 Botnariuc, N, Vădineanu, A., Ecologie, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagigică, 1982, p. 121-131

100

Page 101: Ecologie Generala

Ecologie generală

aduce informaţii în legătură cu densitatea, respectiv omogenitatea sau eterogenitatea unei specii pe întinderea biocenozei.

Profaptdevbazspec

Abundenţa se calculează ca raport între numărul indivizilor unei specii, faţă de numărul indivizilor din celelalte specii. Termenii folosiţi pot fi numărul de indivizi sau biomasa, acest din urmă mod fiind considerat mai potrivit pentru a exprima bogăţia de indivizi a unei specii în cadrul biocenozei.

Constanţa este, de obicei, un indice exprimat prin frecvenţă. Se consideră că speciile a căror frecvenţă este mai mare de 50% sunt componente constante (specii permanente); cele cu frecvenţă cuprinsă între 50 şi 25% sunt specii accesorii, iar cele cu frecvenţă sub 25% sunt specii accidentale. Caracteristica biocenozei este dată de speciile constante.

Frecvenţă>50% - specii constant

e

Dominanţa speciilor încearcă să exprime rolul mai mare sau mai mic jucat de o specie în cadrul biocenozei, rolul speciei în transferul substanţei şi energiei într-un ecosistem.

Frecvenţă mare

Speciile cu frecvenţă mare şi abundenţă numerică ridicată în biocenoză sunt considerate specii cu rol esenţial în determinarea structurii şi funcţionării biocenozei, respectiv specii dominante.

Abundenţă numericăridicată

Fidelitatea exprimă intensitatea legăturilor unei specii cu biocenoza din care face parte, gradul de obligativitate al relaţiilor cu aceasta. Există astfel specii caracteristice (legate strict de o anumită biocenoză), preferenţiale (care pot trăi îndeosebi în anumite biocenoze); străine (care nu aparţin biocenozei) şi ubicviste (care se găsesc în ecosisteme foarte variate). Într-o biocenoză, cele mai puţine sunt speciile caracteristice (adaptate strict) şi cele mai multe speciile preferenţiale.

Specii caracteris-tice – specii ind catoi r

Cadrul nr. 5-2 Speciile caracteristice

blema speciilor caracteristice are importanţă practică mare, deoarece permite stabilirea ului că pentru anumite biocenoze este tipică prezenţa unei anumite specii. Această specie ine indicator al stării unei biocenoze. Gradul de poluare al unui ecosistem poate fi stabilit pe a speciilor caracteristice biocenozelor. Din punct de vedere al toleranţei ecologice, aceste ii sunt, în general, stenoice faţă de cel puţin un factor ecologic.

Echitabilitatea exprimă modul cum este distribuită abundenţa relativă a speciilor unei biocenoze. Echitabilitatea ar fi ideală când toate speciile din biocenoză

101

Page 102: Ecologie Generala

Structu

Ecosisde mpluviapentr(caver

În zoacumu

Insulecare feleme

Ordine

Unitbiotobioce

7 Neacş8 Tufes

119 9 Bran,

ra ecosistemului

ar avea un număr egal de indivizi.7 Biocenozele au în general puţine specii cu indivizi numeroşi şi multe specii cu indivizi puţini.

Diversitatea – exprimă raportul dintre numărul speciilor şi numărul de indivizi dintr-o biocenoză. Diversitatea maximă se realizează atunci când speciile dintr-o biocenoză sunt cât mai apropiate ca frecvenţă. În cazul în care comparăm două biocenoze care au echitabilitate maximă (proporţii egale între specii), diversitatea va fi mai mare acolo unde numărul speciilor va fi mai mare.

diversi-

Biotate

Cadrul nr. 5-3 Biodiversitatea temele cu diversitate maximă sunt reprezentate de asociaţiile coraliere şi pădurile angrove în ocean, iar dintre cele terestre intră în această categorie pădurile le ecuatoriale (tropicale). Valorile minime ale biodiversităţii se realizează

u ecosistemele agricole, dintre cele artificiale şi în cele deşertice, subterane nicole, de ape subterane etc.) dintre cele naturale.8

Într-o biocenoză, fondul de specii din care este alcătuită aceasta corespunde cu condiţiile de existenţă din biotop. Unitatea biotop-biocenoză este scoasă în evidenţă mai ales în ecosistemele marine. Biocenoza este un element activ al ecosistemului, care influenţează biotopul prin modificările geochimice în sol, apă şi aer, precum şi la nivelul microclimatului (cadrul nr. 5-4).9

Cadrul nr. 5-4 Unitatea biotop-biocenoză

nele semiaride, de exemplu, în Sahel, arbuştii formează o insulă a fertilităţii, de lare a apei, cu o structură granulară a solului şi cu numeroase substanţe minerale.

le plutitoare de plaur din Delta Dunării concentrează un pământ fertil, cu o vegetaţie uncţionează ca bază trofică pentru vânat, cât şi pentru acumularea nămolului bogat în nte nutritive (sapropel), cu o faună bentonică care dirijează energia ecosistemului.

a biocenotică în ecosistem Biocenoza funcţionează ca un sistem autonom de populaţii.

Lupta pentru existenţa speciei este întemeiată pe autonomia biocenozei în raport cu biotopul. Adaptarea speciilor nu serveşte la conservarea şi supravieţuirea biocenozei, speciile respective

ta ea p-noză

u, P., Ecologie generală, Universitatea Bucureşti, 1984, p. 134 cu, V., Tufescu, M.; Ecologia şi activitatea umană, Bucureşti, Editura Albatros, 1981, p.

Florina, Ecologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 57

102

Page 103: Ecologie Generala

Ecologie generală

depinzând de baza lor genetică. Cele mai multe specii preferă diferite biotopuri.

Structura biocenotică a ecosistemului nu este o proiecţie a biotopului, ci o construcţie produsă de câmpul intern de forţe al biocenozei. Edificarea biocenozei este realizată de mulţimile de indivizi şi specii, mulţimi exprimate prin forme biotice şi grupări ecologice, număr de indivizi, diversitate ecologică.10

Analiza capacităţii de saturaţie a biotopului, prin realizarea listelor de specii, constituie o posibilitate empirică de descriere a

ţ

Câmpul intern de for e al biocenozei

ecosistemelor. Cu cât numărul de specii este mai mare, în biocenoză sunt mai multe reţele de interacţiuni, multe dintre ele formând biosisteme.

Dacă suprafaţa ecosistemului este mai mare, creşte şi numărul speciilor. De exemplu, în Sicilia, cu o suprafaţă de 25 708 km2 s-au inventariat circa 2 600 de specii de plante, iar în Madeira (796 km2) s-au identificat numai 499 de specii de plante.

Diversitatea ecologică a speciilor este, aşa cum am menţionat, o funcţie de relaţie între numărul de indivizi şi numărul de specii din ecosistem. Pe baza acestei conexiuni, Thiemann (1956) a enunţat principiile biocenotice:

Principiile biocenotice I. Cu cât sunt mai variate condiţiile de existenţă dintr-un biotop, cu atât va fi mai mare şi numărul de specii în biocenoza care îi aparţine;

la condiţiile de existenţă dintr-un biotop conduce la scăderea pecii, crescând numărul de indivizi din fiecare specie.

sp

sinS

1

1

II. Abaterea denumărului de s

Numărul mare de specii al covorului vegetal se explică prin incapacitatea peciilor dominante de a asimila în întregime resursele mediului şi de a-l exploata ână la epuizare.11

În biotopurile cu condiţii ecologice extreme predomină forme puternic pecializate. De exemplu, în Elveţia, în zona adâncă a lacului Neuchatel a fost dentificată o singură specie, cauza constituind-o condiţiile de biotop uniforme şi efavorabile altor specii. tructura trofică

Este determinată de interacţiunea dintre specii, pe o bază funcţională legată de una din cele mai importante laturi ale acestuia – relaţiile privind hrana sau relaţiile trofice.

Trofoecologia

(Ecologia nutriţiei)

0 Stugren, B., Ecologie teoretică, Cluj-Napoca, Editura Sarmis, 1994, p. 107 1 Thienemann, A., Lebel und Umwelt, Hamburg, Rowohlt, 1956, p. 109

103

Page 104: Ecologie Generala

sistemului

Partea ecologiei care se ocupă cu studiul structurii trofice, compoziţia şi volumul de hrană al diferitelor specii, constituie trofoecologia sau ecologia nutriţiei.12

Categoriile trofice care definesc această structură sunt reprezentate de:

ori (primari) Sunt organisme capabile să producă substanţe organice

pornind de la substanţe anorganice prin utilizarea unei surse de energie de natură nebiologică (organisme autotrofe).13

În economia ecosistemului cele mai importante sunt plantele superioare (cu clorofilă), care produc substanţă organică prin fotosinteză. Acestora li se adaugă microorganisme cum sunt bacteriile fotosintetizante şi chemosintetizante (care folosesc energia chimică a unor reacţii de oxidare anorganice).

Prezenţa acestei categorii este condiţia intrinsecă a existenţei ecosistemului, întrucât activitatea lor contracarează efectele procesului de entropizare a energiei libere. La aceasta se adaugă rolul jucat în circuitul substanţei, mai ales prin eliberarea oxigenului necesar pentru obţinerea de energie prin procesele respiratorii ale organismelor.

ri (producători secundari) Produc substanţă organică proprie pornind de la substanţe

organice preexistente (organisme heterotrofe). În marea lor majoritate sunt reprezentate de animale, dar şi de microorganisme parazite.

În funcţie de regimul de hrană se deosebesc mai multe categorii de consumatori, astfel:

primari (organisme erbivore sau fitofage);

Plantele verzi

reazăefectul entropic

b. Consumato

Organismeheterotrofe

Structura eco

a. Producăt

Contraca-

secundari şi terţiari (organisme carnivore sau zoofage). c. Descompunători (reducători)

Au ca bază trofică substanţa organică moartă (ţesuturi moarte, frunze căzute, cadavre, excremente etc.), pe care o transformă în substanţă anorganică prin aşa numitul proces de mineralizare.

Sunt reprezentaţi de microorganisme (bacterii, ciuperci saprofage) care degradează succesiv resturile organice rezultate din activitatea celorlalte categorii de organisme.

Constituie o verigă funcţională deosebit de importantă pentru menţinerea echilibrului, pe de o parte prin eliminarea „reziduurilor” (a căror acumulare ar afecta celelalte specii prin

Eliminarea „reziduuri-lor”

Refacerea resurselor

12 Idem, p. 88 13 Pârvu, C., op. cit., p. 162

104

Page 105: Ecologie Generala

Ecologie generală

toxicitate, ocuparea spaţiului etc.), iar pe de altă parte prin reconstituirea fondului de resurse de substanţă, fiind astfel veriga care asigură caracterul ciclic al circulaţiei substanţei în ecosistem.

Categoriile funcţionale menţionate, aşa cum s-a subliniat, au

roluri bine definite în raport cu transferul materiei sub cele trei forme ale sale – substanţă, energie, informaţie.

Structura trofică a ecosistemului poate fi analizată folosind două modalităţi de abordare: piramida trofică şi reţeaua trofică.14

iramida trofică (eltoniană, ecologică)

P Reprezintă o modalitatea ştiinţifică de ilustrare a

diferenţierii funcţionale, sub aspect trofic, într-o biocenoză. Metoda a fost pusă la punct de zoologul britanic Charles Elton.

Cadrul nr. 5-5 C.S. Elton

Elton, Charles Sutherland (1900-1991), zoolog britanic. Profesor universitar la Universitatea Oxford. Fondator al biologiei populaţiilor. A formulat conceptele fundamentale ale trofoecologiei: lanţ trofic, nişă ecologică, reţea trofică, piramida numerelor

ită şi eltoniană.

Realizarea piramidei trofice are la bază observaţia că există o diferenţiere între organisme pe baza regimului de hrană.

şi biomasei, num

Totalitatea organismelor similare din punctul de vedere al hranei şi prin poziţia lor faţă de producătorii primari (acelaşi număr de intermediari) constituie un nivel trofic.

Dacă producătorii primari constituie, în ansamblul lor, un singur nivel trofic, pentru consumatori există o diferenţiere pe mai multe niveluri.

Piramida trofică rezultă din reprezentarea, într-un sistem de axe rectangulare (pe ordonată notând nivele trofice, la intervale

-

Reprezenta egale şi pe abscisă numărul de indivizi) a fiecărui nivel trofic. Forma caracteristică rezultă din scăderea numărului de indivizi de la un nivel la altul. Mărimea fiecărui nivel se poate exprima nu numai prin număr de indivizi, ci şi prin biomasa sau energia înglobată în aceasta, rezultând astfel trei tipuri de piramide: numerică, a biomaselor şi energetică (fig. 5-2).

rea grafică a nivelelor trofice

Explicaţia constă în faptul că nivelurile inferioare – plantele, apoi animalele mici – posedă un potenţial de înmulţire mai ridicat comparativ cu animalele mari, precum şi faptul că un animal mare consumă mai multe animale mici.

Piramidănumerică

Piramida biomaselor

14 Tufescu, V., Tufescu, M., op. cit., p. 110

105

Page 106: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

Înregistrând biomasa nivelurilor trofice succesive, constatăm faptul că producătorii au cantitatea cea mai mare de biomasă, erbivorele însumează o cantitate mai mică, pentru ca la consumatorii de ordinul trei (carnivorele de ordinul doi) să fie cantitatea cea mai mică de biomasă. Este logică această micşorare a biomasei, deoarece nivelurile inferioare servesc drept hrană nivelurilor superioare şi, aşa s-a cum arătat, nu toată substanţa ingerată prin hrană este convertită în biomasă proprie; o parte din hrană nu este digerată, iar o altă parte este transformată în cataboliţi.

PRODUCĂTORI PRIMARI

CONSUMATORI C3 C2 C1

1 individ/ha

10 indivizi/ha

100 indivizi/ha

10 000 indivizi/ha

0.1% 0.1% 1% 98%

A. PIRAMIDA ELTONIANĂ NUMERICĂ

PRODUCĂTORI PRIMARI

CONSUMATORI C3 C2 C1

102 g/m2

103 g/m2

104 g/m2

106 g/m2

0.01% 0.1% 1% 98%

B. PIRAMIDA ELTONIANĂ A BIOMASELOR

PRODUCĂTORI PRIMARI

CONSUMATORI C3 C2 C1

20 kcal/m2/an

200 kcal/m2/an

2 000 kcal/m2/an2

20 000 kcal/m2/an

0.01% 0.% 1% 98%

C. PIRAMIDA ELTONIANĂ ENERGETICĂ

Fig. 5-2 Numărul de indivizi, biomasa şi cantitatea de energie din diverse niveluri trofice ale unui ecosistem natural de tipul unei păduri ecuatoriale

(după Strahler, 1974)

Piramida energetică reflectă pierderile energetice la fiecare nivel, corespunzând randamentului de transfer a energiei la fiecare nivel (10%). În aceeaşi ordine de idei, se poate realiza o altă schematizare, pentru ilustrarea interdependenţei dintre relaţiile

106

Page 107: Ecologie Generala

Ecologie generală

spaţiale şi cele trofice. Astfel, piramida inversă de biotop (fig. 5-3) reflectă mobilitatea crescută a organismelor de pe niveluri trofice superioare, care se deplasează pentru procurarea hranei pe suprafeţe mai mari, tranzitând mai multe biotopuri. Astfel de informaţii sunt necesare pentru stabilirea limitelor, respectiv dimensiunilor minime necesare pentru menţinerea condiţiilor favorabile pentru o specie, prin instaurarea unui regim de protecţie.

Piramida inversă de biotop

Păşune Fâneaţă Arabil Pădure Intravilan

Fâneaţă Arabil Pădure

Fâneaţă Arabil

Fâneaţă

Consumatori terţiari

Consumatori secundari

matori primari

roducători

Consu

P

Fig. 5-3 Piramida inversă de biotop

Reţeaua trofică Oferă o imagine sintetică a relaţiilor trofice care se realizează

între populaţiile dintr-o biocenoză. În fapt, reprezintă căile de vehiculare a materiei în ecosistem.

Căile (canalele) reţelei trofice sunt reprezentate de lanţuri trofice. Ne dăm seama de existenţa lor dacă luăm în considerare un fapt obişnuit: un organism este mâncat de un alt organism, acesta de un alt organism şi aşa mai departe. Dacă aşezăm diferitele populaţii într-o linie, în ordinea în care sunt mâncate unele de altele, constatăm că hrana circulă în biocenoze numai de la stânga la dreapta, respectiv faptul că populaţiile constituie un fel de verigi ale unui lanţ.

Lan uri trofic

ţe

Luând în considerare categoriile trofice menţionate anterior, structura trofică poate fi reprezentată astfel: plantă autotrofă (P) → animal erbivor (CI)→ animale carnivor de ordinul I (CII) → animal carnivor de ordinul II (CIII) (fig. 5-4); sau materie organică moartă (detritus) → detritivore specializate pe diferite secvenţe biochimice → substanţă anorganică.

Plantă autotrofă

Erbivore Carnivore

de ordinul I Carnivore

de ordinul II

Fig. 5-4 Reprezentarea schematică a unui lanţ trofic

107

Page 108: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

Astfel, într-un lanţ trofic, un organism dintr-o anumită specie, situat pe un nivel trofic oarecare, se hrăneşte cu un organism situat pe un nivel trofic precedent. Circulaţia în sens invers, de la dreapta la stânga, este imposibilă. Organismele de pe nivelurile trofice inferioare nu au posibilitatea de a captura şi consuma organisme de pe niveluri trofice superioare.

Cadrul nr. 5-6 Lanţuri trofice Exemple de lanţuri trofice • în stepă: graminee → gărgăriţe → şopârla de câmp → şoim • în păduri: frunze → omidă păroasă → ciocănitoare → uliul păsărelelor • în bălţi şi lacuri: diatomee → răcuşori → boul de apă → pasăre de baltă (gâscă, raţă) →

uliul de baltă • în mări: diatomee → crustacee → rechin

Nici omul este străin de lanţurile trofice. Uneori poate fi situat, după hrana consumată, pe nivelul trofic al fitofagelor, alteori pe cel al zoofagelor. Toate lanţurile trofice, inclusiv cele care includ omul, pornesc de la o bază vie, plantele verzi.

Clasificarea lanţurilor trofice La nivelul ecosistemului, lanţurile trofice se diferenţiază în

funcţie de lungime, de caracteristicile primei verigi şi importanţă. a. Lungime

Lungimea unui lanţ trofic reflectă favorabilitatea biotopului. Astfel, substanţa şi energia aduse de producător limitează uneori numărul de verigi într-un lanţ trofic, existând situaţii în care acesta se reduce la producător → consumator primar. O atare simplificare poate fi şi rezultatul intervenţiei transformatoare a omului, aşa cum se întâmplă în ecosistemele agricole unde consumatorii secundari sunt eliminaţi datorită intoxicării cu insecticidele folosite

Favorabili-tb

atea iotopului

pentru a apăra plantele cultivate de consumatorii primari. Supraoferta de hrană contribuie la o creştere a numărului de

verigi într-un lanţ trofic. Un exemplu poate fi perna de muşchi de pe solul pădurii care formează un lanţ trofic lung: briofită (muşchi) → rotifere → tardigrade → nematode → larve de diptere → chiţcan.

b. Caracteristicile primei verigi Prima verigă a unui lanţ trofic poate fi reprezentată de mai

multe tipuri de organisme. Pe această bază se diferenţiază: lanţuri trofice erbivore (ale producătorilor) de tipul P → C I → C II → C III, prima verigă fiind reprezentată de plantele verzi, urmate de animale erbivore (fitofage) şi animale carnivore (zoofage). În aceste lanţuri, nevertebratele sunt pe poziţia a doua, reprezentând prada vertebratelor. Adeseori

Plantele verzi

108

Page 109: Ecologie Generala

Ecologie generală

15 S16 D17

vertebratele sunt prada, iar nevertebratele prădătorul şi astfel poziţia de vârf este ocupată de un nevertebrat.15 De exemplu, scorpionul (Parabuthus villosus) din deşertul Sahara vânează şi consumă şopârla de ziduri (Podarnis muralis). În America de Sud, pasărea colibri este distrusă de păienjenii uriaşi (Avicularis, Atrax etc.);

lanţuri trofice detritivore (ale descompunătorilor), în care prima verigă este reprezentată de materia organică moartă (detritus). În solul şi frunzarul din pădure există numeroase lanţuri de acest gen, la fel ca şi în ecosistemele acvatice (detritus → copepod → salmonid). Detritusul este colonizat

Materia organică moartă

de bacterii, astfel că detritivorele sunt şi bacterivore. Există însă şi lanţuri trofice care depind direct de bacterii. Astfel, în sol, în pelicula de apă, protozoarele consumă bacterii formând un lanţ trofic bacterivor;

lanţuri trofice parazitice, care au ca punct de plecare organismul gazdă, transferul realizându-se apoi spre parazit şi un şir de hiperparaziţi sau alţi consumatori. De exemplu, spic de grâu → rugina grâului (Puccinia graminis) → bacteria Xanthomonas uredovorus → bacteriofage. Unele lanţuri trofice sunt formate însă numai din două verigi (cartof → mana cartofului; cartof → Rhisochtonia solani şi Fusarium solani, care trebuie să atace concomitent).16 În lanţurile trofice parazitice erbivore, plantele sunt atacate de

tSis emul

gazdă - parazit

animale erbivore, care, la rândul lor, sunt atacate de paraziţi. De exemplu, dud (Morus) → omida fluturelui de mătase (Bombyx mori) → virus.

Lanţuri trofice derivate (minore). Din lanţurile trofice erbivore sunt derivate câteva tipuri de lanţuri trofice speciale prin hrana utilizată, astfel: • Lanţuri trofice granivore, care lucrează pe baza energiei din

seminţele plantelor superioare. Schimbul de energie depinde de energia depozitată în fondul de seminţe exploatat, care este caracteristic, după specie. De exemplu, seminţele de Umbelifere şi Asteraceae au cel mai înalt conţinut de energie, iar seminţele de graminee cel mai redus.17 Mamiferele granivore asimilează 80% din

i

Sem nţele plantelor superioare

tugren, B., op. cit, p. 193 ommergues, Y., Mangenot, F., Ecologie microbienne du sol, Paris, Masson, 1970, p. 168

Tudorancea, C., Comparison of the Population of Unio tumidus Philippson from the Complex of Crapina – Jijila Marshes, Ekol.Pol, 17, 1969, p. 185-204

109

Page 110: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

consum, furnicile numai 20%. Astfel, prin consumul de seminţe se îmbunătăţeşte randamentul energetic;

• lanţurile trofice nectarivore lucrează pe baza energiei conţinute în nectarul florilor. Nectarul reprezintă un important „combustibil” pentru zborul insectelor. Unele specii de insecte sunt deosebit de eficiente în utilizarea energiei obţinute din această sursă (cadrul nr. 5-7).

Nectar

Cadrul nr. 5-7 Eficienţa energetică în lanţurile nectarivore Albinele ating un consum ridicat de energie pe baza unui consum redus de nectar. Ele p omportament energetic foarte rentabil. Pentru a întreţine un kilogram de albine lu timpul verii sunt necesare 0.042 kg de miere de albine şi 0.0031 kg polen floral. N hrană zilnic creşte până la 0.154 kg miere de albine şi 0.0557 kg polen floral p erea larvelor şi edificarea fagurelui.18

Ltps

18 T

rezintă un ccrătoare pe ecesarul de

entru întreţin

În păduri şi pajişti apare un exces de hrană bogată în glucide, care reprezintă baza trofică pentru multe lanţuri. Excesul de glucide este eliminat de insecte sub formă de lichide dulci („roua de miere”), valorificate ca sursă de energie. • lanţurile trofice briovore lucrează pe baza energie briofitelor

(muşchi). Într-o pădure, numeroase specii de păsări şi mamifere utilizează ca hrană briofitele şi lichenii;

• lanţurile trofice micetofage lucrează pe baza consumării macromicetelelor (ciuperci cu pălărie);

• lanţuri trofice bazate pe plante carnivore. Energia poate circula şi de la animal la plantă (spre producători). Se

Muşchi, ciuperci, plante carnivore

deosebesc trei categorii de plante carnivore: prădători de nematode (ciuperci carnivore), prădători de insecte (roua cerului – Drosera rotundifolia) şi planctonofage. În bugetul energetic al biocenozelor aceste plante sunt neînsemnate.

c. Importanţă În funcţie de importanţa lor se disting lanţuri trofice

principale, alcătuite din specii dominante ca număr şi biomasă şi care au un rol esenţial în transferul de substanţă şi energie în ecosistem. Alături de acestea funcţionează numeroase lanţuri trofice secundare, conectate la ele prin verigi care sporesc sau, dimpotrivă, anulează o parte din productivitate, formând, în ambele cazuri, reţeaua trofică a biocenozei.

Numeroase lanţuri trofice din biocenoză se întretaie în anumite noduri. În natură, sunt specii cu un regim alimentar

ţ

i

an uri rofice rinc pale şi ecundare

urcek, F.J., On Some Functional Aspects of Biological Production, Ekol.Pol., 15, 1969, p. 31-35

110

Page 111: Ecologie Generala

Ecologie generală

diversificat şi de aceea pot funcţiona în mai multe lanţuri trofice. De exemplu, furnicile devorează orice material organic, viu sau mort; buha, cucuveaua (păsări răpitoare de noapte) consumă broaşte, şopârle, păsări, mamifere mici etc. Datorită nodurilor, lanţurile trofice alcătuiesc, în ansamblul lor, o reţea trofică.

-rea regimului alimentar Reţeaua trofică este condiţionată de organizarea fluxului de

materie în ecosistem. Fiecare biocenoză posedă trăsături trofice particulare, configuraţia reţelei trofice putând fi reprezentată, în principiu, independent de particularităţile locale, printr-un model comportamental, care permite o privire generală asupra stărilor şi transformărilor tuturor biomaselor care participă la metabolismul substanţei şi energiei.

Reglarea efectivelor populaţiilor

Stabilitatea reţelei trofice, conservarea structurii sale este o premisă pentru stabilitatea ecosistemului, întrucât prin lanţurile trofice se realizează reglarea populaţiilor din cadrul biocenozelor.

Reţelele trofice nu sunt sisteme izolate, deoarece lanţurile depăşesc limita ecosistemelor. Prin deplasarea consumatorilor în mai multe ecosisteme se realizează conexiuni trofice interbiocenotice, conform piramidei inverse de biotop.

Cadrul nr. 5-8 Conexiuni trofice interbiocenotice

Lăcustele migrează dintr-un ecosistem de luncă într-un ecosistem agricol; acestea, la rândul lor, vor servi drept hrană păsărilor insectivore din ecosistemele învecinate cu ecosistemele agricole invadate.

U ul, consumator terţiar, îşi procură hrana din păşuni, fâneţe, terenuri arabile, păduri sau ch ar din intravilan. Păsările insectivore (consumatori secundari) sun vânate de ulii. Acestea sere

LAen→

Ncse

lii

Diversifica

deplasează în terenurile cultivate, păşuni realizând „conectări” trofice între ecosistemele spective.

a limita dintre lacuri şi uscat, lanţurile trofice conduc materia şi energia în ambele direcţii. stfel, lanţul nevertebrate acvatice → raţe → uliul de baltă (Circus cyaneusi) tranzitează ergia de la apă spre uscat, iar lanţul insecte terestre → broasca verde de lac (Rana ridibunda) şarpe de apă (Natrix tessellata), transferă energia în sens invers.

Desigur, caracterizarea structurii unui ecosistem sub raport funcţional nu se poate rezuma la structura determinată de relaţiile de hrană. Practic, fiecare specie îndeplineşte un anumit rol prin interacţiunea cu elementele (abiotice şi biotice) ecosistemului, astfel că Johnson (1910) introduce termenul de nişă ecologică.

işa ecologică reprezintă funcţia unei specii, câmpul ei de activitate, relaţiile sale cu omunitatea de specii în care se află, cum şi cu cine (pe seama cui) se hrăneşte, cui rveşte drept hrană.

111

Page 112: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

Odum (1971) consideră că habitatul unei specii corespunde cu „adresa” ei, în timp ce nişa ecologică arată „profesia” acesteia.

Dimensiunile nişei pot fi largi sau înguste. Primele includ păsările răpitoare, care se hrănesc din mai multe biotopuri, în timp ce a doua categorie îşi procură hrana numai dintr-un singur biotop.

Conform legii lui Gause, două specii nu pot exista într-o nişă decât segregate ecologic. Mulţimea condiţiilor ecologice, cu opţiuni

Segregare pentru mai multe specii apropiate (dar care diferă între ele prin anumite particularităţi) vor menţine echilibrul speciilor. Apariţia unor condiţii ecologice limitate, cu posibilităţi de satisfacere, în egală măsură, a mai multor sau cel puţin a două specii, face ca speciile mai bine adaptate noilor condiţii să tindă să înlocuiască speciile convieţuitoare, mai puţin adaptate. Practic, în ecosistemele naturale nu există nişe libere.

ecologică

Sub aspect geografic, în biocenozele amplasate diferit, pot să apară nişe echivalente. De exemplu, cerbul european – cerbul Wapiti (Canada); gorunul (Europa) – stejarul roşu (America de Nord) îndeplinesc funcţii similare, cu toate că aparţin unor biocenoze amplasate diferit din punct de vedere geografic.

Nişe ecologice echivalente

Cadrul nr. 5-9 Coevoluţia Plante – animale fitofage. Compoziţia şi biomasa covorului vegetal sunt supuse presiunii continue din partea fitofagelor. Acţiunea acestora se manifestă pe trei planuri: păşunat, distrugerea seminţelor, transformarea solului. De exemplu, suprapăşunatul mamiferelor sălbatice nu conduce la distrugerea covorului vegetal. În diferite zone ale globului, s-a observat că păşunatul selectiv în pădurile mixte are efecte favorabile aspra diversităţii covorului vegetal. Un efect similar are şi invazia rozătoarelor, care contribuie la eliberarea covorului vegetal de resturi şi la germinarea seminţelor unor specii vegetale. Plante – polenizatori. Atinge punctul culminant în situaţia în care dezvoltarea unor plante este legată strict de prezenţa unei anumite specii de polenizatori. De exemplu, pasărea colibri este adaptată la polenizarea plantelor din pădurea tropicală. Cele 20 de specii de colibri se interconectează cu 45 de specii de plante. Smochinul, yucca sunt plante polenizate numai de o singură specie de insecte. Plante – microorganisme. Pe rădăcinile plantelor se dezvoltă o bogată microfloră, ca un subsistem aparte al ecosistemului. Acestea au rolul de a disponibiliza substanţele minerale necesare plantelor. Astfel, multe specii de plante formează micorize, simbioze cu ciuperci inferioare – lămâi, leandru, orhidee etc. Animale – microorganisme. În diferite aparate şi sisteme ale organismului animal se dezvoltă bacterii şi ciuperci care concură în metabolism. Astfel, furnicile attide din Brazilia cultivă ciuperci şi se hrănesc cu hidraţii de carbon furnizaţi de acestea prin degradarea celulozei. Termitele sunt dependente de ciuperci, fiindcă nu sunt capabile să digere lignina, bogat reprezentată în hrana lor.

În ansamblul lor, relaţiile interne din biocenoză, în special cele trofice, constituie factori ecologici dependenţi de comunitatea

112

Page 113: Ecologie Generala

Cosu

Poprieco

Sp

Dp

19 P

Ecologie generală

de specii, respectiv factori biotici. Acţiunea lor interdependentă generează, la nivelul ecosistemului, coevoluţia. 19

evoluţia redă dependenţa reciprocă a proceselor evolutive ale speciilor, specii care nt ecologic conectate între ele, fără însă să schimbe între ele gene.

Ordinea biocenotică se realizează prin existenţa unor sisteme de relaţii de tipul: plante – animale fitofage; plante cu flori – animale polenizatoare; plante – microorganisme; animale – microorganisme; sisteme gazdă – parazit; sisteme patogene; concurenţă interspecifică; relaţia pradă – prădător (cadrul nr. 5-9).

5.2.3 Ecologia populaţiei Populaţia reprezintă ultimul nivel al organizării sistemice

a vieţii care face obiectul cercetărilor ecologice. Este, în acelaşi

pn

B

to

o

p

timp, ansamblul sistemic supraindividual cu integralitatea cea mai bine exprimată.

ula ia este un grup de indivizi aparţinând aceleiaşi specii, care se individualizează interacţiuni într-un spaţiu dat, relativ omogen, reprezentând biotopul unui

sistem sau numai un fragment al acestuia (habitatul).

ţ

La nivelul populaţiei „se intersectează” sistematica biologică şi sistematica ecologică. Delimitarea populaţiei în cadrul biocenozei se realizează prin bariera reproductivă. Populaţia este, în acelaşi timp, subordonată şi speciei, reprezentând o grupare delimitată spaţial, astfel încât nu poate să mai intre în interacţiune cu ceilalţi indivizi aparţinând aceleiaşi specii, faţă de care nu se manifestă însă bariera reproductivă.

Specie

Popula ie ţ

iocenoză

Specia şi populaţia se pot însă suprapune în cazul endemismelor. Existenţa acestora se explică fie prin apariţia relativ recentă a speciei, astfel încât nu a trecut timp suficient pentru

atica pulaţiei

inamica pulaţiei

dispersare, fie prin barierele geografice care au împiedicat dispersarea – habitate insulare, lanţuri muntoase, cursuri de apă etc.

Studiul populaţiilor împrumută numeroase noţiuni şi tehnici din demografie. De altfel, astfel de cercetări sunt reunite şi sub denumirile de demoecologie sau ecologie demografică.

Pentru caracterizarea populaţiei se folosesc două mari categorii de indicatori. Prima categorie surprinde populaţia la un moment dat (statica populaţiei sau caracteristici cantitative), iar a doua se referă la dinamica populaţiei, evaluată prin modele de

ianka, E., Evolutionary Ecology, New York – San Francisco – London, Harper&Row, 1979, . 38

113

Page 114: Ecologie Generala

S

A

E

D

2

tructura ecosistemului

creştere realizate pe baza integrării influenţelor factorilor ecologici asupra schimbărilor de efective.

. Statica populaţiei Indicatorii care caracterizează populaţia la un moment dat

sunt reprezentaţi de efectiv, densitate şi distribuţie, structura pe vârste şi structura genetică şi mişcarea naturală (mortalitate, natalitate, rată de creştere). Descrierea populaţiei prin utilizarea acestor indicatori presupune colectarea datelor empirice prin măsurători de teren care apoi sunt prelucrate prin metode

i

Populaţia – colectivitate statist că

matematice, considerând populaţia o colectivitate statistică. fectivul reprezintă numărul total al indivizilor care alcătuiesc populaţia. În

funcţie de poziţia trofică a populaţiei, acest indicator poate varia în limite largi. Cu toate acestea, s-au stabilit limitele minime necesare pentru ca populaţia să poată să-şi asigure continuitatea fără a intra în drift (derivă, genetică) respectiv pentru a putea face faţă unor schimbări de diferite amplitudini din mediu.

Astfel, populaţia minimă viabilă (PMV), în care să se evite consangvinizarea, are efectivul de 50 de indivizi; pentru a se asigura o oarecare supleţe evolutivă sunt necesari cel puţin 500 de indivizi; factorii accidentali, în raport cu care specia nu are dezvoltate adaptări, vor fi contracaraţi dacă specia are cel puţin 1 000 de indivizi, iar supravieţuirea după catastrofe va fi posibilă numai în cazul în care populaţia numără 1 000 000 de indivizi.20

ensitatea şi distribuţia. Densitatea populaţiei se obţine raportând efectivul la suprafaţa sau volumul în care aceasta îşi desfăşoară activitatea. Este un indiciu în cunoaşterea stării populaţiei privind numărul de

indivizi raportaţi la posibilităţile de suport ale spaţiului.

Fig. 5-5 Modele de distribuţie ale indivizilor într-o populaţie. A, uniform; B, aleator; C, grupat.

PMV > 50

A B C

0 Chauvet, M., Olivier, L., La biodiversite, enjeu planetaire. Preserver notre patrimoine genetique, Paris, Eds. Sang de la Terre, 1993

114

Page 115: Ecologie Generala

Ecologie generală

Repartizarea populaţiei în spaţiu se realizează după trei tipuri de modele de distribuţie (fig. 5-5):

Distr bu ie i ţ

- uniformă- aleatoare - grupată

uniform – se întâlneşte mai rar, în cazul în care competiţia pentru hrană sau spaţiu sunt foarte severe;

întâmplător (aleator) - presupune distanţe diferite între indivizi. Se întâlneşte frecvent, în special în cazul organismelor care trăiesc în medii omogene şi nu au tendinţă de agregare;

grupat – se realizează atunci când pe anumite suprafeţe se realizează densităţi foarte mari, înconjurate de suprafeţe cu densităţi foarte scăzute ale indivizilor. Acest model de distribuţie poate reflecta o viaţă socială dezvoltată (căutare colectivă a hranei, apărare colectivă) sau neuniformităţi ale biotopului.

Structura populaţiei. Se apreciază prin identificarea a diferite categorii şi a raporturilor dintre acestea. Din punct de vedere ecologic, interesează categoriile delimitate pe baza criteriilor genetice, vârstei, dar şi structura pe sexe.

Structura genetică este determinată de fondul de gene prezente în genomul indivizilor biologici. Indivizii care formează o populaţie, deşi aparţin aceleaşi specii, nu sunt identici. Ei se caracterizează printr-un polimorfism genetic care va asigura adaptarea şi elasticitatea în faţa schimbărilor din mediu. Structura genetică se modifică prin migraţie, mutaţie, selecţie, izolare sau drift genetic (în cazul unor efective foarte mici).

Structura pe vârste se defineşte prin numărul claselor de vârstă şi modul cum se repartizează indivizii pe aceste clase. În general, se delimitează trei categorii – juvenili (indivizi aflaţi în diferite stadii de dezvoltare), maturi (indivizi aflaţi în perioada de reproducere) şi senili (de la ultima reproducere până la moarte).

A B C

Juvenili Juvenili Juvenili

Maturi Maturi Maturi

Senili Senili Senili

Fig. 5-6 Distribuţia indivizilor pe clase de vârstă în populaţii aflate în A, creştere; B, stare staţionară; C, declin

115

Page 116: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

Structura pe sexe reflectă în general un raport unitar între cele două sexe şi furnizează informaţii în legătură cu evoluţia viitoare a populaţiei. Astfel, dominarea femelelor presupune o populaţie în plin progres numeric; dominarea masculilor caracterizează regresul numeric, în timp ce raportul unitar descrie starea staţionară.21

Mişcarea naturală a populaţiei este descrisă de modificările care apar în efectivul şi structura populaţiei ca urmare a intrărilor şi ieşirilor de indivizi. Intensitatea acestor procese se apreciază folosind indicatori specifici, respectiv:

- Natalitatea asigură perpetuarea indivizilor, continuitatea populaţiei. Rata natalităţii se calculează ca raport între numărul de indivizi apăruţi prin germinare, ecloziune, naştere etc. într-o perioadă dată şi efectivul populaţiei. Factorii externi şi interni vor influenţa nivelul natalităţii, care este mai mic decât potenţialul biologic al populaţiei. Capacitatea fizică de reproducere a populaţiei reprezintă fecunditatea, iar capacitatea fizică de a introduce noi indivizi în populaţie exprimă fertilitatea.

MEDIUL

- condiţii climatice - condiţii fizico-

chimice - spaţiu - hrană - prădători/paraziţi - competitori

INDIVIZII

- nutriţie - creştere - reproducere - mobilitate - apărare - competitivitate

POPULAŢIA (procese demografice)

- natalitate - mortalitate - imigrare - emigrare

STATICA POPULAŢIEI

- efectiv - densitate - distribuţie - structură

o genetică o pe vârste o pe sexe

RETROACŢIUNE

- reglarea numerică o ecofiziologică o demografică o etologică

- variaţii genetice - coevoluţie

Fig. 5-7 Relaţii de interacţiune populaţie-mediu (după Barbault, 1997)

21 Neacşu, P., op.cit., p. 176

116

Page 117: Ecologie Generala

Ecologie generală

- Mortalitatea duce la eliminarea indivizilor prin deces. Ea „este condiţionată genetic, fiziologic şi ecologic.”22 Rata mortalităţii se calculează ca raport între numărul de indivizi decedaţi într-o perioadă dată şi efectivul populaţiei.

- Imigrarea şi emigrarea. Într-o populaţie intrările sunt asigurate de natalitate, iar ieşirile de mortalitate. Totuşi, absenţa barierelor reproductive face posibil contactul cu alte populaţii din care indivizii pot să intre în populaţia dată (imigrare) sau spre care pot să se deplaseze în anumite condiţii (emigrare). Astfel de procese se produc la nivelul aşa ziselor metapopulaţii (vezi partea a IV-a).

Interacţiunea cu mediul determină un anumit nivel al indicatorilor menţionaţi, acesta constituindu-se într-o nouă stare, care va determina o serie de modificări prin retroacţiune (feed-back), manifestată ca reglare a numărului de indivizi sau ca variaţii

genetice (fig. 5-7).

B. Dinamica populaţiei

Este dată de schimbările cantitative şi calitative ale populaţiei. Acestea se produc sub influenţa factorilor interni şi externi, pe baza unei interdependenţe complexe.

În absenţa factorilor limitativi, dinamica populaţiei se materializează în creşterea exponenţială a numărului de indivizi, conform modelului malthusian (fig. 5-8-A). Astfel de situaţii nu se pot manifesta decât temporar, atunci când populaţia se află într-un mediu foarte favorabil şi lipsesc concurenţii. Disponibilitatea resurselor şi favorabilitatea mediului sunt, la rândul lor, influenţate de creşterea populaţiei, devenind limitative la un moment dat. Astfel, sub acţiunea factorilor menţionaţi creşterea populaţiei se realizează după un model logistic, în care K reprezintă capacitatea de suport a mediului (fig. 5-8-B).

Modele de creştere

22 Stugren, B., Bazele ecologiei generale, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Encilopedică, 1982, p. 158

117

Page 118: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

K

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

10 20 30 40 50 60

A

B

Numărul de indivizi

t (zile)

Fig. 5-8 Curba creşterii populaţiilor. A, în absenţa factorilor limitativi (creştere

exponenţială); B, sub acţiunea factorilor limitativi (creştere logistică) Dat fiind faptul că factorii ecologici se modifică şi

independent de ceea ce se întâmplă în populaţie, dinamica acesteia din urmă va reflecta aceste schimbări prin fluctuaţii sezoniere (în cazul populaţiilor cu mai multe generaţii pe durata unui an); periodice plurianuale (cadrul nr.5-10) şi aperiodice plurianuale.

Cadrul nr. 5-10 Fluctuaţii periodice plurianuale23

iepure (Lepus americans) şi râs (Felix canadensis) din Canada cunosc oscilaţii gate. Fenomenul este documentat de datele statistice înregistrate din 1845

a Compania Golfului Hudson care se ocupa cu recoltarea pieilor de vânat. iepuri ating un maxim la fiecare 10 ani, iar populaţiile de râşi canadieni luţie decalată cu 9 luni, până la 2 ani. Cicluri populaţionale asemănătoare se entru hering (Culpea harengus), potârniche (Perdix perdix), cărăbuş de mai lontha) ş.a.

Populaţiile de periodice conjupână în 1935 lPopulaţiile de urmează o evoînregistrează p(Melolontha melo

Reglarea numerică a populaţiei se realizează în funcţie de intensitatea acţiunii factorilor ecologici. Dat fiind varietatea acestora, precum şi modul foarte diferit în care influenţează populaţia la un moment dat, s-a impus gruparea lor, astfel încât să fie posibilă realizarea unor modele care să permită prognozarea evoluţiei populaţiilor.

Factori ecologici

ţ

ţ

- dependen i de densitate

- indepen-den i de densitate

Cel mai frecvent factorii sunt grupaţi în funcţie de influenţa densităţii asupra acţiunii lor. Astfel, se diferenţiază factori dependenţi de densitate (parazitismul, concurenţa etc.) şi factori independenţi de densitate (temperatura, salinitatea, radiaţia solară, altitudinea etc.). Cu toate acestea, „orice clasificare este nesatisfăcătoare, deoarece împletirea factorilor

23 Idem

118

Page 119: Ecologie Generala

Ecologie generală

ecologici este intimă şi multilaterală”24, reglarea numerică fiind dependentă şi de capacitatea populaţiei de a reacţiona la modificarea factorilor externi.

Cadrul nr. 5-11 Teoriile reglajului populaţional

Teoria lui Milne integrează acţiunea factorilor ecologici dependenţi şi independenţi de densitate. În analiză se pleacă de la observaţia că efectivul unei populaţii poate varia între două limite: inferior, care duce la extincţie prin insuficienţă numerică şi superior, care este urmat de autodistrugere prin epuizarea resurselor de hrană, a spaţiului etc. Pentru a defini aceste niveluri se introduc conceptele de: • capacitate ultimă – limita numerică superioară, niciodată atinsă; • capacitate a mediului (capacitate de suport, capacitate portantă) – efectivul maxim

care poate fi atins şi menţinut în permanenţă, fără efecte distructive asupra populaţiei sau a mediului şi

• nivel de extincţie – limita numerică inferioară, niciodată atinsă, cu excepţia situaţiei de dispariţie a populaţiei.

Factorii reglatori sunt grupaţi în trei clase: factori independenţi de densitate (A); factori imperfect dependenţi de densitate (B) şi factori perfect dependenţi de densitate (C). Se consideră că, singurul factor perfect dependent de densitate este concuren a intraspecifică. Ceilalţi factori dependenţi de densitate (prădătorismul, parazitismul, concurenţa interspecifică) nu se corelează perfect cu modificările densităţii populaţiei reglate, ceea ce a făcut să fie grupaţi separat.

ţ

Reglajele care menţin populaţia în zona numerică corespunzătoare capacităţii mediului sunt datorate acţiunii predominante a factorilor A şi B, care pot duce şi la transferul spre zona apropiată de nivelul numeric minim. Pentru zonele numerice superioare se diminuează influenţa factorilor A şi B, prioritar devenind factorii C, care vor împiedica populaţia să depăşească capacitatea de suport a mediului şi să atingă capacitatea ultimă.

Teoria sintetică abordează unitar ansamblul de factori ecologici interni şi externi care acţionează asupra efectivului populaţional. Contribuţii importante în acest sens au fost aduse de G.A. Victorov (1971), N. Botnariuc (1976), A. Vădineanu (1980), B. Stugren (1982). Intrările şi ieşirile indivizilor din populaţie sunt modulate. Se ţine cont de organizarea populaţiilor, organizarea biocenozei şi particularităţile biotopului, respectiv de polimorfismul genetic, relaţiile dintre indivizi şi funcţiile lor în cadrul populaţiilor, numărul de populaţii şi caracterul lor polifuncţional, relaţiile dintre populaţii şi gradul de maximalizare a fluxurilor de energie, precum şi domeniile de fluctuaţie ale factorilor ecologici.

În timp, au fost elaborate numeroase teorii privind reglajul numeric al populaţiei, între care mai cunoscute sunt: teoria reglajului climatic, teoria reglajului trofic, teoria reglajului prin acţiunea globală a factorilor de mediu, teoria reglajului prin mecanisme interne, teoria sintetică, teoria lui Nicholson, teoria lui Milne, modeul Lotka-Volterra etc. În cadrul nr. 5-11 sunt prezentate două din aceste contribuţii.

24 Pârvu, C., op. cit., p. 144

119

Page 120: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

spaţială

În cadrul unui ecosistem, din punct de vedere spaţial se pot distinge elemente individualizate conform dimensiunilor acesteia. Astfel, au fost descrise o structură orizontală şi una verticală.

5.3 Structura

Aceste structuri se datorează faptului că, în ecosistem, biotopul şi biocenoza aferentă nu sunt omogene; fiecare fragment de biotop are ataşate anumite elemente de biocenoză, atât pe orizontală, cât şi pe verticală.

Factorul determinant al unei astfel de organizări poate fi reprezentat de una sau mai multe caracteristici ale biotopului.

Pentru ecosistemele terestre, deşi structurile spaţiale pot fi definite şi pe baza criteriilor fizice sau chimice (temperatură, umiditate, pH, concentraţia substanţelor nutritive etc.), importanţa vegetaţiei pentru întreg ecosistemul, vizibilitatea sa, relaţiile strânse cu factorii fizico-chimici ai mediului, au făcut din aceasta un sistem de alegere pentru definirea structurii spaţiale a ecosistemului.25

5.3.1 Structura orizontală În descrierea părţilor structurale orizontale este luată în

considerare numai dispunerea elementelor în raport cu dimensiunile lungime şi lăţime. În ecosistem, părţile structurale orizontale sunt: bioskena, consorţiul şi sinuzia.

Este un fragment minim de biotop, având condiţii relativ

ţ

i

ţ

Vegeta ia – element defin toriu al structurii spa iale

Bioskena

omogene, pentru un organism sau un grup de organisme (de exemplu, faţa superioară sau inferioară a unei frunze, suprafaţa unei pietre etc.).

Consorţiul Numit şi biocharion sau microcenoză, este o grupare de

indivizi din diferite specii determinată de condiţiile temporare de adăpost sau hrană. Astfel, în segmentele unei ciuperci cu pălărie, alcătuite din mai multe grupări funcţionale (corpul ciupercii, lamelele de sub pălărie, suprafaţa exterioară a pălăriei), se realizează conexiunea foarte strânsă dintre ciupercă şi unele specii de coleoptere; în jurul unui stejar se formează un consorţiu alcătuit din inele (cercuri) de specii cu diferite funcţii trofice în consorţiu.

ţCondi ii temporare de hrană şi adăpost

25 Barbault, R., Ecologie generale. Structure et fonctionement de la biosphere, Paris, Masson, 1997, p. 163

120

Page 121: Ecologie Generala

Ecologie generală

Sinuzia Este alcătuită dintr-o populaţie cu rol de nucleu central şi

care grupează în interiorul ei populaţii din alte specii. Se poate spune că sinuzia desemnează un complex de plante şi animale, dar, în practică, este dificil de a se descrie asemenea unităţi complexe, reprezentate de sinuzii vegetale şi animale.

5.3.2 Structura verticală A. Ecosisteme terestre

Analiza stratificării biocenozelor, a nomenclaturii straturilor din ecosistemele terestre vegetale, a solului şi a faunei concretizează noţiunea de stratificare ecologică.

În sens ecologic, stratul cuprinde fragmente de substrat şi aer, plante şi animale, cât sme şi reprezintă un segment al ecosistemului pe axa verticală a n care se află ecosistemul.

Fluxul de materie din ecosistem străbate toate straturile sub forma circulaţiei biogene a atomilor elementelor chimice. „Rădăcinile copacului aparţin de sol, tulpina constituie elementul unui strat autonom, prin care migrează pe verticală atomii elementelor chimice în ambele sensuri, iar coroana arborelui este

ţPopula ie cu rol de nucleu central

şi microorganispaţiului fizic î

inclusă în plafonul (coronamentul) pădurii. Migraţiile insectelor dintr-un strat în altul contribuie la realizarea unei coeziuni interne a macrostructurii din ecosistem.”26

În zona temperată, într-o pădure se găsesc arbori cu înălţime mare, sub ei sunt arbori tineri şi arbuşti, iar la suprafaţa solului, mai ales primăvara, înainte de apariţia frunzişului, sunt plante ierboase, ele având o perioadă scurtă de vegetaţie, atâta timp cât există suficientă lumină.

Speciile de consumatori sunt dispuse şi ele pe verticală datorită condiţiilor concrete de migraţie. Astfel, păsările cu deschiderea mare a aripilor nu vor putea coborî la sol din cauza coroanei arborilor, deci ele îşi vor face cuiburile în acest sector. Ciocănitorile se vor întâlni, îndeosebi, pe trunchiurile de arbori. La suprafaţa solului vor fi căprioarele, mistreţii, lupii etc.

În adâncime, rădăcinile arborilor vor pătrunde mai adânc decât rădăcinile plantelor ierboase, iar o serie de rozătoare îşi fac galerii în sol, cu toate că îşi procură hrană de la suprafaţa solului. În mod similar, pe terenurile cultivate, floarea soarelui, datorită

Circula ia biogenă a elementelor chimice asigurăconectarea stratur lor

ţ

i

26 Stugren, B., op. cit., p. 99-100

121

Page 122: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

înălţimii plantei, va forma etajul superior sub care se vor întâlni buruienile cu înălţime mai mică.

Repartizarea uniformă a indivizilor într-o plantaţie şi în

terenurile agricole este o consecinţă a activităţii omului. În ecosistemele naturale, repartizarea plantelor şi animalelor este condiţionată de tipul de spaţiu (Stugren, 1994).

B. Ecosisteme acvatice Stratificarea acestor medii este determinată în variaţia

factorilor ecologici condiţionali, dar şi a celor de tip resursă. Astfel, densitatea apei se modifică funcţie de temperatură, fapt care determină o stratificare în adâncime. Corelat cu transparenţa apei, se modifică grosimea stratului în care intensitatea luminii (resursă de energie) este suficient de ridicată pentru realizarea fotosintezei, în timp ce concentraţia de oxigen depinde fie de temperatură, fie de lumină, în funcţie de troficitatea apei. Prin urmare, structura spaţială este determinată de distribuţia temperaturii, luminii şi oxigenului în raport cu adâncimea.

Temperatură Lumină Oxigen

a. Temperatura Înregistrează variaţii diferite în funcţie de anotimp, pe baza

cărora se pot distinge trei elemente structurale, prezente în cursul verii şi al iernii. În anotimpurile de tranziţie stratificarea este distrusă. Astfel, stratul în care se realizează saltul termic se numeşte termoclină, deasupra acestuia situându-se epilimnionul, iar în partea inferioară hipolimnionul (fig. 5-9).

4°C 0°C

Temperatura

Epilimnion

Termoclină

Hipolimnion

Adâncime

1 2

Fig. 5-9 Zonarea termică a apelor lacului. 1, vara; 2, iarna (după Tufescu, Tufescu, 1981)

b. Lumina

122

Page 123: Ecologie Generala

Ecologie generală

Pătrunde numai în zona de ape superioare, numită eufotică, după care urmează nivelul de compensaţie. Pe acest interval rata fotosintezei (F) este egală cu rata respiraţiei (R). În profunzime, razele de lumină nu pot pătrunde, astfel că ne situăm în zona afotică (lipsită de lumină) (fig. 5-10).

Nivel de compensa ie:

F = R

Zonă eufotică

Nivel de compensare

Zonă afotică

Fig. 5-10 Zonarea apelor lacului în funcţie de accesibilitatea luminii solare (după Tufescu, Tufescu, 1981)

Adâncimea relativă la care se individualizează aceste

straturi depinde de culoare şi transparenţa apei, respectiv de încărcarea cu materii în suspensie. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât se diminuează grosimea stratului eufotic, ceea determină modificarea raportului dintre fixarea şi entropizarea energiei, dintre producţia şi consumul de oxigen.

renţăTurbid tati e

c. Oxigenul Se repartizează diferit în funcţie de troficitatea apei

(aprovizionarea cu elemente nutritive, în special azot şi fosfor). Astfel, în apele sărace în elemente nutritive (oligotrofe – lacurile glaciare din Munţii Carpaţi – Bucura, Câlcescu, Iezer etc.), repartiţia oxigenului urmăreşte variaţia temperaturii, în timp ce în lacurile eutrofe (bogate în substanţe nutritive – lacurile de câmpie, din Delta Dunării) este dependentă mai mult de distribuţia luminii, respectiv de prezenţa plantelor fotosintetizatoare.

Oligotrof–Temperatură

Eutrof-ă

Lumin

Transpa

5.4 Limitele ecosistemului

În practică, fie că este vorba de cercetările ecologice sau pentru necesităţi de gestiune, apare uneori nevoia de a identifica limitele ecosistemului. Mijloacele prin care se poate face acest lucru nu sunt unanim acceptate, pentru că identificarea limitelor între unităţile ecologice nu este uşor de făcut.

În anumite cazuri, limitele sunt de natură fizică, uşor de remarcat din configuraţia biotopului. Astfel, un lac este adesea intuitiv considerat un ecosistem având contururi destul de evidente prin linia ţărmului, care constituie limita de demarcaţie faţă de ecosistemele terestre învecinate. Dar, în realitate, linia

Limite confuze

123

Page 124: Ecologie Generala

temului

ţărmului este în continuă schimbare datorită fluctuaţiilor de nivel, iar în mediile puţin adânci există o zonă de tranziţie, slab definită

Structura ecosis

spaţial, între mediul acvatic şi mediul terestru. În acest context, se admite existenţa unor zone de

discontinuitate între două ecosisteme învecinate, zone care sunt percepute de observator drept zone de tranziţie. În literatura de specialitate astfel de zone sunt desemnate prin termenul de ecoton, care acoperă şi alte formulări: interfaţă, bordură, zonă de frontieră, zonă de contact etc.

Încă din 1897, Clements defineşte ecotonul ca zonă de frontieră între două asociaţii sau două comunităţi vegetale, unde au loc procese de schimb şi relaţii de competiţie între populaţiile din biocenozele vecine. Mai târziu, în 1971, Odum revine asupra problematicii de delimitare, sugerând faptul că în zonele de ecoton apar nu numai specii din comunităţile învecinate, dar şi specii caracteristice.

Indiferent de conţinutul care s-a atribuit noţiunii de ecoton, respectiv particularităţile identificate în astfel de spaţii, se pot desprinde următoarele concluzii:

- un ecoton nu este o zonă statică de contact între două comunităţi. El este caracterizat de o dinamică proprie şi are proprietăţi specifice, iar limitele spaţiale variază şi ele;

- ecotonul nu este o entitate fizică izolată. El face parte dintr-un peisaj astfel că ză zone de tranziţie între ecosisteme învecinate, având un ansamblu de ristici definite în mod unic prin scările de timp şi de spaţiu şi prin forţa racţiune între sistemele ecologice adiacente;

Ecoton - zonă de tranziţie - interfaţă

- bordură- frontieră- zonă de contact

formeacaractede inte

- ecotonul poate influenţa fluxul de materie sau de organisme între entităţile ecologice adiacente. Acest rol de filtru chimic şi biologic a fost studiat cu deosebire în cazul pădurilor riverane, cum sunt, de exemplu, pădurile de mangrove.

În cazul ecosistemelor terestre, ecotonul se identifică pe orizontală, definirea lui având la bază modificarea structurii fitocenozei. O altă observaţie interesantă este faptul că, ecotonul este mai larg în sol decât pe suprafaţa acestuia, deoarece fauna solului migrează pe orizontală numai după ce se extind şi locurile în care se găsesc condiţii favorabile pentru dezvoltarea animalelor edafice.

Ecotonul poate să fie identificat şi pe verticală. Astfel, de-a lungul apelor curgătoare există un compartiment fluvial subteran, cu grosimi care variază în limite largi. Această zonă hiporeică, formată dintr-un amestec de pietriş, nisip şi argilă ocupă toată

Ecoton orizontal

124

Page 125: Ecologie Generala

Ecologie generală

câmpia fluvială şi adăposteşte, în interstiţiile sale, o întreagă lume vie, de la bacterii la nevertebrate.

Tipul ecosistemelor care se învecinează influenţează intensitatea şi sensul fluxurilor dintre cele două entităţi. Astfel, în ecotonul teren cultivat (cereale) – pajişti, fluxul schimbului de specii este îndreptat dinspre pajişti spre terenul cultivat cu cereale, dat fiind biocenoza

tSensul şi intensita eafluxurilor

„incompletă”, cu numeroase nişe ecologice neocupate din ecosistemul agricol.

La nivel regional, zona de silvostepă sau Sahelul sunt considerate având caracterul unei zone de tranziţie, deci ale unui ecoton, de data aceasta între două biomuri.

Comunitatea biotică a ecotonului reuneşte specii din ambele ecosisteme (biomuri). Astfel, există situaţii în care aceste zone au devenit protejate, întrucât ele au permis supravieţuirea unor specii relicte. În acelaşi timp, este o zonă de tensiune ecologică şi cu o stabilitate redusă, deoarece nivelul factorilor ecologici nu atinge întotdeauna valoarea optimă. De exemplu, în Sahel variaţii relativ mici în volumul şi repartiţia precipitaţiilor (în sensul scăderii cantităţii lor) conduc la scăderea nivelul resurselor de apă sub limitele de toleranţă pentru speciile caracteristice savanei.

Ecotonul – zonă de tensiune ecologică

dintre ecosisteme

Verificarea cunoştinţelor

Evidenţiaţi acţiunea filtrului de biotop în diferite tipuri de ecosisteme. Continuaţi analiza pentru ecosistemele în care se manifestă diferite nivele ale poluării.

Identificaţi nişele ecologice ale unor specii şi justificaţi importanţa lor pentru menţinerea echilibrului biocenotic.

Explicaţi importanţa speciilor caracteristice. Identificaţi astfel de specii în ecosistemele cunoscute.

Zonele de ecoton constituie spaţii de manifestare a unei tensiuni ecologice. Justificaţi, prin aplicarea legii toleranţei şi a legii minimului la nivelul Sahelului şi a altor zone de ecoton.

Analizaţi structura trofică în ecosistemul pădurii de molid. Identificaţi „intersecţiile” trofice.

Plecând de la piramidele trofice, deduceţi câteva concluzii privind structura trofică. Explicaţi menţinerea echilibrului biocenotic în aceste condiţii.

Identificaţi factorii ecologici independenţi, imperfect dependenţi şi perfect dependenţi de densitate într-un ecosistem de lac.

Descrieţi o populaţie folosind indicatorii care reflectă statica populaţiei.

125

Page 126: Ecologie Generala

66.. FFUUNNCCŢŢIIIILLEE EECCOOSSIISSTTEEMMUULLUUII

6.1 Productivitatea biologică 6.2 Circulaţia substanţei 6.3 Echilibrul ecologic

- entropizare - autoreglare - producţie biologică - diversitate - eficienţă ecologică - rata productivităţii - coeficient de descompunere - emergie - stabilitate - idiosincrasie

Obiective

Însuşirea exprimării energetice a biomasei ca modalitate de cercetare a ecosistemelor din punct de vedere al productivităţii

Evidenţierea caracteristicilor energetice în ecosistem prin aplicarea principiilor termodinamicii şi însuşirea modalităţilor de determinare a valorii energetice pentru diferite tipuri de biomase

Evidenţierea componentelor eficienţei ecologice şi a variaţiei acestora pentru diferite elemente ale ecosistemelor

Particularizarea circulaţiei elementelor biogene în ecosistemele terestre şi acvatice

Înţelegerea determinismului care concură la menţinerea stabilităţii, a echilibrului ecologic, pentru a se crea reperele necesare în raportarea efectelor antropice

126

Page 127: Ecologie Generala

Ecologie generală

6

.1 Productivitatea biologică

6.1.1 Valoarea energetică a biomasei Din punct de vedere energetic, ecosistemele respectă strict

legile termodinamicii. Astfel, conform principiului întâi (legea conservării), energia totală a sistemului este menţinută constantă. Energia care traversează ecosistemul poate fi convertită într-o formă sau alta (de exemplu, din energie radiantă solară în energie chimică), dar ea nu poate fi niciodată distrusă sau creată.

Termodi-

namica sistemelor vii

Organismele îşi desfăşoară viaţa utilizând energia liberă (radiantă, chimică) pe care o convertesc în diferite forme de lucru mecanic şi energie chimică. Cu toate acestea, energia unui nivel trofic, indiferent de tipul şi numărul speciilor din ecosistem, nu reprezintă mai mult de 10% din cantitatea de energie înglobată de nivelul inferior. Diferenţa rezultată se regăseşte la nivelul ecosistemului, dar într-o formă nedisponibilă – energie legată – rezultând din acumularea energiei calorice eliberate în cazul oricărei transformări energetice.

În fiecare transformare o fracţiune din energia liberă este degradată sub formă de căldură, adică, conform principiului al doilea al termodinamicii (legea entropiei), are loc producere de entropie (fig. 6-1).

Entropizare

Consumatori

Descompunători

Producători

CO2

atmosferic

Radiaţia solară

Material carbonic

de deşeu

- flux de energie liberă - flux de carbon

Fig. 6-1 Fluxurile de energie liberă şi de carbon într-un ecosistem (după Mărgineanu, 1982)

127

Page 128: Ecologie Generala

Funcţiile ecosistemului

Forma primară de energie liberă, pentru toată biosfera, este radiaţia electromagnetică din spectrul vizibil al luminii solare.

Organismele foto-lito-trofe (fotosintetizante) pot converti energia electromagnetică în energie chimică, stocată în compuşii organici, iar aceasta este unica formă sub care circulă energia liberă

Compuşii organici – „rezervoare”

Bîcîp

1

între diferitele specii care alcătuiesc un sistem ecologic. Fluxul de energie liberă antrenează şi face posibile fluxurile ciclice ale oxigenului, carbonului, azotului etc.

de energie chimică

Deoarece un ecosistem constă din ansamblul organismelor (biocenoza) împreună cu mediul lor natural, ecosistemul include rezervorul de dioxid de carbon atmosferic, cât şi materialul carbonic mort şi de deşeu, ceea ce face ca acest element să aibă o circulaţie ciclică interconectată cu transferul, fluxul energetic.

Vehicularea se face de la producătorii primari la consumatori şi apoi la descompunători prin substanţele organice, carbon şi energie liberă. Stocul de substanţă vie existent la un moment dat în biocenoze se poate exprima prin greutatea totală

sau energia biochimică totală, raportată la unitatea de suprafaţă.1

iomasa reprezintă cantitatea de substanţă organică prezentă la un moment dat n ecosistem. Aceasta se compune din masa tuturor organismelor vii (standingrop), la care se adaugă necromasa, respectiv resturile moarte ale organismelor, ncă nemineralizate. Biomasa se realizează în cadrul unui proces complex de roducţie biologică.

Rezultatul funcţiei energetice şi al funcţiei de circulaţie a materiei este producţia, respectiv productivitatea biologică a ecosistemelor. Universalitatea biologică de reacţii care concentrează energia, împreună cu universalitatea macromoleculară a

Funcţia energetică

tuturor organismelor face ca diferitele lanţuri trofice dintr-un ecosistem să fie interconectate într-o reţea trofică prin care circulă energie chimică.

Exprimare energetică

În limbajul comun, circulaţia energiei chimice înseamnă consumarea (prădarea, parazitarea) unor indivizi dintr-o specie, de către alţi indivizi din specii diferite.

În procesul producţiei biologice, la plante şi animale se înregistrează intrări şi ieşiri de substanţe diferite. Astfel, sporul de biomasă de un kilogram la o plantă verde nu este echivalent cu o cantitate similară la mamifere. Ambele biomase includ şi substanţe organice, bogate energetic şi substanţe anorganice, sărace sub acest raport. Dar proporţiile între cele două categorii, ca şi între substanţele organice fundamentale, sunt diferite. Din această cauză

Stugren, B., Bazele ecologiei generale, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1989, p. 135

128

Page 129: Ecologie Generala

Ecologie generală

2

3

s-a convenit a se utiliza, cu prioritate, exprimarea energetică a biomaselor realizate prin producţie pentru a se putea compara diferitele populaţii din acest punct de vedere.2

Faptul că prin reacţiile metabolice oxidative este mobilizată energia chimică din alimente permite ca valoarea energetică a acestora să fie determinată prin măsurători calorimetrice, care dau variaţia de entropie (∆H) produsă prin combustia izobară a biomasei respective. Variaţia de entropie depinde de proporţiile de proteine, lipide, glucide, existente în biomasa respectivă. Notând cu fprot, flip, fgl fracţiunile din aceste substanţe în unitatea de biomasă uscată, variaţia de entropie prin combustia biomasei este:3

∆H = fprot(∆Hprot) + flip(∆Hlip) + fgl(∆Hgl) În relaţia de mai sus, ∆Hprot, ∆Hlip, ∆Hgl reprezintă căldura

de combustie izobară a câte un gram de proteine, lipide, respectiv glucide, luate în stare deshidratată. Suma fracţiunilor celor trei componente este 100%, astfel că: fprot + flip + fgl = 1, unul din coeficienţi putând fi eliminat din formula variaţiei de entropie, care devine: ∆H = fprot(∆Hprot) + flip(∆Hlip) + (1 – fprot – flip)(∆Hgl)

Mediindu-se valorile obţinute pentru proteine, lipide şi glucide provenite din diferite tipuri de biomasă, atât vegetală, cât şi animală, se consideră, în mod estimativ: ∆Hprot = 23.1 kj/g; ∆Hlip = 39.1 kj/g; ∆Hgl = 17.2 kj/g

Introducând aceste valori în relaţia precedentă, rezultă o formulă simplă cu ajutorul căreia se poate calcula valoarea energetică a unei biomase oarecare, pe baza cunoaşterii

ţ

Varia ia de entropie:

Proteine –

23.1 kj/g Lipide – 39.1 kj/g Glucide – 17.2 kj/g

ţVaria ia de entropie prin combustie izobară

compoziţiei ei. Formula menţionată mai sus are meritul de a releva

i

Valoarea energetică abiomase creşte spre vârful piramidei trofice

Tufescu, V., Tuf Mărgineanu, D

diferenţele energetice între biomasa vegetală şi biomasa animală, adică schimbarea produsă prin trecerea biomasei producătorilor primari în biomasa consumatorilor.

Reprezentând pe două axe fracţiunile de lipide şi proteine (fig.6-2), liniile energetice paralele explică compoziţia pentru care valoarea energetică a biomasei este aceeaşi. Toate punctele de pe dreapta care uneşte flip = 1, fprot = 1, corespund absenţei complete a glucidelor.

În aceeaşi figură se observă faptul că domeniul în care se situează plantele este net diferit de domeniul corespunzător animalelor, ceea ce ilustrează superioritatea energetică a biomasei

escu, M., Ecologia şi activitatea umană, Bucureşti, Editura Albatros, 1981, p. 152 .G., Energetica lumii vii, Edimex Speranţa, 1992, p. 133

129

Page 130: Ecologie Generala

Funcţiile ecosistemului

animale. Pe de altă parte, valorile energiei degajate la combustia biomasei reprezintă variaţia de entropie la degradarea acesteia până la molecule anorganice, ceea ce face ca ele să exprime nivelele ridicate ale energiei libere, nivele la care se situează materia organică din care au provenit.

Fig. 6-2 Dependenţa valorii energetice de compoziţia biomasei în lipide, proteine şi glucide

fgl = 0

34.5 kj/g

19,0 kj/g

lip

fprot 0.1 0.5 1.

1.0

0

Energia care rezultă în organismul prădător, prin utilizarea biomasei prăzii, serveşte, în mare parte, pentru întreţinerea şi

- mba

- prhr

- coad

În sbiolo

Pr- ppr

f

0.1

0.5

reînnoirea organismului (metabolismul bazal), ca şi pentru diferitele activităţi (de exemplu, locomoţie), aşa încât numai o parte relativ mică este stocată în propria biomasă a prădătorului. Deoarece un prădător poate fi consumat, la rândul său, de către un prădător de ordin superior, este clar faptul că, în măsura avansării într-un lanţ trofic, disponibilităţile energetice devin din ce în ce mai mici.

etabol smzal

i

ocurarea anei nstruirea ăpostului

6.1.2 Categorii de productivitate

Producţia de biomasă reprezintă una din cele mai grandioase

transformări din natură. Volumul energiei implicate în acest proces, dar şi al substanţelor antrenate în circulaţie biogeochimică depăşesc cu mult fluxurile intermediate prin activitatea economică.

ens ecologic, produc ia biologică este sporul de biomasă realizat de un sistem gic (individ, populaţie sau biocenoză) într-un anumit interval de timp.

ţ

Plantele autotrofe realizează producţia biologică primară, iar consumatorii o producţie biologică secundară.

oducătorroducţie

imară

i Noţiunea de producţie biologică s-a folosit iniţial în agricultură şi piscicultură, semnificaţia fiind diferită de înţelesul pe care îl reprezintă în studiul ecologic.

130

Page 131: Ecologie Generala

Ecologie generală

Cotorprosec

subuni

Ra

Protat

Protat

Astfel, în agricultură, se folosesc sintagmele de producţie principală (de exemplu, producţia de boabe, la grâu) şi producţie secundară (paiele de grâu). La porumb, producţia principală este constituită din boabele de porumb, iar producţia secundară – cocenii de porumb. În piscicultură, prin producţie biologică se înţelege numai cantitatea pescuită pe un anumit teritoriu.

nsuma-i - duc ie undar

ţă

de creştere a stocului de biomasă la unitatea de suprafaţă în unitatea de intă productivitatea biologică. Totodată, poate fi considerată şi drept

Cuantumul timp reprez

stanţa organică (biomasa) din cuprinsul unui ecosistem care se acumulează într-o tate de timp şi spaţiu.

În moleculele organice proprii unui organism sau unei biocenoze este stocată, o cantitate de energie care reprezintă producţia de energie. Într-o unitate de timp, prădătorii (o forţă externă) pot îndepărta un cuantum de substanţă organică, care reprezintă de fapt recolta.

Rata productivităţii unui nivel trofic redă eficienţa în raport nivelul trofic anterior. Dacă ne referim la rata din punctul de dere al substanţei se obţine formula:

ta

B + Q > B+ ∆Β, în care:

– stocul de biomasă pe un nivel trofic oarecare în momentul t0; – sporul de biomasă obţinut după ∆t

cuveproductiv

tăţii i-

B ∆B

ductivi-

e brută

ductivi-e netă

Q – cantitate de hrană acceptată de la nivelul inferior.

Aceasta se explică prin aceea că o parte din hrană a fost utilizată pentru desfăşurarea proceselor fiziologice ale organismului.

Atât pentru productivitatea primară, cât şi pentru productivitatea secundară se face o diferenţiere între valorile brute şi valorile nete. Astfel, în cazul producătorilor, valoarea brută semnifică cantitate de substanţă organică obţinută prin fotosinteză, iar valoarea netă este dată de cantitatea rămasă după ce o parte s-a consumat în procesele de respiraţie.

Pentru consumatori, sporul de greutate individual reprezintă productivitatea brută, iar productivitatea netă rezultă prin scăderea din aceasta a materialelor neasimilabile şi cataboliţilor sub formă de fecale, urină, transpiraţie, dioxid de carbon etc.

6.1.3 Eficienţa ecologică Un alt parametru important pentru caracterizarea

ecosistemului sub aspectul productivităţii îl reprezintă eficienţa ecologică, dependentă de trei componente: sursa de energie,

131

Page 132: Ecologie Generala

Fun

Pepoin

Efi

Dries

Efi

cţiile ecosistemului

randamentul de exploatare (valorificare a resurselor de energie (hrană), randamentul de asimilare a energiei (hranei) şi de randamentul producţiei nete.

ucţia primară eficien a ecologică constă în raportul dintre energia entru fotosinteză şi energia primită.

ţ

Pentru prodconsumată p

ntru consumatori, eficienţa ecologică este dată de raportul dintre producţia pulaţiei de pe nivelul trofic „n” şi producţia a populaţiei de pe nivelul ferior („n-1”).

Eficienţa ecologică evidenţiază randamentul transferului de energie de la un nivel trofic la altul, având în vedere hrana (energia) pe care a avut-o la dispoziţie o populaţie, un nivel trofic. Mărimea eficienţei depinde de structura nivelurilor trofice. Astfel, diversitatea mai mare a speciilor pe un anumit nivel trofic permite o valorificare mai completă, mai eficientă a disponibilităţilor de hrană.

Variaţia componentelor eficienţei ecologice evidenţiază perfecţionarea posibilităţilor de utilizare spre vârful piramidei trofice, pe măsură ce are loc o îmbunătăţire în calitatea hranei, în sensul concentrării energiei libere. Variaţia celor trei componente se prezintă astfel:

cienţa valorificării, pentru producători, reprezintă raportul dintre energia solară

absorbită (Ea) şi energia solară incidentă, unde valoare medie este de 0.5.

pentru consumatori, constituie raportul dintre energia ingerată şi energia disponibilă. La animalele fitofage şi zoofage are valori mai ridicate decât la plante, având în vedere faptul că sursa lor de energie este mult mai concentrată şi de aceeaşi formă (energie chimică). Pe aceleaşi considerente, eficienţa sporeşte pe măsură ce înaintăm în lanţul trofic.

iversitate dicată – ficienţăporită

Producător Consumato

cienţa asimilării, la producători, este raportul dintre producţia primară brută

(PPB) şi energia absorbită (Ea), unde valoarea medie este de 0.004, iar valoarea maximă de 0.01 (eficienţa asimilării);

la animale, reprezintă raportul dintre energia asimilată şi energia ingerată. Valoarea acesteia depinde foarte mult de calitatea hranei, dar şi de nivelul trofic pe care se situează consumatorul. Astfel, în ecosistemele terestre, la animalele xilofage (care se hrănesc cu lemn) este de 15%, la cele care se hrănesc cu frunze şi lăstari tineri - 40%, ajungând la 80% pentru animalele granivore; la prădătorii de talie medie, în

Producător Consumator

132

Page 133: Ecologie Generala

Ecologie generală

special la insectivore, este cuprinsă între 60 şi 80% (chitina din structura scheletului extern este greu digerabilă), ajungând în jur de 90% la carnivorele tipice (lup, râs, leu, leopard etc.).

Eficienţa producţiei nete este dată pentru producători de raportul dintre producţia

primară netă (PPN) şi producţia primară brută (PPB), unde valorile variază între 0.4 şi 0.85, respectiv 40-85% (eficienţa

F

producţiei nete). pentru consumatori este raportul dintre producţia de biomasă şi

cantitate de energie asimilată. Acest indicator înregistrează valori mai ridicate la consumatorii fitofagi, comparativ cu animalele carnivore. Abundenţa hranei pentru cei din prima categorie şi necesitatea deplasării şi a prestării de efort suplimentar pentru procurarea hranei în cazul celor dintr-a doua explică aceste valori.

Determinarea acestor valori poate ridica, în anumite situaţii, probleme de ordin tehnic. Astfel, cantitatea hranei asimilate se deduce din relaţia alimente ingerate – dejecţii. Energia dejecţiilor este uneori mai dificil de cuantificat decât energia hranei asimilate, mai ales în cazul erbivorelor rumegătoare, unde gazele de fermentaţie care se formează în stomac au o valoare energetică importantă.

6.1.4 Factori de influenţă În cazul în care unul din factorii ecologici este în

cantitate/intensitate prea mică, nivelul productivităţii nu va putea

Producător Consumator

Cuantificare

creşte decât în limitele determinate de acest factor (limitativ), iar depăşirea nivelului optim va determina scăderea productivităţii. Productivitatea va creşte în măsura în care factorii ecologici se găsesc în cantităţi şi proporţii optimizate, conform legilor de acţiune a factorilor ecologici (legea minimului, legea toleranţei).

ondul de substanţe abiotice din mediu Acestea sunt reprezentate de substanţele anorganice din sol,

utile şi accesibile plantelor (inclusiv apa, ca solvent) şi dioxidul de carbon din atmosferă, ca factori determinanţi pentru productivitatea primară. Dioxidul de carbon provine din respiraţia plantelor, animalelor şi bacteriilor, iar o mare parte din nutrienţi au ca sursă excrementele animalelor sau rezultă din descompunerea lor sau a plantelor moarte. Disponibilizarea substanţelor minerale este legată însă de favorabilitatea condiţiilor pentru activitatea microorganismelor.

Nutrienţi CO2

Apă

133

Page 134: Ecologie Generala

F sistemului

C

T

PcLPncasPrafc

C

uncţiile eco

ondiţiile de climă influenţează cantitatea de energie primită în ecosistem,

accesibilitatea resurselor de apă, regimul termic. Variaţia acestor elemente în cursul unui an determină modificări în nivelul productivităţii primare a ecosistemului, cu implicaţii complexe asupra activităţii celorlalte organisme, constituindu-se în elementul determinant al ritmului sezonier. În aceeaşi măsură, variaţia spaţială diferenţiază nivele de productivitate ale ecosistemelor din diferite regiuni geografice. Astfel, în zonele calde, cu un nivel ridicat al radiaţiei solare, precum şi cu precipitaţii abundente, s-au dezvoltat cele mai productive ecosisteme – pădurile tropicale.

Energie radiantă

Tempera-tură

Apă

ipul de metabolism

Acest factor reflectă capacitatea producătorilor primari de a valorifica resursele de substanţă şi energie. Corespunzând unei etape filogenetice târzii, unele plante sunt mai eficiente în concentrarea energiei, determinând la nivelul întregului ecosistem un flux de energie mai intens, o productivitate biologică mai mare. Astfel, pe baza metabolismului carbonului în sinteza glucidelor, plantele se împart în trei categorii: plante cu metabolism tip C3, plante cu metabolism tip C4 şi plante cu metabolism tip CAM (cadrul nr. 6-1).

Cadrul nr. 6-1 Metabolismul carbonului lante tip C3. Primul produs stabil al fotosintezei este acidul fosfogliceric, cu trei atomi de arbon. În acest grup se încadrează majoritatea plantelor lemnoase, speciile din familia eguminosae, numeroase plante cultivate (grâu, orez, cartof etc.). lantele tip C4 sunt reprezentate de unele specii cultivate – trestie de zahăr, porumb, sorg – şi umeroase specii erbacee din regiunile tropicale. Primul produs stabil în urma fotosintezei uprinde patru atomi de carbon. Aceste plante utilizează mai eficient dioxidul de carbon din er, respectiv energia solară. Speciile din această grupă reprezintă mai puţin de 2% din plantele uperioare, dar realizează 10-15% din producţia globală de biomasă. lante de tip CAM. Acest tip de metabolism este caracteristic plantelor din grupa cactuşilor şi

eprezintă o adaptare la condiţiile unui mediu arid. Mecanismul de fixare a carbonului este semănător cu cel al plantelor tip C4, cu deosebirea că absorbţia dioxidului de carbon se ace noaptea, pentru a se evita pierderile de apă prin ostiole în timpul zilei, atunci ând temperaturile sunt foarte ridicate.

oeficientul de descompunere reprezintă raportul dintre producţia de biomasă (biosinteză)

şi cantitatea descompusă (mineralizare), respectiv raportul dintre cantitatea de energie fixată prin fotosinteză şi cantitatea de energie disipată. În pădurile tropicale, unde al doilea proces se desfăşoară

134

Page 135: Ecologie Generala

Ecologie generală

cu intensităţi ridicate, se asigură fondul de substanţe uriaş necesar pentru realizarea celui mai ridicat nivel al productivităţii ecosistemelor.

Migraţiile produc modificări în valoarea productivităţii, fără însă ca

sporul/diminuarea cantităţii de biomasă să fie rezultatul manifestării funcţiilor ecosistemului, ci prin transferul biomasei în diferite ecosisteme.

Valorile productivităţii se diferenţiază în funcţie de unitatea spaţială. Pe unităţi geografice mari, nivelul productivităţii primare variază între 0.5 şi >20g/m2/zi (tabelul nr. 6-1). Pe tipuri de ecosisteme, producţia primară variază conforma datelor din tabelul nr. 6-2.

Diferen i-erea productiv -tăţii

ţ

i

Tabelul nr. 6-1 Productivitatea biologică primară pe unităţi geografice Nr. crt. Felul regiunii Valorile productivităţii

(g/m2/zi) 1. Mări şi oceane* 0.1-0.5 2. Formaţiuni erbacee, păduri, litoral semiaride 0.5-3.0 3. Păduri umede, lacuri de mică adâncime, zonele

agricole 3.0-10.0

4. Estuare, recife coraligene, ecosisteme cu biotop aluvial, culturi intensive

>20.0

* g/m3/zi

Tabelul nr. 6-2 Producţia primară pe tipuri de ecosistem Nr. crt. Tipul de ecosistem Valorile productivităţii

(t/ha) 1. Deşerturi subtropicale şi tropicale <2 2. Deşerturi polare, soluri sărate 2-5

Ierboasă 11-25 3. Tundră

Forestieră 50 4. Mangrove, pampas, savană 13-150 5. Taiga 400 6. Pădure cu frunze căzătoare 500 7. Pădure tropicală sempervirescentă 4 000

Activitatea omului

se răsfrânge asupra productivităţii biologice din ecosistemele agricole, ecosistemele silvice şi piscicole. Astfel, productivitatea ecosistemelor agricole creşte prin aplicarea de îngrăşăminte, irigaţii etc., simplificarea structurii, menţinerea în faze succesionale timpurii, ameliorarea materialului biologic (creşterea volumului de informaţie), eliminarea concurenţei,

135

Page 136: Ecologie Generala

Funcţiile ecosistemului

sistemele de conducere etc. Pe baza piramidei inverse de biotop, sunt influenţate şi celelalte ecosisteme. Efectele nu sunt însă întotdeauna pozitive. Astfel, excesul de azot şi de fosfor, principalele elemente nutritive suplimentate prin fertilizare, ajung în ecosistemele acvatice unde conduc la creşteri excesive pentru producţia biologică primară, inducând dezechilibre grave.

Cadrul nr. 6-1 Activitatea omului şi productivitatea biologică Supraîncărcarea pajiştilor duce la distrugerea covorului vegetal, expune astfel solul la eroziune şi, micşorând producţia de fitomasă, diminuează productivitatea secundară (în cazul de faţă, p hnică). Vânătoarea excesivă sau pescuitul nu permit refacerea fondului c ctiv piscicol. Folosirea pesticidelor provoacă dezechilibre biocenotice n fecte pe termen lung.

Productivitatea biologică constituie unul din domeniile importante ale cercetării ecologice, întrucât nivelul acesteia este util în identificarea mecanismelor care asigură funcţionalitatea

roducţia zooteinegetic, respeeprevăzute, cu e

sistemelor ecologice. De asemenea, productivitatea biologică exprimă potenţialul unui teritoriu, disponibilitatea resurselor şi, în ultimă instanţă, calitatea factorilor de mediu, constituind un indicator de evaluare a gradului de afectare a mediului prin poluare.

6.1.5 Fluxul de energie Energia circulă în ecosistem sub formă de energie chimică

Substanţa minerală, pentru a deveni componentă a materiei vii va fi supusă unui proces de ordonare care va implica şi stocarea unei anumite cantităţi de energie. Sursa de energie a plantelor o reprezintă energia radiantă solară pe care acestea o stochează în combinaţii organice sub formă de energie chimică.

Radiaţia solară incidentă

118 872 gcal/cm2/an

Neutilizată 118 761 gcal/cm2/an

Autotrofe Producţia brută 111 gcal/cm2/an

Respiraţia 23 gcal/cm2/an

Autotrofe Producţia netă 68 gcal/cm2/an

Descompuneri 3 gcal/cm2/an

Nefolosit 70 gcal/cm2/an

Fitofage Producţia brută 15 gcal/cm2/an

Respiraţia 45 gcal/cm2/an

Descompuneri 65 gcal/cm2/an

Nefolosit 7 gcal/cm2/an

Carnivore

Fitofage Producţia netă

10,5 gcal/cm2/an

Producţia brută

3 gcal/cm2/an

Carnivore Producţia netă 1,2 gcal/cm2/an

Respiraţia 1.8 gcal/cm2/an Descompuneri

urme

Nefolosit 1.2 gcal/cm2/an

Fig. 6-3 Fluxul de energie în ecosistem

136

Page 137: Ecologie Generala

Ecologie generală

Energia chimică trece de la un organism la altul o dată cu hrana constituită din substanţe organice. Energia stocată în substanţa organică nu mai poate fi reconvertită în energie radiantă. Rezultă că aceeaşi cuantă de lumină nu poate străbate de două ori

n organism; astfel, transferul energiei în biocenoză este diferit de ransferul substanţei, în sensul că, la fiecare nivel trofic, are loc o ierdere de energie. Rezultă faptul că energia are un traiect, însoţit e pierderi entropice (fig. 6-3).

4 P

utpd

Transferul de energie de-a lungul diferitelor lanţuri trofice decurge astfel: a) Producătorii primari captează energia de la radiaţiile solare,

energie pe care o absorb la nivelul clorofilei. O parte din producţia brută se pierde prin respiraţie, la dispoziţia celui de-al doilea nivel trofic rămânând producţia netă;

b) O parte a producţiei primare nete serveşte ca aliment animalelor erbivore (consumatori primari) care, ingerând-o, absorb cantitatea de energie constitutivă a hranei. Energia înglobată corespunde la ceea ce este real utilizat din producţia netă vegetală. Cealaltă parte a productivităţii primare, care nu este utilizată, va reprezenta pradă pentru bacterii. Fracţiunea asimilată corespunde producţiei secundare şi ea reprezintă fluxul de energie care traversează nivelul trofic al erbivorelor;

c) Pentru cel de-al treilea nivel – nivelul trofic al carnivorelor de ordinul I (consumatori secundari) – fluxul de energie este reprezentat de biomasa totală a producţiei secundare a erbivorelor, din care se scade materia consumată prin respiraţie.

Fluxul energiei prin ecosistem, respectiv prin categoriile trofice menţionate, se caracterizează prin următoarelor legităţi:4

Producţia netă scade de la nivelul producătorilor la cel al consumatorilor, raportul dintre niveluri fiind de 1/10;

Cantitatea de energie eliminată prin respiraţie raportată la producţia brută creşte de la nivelul producătorilor primari spre cel al consumatorilor de rang mai înalt, dat fiind nivelul evolutiv al speciilor;

Eficienţa utilizării energiei (hranei) disponibile creşte de la nivelul producătorilor primari spre cel al consumatorilor de ranguri mai înalte.

Cantitatea de energie care traversează ecosistemul poate fi apreciată şi prin calcularea unor mărimi cum sunt: emergia şi exergia. Noţiunea de emergie a fost introdusă de Odum (1983) şi

ţ

Transferul de energie prin re eaua trofică

ârvu, C., Ecologie generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001, p. 290

137

Page 138: Ecologie Generala

F

6

5

uncţiile ecosistemului

măsoară, plecând de la energia conţinută de un organism, populaţie, nivel trofic, întreaga cantitate utilizată la realizarea acesteia, plecând de la energia solară. De exemplu, emergia reprezintă cantitatea de energie din biomasa consumatorilor secundari, la care se adaugă cantitatea de energie din biomasa consumatorilor primari şi apoi energia din plantele cu care s-au hrănit fitofagele. Mărimea ei exprimă necesarul iniţial de energie solară pentru a obţine o anumită cantitate de biomasă, ţinând cont de randamentul transferului de energie.

Exergia măsoară cantitatea de energie sub formă de căldură, plecând de la valorile cunoscute ale biomasei. Jorgensen (1997) a introdus acest termen pentru a înlocui termenul de entropie, asupra căruia persistă încă numeroase controverse.

Emergia

ia substanţei

La nivel global, restricţia pe care o reprezenta cantitatea finită a elementelor chimice necesare pentru formare constituenţilor necesari materiei vii a fost depăşită prin respectarea principiului parcimoniei. Reperele circuitelor biogeochimice au fost prezentate în capitolul 4 pentru elementele biogene. La o scară mai redusă în timp şi spaţiu, recircularea elementelor se realizează şi la nivelul ecosistemului.

Căile de migraţie sunt reprezentate de soluţii apoase sau gazoase (etapa anorganică) şi lanţurile trofice (etapa organică).

Soluţii apoase şi gazoase

Exergia

.2 Circulaţ

„Acest circuit are caracter local şi este pus în mişcare de energia solară fixată parţial de ecosistem prin producătorii primari.”5

Iniţial combinaţiile abiotice din biotop (substanţe minerale) – azot sub formă de nitraţi, fosfor, calciu, fosfat, carbon din dioxidul de carbon ş.a.) sunt preluate de plante şi transformate, prin fotosinteză, în substanţă organică. Plantele sunt consumate de animale, deci substanţa migrează din regnul vegetal în cel animal. Animalele elimină partea nedigerată din hrana integrală, precum şi produşii de dezasimilaţie. Dacă animalele respective sunt, la rândul lor, consumate de către prădători, mor. În felul acesta ele cedează biotopului (sau substratului din biotop) substanţa, care se mineralizează. Prin urmare, atomii trec succesiv din compuşi minerali în compuşi vegetali, apoi animalieri şi din nou în compuşi minerali. Ciclul substanţei se reia. Rezultă faptul că acelaşi atom străbate de mai multe ori componentele ecosistemului.

ţLan uri trofice

Un atom străbate de mai multe ori sistemele vii

Idem, p. 291

138

Page 139: Ecologie Generala

Ecologie generală

Circuitul substanţelor se diferenţiază în funcţie de tipul de ecosistem – terestru sau acvatic. Pentru a înţelege acest specific se ia în considerare faptul că reţeaua trofică nu este o structură rigidă şi imuabilă, ci dinamică şi activă.6

6.2.1 Circuitul substanţelor în ecosistemele terestre Cantitatea de elemente minerale care este recirculată este

constantă. Cu toate acestea, circuitul nu se închide complet la acest nivel, aşa cum rezultă din analiza „itinerariilor” în cazul unor elemente chimice cu importanţă vitală (cadrul nr. 6-3).

Cadrul nr. 6-3 Circuite biogeochimice în ecosistemele terestre7

Carbon. Circuitul este asigurat prin fotosinteză şi respiraţie, astfel încât se menţine constant în atmosferă o concentraţie de 0.035%. Pădurea aflată în fază de creştere şi acumulare de biomasă (arboret) fixează circa 13 t/an/ha dioxid de carbon. Oxigenul are un circuit corelat cu cel al carbonului, astfel că tot ecosistemul de pădure are cea mai importantă contribuţie la menţinerea echilibrului. Azotul are un circuit cu o semnificaţie ecologică deosebită. El este transformat din azot

azot mineral şi fixat pe cale biologică de către bacteriile fixatoare de azot ionte. Acest lucru face ca solurile forestiere să fie bogate în azot. Consumul tre producători este compensat în proporţie de 60-70% de necromasa redată . Pierderile se realizează prin levigare în apele freatice şi prin emisii în

molecular înlibere şi simbrealizat de căanual soluluiatmosferă.

Potasiu. Circuitul este condiţionat de mai mulţi factori care se află în relaţie directă. Potasiul este un element deosebit de important în fiziologia plantelor astfel încât prezenţa lui va avea un rol determinant asupra productivităţii primare. Pe de altă parte, accesibilitatea pentru plante este influenţată de umiditatea din sol, care este în legătură cu macroclima (independentă de densitate), dar şi cu topoclima (dependentă de densitate).

Prin urmare, şi în cazul substanţei se poate vorbi de intrări şi ieşiri, care însoţesc un fond comun, refolosit local. Intrările sunt reprezentate de substanţele din atmosferă, de dezagregarea mineralelor din roca parentală, în timp ce mineralizarea substanţei organice contribuie la refolosire. Faptul că substratul este solid, populat de organisme, iar la nivelul lui se formează majoritatea lanţurilor trofice determină ieşiri foarte puţine prin moartea organismelor. Acestea se realizează prin materialele antrenate de apele curgătoare, prin emisiile gazoase, mediile respective fiind mult mai fluide şi depăşind limitele spaţiale ale ecosistemului.

Intrări şi ieşiriintermediate de aer şi apă

6 Botnariuc, N., Vădineanu, A., Ecologie, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1982, p. 177 7 Pârvu, C., op. cit., p. 296

139

Page 140: Ecologie Generala

Funcţiile ecosistemului

6.2.2 Circuitul substanţelor în lacuri În ecosistemele lentice (lacuri), producătorii sunt organisme

mobile, care se deplasează în masa apei. Lumina este accesibilă numai într-un fragment al biotopului, fapt care produce o segregare spaţială între producţie şi consum. În plus, apa este un mediu fluid în care nu se pot acumula elementele nutritive. Cele mai importante elemente biogene în ecosistemele acvatice sunt azotul fosforul, fierul, siliciul, magneziul şi manganul. (cadrul nr. 6-4).

Segregare spaţială din e produc ie

trţ

şi consum

Cadrul nr. 6-4 Circuite biogeochimice în ecosistemele lentice8

Azot. Intrările de azot în apa lacurilor se produc pe mai multe căi: dizolvare din atmosferă, ajungându-se la circa 15 mg/l la temperatura de 20°C; oxizii de azot antrenaţi din atmosferă de către precipitaţii; apele de alimentare a lacurilor (scurgeri de suprafaţă, afluenţi) aduc compuşi amoniacali, nitraţi şi azot organic. În circuitul biogeochimic o parte

in apă va intra prin intermediul algelor şi al activităţii bacteriene. Pierderile de lizează prin procese de sedimentare, denitrificare. Circuitul algal şi bacterian ecircularea azotului de circa 10-20 de ori pe an. rările de fosfor sunt reprezentate de afluenţi, scurgeri de suprafaţă, populaţii de tori (salmonidele din Pacific migrează anual în lacurile din Camceatca,

introducând 26-40% din totalul fosforului existând în aceste lacuri). În apa lacului ionul de fosfat este forma cea mai răspândită a fosforului mineral. Circuitul biologic începe prin asimilarea fosforului mineral de către alge, urmând consumarea lor de către peşti şi alte organisme, mineralizarea etc. Acest circuit este rapid, durata lui variind între 10 zile (vara) şi 30 de zile (iarna), astfel că reciclarea se produce de circa 20 de ori pe an.

Circuitul elementelor biogene formează o buclă completă numai în zona eufotică. Pe lângă cantitatea implicată aici, în fiecare ecosistem de lac se realizează intrări prin afluenţi, ape pluviale şi dizolvarea substratului, dar şi ieşiri, reprezentate de biomasă

e

tInstabili atfaţă de

din azotul dazot se readetermină rFosfor. Intpeşti migra

(peştii prădaţi de consumatorii de pe uscat) şi depuneri în adâncime. Ecosistemele lentice sunt instabile în raport cu fluctuaţiile, intrările şi ieşirile, pentru fosfor. La această instabilitate contribuie şi faptul că principalul furnizor de oxigen din apă este fotosinteza plantelor (factor dependent de densitate) şi un proces fizic (dizolvarea din atmosferă).

6.3 Echilibrul ecologic

Menţinerea structurii şi funcţiilor ecosistemelor într-un mediu permanent schimbător, dar şi cu resurse finite se poate explica ca rezultat al unor mecanisme de autoreglare (autocontrol) şi se materializează prin echilibrul ecologic.

fluctuaţiile de fosfor

Autoreglare

8 Botnariuc, N., Vădineanu, A., op. cit. , p. 178-183

140

Page 141: Ecologie Generala

Ecologie generală

nea de echilibru ecologic a fost printre primele care a depăşit sfera udiilor teoretice, devenind un concept emblematic al armoniei din

rător. Dincolo de acest simbolism profan, echilibrul ecologic este cu re care se menţine prin interacţiuni complexe, a căror decelare a

Noţiuştiinţifică a stmediul înconjuadevărat o sta

suscitat un interes deosebit în planul dezbaterilor teoretice şi a observaţiilor empirice. În plus, cunoaşterea mecanismelor care asigură această stare permite previziunea unor reacţii ale ecosistemului la perturbări de natură antropică. Din punct de vedere al schimburilor de substanţă şi energie, echilibrul ecologic exprimă un echilibru dinamic, un raport unitar între intrări şi ieşiri.

Menţinerea echilibrului necesită autoreglare, dat fiind caracterul finit al resurselor sau spaţiului şi al potenţialului, practic nelimitat, de reproducere a populaţiilor biologice. Soluţiile, în acest context, sunt reprezentate de reciclare şi controlul creşterii, ceea ce

e

Resurse finit

Potenţial biologic

la nivelul ecosistemului conduce la diferenţierea funcţiilor pentru fiecare populaţie, urmată de crearea interdependenţei şi de organizarea într-un sistem cibernetic cu autoreglare.

Controlul parametrilor se realizează la fiecare nivel al ierarhiei sistemice (individ, populaţie, biocenoză etc.). La nivelul biocenotic, echilibrul se menţine atât între efectivele populaţiilor, cât şi între acestea şi condiţiile şi resursele mediului de viaţă.

nelimitat

Principalele mecanisme de autoreglare sunt mecanisme de prevenire (feed-before) şi mecanisme de corectare (feed-back) care se bazează pe relaţii diverse, cum sunt relaţiile de: reproducere, răspândire, autoprotecţie (ascundere, homocromie, mimetism), hrană (trofice) şi biochimice (autotoxicitate). Populaţiile se menţin la valori optime ale efectivelor, valori care corespund capacităţii de suport a mediului.

Menţinerea stării de echilibru dinamic reprezintă stabilitatea sistemului, în descrierea căreia se au în vedere numeroase mărimi a căror cunoaştere devine importantă în acţiunile de reconstrucţie ecologică şi de stabilire a căilor de exploatare raţională a resurselor.9 Astfel, mărimile prin care se caracterizează stabilitatea sunt reprezentate de:

- constanţă sau lipsa perturbaţiilor; - persistenţa, capacitatea de supravieţuire în timp a ecosistemului; - inerţia sau capacitatea de a rezista perturbărilor; - amplitudinea, respectiv măsura îndepărtării reversibile de starea

iniţială de echilibru;

Feed-before

Feed-back

Echilibru ecologic

Stabilitate

9 Arsene, G., Elemente de ecologie generală, Timişoara, Editura Orizonturi Universitare, 2002, p. 120

141

Page 142: Ecologie Generala

Funcţiile ecosistemului

tea traiectoriei, proprietatea ecosistemelor de a se îndrepta şi evolua re particulară pornind de la o varietate de situaţii.

Având în vedere importanţa stabilităţii pentru menţinerea

- stabilitaspre o sta

funcţiilor ecologice ale ecosistemelor, funcţii care afectează direct sau indirect activităţile umane, s-au înaintat multiple ipoteze privind factorii de care depinde această stare.

Ipotezele diferă în ceea ce priveşte modul de explicare a corelaţiei dintre complexitatea, diversitatea ecosistemului şi stabilitatea lui, dar sunt convergente în ceea ce priveşte rolul pe care îl joacă fluxul de energie. În continuare, în tratarea factorilor care determină stabilitatea, părerile sunt unanime şi asupra relaţiilor trofice ca principal garant al echilibrului. Legăturile generate de hrană constituie, de altfel, principalele căi prin care circulă energia şi, implicit, substanţa.

Flux

f

de energie

Relaţii tro ice

Ipoteze privind relaţia diversitate-stabilitate

Thienemann (1925) identifică două tipuri de echilibru, corespunzând principiilor biocenotice: echilibrul conform principiului I, caracteristic zonelor calde, având condiţii foarte favorabile, unde menţinerea echilibrului se corelează pozitiv cu diversitatea (păduri ecuatoriale, recife coraligene); echilibrul conform principiului al II-lea, caracteristic biotopurilor cu relativ puţine specii, mai bine adaptate, unde structura aparent neechilibrată se menţine datorită „barierei” de biotop.

MacArthur (1951). Această ipoteză se bazează pe corelaţia pozitivă dintre diversitatea şi stabilitate. Astfel, ecosistemele vor fi cu atât mai stabile cu cât vor avea o eterogenitate mai ridicată, respectiv mai multe specii capabile să reacţionează într-un mod „profesionist” la schimbările de mediu corespunzătoare.

Ehrlich şi Ehrlich (1981) au enunţat ipoteza „niturilor” plecând de la analogia realizată între niturile care asigură stabilitatea unei aripi de avion şi populaţiile care asigură stabilitatea biocenozei. Îndepărtarea niturilor va determina o deteriorare masivă a aripii numai după ce lipsesc suficient de multe nituri, în timp ce primele nituri care lipsesc nu afectează semnificativ stabilitatea aripii. În mod analog, absenţa unor specii va afecta progresiv stabilitatea biocenozei, dar va devini cu adevărat periculoasă pentru întreaga biocenoză numai de la un anumit nivel în sus. Această ipoteză consideră toate speciile de importanţă egală, efectul prezenţei lor fiind legat numai de numărul lor, nu şi de funcţiile specifice pe care le îndeplinesc.

142

Page 143: Ecologie Generala

Ecologie generală

A

B

C

D

diversitate

stab

ilit

ate

stab

ilit

ate

stab

ilit

ate

stab

ilit

ate

diversitate

diversitate

diversitate

Fig. 6-4 Relaţia stabilitate-diversitate

conform ipotezelor susţinute de

A, MacArthur; B, Ehrlich&Ehrlich;

C, Walker; D, Naem. Şchiopu (1982) pleacă de la ipoteza că, pentru stabilitatea biocenozei nu

este răspunzător numărul mare de specii, ci alţi parametri biocenotici, cum ar fi abundenţa biosistemelor antagoniste şi a stărilor funcţionale echivalente posibile. Astfel, perturbarea echilibrului biocenotic de o forţă exterioară nu determină o reacţie opusă din partea biocenozei afectate. Existenţa unor specii cu cerinţe diferite, uneori antagonice, permite adaptarea la condiţiile variabile. De exemplu, în componenţa unei biocenoze pot fi întâlnite atât specii heliofile, cât şi specii umbrofile. În condiţii de insolaţie puternică, se înmulţesc, stochează energia şi sintetizează biomasă cele din prima categorie, iar în condiţii de insolaţie slabă, acest rol este preluat de speciile sciofile. Sistemul (biocenoza) nu este distrusă, ci îşi menţine echilibrul datorită acestei combinaţii de specii.

Walker (1992) consideră că relaţia diversitate - stabilitate poate fi explicată prin ipoteza „conducător şi pasageri”. Conform acesteia, speciile nu au roluri echivalente – multe specii îndeplinesc funcţii superficiale (pasageri) şi numai câteva (conducătorii) sunt importante pentru menţinerea stabilităţii. Prin urmare, stabilitatea va depinde nu numai de numărul speciilor care dispar, dar şi de funcţia care nu mai este îndeplinită.

Naem (1995) enunţă ipoteza „idiosincrasiei”. Aceasta admite faptul că funcţiile din ecosistem se schimbă atunci când se schimbă diversitatea speciilor, dar amplitudinea şi direcţia schimbărilor sunt imprevizibile, întrucât rolul fiecărei specii este complex şi poate varia de la un mediu la altul. În plus, se adaugă faptul că funcţiile ecosistemului depind şi de istoria ecologică şi de istoria evolutivă a speciilor aflate în interacţiune.

143

Page 144: Ecologie Generala

F

Db

cfdc

V

uncţiile ecosistemului

Stabilitatea este asigurată de maximizarea fluxului de energie, care depinde de diversitatea, respectiv de complexitatea legăturilor dintre elemente. Dar stabilitatea nu este numai o consecinţă a diversităţii. Ea este şi factor genetic al acesteia, întrucât intensificarea fluxului de energie duce la menţinerea structurii care asigură cel mai bine aprovizionarea cu energie.

Maximizarea fluxului de energie

Faptul este dovedit de situaţia ecosistemelor unde sunt accesibile şi alte surse de energie decât radiaţia solară. Astfel, în aceste condiţii de abundenţă energetică nu se mai manifestă „tensiunea” maximizării, ceea ce se reflectă printr-o structură biocenotică simplă, cu puţine specii, dar care sunt specializate, adaptate foarte bine la condiţiile date. În acest caz diversitatea optimă este diversitatea redusă.

Stabilitatea poate fi însă determinată nu numai de „raportul de forţe” dintre populaţii. Dinamica biotopului este în aceeaşi măsură, importantă. Astfel, un ecosistem cu biotop uniform în timp şi spaţiu dezvoltă biocenoze asemenea, iar reţelele trofice sunt simple.

inamica iotopului

Astfel de informaţii au importanţă practică deosebită, cu atât mai mult cu ât reacţia idiosincrasiei este cu adevărat o caracteristică în procesele şi enomenele ecologice. Baza datelor empirice devine, în acest context, la fel e importantă ca şi metodologia de prelucrare şi interpretare, îndeosebi în orelaţie cu procesele social economice.

erificarea cunoştinţelor Explicaţi acţiunea principiilor termodinamicii la nivelul ecosistemelor.

Evidenţiaţi mecanismele prin care sistemele vii s-au adaptat la aceste restricţii.

Circuitul carbonului şi fluxul energetic în ecosistem sunt interdependente. Identificaţi căile de circulaţie şi raporturile de transformare.

Care sunt categoriile productivităţii biologice? Cum se diferenţiază productivitatea biologică, în sens ecologic, de

productivitatea biologică din agricultură sau piscicultură? Evidenţiaţi componentele producţiei biologice şi în aceste cazuri.

Explicaţi utilitatea practică a informaţiilor privind productivitatea biologică în ecosistemele naturale.

Cum se explică influenţa factorului climatic asupra productivităţii ecosistemelor din diferite zone geografice?

Evidenţiaţi intrările şi ieşirile de elemente biogene într-un ecosistem de lac. Care sunt ipotezele privind relaţia dintre diversitatea biocenozei şi

stabilitatea ecosistemului?

144

Page 145: Ecologie Generala

77.. MMOODDIIFFIICCAARREEAA EECCOOSSIISSTTEEMMEELLOORR ÎÎNN TTIIMMPP

7.1 Dinamica ecosistemelor 7.2 Succesiunea ecologică 7.3 Clasificarea ecosistemelor

- ritmicitate ecologică - control biocenotic - aspect - ecosisteme majore - climax - acvacultură

Obiective

Gruparea factorilor ecologici în funcţie de variaţia intensităţii lor de acţiune şi în funcţie de tipul de condiţionare pe care îl produc

Cunoaşterea implicaţiilor ecologice pe care le determină schimbările periodice ale factorilor ecologici

Delimitarea stadiilor succesionale, rezultat al interacţiunii transformatoare dintre comunitate şi mediul ei de viaţă

Sistematizarea ecosistemelor pe baza criteriilor structurale, funcţionale, energetice şi antropice

145

Page 146: Ecologie Generala

7

S

Ecologie generală

Ecosistemele, deşi caracterizate prin stabilitate, nu prezintă o constanţă în timp a parametrilor care-i caracterizează. Modificările i

Modificăr

reversibile

pot să apară ca rezultat al acţiunii unor factori externi sau interni asupra biotopului şi pot fi reversibile sau ireversibile, corelat sau nu cu modul de acţiune a factorilor perturbatori.

.1 Dinamica ecosistemelor

Modificarea reversibilă a structurii în raport cu evoluţia ritmică sau aritmică a unui factor ecologic reprezintă dinamica ecosistemului.

În funcţie de variabilă, se pot deosebi modificări determinate de schimbarea spontană a acţiunii factorilor ecologici (schimbări aritmice) sau de alternanţa zi/noapte (ritmul circadian) şi succesiunea anotimpurilor (ritmul sezonier).

chimbări aritmice

şi ireversibile

sezonier

Factorii ecologici se modifică ca intensitate de acţiune fără a se putea preciza o anumită regularitate, pe măsura ce scara de timp la care se abordează fenomenul este mai mică. Astfel, în cursul unei săptămâni, formare norilor de convecţie termică nu poate fi prezisă cu exactitate şi nu se produce în aceeaşi perioadă a zilei de

Caracterul

Ritm circadian

Ritm

ţaritmic şi varia ia normală

la o săptămână la alta sau de la un an la altul. Prin urmare, în biotop, ploile de convecţie sunt evenimente aritmice la nivelul unei săptămâni. Dacă intervalul de timp considerat este mai mare şi analiza se bazează pe un şir lung de date, acest eveniment va fi considerat normal, deşi nu se poate vorbi de o ritmicitate în producerea lui.

Ca urmare a schimbărilor aritmice care afectează un factor ecologic apar modificări şi la ceilalţi factori ecologici, iar fiecare populaţie va pune în aplicare „programul” potrivit pentru această nouă situaţie – se va adăposti sau, dimpotrivă, se va răcori; va declanşa procesul reproductiv (numeroase specii de plante din regiunile aride şi deşertice); gasteropodele devin foarte active etc.

Adoptarea „programu-lui potrivit”

ţ

Reac ie biocenoticăreversibilă

Cu excepţia evenimentelor care determină amplitudini foarte mari şi de durată ale variaţiilor faţă de situaţiile normale, reacţia biocenotică la schimbările aritmice este reversibilă. Chiar şi schimbările majore pot fi contracarate, dar timpul de reacţie va fi mai mare, iar noul echilibru poate însemna şi proporţii diferite între populaţiile ecosistemului.

146

Page 147: Ecologie Generala

sistemelor în timp

Schimbări ritmice Schimbările ritmice sunt tot o caracteristică a situaţiilor

normale, dar ele se reproduc la intervale aproximativ egale de timp, fiind astfel previzibile. Schimbările ritmice caracterizează atât mediul de viaţă, cât şi comunitatea vie.

Ritmul mediului de viaţă este dat de oscilaţiile periodice ale factorilor ecologici – variaţia temperaturi, intensităţii luminii, concentraţiei de oxigen, transparenţei apei, abundenţa hranei, efectivul paraziţilor etc., constituind ritmuri exogene. Există şi ritmuri ale sistemelor vii, respectiv succesiuni de stadii de dezvoltare – naştere/germinare, creştere, înflorire, perioadă de împerechere, creşterea puilor, fructificare, căderea frunzelor etc. care reprezintă ritmurile endogene.

Ritmurile endogene şi cele exogene sunt independente, dar se sincronizează între ele. „Această ajustare este rezultatul selecţiei naturale care a favorizat supravieţuirea indivizilor biologici care au reuşit

Ritm exogen

Ritm endogen

i-Sincronzarea

Modificările eco

R

1

2

să îşi coreleze ritmul endogen cu ritmul mediului.”1

itmul circadian este determinat de alternanţa zi-noapte, care conduce, la nivelul biocenozei, la diferenţierea activităţilor în două faze: de lumină şi de întuneric.2

În faza de lumină are loc intrarea întregii cantităţi de energie în ecosistem. Energia fixată depăşeşte consumul, iar surplusul este stocat sub formă de biomasă. În faza de întuneric, activitatea fotosintetică a plantelor încetează, metabolismul acestora devenind, sub raport energetic, asemănător cu metabolismul

în

ritmurilor

ţCreştereaeficien eiutilizarea

celorlalte organisme, bazat pe consum de substanţă organică în procesele respiratorii.

Alternanţa lumină-întuneric modifică şi configuraţia reţelei trofice, specii diurne fiind inactive în cursul nopţii şi invers. Totuşi, lanţurile trofice diurne şi nocturne nu sunt cu totul izolate, legătura dintre ele fiind realizată de consumatorii de vârf.

Tipurile de lanţuri trofice care caracterizează fazele diurnă şi nocturnă sunt diferite de la un ecosistem la altul. Astfel, în pădurile din zona temperată, activitatea fitofagilor este mare în timpul zilei şi redusă în timpul nopţii, în timp ce în pădurea tropicală fitofagii sunt mai activi noaptea, fapt care le asigură o protecţie suplimentară în faţa prădătorilor.

Ocuparea nişelor ecologice de către mai multe specii, prin segregare ecologică, permite intensificarea fluxului de energie în

bazei trofice

Diferen-ţierea trofică a fazelor

Pârvu, C., Ecologie generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001 p. 310 Idem, p. 311

147

Page 148: Ecologie Generala

Ecologie generală

ecosistem şi creşterea diversităţii specifice, elemente care contribuie la mărirea stabilităţii ecosistemului.

er. Schimbările climatice intervenite prin trecerea de la un anotimp la altul aduc cu sine modificări importante şi în structura ecosistemului. Plecând de la factorii care favorizează activitatea

Apr

Ritmul sezoni

producătorilor primari, în funcţie de abundenţa hranei, apar transformări corespunzătoare în rândul populaţiilor de consumatori, care prezintă adaptări specifice pentru a traversa perioadele mai puţin favorabile.

ctiv tatea roducătoilor primari

i-

Sezon cald Sezon rece

Sezon ploios Sezon secetos

Ritmul sezonier este diferenţiat în funcţie de tipul de climat, respectiv în funcţie de factorul care suportă variaţii mai mari. Astfel, în zona temperată, succesiunea anotimpurilor se corelează cu variaţia cantităţii de căldură care ajunge la suprafaţa activă, respectiv cu variaţia temperaturii, rezultând sezonul cald şi sezonul rece. În zonele calde, temperatura înregistrează amplitudini anuale relativ reduse (1-10°C), astfel că diferenţierea anotimpurilor este determinată de variaţia cantităţii de precipitaţii, rezultând anotimpuri ploioase şi anotimpuri secetoase.

Cadrul nr. 7-1 Aspectele pădurii de foioase

Începutul primăverii este semnalat de activitatea plantelor cu ciclu biologic scurt. Apar mai întâi în vegetaţie ghioceii (Galanthus nivalis), atunci când încă mai persistă petice de zăpadă. Urmează, puţin mai târziu viorelele (Scilla bifolia), floarea Paştilor (Anemone nemorosa), brebenelul (CRydalis solida) ş.a. Aceste specii folosesc din plin lumina accesibilă acum, înainte de formarea plafonului de către frunzişul arborilor şi arbuştilor. În grupa consumatorilor, îşi încep activitatea insecte şi vertebrate, la care se adaugă speciile migratoare care revin în acest habitat. Descompunătorii din litieră devin foarte activi. Urmează înfrunzirea, care va schimba total aspectul pădurii. Locul plantelor erbacee este luat de specii iubitoare de umbră, iar toate celelalte grupe de vieţuitoare îşi intensifică activitatea, profitând de creşterea cuantei de energie care traversează ecosistemul acum că fotosinteza speciilor dominante se desfăşoară la intensitate maximă. Către sfârşitul verii, începutul toamnei, apar modificări care pregătesc aspectul autumnal, caracterizat de scăderea treptată a intensităţii fotosintezei până la anularea acesteia prin căderea frunzelor. Consumatorii îşi ajustează proporţional intensitatea metabolismului sau migrează în medii mai favorabile din alte regiuni. Iarna rămân active mamiferele şi unele păsări, organisme a căror temperatură internă nu depinde de variaţiile temperaturii din exterior.

Modificările configuraţiei biotopului de la un sezon la altul se reflectă şi în structura şi funcţionarea biocenozei, care astfel îmbracă diferite aspecte (cadrul nr. 7-1).

În zona temperată a Europei, se pot identifica şase aspecte ale ecosistemului: hiemal (noiembrie–martie); prevernal (martie–aprilie);

148

Page 149: Ecologie Generala

Modificările ecosistemelor în timp

vernal (aprilie–mai); estival (iunie-iulie); serotinal (august-septembrie) şi autumnal (septembrie-octombrie).3

7 Succesiunea ecologică

oCîî

3

.2

Succesiunea ecologică este determinată de modificările biotopului şi biocenozei, ca rezultat al interacţiunii dintre acestea. Biocenoza, prin activitatea ei, modifică biotopul. Condiţiile de viaţă devin improprii pentru speciile care le-au produs. Acestea dispar treptat şi sunt înlocuite cu altele pentru care condiţiile nou create sunt potrivite.

Interacţiunea biotop-biocenoză

În cazul în care schimbările intervenite în organizarea ecosistemului, atât în ceea ce priveşte populaţiile prezente, cât şi sub aspectul raporturilor dintre acestea, sunt durabile, fără să fie afectate de modificările periodice, vorbim de evolu ia ecosistemului sau de succesiune ecologică.

ţ

În cursul acestei evoluţii se pot identifica mai multe faze, până când se ajunge la starea de climax (Clements, 1916), de stabilitate şi durată mai mari.

Dacă succesiunea porneşte de la un teritoriu lipsit de forme

biotice (insule vulcanice, halde steril, cariere abandonate etc.) este vorba de o succesiune primară, iar în cazul în care un ecosistem aflat în climax, sub influenţa unui factor extern (de exemplu, schimbări climatice) sau a celor interni, aşa cum am arătat mai sus, intră în succesiune, seria este secundară.

În evoluţia spre starea de maturitate (climax) fazele timpurii se caracterizează prin preponderenţa proceselor de producere a biomasei, structură trofică relativ simplă, lanţuri trofice scurte, organizare şi stabilitate reduse. Fazele succesionale târzii conduc la o echilibrare a raportului dintre producţia şi consumul de biomasă, creşterea cantităţii de biomasă, diversificarea reţelei trofice şi creşterea gradului de organizare prin acumularea informaţiei astfel încât sistemul devine mai stabil.

Maturitate –climax – echilibru maxim

Dezvoltarea biocenozelor şi a întregului ecosistem nu se produce la întâmplare, ci este un proces ordonat, urmează anumite legităţi mai mult sau mai puţin cunoscute în prezent, şi se manifestă prin schimbări structurale, funcţionale şi informaţionale.

Schimbările structurale indică un proces de dezvoltare, de perfecţionare a rganizării sistemului şi formează, de fapt, un proces de auotoorganizare. omplexitatea reţelei trofice, ca şi a altor conexiuni între populaţiile componente,

ntre ele şi factorii biotopului, determină o tot mai mare stabilitate care trebuie nţeleasă complex ca o intensificare a controlului biologic asupra factorilor

Idem, p. 314

149

Page 150: Ecologie Generala

Ecologie generală

biotopului, ducând astfel la realizarea unei maxime protecţii împotriva schimbării lor. În plus, sistemul devine mai conservator.

Schimbările energetice au fost evidenţiate de Margalef (1958) prin experienţe realizate cu asociaţii planctonice. Concluziile sale arată faptul că pe măsură ce succesiunea ecologică avansează, valoarea raportului dintre producţia primară brută şi respiraţie are o valoare în creştere.

Schimbările informaţionale se manifestă prin acumulare de informaţie şi scădere de entropie. Acumularea informaţiei este legată de creşterea cantităţii de biomasă şi de creşterea diversităţii acesteia. Corelaţiile dintre specii se diversifică şi devin mai complexe. Pe lângă corelaţiile legate de transferul de energie şi substanţă (corelaţii trofice) se dezvoltă numeroase corelaţii informaţionale: marcaje de teritorii, adaptarea modalităţilor de apărare şi a mijloacelor de atracţie etc.

Având în vedere acest comportament, concluzionăm că pentru a se obţine producţii ridicate de biomasă ecosistemele trebuie să fie tinere. Pe de altă parte, pentru a asigura stabilitate în

7.3

Ta

I. so

mediul înconjurător, este necesară prezenţa ecosistemelor naturale mature.

Clasificarea ecosistemelor

Varietatea ridicată a condiţiilor de mediu a generat un răspuns similar în organizarea sistemelor vii, determinând o mare diversitate a ecosistemelor în tendinţa de extindere continuă a spaţiului de viaţă şi de valorificare eficientă a resurselor.

Diferenţierea ecosistemelor poate fi determinată de condiţiile genetice, caracteristicile biotopului, particularităţile economiei energetice, evoluţia în timp, elemente dimensionale, structura biocenotică ş.a.

Criterii de diferenţiere

Ţinând seama de curentul de energie necesar pentru subzistenţă, precum şi de nivelul de negentropie sau entropie generat, Odum (1971) a sintetizat principalele tipuri de ecosisteme de pe Terra (tabelul nr. 7-1).

belul nr. 7-1 Tipuri de ecosisteme

Tipul de ecosistem Curentul de energie necesar pentru subzistenţă (kcal/m2/an)

Ecosisteme dependente numai de energia lară:

- Oceanul planetar - pădurile din diverse zone

climatice - tundrele - păşunile alpine - apele interiore, dulci şi sărate

1 000 – 10 000 (în medie, 2 000) Ecosistemele din această categorie posedă o diversitate biocenotică medie spre săracă. Ele constituie baza vieţii pe Terra, generează negentropie în ecosferă.

150

Page 151: Ecologie Generala

Modificările ecosistemelor în timp

Tipul de ecosistem Curentul de energie necesar pentru subzistenţă (kcal/m2/an)

II. Ecosisteme naturale dependente atât de energia solară, cât şi de alte surse de energie:

- zona estuarelor din platforma continentală a oceanelor

- pădurile ecuatoriale şi tropicale pluviale

10 000 – 40 000 (în medie, 20 000) Surse de energie suplimentară (energie solară indirectă): mareele, ploaia zilnică ecuatorială. Ecosistemele din această categorie posedă o diversitate ridicată, până la maximum posibil. Sunt sisteme naturale foarte productive, posedând substanţă organică în exces. Generează negentropia maximă în ecosferă.

III. Ecosisteme dependente de energia solară şi de energia subvenţionată de om:

- agroecosisteme (ecosisteme agricole)

- acvacultură - ecosisteme forestiere

taţii)

10 000 – 40 000 (în medie, 12 000) Surse de energie suplimentară: carburanţi, îngrăşăminte chimice şi organice, travaliu animal şi uman. Diversitate biocenotică scăzută şi foarte scăzută. Negentropia generată este parţial anulată de entropia indusă de cheltuiala de energie suplimentară.

subvenţionate de resurse de

100 000 – 3 000 000 Surse de energie predominante în prezent: combustibilii fosili Diversitate ecologică minimă.

(plan

IV. Ecosisteme

energie în formă concentrată şi dependente de energia solară prin alimentaţie:

- aşezări umane

Generează bunuri materiale utile societăţii; nu produc substanţă organică utilă ecosferei. Generează poluare şi entropie pozitivă în ecosferă.

Sursa: Odum, E.P, Fundamentals of Ecology, Philadelphia - Londra

Ecosistemele naturale actuale, în special cele dependente de energia solară, cât şi de alte surse de energie, au o structură

Strategii de valorificare a

complexă reflectată în marea lor diversitate, ceea ce le asigură utilizarea cu o eficienţă maximă a energiei solare şi a fondului de substanţe minerale. Aceste ecosisteme s-au constituit în urma unei evoluţii îndelungate, pe baza selectării, în funcţie de circumstanţe, a diferitelor strategii de valorificare a potenţialităţii mediului.

potenţialului din mediul

de viaţă

Desfăşurarea cercetărilor de ecologie teoretică şi aplicată a evidenţiat necesitatea grupării ecosistemelor pe baza unor criterii care să servească scopului urmărit în diferite abordări.

Acţiunea de clasificare, specifică oricărui demers ştiinţific, în domeniul studiului ecologic, întâmpină însă numeroase dificultăţi. Acestea sunt izvorâte din două direcţii majore şi anume: în primul rând, imposibilitatea delimitării exacte a ecosistemelor, însăşi

Delimitarea ecosistemelor

151

Page 152: Ecologie Generala

Ecologie generală

zonele de tranziţie constituind entităţi care ar putea fi considerate şi ecosisteme separate, iar în al doilea rând, corespondenţa nuanţată cu reperele impuse de unul sau altul dintre criterii, astfel că, în anumite clasificări, există riscul ca numărul categoriilor identificate să fie acelaşi cu numărul criteriilor folosite, ceea ce anulează orice încercare de sistematizare.

Unicitate

Pentru a depăşi aceste dificultăţi, se apelează la delimitări arbitrare sau fizico-geografice, considerând apriori că în interiorul liniilor de demarcaţie (hotarele unei rezervaţii, bazinul hidrografic al unui râu) comunitate este unitară şi formează un ecosistem. Pentru a doua situaţie, soluţiile au venit prin formularea unor criterii foarte generale şi uşor de aplicat. Chiar şi astfel categoriile identificate în diferite lucrări ştiinţifice sunt uneori de natură să genereze confuzii în ceea ce priveşte conţinutul lor.

Având în vedere observaţiile de mai sus, prezentăm, în continuare, cele mai uzuale modalităţi de sistematizare a ecosistemelor, plecând de la criterii cum sunt: economia energetică, influenţa antropică, particularităţile biotopului, ponderea categoriilor funcţionale şi stadiul de dezvoltare.

Economia energetică Din punct de vedere al provenienţei energiei necesare

pentru întreţinerea structurilor şi funcţiilor, ecosistemele care 4

E

Bazine hidrografice

Limite adminsitrative

4

co

Es

D

alcătuiesc ecosfera se pot împărţi în trei mari categorii: ecosisteme majore ecosisteme minore şi ecosistemele mixte

sistemele majore Reprezintă toate ecosistemele naturale racordate la sursa de

energie solară prin intermediul plantelor verzi (producători primari). Aceste ecosisteme posedă structura cea mai complexă şi funcţii multiple în natură. Prin intermediul lor se realizează complet ciclurile biogeochimice legate de cele două procese fiziologice complementare la scară globală: fotosinteza şi respiraţia.

Ecosistemele majore posedă trei atribute esenţiale: se autoorganizează, pe baza unui curent de energie solară care se scurge printre ele, se autoreglează şi se autoregenerează.

nergie olară

ajoz, R., Precis d’ecologie, Paris, Dunood, 1970, p. 168

152

Page 153: Ecologie Generala

Mo

Ec

Ec

dificările ecosistemelor în timp

e minore Sunt fie ecosisteme naturale, fie constituite de om, lipsite de

osistemel

producători primari. Din această cauză ele sunt dependente de ecosistemele majore care le furnizează energia sub formă de substanţă organică. Cele construite de om sunt racordate la o altă sursă de energie (combustibilii fosili). Dintre ecosistemele naturale, în categoria ecosistemelor minore pot fi încadrate ecosistemele din peşteri, ecosistemele din apele freatice, parţial ecosistemele din sol. Dintre ecosistemele constituite de om, pot fi considerate ecosisteme minore aşezările urbane, care, deşi beneficiază de lumina solară, nu o utilizează încă în sensul ecologic al transferului de energie.

Ecosistemele minore naturale posedă cele trei atribute esenţiale ale unui sistem, în virtutea curentului de energie transferat lor prin substanţa organică de la ecosistemele naturale majore.

Ecosistemele minore artificiale sunt organizate de către om conform unor cerinţe specifice, pe socoteala energiei aduse din exterior; aceasta, în zilele noastre, provine predominant din

Energie chimică

Energie

ilfos ă

fotosinteza ecosistemelor naturale ale epocilor geologice din trecut (combustibili fosili, lichizi şi gazoşi), precum şi din fotosinteza realizată în ecosisteme agricole, furnizoare ale produselor agroalimentare distribuite în spaţiul urban.

osistemele mixte

Energie solară + energie chimicăsau fosilă

Sunt acelea a căror existenţă depinde de folosirea unui curent de energie provenit din două sau mai multe surse distincte. Prima sursă o constituie energia solară intrată prin intermediul producătorilor primari. A doua sursă, secundară sau suplimentară, se poate datora unor factori naturali sau poate fi introdusă de om.

Dintre ecosistemele naturale, în categoria ecosistemelor mixte putem include ecosistemele din estuare şi din zona litorală care beneficiază atât de lumina solară, cât şi de aportul de substanţă organică şi minerală de pe continente, precum şi de energia valurilor.

Ecosistemele mixte construite de om, în care acesta introduce în mod conştient un surplus de energie sub diferite forme, sunt, în primul rând, ecosistemele agricole, ecosistemele cvasinaturale de tip forestier, acvaculturile.

Influenţa antropică

Un element important în gruparea ecosistemelor îl constituie factorul uman. Astfel, în raport cu acesta deosebim ecosisteme naturale şi artificiale, prezentând diferite grade de antropizare.

153

Page 154: Ecologie Generala

Ecologie generală

Ec

Ec

Cmda

De asemenea, se consideră că în funcţie de influenţa omului ecosistemele pot fi naturale modificate sau amenajate.

osistemele naturale Prin ecosisteme naturale înţelegem acele ecosisteme în care

influenţa umană nu este sesizabilă, aceste ecosisteme fiind socotite nevizitate de oameni. Teoretic, astfel de ecosisteme s-ar găsi în adâncul oceanelor, în ţinuturile albe de zăpadă ale Groenlandei şi

ale Antarcticii, în unele părţi ale pădurilor ecuatoriale.

Majoritatea ecosistemelor prezente sunt ecosisteme spontane, naturale, constituite acum câteva secole, care au suferit o influenţă antropică – în cea mai mare parte indirectă – şi care poartă numele de ecosisteme modificate.

osistemele amenajate

Influenţăantropicămin mă, indirectă

i

Influenţăantropicădirectă

Sunt formate în principal din culturi, păduri aflate sub control uman în vederea exploatării, vânătorii, replantării etc., din ecosisteme lacustre şi marine amenajate pentru piscicultură şi din ecosisteme urbane şi rurale. În ultimii ani, ca urmare a internalizării valorilor ecologice, s-au proiectat şi construit şi ecosisteme industriale, în care se încearcă respectarea principiilor generale care stau la baza proceselor ecologice.

rităţile biotopului

Particula Varietatea modalităţilor în care se pot asocia componentele

spaţiului geografic generează o diversitate uriaşă de medii de viaţă particularizate apoi sub influenţa biocenozelor care le ocupă. În acest context, particularităţile biotopului realizează o primă diferenţiere prin poziţia pe verticală faţă de o linie imaginară care este substratul sau cota 0, rezultând ecosisteme supraterane şi ecosisteme subterane.

Următoarea treaptă de diversificare este dată de

caracteristicile mediului fluid în care se găsesc comunităţile de organism. Se face astfel diferenţa între ecosistemele acvatice şi ecosistemele terestre. În continuare, diferenţierea merge pe căi specifice pentru fiecare din cele două categorii.

Mediul fluid

Astfel, ecosistemele acvatice se diferenţiază în ecosisteme caracteristice zonelor continentale, uscatului şi ecosisteme marine şi oceanice. Ecosistemele acvatice continentale se împart, mai departe, în funcţie de chimismul apei, în ecosisteme de ape dulci şi ecosisteme de apă sărată. Următorul nivel se va delimita în funcţie de comportamentul apei (dinamic, curgător) sau static şi va fi prezent numai pentru apele dulci.

himis-ul şi

inamica pei

154

Page 155: Ecologie Generala

Modificările ecosistemelor în timp

În cazul apelor marine şi oceanice, delimitările următoare sunt cu precădere spaţiale, pe două direcţii: orizontal (domeniile neritic şi litoral) şi vertical cu diferenţierea ecosistemelor bentonice (bentale).

Ecosistemele terestre se diferenţiază nu atât pe baza caracteristicilor biotopului, cât a reflecţiei acestora în structura biocenotică. Sunt astfel descrise ecosisteme de pădure, de pajişti, deşertice. Următorul nivel el particularizării presupune aplicarea unui criteriu spaţial sau climatic (păduri ecuatoriale, pajişti de tundră, pajişti alpine), respectiva unui criteriu bazat pe specia sau grupul de specii caracteristice sau dominante (păduri de molid, pajişti de ierburi înalte). De asemenea, există şi situaţii

Asociaţia vegetală

Inan

când se apelează la o combinaţie a criteriilor (tufărişuri subalpine de ienupăr).

Ponderea categoriilor funcţionale

Ponderea relativă a unor categorii funcţionale de organisme permite identificarea unor ecosisteme autotrofe (în care predomină activitatea producătorilor – pădure, stepă etc.) şi heterotrofe (dominate de consumatori – peşteri). Această clasificare reflectă, în mare măsură, şi tipul de dependenţă energetică. Predominarea plantelor fotosintetizante indică faptul că principala intrare de energie este radiaţia solară. Pe de altă parte, predominarea consumatorilor, a organismelor heterotrofe, este posibilă (conform piramidei trofice) numai acolo unde lipsesc plantele autotrofe, respectiv în ecosisteme care nu beneficiază de lumină.

Stadiul de dezvoltare

ti-

Autotrof –

trof – minor

Stadiul de dezvoltare se stabileşte folosind o varietate de criterii, între care cel mai frecvent se apelează la raportul dintre procesele complementare din punct de vedere energetic, denumit generic producţie şi consum. Atunci când raportul este supraunitar

Produc

major

Hetero-

vitate ridicată

fluenţătropică

(P/C>1), ecosistemele sunt considerate tinere. Stadiul poate fi natural, cum este cazul tufărişurilor de zmeură dezvoltate în Munţii Harghita în urma doborâturilor de vânt, sau menţinut prin intervenţia omului pentru a asigura o producţie mare de biomasă (ecosisteme agricole, acvaculturi, plantaţii forestiere).

Raportul unitar indică un ecosistem matur. Aparent, pădurile sunt ecosisteme care corespund acestui criteriu, deşi studiile de fitosociologie au evidenţiat modificări continue, oscilaţii în jurul acestei stări.

Intensificarea proceselor de consum, de descompunere determină un raport subunitar şi este caracteristic ecosistemelor

155

Page 156: Ecologie Generala

Ecologie generală

senescente. Etapa este considerată şi naturală, dar în multe cazuri ea se produce sub influenţa factorilor antropici, în special a poluării. Uscarea pădurilor de conifere în Germania, Austria, Suedia, sub influenţa precipitaţiilor acide, demonstrează astfel de evoluţii.

Verificarea cunoştinţelor Ce tipuri de modificări se produc la nivelul biocenozei ca urmare a

schimbărilor ritmice şi aritmice? Care este semnificaţia ecologică a segregării produse la nivelul nişelor în

fazele de lumină şi de întuneric? Descrieţi etapele succesionale pe baza schimbărilor structurale, energetice şi

informaţionale care se petrec la nivelul ecosistemului. Care sunt categoriile de ecosisteme delimitate pe baza economiei energetice?

Descrieţi un ecosistem din acest punct de vedere. Analizaţi diversificarea ecosistemelor pe baza particularităţilor biotopului.

Faceţi aprecieri asupra categoriilor de ecosisteme identificate astfel.

156

Page 157: Ecologie Generala

157

Page 158: Ecologie Generala

88.. EECCOOSSIISSTTEEMMEE NNAATTUURRAALLEE

8.1 Origine şi evoluţie8.2 Ecosisteme terestre 8.3 Ecosisteme acvatice 8.4 Efectele activităţilor social-economice

- anaerob - plaur - autotrof - lentic/lotic - pădure - necton - funcţii ecologice - plancton - eroziune - grind

Obiective Perceperea ecosistemelor ca sisteme evolutive, generatoare şi transformatoare ale mediului de viaţă, caracterizate de o continuă perfecţionare prin creşterea eficienţei utilizării resurselor

Identificarea mecanismelor ecologice în ecosistemele de diferite tipuri, pe baza corelării cu disponibilitatea resurselor de mediu

Însuşirea funcţiilor ecologice ale ecosistemului de pădure şi corelarea acestora cu presiunea antropică la diferite scări spaţiale

Fixarea reperelor structurale necesare în analiza ecosistemelor acvatice

Cunoaşterea particularităţilor care definesc spaţiul ecologic în România la nivelul mediului terestru şi acvatic

158

Page 159: Ecologie Generala

8.1

Ecologie generală

Origine şi evoluţie

Ecosistemele naturale s-au constituit treptat şi după o anumită distanţă în timp faţă de apariţia primelor vieţuitoare, a protobiontelor. r

În prima perioadă, care a urmat evoluţiei chimice, organismele de tipul bacteriilor nu au format ecosisteme în adevăratul sens al acestui concept. Bacteriile primitive erau

Un singunivel trofic – bacterii

anaerobe anaeorobe, iar sursa existenţei lor era substanţa organică din

oceanul primar, sintetizată prin procese abiotice. Bacteriile constituiau un singur nivel trofic a cărui existenţă depindea de substanţa organică din mediu. Iniţial, mediul era numai de origine abiotică, dar, după formarea primelor celule procariote, a bacteriilor anaerobe primitive, aproximativ acum 3.5 miliarde de ani, o parte din substanţa organică a Oceanului planetar trebuie să se fi datorat acestora. Racorda-

rea la energia

În consecinţă, într-o lungă perioadă, aproximativ 500 milioane de ani, pe Pământ nu au existat ecosisteme similare celor actuale, deoarece viaţa nu se diversificase. Mai târziu, au apărut bacteriile fotosintetizatoare. Apariţia acestora a însemnat racordarea sistemului global al vieţii la o sursă de energie, lumina solară, practic inepuizabilă. Prin apariţia bacteriilor fotosintetizatoare, lumea vie se scindează în două grupe

solară

complementare de organisme: a) vieţuitoare autotrofe, capabile să sintetizeze substanţe

organice din substanţe anorganice prin mijlocirea luminii solare;

b) vieţuitoare heterotrofe, care utilizează substanţele organice, neputând efectua sinteza lor din substanţe anorganice.

După apariţia bacteriilor fotosintetizatoare şi a fotosintezei,

Categorii

majoritatea bacteriilor anaerobe s-au adaptat unei viţei heterotrofe, devenind organismele din care, ulterior, s-a format grupa însemnată a descompunătorilor. Prestaţia acestora în viaţa ecosistemelor actuale, în special la nivelul solului, şi în viaţa ecosferei în ansamblu, este de prim ordin, contribuind esenţial la împlinirea ciclurilor biogeochimice.

Scindarea în cele două grupuri de organisme a dus la promovarea genezei relaţiilor mai complexe dintre organisme, la înfiriparea celor mai simple ecosisteme alcătuite din producători primari (bacteriile fotosintetizatoare) şi destructori (bacteriile anaerobe, consumatoare de substanţă organică moartă).

comple-mentare de organisme: autotrofe şi heterotrofe

Formarea nivelurilor trofice funda-mentale

159

Page 160: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

Apariţia prădătorilor, a celulelor consumatoare de alte celule, aproximativ cu 1.5 miliarde de ani în urmă, a deschis posibilitatea formării unor ecosisteme naturale similare celor actuale, cu cele trei nivele trofice fundamentale:

8.2

a) nivelul producătorilor primari – reprezentat atunci de alge verzi, albastre etc.;

b) nivelul consumatorilor – constituit din protozoare prădătoare;

c) nivelul descompunătorilor – reprezentat de bacterii heterotrofe, aerobe şi anaerobe.

În cursul acestei evoluţii sunt valorificate cele mai variate resurse, fiind populate diverse biotopuri la care speciile s-au adaptat. Astfel, comunităţile biotice se instalează pe suprafaţa uscatului, în subteran, la diverse adâncimi şi în ape dulci sau sărate, curgătoare sau stagnante.

Deşi funcţionarea acestor ecosisteme se realizează pe baza unor principii similare, tratate anterior, între ele există deosebiri

Extinde-rea spa iului ţ

de viaţă

semnificative în ceea ce priveşte modul de organizare.

Ecosistemele terestre

Prezenţa substratului solid şi disponibilitatea pentru organismele autotrofe, mediul fluid format de aer, caracterizat de un regim specific al temperaturii şi umidităţii, sunt elemente care diferenţiază categoria ecosistemelor terestre. Subtipurile identificate în această categorie s-au delimitat plecând de la asociaţia de specii vegetale, întrucât aceasta este aparentă şi contribuie la edificarea peisajelor specifice.

AsociaţiiAsociaţii

vegetale vegetale

În acest context, prezenţa speciilor lemnoase este un indicator important de diferenţiere, care împarte categoria în păduri, tufărişuri şi pajişti. Formarea unor asociaţii de arbori (alcătuite din plante lemnoase cu tulpină unică) este condiţionată de disponibilitatea unor resurse, dar şi de anumite condiţii.

Primul factor care condiţionează răspândirea pădurii este temperatura, iar apoi resursele de umiditate. Astfel, pădurile se pot forma începând cu zonele unde se înregistrează cel puţin 60 de zile pe an cu temperaturi medii zilnice mai mari de 10°C. Între aceste limite, repartizarea pădurilor depinde de bilanţul hidric din sol, respectiv de repartizarea cantităţii anuale a precipitaţiilor. De exemplu, în condiţiile climatului temperat-continental din

Tempera-tură Resurse de umiditate

160

Page 161: Ecologie Generala

Ecologie generală

România, răspândirea pădurilor va urmări izohietele anuale de 500

mm.1

8.2.1 Pădurea Prototipul structural şi funcţional al ecosistemelor naturale îl

constituie pădurea, fiindcă nici o altă unitate de lucru din ecosferă (biosferă) nu întruneşte, în aceeaşi măsură, toate elementele alcătuitoare într-o stare de maximă stabilitate, în pofida extremei complexităţi şi diversităţi. În interiorul pădurii pot fi identificate diverse laturi ale complicatei arhitecturi pe care o înfăţişează un ecosistem natural, fiindcă pădurea este, înainte de toate, o fiinţă colectivă, cea mai grandioasă din câte există, înviorată de viaţă proprie, închegată, la rându-i, din milioane de viţei individuale, cât se poate de diverse, care impresionează copleşitor şi într-un fel unic spiritul omenesc.2

Pădurea – fiinţăcolectivă

Coronament

Arbuşti

Covor erbaceu

Litieră

Molidiş amenajat Pădure de foioase naturală

Fig. 8-1 Etajarea vegetaţiei în pădurile de conifere şi de foioase (după, Reichholf, 1999)

1 Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Trică, Carmen, Eco-economia ecosistemelor şi biodiversitatea, Bucureşti,

Editura ASE, 2004, p. 43 2 Bran, Florina, Ecologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 137

161

Page 162: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

Ecosistemul de pădure (forestier) manifestă o tendinţă de maximizare a stabilităţii prin optimizarea structurii biocenozei, creşterea complexităţii relaţiilor biocenotice şi a diversităţii genetice a populaţiilor din cadrul fiecărei comunităţi de viaţă, întărirea controlului exercitat de biocenoză asupra biotopului, sporirea eficienţei ecologice a sistemului.3

Legile generale de organizare şi funcţionare a pădurii sunt:4a etajelor complex alcătuite, în care se asociază plante şi animale care se

dezvoltă sub influenţa a numeroşi factori – climatici, edafici, geomorfologici; rolul preponderent, sub aspect fizionomic şi funcţional, al arborilor în

viaţa pădurii; existenţa ansamblului integrat, unitar al plantelor, animalelor şi condiţiilor

de viaţă ale pădurii, în cadrul căruia au loc permanent interferenţe, influenţe reciproce.

Etajele de vegetaţie, care formează adevărate subsisteme de viaţă intercondiţionate funcţional (straturi ecologice), sunt reprezentate de: arboret (etajul arborilor, al coronamentului), cu rol fundamental în transferul de substanţă şi energie, întrucât asigură

Creşterea intensităţiicontrolului biocenotic

3

4

Structură

existenţ

intrările energetice pentru întregului ecosistem; subarboretul şi pătura erbacee. La acestea se adaugă litiera şi solul, în care predomină componentele anorganice (fig. 8-1). Totodată, existenţa unor condiţii ecologice particulare determină formarea a numeroase microcenoze (consorţii).

Hotărâtor în viaţa ecosistemului de pădure este ecranul

etajată

continuu şi compact al frunzişului, constituit de coronamentele arborilor, care reprezintă o suprafaţă activă de reglare a unor factori de biotop – calitatea şi intensitatea luminii, cuantumul căldurii şi precipitaţiilor, viteza şi intensitatea vântului etc.

În planul opus, la nivelul solului, întrepătrunderea şi etajarea accentuată a sistemelor de înrădăcinare a vegetaţiei influenţează disponibilitatea substanţelor minerale şi a apei.

Raportul între producţia de biomasă şi consumul acesteia este unitar, deoarece au loc în permanenţă procese de creştere, ca o rezultantă a sintezelor şi consumului metabolic, precum şi procese de diminuare a masei vegetale active prin eliminarea naturală,

Corona-mentul – determinant climatic

Produc ie/Consum = 1

ţ

Giurgiu, V., Funcţiile ecoproductive ale pădurii şi gestionarea ei pe baze ecologice, Bucureşti, Editura Academiei RSR, 1989, p. 133

Stănescu, V., Parascău, D., Pădurea în concepţia ecosistemică. Probleme actuale şi de perspectivă în volumul Probleme moderne de ecologie, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1982, p. 214

162

Page 163: Ecologie Generala

Ecologie generală

pierderi întâmplătoare etc., pe baza legilor echilibrului dinamic şi ale mecanismelor de autoreglare.

Funcţionalitatea ecosistemului forestier este completată cu participarea directă a zoocenozei, fauna înregistrând informaţia habitatului pe cale trofică şi contribuind, prin influenţa exercitată, la menţinerea echilibrului ecologic.

La nivelul României, în categoria pădurilor se deosebesc mai multe grupe de ecosisteme. Dintre acestea, cele mai importante sunt pădurile de molid, fag şi stejar.

Pădurea de molid Se situează în etajul bioclimatic boreal, la altitudinea de 1 200-1 700m,

coborând până la 700 m în depresiunile intracarpatice din Carpaţii Orientali. Biotop: relief frămâ-

ntat, versanţi cu înclinări şi expoziţii foarte variate; climă rece (tma* = 1-4°C) şi umedă (800-1 200 mm/an), substrat divers (şisturi cristaline, roci sedimentare, eruptive, sedimente recente etc.) pe care s-au format soluri podzolite (acide).

Fig. 8-2 Circulaţia materiei în ecosistemul de pădure (după Reichholf, 1999)

Biocenoză: producătorii sunt reprezentaţi, în principal, de arbori între care predomină molidul (Picea abies). Stratul de arbori este, de regulă, închis, astfel încât sub coroane pătrunde puţină lumină şi căldură, iar o proporţie importantă a precipitaţiilor este reţinută. Înrădăcinarea superficială expune arboretul la acţiunea vânturilor puternice (de altfel, caracteristice acestui etaj climatic). Subarboretul este slab reprezentat, numai la marginea masivelor, prin soc roşu, caprifoi, coacăz etc. Plantele erbacee sunt, de cele mai multe ori, absente, fiind înlocuite de un strat aproape continuu de muşchi.

* temperatura medie anuală

163

Page 164: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

De la baza trofică pornesc lanţuri trofice care valorifică cetina, scoarţa, seminţele şi fructele, lemnul, consumatorii primari fiind, în general, insecte, păsări (cocoşul de munte), mamifere (pârş, şoareci). Pe al doilea nivel trofic regăsim păsările insectivore (ciocănitori), carnivore (şorecar) sau mamifere (jder, râs, lup etc.). Acestora li se adaugă microorganisme (ciuperci de micoriză), dar şi erbivore mari (cerbi) sau omnivore (mistreţ, urs etc.) şi organismele care compun lanţurile detritivore.

Pădurea de fag Aparţine etajului nemoral, la 600-1 300 m, putând coborî sau urca în funcţie

de topoclimă (văi adânci – 100 m; versanţi însoriţi – 1 650m). Biotop: relief variat, în care predomină versanţii cu diferite înclinări şi

expoziţii, climat răcoros (tma = 4.2-9.0°C) şi destul de umed (800-1 000 mm/an). Substratul făgetelor din Carpaţii Meridionali şi Occidentali este format din şisturi cristaline, iar în Orientali din roci sedimentare de fliş (marne, gresii, calcare); soluri brune acide şi brune de pădure.

Biocenoză: Producători. Specia dominantă a arboretului este fagul (Fagus silvatica), coroanele constituind, în perioada de vegetaţie, un ecran puţin penetrat de lumină. Înrădăcinarea este profundă, arborii fiind expuşi la doborâturi numai în regiunile cu soluri pseudogleizate. Subarboretul apare prin prezenţa de exemplare izolate de soc roşu, caprifoi, tulichină sau prin puieţii de fag de diferite vârste. La nivelul solului, se remarcă numeroase specii cu înflorire timpurie (înainte de înfrunzit): ciuboţica cucului, ghiocel, vinariţă, laptele cucului etc.

Grupa consumatorilor este mai diversificată, depinzând de biomasa produsă de specia dominantă (fructe, scoarţă, jir, lemn), dar şi de celelalte specii vegetale. Primul nivel trofic este format din insecte (omizi defoliatoare, afide, insecte miniere, cari, molii etc.) şi diverse granivore (păsări, mamifere). Consumatorii de ordinul doi sunt insecte parazite, păsări, mamifere. Covorul erbaceu susţine mamifere mari cum sunt mistreţul, cerbul, căpriorul, ursul. Litiera bogată adăposteşte numeroase detritivore nevertebrate (acarieni, oligochete, larve) precum şi descompunătorii (protozoare, bacterii, ciuperci).

Spre deosebire de molidiş, pădurea de fag parcurge, în cursul uni an, mai multe aspecte, de la cel preestival, vernal (cu înflorirea speciilor viorele, spânz, crucea voinicului) la cel estival (cu frunziş complet), autumnal (când are loc colorarea şi apoi căderea frunzişului) şi de iarnă (sub zăpadă).

Pădurea de stejar Semnifică, în România, pădurile formate din specii aparţinând genului Quercus

(păduri de cvercinee). Cea mai mare întindere o au pădurile de gorun (Q. petraea), urmate de cele de stejar (Q. robur) şi apoi cele de cer şi gârniţă (Q. cerris, Q. frainetto), predominarea speciilor permiţând delimitarea subzonelor menţionate. În aceeaşi ordine cresc exigenţele manifestate faţă de temperatură şi rezistenţa la secetă.

164

Page 165: Ecologie Generala

Ecologie generală

Biotop: relief cu fragmentare redusă, altitudini de 300-600 m (cu diferenţieri în funcţie de specie), în care predomină versanţii cu pante medii şi mici, alături de suprafeţe plane, platouri, coame etc.; clima este caldă (tma = 7.5-10.0°C) şi relativ uscată (450-850 mm/an), mai ales în a doua jumătate a verii; substratul este format din pietrişuri, nisipuri, argile aluviale, roci sedimentare etc., pe care s-au format soluri brune de pădure tipice, podzolite, acide; brun-roşcate (Oltenia, Banat, Muntenia) sau cenuşii (Dobrogea).

Biocenoza: Grupa producătorilor se distinge printr-o mai mare diversitate. Astfel, în etajul arboretului, deşi predomină cvercineele, se găsesc frecvent şi exemplare de carpen, tei, frasin, paltin, jugastru, ulm, precum şi specii de talie mai mică (măr, păr, mojdrean). Arbuştii formează un strat continuu, în care sunt prezente specii precum: gherghinar, corn, lemn câinesc, porumbar, salbă moale etc. Etajul plantelor erbacee este, de asemenea, bine reprezentat, aceste păduri fiind mult mai luminoase. Dintre specii amintim: golomăţ, păiuş, rodul pământului, brebenel, frag, viorea, trifoi roşu, rostopască, ghizdei etc.

Şi în rândul consumatorilor se înregistrează o diversitate ridicată, dat fiind şi baza trofică deosebit de variată. Prezenţa insectelor în rândul consumatorilor secundari atestă abundenţa hranei. Se remarcă numeroase lanţuri ale consumatorilor de nectar, polen, flori şi fructe sau seminţe. Dintre păsări putem menţiona: piţigoiul albastru, ciocănitoarea, şoimul, alături de mamifere erbivore (căprior, iepure), omnivore (mistreţ, arici) sau carnivore (lup, vulpe etc.). Necromasa, foarte variată, constituie sursa pentru dezvoltarea unei multitudini de lanţuri trofice ale ciupercilor, animalelor nevertebrate, dominate fiind de speciile de acarieni.

Ritmul sezonier implică parcurgerea a numeroase aspecte, în special rimăvara, caracterizate prin înflorirea/înfrunzirea succesivă a speciilor vegetale nflorirea efemeridelor, a cornului). O dată cu înfrunzirea completă se produce şi

p(î

înflorirea stejarilor şi arţarilor, diseminarea ulmului. Un aspect estival este înflorirea teiului şi a lemnului câinesc, sfârşitul acestuia fiind anunţat de căderea fructelor la numeroase specii de arbuşti. Urmează apoi colorarea frunzişului, căderea în masă a ghindei, sfârşitul sezonului de vegetaţie aducând desfrunzirea, urmată de aspectul pădurii acoperite de zăpadă.

8.2.2 Funcţiile ecologice ale pădurii Ecosistemul de pădure se remarcă nu numai prin gradul

ridicat de stabilitate şi organizare complexă care-l transformă într-o carte deschisă în cercetarea funcţionării unui ecosistem, dar şi prin raporturile care s-au stabilit în decursul timpului între aceasta şi activitatea omului.

Pădurea se constituie într-un factor de protecţie a mediului înconjurător şi de men inerea echilibrului ecologic prin exercitarea funcţiilor de protecţie a apelor, terenurilor şi solurilor, a atmosferei şi a biodiversităţii.

ţ

165

Page 166: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

Sub aspect economic şi ecologic, pădurea a îndeplinit şi îndeplineşte o serie de funcţii, multe vitale. Volumul informaţional semnificativ care organizează ecosistemul forestier determină ca acesta să joace un rol important în menţinerea echilibrului la o scară mai mare – regională, prin influenţa pe care o exercită asupra climei, circuitelor apei, oxigenului, carbonului etc. (fig. 8-3)

Echilibru regional

PĂDUREA

FUNCŢIA DE PROTECŢIE

FUNCŢIA DE PRODUCŢIE

FUNCŢIA ESTETICĂ

Masă lemnoasă Produse secundare

Protecţia solurilor contra eroziunii

Protecţia regimului apelor

Protecţia contra factorilor climatici

Protecţia intereselor ştiinţifice

Tip modelator climatic

Tip igienic

Tip cinegetic

Tip piscicol

Tip turistic

Tip cadru pentru camping

Tip agrement

Tip de cadru, peisaj

Tip peisagistic

FUNCŢIA SANITARĂ

FUNCŢIA RECREATIVĂ

ŞI DE AGREMENT

Fig.8-3, Funcţiile ecosistemului de pădure (după Cândea, Bran, 2001)

Protecţia apelor Se realizează datorită influenţei exercitate asupra circuitului

hidrologic de interacţiunea dintre biotop şi biocenoză. Interceptarea apei pluviale nu se realizează în totalitate la suprafaţa solului. Astfel, o parte din apă este reţinută de frunziş, de unde se evaporă cu uşurinţă, sau se scurge pe trunchiurile copacilor ajungând treptat la nivelul solului. Porozitatea ridicată a acestuia permite absorbţia unui volum important de apă, cu atât mai mult cu cât litiera

Apa este reţinu ă de frunziş, se scurge pe trunch uri

t

i

166

Page 167: Ecologie Generala

Ecologie generală

cedează lent apa. Acestea concură la manifestarea efectelor pozitive pe următoarele direcţii:5

Formarea rezervelor de apă Rezervele de apă sunt aprovizionate constant prin infiltrare.

Se apreciază (Dinu, 1979), că un hectar de pădure poate reţine, la nivelul solului, în primii 50 cm, 1 450 m3 de apă (echivalentul a 145 mm de precipitaţii). Mai mult, stratul de muşchi de la

i

1 m2 muşchreţine 5 l deapă

suprafaţa solului acţionează ca un adevărat reglator, 1 m2 de muşchi putând reţine 5 litri de apă. Această influenţă asigură debitul constant al izvoarelor, fiind cunoscut faptul că molidişurile constituie principalul regulator al formării debitelor de apă ale râurilor (Pârvu, 1980).

Regularizarea regimului râurilor Se realizează prin micşorarea volumului de apă scurs la

suprafaţa solului, scăderea vitezei de scurgere, reducerea debitelor maxime ale viiturilor. Din păcate, adevărata dimensiune a acestui efect este apreciată, de cele mai multe ori, prin prisma consecinţelor devastatoare ale diminuării suprafeţei împădurite în bazinele hidrografice.

ea calităţii apei Este rezultatul îmbogăţirii acesteia în ioni de hidrocarbonat,

calciu şi scăderea conţinutului în ioni de amoniu

Reducerea scurgerilor superficiale

5 Bn

Îmbunătăţir

Aceste efecte justifică asocierea pădurii cu garanţia aprovizionării cu apă, dar şi a siguranţei construcţiilor, terenurilor agricole, căilor de transport etc. care sunt afectate de fenomenele hidrologice extreme (inundaţii, ruperi de baraje, băltiri, torenţialitate ş.a.).

Protecţia terenurilor şi a solurilor

Este o funcţie deosebit de importantă în regiunile cu relief frământat şi în regiunile cu soluri nisipoase. De altfel, aici pădurea joacă un rol hotărâtor şi în însuşi procesul de solificare, asigurând stabilitatea mecanică, bioacumularea, reţinerea apei în profilul de sol.

Acţiunea moderatoare asupra scurgerilor superficiale reduce eroziunea solului, contribuind, în acelaşi timp, la reducerea volumul de sedimente, respectiv la evitarea colmatării albiilor sau lacurilor de acumulare. De exemplu, pentru a îndeplini asemenea

iLimitarea eroziun i solului

ran, Florina, Pădurea factor de mediu şi ecosistem polifuncţional, Tribuna economica, 1995, r. 38

167

Page 168: Ecologie Generala

E rale

funcţii, este necesar ca cel puţin 50% din suprafaţa bazinului hidrografic care aprovizionează un lac de acumulare să fie

6

cosisteme natu

Prevenirea colmatării

acoperită cu pădure. albiilor şi bazinelor lacustre

Pădurea participă activ şi la conservarea formelor de relief prin diminuarea eroziunii de suprafaţă şi de adâncime, evitarea alunecărilor de teren, fixarea solurilor nisipoase şi asanarea terenurilor cu umiditate în exces.

Defrişare

Absenţa pădurii relevă importanţa acestui efect moderator asupra agenţilor fizici de modelare actuală a reliefului. Defrişarea pădurilor de pe coastele repezi din zonele colinare, pentru înfiinţarea de islazuri comunale (Legea din 1920) a condus la suprafeţe întinse degradate prin eroziune şi procese torenţiale în

eroziune, procese torenţiale, alunecări deteren

Vrancea, Subcarpaţii Sudici, Valea Arieşului, Valea Lotrului, Podişul Central Moldovenesc etc.6

Protecţia atmosferei şi funcţiile climatice

Reprezintă un alt aspect al rolului jucat de pădure în menţinerea echilibrului ecologic. Pădurea reuneşte pe o suprafaţă relativ restrânsă un volum important de biomasă vegetală (arbori, arbuşti, plante erbacee) angajate în procesul fotosintezei. Astfel, ea asigură consumul de dioxid de carbon rezultat din „metabolismul” propriu, dar şi din ecosistemele învecinate sau, mai nou, datorat

Echilibrul balan ei de CO

ţ şi O

poluării, eliberând, în acelaşi timp, oxigenul necesar la aceeaşi

scară. Această funcţie justifică denumirea de „plămân verde”, ecosistemele forestiere, mai cu seamă cele tropicale, fiind unele din cele mai importante producătoare de oxigen la nivel planetar.

ţ

2 2

Ac iune depoluantă, dezinfec-tantă

Efectul „purificator” se manifestă pentru un spectru mai larg al poluanţilor atmosferici – pulberi sedimentabile, dioxid de sulf, elemente radioactive – reţinuţi mecanic sau absorbiţi de frunziş. Deşi, în acest sens, rolul pădurii este semnificativ, nu trebuie uitat faptul că aceiaşi poluanţi pot distruge pădurea, toleranţa speciilor vegetale fiind limitată.

Se semnalează, de asemenea, o diminuare a încărcăturii microbiene, datorată prezenţei fitoncidelor, cu până la 90% faţă de atmosfera urbană. Aerul pădurii este, în schimb, mai bogat în ioni negativi, favorabili sănătăţii.

Cândea, Melinda, Bran, Florina, Spaţiul geografic românesc. Organizare, amenajare, dezvoltare

durabilă, Bucureşti, Editura Economică, 2001, p. 216

168

Page 169: Ecologie Generala

Ecologie generală

Cadrul nr. 8-1 Efectul purificator al vegetaţiei forestiere Un hectar de pădure produce anual aproximativ 30 de tone oxigen, din care aceasta consumă circa 13 tone în procesul de respiraţie al arborilor săi. Vegetaţia arborescentă a pădurii pe suprafaţa de un hectar consumă, în procesul de fotosinteză, circa 16 tone de dioxid de carbon. Un curent de aer poluat cu dioxid de sulf în concentraţie de 0.1 mg/m3 poate fi complet depoluat prin traversarea sa lentă peste un hectar de pădure. Prin reducerea, pe cale mecanică, a vitezei vântului, un hectar de pădure poate reţine o cantitate de 60-70 t/an de praf, ceea ce

-7 ori mai mult faţă de cantitatea reţinută de vegetaţia ierboasă. Prin emanarea latile, în cantitate de 5-30 kg/ha, pădurea realizează o epurare microbiană foarte ntă în special în pădurea de conifere. De exemplu, în timp ce pe in Paris s-au înregistrat 570 mii bacterii/m3, iar în unele magazine chiar 4-8

reprezintă de 6fitoncidelor voeficientă, evidebulevardele d

milioane bacterii/m3, în pădurea Fontainbleu din apropiere, încărcătura microbiană era de numai 50-55 bacterii/m3.7

Întrucât modifică semnificativ suprafaţa activă, ca factor genetic al climei, prezenţa ecosistemului de pădure induce un topoclimat specific. Acesta este determinat de influenţa exercitată asupra radiaţiei solare, circulaţiei maselor de aer şi proceselor de evaporare.

Topoclima pădurii se diferenţiază prin moderarea extremelor de temperatură, intensitate scăzută a radiaţiei solare, creşterea

Topoclima umezelii relative a aerului, creşterea frecvenţei calmului atmosferic şi viteze mai mici ale vântului, repartizarea mai uniformă a precipitaţiilor şi creşterea cantităţii acestora.

pădurii

Manifestarea acestor particularităţi depinde de caracteristicile covorului vegetal, cât şi de factorii staţionari. Astfel, diminuarea temperaturilor în cursul verii este mai mare pentru pădurile de foioase (unde prin evapotranspiraţie se consumă mai multă căldură); în pădurile mediteraneene, datorită evapotranspiraţiei

7 8

ţInfluen e favorabile

scăzute (ca o adaptare la regimul hidric deficitar) nu se resimte

efectul de „răcoare”.8

Aceste influenţe favorabile se resimt nu numai în interior, ci şi în zonele învecinate, pe o distanţă de 500-1 000 m, ceea ce are o importanţă deosebită pentru comunităţile umane, în special cele urbane, dar şi pentru culturile agricole. În cel din urmă caz, prezenţa perdelelor de protecţie aduce importante sporuri de producţie.

În aceeaşi ordine de idei trebuie menţionat faptul că vegetaţia forestieră, în special pădurea de răşinoase, diminuează intensitatea sunetului cu până la 10 decibeli. Prin urmare, perdelele forestiere

pe o rază de 500-1 000 m

Diminuarea poluării sonore

Bran, Florina, op. cit., p. 317 Milescu, I., Pădurile şi omenirea, Bucureşti, Editura Ceres, 1990,p. 95

169

Page 170: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

plantate de-a lungul drumurilor au un rol important pentru combaterea poluării sonore.9

Protecţia fondului genetic Decurge din însăşi existenţa pădurii, ecosistem în stare de

climax, în care numeroase populaţii trăiesc într-o stabilitate relativă, asigurată de mecanismul complex de autoreglare a ecosistemului forestier. Diversitatea biologică cea mai ridicată se înregistrează în pădure, culminând cu pădurile tropicale. De aici decurge şi rolul pădurii pentru cercetarea ştiinţifică, pentru identificarea posibilităţilor de protecţie ale unor specii aflate pe cale de dispariţie, pentru cunoaşterea legităţilor care

i-tă

Fa

9

Biodiverstate ridica

coordonează procesele din natură.

Funcţia de recreare Ocupă, în rândul funcţiilor pădurii, un loc aparte prin

influenţa directă asupra activităţii şi sănătăţii umane. În acest context, unii autori (Muja, 1994) consideră acest rol o funcţie socială.

Refugiu pentru citadinul modern

Prin influenţa exercitată asupra climatului şi calităţii aerului pădurea permite realizarea unui cadru ambiental optim pentru sănătatea umană. Adăugând la aceasta efectul asupra psihicului uman, pădurea devine un refugiu pentru citadinul modern care, deşi depinde în mare măsură de o serie de facilităţi ale vieţii urbane, rămâne, ca orice fiinţă vie, legat intim de natură.

unc ia recreativă reprezintă însuşirea pădurii de a proteja şi fortifica sănătatea, de a sigura un nivel superior al stării psihice umane, de a reface forţele, capacitatea de

enilor, prin mediul ambiant deosebit de favorabil pe care îl creează. 97)

ţ

Din acest punct de vedere, ţinând cont de tendinţa de

muncă a oam(Machedon, 19

concentrare a populaţiei în centre urbane care caracterizează contemporaneitatea, rolul pădurii devine esenţial nu numai pentru menţinerea echilibrului ecologic, dar şi a celui interior al fiecărei fiinţe umane şi, în final, a întregii societăţi.

Funcţiile de protecţie sunt importante în actualul context economico-social în care exploatarea intensivă a condus la manifestarea consecinţelor deosebit de grave ale diminuării suprafeţelor acoperite de pădure.

Din perspectivă istorică însă, pădurea apare mai degrabă ca un important furnizor de materii prime şi alimente (material lemnos, fructe, vânat etc.). De asemenea, la acest orizont de timp, protecţia

Furnizor de materii

Bran, Florina, op. cit., p. 317

170

Page 171: Ecologie Generala

Ecologie generală

poate fi înţeleasă şi în sensul îngreunării atacurilor cotropitorilor.

Astfel, când Suliman Magnificul a repurtat victoria de la Mohács asupra armatei ungare şi a ocupat Buda, nu s-a încumetat să atace şi ţările româneşti, deoarece erau bine apărate de munţii cei mai abrupţi şi de pădurile cele mai greu de străbătut.10

8.2.3 Situaţia pădurilor în România Situaţia actuală a pădurilor în România, departe de a fi

considerată favorabilă, este, totuşi, destul de bună. Astfel, în ceea ce priveşte productivitatea ne situăm pe locul doi, după Elveţia. Suprafaţa forestieră totală de 6.339 milioane hectare, reprezentând 26% din suprafaţa totală a ţării, este, în opinia specialiştilor, insuficientă (cu numai câteva secole în urmă această proporţie era de 60-70%).11

Cauzele acestei diminuări se regăsesc, pe de o parte, în creşterea populaţiei şi, implicit, a nevoii de hrană, materiale de construcţii etc., iar, pe de altă parte, în antrenarea României în

i

ţ

6.339 mil oane ha 26% din suprafa a ţării

comerţul internaţional pe poziţia de furnizor preferat pentru calitatea produselor (alimentare, forestiere), dar şi pentru preţurile reduse practicate.

Actualitatea ultimelor decenii aduce din nou în atenţie pădurea şi mai ales pericolele care o ameninţă. Astfel, după o perioadă relativ stabilă, instalată după 1948, aplicarea Legii 18/1991, privind fondul funciar, trece în proprietate privată suprafeţele de păduri, chiar şi în zone unde funcţiile de protecţie sunt deosebit de

Legea 18/1991, privind

importante (de exemplu, nordul Olteniei). Situaţia economică

precară, dorinţa de câştig imediat, cunoaşterea insuficientă şi lipsa de respect faţă de pădure (în parte, efect al depersonalizării forţate de aproape jumătate de veac) au constituit factori care au determinat noii proprietari să prefere atingerea unor obiective imediate în faţa unor perspective puse sub semnul incertitudinii.12

Toate acestea ne atenţionează că pădurea este „un templu” al vieţii, care asigură existenţa celor mai variate specii şi menţine echilibrul în mediul înconjurător. Este, în acelaşi timp, „o carte deschisă”, din care omul, societatea, trebuie să înveţe respectul

fondul funciar

„Templu al vie ii” ţ„Carte deschisă”

10 Cândea, Melinda, Bran, Florina, op. cit., p. 213 11 Bran, Florina, Degradarea ecosistemelor (silvicultură şi turism). Implicaţii economice,

Bucureşti Editura ASE, 2002, p. 53 12 Bran, Florina, Starea pădurilor din România la nivelul anului 1997, sub incidenţa activităţii

umane, Economistul, 1997, nr. 256

171

Page 172: Ecologie Generala

E e naturale

pentru viaţă şi cum să acţioneze în spiritul ei în toate activităţile pe care le întreprinde.

8.2.4 Alte ecosisteme terestre În condiţiile climatului temperat, care nu impune restricţii

termice, covorul vegetal dominat de specii lemnoase nu se mai realizează odată cu diminuarea cantităţii de precipitaţii. Prin urmare, locul pădurii de foioase este preluat de pajişti stepice.

Având în vedere faptul că relieful României este deosebit de variat cuprinzând toatele unităţile majore de relief, există posibilitatea manifestării limitative a temperaturii în etajarea altitudinală. Astfel, la altitudini mari, pădurile de conifere sunt înlocuite de tufărişuri subalpine urmate apoi de pajişti alpine întrerupte de formaţiuni stâncoase şi grohotişuri.

Stepa

Pajişti

Este un ecosistem natural care a fost înlocuit în cea mai mare parte prin ecosisteme amenajate (în special agricole). Totuşi, apare ca formaţiune secundară în zonele defrişate, unde dispariţia vegetaţiei arborescente a dus la accentuarea deficitului hidric.

În România, ocupă câmpiile şi podişurile joase (Bărăgan,

tma =10°C 500 mm/an

cosistem

stepice

Pajiştialpine

precipitaţii

i

Cele mai fertile soluri – cernozio-mur

Podişul Dobrogei, sudul Moldovei), unde temperatura medie anuală depăşeşte 10°C, iar cantitatea de precipitaţii este mai mică de 500 mm/an, cu un accentuat deficit spre sfârşitul verii. Deşi caracterul excesiv al climei împiedică dezvoltarea unor ecosisteme mai productive, solurile sunt cele mai fertile (cernoziomuri tipice, carbonatice, soluri bălane etc.).

Grupa producătorilor este dominată de specii erbacee din familia gramineelor (păiuş, colilie, pir) adaptate la clima secetoasă (xerofile), alături de care apar trifoiul, lucerna, pelinul, coada şoricelului ş.a. Izolat, se întâlnesc arbuşti de talie mică (porumbar, migdal pitic, păducel, salcâm pitic etc.).

Structura trofică cuprinde pe primul nivel numeroase specii de insecte (cosaşi, greieri, călugăriţă), păsări şi mamifere, din care multe granivore (dropie, prepeliţă, hârciog, popândău, şoareci de câmp). Consumatorii secundari sunt reprezentaţi de insecte, păsări insectivore (graur) sau răpitoare (şoim, erete, şoricar), al treilea nivel fiind dominat de specii parazite.

Pajiştile alpine Se întâlnesc în continuarea tufărişurilor subalpine de jneapăn

şi ienupăr sau direct în continuarea pădurilor de molid. Diversitatea ecologică este mult diminuată întrucât condiţiile de biotop sunt

172

Page 173: Ecologie Generala

Ecologie generală

nefavorabile (temperaturi coborâte, vânturi puternice, perioadă scurtă de vegetaţie). Prin urmare, covorul vegetal este dominat de 2-3 specii de graminee, prezenţa exclusivă a unei sau alteia dintre ele fiind legată de condiţiile locale (aciditatea solului, exces permanent de apă, profunzimea stratului de sol, intensitatea gleizării sau pseudogleizării etc.). Alături de numeroşi consumatori primari din clasa Insecta, cea a mamiferelor este reprezentată de capra neagră (specie ocrotită), marmote, şoareci etc., consumatorii de ordinul al II-lea fiind insecte, şopârle, păsări insectivore sau de pradă (de exemplu, acvila de munte), mamifere.

Specii dominan e - graminee

t

8.3 Ecosisteme acvatice

Se diferenţiază în funcţie de caracteristicile mediului de viaţă, apa, în ecosisteme de ape stătătoare (ecosisteme lentice) şi curgătoare (ecosisteme lotice).

8.3.1 Ecosisteme lentice Sunt de mai multe tipuri în funcţie de dimensiuni, evoluţie,

compoziţia chimică a apei. Astfel, dimensiunea determină împărţirea în ecosisteme de lac, mlaştină şi baltă, iar compoziţia chimică a apei le diferenţiază în funcţie de salinitate (de apă dulce şi de apă sărată) şi aprovizionarea cu substanţe nutritive (oligotrofe, mezotrofe şi eutrofe).

Lacul A fost printre primele studiate de ecologi datorită uşurinţei

cu care putea fi abordat. Structura biotopului şi structura funcţională sunt bine individualizate, categoriile identificate fiind utilizate şi pentru cercetarea celorlalte tipuri de ecosisteme acvatice.

Structura spaţială este determinată de distribuţia temperaturii, luminii şi oxigenului în raport cu adâncimea, aşa cum

s-a detaliat în subcapitolul 5.3.2.

Biocenoza este structurată, în afara relaţiilor trofice, pe baza distribuţiei spaţiale a organismelor şi a comportării lor în masa de apă. În cadrul acesteia se deosebesc următoarele categorii:

Pelagos Această subunitate a ecosistemului acvatice este formată din

organismele aflate în masa apei, pe întreaga întindere şi adâncime a lacului. Caracteristice sunt următoarele subunităţi:

neuston – populaţii de alge microscopice, protozoare, bacterii şi ciuperci care populează pelicula de apă la locul de contact dintre mediul acvatic şi cel aerian;

Masa apei

173

Page 174: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

plancton – format din organisme de dimensiuni mici, vegetale (fitoplancton – alge verzi, albastre) sau animale (zooplancton) care nu înoată activ în apă (sunt purtate de curenţi);

necton – asociaţie formată din diferite specii de animale, în general vertebrate (şalău, lin, caracudă, plătică, ştiucă, biban etc.), care au posibilitatea să se opună curenţilor, să înoate activ.

Este formaţiunea care reuneşte organismele de pe fundul bazinului lacustru. Plantele (fitobentosul) sunt prezente, cu precădere, în zona litorală, fiind dependente de substratul mai mult sau mai puţin stabil şi de accesibilitatea luminii (rogoz, limba broaştei, buzdugan, papură, trestie, nuferi etc.). Tulpinile macrofitelor sunt, la rândul lor, suport pentru alge microscopice, bacterii, animale inferioare care formează perifitonul. Zoobentosul este format din totalitatea organismelor animale din mâl, nisip etc. sau de la suprafaţa acestora şi care sunt „alimentate” de resturile organice rezultate din activitatea celorlalte categorii de organisme.

Din punct de vedere trofic, categoriile menţionate se diferenţiază astfel: producătorii sunt reprezentaţi de fitoplancton; consumatorii se regăsesc în special în rândul vertebratelor care formează nectonul; lanţurile detritivore şi organismele cu rol de descompunere se situează mai ales la nivelul bentosului.

Interconectarea acestor categorii în condiţiile modificării

-i

PlanctonProducător

Necton-Consuma-tori

-

1

Bentos- descompunători

Bentos

structurii spaţiale datorită variaţiilor climatice permite o economie proprie a lacului, care este într-o relativă izolare faţă de ecosistemele învecinate.

Balta Are o adâncime mai mică (3-5 m). În zona malurilor, apare

rogozul, pipirigul, stuful şi papura, iar în larg sunt răspândite plante cu frunze plutitoare ca broscariţa, plutniţa, nufărul alb şi galben, lintiţa, cât şi cele submerse ca sârmuliţa apei, ciuma apei, brădiş etc. În structura fitoplanctonului intră algele albastre, algele verzi, algele silicoase, iar a zooplanctonului populaţii de rotifere. Bentosul ocupă tot fundul bălţilor şi este reprezentat de organisme consumatoare de mâl sau carnivore. Balta este populată de crap, biban, ştiucă, şalău, dar şi de diferite specii de broaşte, păsări şi mamifere (guzgan, bizam, vidră, nurcă etc.).13

Adâncime redusă (3-5 m)

3 Bran, Florina, op. cit., p. 167

174

Page 175: Ecologie Generala

Ecologie generală

Mlaştina

La nivelul României se diferenţiază două categorii: mlaştini eutrofe, cu vegetaţie caracteristică bălţilor şi mlaştini oligotrofe care se întâlnesc în regiunile cu climat rece şi umed, în zonele cu şisturi cristaline, gresii, granite, sedimentare sau în zonele montane unde substanţele provin parţial din mineralizarea materiei organice animale şi vegetale. Aici este prezent muşchiul de turbă (Sphagnum) şi alte specii vegetale (bumbăcăriţă, rogoz, roua cerului).14

MdSphagnum

8.3.2 Marea Neagră

Se caracterizează prin existenţa a două straturi de apă: a) la suprafaţă, un strat relativ mai dulce ( cu salinitate de 16-

Spo

14 I15 M

uşchiul e turbă -

17%) şi mai uşor, oxigenat, în care se situează cea mai mare parte a biocenozei şi

b) un strat de adâncime (peste 180-200 m), mai sărat (salinitate – 21-22%) şi mai greu, încărcat cu hidrogen sulfurat, lipsit de oxigen şi, implicit, de formele aerobe de viaţă.

Între cele două straturi nu există schimb de ape, stratul superficial (mai uşor) plutind deasupra celui de adâncime (mai greu).

Producătorii sunt reprezentaţi de algele planctonice, grupa consumatorilor incluzând zooplanctonul, peşti obişnuiţi (hamsii, stavrizi, guvizi); sturioni (nisetru, morun, cegă, păstrugă) denumiţi de Herodot „peşti fără oase”; rechini; delfini şi, până în 1984, foci. Pe plaja de la Mamaia, Costineşti, Năvodari „eşuează” în cantităţi mari alge verzi cu talul lăţit şi marginile ondulate, denumite popular sălăţica de mare, precum şi alge brune şi roşii, bogate în iod.

În zona de litoral cuibăresc specii de pescăruş argintiu, chiră de mare, furtunar ş.a. Printre dunele de nisip s-au identificat circa 120 de specii de plante arenicole ca varza de nisip, cârcelul, ridichea de nisip, scaiul vânăt, pelin de nisip, lucerna de nisip, castravetele de mare etc.15

i

Acumulăride H2S

turion – eşti fărăase

dem, p. 168 ohan, G., Ardelean, A., Ecologia şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura Scaiul, 1993, p. 134

175

Page 176: Ecologie Generala

E turale

8.3.3 Ecosisteme lotice Se diferenţiază în funcţie de particularităţile reliefului

străbătut în pâraie şi râuri:

a. De munte În albia puţin adâncă şi îngustă a râurilor şi pâraielor

substratul este neuniform format din bolovănişuri, pietrişuri, nisip. Pantele mari, uneori discontinue, determină o viteză de scurgere mare apei şi formarea de cascade. Debitele sunt relativ mici, temperatura apei coborâtă, variabilă de la anotimp la anotimp. Transparenţa apelor este mare (anulându-se însă în perioadele de torenţialitate – ploi puternice, topirea zăpezilor), iar concentraţia de săruri dizolvate este scăzută.

Plantele (muşchi, alge) şi animalele (rotifere, cladocere) prezente aici au cerinţe mari faţă de oxigen, manifestând diferite adaptări morfologice pentru a evita antrenarea de curenţii

Biocenozăsăracă

Oxigenare bună

1

cosisteme na

puternici. Dintre vertebrate, reprezentativ este păstrăvul, alături de care se întâlnesc zglăvocul, lipanul, molanul etc.16

b. De zone deluroase Malurile sunt mai joase, albia este mai largă şi adâncă, fiind

mărginită de bolovănişuri, pietriş, nisip. Pantele au înclinaţii mai mici, determinând o viteză de scurgere mai mică. În apă sunt prezente atât substanţe în suspensie, cât şi solvite (100-200 mg/l).

Fitoplanc-ton permanent

Variaţia termică mai largă în cursul anului, de la anotimp la anotimp favorizează prezenţa planctonului, ca o componentă biocenotică permanentă, formată dintr-un număr mic de populaţii – diatomee, alge verzi şi albastre pentru fitoplancton şi rotifere, cladocere, copepode pentru zooplancton. În sectoarele cu viteză redusă, algele şi numerose specii de nevertebrate (insecte, larve, viermi sârmă, crustacee mici, gasteropode) se fixează de elementele substratului (pietre, nisip, mâl) formând comunitatea biocenotică bentală.

Mreană, clean Nectonul este reprezentat de populaţii de peşti cum sunt

mreana de râu, cleanul, molanul ş.a. caracteristice dealurilor subcarpatice, Podişului Sucevei, Transilvaniei, Podişului Getic etc.

6 Bran, Florina, op. cit, p. 162

176

Page 177: Ecologie Generala

Ecologie generală

c. De câmpie Cursul inferior al râurilor se caracterizează prin albii foarte

largi, cu acumulări de mâl şi nisip, cu viteză de scurgere şi eroziune foarte reduse, dar şi o concentraţie de săruri care depăşeşte 1 250-1 500 mg/l.

Planctonul este mult mai diversificat decât în zona colinară. În apă apar şi plante superioare submerse. Nectonul este şi el bine reprezentat (mreană, clean, boarţă, crap, ştiucă etc.).

8.3.4 Delta Dunării Reprezintă o asociere complexă de ecosisteme interconectate,

dependente de regimul hidrologic al Dunării care, prin fluctuaţiile sale, contribuie la modificări substanţiale ale biotopurilor cu o

periodicitate mai mult sau mai puţin constantă. Diversitatea mare a condiţiilor de mediu, întrepătrunderea şi suprapunerea acestora nu permit o delimitare strictă a ecosistemelor, aflate şi ele într-o permanentă interacţiune unele cu altele. Cu toate acestea, se individualizează următoarele categorii:

a) Apele curgătoare Sunt reprezentat de cele trei braţe ale Dunării (Chilia, Sulina

şi Sf. Gheorghe), canale şi gârle. Fitoplanctonul reprezintă clasa producătorilor, în timp ce un zooplancton variat şi numeroase specii de vertebrate (crap, şalău, ştiucă, somn, sturioni) compun clasa consumatorilor.

b) Apele stagnante Permit dezvoltarea macrofitelor sub suprafaţa apei

(broscariţă, brădiş, cosor, inariţă, ciuma apei), cu frunze plutitoare (nuferi) sau plutitoare (lintiţă, peştişoară, otrăţel) şi în marginile mlăştinoase (ciulini, limba broaştei, săgeata apei, stuf etc.). Consumatorii sunt bine reprezentaţi de peşti din familia

ţBra ele Dunării, canale, gârle

Regimul hidrologic al Dunării

Cyprinide

Acumulăride mâl şi nisip

Cyprinidelor (crap, cosac, babuşcă), precum şi de biban, şalău, ştiucă, somn. În afara acestora, moluştele, larve, insectele se asociază tulpinilor plantelor sau populează zona bentală.

c) Terenurile mlăştinoase

iCel mai înt ns biotop al deltei

Servesc în timpul viiturilor la reproducerea peştilor de baltă, fiind intercalate între bălţile permanente şi terenurile inundabile. Practic, formează cel mai întins biotop al deltei actuale. Multe terenuri mlăştinoase sunt acoperite cu stufărişuri permanente, a căror limită spre uscat o constituie o centură de papură şi rogozuri. Printre plantele însoţitoare se numără papura, pipirigul, rogozul,

177

Page 178: Ecologie Generala

E rale

săgeata apei, stânjeneii, măcrişul-de-apă etc. Prezenţa lor depinde de durata şi intensitatea inundaţiilor de primăvară, fiind invers proporţională cu acestea. Consumatorii micro- şi macroscopici sunt mai mult sau mai puţin, comuni cu cei din ecosistemele acvatice descrise anterior.

Regiunile întinse de stufărişuri, mai ales cele cu substrat nisipos, dau naştere, cu timpul, la o formaţiune specifică şi anume zonele de plaur. Deşi este format din stuf, el prezintă asociaţii de organisme constituindu-se într-un adevărat ecosistem care şi-a „creat” suportul ecologic.17

Reprodu-cerea faunei piscicole

Cadrul nr. 8-2 Plaurul Spre marginea plaurului sunt prezente săgeata apei, feriga de apă, papura, pipirigul, în timp ce în interior apar rogozul, jaleşul, cucuta de apă, drăgaica, răchitanul, troscotul etc. Solul plaurului este bogat în animale mici, respectiv forme larvare a numeroase insecte, acarieni, gasteropode, oligochete etc. De asemenea, numeroase specii de păsări găsesc aici condiţii optime de cuibărit, printre care: privighetoarea de stuf, raţa ţigănească, raţa sălbatică, gâsca de mare, cormoranul pitic, stârcul purpuriu, egreta mare şi mică, stârcul cenuşiu, ţigănuşul, pelicanul comun, lebăda mută, vulturul pescar şi codalb etc. Pe suprafeţe întinse de plaur plutitor, care ajung la aproape 30 mii hectare, trăiesc numeroase mamifere pe al doilea sau al treilea nivel trofic, în funcţie de s pe care le consumă. Astfel sunt vidra, nurca, şobolanul de apă, hermina c a mică. Acestora li se adaugă mistreţul, perfect adaptat la viaţa izolată a p ăseşte suficientă hrană în tot timpul anului; pisica sălbatică şi, mai rar, vulpea, i iarna), lupul (datorită exterminării, efectivele acestuia s-au redus foarte mult), c mul etc.

1

peciile de peşteomună, herminlaurului, unde g

epurele (mai alesâinele enot, biza

cosisteme natu

d) Terenurile inundabile Se acoperă cu apă în timpul viiturilor, iar pe durata apelor

mici sunt uscate, acoperite de pământ aluvionar şi resturi organice. Apropierea de mlaştini a unora permite extinderea biocenozelor acestora, atâta timp cât uscăciunea nu este excesivă, iar pe cele cu substrat nisipos s-au format asociaţii vegetale caracteristice, mai cunoscute fiind cele de popândaci, alcătuite din specii de rogoz prin acumularea şi turbificarea materialului organic mort, astfel încât să permită supravieţuirea speciei în condiţiile alternanţei dintre uscat şi apă. Tot aici se întâlnesc zăloagele, respectiv tufe de sălcii în care predomină zălogul sau salcia cenuşie. Importanţa lor este dată de condiţiile prielnice pe care le asigură pentru cuibărit, transformându-se în adevărate colonii de păsări pentru speciile: ţigănuş, cormoran pitic, stârc-de-noapte, stârc galben, egretă mică

Zăloage de salcie albă – colonii de păsări

7 Idem, p. 164

178

Page 179: Ecologie Generala

Ecologie generală

etc. Aceste terenuri, ca şi cele mlăştinoase, sunt importante pentru reproducerea faunei piscicole (mai ales a ciprinidelor).

e) Grindurile Constituie suportul ecologic al pădurilor de sălcii şi plopi

(Letea, Caraorman) care concentrează o diversitate ecologică ridicată, atât a speciilor vegetale, cât şi a celor animale. Astfel, alături de numeroasele specii de sălcii (Salix) şi plopi (Populus), arbuştii (cătină albă, cătină roşie, măceş, dracilă, lemn câinesc, corn, sânger, călin), subarbuşti, liane (curpen, viţă sălbatică, mur, iederă, hamei, volbură mare) şi plante parazite (vâsc) edifică, într-o arhitectură specifică, păduri cu aspect luxuriant.

Pădurile Letea şi Caraorman sunt fitocenoze foarte interesante şi rare în flora Europei şi arată, comasate pe un spaţiu relativ mic, o variaţie multiplă a diverselor fenotipuri de plante caracteristice stepelor aride, nisipurilor umede, pădurilor, marginii bălţilor şi lacurilor.18

Dintre consumatori, caracteristici sunt şoarecii cu botul ascuţit, iepurii şi coropişniţele, diferite specii de păsări, vipera, şarpele de apă, spurcaciul, sitarul de pădure, vulturul codalb, bufniţa mare, mistreţ, lup (mai ales iarna).

e

Loc de reproducera lăcustelorcă ătoare l

RBSU

18

Păduri cu aspect luxuriant

În stufării şi tufărişurile dinspre mare, în anii favorabili, se pot dezvolta lăcustele migratoare, deosebit de dăunătoare pentru culturile agricole, fapt pentru care s-au folosit mijloace chimice în combaterea lor, cu efecte poluante şi asupra celorlalte specii.

rii Este reprezentată de mediul marin în care se simte influenţa

apelor Dunării. Această zonă este populată cu puieţi din familia sturionilor. În regiunile mai depărtate de litoral, având o salinitate

f) Zona mă

iSturion – morun,

ezervaţie a iosferei ite RamsarNESCO

nisetru, cegă, păstrugă

variabilă, se produce o continuă ploaie de organisme moarte spre fundul platformei continentale, alimentând bancurile de scoici, hrana preferată a morunului şi nisetrului, care-şi vor petrece aici mare parte din viaţă.

În încercarea de a reda o imagine cât mai sintetică, dar în acelaşi timp relevantă, s-au făcut numeroase „simplificări”. Cu toate acestea, Delta Dunării constituie un ansamblu complex de ecosisteme, cu funcţionalitate proprie, capabil de autoreglare şi caracterizat de stabilitate, important prin funcţiile sale de filtru biologic, staţiune temporară a unor păsări, loc de reproducere a numeroase specii de peşti, respectiv de conservare a biodiversităţii. Toate acestea au constituit fundamentul transformării întregului complex de ecosisteme într-o arie

Banu, A., Rudescu, L., Delta Dunării, Bucureşti, Editura Ştiinţifică, 1965, p. 174

179

Page 180: Ecologie Generala

E aturale

protejată recunoscută internaţional prin categoriile de „Rezervaţie a Biosferei”, „Site Ramsar” şi componentă a Patrimoniului Natural Mondial (UNESCO).

8 19

1

cosisteme n

.4 Efecte ale activităţii social-economice

Ecosistemul global este produsul global al câtorva miliarde de ani de schimbări evolutive în alcătuirea scoarţei terestre. Mediul este o maşină vie, enormă şi foarte complexă, care constituie un strat dinamic subţire pe suprafaţa Pământului. Fiecare activitate umană depinde de starea perfectă şi buna funcţionare a acestui mecanism. Pentru a supravieţui, omul are nevoie de existenţa stabilă, neîntreruptă a unui mediu adecvat. Şi, totuşi, se adună dovezi că modul în care trăieşte omul acum împinge acest înveliş subţire, care susţine viaţa, spre distrugere. Din neolitic şi până astăzi, ecosistemele au mai avut de suferit schimbări, dar fără îndoială, cel mai important impact prin mărime, forţă de distrugere şi consecinţe este cel actual.

Structura şi componenţa ecosistemelor a fost şi este schimbată prin intervenţii cum sunt: defrişarea, supraexploatarea resurselor biologice, introducerea de noi specii, amenajări hidrotehnice şi poluare.

Dintre toate formele de covor vegetal, cele mai mari amputări

le-a suferit pădurea. Despădurirea a mers mână în mână cu civilizaţia, ca apoi să urmeze deşertificarea.

În zonele calde, unde din cauza climatului secetos echilibrul ecologic este foarte labil, precum şi în habitatele marginale, având condiţii de mediu extreme, se verifică succesiunea: pădure →

ţExisten a stabilă, neântre-ruptă a mv

9 B

Defrişarea

ţ

ţ

ediului ie ii

Pădure

Vegeta ie ierboasă

vegetaţie ierboasă → teren agricol → eroziune → deşert. În zonele temperate, cu climat favorabil, şocul este mai puţin

amplu, succesiunea mai scurtă, oprindu-se la eroziune, deşi şi aici condiţii petrografice şi pedologice agravante pot duce la instalarea unor semideşerturi.

Există şi situaţii în care trecerea de la pădure la deşert este aproape directă şi foarte rapidă, în aşa numitele terenuri „cu vocaţie de deşertificare”. Fac parte din această categorie ecosistemele aflate la distanţe mari de ţărmul mărilor (continentalism accentuat), cele în care se produc stratificări de aer uscat (depresiuni intercontinentale de mică altitudine).

Teren agricol

Eroziune

Deşert

ran, Florina, op. cit., p. 142-150

180

Page 181: Ecologie Generala

Ecologie generală

Un fenomen pus în evidenţă mai ales în ultimul timp este

accelerarea succesiunii în zonele în care pădurea a dispărut de mult, iar deşertul care a înlocuit-o s-a extins pe mari arii geografice. El se explică prin faptul că pădurea constituie un centru de atracţie şi de concentrare a umidităţii pentru întregul landşaft geografic zonal, până la un punct aceasta exercitând o influenţă similară cu a mărilor şi oceanelor. Prin dispariţia pădurii şi împingerea centurii verzi arborescente la mare distanţă, ariditatea climatului se accentuează, făcând ca, din punct de vedere ecologic, întreaga zonă să capete caracter de deşert sau semideşert potenţial.

Suprafe e forestiere

ţ

s-au

Agricultură, Aşezări,

Datorită despăduririlor de lungă durată, practicate pretutindeni pe Glob, pădurea planetară de azi ocupă suprafeţe incomparabil mai mici, nu mai formează masive mari şi neîntrerupte, refugiindu-se în munţi şi locuri greu accesibile, cu soluri sărace şi climat neatrăgător pentru agricultură. Din suprafaţa împădurită de circa 70% a uscatului, în perioada preistorică, proporţia a scăzut în prezent la 30% (4.1 miliarde ha). Scăderea este însă mai mare dacă ţinem seama de faptul că 29% din zona împădurită este neproductivă, iar 25% are valoare economică redusă.

La defrişările din trecut, făcute în special în scopul extinderii păstoritului, agriculturii şi aşezărilor umane, timpurile moderne au adăugat tăierile în scopuri economice pentru satisfacerea nevoilor

iIndustr a lemnului

de lemn ale societăţii. Rezultatul nu constă doar în diminuarea pădurii, ci şi în degradarea ei progresivă. Pădurile cultivate nu au acelaşi randament, stabilitate, rezistenţă şi forţă protectivă.

În funcţie de procentul actual de împădurire, distingem: ţări cu păduri suficiente (din Asia, Oceania, America

Centrală); ţări cu păduri relativ puţine, dar încă la limita de echilibru

diminuat foarte puternic 70% → 30%

ecologic (din Europa şi America de Nord) şi ţări extrem de sărace în păduri (Africa Tropicală, Australia). Pe ansamblu, starea cea mai apropiată de optimul ecologic o

are America de Sud, fiind continentul cu cel mai mare procent de împădurire (46.7%).

America de Sud 46.7%

Africa Despădurirea a luat proporţii dramatice, în special în Algeria,

Egipt, Africa de Sud. Impactul cel mai puternic s-a produs în zonele intertropicale, cu mare instabilitate climatică. În Ghana, Nigeria, Etiopia şi Kenya se despăduresc zone imense pentru a face loc culturilor agricole.

Algeria, Egipt, Republica Malgaşă

181

Page 182: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

O regiune serios afectată este Republica Malgaşă, unde toate pădurile de pe ramura vestică şi nordică au dispărut, distrugându-se biotopurile proprii unor specii unice, necunoscute în alte păţi ale lumii. Singura parte a Africii relativ bine păstrată, cu un potenţial forestier apreciabil, este zona ecuatorială (Zair, Gabon, Niger, Congo).

Asia Pe locul pădurii de odinioară s-a instalat deşertul (Hindustan,

Iranian, Arabic, Sirian). În plus, chiar teritorii prospere în trecut, cum a fost Semiluna fertilă (zona dintre Tigru, Eufrat şi Mediterana), au devenit sărace, cu vegetaţie sezonieră.

Tăbliţele de lut babiloniene descoperite la Marea Moartă vorbesc de bogate culturi de cereale, livezi cu pomi fructiferi, podgorii, păduri de cedri, care ocupau un areal continuu din Munţii Taurus (Turcia) până în Munţii Libanului, Amanului (Siria) şi în Cipru. Tăierea masivă a cedrilor a condus la dispariţia acestui arbore. Astăzi există doar în Liban o modestă rezervaţie cu cedri. La fel de puternic a fost impactul uman asupra pădurilor şi în

Liban,

A

A

China

Extremul Orient. Cele mai mari distrugeri au avut loc în China, în bazinele fluviilor Huanhe şi Iantzî.

merica de Nord Deşi a fost bine conservată până la venirea coloniştilor,

pădurea din acest continenti a suferit cea mai rapidă şi mai violentă transformare din istoria omenirii. Din cauza timpului prea scurt în care s-a produs modificarea, animalele şi plantele n-au avut posibilitatea să se replieze, să se acomodeze cu noile condiţii create de om şi multe din ele au dispărut. Pădurea a fost afectată astfel că,

-19% în urma

din 382 milioane hectare, au mai rămas doar 311 milioane hectare, din care 216 milioane hectare păduri degradate. Despăduriri masive s-au produs şi în Mexic, cu urmări dezastruoase pentru echilibrul ecosistemic, din cauza climatului subtropical.

colonizării

merica de Sud Despăduririle au avut intensitate inegală, în funcţie de gradul

de accesibilitate şi direcţia de propagare a presiunii demografice. Cea mai afectată zonă a fost Brazilia răsăriteană, dar şi Columbia şi Chile. Pădurea amazoniană tinde şi ea să fie distrusă din cauza construirii infrastructurii de transport – marea magistrală amazoniană.

Brazilia răsăriteană, Columbia, Chile

182

Page 183: Ecologie Generala

Ecologie generală

Europa Despăduririle s-au produs lent, dar „moartea pădurilor” este

aici poluarea (ploile acide). Tăierile, distrugerile neraţionale nu au condus numai la pierderea pădurilor, ci chiar la pierderi materiale, de vieţi omeneşti, cum s-a întâmplat în nordul Italiei unde, din cauza despăduririlor, inundaţiile au avut efecte devastatoare.

Ploile acide – „moartea pădurilor” Despăduririle reprezintă una din ameninţările principale

aduse echilibrului ecologic al biosferei şi duc în mod sigur la desfigurarea irevocabilă a ecosistemelor.

Introducerea de noi specii Urmările negative ale schimbărilor aduse în structurile

biocenotice pot deveni catastrofale, în special în spaţiile insulare şi în ecosistemele fragile, unde posibilităţile de compensare a devierilor de la normal sunt reduse. Aceste schimbări au fost provocate de om în mod conştient, de exemplu, pentru a favoriza o specie cu valoare economică, sau inconştient, o dată cu extinderea civilizaţiei pe noi continente.

Cadrul nr. 8- 3 Modificarea structurii biocenotice

În Ţara de Foc au fost introduse, în 1950, câteva cupluri de castori de origine canadiană. Profitând de mediul de viaţă favorabil şi neavând duşmani naturali, aceştia au îndiguit mari porţiuni din apele curgătoare provocând inundaţii ale fluviilor şi numeroase uscări de arbori. Pescarii polonezi au exterminat lutria în scopul protejării peştilor. Rezultatul a fost cu totul altul: din cauza maladiilor, efectivele de peşti au scăzut simţitor. Tot pe această linie, în China (1960) s-a recurs la distrugerea păsărilor pentru a proteja recoltele, dar efectul a fost înmulţirea exagerată a insectelor care au provocat culturilor pagube devastatoare. Introducerea în Madagascar a carnivorelor domestice (câini, pisici) a dus la exterminarea speciilor de păsări aptere, pierzându-se, pentru totdeauna, 24 de endemisme importante pentru ştiinţă. Pagube însemnate şi mari, însoţite de ruperi ireversibile ale echilibrului ecologic, s-au înregistrat şi în Noua Zeelandă. Această insulă, săracă din punct de vedere faunistic, avea numeroase nişe ecologice neocupate, pe care coloniştii le-au ocupat cu 34 de specii de mamifere şi 31 specii de păsări. Prin înmulţire exagerată, acestea au degradat vaste suprafeţe de pădure şi au declanşat fenomenul de regresiune biologică.

Poluarea A devenit, în ultimele decenii, un fenomen mai mult sau mai

puţin generalizat, ancorat în realitatea începutului de mileniu. Efectele acesteia pot fi analizate din perspectiva fiecărui individ, a societăţii, a speciilor de plante şi animale, a ecosistemelor sau a viitorului întregii planete.

183

Page 184: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

Direct sau indirect, poluarea induce modificări ale ecosistemelor fără ca acestea să poată fi sesizabile întotdeauna în timp util (de exemplu, „moartea pădurilor”).

Verificarea cunoştinţelor

Enunţaţi legile de organizare şi funcţionare ale ecosistemului de pădure. Analizaţi acţiunea lor la nivelul ecosistemului pădurii de stejar.

Cum asigură ecosistemul de pădure protecţia mediului înconjurător şi menţinerea echilibrului ecologic?

Care sunt particularităţile structurale ale ecosistemelor acvatice? Identificaţi componentele specifice în diferite tipuri de ecosisteme acvatice.

Justificaţi oportunitatea înfiinţării „Rezervaţiei Biosferei Delta Dunării” plecând de la polifuncţionalitatea acestui complex de ecosisteme.

Identificaţi relaţiile de interacţiune, fluxuri de substanţă şi de energie posibile între ecosistemele din Delta Dunării.

Care sunt căile prin care se exercită influenţa activităţilor social-economice asupra ecosistemelor şi cum se corelează acestea cu efectele produse?

184

Page 185: Ecologie Generala

99.. EECCOOSSIISSTTEEMMEE AAMMEENNAAJJAATTEE

9.1 Caractere generale 9.2 Ecosisteme agricole 9.3 Ecosisteme urbane 9.4 Ecosisteme rurale 9.5 Ecosisteme industriale

- deşeuri - topoclimă urbană - infrastructură - simbioză industrială - solă - dematerializare - spaţiu de hrană - Kalundberg - OMG - PIE

Obiective Identificarea modalităţilor prin care se particularizează ecosistemele amenajate în ceea ce priveşte fluxurile de substanţă şi energie

Evidenţierea utilităţii ecosistemelor naturale şi a mecanismelor ecologice preluate sau menţinute în ecosistemele amenajate

Înţelegerea funcţionalităţii ecosistemelor agricole şi a importanmţei acestora în satisfacerea necesităţilor de hrană ale omenirii

Analiza intensităţii influenţei antropice în ecosistemele specifice spaţiului rural

Înţelegerea transferului de „know-how” ecologic în procesele de producţie industriale şi nu numai

185

Page 186: Ecologie Generala

Ecologie generală

Pb

Flsno

9.1 Caracetere generale

Activitatea omului s-a desfăşurat păstrând o legătură permanentă cu sistemele funcţionale din natură. Acestea furnizează materiile prime, resursele primare şi asigură menţinerea condiţiilor specifice vieţii. Pentru a-şi atinge mai bine obiectivele, omul s-a folosit însă nu numai de ceea ce ofereau ecosistemele naturale, ca producţie biologică, ci şi de întreaga „tehnologie” perfecţionată evolutiv. Astfel au luat naştere formaţiuni mai mult sau mai puţin stabile, dependente de intervenţia umană, dar care îşi desfăşoară activitatea pe principii similare celor naturale.

roducţie iologică

„Tehnologie”biologică

Ecosistemele amenajate sunt ecosisteme în care intervenţia umană se manifestă la un nivel de supraveghere a funcţionării (ecosistemele forestiere şi acvatice cu rol productiv), prin înlocuirea unor mecanisme ecologice (ecosistemele agricole) sau prin

radicală a mediului (ecosistemele urbane, ecosisteme industriale).

i

Spre deosebire de ecosistemele naturale, a căror funcţionare se materializează prin realizarea stabilităţii şi menţinerea în echilibru a componentelor vii şi nevii în anumite condiţii date, în ecosistemele artificiale există o determinare, în

1

transformarea

ţunc iona-tate – atisfacerea

i

,

ecesităţilor mulu

sensul de satisfacere a necesităţilor omului. Un ecosistem artificial cuprinde:1

o biocenoză în care plantele de cultură şi animalele domestice sunt predominante, însoţite fiind de o floră şi o faună „naturale”;

totalitatea oamenilor din sistem; clădirile, căile de acces şi, în general, toate elementele alogene

Biocenoză

i

„Intensivi-zare” energetică

oamen , elemente alogene, deşeuri

produse de om sau aduse din alte părţi, inclusiv lucrarea şi amenajarea solului;

reziduuri şi deşeuri aflate în afara ciclurilor biogeochimice naturale. Caracteristic acestor ecosisteme este „intensivizarea” lor

energetică, determinată, pe de-o parte de necesitatea creării unui excedent de biomasă (recolta), iar, pe de altă parte, de activităţi specifice omului, efectuate direct, dar mai ales exosomatic, prin intermediul uneltelor, maşinilor etc. Astfel, nu mai este suficientă energia solară, cu atât mai mult cu cât în mod direct omul nu o poate valorifica mai eficient decât oricare alt organism, fiind necesară utilizarea altor surse de energie. Aceasta conduce la creşterea numărului transformărilor energetice şi, implicit, a

Ionescu, A., Săhleanu, V., Bândiu, C., Protecţia mediului înconjurător şi educaţia ecologică,

Bucureşti, Editura Ceres, 1989, p. 91

186

Page 187: Ecologie Generala

najate

Ecosisteme ame

acumulării de entropie, în condiţiile în care transferul de energie nu se corelează cu cel al substanţei, ceea ce, în timp, duce la dezechilibru, manifestat prin epuizarea resurselor şi acumularea deşeurilor.

Decizia omului nu este rezultatul prelucrării informaţiilor venite de la componentele sistemului într-un mecanism de autoreglare, ci este dictată de nevoile imediate, indiferent de „interesele” celorlalte componente vii sau nevii ale ecosistemului sau chiar de arbitrar. Fluxul informaţiei, fiind polarizat de interesele umane, antrenează în procese liniare substanţa şi energia, care dereglează echilibrul sistemului, dependent de transferul efectuat din alte sisteme. Practic, se declanşează mecanisme cu finalităţi opuse celor din natură, ecosistemele artificiale îndreptându-se nu spre o stare de climax, ci spre instabilitate crescândă, dezordine.

Mecanisme cu finalităţi opuse celor din natură

Acţiunile omului ajută doar la menţinerea unui echilibru aparent, cu preţul unui consum din ce în ce mai mare de energie, care, printr-un efect de „cerc vicios”, antrenează şi sporirea entropizării.

9.2 Ecosisteme agricole

9.2.1 Evoluţie istorică Impactul agriculturii primitive asupra biosferei nu a produs

dezechilibre decât în unele părţi ale Globului. Ulterior, când s-a trecut la agricultura tradiţională şi industrială, aceste modificări s-au generalizat, afectând planeta Pământ.

i

Autonomia omulu faţă

de natură În evoluţia ecosistemelor agricole se individualizează mai multe etape. Într-o primă fază, formarea ecosistemelor agricole s-a realizat prin defrişări sau incendieri ale pădurilor, pentru extinderea terenurilor de păşunat. Acesta reprezintă momentul desprinderii omului de sub incidenţa ciclurilor naturale şi dobândirea unei autonomii limitate faţă de ecosisteme.

Perfecţionarea tehnologică şi introducerea uneltelor cu 3-4.5 mii de ani în urmă, folosirea animalelor în activităţile agricole, selectarea speciilor şi a soiurilor au făcut posibilă creşterea populaţiei umane prin asigurarea cu hrană, astfel încât densitatea a putut ajunge până la 50 loc/km2. Datorită surplusului de energie oferit de agricultură, omul îşi restructurează şi mediul de viaţă, ceea ce dă naştere oikumenei.2

Transfor-marea mediului → oikumena

Treptat, se trece la o nouă agricultură care se bazează pe un tip aparte de ecosistem. Sistemele de agricultură au evoluat, cu

2 Bran, Florina, Ecologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 151

187

Page 188: Ecologie Generala

Ecologie generală

precădere, în zonele temperate, unde scăderea fertilităţii solului se produce mai lent, iar sezonul rece face inaccesibile majoritatea posibilelor surse de hrană. Ca metodă de întreţinere, iniţial, se lasă terenul să se „odihnească” sub formă de pârloagă (terenul nu se mai cultiva). Pe acest teren se instalau buruienile şi erau folosite ca păşuni; animalele, prin dejecţiile lor, refăceau rezerva de elemente nutritive a solului.

Ulterior, cultivarea terenului devine continuă, fertilizarea fiind realizată prin utilizarea resturilor de plante şi a dejecţiilor de animale care asigurau regenerarea humusului. Se acumulează astfel compuşi minerali solubili, uşor accesibili pentru plante (de exemplu, nitraţi).

Agricultura zilelor noastre se realizează pe baze ştiinţifice prin utilizarea soiurilor şi raselor ameliorate genetic, a

3

îngrăşămintelor chimice, furajelor concentrate, irigaţiilor, mecanizării lucrărilor, pesticidelor etc. Acestea permit obţinerea de producţii ridicate în sisteme intensive de cultivare a plantelor şi de creştere a animalelor pentru satisfacerea necesităţilor de hrană a unei populaţii în continuă creştere.

9.2.2 Structură şi funcţii Ecosistemul agricol constituie o unitate funcţională a biosferei, creată şi controlată de om în vederea obţinerii unei producţii ridicate şi de calitate superioară, în

Ameliorare genetic, mecanizare, chimizare

Pârloagă

condiţii economice şi sociale tot mai avantajoase. Structura spaţială este determinată de om pe baza

necesităţilor de producţie, pe mai multe nivele ierarhice, delimitările fiind stabilite printr-o planificare în cadrul unui management care integrează componentele ecologice şi economice. Gradul de omogenitate este ridicat, baza trofică uniformă asigurând aceleaşi caractere nivelurilor trofice superioare.

Ecosistemele agricole au tendinţa de a evolua spre starea de climax – maximă ordine structurală şi funcţională posibilă într-un ecosistem dat prin reţeaua sa de interacţiune. Pentru a împiedica această tendinţă, este necesar un consum de energie ridicat din partea oamenilor (lucrări de întreţinere a culturilor).3

Unitatea elementară în ecosistemele agricole este considerată sola (parcela), reprezentată de o suprafaţă delimitată administrativ, de dimensiuni relativ mici şi având condiţii uniforme, pe care omul înfiinţează biocenoza, al cărei element edificator este planta de cultură.

Ionescu, A., Fenomenul de poluare şi măsuri antipoluante în agricultură, Bucureşti, Editura Ceres, 1982, p. 254

188

Page 189: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

Ierarhic superior solei este asolamentul în care se încadrează sola prin rotaţie. Astfel, pe arealul asolamentului, în timp, se creează condiţii relativ uniforme de sol, întrucât componentele biocenozei sunt constante, deşi anual îşi modifică poziţia relativă. La un moment dat, biocenoza dintr-un asolament este suma biocenozelor din solele componente, în care se menţin relaţiile caracteristice dintre specii, în primul rând relaţiile trofice şi cele de tip biochimic, alelopatic.

Cadrul nr. 9-1 Interacţiuni biochimice în ecosistemele agricole Alelopatia la plantele de cultură se manifestă prin coline. Acestea sunt substanţe secretate prin sistemul radicular care, datorită uniformităţii fitocenozei, atinge nivele destul de ridicate în sol. Acţiunea lor se poate manifesta atât prin inhibarea creşterii speciei producătoare (autotoxicitate), cât şi a altor specii. Cunoscând aceste influenţe biochimice se stabileşte succesiunea culturilor într-un ecosistem agricol, evitându-se, pe cât posibil, monocultura – cultivarea unei suprafeţe cu aceaşi specii mai mulţi ani consecutivi. Acumularea colinelor este responsabilă în mare parte şi de fenomenul cunoscut sub denumirea de „oboseala solului” – diminuarea progresivă a recoltelor de la un an la altul pe terenurile cultivate cu aceeaşi plantă. La grâul cultivat, au fost identificaţi: acidul izomicetinic, aldehida salicilică, vanilina şi acidul dihidroxistearic. Fiecare dintre aceste substanţe a manifestat acţiune toxică asupra germinaţiei şi creşterii plantelor de grâu. Practicând monocultura de grâu timp de 4 ani, Sehreiner şi Reed (1970) au constatat scăderi succesive de recoltă care se corelează cu textura solului. Extractele obţinute dintr-un sol cultivat cu grâu şi-au pierdut efectul fitotoxic asupra grâului numai după ce pe solul respectiv nu s-a mai cultivat cu grâu timp de şase ani.4 Efecte fitotoxice asupra grâului are şi porumbul, făcând parte din aceeaşi familie (Gramineae). De asemenea, porumbul influenţează negativ şi sfecla, salata, tomatele, ceapa, având efecte toxice în primele lor faze de vegetaţie, care coincid cu perioada de descompunere a

e porumb.

Unităţile administrative care agregă mai multe asolamente pot fi considerate un nivel superior de integrare. Se poate realiza şi o asociere cu sectorul zootehnic, fiind astfel edificate circuite

Biocenozăconstantă

rădăcinilor d

complete ale substanţei şi energiei. În plan funcţional, ecosistemul agricol integrează 4

subsisteme: biocenoza agricolă, biotopul, subsistemul agrofitotehnic şi subsistemul socio-economic.5 Interconectarea lor este reprezentată schematic în fig. 9-1.

Biotopul agricol Este definit prin factorii climatici, edafici şi orografici care

induc o anumită intensitate a proceselor fiziologice. Pentru a îmbunătăţi aceste condiţii şi pentru a le adapta la cerinţele speciei de cultură se modifică uneori cel natural prin terasări, arături de

Adaptat la cerinţele plantei cultivate

4 Soran, V., Borcea, M., Omul şi biosfera, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Encilopedică, 1985, p. 216 5 Dejeu, L., Petrescu, C., Chira, A., Hortiviticultură ecologică, Bucureşti, Editura Ceres, 1997, p. 136

189

Page 190: Ecologie Generala

Ecologie generală

mare adâncime (desfundări), amendamente pentru corectarea reacţiei solului, irigaţii, cretizare etc.

Fig.9-1, Schem

CULTURA AGRICOLĂ (SPECIA CULTIVATĂ)

Energia solară cu factorii de biotop

Factori tehnici Factorii social-economici

Producţie cantitativă şi calitativă

Omul (control eficient

în ecosistem)

B1 B2 B3

T1

T2 ,

T3

T4

T5

E1

E2 ,

E3

E4

T1 – soiuri ameliorate T2 – lucrări mecanizate T3 - chimizare T4 - irigare T5 – organizarea şi sistematizarea teritoriului

B

cepţia ştiinţifică a energetică bustibili teriale de

1 – factori climatici 2 – factori pedologici 3 – factori orografici

BB

a ec

EE

E1 – conE2 – baz

3 - com4 – ma

os

Sistemului agricol (după Dejeu şi colab., 1997)

Biocenoza agricolă Este formată din plantele de cultură, împreună cu toate

organismele vii existente în spaţiul de cultură (microorganisme, dăunători, buruieni etc.). Este o biocenoză simplă, mai puţin stabilă, fiind vulnerabilă la accidentele climatice, dar mai ales dezechilibre generate de lipsa mecanismelor de autoreglare a efectivelor populaţiilor. Astfel, este necesară aplicarea lucrărilor specifice (tăieri, tratamente fitosanitare, praşile, irigaţii etc.). Aceste măsuri vizează sporirea biomasei utile (recolta plantei de cultură), nu realizarea unui echilibru între diferitele populaţii.

Sporirea biomaseutile omulu

i i

Subsistemul agrofitotehnic Cuprinde lucrările prin intermediul cărora omul îşi exercită

controlul permanent în ecosistem: tratamente, sisteme de susţinere, praşile, tăieri, recoltare, fertilizare etc.

190

Page 191: Ecologie Generala

menajate

ul socio-economic Reprezintă totalitatea mijloacelor de mecanizare şi a

Ecosisteme a

Subsistem

materialelor de producţie (îngrăşăminte, pesticide, mijloace de susţinere etc.) introduse în ecosistem pentru menţinerea echilibrului acestuia.

Interacţiunea acestor sisteme manifestată prin procese biologice de ambianţă fizico-climatică şi socio-economice desemnează ecosistemul agricol drept un sistemic bioeconomic, în care controlul structural şi funcţional se realizează prin management agricol. Trăsăturile

ecosiste-mului agricol

În ansamblu, ecosistemul agricol reprezintă o unitate funcţională creată de om pentru a controla procesele de producţie de biomasă, creându-se o independenţă relativă faţă de restricţiile ecologice specifice ecosistemelor naturale. În acest context, ecosistemul agricol se individualizează prin:

productivitate biologică ridicată; randament fotosintetic ridicat prin creşterea indicelui suprafeţei foliare

(raportul dintre suprafaţa foliară şi suprafaţa de teren cultivată); consumuri energetice ridicate, determinate de preluarea activităţii nişelor

ecologice neocupate de către acţiuni consumatoare de energie; accelerarea vitezei de circulaţie a elementelor chimice (în special,

macroelemente) în ciclurile biogeochimice; uniformitatea biocenozei şi, implicit, a biomasei produse; menţinerea într-un stadiu tânăr (în care sunt predominante procesele de fixare a

, de producţie a substanţei organice); ea periodică a unei proporţii importante de biomasă;

a de substanţe chimice de sinteză mai mult sau mai puţin adabile (pesticide, îngrăşăminte chimice etc.).

energiei eliminar prezenţ

biodegr

Însuşirile sistemelor biologice se transmit şi ecosistemelor

agricole. Transformările realizate de om la nivelul componentelor sistemului induce însă manifestări deosebite ale acestor însuşiri.

Lucrările mecanice, tipul de îngrăşăminte folosite, rotaţia culturilor modifică însuşirile solului, fiecare din aceste acţiuni având repercusiuni asupra favorabilităţii momentane a solului pentru o specie dată şi influenţând tipul şi intensitatea noilor intervenţii, conform caracterului istoric.

Integralitatea din ecosistemele agricole este mult afectată pentru că biocenozele au fost simplificate, rămânând multe nişe ecologice neocupate. Rolul lor în funcţionarea ecosistemului este preluat de activitatea omului (de exemplu, menţinerea unui anumit nivel al populaţiilor de insecte defoliatoare nu se realizează prin

Nişe ecologice neocupate

191

Page 192: Ecologie Generala

Ecologie generală

activitatea consumatorilor de gradul al II-lea, ci prin tratamente cu insecticide, folosirea soiurilor rezistente etc.)

Programul. La plantele din ecosistemele agricole se menţin programe specifice (de exemplu, răsucitul frunzelor în timpul arşiţei de vară), în timp ce altele sunt modificate în favoarea omului, urmărindu-se creşterea recoltei.6

Echilibrul dinamic. Pentru a evita dezechilibrul generat de competiţia dintre plantele de cultură şi buruieni intervin atât plantele, prin viteza de creştere, suprafaţă foliară, cât şi omul care aplică măsuri chimice sau mecanice pentru evitarea îmburuienării sau stabileşte epoca de semănat astfel încât plantele de cultură să

6

7

8

9

acopere prin frunze solul înainte de răsărirea buruienilor.7Eterogenitatea. Este mult mai redusă, atât la plantele de

superioare, cât şi la consumatori, deoarece pe solă se cultivă, de regulă, o singură specie, uniformitatea accentuându-se în cazul monoculturii. Efectul direct este cel de diminuare a stabilităţii, ecosistemele agricole fiind vulnerabile la variaţii relativ mici ale factorilor ecologici.

Autoreglarea se realizează atât prin acţiunea plantelor cultivate, cât şi ca rezultat al intervenţiei antropice. Numărul redus al conexiunilor interne, rezultat din uniformitatea ridicată a biocenozei şi biotopului, determină rolul preponderent al omului în realizarea acestei însuşiri esenţiale pentru menţinerea

Stabilitate redusă

Autoreglare dependentă

ţi

de interven iaomulu

ecosistemului.

9.2.3 Securitatea alimentară Consumul de alimente asigură între 1 764-3 535 kcal/zi/locuitor.8

Acestea pot fi luate din produsele vegetale şi animale consumate. Prezenţa în alimentaţie a unor aminoacizi esenţiali, care se găsesc numai în produsele de origine animală, face obligatorie şi utilizarea acestora în alimentaţie.

O calorie stocată în biomasa consumatorilor (erbivorelor) este rezultată din mai multe calorii stocate de producători (plantele verzi). Astfel, aceasta se obţine din circa şapte calorii primare. În acest caz, o raţie alimentară de circa 3 501 kcal/zi, din care 1 709 kcal provin din produse animaliere, este echivalentă cu 13 755 kcal primare.9

1 calorie animală = 7 calorii primare

Şchiopu, D., Ecologie şi protecţia mediului, Note de curs, USAMV Bucureşti, 1995, p. 210 Idem Puia, I., Soran, V., Agroecosistemele şi alimentaţia omenirii, Bucureşti, Editura Ceres, 1990, p. 40 Idem, p. 42

192

Page 193: Ecologie Generala

enajate

Cum păsările şi ovinele consumă seminţe (furaje concentrate) înseamnă că acestea sunt în competiţie cu omul, în timp ce bovinele (exceptând cele îngrăşate în complexe specializate), consumând furaje grosiere, nu creează această situaţie. Totuşi, o raţie alimentară normală trebuie să includă şi furaje concentrate.

Asigurarea necesarului de hrană pentru populaţie reprezintă una din variabilele cheie ale ecuaţiei populaţie în creştere - resurse limitate. Deşi societatea modernă a condus la o diversificare şi la o amplificare fără precedent a nevoilor umane, persistă încă deficienţe în satisfacerea nevoilor elementare, cum este şi nevoia alimentară.

La nivel mondial, indicele producţiei alimentare l-a devansat pe cel al creşterii populaţiei. Ca o excepţie, la nivel zonal, o reprezintă continentul african, unde se manifestă o tendinţă inversă. Astfel, pe durata mai multor decenii indicele de creştere a populaţiei a fost, în medie, de aproximativ 3% pe an, în timp ce indicii producţiei alimentare s-au situat sub 2% pe an.10

Trăim, în prezent, într-o lume divizată sub aspect nutriţional, în care unii oameni mănâncă prea mult, iar alţii prea puţin. Ambele categorii suferă de malnutriţie. Este o ironie faptul că cei care sunt „suprahrăniţi” şi supraponderali, ca şi cei subnutriţi şi subponderali se confruntă cu probleme medicale similare, efectele asupra sănătăţii fiind asemănătoare – sensibilitate mai mare la îmbolnăviri, speranţă de viaţă redusă şi productivitate diminuată.11

Oferta alimentară a omenirii se bazează pe două componente

ţIndicele produc iei alimentare > Indicele creşterii populaţiei

ţţ

ţ

Malnutri ie:- Subnutri ie- Supranu-

tri ie

Ecosisteme am

fundamentale: ecosistemele naturale şi ecosistemele agricole, la care se adaugă ecosistemele parţial amenajate, cu rol productiv (de exemplu, acvaculturile).

Prima categorie furnizează, încă direct, cantităţi însemnate, în special de proteine animale (de exemplu, ecosistemele marine, oceanice, ale apelor interioare), dar creşterea intensităţii exploatării înseamnă depăşirea capacităţii de refacere a biomasei prin mecanismele naturale.

Rezultă faptul că cea mai mare parte din creşterea viitoare a ofertei mondiale de hrană trebuie să provină de pe terenurile cultivabile, din ecosistemele agricole.

Variabilele care caracterizează această componentă sunt: suprafaţa disponibilă de a fi cultivată (terenuri agricole – arabil,

i

Ecosisteme naturale – prote ne animale

Ecosisteme agricole – produse vegetale şi animale

10 Bran, Florina, Fenomene ecologice şi riscuri economice, Bucureşti, Editura ASE, 2000, p. 60 11 Brow, L.R., Starea lumii 2000, Bucureşti, Editura Tehnică, 2000, p. 158

193

Page 194: Ecologie Generala

Ecologie generală

păşuni, fâneţe), reprezentând spaţiul de hrană; resursele de apă pentru irigaţii; fertilitatea solurilor; tehnologiile agricole şi materialul biologic.

hrană Aria minimă de teren arabil care poate hrăni o persoană

variază, printre altele, şi în funcţie de provenienţa alimentelor şi calitatea lor: la o dietă austeră, fără proteine animale şi fără grăsimi, bazată pe alimente de provenienţă vegetală, aria minimă este de 0.09 ha, în timp ce la o dietă bogată, cu produse vegetale şi animale, în parte prelucrate industrial, aria minimă este de 0.62 ha.12

Din suprafaţa uscatului de 14.8 miliarde hectare, suprafaţa agricolă este de 4.1 miliarde hectare, adică 28%. Dacă luăm în calcul numai suprafaţa arabilă, ca spaţiu propriu-zis de hrană, aceasta reprezintă doar 10% din total. Raportând terenul productiv la numărul de locuitori (6.1 miliarde în 2000) rezultă un spa ţ iu de hrană de 0.26 hectare/locuitor, altfel spus 3.8 persoane la un hectar. Această valoare acoperă însă diferenţieri mari între continente şi ţări. În Asia, de exemplu, norma de teren agricol care revine unei persoane este de 0.15 hectare, de circa 4.3 ori mai mică decât cea din America de Nord şi America Centrală.13 În ţara noastră revin aproximativ 0.4 ha de teren arabil şi 0.8 ha teren

0.26 ha/loc.

3.8 loc./ha

1

1

1

1

1

Spaţiul de

agricol (arabil, pajişti, plantaţii).14

Ţinând seama de dublarea populaţiei în perspectiva anului 2100, norma de teren arabil se va reduce la mai puţin de jumătate, adică la 0.13 hectare, sub suprafaţa pe care o reprezintă în prezent în China, în condiţiile în care suprafeţele actuale se vor menţine constante.15

Luând în considerare şi posibilitatea modificării suprafeţei în sensul creşterii, trebuie menţionat faptul că aceasta nu are întotdeauna efecte pozitive. „Sunt cunoscute atâtea exemple când acestea s-au făcut pe seama reducerii nejustificate a unor terenuri forestiere sau terenuri ocupate cu păşuni şi fâneţe şi mai puţin prin atragerea în circuitul agricol a unor terenuri neproductive sau slab productive.”16

Mai mult, există numeroşi factori naturali şi antropici care diminuează suprafaţa productivă: eroziunea solului; deşertificarea;

ţ

ţ

Extindere = defrişare, des elenire păşuni, fâne e

2 Bran, Florina, op. cit, p. 159 3 Bulgaru, M., Dreptul de a mânca, Bucureşti, Editura Economică, 1996, p. 72 4 Bran, Florina, op. cit, p. 65 5 Brown, L.R., op. cit, p. 163 6 Bulgaru, M., op. cit., p. 72

194

Page 195: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

degradarea chimică şi antropizarea (utilizarea terenului în alte scopuri decât cel agricol – urbanizare, industrializare, turism etc.).17

de apă pentru irigaţii Folosirea irigaţiilor a însemnat una din primele acţiuni de

control a factorilor ecologici de către om, respectiv de modificare a biotopului. Aceasta a permis crearea unor surplusuri imense de hrană cu implicaţii profunde în organizarea, ierarhizarea şi dezvoltarea societăţii.

Importanţa irigaţiilor este susţinută de câteva date statistice relevante. Astfel, multe ţări, între care China, Egipt, India, Indonezia, Pakistan se bazează pe terenuri irigate pentru obţinerea

17%terenuri

Resursele

a peste jumătate din producţia internă de alimente. De asemenea, circa 40% din hrana lumii provine din 17% terenuri agricole care sunt irigate. India, China, Pakistan, S.U.A. (concentrând şi o proporţie însemnată a populaţiei mondiale) însumează peste jumătate din terenurile irigate la nivel mondial.18

Apele folosite pentru irigaţii pot proveni din două categorii de surse: de suprafaţă (lacuri, râuri) şi subterane. Ambele surse pot deveni limitative pentru practicarea agriculturii.

Debitul apelor de suprafaţă depinde de regimul climatic şi de gradul de împădurire al bazinelor hidrografice, iar, din punct de vedere calitativ, încărcarea apelor cu poluanţi sau mineralizarea ridicată sunt principalii factori care determină disponibilitatea pentru irigaţii.

Tabelul nr. 9-1 Suprafeţe agricole irigate ale primelor 20 de ţări şi totalul în lume, 1995

Nr. crt.

Ţara Suprafaţa

irigată (mil. ha)

Proporţia de teren agricol care este irigată (%)

1. India 50.1 29 2. China 49.8 52 3. S.U.A. 21.4 11 4. Pakistan 17.2 80 5. Iran 7.3 39 6. Mexic 6.1 22 7. Rusia 5.4 4 8. Thailanda 5.0 24 9. Indonezia 4.6 15

irigate → 40% din hrană

Împădurire Poluare

17 Bleahu, M., Priveşte înapoi cu mâine... Priveşte înainte cu teamă, Bucureşti, Editura Economică, 2002, p. 106-107

18 Brown, L.R., op. cit. p. 46

195

Page 196: Ecologie Generala

Ecologie generală

Nr. crt.

Ţara Suprafaţa

irigată (mil. ha)

Proporţia de teren agricol care este irigată (%)

10. Turcia 4.2 15 11. Uzbekistan 4.0 89 12. Spania 3.5 17 13. Irak 3.5 61

Egipt 3.3 100 Bangladesh 3.2 37 Brazilia 3.2 5

1

14. 15. 16.

17. România 3.1 31 18. Afganistan 2.8 35 19. Italia 2.7 25 20. Japonia 2.7 62 21. Alte ţări 52.4 - Totalul global 255.5 17

Sursa: UN Food and Agriculture Organization (1997), 1996 Production yearbook, Rome Pomparea apei din surse subterane este singura soluţie de

menţinere a ecosistemelor agricole în zonele unde densitatea reţelei hidrografice este redusă – majoritatea zonelor aride. În prezent, o parte însemnată a pânzelor freatice importante sunt supraexploatate, extrăgându-se un volum mai mare de apă decât cel care se reîntoarce prin infiltrare.19

Epuizarea pânzelor freatice

Fertilitatea solurilor condiţionează direct productivitatea ecosistemelor agricole

fiind dependentă de numeroşi factori (aprovizionarea cu elemente nutritive, pH, proprietăţi aerohidrice etc.). Pentru menţinerea potenţialului productiv pe termen lung este necesară o gestionare atentă prin stabilirea raţiilor de îngrăşăminte corelată cu cerinţele fiecărei specii cultivate, dar şi cu ritmul de diminuare a rezervei organice reprezentate de humus.

Brown (2001) atrage atenţia asupra faptului că, deşi utilizarea îngrăşămintelor chimice a permis triplarea recoltei agricole la nivel mondial după 1950, o evoluţie similară nu mai este posibilă. Această restricţionare rezultă din randamentul scăzut de valorificare care conduce la eliminarea excesului în apele subterane şi ecosistemele marine, unde se declanşează dezechilibre ecologice.

Ciclurile biogeochimice din agroecosisteme, care asigură refacerea fertilităţii solului, sunt dependente de om; singura legătură cu ecosistemele naturale învecinate sau precedente

Corelarea fertilizării cu „exportul” prin recoltă

9 Bran, Florina, Ioan, Ildikó, Ecosferă şi politici ecologice, Bucureşti, Editura ASE, 2002, p. 46

196

Page 197: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

agroecosistemelor se realizează prin populaţiile de fitofagi sau alţi dăunători care nu pot fi distruşi sub o anumită limită.

Caracterul nesaturat al agrobiocenozei reduce la valori extrem de mici funcţia antierozională manifestată de biocenozele naturale, fapt ce face ca, sub acţiunea apei, să fie îndepărtate din

ţFunc ie

antierozi-onalăredusă

agroecosisteme nu numai anumite elemente, ci chiar cantităţi apreciabile de sol. Fenomenul se corelează direct cu reducerea corespunzătoare a productivităţii, mergând până la dezechilibrarea completă a agroecosistemului.20

Tehnologiile agricole Prin abordarea sistemică a agriculturii contemporane şi prin

crearea de complexe agricole, recoltele se ridică la maximum posibil în condiţiile unui aport optim de materie, energie şi informaţie, controlate fiind de factorul antropic.

Perfecţionarea agrotehnicii, prin aplicarea rezultatelor cercetării ştiinţifice explică randamentul sporit în conversia energiei solare. În acelaşi timp, tehnologiile moderne au la baza consumuri

iRandament fotos ntetic ridicat

energetice ridicate, bazate în special pe utilizarea energiei fosile.

Materialul biologic În ecosistemele agricole, omul duce la extrem simplificarea

reţelei trofice, dirijând întreaga activitatea productivă în vederea satisfacerii nevoilor proprii. Simplificarea este dublată de o uniformizare permanentă a întregului sistem agricol mondial datorită, pe de o parte, restrângerii speciilor cultivate şi, pe de altă parte, chiar în cadrul acestora, printr-o eliminare a soiurilor şi

30 specii deplante

raselor cu productivitate nesatisfăcătoare. Aproape întreaga cantitate de resurse alimentare mondiale era realizată, la nivelul anului 1980, pe seama cultivării a 30 de specii de plante (grâu, orez, porumb, cartof, batate, manioc etc.) şi a creşterii a 7 specii de animale (porci, bovine, păsări). 21

Pe de altă parte, ameliorarea speciilor constituie unul din factorii motori care au permis valorificarea din ce în ce mai eficientă a biotopului agricol. În continuare, potenţialul de producţie şi însuşirile de rezistenţă ale soiurilor/raselor constituie cheia de boltă pentru asigurarea continuităţii recoltelor, dar şi pentru extinderea spaţiului de hrană.

Intervenţia asupra materialului biologic este un caz tipic de gestionare informaţională. Omul modifică informaţia genetică

Gestionare informa-ţională

7 specii de animale

20 Bran, Florina, op. cit., p. 160 21 Idem, p. 165

197

Page 198: Ecologie Generala

Ecologie generală

pentru a obţine manifestări fenotipice favorabile, respectiv pentru a spori eficienţa utilizării resurselor de energie şi de substanţă.

O direcţie inovatoare şi controversată în acelaşi timp o reprezintă folosirea organismelor modificate genetic (OMG) (tabelul nr. 9-2). Acest termen generic se aplică organismelor cărora li s-au transferat gene de la o altă specie, fără a exista o legătură filogenetică, ele fiind cunoscute şi sub denumirea de organisme transgenice. Principalul avantaj care a promovat OMG-urile îl reprezintă posibilitatea de a obţine într-un timp incomparabil mai scurt calităţile dorite pentru o specie, la care se adaugă aceea de a „manipula” însuşirile favorabile dincolo de barierele genetice interspecifice.

OMG – organisme transgenice

Tabelul nr. 9-2 Organismele modificate genetic (OMG) şi utilizările lor

OMG Modificarea genetică Sursa de gene Scopul modificării

genetice Primii

beneficiari

OMG utilizate în prezent

Porumb Rezistenţă la atacul dăunătorilor

Bacillus thuringiensis

Reducerea pagubelor determinate de insecte

Producătorii agricoli

Soia Toleranţă la erbicide Streptomyces Creşterea eficienţei în controlul îmburuienării

Producătorii agricoli

Bumbac Rezistenţă la atacul dăunătorilor

Bacillus thuringiensis

Reducerea pagubelor determinate de insecte

Producătorii agricoli

Escherchia coli

Producerea de chynozin şi renin Bovine Fabricarea

brânzeturilor Prelucrători consumatori

Garoafe Alternanţe de culori Fresia Diversificarea producţiei de flori

Distribuitori, consumatori

OMG în curs de realizare

Viţa de vie

Rezistenţă la atacul dăunătorilor

Bacillus thuringiensis

Reducerea pagubelor determinate de insecte

Producătorii agricoli

Peştele Tilapia Hormoni de creştere Somonul arctic Intensificarea creşterii Piscicultori

Plopi Toleranţă la erbicide Streptomyces Creşterea eficienţei în controlul îmburuienării Silvicultori

Somon Hormoni de creştere Somonul arctic Intensificarea creşterii Piscicultori

Eucalipt Lignină modificată Pinus sp. Procesarea hârtiei Silvicultori, industria hârtiei

Orez Exprimarea betacarotenului Erwina Adaos de

micronutrienţi

Consumatorii deficitari în vitamina A

Ovine Anticorpi în lapte Homo sapiens sapiens

Obţinerea de lapte fortificat consumatori

Sursa: FAO, Roma, 2001

Argumentaţia ostilă utilizării OMG-urilor pleacă de la considerente cum sunt: riscul potenţial pe care îl comportă în relaţia directă cu sănătatea, impactul indirect asupra ecosistemelor, şansele noilor generaţii etc.

198

Page 199: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

Crearea ecosistemelor agricole echivalează cu înlăturarea de pe o anumită suprafaţă a biocenozelor naturale, instituite de-a lungul unor îndelungate perioade de evoluţie şi înlocuirea lor cu biocenoze mai simple, controlate de om.

Primele agroecosisteme păstrau, cu siguranţă, un număr apreciabil de populaţii biologice din ecosistemele naturale pe care le înlocuiau. Ele se întindeau pe suprafeţe restrânse, încadrându-se în ansamblul natural, fără să prejudicieze structura iniţială a acestui ansamblu. Dispunerea lor spaţială era condiţionată de extinderea spaţială a biotopurilor naturale favorabile plantelor de cultură. Cu timpul, ele s-au lărgit prin amenajări artificiale ale acestor biotopuri.

Cadrul nr. 9-2 Extinderea ecosistemelor agricole prin desecări şi irigaţii inundabile ale fluviilor, ale Nilului, Tigrului şi Eufratului etc., extinderea s-a n desecări; în zona aridă acest lucru s-a făcut prin practicarea irigaţiilor. Biocenoza care o impune omul în biotopul amenajat este similară stadiului tânăr de din seria dinamică a ecosistemelor naturale, cu deosebirea că omul favorizează

speciile utile în locul celor cu adaptări naturale eficiente.

Înlocuirea bioceno-zelor naturale

ţPerfec io-narea

Omul menţine în permanenţă caracterul juvenil, nesaturat al ecosistemului agricol, înlăturând prin agrotehnică producătorii de biomasă neutilizabilă în dieta proprie sau a animalelor domestice, precum şi pe unii consumatori. El determină acumularea de cantităţi semnificative de biomasă vegetală pe care o utilizează pentru nevoile sale. Cea mai mare parte a acestei biomase,

În luncile efectuat priagricolă pecolonizare

mecanis-melor ecologice

reprezentând resursele alimentare pentru om şi animalele domestice, este exportată în afara ecosistemelor şi consumată pe arii restrânse. Mărimea biomasei este mai mare decât canitatea obţinută din ecosistemele naturale, randamentele fotosintetice şi ale asimilării fiind îmbunătăţite comparativ cu cele din natură.22

9.3 Ecosisteme urbane

Ecpsistemele urbane sunt reprezentate de aşezările umane unde se creează relaţii specifice de interacţiuni între un mediu puternic transformat de om şi comunitatea umană.

Relaţiile se încadrează, cu precădere, în sfera socio-economică şi clădesc o entitate distinctă creată şi controlată de om. Alături de acestea, s-au edificat structuri specifice organizării ecosistemice ca o manifestare a tendinţei formelor de viaţă de a-şi extinde continuu teritoriul explorat, de a valorifica întregul potenţial al mediului.

22 Bran, Florina, Relaţia om-mediu în pragul anului 2000, Bucureşti, Editura ASE, 2000, p. 45

199

Page 200: Ecologie Generala

lmnîeîîopnc

2

Ecologie generală

Biotopul urban Este puternic artificializat, încărcat cu elemente alogene (clădiri,

infrastructură, căi de comunicaţie etc.) pentru a satisface nevoi umane din ce în mai diversificate, apărute o dată cu sporirea gradului de civilizaţie.

Elemente alogene

Modificarea caracteristicilor suprafeţei active induce o topoclimă specifică, cu influenţe negative asupra posibilităţii de dispersare a poluanţilor, respectiv asupra calităţii aerului (cadrul nr.9-3).

Cadrul nr. 9-3 Topoclima urbană Suprafaţa activă în ecosistemul urban se încălzeşte puternic. Cauzele acestui fenomen sunt

egate de caracteristicile materialelor de construcţie (piatră, ciment, sticlă, metal) care acumulează ai multă căldură decât covorul vegetal la aceeaşi cantitate de energie radiantă solară, dar şi de

ecesitatea încălzirii clădirilor pe durata sezonului rece. Un efect compensator în această direcţie l are transparenţa redusă a atmosferei, care diminuează intensitatea radiaţiei solare. Încălzirea ste determinată şi de particularităţile circulaţiei curenţilor de aer. Aglomerarea clădirilor de nălţimi mari determină formarea de unităţi celulare în care aerul practic se recirculă, ceea ce mpiedică schimbul de căldură, pe de o parte, şi împrospătarea aerului, pe de alta. Rezultă de aici altă caracteristică a climei oraşului – schimbul de aer redus cu exteriorul şi acumularea oluanţilor. Acest lucru favorizează formarea de inversiuni termice care se materializează în aşa umita „pernă” sau „cupolă staţionară”.23 Rezultă de aici efectele sanogenetice nedorite, aracterul încărcat al aerului urban.

Fig. 9-2 Atmosfera în biotopul urban (după Reichholf, 1999)

O altă caracteristică a biotopului urban este diversitatea, existând însă posibilitatea delimitării unor fragmente relativ omogene, specifice fiecărui ecosistem urban (construcţii, locuinţe, grădini, parcuri periurbane şi urbane, ziduri vechi, lacuri şi alte medii acvatice etc.)

3 Ciulache, S., Clima oraşului, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1980, p. 116

200

Page 201: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

În acelaşi timp, se manifestă efectele liniarizării proceselor de transformare a substanţei prin concentrarea „reziduurilor” în atmosferă, sol, apă ceea ce limitează nivelul de populare, supravieţuind numai speciile cu valenţă ecologică suficient de largă.

„Reziduu-rile” – factori limitativi

Biocenoza urbană se diferenţiază de multe ori substanţial de biocenoza

ecosistemelor naturale specifice localizării respective. De asemenea, se pot identifica câteva trăsături comune ale acesteia indiferent de configuraţia factorilor de mediu naturali. Prin urmare, aşezările urbane sunt atractive pentru numeroase specii de animale prin:

abundenţa şi accesibilitatea resurselor de hrană reprezentate de depozitele de alimente, deşeurile menajere, dar şi de hrana oferită de om;

adăpostul relativ pe care îl oferă faţă de prădători şi factorii climatici nefavorabili.

Astfel, unele specii s-au adaptat atât de bine la condiţiile biotopului urban, încât devine dificilă disocierea lor de acest mediu

şi analiza comportării lor originare. Adaptarea este favorizată de manifestarea slabă a concurenţei interspecifice, speciile având posibilitatea de a-şi lărgi nişele ecologice.24

Fig. 9-3 Lărgirea nişei ecologice a şoarecelui de casă în ecosistemul urban (după Reichholf, 1999)

24 Reichholf, J., A települések ökológiája, Magyar Könyvklub, 1999, p. 37

201

Page 202: Ecologie Generala

Ecologie generală

Sub raport energetic, aglomerările urbane sunt dependente de un flux energetic deosebit de intens, alimentat de ecosistemele agricole şi surse de energie mai mult sau mai puţin regenerabile.

La nivelul unui oraş, al ecosistemului urban, se vor lua în considerare ca factori ecologici elemente cum sunt: energia extrasomatică (energia utilizată în afara organismelor vii), fluxurile energiei somatice şi alimentare, posibilităţile de reciclare a materialelor, structurile edificate de om, zonele libere, transportul, caracteristicile populaţiei, cultura şi civilizaţia umană, suprafaţa şi repartizarea spaţiilor verzi etc.25

9.4 Ecosisteme rurale

Localităţile rurale sunt cele mai vechi aşezări umane, a căror formare este indisolubil legată de stabilizarea populaţiei, respectiv „decuparea” primelor suprafeţe din natură pentru a impune controlul uman. Agricultură,

păduri, locuire

În analiza ecosistemelor rurale, intervine nevoia de a integra informaţii referitoare la ecosistemele naturale şi la ecosistemele agricole, între care se manifestă aici fluxuri mai mult sau mai puţin intermediate de activitatea omului.

Criteriile pentru definirea caracterului rural al unui spaţiu relevă adoptarea unor concepţii foarte diferite:26

în Franţa, spaţiul rural este acel teritoriu unde predomină producţia agricolă,

Eac

25 C26 I

iar elementele naturii se găsesc în stare mai pură; în Belgia, se consideră că spaţiul rural defineşte, în primul rând, un anumit gen de peisaj, fiind vorba de un teritoriu cultivat de om; în Germania, sunt considerate spaţii rurale toate spaţiile care se găsesc în afara zonelor de mare densitate a populaţiei umane; în S.U.A., în funcţie de ponderea populaţiei agricole, se vorbeşte despre rural agricol (rural farm) şi rural neagricol (rural non-farm) etc.

cosistemul rural este format de aşezările rurale şi suprafeţele de teren pe care cestea îşi exercită influenţa (terenuri agricole, păduri, păşuni, fâneţe), unde se orelează ritmul activităţilor social-economice cu ritmul proceselor naturale.

Componentele ecosistemelor rurale sunt reprezentate de: - terenul cultivat, păşunile şi fâneţele inclusiv amenajările

introduse de om, care constituie, de fapt, ecosisteme agricole;

ândea, Melina, Bran, Florina, op. cit., p. 368

dem, p. 117

202

Page 203: Ecologie Generala

Eco ajate

Ae

27 C

sisteme amen

- aşezarea rurală, ca o celulă organizatoare a vieţii rurale, care se diferenţiază după tipul de habitat determinat de condiţiile naturale şi activităţile agricole specifice;

- grupul uman (populaţia) – alături de care apar, de la caz la caz, alte componente socio-economice, mai mult sau mai puţin specifice spaţiului rural. De altfel, componentele socio-economice ale ecosistemelor rurale sunt acelea care măsoară gradul şi intensitatea procesului de umanizare în spaţiul respectiv; indică eficienţa sau ineficienţa intervenţiei omului asupra factorilor de mediu şi sintetizează modele de viaţă socială şi forme de organizare şi gestionare a spaţiului geografic.

Localizarea ecosistemelor rurale este corelată, asemenea tuturor ecosistemelor naturale, cu accesibilitatea unor resurse vitale pentru comunităţile de oameni. Între acestea, prezenţa resurselor de apă a fost hotărâtoare, iar caracteristicile acestora şi configuraţa altor resurse şi condiţii au influenţa formele de organizare a ecosistemelor rurale.

În zonele montane favorabile păşunatului, izvoarele au generat aşezări risipite sau doar amenajări umane folosite în scop zootehnic, turistic sau forestier. Liniile de izoare de la contactul mediilor fizice (munte – Subcarpaţi, Subcarpaţi – dealuri – câmpie), beneficiind de spaţii productive pentru agricultură, au favorizat ecosisteme rurale cu structură ramificată. În cazul piemonturilor, cu spaţii reduse pentru actvităţi economice primare, ecosistemele

t

Teren cultivat şi

i

gospodăr

Aşezarea rurală

Grupul uman

Resurse de apă

Fapte social-istorice

rurale sunt compacte.27

La confluenţele de apă, în microdepresiuni, „zonele de răspântie”, mai ales în câmpie, au fost favorizate variate forme de localizare a vetrelor rurale, care s-au transformat ulterior în centre industriale sau comerciale. Văile marilor râuri au generat, în diverse zone ale luncilor lor, adevărate „furnicare” umane, adăpostite în cele mai diverse forme şi tipuri de locuire. Nilul, „fluviul minune”, este, poate, cel mai bun exemplu din istoria omenirii, unde dezvoltarea ecosistemelor rurale a fost corelată cu ritmul exogen, al inundaţiilor anuale.

Inundaţiile, alunecările de teren şi alte fenomene geomorfologice au obligat comunităţile rurale să se stabilească pe promontorii naturale de tip „popină”, ori „grădişte”, care asigurau şi o protecţie socială şi strategică.

ictiv tăţi conomice

ucu, V., Geografia aşezărilor rurale, Târgovişte, Editura Domino, 2000, p. 49-51

203

Page 204: Ecologie Generala

Ecologie generală

Evenimentele istorice, dar şi activităţile economice, în special cele agricole, au influenţat, întemeierea de noi aşezări, precum şi „dispersarea” comunităţilor prin procese de roire ori transhumanţă.

Organizarea ecosistemului rural este determinată de modul în care se poziţionează elementele componente cheie („dominante”). Pe baza acestui criteriu, se identifică mai multe tipuri morfostructurale de sate (cadrul nr. 9-4), caracteristice şi unor particularităţi ale biotopului, în special cele determinate de marile unităţi de relief.

Cadrul nr. 9-4 Tipuri morfostructurale de sate

Satele risipite (împrăştiate, diseminate, cu case izolate) constituie ecosistemele rurale cele mai simple, născute din simţul practic, puterea de intuiţie şi adaptare a omului la un mediu natural cu un potenţial economic specific. Reprezintă faza embrionară a localităţii rurale, atât sub raport structural, cât şi în ceea ce priveşte funcţionarea. Structura este extrem de simplă, cu gospodării puternic dispersate pe versanţi sau pe podurile mai netede ale platformelor. Ocupaţia de bază a locuitorilor este creşterea animalelor pe baza folosirii extensive a fâneţelor şi valorificării păşunilor alpine şi subalpine. Satele răsfirate constituie, din punct de vedere structural, un tip de tranziţie de la risipire

unare, în care se observă o tendinţă evidentă de separare a vetrei de moşie. terioară nu este influenţată atât de relief, cât de ocupaţia locuitorilor. Creşterea rural se face prin construcţii noi, amplasate periferic. Ca urmare, sporul de ribuie la extinderea suprafeţei satului pe axe radiare, tentaculare şi generează e vatră. e se formează prin agregarea gospodăriilor astfel încât vatra se separă complet el de sate apar în zona de câmpie, în partea joasă a depresiunilor intramontane, u intracolinare. Acest ti p morfostructural este caracteristic ecosistemelor rurale mină ecosisteme agricole, iar fragmentarea reliefului este redusă. Gruparea

2

excesivă la adOrganizarea inecosistemului populaţie contforme variate dSatele adunatde moşie. Astfsubmontane saîn care predo

gospodăriilor se datorează întemeierii sloboziilor de către mănăstiri, nobili, precum şi „înlesnirii alimentării cu apă de-a lungul văilor cu lunci largi din regiunile stepice.”28 Sunt, în general, sate cu un număr mare de locuitori, iar activităţile economice predominante sunt agricole, cu deosebire cultivarea cerealelor.

Elementele alogene din ecosistemele rurale sunt mai puţin agresive, dispunerea lor reflectă o aorecare „supunere” în faţa legilor obiective ale naturii. Acumularea deşeurilor este, de asemenea, un proces cu intensitate scăzută datorită satisfacerii unui număr semnificativ de nevoi din autoconsum, astfel că nu mai sunt introduse produse cu diferite ambalaje, datorită posibilităţilor multiple de valorificare a deşeurilor organice în cadrul gospodăriilor.

Elemente alogene puţine

Refolosirea deşeurilor

8 Cucu, V., Geografie umană şi economică, Bucureşti, Editura Printech., 1998, p. 89

204

Page 205: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

9.5 Ecosisteme industriale

Asocierea atributului industrial cu noţiunea de ecosistem are, aparent, caracterul unei contradicţii, a unei situaţii imposibile. Faptul se datorează obişnuinţei de a considera ecologia şi sistemele pe care le studiază în termenii definiţiei clasice – „economia naturii”. Dar, nu trebuie să uităm faptul că şi noi, oamenii, împreună cu tehnologiile noastre, suntem parte intengrantă a naturii. „Natura înseamnă totul, inclusiv omul cu «minunatele lui ... maşini lucrătoare».”29

Primele studii de ecologie aplicată s-au concentrat mai multe asupra efectelor determinate de poluare şi mai puţin asupra modului în care se produc emisiile. În ecologia industrială, cercetările pleacă de la o abordare diametral opusă: sistemul industrial trebuie interpretat ca un ecosistem, fiid caracterizat de mijlocirea continuă a unui flux de substanţă, energie şi informaţie. Mai mult, întregul sistem industrial se bazează pe resurse şi servicii furnizate de celălalte ecosisteme,

Pvgîn

i

I dustr al

29 B

n

de care nu poate fi disociat. Conţinutul atributului „industrial” este, în acest context, mai

larg, el cuprinzând toate activităţile umane care au loc în societatea tehnologică modernă – turism, menaje, servicii medicale, transporturi, industrie etc.

Ecosistemul industrial s-a conceptualizat plecând de la nevoia de a identifica o abordare practică a durabilităţii şi de a aduce răspunsul la întrebarea „Cum poate fi operaţionalizat conceptul de dezvoltare durabilă într-un mod fezabil din punct de vedere economic?”

În ecosistemele industriale, se admite prezenţa aşa-ziselor lanţuri trofice industriale, pe baza cărora s-a formulat conceptul de parc (reţea) industrial ecologic (PIE).

arcul industrial ecologic este un ansamblu de întreprinderi care cooperază pentru a alorifica cât mai bine resursele prin recuperarea reciprocă a deşeurilor pe care le enerează (deşeul produs la o întreprindere este folosit ca materie primă la o altă treprindere).

Noţiunea de parc are un conţinut funcţional, asemenea ecosistemului, şi nu are o proiecţie spaţială. În prezent, sunt în fază de proiectare peste 50 de PIE, în special în America de Nord, Europa de Vest şi Asia.

Analog cu modelul natural al structurii funcţionale, şi în ecosistemele industriale se diferneţiază componente cu funcţii

toate activităţile

umane

ran, P., Economica valorii, Bucureşti, Editura ASE, 2001, p. 26

205

Page 206: Ecologie Generala

Ecologie generală

specifice, mai mult sau mai puţin importante, pentru integralitatea sistemului. Astfel, centralele producătoare de electricitate reprezintă o „specie cheie”.

Adoptarea modelului „ecosistem” în proiectarea întreprinderilor industriale va însemna şi abandonarea realizării unor unităţi singulare. Astfel, dacă obiectivul principal este o fabrică de prelucrare a trestiei de zahăr, ecosistemul industrial va mai cuprinde o fabrică de hârtie, o rafinărie, o centrală termică pentru a recupera toate produsele secundare.

Edificarea ecosistemelor industriale va avea la bază următoarele principii:

deşeurile şi produsele secundare trebuie valorificate sistematic, asemenea ofice din ecosistemele naturale, unde toate reziduurile devin resurse. te numai un aspect, care vizează, în general, produsele finite, după ce urata de viaţă a acestora; pierderilor prin dispersarea care se produce o dată cu trecerea inite la consumatori;

Produc ia de electricitate

ţ

proceselor trReciclarea ess-a încheiat d

diminuarea produselor f

economia trebuie dematerializată, pentru a se minimiza fluxul de substanţă şi energie. De exemplu, promovarea telefoniei mobile, înlocul telefoniei fixe, economia bazată pe internet ş.a.;

ontribuţiei energetice a combustibililor fosili. Deşi relativ nou, conceptul de ecosistem industrial a fost deja

pus în aplicare. Astfel, în Danemarca, acesta s-a materializat în Simbioza industrială de la Kalundberg, în care sunt implicate:

diminuarea c

Simbioza

centrala termoelectrică Asnćs, o rafinărie de petrol norvegiană, o companie multinaţională de biotehnologii (Novo Nordisk), o companie suedeză de materiale de construcţii (Gyproc), oraşul Kalundberg care beneficiază de energia termică, o companie care se ocupă cu refacerea solului (Bioteknisk Jordrens) şi alte companii mai mici la care ajung fluxurile de substanţă şi energie.

Ecosistemele industriale nu sunt imitaţii ale ecosistemelor naturale. Ceea ce s-a preluat din noţiunea de ecosistem este însăşi esenţa ei, respectiv funcţionarea asigurată de fluxul continuu de substanţă şi energie. Cu alte cuvinte, imitaţia a fost depăşită prin adoptarea principiilor pe care se bazează fenomenele ecologice şi prin interpretarea lor în termenii civilizaţiei industriale.

i

i

Respectarea princ piilor ecologice

industr alăKalundberg

6 companii

206

Page 207: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

Verificarea cunoştinţelor

• Realizaţi o analiză comparativă între ecosistemele agricole şi cele naturale. Explicaţi modul în care se modifică echilibrele relative şi importanţa intervenţiei umane.

• Analizaţi variabilele care condiţionează asigurarea resurselor de hrană prin funcţionalitatea ecosistemelor agricole.

• Identificaţi componentele care particularizează ecosistemele amenajate în ecosistemele agricole şi urbane.

• Care sunt factorii de mediu specifici în ecosistemul urban? Cum reacţionează componentele biocenotice?

• Explicaţi mecanismul lărgirii nişelor ecologice în ecosistemul urban.

• Care este conţinutul conceptului de ecosistem industrial?

207

Page 208: Ecologie Generala

208

Page 209: Ecologie Generala

1100.. EETTEERROOGGEENNIITTAATTEEAA PPEEIISSAAJJUULLUUII

10.1 Spaţiul şi fenomenul ecologic 10.2 Noţiunea de scară în ecologie 10.3 Factorii diversificării 10.4 Analiza structurală

- ecologia peisajului - feed-back - eterogenitate spaţială - gradient - scări spaţiale - procese demografice - nivel de organizare - compoziţie - scară ecologică - configuraţie

Obiective

Integrarea dimensiunii spaţiale în înţelegerea fenomenului ecologic

Cunoaşterea metodologiei de analiză spaţială a utilizate în studiul peisajelor eterogene

Identificarea factorilor fizici şi biotici care determină diversificarea peisajelor

Cunoaşterea posibilităţilor de corelare a scărilor spaţiale şi temporale cu procesele ecologice

Înţelegerea importanţei analizei spaţiale a peisajelor eterogene în perspectiva fundamentării proceselor decizionale implicate în stabilirea utilizării terenurilor

209

Page 210: Ecologie Generala

Ecologie generală

fenomenul ecologic

10.1 Spaţiul şi

Tratarea fenomenelor ecologice într-o perspectivă spaţială constituie o preocupare relativ recentă în ecologie, motivată, în principal, de nevoia de a furniza informaţii realiste privind evoluţia fenomenelor pentru care nu există posibilitatea investigării empirice. Astfel de informaţii sunt din ce în ce mai i

Abordarea spa ială a fenomenulu

ţ

solicitate în procesele decizionale, având în vedere necesitatea conservării peisajelor, ecosistemelor, speciilor, ceea ce nu înseamnă altceva decât justificarea unei anumite utilizări a terenurilor.

ecologic

Ecologia peisajului sau ecologia spaţiului aduce în centrul atenţiei eterogenitatea spaţială, fapt care o diferenţiază de abordarea din perspectiva clasică, în care se presupunea că sistemele analizate sunt omogene în spaţiu. Dezvoltarea acestei noi direcţii de cercetare a fost posibilă şi ca urmare a perfecţionării mijloacelor de investigare în profil teritorial. Astfel, Sistemul Informatic Geografic (Geographic Information System - GIS) a permis atât colectarea de date, cât şi disponibilizarea unei largi varietăţi de analize ale acestora.

Eterogenitatea peisajului

GIS Sisteme automate de monitorizare

Spaţiul este ultima frontieră în ecologie. Partea cea mai importantă a istoriei acestei ştiinţe s-a desfăşurat într-o percepţie nonspaţială: concurenţi perfect amestecaţi cu organismele pradă; ecosisteme concepute ca „bazine” omogene de carbon şi elemente nutritive. Cu toate acestea, spaţiul este foarte important pentru acest domeniu al investigării ştiinţifice, întrucât:

Ecologia este definită ca studiu al interacţiunii dintre organisme şi mediul lor lipsit de viaţă, iar acest mediu este profund spaţial (se modifică în spaţiu);

Ecologia este, de asemenea, definită ca domeniu de studiu al interacţiunilor, iar intensitatea acestora variază în funcţie de distanţa dintre elementele implicate, iar distanţa implică localizare spaţială.

Ecologia spaţială se concentrează asupra eterogenităţii şi tipologiei spaţiului, încercând să evidenţieze modul în care pot fi descrişi factorii care le generează, respectiv implicaţiile lor şi modificările care apar o dată cu trecerea timpului.

Caracterizarea diferitelor tipuri de peisaje implică identificarea lor şi stabilirea scării la care se manifestă, urmată de o descriere statistică sau cantitativă. Factorii diversificării şi ai formării diferitelor tipuri de peisaje sunt de natură abiotică, rezultat al reacţiilor demografice. Aceşti factori sunt determinaţi de regimul perturbărilor, care se suprapun peste cei demografici. Dinamica peisajelor este, în general, evidenţiată prin modelare, întrucât experimentarea este tehnic imposibilă la scară spaţială şi, implicit, temporală. Eterogenitatea spaţială influenţează populaţiile, comunităţile, ecosistemele, cunoaşterea acestor

210

Page 211: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

interacţiuni devenind extrem de importantă pentru fundamentarea biologiei conservării şi a managementului ecosistemelor.

10.2 Noţiunea de scară în ecologie

ma dimensiunii spaţiale a ecosistemelor face obiectul a ezbateri teoretice în ecologie. Ea a fost luată în considerare ă explicită în teoria mijloacelor insulare a lui McArthur şi ), conform căreia natura şi bogăţia, specifice populaţiilor ind de mărimea insulei. Conceptul de sistem ecologic s-a

Sa

No

Problenumeroase dîntr-o manierWilson (1967insulare, dep

impus în cercetarea ştiinţifică din acest domeniu, astfel că, în continuare, se ridică problema scării la care vor fi abordate aceste sisteme.

Complexitatea sistemelor ecologice, adesea fragmentate, eterogene şi schimbătoare trebuie abordată la scară spaţială diferită, luându-se în considerare şi modul în care scara spaţială interferează cu cea temporală. „Scările temporale şi spaţiale ale investigaţiilor comune determină gama de modele şi procese care pot fi detectate şi, prin urmare, nivelul de înţelegere şi de explicaţie care poate fi atins.”1 De exemplu, anumite procese pot conduce, pe plan, local la dispariţia definitivă sau temporară a unei specii, în timp ce ea este în plină ascensiune în alte locuri. Pe de altă parte, problema

ţ

Scări spa iale

Scări temporale

schimbării scării constituie unul din obstacolele cele mai importante în dezvoltarea legilor generale sau a modelelor globale. Extrapolarea observaţiilor de la o scară spaţială la o alta rămâne încă un exerciţiu deosebit de delicat.

Unul din principalele elemente care justifică importanţa noţiunii de scară este acela care obligă cercetătorul să pună întrebări privind potrivirea fenomenelor pe care le studiază cu scara la care au fost observate. Această problemă nu priveşte numai tratarea rezultatelor observaţiilor, ci se pune, în aceeaşi măsură, şi în privinţa abordărilor experimentale. Astfel, se poate întâmpla ca structurile detectate să nu corespundă proceselor care ne interesează sau să cumuleze efectele mai multor procese relative la diverse scări.2 Nu există scări bune şi scări rele de observaţie şi de cercetare. Există numai scări care corespund sau nu problemelor care se pun.

Se produc deseori confuzii între noţiunile de scară şi nivel de organizare. Noţiunea de scară este legată de noţiunea măsurării spaţiului şi timpului. A trece de la o scară la alta înseamnă a

Cercetarea fenomenelor la scara potrivită

cară de bordare

ivel de rganizare

1 Levin, S.A., , The problem of pattern and scale in ecology, Ecology 73, 1992, p. 1943-1967 2 Wiens, J.A., The Ecology of Bird Communities: Volume 1, Foundations and Patterns (Cambridge

Studies in Ecology), Cambridge University Press, 1989, p. 257

211

Page 212: Ecologie Generala

Ecologie generală

schimba unitatea de măsură şi a folosi un instrument adaptat la observarea acelei scări. Noţiunea de nivel de organizare nu este legată de un anume instrument, ci rezultă din proprietăţile fundamentale ale materiei vii. Scara se referă la un domeniu de studiu cu dimensiune variabilă: spaţiul sau timpul. Nivelul de organizare depinde de criteriile utilizate pentru definirea sistemului.

Domeniu de studiu cu dimensiune

r

De exemplu, studiile la nivel de populaţie vor avea în vedere interacţiunile dintre indivizi sau grupuri de indivizi, iar studiile la nivel de ecosistem vizează interacţiunile dintre componentele biotice şi abiotice (recircularea substanţelor nutritive). Fiecare din fenomenele menţionate pot fi studiate la scări mai mari sau mai

variabilă

iCriterii de defin re a sistemelo

mici. Un alt domeniu în care se apelează curent la noţiunea de

scară este cel al cartografiei, respectiv al reprezentării proporţionale a unor realităţi la o scară mai mică. Faţă de această semnificaţie, noţiunea de scară utilizată în ecologie are tocmai sensul opus. Astfel, în cartografie o hartă „la scară mare” va avea etaloane foarte fine şi va cuprinde un teritoriu relativ restrâns. Scară mare semnifică faptul că dimensiunea elementelor din teren se reduce de mai puţine ori, astfel că ele rămân mari, aşa cum este cazul schiţelor topografice. În ecologie, „la scară mare” înseamnă procese care se petrec pe suprafeţe foarte extinse, în abordarea cărora se vor folosi etaloane de mari dimensiuni (de exemplu, biomul pădurilor temperate este o abordare la scară mare – continentală). Altfel spus, în ecologie noţiunea de scară implică extindere, dimensiuni mari.

Scara geografică

Scara ecologică

Consecinţele abordării proceselor ecologice la diferite scări pot fi rezumate astfel:

La scară mică, procesele sau restricţiile se mediază şi devin constante. De exemplu, la scara unui eşantion de pădure cu suprafaţa de un ar, se va ignora variabilitatea tipului de material parental al solului: toţi arborii beneficiază de acelaşi tip de sol. În mod similar, la scara temporală a anilor sau deceniilor, variaţiile climatice de tipul tendinţelor nu se manifestă, nu pot fi detectate, deşi pot există fluctuaţii faţă de valorile medii anuale;

Pe măsură ce creştem dimensiunea unităţii analizate, parametrii care erau constanţi la scară mică devin variabili şi trebuie cuantificaţi. Dacă urmărim pădurea dintr-un bazin hidrografic, vor apărea diferite tipuri de sol şi trebuie să ţinem cont de această variabilitate. În acelaşi timp, având în vedere varietatea de la suprafaţa solului, respectiv suprafaţa activă, va apărea şi o variabilitate a topoclimatelor care va influenţa particularităţile pădurii;

212

Page 213: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

Creşterea în continuare a dimensiunii la care sunt analizate procesele ecologice va releva noi interacţiuni. Astfel, la scara peisajelor eterogene, dispersia plantelor şi animalelor emerge ca fenomen nou, care trebuie cercetat;

Prin schimbarea scării de abordare se modifică relaţiile statistice. De exemplu, la scara habitatului, abundenţa speciilor poate fi corelată negativ cu tipul respectiv de habitat, ca rezultat al interacţiunilor interspecifice, dar, dacă se consideră un set de astfel de habitate într-un peisaj eterogen, orice specie ocupând habitate similare, se va corela pozitiv cu acestea.

Pentru a defini unităţile luate în studiu, în cazul nostru peisajele, se pot folosi trei tehnici, corelat cu tipurile de date spaţiale accesibile. Acestea sunt:

Repartizarea punctuală în spaţiu, care cuprinde colecţii de localizări ale unităţii supuse analizei. Se urmăreşte identificare unei legi a repartiţiei, alta decât repartiţia rezultată întâmplător.

Datele geostatistice rezultă din colectarea rezultatelor unor măsurători efectuate în diferite localizări (distribuite regulat sau aleatoriu). În acest caz, nu este relevantă localizarea exactă, cât nivelul măsurat al fenomenului. De asemenea, trebuie stabilit până la ce nivel al distanţei dintre punctele de măsurare datele colectate sunt uniforme. Pentru determinarea acestor limite se folosesc, în general, două metode statistice: autocorelarea şi analiza semivarianţei.

Date tip reţea, respectiv date colectate din unităţi spaţiale delimitate foarte strict, urmând forme geometrice (pătrate, hexagoane etc.), graniţe politice sau alte criterii mai mult sau mai puţin abstracte. Astfel de date sunt colectate cu ajutorul aparatelor de măsurare automate, dar şi prin intermediul sateliţilor. Astfel se va compara variabilitatea dintre unităţi cu variabilitatea din interiorul acestora.

Pentru identificarea scărilor potrivite există numeroase alte metode (Turner et al., 1991, Culliman, Thomas, 1992), însă se pot identifica câteva elemente comune care devin utile şi în abordarea fenomenelor ecologice, astfel:

Fiecare tehnică este foarte eficientă, în măsura în care există cel puţin o caracteristică cu variabilitate regulată. Variabilitatea care nu se supune unei astfel de ordonări (de exemplu, compoziţia mineralogică a solului, repartiţia uscatului etc.) este dificil de exprimat;

Sunt necesare măsurători suficient de amănunţite şi de complete, care să cuprindă suprafeţe sau perioade mari de timp, astfel că utilizarea tehnicilor moderne de măsurare automată este indispensabilă;

Nici una din tehnicile posibile a fi utilizate pentru stabilirea scării corecte de abordare nu este perfectă. Din acest motiv, se recomandă folosirea a două sau mai multe metode pentru stabilirea scării la care vor fi cercetate fenomenele şi procesele ecologice.

213

Page 214: Ecologie Generala

Ecologie generală

Descoperirea scării la care datele măsurătorilor pot fi interpretate este o etapă importantă în delimitarea tipurilor de fragmente de peisaje.

10.2.1 Scări temporale Măsurarea timpului se bazează pe fenomene ciclice cum ar

fi: rotaţia Pământului în jurul Soarelui (anul), rotaţia Pământului în jurul axei sale (ziua) sau ciclul Lunii (28 de zile). Timpul este un continuum, dar el poate fi împărţit arbitrar, în scări de diferite durate, după natura fenomenelor pe care încercăm să le studiem. Astfel, putem face diferenţa între timpul necesar unui răspuns etologic (deplasare, agresivitate) şi timpul necesar unui răspuns genetic (mai multe generaţii). Relaţia între scările temporale, evenimentele fizice şi fenomenele biologice este prezentată în tabelul nr. 10-1.

Fenomene ciclice

Tabelul nr. 10-1 Relaţia teoretică între scările temporale, evenimentele fizice şi fenomenele biologice

Timp (ani)

Echivalent ecologic

Evenimente fizice Fenomene biologice

100 000 100 milenii Mari mişcări tectonice Evoluţia speciilor Fenomen de speciaţie

10 000 10 milenii Cicluri de glaciaţiuni Extincţia speciilor 1 000 Mileniu Perioade secetoase şi

perioade umede Comunicări între bazinele hidrografice

Schimbarea florei şi faunei între continente

100 Secol Fluctuaţii climatice (variabilitate neperiodică a climei)

Durata de viaţă a vertebratelor, a arborilor

10 Deceniu Impactul activităţilor umane El Niño

Dinamica populaţiilor Durata de viaţă a nevertebratelor

1 An Ciclu hidrologic Ciclu sezonier

Ciclu de reproducere Migraţii sezoniere

0.1 Lună Ciclu lunar Succesiune planctonică

0.01 Zi Ciclu nihtemeral Tornade, maree

Ciclu zilnic de alimentare Migraţii zilnice

0.001 Oră Schimbări de temperatură Procese fiziologice Sursa: Jones, C.K.R.T., Khibnik, A.I., Jones, C. (2000), Multiple-Time-Scale Dynamical Systems, Springer-Verlag Telos, p.214

214

Page 215: Ecologie Generala

Eaşte

P„

Eterogenitatea peisajului

Unitatea de timp folosită pentru fiecare disciplină ştiinţifică implicată în studiul proceselor ecologice variază considerabil.

Pentru geologi, unitatea elementară este milionul de ani. În perioade de asemenea dimensiuni, se produc anumite procese, cum ar fi: aşezarea continentelor şi formarea marilor unităţi orografice. Este, totodată, timpul marilor procese de eroziune şi de sedimentare care stau la baza morfogenezei. În plan ecologic, în acest interval de timp, are loc dispersarea populaţiilor vegetale şi animale din zonele de origine. Fenomenele abordate la această scară sunt ireversibile.

e vedere ale climatologiei, scara de timp la care pot fi puse în evidenţă diverse procese este reprezentată de 10 000 - 100 000 de ani. La această scară, variaţiile nivelului mării, precum şi schimbările climatice de mare amploare au contribuit la modificarea peisajului.

orfologiei merge de la studiul paleoecologilor la cel al ecologilor actuali. El se situează între timpul lung al geologilor şi timpul scurt

Fenomene ireversibile

Din punctul d

Timpul geom

al fenomenelor actuale. În cercetarea ecologică, unitatea de măsură a timpului variază între o zi şi sute de

ani, depinzând de durata de viaţă a organismelor şi de rata reproducerii acestora, dar şi de variaţiile periodice ale factorilor abiotici. Astfel, unele specii de peşti sunt active ziua şi inactive noaptea, sau invers, în aşa fel încât ele ocupă anumite habitate doar în anumite momente precise ale zilei. De asemenea, multe specii îşi modifică comportamentul biologic (ciclu de reproducere) în funcţie de variaţiile sezoniere ale temperaturii, ale precipitaţiilor sau ale vântului. Pe scări de 100-500 de ani, devin detectabile modificările în structura şi componenţa ecosistemelor, se pot identifica şi succesiunile ecologice primare sau secundare.

Timpul biologilor şi fiziologilor corespunde timpului în care se produc reacţiile biochimice şi procesele fiziologice, cum ar fi nutriţia, creşterea, reproducerea etc. La acestea, se adaugă studiul ciclului de viaţă şi al factorilor care-l influenţează (autoecologie). De asemenea, este timpul interacţiunilor între indivizi, al studiilor de comportament.

fectele ntropice i scara mporală

rezentul invizibil”

Durata de viaţă a organismelor

Ritmuri exogene şi endogene

Scările de timp menţionate nu sunt delimitări exacte. Procesele care decurg din diverse tipuri de interacţiuni determină suprapunerea fenomenelor din diferite scări de timp.

În explicarea consecinţelor ecologice ale activităţii umane, una dintre cele mai importante restricţii este legată chiar de scara temporală. Astfel, perturbările de antropogene se produc în prezent, în perioade relativ scurte, iar ecosistemele vor reacţiona „imediat” în scara lor de timp, apărând ceea ce specialiştii numesc prezentul „invizibil”. De exemplu, deversarea unor substanţe poluante într-un lac nu va genera o reacţie imediată, care

215

Page 216: Ecologie Generala

Ecologie generală

poate fi identificată în variaţia parametrilor cercetaţi pe

perioade de 1-5 ani. Reacţia ecosistemului va deveni detectabilă la interval de decenii, timp în care continuă aceste deversări, creându-se premisele unor acumulări, care vor genera noi reacţii. Întârzierea este datorată scurgerii timpului necesar pentru producerea proceselor biologice şi ecologice.

10.2.2 Scări spaţiale Abordarea fenomenului ecologic sub raport spaţial s-a

realizat, într-o fază incipientă, prin cartografierea vegetaţiei. Problema scărilor spaţiale este însă la fel de importantă şi atunci când se iau în considerare fluxurile din şi dintre ecosisteme. Multe studii ecologice s-au concentrat asupra unor ecosisteme considerate reprezentative, fără să ia în considerare faptul că ,datorită variabilităţii spaţiale, rezultatele cercetărilor nu pot fi generalizate.

În ultimele decenii, ca răspuns la unele probleme ecologice, cum ar fi variaţiile climatice, schimbarea utilizării terenurilor sau fragmentarea habitatelor, s-au intensificat preocupările legate de identificarea unor unităţi superioare

ui, dar şi cele legate de variabilitatea spaţiului. Progresiv, s-a impus stă ansambluri de ecosisteme interactive în spaţiu şi timp (nu doar un cosisteme juxtapuse), iar acestea formează o entitate ecologică funcţională. e un nivel de integrare superior ecosistemului, la care apar proprietăţi noi

ructura de mozaic, de reţeaua de interferenţe care se formează, fluxul de

Cartogra-fierea vegeta iei ţ

ecosistemulideea că eximozaic de eEste vorba dlegate de st

substanţă, energie şi informaţie dintre acestea. Identificarea acestor unităţi a creat numeroase dezbateri care nu au ajuns încă la o concluzie generală în ceea ce priveşte denumirea acestui „suprasistem”, dar nici vreo concluzie referitoare la conţinutul acestuia.

ţ

Abordarea geografică

Abordare spa ială

Având în vedere faptul că geografia dispune de o metodologie specifică abordării spaţiale, unităţile identificate sunt tributare acestui domeniu ştiinţific, deşi s-au identificat şi unităţi care sunt mai mult funcţionale, cu caracteristici similare unor metaecosisteme. Unitatea teritorială şi sistemică cel mai des folosită, superioară ecosistemului, este noţiunea de peisaj, alături de care sunt luate în studiu şi entităţi precum geosistemul, ecocomplexul, ecoregiunea, bazinul hidrografic, biomul (cadrul nr. 10-1).

Cadrul nr. 10-1 Unităţi „supra-ecosistemice” Geosistemul – conceptul include nu numai ecosistemul, la modul cel mai general, ci interrelaţiile dintre mediul biofizic şi activitatea societăţii (vezi capitolul 2). Un geosistem se caracterizează prin:

- morfologie – structuri spaţiale verticale şi orizontale; - funcţionare – ansamblul transformărilor legate de circuitul energiei, al apei şi al

elementelor minerale şi de procesele geomorfologice actuale; - comportament specific – schimbări de stare care intervin într-o secvenţă de timp dată

216

Page 217: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

În delimitarea geosistemului se pleacă de la aceleaşi principii integratoare ca şi în cazul ecosistemului. Diferenţa marcantă este includerea explicită a activităţilor antropice şi caracterul teritorial, care incumbă integrarea mai multor ecosisteme, cu limite mai bine definite (Roşu, Ungureanu, 1977) Ecocomplexul – este un concept care pune accentul pe fenomenele de interfaţă, dispunerea relativă a diferitelor ecosisteme, fenomenele de conectivitate. Pe plan funcţional, sunt evidenţiate fluxurile dintre ecosisteme, astfel fiind posibilă analiza, într-o manieră coerentă, a speciilor care depind de utilizarea simultană a mai multor ecosisteme (Blandin, Lamotte, 1988). Ecoregiunea – rezultă din recunoaşterea intuitivă a unor mari regiuni ecologice, delimitate datorită omogenităţii lor relative şi aparente ca urmare a combinării caracteristicilor geologice şi climatice într-o exprimare fitosociologică unitară. Noţiunea este foarte utilă în viaţa cotidiană, dar a fost relativ puţin utilizată de ecologi. Bazinul hidrografic – reprezintă suprafaţa de pe care un curs de apă îşi colectează apele pluviale. Noţiunea este preluată din geomorfologie şi a devenit atractivă şi pentru studiul ecologic datorită delimitării spaţiale destul de precise. Caracterul sistemic rezultă însă mai degrabă din interacţiunea factorilor fizici, decât din influenţele exercitate de componenta vie. Biomul – corespunde unor ansambluri vaste, cu o anumită omogenitate în ceea ce priveşte asociaţiile vegetale şi animale, cum ar fi: tundra, stepele, pădurile boreale, pădurile mediteraneene, deşerturile etc. Repartiţia acestor biomuri este sub controlul strâns al macroclimatului (temperatură, umiditate), astfel încât au distribuţie în benzi mai mult sau mai puţin paralele cu ecuatorul (Clements, 1980). Ecobiomul – o mare unitate ecologică structurală, funcţională şi informaţională a ecosferei, cu aspect relativ omogen, format dintr-o grupare de ecosisteme cu relaţii complexe între ele (Pârvu, 2001).

Peisajul reprezintă entitatea spaţială şi vizuală, proprie speciei umane, care integrează litosfera, biosfera şi ansamblul artefactelor umane. Semnificaţia conceptului a cunoscut diverse dezvoltări atât în Europa, cât şi în Statele Unite, dar a generat şi numeroase controverse.

Considerarea peisajului ca unitate superioară ecosistemului impune atribuirea unei autonomii, a integralităţii. Astfel, din punct de vedere ecologic, p fi reprezentat de un mozaic de ecosisteme în interacţiune, a cărui e te spaţială este, cel puţin parţial, consecinţa activităţilor umane. O dată c rea preocupărilor de protecţie a mediului înconjurător de reconstrucţie ea

Dst

eisajul vaterogenitau dezvolta

cologică, termenul de peisaj a devenit de largă circulaţie, chiar dacă cercetătorii dmit o anumită ambiguitate în ceea ce priveşte conţinutul său.

În literatura de specialitate, abordarea fenomenelor ecologice dincolo de scara şi nivelul de organizare a ecosistemelor implică, cel mai adesea, utilizarea noţiunii de peisaj. Semnificaţia, în acest context, este legată nu atât de superioritate ca nivel de integrare, cât mai ales de considerarea componentei spaţiale.

10.2.3 Interacţiunea scărilor temporale şi spaţiale inamica

pa io-emporalăţ

Sistemele ecologice sunt dinamice în timp şi spaţiu. Modul cum timpul şi spaţiul se corelează şi determină o anumită evoluţie a proceselor ecologice constituie o provocare importantă pentru

217

Page 218: Ecologie Generala

Ecologie generală

cercetarea ştiinţifică din acest domeniu. Între întrebările care îşi aşteaptă răspunsul în acest context putem menţiona: Care sunt consecinţele dinamicii spaţio-temporale asupra populaţiilor şi proceselor ecologice? Cum va evolua utilizarea terenurilor?

Dinamica comunităţilor depinde, în mod esenţial, de dinamica habitatelor care controlează distribuţia organismelor, cât şi distribuţia şi accesibilitatea resurselor.

Scările temporale şi spaţiale tind să varieze proporţional. Astfel, procesele care implică suprafeţe mari, extinse, vor determina şi perioade de timp mai mari pentru realizarea lor, dat fiind nevoia parcurgerii unor distanţe mari în timp pentru realizarea reacţiei.

Varia ie propor

ţţională

În studiul ecologic, acest lucru devine important în determinarea setului de date necesare pentru fundamentarea unor modele, ipoteze. Prin urmare, dacă se doreşte evidenţierea unor procese care se desfăşoară la nivelul unui bazin hidrografic (scară spaţială medie) se vor avea în vedere serii de date care să corespundă „timpului geomorfologic” şi „timpului climatic”, acestea fiind apoi completate cu „timpul ecologic”.

Studiile desfăşurate la nivel continental necesită serii de date empirice mult prea lungi pentru a fi accesibile. În cazul acestora, abordarea proceselor ecologice va impune folosirea modelelor.

10.3 Factorii diversificării peisajelor

Diversificarea peisajelor este un proces continuu, care se realizează sub influenţa a numeroşi factori mai mult sau mai puţin interdependenţi, dar şi cu regularitate foarte diferită. Se consideră ediul fizic

M

Adaptarea setului de date

că ar exista trei categorii de factori care induc variabilitatea în profil teritorial. Astfel, mediul fizic constituie cadrul în care interacţionează procesele biotice şi perturbările, generând diversitate.

Procese biotice

Perturbări Corelarea acţiunii factorilor de diversificare cu repartizarea

spaţială a unităţilor teritoriale caracterizate de prezenţa diferitelolr entităţi ecologice îşi are originea în abordările geografice, mergând apoi spre fitosociologie. Termenii ecuaţiei sunt, în astfel de condiţii, factorii de mediu -temperatură şi umiditate-, şi, sub raport biotic, comunitatea de specii vegetale. Analizele se bazează pe variaţia tip gradient a celor doi factori menţionaţit în raport cu alţi parametri ai mediului fizic (altitudine, latitudine, adâncime, înclinare etc.).

Gradientul reprezintă variaţia proporţională a unui factor de mediu în raport cu altul.

218

Page 219: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

Variaţia tip gradient este caracteristică parametrilor climatici, dependenţi de radiaţia solară, a cărei geometrie este deductibilă în raport cu latitudinea, înclinarea, altitudinea. Există însă şi alţi factori ai mediului fizic care se modifică astfel: presiunea hidrostatică, salinitatea, transparenţa, concentraţia de oxigen, presiunea atmosferică etc. Conform gradientului se realizează nivelul de bază al intensităţii cu care se manifestă factorii ecologici. Nivelul măsurat al acestei intensităţi poate însă să fie diferit, având în vedere intervenţia celorlalte două grupe de factori, dar şi interacţiunile dintre factori.

De exemplu, pe versantul nordic al Masivului Făgăraş, izoterma de 6°C se menţine la circa 600 m altitudine, în timp ce pe versantul sudic se situează la peste 700 m (datorită orientării diferite faţă de direcţia de deplasare a maselor de aer, cu anumite caracteristici termice şi de umezeală) şi faţă de Soare (spre nord sau sud). De asemenea, procesele de descendenţă a aerului pe versanţi fac ca în unele sectoare deluroase parametri climatici să se abată de la valorile corespunzătoare gradienţilor. De exemplu, la baza Subcarpaţilor de Curbură există o enclavă topoclimatică în care temperatura şi insolaţia sunt mai ridicate, iar cantitatea de precipitaţii şi umezeala relativă a aerului sunt mai scăzute comparativ cu valorile specifice etajului altitudinal.3

În acest context, înţelegerea acţiunii factorilor de iversificare va trebui să plece de la descompunerea gradienţilor

ţţ

Radiaţia solară Presiunea Transparen a Concentra iade oxigen

d

de mediu prin care să se evidenţieze principalele interferenţe, astfel:

Componentele fizice ale gradienţilor sunt interconectate şi suprapuse. De exemplu, în munţi, temperatura scade cu altitudinea, în timp ce cantitatea de precipitaţii devine cu atât mai însemnată cu cât suntem la cote mai mari;

Fiecare factor are propria scară de variaţie în spaţiu şi timp, astfel că se comportă ca o variabilă la propria lui scară. Astfel, temperatura medie anuală este constantă pentru un versant, dar poate fi diferită între un versant şi altul al aceleiaşi unităţi de relief;

Răspunsul biotic la acţiunea factorilor fizici se poate manifesta prin diferenţierea localizării, creşterii sau mortalităţii; acestora li se suprapun interacţiunile tip competiţie, iar dispersarea poate să atenueze sau, dimpotrivă, să amplifice aceste procese;

Descompunerea gradienţilor

3 Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Trică, Carmen, Eco-economia ecosistemelor şi biodiversitatea, Bucureşti, Editura ASE, 2004, p. 38

219

Page 220: Ecologie Generala

Ecologie generală

Perturbările vor interacţiona atât cu componentele fizice, cât şi cu procesele ecologice.

Având în vedere astfel de interferenţe ale factorilor primari (care duc la diversificarea peisajelor), ei vor fi prezentaţi separat, ţinându-se cont de faptul că acţiunea lor este concertată şi simultană.

10.3.1 Cadrul fizic Mediul lipsit de viaţă formează ceea ce în literatura de

specialitate pare cu termenul generic de cadru fizic. Cu cât devenim mai analitici pe fiecare din componentele acestui cadru,

vom putea identifica factorii individuali, mai mult sau mai puţin divizibili, reductibili la componente. Fiecare dintre aceştia îşi va exercita influenţa la diferite scări, precum şi în corelaţie cu ceilalţi factori.

Cadrul nr. 10-2 Descompunerea bilanţului de apă din sol Bilanţul apei din sol constituie principala restricţie în repartiţia comunităţii vegetale. Analiza acestui indicator este foarte sugestivă în ceea ce priveşte modul în care factorii fizici interacţionează pentru a forma gradienţi de mediu complecşi. Bilanţul de apă din sol exprimă raportul între cantităţile de apă intrate şi ieşite din sol într-un interval de timp dat şi reprezintă expresia cantitativă a circuitului apei în sol.4

Bilanţul apei (Ba) = Intrări de apă + ieşiri de apă care acoperă cererea de apă . o Intrările de apă sunt formate din input-uri şi apa înmagazinată în sol (input + stoc)

Input-urile se formează din precipitaţii la/din care se adaugă/scade cantitatea de apă mobilizată prin drenaj (precipitaţii+drenaj) • Precipitaţiile se cuantifică luând în considerare cantitatea de precipitaţii sub

formă lichidă (ploi şi cantitatea de apă rezultată din topirea zăpezii (ploi + topirea zăpezii). o Cantitatea de apă din ploi este în funcţie de altitudine şi de orografia

terenului, fiind stabilită prin iterpolarea valorilor de la cele mai apropiate staţii meteorologice;

o Cantitatea de apă rezultată din topirea zăpezii este dependentă de temperatură, fiind cuantificată ca rată a topirii pe grade-zi.

• Drenajul apei depinde de înclinarea terenului şi de particularităţile terenurilor din amonte, fiind estimat în funcţie de indicele de convergenţă topografică.

Stocul de apă din sol este în funcţie de textura şi de profunzimea orizontului de sol o Ieşirile de apă sunt determinate de influenţa concomitentă a temperaturii, radiaţiei

solare şi a deficitului de saturaţie a aerului cu vapori de apă. Temperatura variază în funcţie de altitudine şi deficitul de saturaţie. Corelaţia

dintre cei doi termeni se estimează prin utilizarea regresiilor, pe baza valorilor de temperatură de la staţia meteorologică cea mai apropiată.

4 Conea, Ana, Vintilă, Irina, Canarache, A., Dicţionar de ştiinţa solului, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1977, p. 64

220

Page 221: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

Radiaţia solară depinde de înclinaţia şi expoziţia terenului, aspectul suprafeţei şi nebulozitate. De exemplu, pantele cu expoziţie sudică beneficiază de o cantitate mai mare de radiaţii decât cele cu expoziţie nordică. Nebulozitatea se estimează pe baza valorilor înregistrate pentru precipitaţii.

Deficitul de saturaţie al vaporilor de apă este în funcţie de temperaturile minime şi maxime zilnice, respectiv de capacitatea aerului de a acumula căldură.

În aceste condiţii, în funcţie de tipul de date accesibile, climatice (a), respectiv orografice şi pedologice (b), bilanţul de apă din sol poate fi apreciat prin utilizarea relaţiilor:

(a) Ba = f(temperatură, radiaţie solară, deficit de saturaţie, precipitaţii, drenaj, capacitatea de apă a solului)

(b) Ba = f(altitudine, înclinare, aspect, panta din amonte, profunzimea solului, textura solului)

În cazul bilanţului de apă al solului, având la dispoziţie un minimum de informaţie sub formă de date empirice, se pot face aprecieri asupra nivelului înregistrat de ceilalţi parametri, folosind metodele interpolării şi extrapolării. Alte variabile fizice sunt însă mai dificil de urmărit. De exemplu, tipul şi, implicit, caracteristicile solului sunt foarte eterogene din punct de vedere teritorial, fapt care face aproape imposibilă interpolarea sau previziunea.

Tipul de factori fizici care îşi exercită influenţa la un moment dat, în sensul inducerii variabilităţii, depinde foarte mult de scara la care se cercetează fenomenul. Variabilitatea însăşi a factorului este dependentă de scară. Astfel la scări mici, deviaţia standard a valorilor înregistrate de un factor fizic poate avea valori mult mai mari decât în cazul scărilor mari. În funcţie de valorile înregistrate de acest indicator statistic, pot fi calibrate etaloanele utilizate, respectiv scările de abordare.

Variabilitatea depinde de scara de producere

Cunoaşterea componentelor care determină sensul influenţei factorilor fizici, precum şi variaţia lor la diferite scări, are implicaţii asupra reacţiei speciilor la schimbările climatice, dar şi asupra proceselor ecologice. Aceste corelaţii pot fi utilizate în formularea scenariilor în condiţii de schimbări climatice antropogene, în planificarea conservării şi în gestionarea resurselor.

Un teritoriu cu un anumit grad de uscăciune poate avea aceste caracteristici din două cauze majore, dependente de componentele care intră în calculul bilanţului de apă din sol. Astfel, el poate fi uscat pentru că nu primeşte suficientă apă (intrările sunt prea mici) sau pentru că elimină prea multă apă (ieşirile sunt prea mari). Deşi rezultatul este acelaşi în termeni de uscăciune, speciile vegetale care vor coloniza acest teren vor depinde de tipul de deficit care îl caracterizează. Prin urmare, dacă este un deficit determinat de cantitatea mică de precipitaţii, vom avea grupa de specii x, iar dacă este un deficit determinat de temperaturile ridicate (care determină creşterea evaporării), spaţiul va fi populat de grupa de plante y.

221

Page 222: Ecologie Generala

Ecologie generală

Planificarea conservării presupune preselecţia terenurilor. Criteriile utilizate în această acţiune pot să fie bazate pe componentele cadrului fizic, în special atunci când datele empirice referitoare la dispersia speciei nu sunt accesibile. În plus, analiza cadrului fizic permite şi identificarea suprafeţelor pe care se

Plco

de

po

cu

Pr

St

Cr

M

anificarea nservării

înregistrează o variabilitate topografică şi topoclimatică mare şi foarte mare, unde ne aşteptăm să existe şi comunităţi diversificate, care justifică protecţia.

10.3.2 Procesele biotice

Cadrul fizic al eterogenităţii mediului constituie „scena” pe care numeroase procese biotice se intersectează şi contribuie la diferenţierea peisajului. Pe baza particularităţilor şi relaţiilor cu mediul abiotic se delimitează trei categorii de procese, astfel: demografice, interacţiunea populaţiilor şi feed-back-ul şi interacţiunea proceselor biotice cu factorii mediului fizic.

Procese mografice Interac iunea pula iilor

ţţţ Interac iunea

mediul fizic

ocesele demografice

Fiecare din procesele demografice – dispersare, naştere sau stabilire, creştere, mortalitate – constituie factori ai diversificării peisajului. Desigur, astfel de procese sunt relevante pentru populaţiile de plante, care sunt cele mai importante în configurarea peisajului. Contribuţia parţială a acestor procese se prezintă astfel:

abilirea. Plantele de dimensiuni mici „resimt” un mediu diferit faţă de cele înalte. Astfel, ele vor primi lumina filtrată de coronament şi vor valorifica numai umiditatea din stratul superficial. În termeni de interpretare ecologică, aceste diferenţe semnifică faptul că acelaşi factor ecologic, cu aceeaşi intensitate, poate fi restrictiv pentru etapa iniţială şi favorabil în etapa de maturitate a unui ecosistem.

eşterea este procesul asupra căruia se concentrează majoritatea analizelor de tip gradient, precum şi cercetările care abordează competiţia interspecifică. Reacţia organismelor poate fi diferită în funcţie de tipul de factor – de tip condiţional sau resursă. Pentru factorii condiţionali, sunt potrivite modelele bazate pe legea toleranţei (Shelford, 1911), în timp ce pentru factorii-resurse se vor adopta modele corespunzătoare legii factorilor de creştere (Mitscherlich, 1909). Mai mult, în raport cu resursele, intervine şi concurenţa, care va influenţa repartiţia speciilor de-a lungul gradienţilor.

ortalitatea reflectă acţiunea a numeroşi factori. De exemplu, arborii stresaţi de secetă pot muri din cauza atacului de insecte defoliatoare. Mortalitatea poate fi un răspuns la un stres cronic sau la un

222

Page 223: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

eveniment izolat, în acest caz ea putând fi pusă pe seama condiţiilor de mediu necorespunzătoare (rele) sau pe variabilitatea (varianţa) acestor condiţii. Ratele mortalităţii se corelează destul de puternic cu evoluţia mediului fizic, astfel că influenţa asupra variabilităţii peisajului trebuie reconsiderată.

Dispersia poate limita reacţia la gradienţii fizici, întrucât împiedică specia să valorifice resurse accesibile. Efectul poate fi însă şi invers, prin feed-back pozitiv. De exemplu, prezenţa pădurii favorizează menţinerea şi distribuirea uniformă a cantităţii de precipitaţii, ceea ce va întări corelaţia cu evoluţia unui parametru fizic.

Interacţiuni şi conexiuni inverse (feed-back-uri)

Interacţiunile proceselor biotice şi influenţa acestora asupra varietăţii peisajelor a fost analizată la nivelul populaţiilor de arbori. Având în vedere modul în care acestea ocupă spaţiul în etapele de regenerare şi după moarte, s-au diferenţiat populaţii de arbori cu patru tipuri de roluri funcţionale (tabelul nr. 10-2).

Tabelul nr. 10-2 Tipologia comportamentului spaţial la arborii dintr-un masiv Regenerarea – necesită

goluri Mortalitatea – generează goluri

Da Nu Da 1 3

Nu 2 4

Analiza relaţiilor sintetizate în tabelul de mai sus evidenţiază existenţa următoarelor tipuri de roluri funcţionale:

Rolul 1: are nevoie de goluri pentru regenerare şi creează goluri prin mortalitate;

Rolul 2: nu are nevoie de goluri pentru regenerare, dar creează goluri prin mortalitate;

Rolul 3: are nevoie de goluri pentru regenerare, dar nu creează goluri prin mortalitate;

Rolul 4: nu are nevoie de goluri pentru regenerare şi nu creează goluri prin mortalitate. Analiza rolurilor funcţionale arată faptul că pot să apară feed-back-uri

interesante, care vor modifica particularităţile peisajului. Astfel, speciile care îndeplinesc rolurile 1 şi 4 au strategii care le întăresc prezenţa în ecosistem, întrucât îşi asigură condiţiile necesare propriei regenerări. Rolul 2 creează condiţii care vor favoriza alte specii, în timp ce rolul 3 nu îşi poate genera condiţiile necesare pentru reproducere, astfel că depinde de celelalte specii.

Având în vedere aceste posibile reacţii, repartizarea speciilor poate nu numai să genereze diversitate, dar şi să devină un indicator al tipului de influenţe pe care le-a suportat pădurea din partea mediului fizic. Perturbările

223

Page 224: Ecologie Generala

Ecologie generală

frecvente, de exemplu, doborâturi cauzate de vânt, for favoriza mai ales speciile care îndeplinesc rolul 3, în timp ce altitudinile mai mari şi unghiul de incidenţa al razelor solare vor favoriza înmulţirea speciilor cu rolurile 2, respectiv 4, mai puţin pretenţioase faţă de lumina incidentă.

Interacţiunea proceselor biotice cu mediul fizic

Sinteza studiilor ecologice realizate în identificarea rezultatelor acestor interacţiuni (Whittaker, 1953; Tilman, 1982; Grime, 1977; Smith, Huston, 1989) evidenţiază următoarele tendinţe în repartizarea speciilor:

Speciile care cresc foarte bine în condiţii de mediu foarte favorabile şi resurse abundente sunt învingătoare în localizările unde se întrunesc aceste configuraţii;

Speciile mai tolerante, care sunt învinse pe terenurile foarte favorabile, devin câştigătoare pe suprafeţele mai puţin favorabile (mai uscate sau mai umbrite). Faptul nu se datorează situării lor în intervalul de optim ecologic, ci derivă din

ea speciilor pretenţioase de a se menţine în astfel de condiţii;

gradient are valabilitate şi în succesiunea ecologică. Astfel, speciile faţă de umbră sunt adesea tolerante faţă de secetă, astfel că vor fi fazele succesionale timpurii şi în goluri mai uscate, cu atât mai speciile tolerante la umbră sunt intolerante la secetă.

Cunoaşterea proceselor biotice care influenţează

incapacitat

Reacţia tipintoleranteprezente înmult cu cât

variabilitatea peisajului este importantă, cu deosebire din perspectiva delimitării suprafeţelor destinate conservării. Un peisaj în echilibru cu mediul său fizic şi cu procesele biotice trebuie să exprime o distribuţie staţionară a elementelor omogene. Strategiile de conservare se vor diferenţia în funcţie de gradul de omogenitate al peisajelor. Astfel, în cazul peisajelor omogene se va urmări menţinerea unei varietăţi stabile pe o perioadă cât mai mare de timp, întrucât succesiunea ar conduce la mai puţină diversitate datorită excluziunii competiţionale. În cazul site-urilor eterogene, strategia va pune accentul pe managementul spaţiului, întrucât acest va menţine o diversitate ridicată.

Având în vedere faptul că, datorită concurenţei, speciile pot fi dislocate din habitatele optime (nişe fundamentale) spre site-uri ude vor supravieţui în condiţii de presiune competitivă (nişă realizată), posibilităţile de a estima toleranţa speciilor plecând de la distribuţia lor actuală sunt foarte limitate. Astfel, nu se pot face estimări credibile în legătură cu reacţia speciilor la schimbările climatice.

Omogenti atet

Strategii de conservare

224

Page 225: Ecologie Generala

Etero

Pertpertsubs

A. succiar spB. prezincen

Cara

Fenimp

5 PicPre

genitatea peisajului

10.3.3 Perturbările

urbările sunt reprezentate de orice eveniment discret în spaţiu şi timp care urbă structura ecosistemelor, comunităţilor, populaţiilor şi schimbă resursele, tratul sau mediul fizic.

Factorul care diferenţiază perturbările de alte tipuri de schimbări este apariţia lor discretă, imprevizibilă, la care se adaugă efectul produs – perturbare semnificativă a ecosistemului.

Geneza factorului perturbator poate fi internă sau externă, această poziţionare depinzând de scara de la care se studiază fenomenul (cadrul 10-3).

Cadrul nr. 10-3 Incendiile din preerie Prin folosirea abundenţei speciilor şi considerând incendiile ca fiind individuale. Reacţiile esionale la această perturbare. La acest nivel, un incendiu singular este in afara sistemului, eciile de plante reacţionează la foc ca la o influenţă extrinsecă.

Analizând incendiile pe o scară de timp mai mare şi condensând abundenţa speciilor la enţă/absenţă, proporţia relativă a speciilor reflectă frecvenţa incendiilor. La cest nivel, diul este de origine internă.

În general, perturbarea care intervine la o anumită scară devine o componentă a variabilităţii periodice la o scară superioară. În acest context, ne vom concentra asupra caracterizării regimurilor de perturbare la diferite scări spaţio-temporale în vederea înţelegerii mai bune a sistemelor naturale şi a celor afectate de aceste evenimente.

cteristicile şi regimul perturbărilor

Perturbările pot fi descrise pe baza a numeroşi indicatori sistematizaţi astfel în literatura de specialitate:5

Magnitudinea, dată de dimensiunea, extinderea unui eveniment (de exemplu, extinderea incendiilor forestiere);

Intensitatea, care rezultă din forţa evenimentului, descrisă prin diferiţi indicatori (intensitatea focului, cotele inundaţiilor, viteza vântului etc.);

Severitatea evenimentului se defineşte în termenii consecinţelor pe care le produce, evaluate prin măsurarea modificărilor în proprietăţile sistemului.

omene revizibile

kett, S.T.A., White, P.S., The Ecology of Natural Disturbance and Patch Dynamics, Academic ss, 1985, p. 178-180

225

Page 226: Ecologie Generala

Ecologie generală

Scara temporală la care se produce este caracterizată de:

o Frecvenţă – numărul de evenimente în unitatea de timp, putând fi utilizată şi pentru determinarea probabilităţii de producere;

o Intervalul de recurenţă reprezintă durata de timp care trece de la un eveniment la altul (inversul frecvenţei).

Previzibilitatea depinde de variaţia frecvenţei sau a intervalului de recurenţă, dar şi de variaţia magnitudinii. Evenimentele cu variabilitate redusă sunt mai uşor de anticipat, la fel ca şi perturbările care au origine internă, întrucât ele tind să fie mai regulate. Evenimentele alogene (inundaţii, cutremure de pământ, uragane) sunt mult mai puţin previzibile;

Sinergismul rezultă din interacţiunea cu alte perturbări şi conduce la amplificarea reciprocă a efectelor. Sinergismul poate să apară şi în cazul suprapunerii peste stresuri cronice care scad stabilitatea sistemelor individuale şi supraindividuale;

Asocierea spaţială reflectă corelarea cu topografia, solurile etc. Scara spaţială devine importantă pentru identificarea acestei caracteristici;

Contagiunea exprimă tendinţa de extinderea, rata de răspândire şi factorii care o influenţează;

Feed-back. Anumite perturbări pot fie favoriza, fie restrânge producerea altora. De exemplu, incendiile se pot sincroniza cu alte incendii la scări spaţiale mai mici, în timp ce absenţa incendiilor va contribui la creşterea rezistenţei la foc şi diminuarea frecvenţei acestor evenimente.

Unele din aceste caracteristici sunt corelate. Astfel, în majoritatea cazurilor, frecvenţa este invers proporţională cu magnitudinea şi intensitatea (incendii, inundaţii, secete etc.).

Regimul perturbărilor într-un perimetru cuprinde toate perturbările posibile în spaţiul respectiv. În general, sunt posibile cel puţin câteva tipuri de schimbări discrete, fiecare din acestea fiind descrise de indicatorii menţionaţi mai sus.

Activitatea umană, materializată în utilizarea terenurilor, determină modificări în regimul perturbărilor prin:

- modificarea scării la care se produc evenimentele. Astfel, ele pot afecta suprafeţe mai mari sau mai mici sau se pot produce mai des, respectiv mai rar;

- constituirea de bariere biogeografice (drumuri, canale, parcuri etc.) care reduc dimensiunea spaţială a sistemelor;

- inducerea de perturbări noi, imprevizibile, stresuri cronice, interconectare diferită de cea naturală;

226

Page 227: Ecologie Generala

-

Eterogenitatea peisajului

omogenizarea tipologiei naturale prin categoriile de folosinţă ale terenurilor, ceea ce va conduce la suprimarea proceselor naturale care favorizează diversificarea.

Se presupune că perturbările aduc modificări importante ale sistemelor faţă de starea de normalitate, în urma cărora vor apărea transformări în sensul producerii unei noi stări stabile, de echilibru. Normalitatea analizată pe baza datelor empirice, la nivelul ecosistemelor considerate stabile, la climax, evidenţiază însă următoarele caracteristici:

Normalitatea

naturală este mult mai puţin stabilă decât pare a fi din perspectivă oarece, chiar şi în ecosistemele mature, stabile, ea se găseşte într-o

itorie spre echilibru la scara temporală pe care o reprezintă durata de ciei dominante;

va conserva efecte mici sau tranzitorii pe perioade de timp destul de ecial în cazul pădurilor formate din specii longevive;

Vegetaţia umană, destare tranzviaţă a spe

Vegetaţia mari, în sp

Fiecare moment este special, în sensul că la fiecare moment, că vegetaţia are anumite caracteristici care îl diferenţiază faţă de acelaşi sistem din orice alt moment.

În aceste condiţii, definirea „stării naturale a unui ecosistem” devine imposibilă şi irelevantă în majoritate cazurilor. Astfel, managementul ecosistemelor în vederea atingerii stării staţionare, deşi pare justificat, nu este realist, întrucât în majoritatea peisajelor naturale acest stadiu nu poate fi atins şi, cu siguranţă, nu poate fi menţinut de-a lungul timpului.

Starea staţionară nu

u

poate fi atinsă şi n

Cunoaşterea amplitudinii naturale a variabilităţii poate delimita dinamica posibilă, aşteptată, constituindu-se, în acelaşi timp, în reperele necesare pentru a evidenţia situaţia în care sistemul activează în afara limitelor.

poate fi menţinută

10.4 Analiza structurală

Delimitarea şi caracterizarea peisajelor reprezintă activităţi care completează suportul informaţional în formularea criteriilor ecologice necesare pentru orientarea deciziilor economice, referitoare în special la utilizarea terenurilor.

Delimitarea peisajelor se poate face având la bază variaţia factorilor care determină diversificarea lor sau luând în considerarea limite arbitrare, stabilite prin deja existenta utilizare a terenurilor, ca urmare a unor măsuri administrative etc.

Indiferent de criteriile aplicate, caracterizarea peisajului prin prisma indicatorilor de stare şi de dinamică

Delimitare

227

Page 228: Ecologie Generala

Foin

A

M

Z

C

6 7

Ecologie generală

reprezintă o etapă obligatorie pentru a fi obţinute informaţiile necesare în procesul decizional.

ragmentul omogen de peisaj reprezintă o suprafaţă (volum) mai mult sau mai puţin mogen în raport cu diferite criterii de abordare (altitudine, expoziţie, temperatură, solaţie, tip de sol, înclinaţie, densitatea reţelei hidrografice, salinitate etc.).

În general, sunt utilizate patru abordări pentru identificarea fragmentelor de peisaj, reprezentate de:

gregarea simplă pe baza valorii unei variabile. Aceasta este o metodă relativ directă, pe baza căreia sunt considerate toate suprafeţele adiacente, care au valori identice sau similare pentru una din variabilele semnificative. De exemplu, se asociază toate pătratele dintr-o reţea, dacă acestea prezintă valori similare pentru o anumită variabilă. Metoda se aplică uşor folosind programele GIS, care sunt prevăzute cu astfel de utilităţi;

etoda ferestrelor mobile sau deschise. Fragmentul de peisaj este definit prin conturarea lui cu o linie de separaţie. Limita de demarcaţie reprezintă zona unde variabila îşi schimbă brusc valoarea. Identificarea liniei de demarcaţie se poate face folosind metoda varianţelor locale sau rata locală a schimbării, având la bază calculul regresiilor şi înclinaţia acestor regresii. Acolo unde înclinaţia devine foarte mare, se găseşte linia de demarcaţie. Prin folosirea acestei metode se pot obţine şi informaţii referitoare la linia de demarcaţie – dacă este clar conturată sau, dimpotrivă, confuză;

onarea globală. O alternativă este folosirea unei abordări în care se pleacă de la un singur fragment de peisaj, care este apoi succesiv împărţit în regiuni omogene statistic.6 Abordarea de bază este împărţirea iterativă a regiunii în toate perechile posibile de subregiuni şi apoi compararea varianţelor pentru aceste perechi, comparativ cu variaţia internă a fiecărei subregiuni (testul F);

onstrângerea spaţială a fragmentelor. Fragmentele se ordonează ierarhic, menţinând constrângerea adiacenţei spaţiale.7 Delimitarea fragmentelor pe bază multicriterială este extinsă prin adăugarea condiţiei ca grupurile asociate să fie adiacente spaţial.

Fragmentele omogene de peisaj sunt caracterizate compoziţional prin termenii variabilelor măsurate în interiorul lor. Acestea pot include valorile medii şi eterogenitatea internă. În

Pielou, E.C., The interpretation of ecological data. New York, Wiley, 1984, p. 189 Legendre, P., Fortin, M.J., Spatial pattern and ecological analysis, Vegetatio 80, 1989, p. 107-138

228

Page 229: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

abordările spaţiale, este utilă şi cunoaşterea altor variabile – forma peisajului, configuraţia spaţială a peisajului. În aceste condiţii, peisajul se va descrie prin:

- Suprafaţă – mărimea peisajului în unităţi de suprafaţă sau ca mărime relativă - procente din suprafaţa totală a regiunii considerate. În anumite situaţii, suprafaţa

vide calitativ, în funcţie de poziţie. Astfel, vor fi identificate suprafeţe de graniţă şi suprafeţe interioare, iar limitele se vor defini în termenii tranziţie;

C

se va subdiexterioare, distanţei de

- Perimetru – măsura liniară a circumferinţei peisajului;

- Complexitatea formei – se rezumă adesea la analiza raportului dintre perimetru şi suprafaţă. În multe situaţii, delimitarea se face astfel încât valoarea raportului să fie de unitară pentru cea mai compactă formă posibilă (un pătrat pentru datele obţinute pentru o reţea, un cerc pentru datele obţinute din perimetre poligonale).

Majoritatea procedurilor de caracterizare a peisajelor sunt furnizate automat de programele GIS. De exemplu, aproape toate programele GIS contorizează suprafeţele şi perimetrele.

Fiecare peisaj se caracterizează prin compoziţie şi configuraţie. 8 Compoziţia se referă la varietatea şi proporţia

C

iţompoz ie

onfiguraţie

relativă a fragmentelor omogene de peisaje şi se cuantifică prin indicii de diversitate, în timp ce configuraţia sau structura indică organizarea spaţială, orientarea sau complexitatea formei pentru fragmentele de peisaj. În acest din urmă caz, caracterizarea se face prin indici de structură ai peisajului.

Compoziţia peisajului

este dată de numărul de fragmente omogene reprezentate într-un peisaj şi abundenţa lor relativă. Indicii folosiţi pentru analiza compoziţiei sunt derivaţi din indicii utilizaţi la studiul diversităţii specifice dintr-o comunitate ecologică. Astfel se vor avea în vedere numărul fragmentelor omogene, diversitatea rezultând din abundenţa relativă a diferitelor tipuri de fragmente. Prin urmare, anumite tipuri de fragmente pot fi dominante sau poate să se manifeste echitatea în ceea ce priveşte reprezentarea fragmentelor.

Ind ci ide diversitate

8 O'Neill, R.V., Krummel, J.R., Gardner, R.H., Sugihara, G., Jackson, B., DeAngelis, D.L., Milne, B.T., Turner, M.G., Zygmunt, B., Christensen, S.W., Dale, V.H., Graham, R.L., Indices of landscape patter, Landscape Ecology 1, 1988, p. 153-162

229

Page 230: Ecologie Generala

Ecologie generală

Configuraţia peisajului

Aspectele prin care se caracterizează configuraţia peisajului sunt reprezentate de:

Distribuţia dimensiunilor. Distribuţia fragmentelor de diferite dimensiuni reprezintă abundenţa sau frecvenţa relativă a fragmentelor din categoriile respective. Ilustrarea lor se face prin clase de mărime ordonate pe diferite scări, întrucât variaţia dimensiunii poate să fie destul de mare la multe peisaje.

Dispersia. Această mărime indică tendinţa fragmentelor de a fi distribuite regulat sau în mod continuu unele faţă de altele. Evidenţierea se face prin distanţa faţă de cel mai apropiat fragment de acelaşi tip.

Complexitatea formei. Se evaluează pe baza lungimii laturilor în raport cu unitatea de suprafaţă. Complexitatea formei descrie tendinţa geometriei fragmentelor – dacă ele tind să devină simple sau compacte sau, dimpotrivă, neregulate şi complicate.

Adiacenţa (Contagiunea). Mărimea se referă la tendinţa fragmentelor omogene de a apărea lângă fragmente de un alt tip. Exprimarea se face printr-o matrice a adiacenţelor pereche, unde elementele matricei sunt proporţiile marginilor pentru fiecare pereche de fragmente. Uneori, această matrice este mediată pentru a furniza un indice global al contagiunii.

Conectivitatea se referă la funcţionarea conexiunilor dintre fragmente. Ceea ce constituie o „conexiune funcţională” depinde de tipul de proces luat în considerare. Astfel, fragmentele conectate pentru dispersia păsărilor, nu sunt conectate pentru migraţia salamandrelor sau pentru fluxul hidrologic. Conexiunile sunt bazate pe adiacenţă strictă (atingere) sau distanţa maximă de dispersare.

Majoritatea indicilor sunt intercorelaţi, întrucât există un număr redus de măsurători directe care se pot realiza la nivelul fragmentelor, astfel că de multe ori se recurge la o simplificare a setului de indicatori folosiţi în analiza peisajelor.

230

Page 231: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

Verificarea cunoştinţelor

Care sunt implicaţiile abordării spaţiale a fenomenului ecologic şi care este semnificaţia practică a informaţiilor obţinute astfel?

Stabiliţi procesele ecologice specifice diferitelor scări de abordare în timp şi spaţiu. Identificaţie setul de date empirice necesare pentru analiză.

Care este semnificaţia obiectivă a termenilor: „timpul geologilor”, „timpul ecologilor”, „timpul biologilor”?

Analizaţi efectele acţiunii următorilor factori în termeni de diversificare a peisajelor: cadru fizic, procese demografice, perturbări.

Caracterizaţi perturbările „cutremur de pământ”, „erupţie vulcanică”, „inundaţie” şi faceţi aprecieri referitoare la regimul acestora.

231

Page 232: Ecologie Generala

1111.. PPRROOCCEESSEE EECCOOLLOOGGIICCEE ÎÎNN PPEEIISSAAJJEE EETTEERROOGGEENNEE

11.1 Populaţii şi metapopulaţii 11.2 Biologia conservării

- populaţie locală - dimensiune optimă - metapopulaţie - obiectiv de conservare - extincţie locală - procese demografice - dispersare - persistenţă - migraţie - recolonizare

Obiective

Cunoaşterea metodologiei de analiză a proceselor demografice în profil teritorial, plecând de la ipoteza peisajelor eterogene

Încadrarea populaţiilor în metapopulaţii şi specii şi formarea abilităţilor de a interpreta raporturile dintre populaţii în perspectiva schimbărilor de habitate sau de efectiv

Înţelegerea modului în care intervin factorii extincţiei şi factorii recolonizării în dinamica metapopulaţiilor

Cunoaşterea principiilor fundamentale care definesc biologia conservării

Crearea premiselor pentru înţelegerea noilor provocări în protecţia biodiversităţii şi dezvoltarea abilităţilor manageriale necesare pentru soluţionarea unor situaţii concrete

232

Page 233: Ecologie Generala

Ecologie generală

11 Populaţii şi metapopulaţii

pointMe

Utcodeme

.1

Comunitatea vie a unui teritoriu se organizează pe baza legilor de interacţiune dintre indivizi, cărora li se suprapune eterogenitatea peisajului. Prima unitate sistemică de organizare supraindividuală o reprezintă populaţia. Adoptând o scară spaţială mai mare, respectiv considerând peisajul neomogen, populaţia respectivă poate fi privită ca fiind subîmpărţită în grupări mai mult sau mai puţin izolate spaţial unele faţă de altele. Cu toate acestea, fluxurile dintre populaţii se menţin sau pot fi reluate. Scara aceasta mai mare este de fapt nivelul peisajului eterogen. În acest spaţiu, o specie este reprezentată prin mai multe populaţii repartizate în funcţie de variabilitatea cadrului fizic. Ansamblul format de aceste populaţii este o populaţie a populaţiilor, o metapopulaţie (fig. 11-1).

reprezintă o populaţie a populaţiilor, respectiv un ansamblu format de

Metapopula ia ţ pulaţiile care sunt amplasate în fragmente discrete de habitat, formate prin ercalarea unor utilizări antropice sau ca urmare a unor procese naturale.

ţ . tapopula ia – set sau constelaţie de populaţii locale legate prin dispersare

Conceptul de metapopulaţie este utilizat şi în domenii conexe ecologiei peisajului. Astfel, ecologia populaţiilor explică la acest nivel coexistenţa populaţiilor din specii concurente – eterogenitatea peisajului permite segregarea spaţială a nişelor ecologice; menţinerea populaţiilor pradă acolo unde prădătorul este foarte eficient – eterogenitatea permite găsirea unui adăpost temporar în faţa prădătorului.

În genetica populaţiei şi biologia evoluţiei eterogenitatea spaţială este considerată un factor important pentru fluxul de gene, iar biologia conservării, concentrându-se asupra speciilor rare sau cu efective în scădere, urmăreşte valorificarea fragmentării în

vederea menţinerii speciilor respective.

ilizarea nceptului tapopulaţie

Populaţie locală

Metapopulaţie

Specie – areal geografic

Fig. 11-1 Raportul spaţial dintre populaţii locale, metapopulaţii şi specie, respectiv arealul geografic de răspândire al acesteia

233

Page 234: Ecologie Generala

Procese ecologice în peisaje eterogene

Înţelegerea proceselor ecologice care se petrec la nivelul metapopulaţiilor presupune utilizarea unei terminologii specifice, elementele cheie fiind reprezentate de următoarele noţiuni:

Habitat omogen – fragmentul de habitat în care există populaţia locală. Extincţie locală – dispariţia populaţiei dintr-un habitat omogen. Recolonizare – restabilirea populaţiei locale în urma imigrării. Ciclul populaţiei – frecvenţa cu care se reînnoieşte populaţia. Succesiunea extincţie şi recolonizare. Persistenţa populaţiei – perioada de timp în care populaţia se poate menţine. Exprimată şi ca inversul ratei de extincţie.

În funcţie de raporturile dintre populaţiile locale, respectiv diferenţierea lor calitativă în raport cu dispersarea, au fost identificate mai multe tipuri de comportament pentru metapopulaţii (cadrul nr. 11-1).

Cadrul nr. 11-1 Tipuri de populaţii Nucleu-satelit (continent-insulă). Metapopulaţia se împarte într-o populaţie-nucleu, de la care porneşte procesul de dispersare, şi populaţii-satelit formate în urma dispersării. Populaţiile-satelit sunt mult mai predispuse la extincţie, fiind apoi recolonizate prin dispersare din populaţia- nucleu. Continuitatea populaţiei-nucleu asigură continuitate pentru metapopulaţie. Sursă-receptor.1 În populaţiile-sursă rata creşterii este pozitivă în absenţa imigrării, realizându-se un surplus, predispus emigrării. În populaţiile-receptor, creşterea este negativă, iar persistenţa lor este dependentă de imigrare. Caracterul de populaţie-sursă sau populaţie-receptor se corelează cu favorabilitatea habitatului, exprimată sub formă de creştere a efectivului. O mare parte din populaţie poate să existe ca populaţie-receptor, dacă productivitatea populaţiei-sursă este suficient de mare pentru a susţine procesul migratoriu. Sistemul sursă-receptor poate fi interpretat şi în perspectivă temporală. Astfel, în perioadele nefavorabile, metapopulaţia se contractă la nivelul populaţiei-sursă, în timp ce în perioadele favorabile, ea se extinde spre habitatele populaţiilor-receptor. Mozaic de populaţii. Populaţiile din metapopulaţie sunt atât de bine amestecate şi interconectate prin dispersare, încât funcţionează asemenea unei populaţii. Extincţiile locale sunt recolonizate imediat, iar un individ poate să fie prezent în diferite populaţii locale pe durata vieţii lui. Metapopulaţii dezechilibrate. În unele sisteme, extincţiile locale sunt simptoame ale declinului general al metapopulaţiei. Extincţiile locale nu sunt urmate de recolonizări. Fenomenul este caracteristic distrugerii habitatelor, aşa cum se întâmplă în cazul defrişărilor. Astfel de metapopulaţii se pot reechilibra până la un nivel funcţional, dar o parte din populaţiile locale nu se vor mai reface. Metapopulaţia „clasică”. Sistemul ideal cuprinde mai multe fragmente omogene de habitat legate prin dispersare, cu cicluri ale populaţiilor mai mari de o generaţie, dar fără a cuprinde un număr prea mare de generaţii. Întrucât dinamica migraţiei este mai lentă decât procesele demografice din habitatele omogene, ocuparea habitatelor este corelată cu echilibrul dintre extincţia locală şi recolonizare.

1 Pulliam, H.R., Sources, sinks, and population regulation, American Nature, nr. 132,

1988, p. 652-661

234

Page 235: Ecologie Generala

Ecologie generală

Dinamica metapopulaţiei reflectă incidenţa extincţiilor locale şi a recolonizărilor, respectiv factorii care influenţează aceste procese.

Factorii extincţiei. Extincţia locală este determinată de acţiunea a trei categorii de factori, care intervin în mod aleator. Aceştia sunt reprezentaţi de:

- Variabilitatea demografică, care devine importantă pentru populaţiile care scad sub un anumit prag. În acest caz, ordinea proceselor demografice devine critică. De exemplu, contează foarte mult dacă un individ moare înainte să se reproducă sau se reproduce înainte să moară. Astfel de efecte apar, în general, în populaţii cu efective foarte mici;

- Variabilitatea genetică sau deriva genetică apare tot în populaţiile de dimensiuni mici, datorită consangvinizării care determină homozigotarea şi manifestarea fenotipică a genelor recesive, cu efecte negative asupra ratei de supravieţuire;

- Variabilitatea mediului. Rezultă, de exemplu, din variabilitatea neperiodică a climei manifestată prin fenomene climatice de risc, care afectează accesibilitatea resurselor de hrană. Fluctuaţiile mediului pot fi dependente sau independente de densitatea populaţiei. Fluctuaţiile de mare amploare, care se produc independent de densitate sunt considerate catastrofe;

ea sau fragmentarea habitatului va determina modificări la nivelul metapopulaţiei.

- Pierder

Factorii recolonizării. Întrucât recolonizarea depinde de succesul stabilirii noilor veniţi într-un habitat omogen, factorii recolonizării vor fi reprezentaţi de factorii care favorizează etapele în care acest proces este posibil. Pentru plante, aceşti factori sunt reprezentaţi de mărimea şi viabilitatea seminţelor; vectorii dispersării (vânt, apă, animale); cerinţele legate de habitat (condiţii de sol favorabile germinării). Pentru animale, factorii recolonizării sunt distanţa; rezistenţa faţă de habitatele intermediare, care sunt parcurse în timpul dispersării; comportamentul de dispersare (preferinţa sau evitarea unora dintre habitate, căutarea şi orientarea în timpul dispersării, utilizarea coridoarelor); rata şi agenţii mortalităţii pe durata dispersării. Pentru ambele categorii, intervine şi competiţia cu speciile preexitente în habitatul destinaţie.

Factorii care favorizeazăetapele în care este posibilăschimbarea habitatului

Interacţiunile care se petrec la nivelul metapopulaţiilor se materializează sub diferite forme, în funcţie de condiţiile specifice din fragmentele de habitat. Analiza acestor interacţiuni a permis formularea mai multor ipoteze în acest sens.

235

Page 236: Ecologie Generala

Procese ecologice în peisaje eterogene

Migraţia modifică calitativ dinamica populaţiei. Migraţia adaugă un nou nivel de comportament modelelor populaţionale. Sistemele pradă-prădător, gazdă-parazit şi sistemele concurenţiale pot fi stabilizate de o anumită combinare a ratelor relative ale migraţiei şi proceselor locale. e pot menţine şi în cazurile în care multe din populaţiile locale sunt ameninţate de extincţie. Pragul de extincţie este considerat nivelul la care este ameninţată metapopulaţia. Aceste praguri sunt adesea greu de stabilit, fiind detectabile numai atunci când au fost depăşite.

Dinamica locală rezultă din efectele arealului sau izolării asupra ocupării fragmentelor de habitat sau asupra dinamicii

Metapopulaţiile s

populaţiei. Efectul areal se produce pentru că probabilitatea extincţiei se diminuează pe măsură ce dimensiunea populaţiilor creşte şi tind să fie ocupate habitate mai mari. Efectele izolării se produc pentru că probabilitatea recolonizării scade o dată cu creşterea distanţei faţă de sursa de propagare.

În general, previziunile făcute pe baza teoriei metapopulaţiilor sunt intuitive şi cuprinzătoare, dar sunt slab susţinute de datele empirice. Acest lucru este determinat de dificultăţile logistice în colectarea datelor. Fenomenul dispersării se produce pe durata a mai multor generaţii, fiind practic imposibil de înregistrat.

Astfel, deşi teoria metapopulaţiilor stă la baza formulării liniilor directoare în biologia conservării, datele necesare pentru a demonstra ipotezele de mai sus sunt imposibil de colectat.

onservării

Biologia conservării este o ştiinţă sintetică care se concentrează asupra aplicării principiilor ecologice şi biologice în protecţia biodiversităţii. Reprezintă o fuziune între ideile

Datele empirice nu sunt accesibile la nivelul metapopula-

11.2 Biologia c

ţiilor

relevante din ecologie, genetică, biogeografie, biologia reproducerii şi din ştiinţe aplicate – managementul ecosistemelor şi silvicultură.

Ecologia contribuie la realizarea obiectivelor propuse de biologia conservării prin furnizarea informaţiilor referitoare la istoria naturală şi autoecologia speciilor rare; persistenţa populaţiilor; stabilirea unei politici naţionale pentru menţinerea diversităţii.

Ecologia peisajului aduce informaţii asupra a trei procese relevante pentru biologia conservării – cadrul fizic al peisajului, ca agent principal al diversificării; perturbarea şi variabilitatea naturală; precum şi dinamica metapopulaţiilor.

Delimitarea ariilor protejate a reprezentat, din totdeauna, subiectul a numeroase controverse. Cele mai ample dezbateri au

ţ

Autoecologie

Persistenţă

Cadrul fizic

Dinamica metapopula-iilor

236

Page 237: Ecologie Generala

Ecologie generală

fost cele asupra dimensiunii optime, în care s-au confruntat două ipoteze: o singură suprafaţă protejată de dimensiuni mari sau mai multe suprafeţe protejate de dimensiuni mici. Confruntarea este cunoscută în literatura de specialitate ca disputa SLOSS („single large or several small”).

SLOSS

Planificarea conservării presupune o acţiune diferenţiată, care poate fi analizată în termenii nivelului ecologice la care sunt urmărite obiectivele de conservare, criteriilor folosite pentru alegerea localizărilor şi obiectivelor, secvenţei temporale a activităţilor de planificare şi management etc.

Nivelurile ecologice ale obiectivelor de conservare

De-a lungul timpului, obiectivele de conservare s-au concentrat, cu precădere, asupra speciei. Ultimele evoluţii din acest domeniu evidenţiază faptul că elaborarea strategiilor de conservare trebuie să se bazeze pe un set mai diversificat de obiective, corelat cu determinismul diversităţii căreia i se adresează. Astfel, nivelurile obiectivelor de conservare sunt reprezentate de:

Diversitatea genetică devine importantă în cazul populaţiilor de dimensiuni mici, unde afectează viabilitatea acestora;

Specia, obiectivul tradiţional. Alegerea speciilor se face pe baze strategice. Deşi au fost vizate cu precădere speciile rare, în continuare se vor avea în vedere şi speciile protectoare („umbrelă”), care ajută la menţinerea altor membrii ai comunităţii şi speciile-cheie, a căror existenţă este

ctiv

Specii-obie Specii

importantă pentru menţinerea sistemului din care fac parte. De exemplu, consumatorii de vârf sunt specii cheie, întrucât evoluţia lor va afecta un număr mare de specii. În aceeaşi poziţie sunt şi speciile care transformă puternic configuraţia peisajului – arbori, castori etc.;

„umbrelă”

Specii-cheie

Comunităţi reprezentative sunt adoptate ca obiective ale conservării când se urmăreşte protecţie majorităţii, dar nu a tuturor, speciilor pe care le cuprind;

Delimitare geografică clară

Ecosistemele devin obiective convenabile atunci când ele sunt delimitate foarte clar de procese geomorfologice;

Peisajele sunt potrivite ca obiectiv de protecţie în situaţia în care juxtapunerea spaţială şi interacţiunea dintre ecosistemele componente sau tipurile de habitat justifică un tratament holist.

237

Page 238: Ecologie Generala

P

S

C

rocese ecologice în peisaje eterogene

cara spaţială a activităţii Planificarea activităţilor de conservare se realizează pe scări

spaţiale care se suprapun, aceste fiind reprezentate de: • Scara locală sau sit-ul vizează parcele sau ecosisteme şi

reprezintă cea mai mică unitate de management în planificare. Sit-ul poate fi un lac, o mlaştină, un segment de pe cursul unui râu, un pârâu sau un fragment dintr-o

L ă, p re

r

ac, mlaştinârâu, pădu

pădure sau altă comunitate-matrice. Dimensiunea efectivă este dictată de particularităţile speciilor sau proceselor vizate de conservare;

• Scara peisajului presupune administrarea colectivă a mai multor sit-uri;

• Reţelele de rezervaţii sunt considerate pentru menţinerea conectivităţii dintre rezervaţiile realizate la scară de peisaj. De exemplu, asigurarea conectivităţii nord-sud este esenţială în pregătirea comunităţilor pentru schimbările climatice cu determinism antropic. Pentru alte specii, reţelele de rezervaţii permit menţinerea rutelor de migraţie.

Schimbăriclimatice

Specii migratorii

rii obiectivelor de conservare Unicitatea ecologică – accentuează raritatea unităţii taxonomice,

dar ia în considerare şi caracterul endemic sau alţi factori care justifică o atenţie specială pentru un sit sau o specie;

iteriile alege

Viabilitatea ia în considerare probabilitatea ca specia vizată să persiste în sit-ul protejat. Factorii care influenţează viabilitatea includ dimensiunea rezervaţiei, conectarea cu alte sit-uri, efectele de graniţă sau alţi factori care afectează modificarea efectivelor;

Riscurile. Se iau în calcul un număr mare de evenimente cu determinism natural sau antropic care pot influenţa viabilitatea sit-ului pe termen lung sau valoarea sa ca rezervaţie. Presiunea dezvoltării sau impactul utilizării terenurilor din vecinătate sunt adesea citate ca reprezentând factori de risc;

Dezvoltarea activităţilor social-economice

Fezabilitatea include o gamă de factori legaţi de probabilitatea ca sit-ul să fie protejat. Aici sunt incluse criterii economice şi administrative.

Faptul că unele din criteriile de mai sus influenţează mai mult rezultatul obţinut în situaţii particulare depinde de problematică şi de circumstanţele în care ea trebuie rezolvată. Nu există o reţetă general valabilă pentru planificarea ariilor protejate.

238

Page 239: Ecologie Generala

Ecologie generală

Cu toate acestea, s-au formulat mai mulţi algoritmi de selecţie a rezervaţiilor:

Algoritmul 1 („al lăcomiei”) – încearcă să reprezinte numărul maxim de specii în numărul minim de sit-uri;

Algoritmul 2 („al rarităţii”) – vizează prioritar speciile rare, adăugând şi alte specii în măsura în care primelor li s-a asigurat conservarea;

ul 3 - măreşte diversitatea în sit-urile care sunt, pe cât posibil, continue maximizând conectivitatea.

Observăm faptul că fiecare algoritm tinde să accentueze

Algoritmspaţial,

doar unul din cele trei criterii în favoarea celorlalte şi că sunt preferate, cu precădere, primele două criterii de alegere a obiectivelor de conservare. Algoritmii care iau în considerare toate criteriile sunt încă puţin dezvoltaţi.

Criterii de evaluare a funcţionalităţii ecologice

Din ce în ce mai des obiectivul central al acţiunilor de conservare nu mai este o anumită specie, ci procesele ecologice în ansamblul lor, procese care sunt esenţiale pentru menţinerea peciei respective. Evoluţia spre această perspectivă mai largă este consecinţă a numeroaselor insuccese rezultate atât în urma onstruirii strategiilor de protecţie pe conservarea unei specii, cât şi elor care însoţesc demersurile de conservare ex situ. În acest caz ste imposibilă reconstrucţia condiţiilor naturale de mediu, în plus, stfel de realizări nu pot fi obţinute decât prin eforturi financiare arte mari.

La nivelul unui portofoliu de sit-uri sau al unui peisaj, tegritatea ecologică a sistemului se apreciază în raport cu

Protec ia proeco

ţ

Cş Rm S C

socceafo

in

ceselor logice

următoarele criterii:

iţompoz ie i structură

egimul ediului

DM

onectivitate

Compoziţia şi structura comunităţilor, inclusiv structura pe vârstă şi dimensiuni a populaţiilor, în funcţie de caracteristicile locale;

Regimul mediului – cuprinde întregul spectru format de gradienţii abiotici şi regimul perturbărilor naturale care caracterizează sistemul;

Suprafaţa dinamică minimă (SDM) reprezintă suprafaţa necesară pentru menţinerea variabilităţii spaţiale necesare pentru conservarea eterogenităţii naturale a sistemului;

Conectivitatea presupune aprecierea aspectelor relevante pentru: • speciile care au nevoie de habitate multiple de-a

lungul ciclului lor de viaţă; • dispersia din interiorul metapopulaţiilor; • apărarea („tamponarea”) împotriva schimbărilor de

mediu pe termen scurt şi pe termen lung.

239

Page 240: Ecologie Generala

Procese ecologice în peisaje eterogene

Noţiunile de suprafaţă dinamică minimă şi spectrul eterogenităţii naturale sunt esenţiale în studiile de ecologia peisajului, care este, de asemenea, chemată să răspundă provocărilor pe care le presupune previziunea sau documentarea acestor manifestări.

Scări temporale şi secvenţa activităţilor Secvenţele de activităţi stabilite în planificarea conservării

cuprind mai multe stadii. Detaliile stabilirii secvenţelor se schimbă într-o oarecare măsură de la o arie protejată la alta, în funcţie de scara spaţială la care este planificată activitatea. Planificarea în timp presupune parcurgerea următorilor paşi:

• planificare ecoregională; • selecţia sit-urilor pentru portofoliul rezervaţiei; • formularea şi managementul planurilor pentru

sit-urile individuale; • monitorizarea şi determinarea realizărilor obţinute.

La nivelul unui sit individual, strategia de conservare se va baza pe aşa-numitul sistem „5S”, respectiv:

sistemele (obiectivele vizate ale conservării la nivelul unui sit, incluzând procesele ecologice care le menţin);

stresurile ( sunt fenomene de degradare ce afectează sistemul); sursele ( agenţii generatori stresuri şi care trebuie eliminate); strategiile (dezvoltate pentru eliminarea stresului sau pentru reconstrucţia

funcţie de necesităţi); e măsura diversităţii sau sănătăţii ecologice, fiind folosită pentru a entru a evalua rezultatele strategiei.

Prin elementele menţionate, strategiile de conservare se

sistemului, în succesul est

marca sau p

încadrează în managementul adaptativ, devenind astfel flexibile în raport cu schimbările care se produc pe măsură ce sunt implementate.

Biologia conservării este o disciplină dinamică, care se află în

prezent în pragul unui proces de tranziţie. Acest proces va duce la modificări profunde, de conţinut. Între transformările care au avut deja loc sau care se vor produce în curând, menţionăm:

tranziţia de la specie la sistem în formularea obiectivelor de conservare, respectiv tranziţia de la obiective individuale la o abordare holistă;

scara la care este planificată conservarea s-a modificat. Astfel, s-a trecut de la scara locală la scara întregului peisaj, luându-se în considerare legăturile dintre sit-uri;

Specii→sistem

Scara

240

Page 241: Ecologie Generala

Ma

Ecologie generală

de la o disciplină reactivă, abordând situaţii de urgenţă ale speciilor ameninţate sau pe cale dispariţie, s-a trecut la o abordare proactivă, preventivă prin identificarea şi stabilirea priorităţii obiectivelor pe baza unor strategii pe termen lung şi la scară mare, care cuprind toate comunităţile reprezentative, justificate a fi protejate;

Reactiv→

Preventiv

anagement ctiv, adaptativ

practica conservării a depăşit etapa care se baza pe dictonul „cumpără-l şi pune-l în conservare”, mergând spre practicarea unui management activ şi adaptativ.

Trecând prin astfel de transformări, biologia conservării va deveni o disciplină ştiinţifică de succes, care va soluţiona, în acelaşi timp, numeroase probleme „de teren”. În acest context, ea va trebui să răspundă însă următoarelor provocări:

Până la ce nivel este posibil ca prin planificarea raţională a peisajului să fie compensate pierderile de habitat? Punând astfel problema, se recunoaşte faptul că pierderea habitatului este principala cauză care determină eterogenitatea, dar şi faptul că este imposibil să se mărească la infinit suprafaţa ariilor protejate;

În timp ce în plan teoretic, atât ecologia peisajului, cât şi biologia conservării se preocupă de proiectarea rezervaţiei optime, în realitate scenariile din managementul conservării se confruntă cu îndeplinirea obiectivelor specifice pe baza resurselor existente. Cum se poate face acest lucru cel mai bine? Este o altă întrebare la care va trebui să răspundă biologia conservării;

Majoritatea proceselor negative sunt cauzate de evenimente care se produc în afara rezervaţiilor, în peisajul în care se încadrează acestea. Prin urmare, este necesar un management integrat al rezervaţiei şi al regiunilor înconjurătoare;

Care este rolul potrivit al modelelor şi al teoriei în biologia conservării? Cu alte cuvinte, cum pot modelele să ajute în situaţii în care există dificultăţi în colectarea datelor sau atunci când sunt necesare decizii imediate?

Care sunt procedurile de urmat în biologia conservării şi în ecologia peisajului atunci când informaţiile sunt necorespunzătoare? Cum se pot concilia dificultăţile monitorizării şi experimentării cu presiunea acţiunii imediate pe care o solicită eforturile de conservare?

Răspunsurile adecvate unor astfel de situaţii se vor modela în funcţie de condiţiile locale, posibilităţile de generalizare rămânând în continuare limitate. Această restricţie poate fi interpretată şi ca rezultat al unui paradox. Astfel, într-o lume vie în care surprinde unitatea principiilor ecologice de bază, modul în care această unitate generează răspunsuri extrem de diferite în faţa

241

Page 242: Ecologie Generala

Procese ecologice în peisaje eterogene

unor condiţii de mediu variate constituie, în aceeaşi măsură, o manifestare neaşteptată.

Verificarea cunoştinţelor

Identificaţi relaţia între unele populaţii ale ecosistemelor din Munţii Carpaţi. Care sunt relaţiile posibile între acestea şi în ce măsură sunt influenţate de barierele fizico-geografice?

Daţi exemple de extincţii şi recolonizări ale unor specii în diferite localizări. Identificaţi perechile de populaţii – nucleu-satelit; sursă-receptor.

Stabiliţi secvenţa activităţilor pentru una din ariile protejate cunoscute. Cum se corelează aceasta cu nevoile reale ale conservării?

Ce modificări caracterizează tranziţia pe care o traversează în prezent biologia conservării? În ce măsură răspund acestea provocărilor reale în protecţia biodiversităţii?

Teste de autoevaluare 1) Legătura dintre componentele unei metapopulaţii se manifestă, cu precădere, sub forma:

a) relaţiilor trofice; b) dispersării; c) relaţiilor alelopatice; d) relaţiilor interspecifice; e) adaptării şi acomodării.

2) Factorii recolonizării sunt reprezentaţi de: 1. stocasticitatea mediului; 2. variabilitatea genetică; 3. dimensiunea şi viabilitatea seminţelor; 4. structura pe clase de vârstă; 5. distanţa faţă de populaţia-nucleu sau populaţia-sursă; 6. variabilitatea neperiodică a climei; 7. mortalitatea pe durata dispersării; 8. regimul perturbărilor

a) 1,5,7; b) 2,4,8; c) 1,3,6; d) 3,5,7; e) 4,7,8.

242

Page 243: Ecologie Generala

Ecologie generală

3) Ecosistemul reprezintă un nivel corespunzător de planificare a acţiunilor de conservare atunci când:

a) cuprinde un număr mare de populaţii; b) pot fi delimitate cu uşurinţă prin folosirea unor criterii fizico-geografice; c) se află la distanţă mare de activităţile umane; d) se urmăreşte menţinerea diversităţii genetice; e) protecţia biodiversităţii nu poate fi planificată la acest nivel.

4) Confruntarea cu schimbările climatice de origine antropică obligă planificarea acţiunilor de conservare la următorul nivel:

a) diversitate genetică; b) ecosistem; c) peisaj; d) reţea de rezervaţii; e) ecoregiune.

243

Page 244: Ecologie Generala

Ecologie generală

1 Teste de autoevaluare

1) Principiul fundamental pentru cunoaşterea fenomenului ecologic este reprezentat de:

a) stabilitate; b) interacţiune; c) complementaritate; d) colaborare; e) ierarhizare.

2) Luând în considerare sensul etimologic, ecologia este ştiinţa care se ocupă cu studiul:

a) fenomenelor fizice şi biologice; b) gospodăriei în natură; c) proceselor naturale; d) echilibrelor; e) populaţiilor.

3) Caracteristicile ecologice ale unei specii, inclusiv adaptările sale la acţiunea factorilor de mediu sunt studiate de:

a) ecologia generală; b) sinecologie; c) autoecologie; d) heteroecologie; e) ecologie aplicată.

4) Spaţiul, respectiv funcţia sunt caracteristice care corespund următoarelor entităţi:

a) ecosistem, respectiv înveliş geografic; b) geosistem, respectiv peisaj; c) ecosistem, respectiv geosistem; d) geosistem respectiv ecosistem; e) ecosistem, respectiv populaţie.

5) Calitatea geosistemului se apreciază pe baza măsurării: a) dimensiunilor, pe verticală şi orizontală; b) diversităţii; c) productivităţii biologice; d) intensităţii proceselor geomorfologice; e) energiei reliefului.

244

Page 245: Ecologie Generala

Gândirea sistemică

2 Teste de autoevaluare

1) Formularea noţiunii de „entropie” a însemnat pentru fizică o transformare foarte importantă pentru că astfel era recunoscută existenţa:

a) interdependenţei dintre procesele fizice şi procesele ecologice; b) reversibilităţii proceselor; c) schimbării calitative; d) ireversibilităţii proceselor; e) c+d.

2) Sistemele departe de echilibru corespund, în funcţie de schimburile cu mediul extern:

a) sistemelor închise; b) sistemelor izolate; c) sistemelor deschise; d) sistemelor termodinamice; e) structurilor ierarhice din lumea vie.

3) Modificările induse de procesul evoluţiei în sistemele vii sunt evidenţiate prin: a) utilizarea modelelor tip simbol; b) abstractizarea ştiinţifică; c) abordarea istorică; d) utilizarea modelelor matematice; e) abordarea ierarhizată.

4) În sistemele deschise acţionează: a) legile transformării şi conservării; b) legile conservării materiei şi entropiei; c) legile interacţiunii; d) principiile biologice; e) principiile fundamentale ale organizării biocenotice.

5) Restricţiile teoriei complexelor naturale teritoriale sunt date de: a) explicarea dinamicii proceselor şi elaborarea prognozelor; b) posibilităţile de cartografiere a fenomenelor; c) corelaţiile interdisciplinare; d) posibilităţile de generalizare; e) elaborarea prognozelor.

245

Page 246: Ecologie Generala

Fenomenul ecologic

3 Teste de autoevaluare

1) Subansamblele de factori care intervin direct şi semnificativ în structura şi funcţionarea sistemelor vii reprezintă:

a) factorii biotici;

b) factorii ecologici;

c) factorii direcţi;

d) factorii ecologici direcţi;

e) factorii abiotici.

2) Condiţiile ecologice în care trăieşte o anumită specie formează:

a) biotopul;

b) ecosistemul;

c) mediul;

d) habitatul;

e) oikumena.

3) Formele de relief ale suprafeţei crustei terestre şi ale substratului submarin constituie mediul:

a) cosmic;

b) edafic;

c) orografic;

d) geochimic;

e) terestru.

4) „Câştigul” de energie al substanţelor organice în raport cu dioxidul de carbon, apa şi substanţele minerale din care s-au format este asigurat prin:

a) respiraţie;

b) catabolism;

c) fotosinteză;

d) metabolism;

e) asimilaţie.

5) Legea minimului evidenţiază influenţa preponderentă pe care o exercită:

a) macroelementele;

b) substanţele minerale aflate în concentraţii mari;

c) microelementele;

d) substanţele minerale aflate în concentraţia cea mai mică în raport cu necesităţile;

e) substanţele minerale aflate în concentraţia cea mai mică. 246

Page 247: Ecologie Generala

Economia biosferei

4 Teste de autoevaluare

1) Prin activitatea plantelor, biosfera pune în rezervă şi redistribuie pe glob:

a) resursele minerale;

b) energia provenită din spaţiul cosmic;

c) resursele de apă;

d) substanţa organică;

e) materia bioinertă.

2) Repartiţia diferenţiată a resurselor climatice şi, corelat cu aceasta, a celor edafice determină în biosferă:

a) structura spaţială;

b) structura funcţională;

c) intensitatea fluxurilor de materie;

d) randamentul fotosintetic;

e) randamentul transferului de energie.

3) Acumularea biogeochimică nu a participat la formarea unor zăcăminte cum sunt:

a) petrolul, gazele naturale;

c) bauxita, pirita;

d) fosforitele;

e) cărbunii.

4) Impactul antropic perturbator nu se manifestă, la nivelul ciclului biogeochimic al oxigenului, prin:

a) utilizarea combustibililor fosili;

b) încărcarea apelor cu substanţe organice;

c) defrişarea pădurilor tropicale;

d) practicarea culturilor extensive;

e) folosirea îngrăşămintelor chimice azotate şi fosfatice.

b) guanoul şi salpetrul;

247

Page 248: Ecologie Generala

Ecologie generală

5) Randamentul transformărilor energetice în biosferă (fotosintetic, de la un nivel trofic la altul) relevă:

a) o eficienţă sporită în utilizarea energiei;

b) dependenţa de o sursă abundentă şi inepuizabilă;

c) posibilităţile de refolosire ale energiei;

d) dependenţa de o sursă slab accesibilă;

e) perfecţionarea sistemelor biologice prin evoluţie.

248

Page 249: Ecologie Generala

Structura ecosistemului

5 Teste de autoevaluare

1) Biocenoza, componenta vie a ecosistemului, are funcţie de: 1. dispersare a energiei; 2. înmagazinare a căldurii; 3. reglare a metabolismului atomilor elementelor chimice; 4. concentrare a entropiei pozitive; 5. reglare a ciclului biogeochimic local; 6. captare a energiei solare; 7. accelerare a proceselor geomorfologice; 8. accelerare a transferului energetic.

a) 1,2,6;

b) 3,6,8;

c) 3,5,6;

d) 2,6,7;

e) 3,5,8.

2) Speciile alcătuitoare ale biocenozei sunt supuse unui proces de selecţie datorită manifestării:

a) filtrului de biotop şi legii lui Gause;

b) legii factorilor ecologici;

c) presiunii ecosistemelor învecinate;

d) constanţei şi dominanţei unei specii;

e) procesului de coevoluţie.

3) Considerând „N” numărul de specii dintr-o biocenoză şi x1 ... xn numărul de indivizi corespunzând fiecărei specii (1 ... n), dacă numărul total de indivizi este de 100, în care din situaţiile următoare se înregistrează cea mai mare diversitate:

a) N = 5; x1 = 10; x2 = 80; x3 = 5; x4 = 3; x5 = 2;

b) N = 10; x1 = 10; x2 = 10; x3 = 10; ... x10 = 10;

c) N = 3; x1 = 5; x2 = 90; x3 = 5;

d) N = 10; x1 = 1; x2 = 5; x3 = 2; x4 = 3; x5 = 2; x6 = 1; x7 = 1; x8 = 2; x9 = 3; x10 = 80;

e) N = 2; x1 = 10; x2 = 90;

249

Page 250: Ecologie Generala

Ecologie generală

4) Abaterea de la condiţiile de existenţă dintr-un biotop conduce la:

a) scăderea numărului de indivizi pentru speciile adaptate;

b) creşterea numărului de specii de microorganisme;

c) creşterea numărului de specii şi scăderea numărului de indivizi;

d) scăderea numărului de specii şi creşterea numărului de indivizi;

e) modificarea raportului dintre nivelurile trofice.

5) Prin procesul de asimilaţie, organismele realizează:

a) ordonarea materiei, acumularea de entropie pozitivă;

b) dispersarea selectivă a atomilor elementelor biogene;

c) ordonarea materiei, acumularea de entropie negativă;

d) eliberarea entropiei, sub formă de căldură;

e) un echilibru în circuitul substanţei.

250

Page 251: Ecologie Generala

Ecologie generală

6 Teste de autoevaluare

1) Energia chimică stocată în diferite tipuri de alimente poate fi cuantificată prin cunoaşterea următoarelor elemente: 1. conţinutul în apă; 2. fracţiunea reprezentate de proteine; 3. variaţia de entropie prin combustie; 4. fracţiunea reprezentate de lipide; 5. fracţiunea reprezentate de carbon; 6. cantitatea de dioxid de carbon fixată prin fotosinteză; 7. fracţiunea reprezentată de hidrogen; 8. fracţiunea reprezentată de glucide.

a) 5,6,8; b) 1,2,3; c) 3,4,5; d) 2,4,8; e) 2,4,5.

2) Forma primară de energie pentru toată biosfera este reprezentată de: a) radiaţia ultravioletă; b) energia stocată în nucleul Pământului; c) radiaţia infraroşie; d) radiaţia electromagnetică din spectrul vizibil; e) diferenţele de temperatură care generează deplasări ale maselor de aer

sau ale apelor oceanice. 3) Raportul dintre energia asimilată şi energia ingerată reprezintă:

a) eficienţa ecologică; b) eficienţa asimilării; c) eficienţa valorificării; d) productivitatea netă; e) eficienţa producţiei nete.

4) Dacă energia ingerată = 200 cal; energia asimilată = 180 cal, ne situăm pe următorul nivel trofic:

a) producători; b) consumatori primari; c) consumatori cu regim de hrană divers, în care predomină insectele; d) producători secundari; e) consumatori de ordin superior.

5) Cantitatea de energie eliminată prin respiraţie raportată la producţia brută: a) scade de la producătorii primari la consumatorii de ordin superior; b) se menţine constantă, indiferent de nivelul trofic; c) creşte de la producătorii primari la consumatorii de ordin superior; d) depinde de numărul de specii de pe fiecare nivel trofic; e) variază direct proporţional cu biomasa.

251

Page 252: Ecologie Generala

Ecologie generală

7 Teste de autoevaluare 1) Ciclurile biogeochimice legate de cele două procese fiziologice complementare

la scară globală, fotosinteza şi respiraţia, se realizează complet prin intermediul:

a) ecosistemelor agricole; b) activităţii umane; c) ecosistemelor acvatice cu regim curgător; d) ecosistemelor majore; e) circulaţiei generale a maselor de aer.

2) Ecosistemul agricol se încadrează în categoria ecosistemelor: a) mixte; b) amenajate; c) majore; d) minore; e) a+b.

3) Diversitatea cenotică medie spre săracă şi generarea de negentropie în ecosferă sunt caracteristici ale următoarelor ecosisteme:

a) aşezări umane; b) ecosisteme agricole; c) tundre; d) ape interioare; e) c+d.

252

Page 253: Ecologie Generala

Ecosisteme naturale

8 Teste de autoevaluare 1) Ecosistemul de pădure acţionează în sensul protecţiei resurselor de apă prin:

1. creşterea concentraţiei în ioni hidrocarbonat; 2. formarea rezervelor de apă; 3. menţinerea şi sporirea biodiversităţii; 4. regularizarea regimului râurilor; 5. creşterea evapotranspiraţiei; 6. atenuarea efectelor precipitaţiilor acide; 7. coborârea nivelul freatic; 8. creşterea vitezei scurgerilor de suprafaţă:

a) 1,3,6; b) 5,6,8; c) 1,2,4; d) 3,5,8; e) 4,6,7.

2) Relieful cu fragmentare redusă, cu altitudini de 300-600 m, cu climă cladă şi relativ uscată reprezintă caracteristici ale biotopului în ecosistemul:

a) pădurilor de fag; b) grindurilor din Delta Dunării; c) pădurilor de molid; d) tufărişurilor; e) pădurilor de stejare;

3) Biocenoza poate deveni dominată de specii de arbori numai dacă: a) temperatura medie anuală este >3°C; b) suma gradelor de temperaturi medii zilnice depăşeşte 3 000°C; c) temperatura medie zilnică este >10°C cel puţin 60 de zile pe an; d) cantitatea de precipitaţii este >600 mm/an; e) temperatura medie zilnică este >20°C cel puţin 30 de zile pe an.

4) În ecosistemul de pădure, raportul dintre procesele de producţie şi consum de biomasă este apropiat de valoarea:

a) 0.3; b) 1.0; c) 5.5; d) –1.0; e) 2.0.

5) Ţinând cont de procentul actual de împădurire, starea cea mai apropiată de optimul ecologic se înregistrează în:

a) Europa; b) Australia; c) America de Nord; d) Asia de Sud; e) America de Sud.

253

Page 254: Ecologie Generala

Ecosisteme amenajate

9 Teste de autoevaluare

1) Variabilele care caracterizează ecosistemul agricol, în calitate de principal furnizor de alimente, sunt reprezentate de:

a) spaţiul de hrană, materialul biologic, populaţia globului pământesc; b) resursele de apă pentru irigaţii, materialul biologic, spaţiul rural; c) spaţiul de hrană, densitatea populaţiei, randamentul fotosintetic; d) materialul biologic, randamentul energetic al lanţurilor trofice, resursele

de apă pentru irigaţii; e) puterea de cumpărare, spaţiul de hrană, densitatea populaţiei.

2) Cele mai mari suprafeţe irigate sunt, în ordine descrescătoare, în următoarele ţări:

a) Uzbekistan, India, Iran; b) Iran, China, România; c) India, China, S.U.A.; d) Japonia, Egipt, Indonezia; e) S.U.A., China, India.

3) Printre trăsăturile care individualizează ecosistemul agricol se numără: 1. încetinirea fluxurilor biogeochimice; 2. varietatea biomasei produse; 3. menţinerea într-un stadiu tânăr; 4. productivitatea biologică ridicată; 5. acumularea biomasei; 6. randamente ridicate ale transformărilor energiei la nivelul organismelor; 7. stabilitatea ridicată; 8. capacitatea de autoreglare.

a) 3,4,5; b) 6,7,8; c) 1,3,5; d) 1,6,8; e) 3,4,6.

4) Adăpostul relativ, pe care îl oferă faţă de prădători şi faţă de factorii climatici nefavorabili, caracterizează ecosistemul:

a) Deltei Dunării; b) Mării Negre; c) minor; d) urban; e) agricol.

5) Adoptarea principiilor ecologice în cercetarea şi proiectarea sistemelor industriale a dus la formularea unor concepte noi, între care se numără: a) reţele industriale ecologice; b) simbioză industrială; c) ecosistem industrial; d) parcuri industriale ecologice; e) toate variantele de mai sus.

254

Page 255: Ecologie Generala

Eterogenitatea peisajului

10 Teste de autoevaluare

1) Dezvoltarea ecologiei peisajului (spaţiale) este motivată de aplicabilitatea practică, cu deosebire în conservarea ecosistemelor şi a fost posibilă ca urmare a dezvoltării:

a) tehnicilor de ridicare topografică; b) fotogrammetriei; c) biologiei conservării; d) sistemelor informatice geografice (GIS); e) expediţiilor ecologice.

2) Identificarea fragmentelor omogene de peisaj se face prin folosirea uneia din următoarele metode:

a) analiza distribuţiei dimensiunilor; b) stabilirea conectivităţii; c) metoda ferestrelor mobile; d) stabilirea raportului dintre perimetru şi suprafaţă; e) analiza adiacenţei cu alte fragmente omogene.

3) Variaţia temperaturii medii anuale în raport altitudinea este o variaţie de tip: a) aleator; b) gradient; c) ascendent; d) geochimic; e) terestru.

4) Fragmentele omogene de peisaj sunt caracterizate prin analiza indicatorilor: 1. suprafaţă; 2. conectivitate; 3. procese biotice; 4. perimteru; 5. complexitatea formei; 6. adiacenţă; 7. dispersie; 8. regimul perturbărilor.

a) 1,4,5; b) 2,3,6; c) 1,7,8; d) 2,4,7; e) 4,5,8.

5) În managementul ariilor protejate este necesară cunoaşterea: a) parametrilor stării de normalitate; b) modalităţilor de menţinere a stării staţionare; c) amplitudinii naturale a variabilităţii; d) varianţei care se manifestă între fragmentelor omogene de peisaj; e) factorilor de diversificare a peisajului.

255

Page 256: Ecologie Generala

Procese ecologice în peisaje eterogene

11 Teste de autoevaluare 1) Legătura dintre componentele unei metapopulaţii se manifestă, cu precădere, sub forma:

a) relaţiilor trofice; b) dispersării; c) relaţiilor alelopatice; d) relaţiilor interspecifice; e) adaptării şi acomodării.

2) Factorii recolonizării sunt reprezentaţi de: 1. stocasticitatea mediului; 2. variabilitatea genetică; 3. dimensiunea şi viabilitatea seminţelor; 4. structura pe clase de vârstă; 5. distanţa faţă de populaţia-nucleu sau populaţia-sursă; 6. variabilitatea neperiodică a climei; 7. mortalitatea pe durata dispersării; 8. regimul perturbărilor

a) 1,5,7; b) 2,4,8; c) 1,3,6; d) 3,5,7; e) 4,7,8.

3) Ecosistemul reprezintă un nivel corespunzător de planificare a acţiunilor de conservare atunci când:

a) cuprinde un număr mare de populaţii; b) pot fi delimitate cu uşurinţă prin folosirea unor criterii fizico-geografice; c) se află la distanţă mare de activităţile umane; d) se urmăreşte menţinerea diversităţii genetice; e) protecţia biodiversităţii nu poate fi planificată la acest nivel.

4) Confruntarea cu schimbările climatice de origine antropică obligă planificarea acţiunilor de conservare la următorul nivel:

a) diversitate genetică; b) ecosistem; c) peisaj; d) reţea de rezervaţii; e) ecoregiune.

256

Page 257: Ecologie Generala

BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFIIEE SSEELLEECCTTIIVVĂĂ 1. Arsene, G.G., Elemente de ecologie generală, Timişoara, Editura Orizonturi

Universitare, 2002 2. Barbault, R., Des baleines, des bacterie set des hommes, Paris, Odile Jacob, 1994 3. Barbault, R., Ecologie generale. Structure et fonctionement de la biosphere, Paris,

Masson, 1997 4. Barloy, J., Cours de phytotechnie generale, Cours de Conservatoire National

des Arts et Metiers, Centre Regional associe de Rennes, Ecole Nationale Superieure Agronomiques de Rennes, 1991

5. Bazilevici, N.I., Drozdov, A.V., Rodin, L.E., Produtivnost rastitelnoga prokrova zlmli, J.Osc. Biol, 29, 1968

6. Blauberg, I.V., Sadovski, V.N., Iudin, E.G., Abordarea sistemică şi ştiinţa contemporană, în volumul Metoda cercetării sistemice, Bucureşti, Editura Ştiinţifică, 1974

7. Bleahu, M., Priveşte înapoi cu mânie... Priveşte înainte cu spaimă, Bucureşti, Editura Economică, 2002

8. Bogdan, Octavia, Niculescu, Elena, Caracteristici climatice ale regiunii subcarpatice de la Curbură şi specificul utilizării terenurilor, Suceava, Analele Universităţii „Ştefan cel Mare”, V, 1996

9. Botnariuc, N., Vădineanu, A., Ecologie, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1982

10. Botnariuc, N., Echilibrul sistemelor supraindividuale, Bucureşti, Editura Academiei Române, 2004

11. Bran, Florina, Potenţialul geoecologic al Podişului Basarabiei, calitatea mediului şi măsuri de protecţie, Bucureşti, Editura Diogene, 1998

12. Bran, Florina (2002), Ecologie generală şi protecţia mediului, Bucureşti Editura ASE,

13. Bran, Florina, Degradarea ecosistemelor (silvicultură şi turism). Implicaţii economice, Bucureşti, Editura ASE, 2002

14. Bran, Florina, Componenta ecologică a deciziilor de dezvoltare economică (silvicultură şi turism), Bucureşti, Editura ASE, 2002

15. Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Marin, D., Mockesch, Carmen, Mic lexicon de protecţia mediului, Bucureşti, Editura Economică, 1999

16. Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Ecosferă şi politici ecologice, Bucureşti, Editura ASE, 2002

17. Bran, Florina, Ioan, Ildiko, Trică, Carmen, Eco-economia ecosistemelor şi biodiversitatea, Bucureşti, Editura ASE, 2004

18. Bran, P., Economica valorii, Bucureşti, Editura ASE, 2001

257

Page 258: Ecologie Generala

Ecologie generală

19. Chauvet, M., Olivier, L., La biodiversite, enjeu planetaire. Preserver notre patrimoine genetique, Paris, Eds. Sang de la Terre, 1993

20. Conea, Ana, Vintilă, Irina, Canarache, A., Dicţionar de ştiinţa solului, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1977

21. Coste, I., Omul, biosfera şi resursele naturale, Timişoara, Editura Facla, 1982 22. Crow, J.F., Erwin Schrödinger and the Hornless Cattle Problem, Genetics, 130,

1992 23. Dommergues, Y., Mangenot, F., Ecologie microbienne du sol, Paris, Masson,

1970 24. Duţu, M., Ecologie. Filosofia naturală a vieţii, Bucureşti, Editura Economică, 1999 25. Duvigneaud, P., La synthese ecologique, Paris, 1974 26. Eigen, M., La ce ne putem aştepta de la biologia secolului XX? în volumul Ce

este viaţa? Următorii 50 de ani. Speculaţii privind viitorul biologiei (editate de M.P. Murphy, L.A.J.O’Neill), Bucureşti, Editura Tehnică, 1999

27. Georgesc-Roegen, N., Legea entropiei şi procesul economic, Bucureşti, Editura Expert1994

28. Gore, A., Pământul în cumpănă. Ecologia şi spiritul uman, Bucureşti, Editura Tehnică, 1994

29. Hendrikson, J.B., Chimia organică, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1976

30. Ioan, Ildiko, Resursele agroclimatice ale podgoriilor din România, Bucureşti, Editura ASE, 2003

31. Ionescu, A., Săhleanu, V., Bândiu, C., Protecţia mediului înconjurător şi educaţia ecologică, Bucureşti, Editura Ceres, 1991

32. Jones, C.K.R.T., Khibnik, A.I., Jones, C., Multiple-Time-Scale Dynamical Systems, Springer-Verlag Telos, 2000

33. Legendre, P., Fortin, M.J., Spatial pattern and ecological analysis, Vegetatio 80, 1989

34. Levin, S.A., The problem of pattern and scale in ecology, Ecology 73, 1992 35. Machedon, I, Funcţiile de protecţie ale pădurii. Evaluare economică, Bucureşti,

Editura Ceres, 1997 36. Mărgineanu, D.G., Termodinamica sistemelor ecologice, în voluml Probleme

moderne de ecologie (editor B.Stugren), Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 82-98, 1982

37. Mărgineanu, D.G., Energetica lumii vii, Bucureşti, Editura Speranţa, 1992 38. May, R.M., Qualitative Stability in Model Ecosystems; Ecology, 54, 1973 39. Milescu, I., Pădurile şi omenirea, Bucureşti, Editura Ceres, 1990 40. Mohan, G., Ardealea, A., Ecologie şi protecţia mediului, Bucureşti, Editura

Scaiul, 1993 41. Neacşu, P., Ecologie generală, Bucureşti, Universitatea Bucureşti, 1984 42. Neguţ, S., Un singur Pământ. Omul şi mediul înconjurător, Bucureşti, Editura Albatros,

1978

258

Page 259: Ecologie Generala

Bibliografie selectivă

43. Odum, E.P., Ecology and Our Endangered Life-Support Systems, Sinauer Associates Inc. Publishers Sunderland, Massachusetts, 1997

44. O'Neill, R.V., Krummel, J.R., Gardner, R.H., Sugihara, G., Jackson, B., DeAngelis, D.L., Milne, B.T., Turner, M.G., Zygmunt, B., Christensen, S.W., Dale, V.H., Graham, R.L., Indices of landscape patter, Landscape Ecology 1, 1988

45. Opdam, P., Metapopulation theory and habitat fragmentation: a review of holarctic breeding bird studies, Landscape Ecology, 5, 2, 1991

46. Pârvu, C., Ecologie generală, Bucureşti, Editura Tehnică, 2001 47. Pianka, E., Evolutionary Ecology, New York – San Francisco – London,

Harper&Row, 1979 48. Pickett, S.T.A., White, P.S., The Ecology of Natural Disturbance and Patch

Dynamics, Academic Press, 1985 49. Pielou, E.C., The interpretation of ecological data. New York, Wiley, 1984 50. Prigogine, I., Introduction to the Termodynamics of Irreversible Processes,

Thomas Springfield, III, 1955 51. Primack, R.B., Essentials of conservation biology, Sinauer, Sunderland,

Massachusetts, 1993 52. Pulliam, H.R., Sources, sinks, and population regulation, American Nature,

132, 1988 53. Renane, A., Die Bedeuttarg der Lebensformingen fur die Ekologie, Biologie

generală, 17, 1943 54. Risser, P.G., J.R. Karr, and R.T.T. Forman, Landscape ecology: directions and

approaches, Special Publ., 2, Ill, Natural Hist. Surv., Champaign, 1984 55. Rojanschi, V., Bran, Florina, Strategii şi politici de mediu, Bucureşti, Editura Economică,

2002 56. Rojanschi, V., Bran, Florina, Diaconu, Gheorghiţa, Protecţia şi ingineria

mediului, Bucureşti, Editura Economică, 2002 57. Rojanschi, V., Bran, Florina, Diaconu, Simona, Florian, G., Evaluarea

impactului ecologic şi auditul de mediu, Bucureşti, Editura ASE, 2004 58. Roşu, A., Peisaj-geosistem-mediu, Sinteze geografice, Bucureşti, Editura

Didactică şi Pedagogică, 1983 59. Roşu, A., Terra, geosistemul vieţii, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi

Enciclopedică, 1987 60. Roşu, A., Ungureanu, Irina, Geografia mediului înconjurător, Bucureşti,

Editura Didactică şi Pedagogică, 1977 61. Rubenstein, J.M., The Cultural Landscape. An Introduction to Human

Geography, Macmillan Publishing Company, 1992 62. Russell, E.W.B., People and the land through time: linking ecology and history,

New Haven, Yale Univ. Press, 1997 63. Sadik, N., Population growth and thee food crisis, Food, Nutrtion and

Agriculture, 1, Food for the Future, 1991

259

Page 260: Ecologie Generala

Ecologie generală

64. Sagan, C., Creierul lui Broca, Bucureşti, Editura Politică, 1989 65. Şchiopu, D., Eseu privind aplicarea principiilor ştiinţifice, Bucureşti, Analele

IANB, seriaA, XXV, 1982 66. Setrov, M.I., Principiul sistemicităţii şi noţiunile sale fundamentale, în volumul

Metoda cercetării sistemice, Bucureşti, Editura Ştiinţifică, 1974 67. Soran, V, Borcea, M., Omul şi biosfera, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi

Enciclopedică, 1985 68. Sousa, W.P., Disturbance in Marine Intertidal Boulder Fields. The

Nonecquilibrium of Species Diversity, Ecology, 60, 1979 69. Stugren, B., Bazele ecologiei generale, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi

Enciclopedică, 1982 70. Stugren, B., Ecologie teoretică, Cluj-Napoca, Casa de editură „Sarmis”, 1994 71. Thienemann, A., Lebel und Umwelt, Hamburg, Rowohlt, 1956 72. Tudorancea, C., Comparison of the Population of Unio tumidus, 1969 73. Tufescu, V., Tufescu, M., Ecologia l activitatea umană, Bucureşti, Editura

Albatros, 1981 74. Turcek, F.J., On Some Functional Aspects of Biological Production, Ekol. Pol.,

15, 1969 75. Uemov, A.I., Sistemele şi cercetările sistemice, în volumul Metoda cercetării

sistemice, Bucureşti, Editura Ştiinţifică, 1974 76. Urban, D.L., R.V. O'Neill, and H.H. Shugart, Landscape ecology, BioScience,

37, 1987 77. Uvarov, B.P., Locusts and Grasshoppers, London, Bur. Entom., 1982 78. Velcea, V., Etajarea proceselor geografice actuale, metodologia studierii, Sinteze

geografice Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1983 79. Vincent, W.F., Production Strategies in Antarctica ISlands Waters,

Phytoplankton Eco-phisyology in a Permanently Ice-covered Lake, Ecology, 62, 1981

80. Wiens, J.A., The Ecology of Bird Communities: Volume 1, Foundations and Patterns (Cambridge Studies in Ecology), Cambridge University Press, 1989

81. http://landscape.forest.wisc.edu/landscapeecology/v01i02.htm 82. http://www.env.duke.edu/lel/env214/le_syl.html 83. http://nature.org/tncscience/docs/ 84. http://unep.org.html 85. http://iucn.org.html

260