UNIVERSITATEA DE TIINE AGRICOLE I MEDICIN VETERINAR ION IONESCU DE LA BRAD IAI FACULTATEA DE ZOOTEHNIE

VALERICA (MACOVEI) GLC

ECOLOGIE, I PROTECIA MEDIULUI

ANUL I, SEMESTRUL I

MATERIAL DE STUDIU I.D.

IAI, 2009

1

CUPRINS

Cap.1. Definiia i obiectul de studiu al ecologiei.............................3

1.1. Evoluia ecologiei ca tiin...........................................................7

1.2. Subdiviziunile ecologiei.................................................................8

Cap.2. Organizarea sistemic a materiei vii...............................12

2.1. Clasificarea ecosistemelor............................................................13

2.2. Caractere generale ale acosistemelor biologice i ecologiei........14

2.3. Ierarhia sistemelor biologiei.........................................................17

Cap.3. Organismele i modul de via.............................................19

3.1. Clasificarea factorilor de mediu...................................................20

3.1.1. Factorii abiotici...............................................................21

3.1.2. Factorii biotici.................................................................24

3.1.3. Factorii periodici.............................................................25

Cap.4. Factorii ecologiei i influena lor asupra organismelor

animale...............................................................................................27

4.1. Lumina.........................................................................................27

4.2. Temperatura.................................................................................33

4.3. Apa...............................................................................................48

4.4. Vntul...........................................................................................55

4.5. Factorii chimici............................................................................59

4.6. Gazele atmosferice.......................................................................61

4.7. Compoziia ionic........................................................................66

Cap.5. Populaie, organizare, structur, dinamic........................69

5.1. Populaia biologic.......................................................................69

5.2. Efectivul populaiei......................................................................71

5.3. Densitatea populaiei....................................................................72

5.4. Natalitatea populaiei....................................................................74

5.5. Mortalitatea populaiei.................................................................74

5.6. Structura populaiei......................................................................76

2

5.6.1. Structura de vrst...........................................................76

5.6.2. Structura de sex...............................................................78

5.6.3. Dispersia populaiei.........................................................78

5.6.4. Izolarea............................................................................81

5.6.5 Agregarea.........................................................................84

5.6.6 Dinamica populaiei.........................................................86

Cap.6. Echilibrul biologic i protecia mediului nconjurtor......90

6.1. Noiuni privind poluarea mediului ambiant.................................90

6.2. Protecia echilibrului ecosistemelor.............................................93

6.3. Protecia mediului nconjurtor n Romnia................................96

Bibliografie.........................................................................................99

3

CAPITOLUL 1

DEFINIIA I OBIECTUL DE STUDIU AL ECOLOGIEI

Noiunea de ecologie a fost introdus n tiin de marele biolog german Ernst Haeckel, 1866. Opera sintetic a marelui biolog Charles Darwin, Originea speciilor(1859) a avut un rol hotrtor n delimitarea ecologiei ca tiin, deoarece s-a demonstrat convingtor importana conexiunilor n procesul evoluiei.

Dup Haekel, ecologia este tiina care studiaz relaiile

complexe directe sau indirecte dintre organisme i mediu.

Obiectul de studiu al ecologiei l formeaz relaiile dintre organisme i

mediu pe de o parte i relaiile ntre organisme pe de alt parte. De

exemplu, hrnirea este trstura universal a lumii vii : organismele i

iau hrana din mediu, deci organismele sunt n relaie direct cu

mediu, prin hrnire.

n 1972, Krebs definete ecologia ca studiul interaciunilor ce

determin distribuia i abundena organismelor. Ecologia se

preocup de aciunea legilor biologice i fizice, precum i reacia

organismelor prin minunatele adaptri. De exemplu, n frigul polar,

vulpea polar nu tremur deloc, tocmai pentru faptul c prezint

adaptri care i permit supraveuirea.

O definiie mai sintetic a ecologiei este dat de academicianul

profesor N. Botnariuc, n viziunea cruia, ecologia este tiina care

studiaz sistemele supraiindividuale de organizare a materiei vii

(populaie, biocenoz, biosfer) integrate n mediul lor abiotic.

Definiia subliniaz unitatea, integrarea sistemelor biologice cu mediu,

idee care particularizeaz principiul filozofic al unitii i interaciunii

permanente i universale a sistemelor i proceselor. Datorit legii

generale a unitii i interaciunii sistemelor, lumea vie nu poate s

4

existe dect n interaciune concretizndu-se manifestarea legii

biologice a unitii i interaciunii organismelor cu mediul lor. n

ceea ce privete unitatea i conexiunea organismelor cu mediul,

precum i interaciunile dintre acestea menionm dou aspecte

eseniale: n primul rnd, lumea vie i lumea nevie sunt formate din

aceleai elemente chimice; n al doilea rnd, unitatea const n

schimbul permanent de materie, energie i informaie ntre organisme

i mediul lor, deoarece organismele sunt sisteme deschise i pentru a

exista, ele trebuie s realizeze acest schimb, tradus prin nevoia de

respiraie, hrnire etc.

Interaciunea dintre organisme i mediu care asigur perenitatea

nseamn, pe de o parte, influena factorilor abiotici (lumin,

temperatur, precipitaii, etc.) asupra organismelor (plante i animale),

influene care se datoresc variaiei acestor factori, iar pe de alt parte,

influena pe care organismele o exercit asupra locului de via i

asupra factorilor climatici. (fig.1).

Figura 1 Schema interaciunilor mtr-un ecosistem. Sursa: Richard Brewer 1993

5

Ciculaia materiei dinspre lumea nevie spre diversitatea lumii vii

i invers se realizeaz prin ciclurile biogeochimice n care viul are un

rol preponderent.

Unitatea dintre organisme i mediu se exprim prin relaii cu

factoriii abiotici (fig.2).

Figura 2. Schema unor relaii dintre organisme i factorii de mediu. Sursa. Sturgen (1974). 1. Puccinia graminis; 2. Mayetiola destructor (Diter); 3. Zabrus tenebroides (Carabaidae; 4. Buteo buteo; 5. Alauda arvensis; 6. Microtus arvalis

Principalii factori abiotici sunt: lumina, temperatura, apa, etc.

Pentru a se dezvolta, organismele au nevoie, de o anumit cantitate de

lumin (organisme fotofile), de o anumit cantitate de cldur, de ap,

deci organismele au legturi vitale cu aceti factori. ntre indivizi se

stabilesc legturi, sub form de relaii biotice. Relaiile care se

stabilesc n interiorul speciei, necesare organizrii acesteia, sunt relaii

intraspecifice. Relaiile care se stabilesc ntre spe cii, constituie relaii

interspecifice.

6

Relaiile biotice intraspecifice nseamn raporturile ntre indi

vizii aceleeai specii (sunt indivizi care au o dispersie grupat, triesc

n grup, iar n cadrul grupului sunt indivizi care ndeplinesc rol de

paz, de avertizare la venirea rpitorilor). Aceste relaii pot fi de

cooperare, dar i de concuren.

Relaiile biotice interspeifice nseamn anumite raporturi ale

indivizilor unor specii cu alte specii. De exemplu: comensalismul,

mutualismul, prdtorismul, parazitismul, sunt relaii biotice

absolut necesare.

Ecologia are ca obiect de studiu legturile, influenele care se

stabilesc ntre organisme i mediu, adaptrile organismelor. Pentru a

explica aceste influene i toat problematica relaiilor cu mediu,

ecologia are un caracter intrdisciplinar, adic folosete datele altor

discipline pentru a nelege i explica aceste relaii. De exemplu, o

biocenoz ocup un biotop. Biotopul nseamn locul i regimul tuturor

factorilor climatici din acel loc (lumin, temperatur, vnturi), date

geomorfologice (relief) i de expoziie (sudic, nordic). Pentru a

nelege circulaia hranei i energiei prin nivelele trofice (productori

consumatori) se folosesc noiuni de termodinamic, biochimie,

fiziologie etc. Caracterul interdisciplinar al ecologiei nu exclude ns

punctul de vedere specific ecologiei. De exemplu, fiziologul i ecologul

se intereseaz de fotosintez, dar din puncte de vedere diferite, adic pe

fiziolog l intereseaz mecanismele fotosintezei (cum se realizeaz

fotosinteza), care sunt factorii care influeneaz fotosinteza, cantitatea

de sruri minerale, cantitatea de dioxid de carbon, etc. n timp ce pentru

ecolog importan are produsul fotosintezei (cantitatea de materie

organic sintetizat). Gndirea eologic se deosebete esenial de

gndirea morfologic sau fiziologic.

Ecologia studiaz sistemele supraindividuale n unitate cu

mediul. Organismele aparin unor populaii, populaiile unor specii.

7

1.1 EVOLUIA ECOLOGIEI CA TIIN

Cristalizarea ecologiei ca tiin a fost influenat de opera

marelui biolog i gnditor englez Charles Darwin (Originea speciilor,

1859), prin care s-a scos n eviden importana conexiunilor directe i

indirecte dintre organisme i mediu, pe de o parte i ntre organisme

pe de alt parte.

De la apariia noii tiine (Ecologia 1866) i pn n prezent s-au

parcurs trei etape: etapa autoecologic, etapa sinecologic, etapa

sistemic.

1. Etapa autoecologic (1866-1940) se caracterizeaz tiinific prin dominarea gndirii analitice. n aceast

etap accentul a fost pus pe cunoaterea relaiilor

organismelor la aciunea factorilor abiotici. Observarea,

cercetarea i gndirea mecanismelor de corelaie ntre

mediu i organisme au dus la unele descoperiri

importante, generalizate sub form de legi: Legea

minimului (Liebig, 1840), legea toleranei (Shelford,

1913), legea efectului combinat al factorilor de cretere

(Mitscherlich, 1921), etc.

2. Etapa sinecologic (1940-1970) se caracterizeaz prin cercetarea relaiilor dintre indivizi i populaii pentru c

populaia dobndete nsuiri ecologice noi emergente

din interaciunile indivizilor. Populaia este obiectul i

materialul pe care opereaz evoluia prin selecie i

adaptare.

3. Etapa sistemic (1970- prezent i viitor). Este o etap calitativ nou care s-a conturat n urma teoriei generale a

sistemelor (Brtalanffy, 1969). Natura vie i nevie este

format din sisteme, uniti care au nsuiri noi, proprii,

rezultate din structura i interaciunea prilor

8

componente. De exemplu, ecosistemul nseamn

unitatea i interaciunea dintre biotop i biocenoz care

realizeaz circulaia materiei i energiei.

Delimitarea etapei sistemice i a concepiei sistemice n ecologie

se bazeaz pe contribuiile unor mari ecologi de renume : E. Birge

(1915), A. Thienemann (1926), A. Tansley (1925), B.N. Sudacev

(1940), V, Ivev (1966), E. Odun (1971), N. Botnariuc, A.

Vdiceanu (1982), I. Dediu (1989, 1992).

1.2 SUBDIVIZIUNILE ECOLOGIEI

Ecologia general precizeaz noiunile, legile, principiile, care

explic necesitatea relaiilor dintre organisme i mediu, pe de o parte

i interaciunile dintre organisme pe de alt parte.

Ecologia general arat mecanismele de funcionare a

eosistemelor, fr a ine seama de natura acestora (acvatic, terestr).

Cnd se studiaz relaiile unei specii cu mediul (adic influena

factorilor abiotici asupra speciilor de plante i animale, ct i

strategiile adaptative ale acestora la factorii abiotici i biotici), ramura

se numete autoecologie.

Cnd se studiaz interaciunile ntre biocenoze, biosfer i

mediul ambiant, tiina se numete sinecologie. n primul rnd

sinecologia evideniaz variaia structurii i funciei biocenozei,

biosferei n raport de structura spaiului fizic i de timp. n al doilea

rnd, sinecologia evideniaz relaiile interspecifice existente sub

form de parazitism, prdtorism, mutualism, amensalism,

comensalism, concuren.

Autoecologia i sinecologia nu sunt opuse, ntregul exist prin

pri. Astfel, cunoaterea biocenozelor ncepe prin cunoaterea

populaiilor, a speciilor dar pentru a nelege de ce o specie este

9

dominant ntr-o biocenoz, trebuie s-o interpretm n cadrul

ecosistemului, adic s avem un punct de vedere sinecologic.

Figura 3. Unitatea biosferei i principalele diviziuni ale ecologiei.

Sursa: Strugen1982

Din Ecologia general s-au desprins mai multe ramuri, discipline

ecologice: ecologia terestr, ecologia animal, ecologia uman,

ecologia industrial.

Ecologia terestr studiaz bioritmurile, adic studiul zonelor

majore de via: pdurea pe glob subdiviziunile ei, stepa pe glob cu

subdiviziunile ei. Ecologia terestr studiaz structura i funciile

acestor biomuri n concordan cu particularitile mediului, (pdurea

ecuatorial, pdurea din zona temperat, taigaua etc.). Studiul ecologic

al pdurii a dus la crearea eologiei forestiere. Din studiul ecologic al

cmpurilor agricole s-a nscut agroeologia, care studiaz

10

agrosistemele (adic structura biotopului agricol, vieuitoarele are s-au

adaptat s triasc n aceste eosisteme, dinamica vieuitoarelor,

influena factorilor biotici i abioticii asupra produciei plantelor).

Studiul ecologic al stepelor a dus la crearea ecologiei stepelor.

Adaptrile plantelor la condiiile de mediu formeaz obiectul de

studiul al Ecologiei vegetale. Studiul comunitilor vegetale formeaz

obiectul Fitocoenologiei.

Ecologia animal studiaz influena factorilor abiotici asupra

animalelor, structura i dinamica populaiilor de animale, dispersia

animalelor n biotop i habitate, relaiile intraspecifice i interspecifice

care exist n cadrul populaiilor i speciilor, producia primar i

secundar, animalele cu importan economic, relaiile cu plantele

etc.

Ecologia uman studiaz relaiile dintre populaiile umane i

mediile abiotic, biotic i social. De exemplu, administrativ i social,

oamenii triesc organizai n ctune, sate, comune, orae. Aeste

comuniti sunt supuse mai mult sau mai puin polurii de diferite

feluri: sonoic, chimic etc. nelegerea folosirii benefice a factorilor

ecologici (aer curat, ap curat), atitudinea de respect i pstrare

nealterat a mediului exprim o atitudine ecologic.

Ecologia industrial evideniaz influena diferitelor industrii

asupra ecosistemelor naturale i antropogene.

Ecologia cavernicol studiaz sistemele supraindividuale ale

organismelor troglobionte n unitate cu mediul cavernicol (peteri). n

peteri, biotopul este caracterizat prin lipsa luminii, temperaturii

relativ constant, umiditate mare, hran i oxigen n cantitate mic.

Factorii ecologici nu prezint variaii.

Limnologia este o ramur a ecologiei acvatice, care studiaz

sistemele biologice supraindividuale din apele continentale ( bli,

lacuri, ape curgtoare) subliniind caracteristicile biotopilor,

11

organizarea i adaptrile populaiilor din biocenoze la aceste condiii,

structura trofic a ecosistemului, producia i succesiunea.

n concluzie, ecologia terestr reprezint baza pentru rezolvarea

obiectiv a diferitelor nevoi bio-soio-culturale.

ntrebri recapitulative:

Ce studiaz ecologia?

Ce subliniaz definiia dat ecologiei de profesorul Nicolae

Botnariuc?

De ce n unele habitate ntlnim anumite organisme i altele nu?

Cum explicai faptul c n anumite biotopuri, organismele snt

mai abundente i ce rol au ele?

Cum explicai unitatea i conexiunea organismelor cu mediul?

Cu ce se ocup ecologia general?

Care sunt subdiviziunile ecologiei?

Cum se numete tiina care are n vedere studiul interaciunilor

ntre biocenoze, biosfer i mediul ambiant?

Ce ramuri s-au desprins din ecologia terestr i ce studiaz

fiecare?

Tem: Prezentai obiectul de studiu i subdiviziunile ecologiei

Referat: Influena condiiilor externe de mediu privind existena

unei formaiuni ecologice (de exemplu, pdurea) i modul n care

aceasta la rndul ei influeneaz mediul.

12

CAPITOLUL 2

ORGANIZAREA SISTEMIC A MATERIEI VII

Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite

unite ntr-un ntreg datorit interaciunilor dintre pri. Sistemul este

format din pri (subsisteme), iar interaiunea prilor din care rezult

funcia, activitatea i d valoare de ntreg, care-l deosebete de alte

sisteme. Exemplu, un atom de oxigen (gaz) pus n interaciune cu doi

atomi de hidrogen (gaz) formeaz o molecul de ap.

Organismele superioare, plantele i animalele, funcioneaz ca

sisteme alctuite din subsisteme (organe, esuturi, celule, molecule,

atomi).

Ecosfera este organizat n biomuri: deert, step, pdure.

Organizarea sistemic, integrativ implic ideia de ierarhie

pentru c subsistemul face parte din sistem, iar acesta din alt sistem de

ordin mai mare. Indivizii (microorganisme, plante, animale) aparin

cte unei populaii. Populaiile formeaz o specie, iar speciile sunt

integrate n biocenoze.

Ecologia sistemic analizeaz i nelege populaia ca form de

organizare intraspecific n contextul biocenozei (specii produc toare,

specii consumatoare, specii descompuntoare), biocenoza n contextul

biosferei, iar biosfera n dependen de ecosfer. Adaptrile de

protecie relativ sub form de homocromie sau mimetism se pot

explica n contextul biocenozei, n cadrul relaiilor interspecifice.

Exist prdtori, exist parazii. O prepeli nemicat a crei culoare

se confund perfect cu terenul agricol, va fi foarte greu observat de

un prdtor.

13

Parametrii biostatici ai populaiei ca: natalitate, mortalitate,

densitate, dispersie nu sunt determinai prin ei nsi ci sunt rezultatul

complex al interaciunilor n cadrul relaiilor interspecifice de

concuren, de prdtorism. n lumea vie toate fenomenele sunt

corelate.

2.1 CLASIFICAREA ECOSISTEMELOR

Criteriul de clasifcare al sistemelor este raportul sistemelor cu

mediul, adic schimburile de materie, energie i informaie. n funcie

de aceste schimburi grupm sistemele n: sisteme izolate i sisteme

neizolate. Acestea din urm sunt sisteme nchise i deschise.

a. Sisteme izolate nu realizeaz shimb de materie i energie cu mediul. Aceste sisteme sunt teoretice pentru c pe Terra nu exist

sisteme izolate, dar n univers exist stele care sunt izolate de restul

universului.

b. Sisteme nchise realizeaz numai schimb de materie i

energie cu mediul. De exemplu, un vas de ap ermetic nchis

realizeaz numai schimb de energie sub form de cldur. Dac

temperatura mediului este mai mare, el primete cldur; dac

temperatura vasului este mai mare fa de cea a mediului ambiant,

sistemul cedeaz cldur.

c. Sisteme deschise realizeaz schimb de materie, energie

i informaie cu mediul ambiant. Toate sistemele biologice i

ecologice aparin grupului de sisteme deschise: un individ al oricrei

populaii animale primete substan i energie sub form de hran i

cedeaz o parte sub form de dejecii. Un sistem ecologic (o cultur de

gru plus biotopul) primete energie de la soare, integreaz elementele

i substanele minerale n cadrul procesului de fotosintez. Elementele

sunt cedate n mediu prin activitatea descompuntorilor.

14

2.2 CARACTERELE GENERALE ALE ECOSISTEMELOR BIOLOGICE I ECOLOGIE

Sistemele biologice i ecologice au o sum de nsuiri (unele

proprii) care le deosebesc de sistemele nebiologice.

Aceste nsuiri sunt: caracterul istoric sau diacronismul,

caracterul informaional, integralitatea, echilibrul dinamic,

autoreglarea, heterogenitatea intern.

a. Diacronismul Tipurile de organizare morfologic la plante i animale

(Gimnosperme, Angiosmerme), (Nevertebrate, Vertebrate) precum i

nsuirile structurale i funcionale ale indiviziolor sunt rezultatul unui

incontestabil proces de evoluie, manifestat n stadii i trepte de

perfecionare. O privire istoric, paleontologic ne ajut s nelegem,

s explicm perfecionarea tipurilor, structurilor morfologie i

funcionale. Procesul de evoluie ne arat c mai nti s-au difereniat

nevertebratele din care au evoluat vertebratele. Din petii

crossopterigieni au evoluat stegocefalii. Din anumite reptile s-au

desprins, prin evoluie psrile i mamiferele.

b. Caracterul informaional nseamn proprietatea, capacitatea de a primi prelucra, stoca i transmite informaia.

Informaia este un mesaj, o tire, o veste transmis prin semnale

de natur fizic, chimic, fiziologic, psihic, comportamental.

Sistemele deschise sunt n relaie cu alte sisteme. Recepionarea,

prelucrarea i stocarea informaiei asigur rezolvarea problemelor de

relativ autonomie a sistemului (individ, populaie), iar transmiterea

informaiei pune n relaie sistemul cu alte sisteme.

Informaia este transmis printr-un proces de codificare cu

ajutorul codului neles ca totalitatea semnelor i semnalelor. Astfel,

pentru a vorbi ne folosim de limbaj, pentru a transmite aceeai

informaie n scris ne folosim de alfabet.

15

Recepionarea informaiei se face prin procesul de decodificare,

pentru fi neleas de sistemul propriu.

Fidelitatea informaiei ereditare este esenial pentru meninerea

sistemelor biologie (individ, poplaie, specie). Aceasta este relativ n

timp deoarece apar schimri, mutaii care stau la baza evoluiei.

Aprecierea valorii mutaiilor, pozitiv sau negativ este fcut de

selecia natural, care pstreaz mutaiile utile pentru organisme i

sunt eliminate cele dezavantajoase.

Fidelitatea informaiei trebuie s fie optim limitat. n biologie,

mijlocul de realizare este redundana, adic fenomenul de

suplimentare pentru a-l feri de alterare. De exemplu, auzim cu dou

urechi, vedem cu doi ochi etc.

c. Integralitatea Integralitatea reprezit ansamblul subsistemelor de a funciona

n cadrul unui sistem din care rezult proprieti, funcii noi ce

caracterizeaz sistemul. De exemplu, funciile de nutriie, relaie,

reproduere sunt nsuiri ale sistemelui individual. Pentru realizarea

acestor funcii particip toate sistemele (digestiv, respirator ciculator

excretor, nervos, reproductor etc.).

Sistemele biologice (individ, populaie, specie, biocenoz,

biosfer) au integralitate, exprimat n diferite grade, cea mai

puternic fiind la nivel individual.

d. Echilibrul dinamic Sistemele biologice pentru a se menine n ehilibru dinamic

trebuie s fie n legtur direct cu mediul pentru a realiza scchimb de

materie i energie.

Ehilibrul dinamic este starea caracteristic sistemelor biologice

care au capacitatea de a se renoi. Dac sistemele nevii n relaie cu

fatorii mediului se dezorganizeaz, i pierd individualitatea, sistemele

biologice sunt antropice, ele sufer influene, perturbri, dar se

16

restabilesc prin ajustri repetate spre starea de echilibru. Echilibrul

dinamic este posibil datorit informaiei, conexiunilor directe i

inverse din interiorul subsistemelor ct i ntre sisteme.

e. Heterogenitatea intern Heterogenitatea intern a sistemelor biologice este costul i

rezultatul unei ndelungate evoluii, este optim i verificat de

evoluie.

Sistemele biologice supraindividuale precum populaia,

biocenoza, biosfera i au heterogenitatea lor. De exemplu, populaia

care este format din indivizi masculi i femeli realizeaz o structur

spaial (dispersia), o structur de vrst (juvenili, aduli, maturi), iar

vrstele pot s aib cerine ecologie diferite.

Heterogenitatea ecologic a sistemelor biologie este meninut

prin selecie, deoarece rezult avantaje pentru populaie.

f. Autoreglarea Sistemele biologice au capacitatea de a-i menine echilibrul,

adic de a se autoregla, deoarece i pot controla i corecta activitatea

proprie, rezistnd influenelor de dezorganizare ale mediului.

Autoreglarea are la baz dou tipuri de conexiuni: conexiuni

interne i conexiuni externe. n cadrul conexiunilor interne ntlnim

dou tipuri de legturi: conexiune direct , care transmite informaia la

de la receptor la efector i conexiune invers, care poate fi negativ i

pozitiv. Conexiunea invers pozitiv duce la mrirea efectului, n

timp ce conexiunea invers negativ menine sistemul n echilibrul

stabil.

g. Autoorganizarea Autoorganizarea este capacitatea sistemelor biologice sau

ecologice de a realiza o anumit structur pentru ndeplinirea

funciilor.

17

2.3 IERARHIA SISTEMELOR BIOLOGICE

Sistemele sunt organizate ierarhic, adic sunt formate din

subsisteme care sunt cuprinse n sisteme mai mari. Conform

concepiei sistemice, ierarhia obiectiv este exprimat n noiunea de

nivel. n lumea vie se deosebesc dou feluri de nivele: nivele de

integrare i nivele de organizare.

ntr-un organism atomii, moleculele, celulele, esuturile, organele

sunt nivele de integrare, cci toate sunt subordonate i coordonate n

vederea funcionrii organismului ca ntreg. Nivelele de integrare

cuprind: sisteme nebiologice (subatomi, atomi, molecule) i sisteme

biologice (organite celulare, celulare, esuturi, organe).

Nivelele de organizare ale materiei vii sunt: a. nivelul

individual; b. nivelul populaional (sau al speciei); c. nivelul

biocenotic; d. nivelul biosferei.

a. Nivelul individual este cel mai vizibil cu o puternic

integralitate.

Legea de baz a funcionrii nivelului individual este

metabolismul, care este hotrtor n realizarea excitabilitii, micrii,

variabilitii, dezvoltrii, reproducerii i ereditii. Nivelul individual

este studiat de o gam larg de tiine cum ar fi: Zoologia

nevertebratelor, Zoologia vertebratelor, Algologia, Micologia etc.

b. Nivelul populaiei sau al speciei

n concepia biologic modern specia reprezint ansambluri de

populaiiizolate reproductiv. Specia exist prin populaii ca forme de

organizare n consens cu variaia mediului pe arealul speciei. Nu

exist individ care s nu aparin unei specii.

nsuirile calitative ale nivelului populaional sunt: longevitatea

ecologic, densitatea, dispersia, structura de vrst, structura de

sex, unitate de reproducere n biocenoz, obiect al evoluiei.

18

Longevitatea ecologic nseamn c specia (populaia va dura ct

vor persista condiiile ecologice: hrana, temperatura, umiditatea la

care a fost adaptat specia. Longevitatea ecologic, atribut al speciei

(populaiei) const din longevitatea finit al fiecrui individ

component. Infinitul se manifest prin finit.

c. Nivelul biocenotic

Biocenoza este una din componentele fundamentale ale

ecosistemului. Speciile i populaiile dintr-o biocenoz sunt

specializate n trei grupe funcionale: a. specii productoare de

substan organic; b. specii consumatoare de substan organic vie

sau moart; c. specii descompuntoare de substan organic moart.

d. Nivelul biosferei

Biosfera este un sistem viu, situat la ntreptrunderea litosferei,

hidrosferei i atmosferei, estehrana vie a pmntului. Continuitatea

vieii pe pmnt este asigurat prin circuitele bio-geo-chimice.

ntrebri recapitulative:

Ce este sistemul?

Cum sunt organizate sistemele?

innd cont de schimburile de materie, energie i informaie cu

mediul cum sunt grupate sistemele?

Care sunt caracterele generale ale sistemelor biologice i

ecologice i prin ce se caracterizeaz fiecare?

Care sunt nivelele de organizare a sistemelor biologice i care

este deosebirea dintre ele?

Tem: Artai cum se realizeaz schimburile de materie, energie

i informaie n cadrul unui sistem deschis (de exemplu, un lan de

gru)

Referat: Autoreglarea i echilibrul dinamic n cadrul unei

populaii animale sau vegetale

19

CAPITOLUL 3

ORGANISMELE I MODUL DE VIA

ntre organisme i mediul de via exist unitate i interaciune.

Adaptrile compenseaz influena limitat a mediului.

Emil Racovi definete mediul ca totalitatea forelor i

energiilor lumii materiale care influeneaz viaa unei fiine. n

definiie se subnelege unitatea organismelor cu mediul, deoarece

acesta influeneaz viaa organismelor. Dicionarul de ecologie (1982)

definete mediul, ca fiind Totalitatea factorilor fizici, chimici,

meteorologici i biologici dintr-un loc dat, cu care un organism viu

vine n contact.

n funcie de anumite caracteristici, mediul se submparte n:

mediul terestru, mediu subteran i mediul acvatic.

Mediul terestru n funcie de altitudine este alctuit din: a.

mediul nival (zpezi permanente, la peste 4000 m); b. mediul subnival

(3500 4000 m); c. mediul alpin (2300 3500m); d. mediul subalpin

(sub 2000 m); e. mediul forestier; f. mediul colinar; g. mediul praticol

(al ierburilor din step).

Mediul subteran este format din: a. mediul subtericol (din sol);

b. mediul litiericol (din frunzar n pdure). Un mediu subteran special

este mediul cavernicol al peterilor.

Mediul acvatic se submparte n: a. mediul acvatic limnicol

(dulcicol: izvoare, ape curgtoare, bli, lacuri); b. mediul acvatic

salmastru; c. mediul acvatic marin; d. mediul acvatic oceanic.

Pentru a delimita mai bine factorii care influeneaz organismele

exist noiuni cu sfer mai restrns ca: mediu abiotic, mediu biotic,

mediu eficint, micromediu.

20

Mediul abiotic este sinonim cu mediul fizic i reprezint

totalitatea factorilor fizici care influeneaz organismele, exemplu

relieful i clima.

Mediul biotic reprezint totalitatea factorilor biotici care

influeneaz organismele ct i interaciunea dintre ei. De exemplu,

relaiile intraspecifice exprimate n concuren i relaiile

interspecifice ca (parazitismul, prdtorismul, concurena

interspecific).

Mediul eficient reprezint totalitatea factorilor abiotici i biotici

din apropierea organismelor. De exemplu pentru iepure, mediul

eficient este format din: oxigen, hrana, apa, clima, relaiile

intraspecifice de cooperare sau concuren, relaiile interspecifice

(boli, parazii, prdtori), fig. 4.

Figura 4. Componentele mdiului eficient pentru iepure. 1. hrana i apa; 2. clima; 3. adpostul, 4. indivizi ai populaiei. Sursa: Sturgen (1974)

3.1 CLASIFICAREA FACTORILOR DE MEDIU

Clasificarea factorilor de mediu se face dup urmtoarele criterii:

1. Natura factorilor; 2. Relaia dintre factori i densitatea

populaiilor; 3. Specificitatea modului de aciune.

Dup natura lor, factorii de mediu se mpart n: factori abiotici i

factori biotici.

21

3.1.1 FACTORII ABIOTICI

Factorii abiotici se mpart n: factoi geologici, geografici, fizici,

chimici, mecanici, cosmici, climatici. Dintre factorii geologici

importan deosebit prezint substratul, deoarece influeneaz

instalarea unor categorii ecologice de organisme. Astfel, un substrat

calcaros absoarbe mai mult cldur dect un substrat cristalin, acid, de

aceea pe un substrat calcaros se instaleaz organisme mai termofile.

Factorii geografici cuprind: poziia geografic exprimat prin

latitudine i longitudine, altitudine, expoziia i morfologia reliefului.

Latitudinea este poziia n grade de latitudine spre poli,

temperatura scade n medie cu 1-1,5C. Scderea acestui gradient determin o zonare latitudinal a vegetaiei: 1. Zona pdurilor

ecuatoriale umede; 2. zona pdurilor subtropicale; 3. Zona pdurilor de

foioase; 4. Zona pdurilor de conifere; 5. Zona deertului rece (fig.5).

Figura 5 A. Zonarea bioclimatic a globului, B. Zonarea bioclimatic n munii Himalaia, A+B. 1. pduri ecuatoriale; 2. pduri subtropicale; 3. Pduri de foioase i amestec de conifere; 4. Pajiti alpine i subalpine. Sursa: Mzreanu, 1993

Longitudinea este poziia n grade fa de meridianul 0

(Greenwich). Longitudinea exprim distana fa de ocean mai ales n

Europa. Aceast distan prin variaia temperaturii, precipitaiilor,

determin schimbri n natura biocenozelor. Astfel, regiunile vestice

22

din Europa au un climat oceanic, umed, regiunile centrale au un climat

continental moderat, cu mai puin umiditate, regiunile estice au un

climat continental excesiv.

Altitudinea este nlimea unui punct de pe glob fa de nivelul

mrii. Altitudinea este un factor important n repartiia biocenozelor,

pentru c prin creterea cu 100 m temperatura scade cu un grad, dar

crete umiditatea, se intensific vntul i luminozitatea.

n condiiile rii noastre, n funcie de altitudine, la es exist o

vegetaie de pajite i tufiri xerofile, n regiunile colinare i

montane, vegetaia este preponderent lemnoas format din pduri de

foioase i pduri de conifere.

Expoziia. Versanii pot avea o expoziie sudic, nordic, estic

i vestic. Expoziia modific valorile temperaturii, luminii, umiditii.

Expoziia sudic primete mai mult lumin i cldur, iar evaporaia

este mai puternic i variaia temperaturii mai mare, realiznd condiii

mai bune de vegetaie (fig. 6).

Figura 6 Profilul ecologic al unor specii de arbori n pdurea Schitul-Greci,

raionul Slatina. Sursa: Mzreanu, 1993.

Versanii vestici sunt mai bine nclzii fa de cei estici, diferena

rezult din fenomenul c pe versanii estici o parte din cldur se

consum pentru evaporarea picturiloe de rou i nclzirea solului

rcit n timpul nopii.

23

Morfologia reliefului influeneaz regimul termic, umiditatea,

evaporarea, circulaia aerului, toate n interaciune crend

microclimate care influeneaz structura i dinamica biocenozelor.

Circulaia aerului mai rapid sau mai redus n dependen de

formele reliefului, influenez evapotranspiraia i umezeala solului.

Vile, zonele depreionare conserv adesea mai mult umezeal.

Factorii fizici sunt reprezentai de: lumin, cldur, umiditate.

Aceti factori sunt importani deoarece aciunea i interaciunea lor

influeneaz repartiia vegetaiei i activitatea organismelor.

Factorii chimici sunt reprezentai de substanele chimice i

gazele din atmosfer i hidrosfer. Oxigenul este necesar oxidrilor i

respiraiei, bioxidul de carbon este folosit pentru fotosintez.

Factorii mecanici cei mai cunoscui sunt: vntul i textura

solului, iar n mediul acvatic, micarea apei, curenii oceanici,

valurile, mareele cu fluxul i refluxul.

Factorii cosmici sunt reprezentai de micrile de rotaie i

revoluie ale pmntului. Micrile pmntului determin variaia

diurn i sezonier a luminii i temperaturii care au imprimat adaptri

nictimerale i sezoniere n biocenoze.

Factorii climatici. Aciunea i interaciunea dintre factorii

cosmici i fizici determin climatul sau clima unor regiuni, climat

caracterizat prin valorile medii i limitele de variaie ale temperaturii,

precipitaiilor, nebulozitii i curenilor de aer. n funcie de latitudine

exist: climat ecuatorial, climat tropical, climat temperat, climat

polar.

Climatul ecuatorial se caracterizeaz prin valoarea medie anual

a temperaturii de peste 20C, cantitatea de precipitaii anuale peste 1200 mm.

24

n climatul temperat exist anotimpuri, verile i iernile sunt

moderate, precipitaiile ntre 400 1200 mm.

n cadrul unui climat se difereniaz mezo i microclimate.

Mezoclimatul este climatul local, determinat de configuraia

reliefului.Versantul sudic sau nordic al unui deal sau munte are un

mezoclimat. Microclimatul este climatul din imediata apropiere a

organismelor. ntr-o pdure, insectele care triesc n coronamente, pe

sol sau litier, triesc de fapt n microclimate deosebite, pentru c

temperatura, umiditatea, curenii de aer au valori concrete, deosebite

n cele trei habitate.

3.1.2 FACTORII BIOTICI

Factorii biotici sunt reprezentai de relaiile, de legturile care se

stabilesc n cadrul populaiei (speciei) sau ntre specii diferite.

Relaiile intraspecifice rezult din nevoile de hrnire, de procurare a

hranei, de aprare, de reproducere ale indivizilor. Relaiile

interspecifice pot fi de cooperare n cutarea i procurarea hranei sau

aprarea fa de dumani, la animalele care duc un mod de via n

grup i de concuren, pentru hran, de lupta pentru reproducere sau

pentru ocuparea i meninerea teritoriului.

Relaiile interspecifice sunt: comensalismul, amensalismul,

mutualismul, prdtorismul, parazitismul. Aceste relaii se

stabilesc ntre specii din cadrul biocenozei.

n funcie de raportul dintre factorii de mediu i densitate, factorii

sunt grupai n: factori independeni de densitate i factori

dependeni de densitate. Mai recent factorii externi au fost clasificai

n trei grupe: 1. Factori independeni de densitate; 2. Factori imperfect

dependeni de densitate; 3. Factori perfect dependeni de densitate.

Factorii independeni de densitate sunt: lumina, tempertura,

precipitaiile, substanele minerale din sol, relieful, altitudinea,

25

prdtorismul i parazitismul accidental. n cazul factorilor

independeni de densitate, aciunea favorabil sau nefavorabil a

acestora este aceeai, indiferent dac densitatea populaiilor, speciilor

este mai mare sau mai mic. Factorii imperfect dependeni de

densitate sunt: competiia interspecific, prdtorismul,

parazitismul, agenii patogeni. Factorii perfect dependeni de

densitate sunt reperezentai de competia intraspecific pentru hran,

adpost etc. Acest factor are valoare de factor reglator al efectivului, al

densitii.

Dup specificitatea modului de aciune, factorii sunt mprii n:

factori stabili i factri variabili.

Factorii stabili sunt: gravitaia, constanta solart, compoziia

fizico-chimic a atmosferei i hidrosferei.

Factorii variabili au fost mprii n: variabili periodici i factori

variabili neperiodici.

Factorii variabili sunt periodici primari i factori periodici

secundari.

3.1.3 FACTORII PERIODICI

Factorii periodici primari sunt: lumina, temperatura, fluxul i

refluxul. Periodicitatea lor est determinat de micrile de rotaie i

revoluie ale pmntului. Datorit acestor micri, variaia i

periodicitatea lor este diurn, lunar i sezonier, mai ales n climatul

temperat.

Factorii periodici secundari

n mediul terestru, factorii periodici secundari sunt reprezentai

de: umiditatea atmosferic, hrana vegetal, relaiile intraspecifice.

n mediul acvatic, factorii periodici secundari sunt: cantitatea de

oxigen, turbiditatea, circulaia pe orizontal i circulaia pe vertical a

26

apei. Aceti factori au fost numii secundari pentru c sunt determinai

de factori periodici primari. Exemplu hrana vegetal depinde de

lumin, temperatur, ap, nutrieni. Aciunea acestor factori determin

abundena i distribuia speciilor vegetale i animale.

Factorii neperiodici care apar brusc ca: furtuni, uragane,

pesticide, poluani influeneaz abundena indivizilor n zona n care

se manifest.

ntrebri recapitulative: Definii noiunea de mediu i factor?

Precizai componentele mediului eficient pentru um mamifer?

Care sunt factorii abiotici i prin ce se caracterizeaz fiecare?

Ce nelegei prin factori periodici i neperiodici?

Tem: Realizai zonarea bioclimatic a pdurilor pe glob

Referat: Aciunea variaiilor factorilor de mediu asupra unei

biocenoze terestre

27

CAPITOLUL 4

FACTORII ECOLOGICI I INFLUENA LOR ASUPRA ORGANISMELOR ANIMALE

Mediul ambiant al organismelor vii este alctuit din factori

ecologici (factori de mediu), capabili s influeneze direct sau indirect

organismele i s provoace reaciunea lor. Rezultatul principal al

interaciunii dintre organism mediu este unitatea organism

mediu, care se manifest prin schimbul permanent de substan i

energie a organismului animal.

Principalii factori ecologici necesari vieii sunt: lumina, cldura,

umiditatea.

4.1 LUMINA

Lumina este un factor ecologic primar de o importan deosebit,

deoarece toat energia primit de biosfer i utilizat pentru sinteza

biomasei este de origine solar.

Dup origine se difereniaz 3 surse de lumin: soarele,

bioluminiscena, surse artificiale.

Radiaia solar este format din spectrul vizibil i spectrul

invizibil. Spectrul vizibil este important din punct de vedere ecologic,

deoarece ndeplinete dou funcii n cadrul ecosistemelor i al

biosferei: funcia informaional i funcia energetic.

Cantitatea de radiaie solar ce ajunge deasupra atmosferei

pmntului formeaz constanta solar, alctuit din 50% spectru

vizibil i 50% spectru invizibil. Constanta solar notat cu I reprezint

cantitatea de calorii pe centimetru ptrat primit de la soare n timp de

un minut i este egal cu 1,94 calorii pe centimetru ptrat i pe minut.

28

Constanta solar sufer modificri n compoziie i intensitate,

datorit proceselor de absorbie i difuziune. Absorbia este produs

de ozon, bioxid de carbon, vapori de ap i praf. Absorbia se

realizeaz difereniat n funcie de lungimea de und, distana pn la

pmnt i latitudine. Astfel, n raport de lungimea de und,

ultarvioletele sunt puternic absorbite. Radiaiile cu lungime mic nu

pot trece de startul de ozon, care se gsete la 25 Km. Absorbia

ultravioletelor prezint o importan deosebit deoarece se realizeaz

protejarea organismelor de efectele fotochimice mortale.

Ultravioletele sunt absorbite i de o pelicul de ap, cu importan

deosebit asupra vieii din ap, permind algelor s nceap procesul

de fotosintez.

Energia solar care ajunge la sol se numete radiaie solar

direct i are o dinamic diurn i o dinamic anual. n ceea ce

privete dinamica diurn, intensitatea crete pn ajunge la maximum

la amiaz, apoi scade treptat i se acumuleaz total la apusul soarelui.

Variaia intensitii anuale este determinat de micarea de

revoluie a pmntului, care determin variaii periodice ale distanei

pmntului fa de soare. Maximum de intensitate se produce

primvara i n prima lun a verii, iar minimul de intensitate se

realizeaz n luna decembrie.

n ap, lumina este absorbit difereniat n raport de lungimea de

und i de cantitatea de suspensii (fig. 7).

29

Figura 7 Reducerea spectrului luminos prin absorbie n atmosfer i n

profunzimea apei marine. Linia continu reprezint lungimile de und de intensitate maxim; linia ntrerupt reprezint limitele a 90% din energia solar. U.V.- ultraviletele; V- violet, A- albastru; v-verde; G-galben; O- oranj; R-rou; IR-infraroii. Sursa: Mzreanu, 1993.

S-a constatat c, apele curbate absorb intens radiaiile roii i

infraroii, apoi pe cele galbene i ultraviolete. Infraroiile au un rol

ecologic foarte important, pentru c datorit puterii calorice, produc

fenomenul de nclzire cu numeroase consecine ecologice.

Evaporarea apei scade temperatura, iar condensarea elibereaz cldura

consumat. La plantele superioare, evaporarea apei de pe suprafaa

foliar determin urcarea sevei brute, necesar pentru fotosintez.

Fotoperiodismul

Datorit alternanei i duratei de iluminare, fotoperiodismul

determin modificri ritmice ale nsuirilor morfologice, biochimice,

fiziologice, precum i ale funciei organismelor. Durata de iluminare

30

depinde de mrimea fotofazei i scotofazei. Astfel, fotoperioada lung

este caracterizat de predominarea fotofazei, n timp ce fotoperioada

scurt este caracterizat de predominarea scotofazei.

Fotoperioda are un rol determinant asupra fiziologiei i

morfologiei plantelor, ct i asupra etologiei acestora. Astfel,

fotoperioada prin cantitatea de cldur controleaz germinarea

plantelor, creterea lor, intrarea n activitate a mugurilor, nflorirea,

cderea frunzelor.

De exemplu, n funcie de durata de iluminare sunt plante de zi

lung, care au nevoie de o cantitate mare de lumin pentru nflorire

(fotoperioada fiind mai lung de 12 ore), i plante de zi scurt, care au

nevoie de o cantitate mai mic de lumin pentru nflorire, fotoperioada

fiind egal sau mai mic de 12 ore (fig. 8).

Figura 8 Relaia ntre fotoperioad i principalele fenomene ecologice la

plantele din zona temperat. Sursa: Curtin, Barnes, 1985.

La animale exist un ansmblu de bioritmuri din care se detaeaz

ritmurile circadiene sau ritmurile sezoniere.

31

Ritmurile circadiene la animale sunt determinate de alternana

dintre fotofaz i scotofaz. Pe baza activitii lor, animalele se mpart

n: animale cu activitate diurn, animale cu activitate crepuscular,

animale cu activitate nocturn i animale cu activitate ritmic.

Majoritatea animalelor sunt diurne, adic i desfoar

activitatea n timpul zilei, aa cum sunt multe specii de amfibieni,

reptile, marea majoritate a psrilor, multe specii de mamifere.

n mediu acvatic i n sol multe specii de animale i desfoar

activitatea vital n timpul zilei. De exemplu, ziua planctonul

migreaz spre adncime, revenind noaptea spre suprafa. Animalele

diurne i nocturne nu sunt active tot timpul, ci prezint o activitate

maxim ntre anumite ore.

Activitatea diurn a unor specii de animale, precum i activitatea

nocturn la alte specii de animale prezint importan economic,

deoarece asigur o circulaie continu a materiei i energiei n

ecosistem i apoi atenuarea concurenei pentru aceleai resurse.

La indivizii umani, viaa este guvernat de trei bioritmuri:

bioritm fizic, bioritm psihic, bioritm intelectual.

Bioritmul fizic are o durat de 23 de zile, cel psihic 28 de zile, cel

intelectual 33 de zile. Dinamica fiecrui bioritm se compune din dou

faze: una pozitiv i una negativ, egale ca durat. Bioritmul fizic

caracterizez puterea fizic, rezistena, energia, curajul fizic al omului.

Faza pozitiv a bioritmului fizic dureaz 12,5 zile. n aceast faz,

omul este plin de energie, viguros, iar munca este mai uoar.

Faza pozitiv a bioritmului psihic-afectiv dureaz 14 zile. n

aceast faz exist optimism, bun dispoziie, intuiie, capacitate

creativ. n faza negativ exist tendine predominant negative, cnd

omul este fr chef, nervos.

Bioritmul intelectual are faza pozitiv de 16,5 zile. n aceast

faz omul este mai receptiv la acumularea cunotinelor, gndirea i

32

memoria funcioneaz bine, reaciile mintale sunt mai prompte. n

faza negativ reaciile sunr mai reduse.

Bioritmurile se deruleaz din prima zi a vieii, iar n desfurarea

lor n anumite zile fazele pozitive sau negative se pot suprapune.

Pentru studeni i elevi, randamntul muncii colare prezint

variaii zilnice, sptmnale, semestriale. Acesta este mai sczut n

prima i ultima zi din sptmn i este mai crescut n mijlocul

sptmnii i n semestrul II.

Fotoperioada determin perioada de reproducere la animale,

migraia psrilor, coloraia, diapauza etc.

Perioada de reproducere a animalelor este determinat de lumin.

Pentru a ncepe reproducerea, fiecare specie are nevoie de o

anumit perioad de lumin nscris n programul genetic, fapt

demonstrat experimental n practica avicol.

Semnalizarea migrrii psrilor este declanat tot de lumin. n

zona temperat, toamna psrile migreaz pe rnd, iar primvara vin

ca vestitori de pe meleagurile de unde au plecat.

Diapauza este declanat de micorarea cantitii de lumin. De

exemplu, la artropode, diapauza poate fi realizat n stadiul de ou,

pup, larv, adult.

Biolumniscena

Bioluminiscena este produs de organisme i se ntlnete la

unele specii de bacterii, ciuperci, insecte, femele de licurici mai

frecvent n mediul acvatic.

Bioluminiscena ajut animalele s-i caute hrana, apoi servete

la atragerea przii, la gsirea sexelor, pentru aprare. Bioluminiscena

a favorizat dezvoltarea organelor vizuale la animalele bentonice

(molute, crustacei, peti).

33

4.2 TEMPERATURA

Temperatura este un factor ecologic periodic primar,

fundamental, deoarece influenzaz desfurarea proceselor vitale ale

vieii.

Temperatura acioneaz asupra activitii enzimatice, asupra unor

fenomene fizico-chimice extrem de importante la nivel celular. Ea

controleaz direct respiraia, creterea, fotosinteza, locomoia,

rezistena la factori nefavorabili.

Micrile de rotaie i revoluie a pmntului imprim o

periodicitate factorilor ecologici primari (temperatur, lumin).

Variaiile periodice dunt: diurne i anuale. Variaiile diurne sunt

reprezentate de alternana zi i noapte. Procesele fizice de nclzire i

de pierderea cldurii au o variaie diurn, care const n atingerea unei

maxime i a unei minime. Astfel, nainte de rsritul soarelui,

temperatura aerului atinge un minim, ca urmare a pierderii cldurii

prin radiaie n timpul nopii. n timpul zilei, temperatura aerului i

solului atinge un maxim, ntre orele 13-15.

Amplitudinea variaiilor diurne depinde de: latitudinea

geografic, de anotimpuri, altitudine, configuraia terenului, natura

suprafeei, nebulozitate.

Latitudinea geografic

La latidudini mari spre poli, pmntul primete o cantitate

semnificativ mai mic de cldur, datorit unhgiului foarte mic de

cdere al razelor solare, spre deosebire de zonele ecuatoriale i

intertropicale (fig. 9,10).

34

Figura 9 Dinamica anual a temperaturii aerului n diferite latitudini: Sursa: Mzreanu, 1993

Figura 10 Influena latitudinii asupra amplitudinii diurne a temperaturii

aerului. Sursa: Mzreanu, 1993.

35

Anotimpurile

n zonele geografice unde exist anotimpuri, amplitudinea diurn

este mai mic iarna i mai mare vara.

Altitudinea

Aplitudinea diurn a temperaturii scade cu altitudinea. La fiecare

100 de m altitudine, temperatura scade cu 0,5C. Configuraia terenului

Amplitudinea diurn este mai mare n depresiuni, vi, vlcele,

rpi. Acestea se nclzesc puternic ziua din cauza radiaiei i lipsei

curenilor de aer i noaptea se rcoresc puternic.

Natura suprafeei

Amplitudinea variaiilor este mai mare pe uscat dect pe

suprafaa acvatic, deoarece apa se nclzete de patru ori mai greu

dect uscatul. n apropierea bazinelor acvatice amplitudinea variaiilor

este mai mic, aa nct plantele i animalele din aceste locuri nu

sufer de geruri n primvar.

Variaiile anuale ale temperaturii

Dinamica anual a temperaturii se caracterizez printr-o oscilaie

cu un minim, care se realizeaz n luna ianuarie i un maxim realizat

n luna iulie.

Limitele de toleran ale oganismelor fa de temperatur

Conform legii toleranei, fiecare specie n evoluia ei s-a adaptat s

reziste ntre anumite limite de temperatur i anume: o temperatur

minim i o temperatur maxim. ntre aceste limite exist temperaturi

ecologice: temperatura zero, temperatura eficient i temperatura optim.

Temperatura zero sau zero biologic este temperatura de la care

ncepe dezvoltarea, creterea la animalele ectoterme. Temperatura zero

variaz funcie de specie. De exemplu la chironomide, zero biologic este

de 3C, n timp ce la Drosophila, zero biologic este de 13,5C.

36

Temperatura eficient reprezint suma total a temperaturilor

necesare pentru realizarea ciclului biologic n condiii de hrnire

normal. La insecte, temperatura eficient se afl utiliznd relaia:

S=D(T-K), n care: T- reprezint temperatura la care se gsete

organismul n fiecare zi, K- reprezint temperatura 0, D numrul de

zile n care se realizeaz ciclul biologic.

Temperatura optim este zona n care pierderile de cldur prin

radiaie sunt mici, iar procesele metabolice nu sunt solicitate (fig.18).

n afara limitelor de minim i maxim, mai exist limite termice

de toleran absolut a vieii active, bazate pr adaptri compensatorii

care permit supraveuirea organismelor n acele limite.

Limita termic inferioar de toleran absolut a vieii active este

60C, - 70C, iar limita superioar de toleran absolut este de +80

+90C. Anumite specii de psri i mamifere sunt adaptate s triasc

la temperaturi foarte sczute, aa cum este cazul pinguinului imperial

din Antartica, care suport temperaturi pn la - 70C, datorit

stratului adipos i nveliului de pene care reduc la minimum piederile

de cldur prin radiaie.

Indiferent de limita de suportare, fiecare specie are o temperatur

letal inferioar, cnd moare din cauza frigului i o temperatur letal

superioar cnd moare din cauza cldurii. ntre aceste limite exist un

preferendum termic.

Preferendumul termic reprezint zona de temperatur preferat

de fiecare specie, preferinele putnd fi diferite de la un stadiu la altul,

pentru c i cerinele ecologice sunt altele n stadiu de ou, larv, adult,

aa cum este cazul la insecte.

Reglarea temperaturii corpului la ectoterme

Prin termoreglare nelegem procesele de pierdere sau ctigare a

cldurii corpului, pentru ca procesele vitale s se desfoare n limitele

37

optimului i preferendumului termic. Prin termoreglare, ectotermele

folosesc simultan mecanisme comportamentele, morfologice i

fiziologice (fig. 11,12).

Figura 11 Posibiliti de termoreglare la Iguana din Insulele Galapagos.

Sursa: Harvey and coll., 1989

La ectoterme cel mai simplu mecanism comportamental privind

termoreglarea corpului l reprezint deplasarea n btaia razelor solare

sau retragerea la umbr. De exeemplu, oprlele din zona temperat,

primvara pentru a absorbi cldura solar stau perpendicular pe razele

solare, cu corpul aplatizat n contact cu solul. Cnd temperatura

solului crete peste limitele optime ale temperaturii corpului, atunci

ele se urc pe ramuri, la umbr.

38

Cantitatea de radiaie absorbit de un animal se modific n

funcie de poziia corpului fa de soare, suprafaa corpului i culoarea

tegumentului. O oprl, reptil orientat perpendicular pe direcia

razelor solare primete cantitatea maxim de radiaie solar, iar altul

orientat paralel recepioneaz cantitatea minim.

Culoarea tegumentului reprezint o adaptare morfologic de

reglare a temperaturii corpului prin care poate s creasc sau s scad

cantitatea de radiaie absorbit. Astfel, n zonele reci i alpine domin

culorile negre care absorb mai bine razele calorice ale soarelui, n timp

ce n zonele calde domin culorile deschise, care reflect razele solare

evitnd supranclzirea.

Figura 12 Termoreglarea la reptile. Sursa: Harvey and coll., 1989

Mecanisme fiziologice sunt utilizate de unele ectoterme (oprle,

iguane) n vederea obinerii sau pierderii de cldur.

39

Unul dintre aceste mecanisme este vasodilataia local. Razele

solare directe provoac o vasodiltaie local, care determin un aflux

mai mare de snge ce transport mai mult cldur n corp.

Mecanismele de termoreglare (comportamentale, morfologice,

fiziologice) acioneaz simultan, intim mpletite.

Reglarea temperaturii corpului la endoterme

Organismele endoterme care trebuie s fac fa variaiilor de

temperatur ale mediului prezint o serie de mecanisme i adaptri

morfologice, fiziologice i comportamentale. Fiecare specie prezint

un anumit interval de temperaturi ambientale n care poate s-i

realizeze activitile biologice. Intervalul n care endotermele i pot

desfura activitatea are o limit de toleran maxim i o limit de

toleran minim. Sub aceste limite exist temperatura letal inferioar

i superioar cnd organismele mor. n interiorul limitelor de toleran

exist o zon critic inferioar i o zon critic superioar. Sub zona

critic inferior, cnd capacitatea organismelor de a genera cldur

scade, metabolismul se micoreaz i survine moartea datorit

hipotermiei. La temperatura letal superioar, cnd mecanismele de

pierdere a cldurii nu pot elimina cldura n mod corespunztor,

aminalele mor din cauza hipertermiei.

Zona termoneutr este zona n care endotermele prin diferite

procese i sisteme pot conserva sau pot pierde cldura, realiznd astfel

zona de termoreglare. Precizm cteva mecanisme de reglare a

temperturii corpului de ctre endoterme: controlarea aerului din

nveliul de pene i pr prin zbrlirea sau netezirea acestora,

schimburile posturale ale corpului, vasoconstricia i vasoldilataia,

expunerea prilor corpului pentru reglarea pierderilor de cldur

(picioare, labe, urechi etc.)

40

Zona critic inferioar este zona n care un endoterm pentru a-i

menine constant temperatura corpului trebuie s-i sporeasc

producia de cldur, deoarece pierderile sunt mari. Dac unele

mamifere tropicale au temperatura critic inferioar ntre +20 i

+30C , vulpea polar rezist la temperaturi de la 40 la - 70C, fapt

explicat prin izolarea termic asigurat de calitatea blnii i esutului

adipos.

Tempeartura critic superioar este temperatura mediului la

care pierderile de cldur din partea endotermelor este maxim.

Homeotermele i menin constant temperatura corpului datorit

produciei interne de cldur i adaptrilor care pstreaz sau

favorizeaz pierderile n funcie de gradientul termic dintre organism

i mediu. Animalele prezint o serie de adaptri morfologice, care

asigur conservarea cldurii cu eficien maxim, cum ar fi: nveliul

de pene la psri, blan la mamifere, stratul adipos subcutanat,

reducerea suprafeei de pierdere a cldurii prin raportul suprafa

volum, reducerea extemitilor corpului. Pentru aceste adaptri exist

reguli cunoscute. Pentru homeoterme sunt cunoscute: Regula lui

Rensch, Regula lui Bergmann i Regula lui Allen.

Regula lui Bergmann arat c animalele din aceeai specie sau

grup taxonomic care triesc n zone reci, nordice, au dimensiunile

corpului mai mari dect cele care triesc n zone mai calde. Creterea

n volum poate fi explicat prin legea suprafeei impus de

reducerea pierderilor de cldur (fig.19). La creterea n volum cu un

procent, de regul suprafaa scade cu 0,5% (fig. 13).

41

Figura 13 Raporturile de cretere suprafa- volum. Sursa: Richard Brewer, 1993

Animalele mari (volum+greutate) la care suprafaa corpului este

mai mic, pierderile de cldur vor fi mai mici. S-a constatat c talia

animalelor este un fenomen ecologic mai complex, corelat i cu

cantitatea de hran, necesitatea de aprare n relaiile cu prdtorii.

Un exemplu n acest sens se refer la variabilitatea taliei i

greutii n funcie de latitudine, la trei specii de pinguini din emisfera

sudic (fig.14).

42

Figura 14 Creterea taliei i greutii la pinguini n funcie de latitudine A. Aptenodytes; E: Eudyptes; M. Megadyptes; P. Pygoscelis. Sursa:

Ramade, 1991

Specia Latitudinea Talia n cm Greutatea n Kg

Aptenodydes

foresteri

80 grade S 100-120 34

Aptenodytes

patagonica

50 grade S 90-100 15-17

Spheniscus

mediculus

0 grade 50-60 4-5

Datele din tabelul de mai sus arat c Aptenodydes forsteri

(pinguinul imperial), care triete n Antarctica la temperaturi de -

70C n timpul iernii are talia i greutatea cea mai mare. Aptenodytes

patagonica, care triete ntr-un climat mai cald are talia mai mic

comparativ cu Aptenodytes forsteri, n timp ce Spheniscus mediculus,

ntlnit n insulele Galapagos ntr-un climat cald, ecuatorial are cea

mai mic talie i greutate dintre cele trei specii de pinguini. Din

43

acelai tabel constatm c, scderea temperaturii odat cu latitudinea

se coreleaz cu creterea taliei i greutii. Exist i excepii de la

regula lui Bergmann, de exemplu: struii, care sunt cele mai mari

psri actuale nu triesc n zone reci ci n regiunile calde ale globului,

apoi molutele abisale, care conform regulii lui Bergmann ar trebui s

aib dimensiuni medii sau mari, deoarece temperatura abisal este

mult mai sczut, au dimensiuni mici.

Marele biolog, Nicolae Botnariuc atrage atenia c talia

animalelor nu trebuie neleas i exprimat numai n relaie cu

temperatura ci i cu ali factori: hrana, ce prezint un avantaj pentru

specie n relaiile cu dumanii.

Regula lui Allen

Conform acestei reguli, mamiferele care triesc n zonele reci au

extremitile corpului mai scurte dect cele care triesc n zonele

calde. Astfel, picioarele i urechile mai scurte, botul mai scurt, cozile

mai scurte ajut la o pierdere mai redus a cldurii. Un exemplu

privind aceast regul l reprezint cele trei specii de vulpi, care

triesc n climate diferite: vulpea polar (Alopex lagopus), vulpea

european (Vulpes vulpes) i vulpea saharian (Megalopus zerda),

(fig.15).

Figura 15 Variaia lungimii botului i urechilor la cele trei specii de vulpi. Alopes lagopus (zona polar), B. Vulpes vulpes (zona temperat), C. Magalotus zerda (zona cald). Sursa: Curtis, Barnes, 198

44

Vulpea polar are botul scurt, urechile mici n timp ce vulpea

saharian are botul alungit i urechile foarte lungi, acestea din urm

realiznd o suprafa de pierdere a cldurii mai mare.

Adaptrile plantelor i animalelor la temperaturi sczute

Pentru a rezista temperaturilor sczute, plantele prezint adaptri

morfologice i fiziologice, care se completeaz reciproc. Adaptrile

morfologice au rolul de a utiliza eficient cldura oferit de mediu, iar

cele fiziologice de a scdea punctul de nghe.

Dintre adaptrile generale ale plantelor mpotriva temperaturilor

sczute precizm:

1. Reducerea suprafeei aeriene ale plantelor. Ramurile se adun

la suprafaa solului, deoarece acesta se nclzete mai repede i are o

temperatur mai mare dect a aerului.

2. Dispunerea ramurilor la suprafaa solului, rezultnd forme

repente.

3. Retragerea tulpinilor i ramurilor n sol .

4. Dezvoltarea unui nveli de peri pe unele pri aeriene.

Multe specii de plante rezist i depesc iarna sub form de

semine, bulbi, rizomi, tuberculi.

Adaptri fiziologice

Rezistena plantelor la nghe este corelat cu scderea punctului

de nghe prin creterea concentraiei sucurilor vacuolare.

Animalele au mai multe modaliti adaptative de supraveuire n

condiii de temperaturi negative cum ar fi: deshidratarea, producerea

de substane antigel, starea de amorire, hipotermia, migraia,

organizarea intrapopulaional.

Deshidratarea const n reducerea cantitii de ap din esuturi

datorat unor cauze. De exemplu, deshidratarea corpului determinat

de scderea temperaturii mediului permite unor insecte

(Chironomidae, Diptera) s supraveuiasc la temperaturi foarte

45

sczute. Pierderea apei prin mecanisme adaptative determin creterea

presiunii osmotice a esuturilor i n consecin scade temperatura de

congelare.

Producerea de substane antigel este o adaptare larg rspndit la

nevertebratele i vertebratele ectoterme. Algele planctonice din apele

reci ale oceanelor secret acizi grai nesaturai, care au temperatura de

nghe mai sczut.

De asemenea, copepodele (crustacei inferiori) care se hrnesc

cu alge sintetizeaz grsimi foarte nesaturate, care au punctul de

congelare sczut.

Starea de amorire este o adaptare prin care majoritatea

ectotermelor supraveuiesc la temperaturi sczute. La ectoterme

temperatura corpului este n concordan cu cea a mediului, devenind

apropiat de temperatura habitatului. n aceast perioad metabolismul

este foarte sczut. Starea de amorire este ntlnit la mai multe specii

de animale: viermi, molute, insecte n diferite stadii, peti, amfibieni,

reptile. Unele specii de peti de ap dulce (crapul, pltica) ierneaz n

grupuri, n locuri adnci pe substratul bazinelor acvatice.

Hipotermia adaptativ (hipotermie nictimeral, somn de iarn,

hibernare)

ntre biomasa corpului i hipotermia adaptativ la endoterme

exist relaii impuse de limitele de energie.

Hipotermia adaptativ este utilizat nictimeral, adic pe durata

nopii, n sezonul de iarn cu temperaturi sczute sau szonier, adic pe

toat durata iernii cnd nu se gsete hran pentru speciile respective.

Homeotermele mici pentru meninerea temperaturii constante a

corpului au cheltuieli energetice mai mari n conformitate cu raportul

suprafa volum i n timpul iernii, cnd nu exist hran, hiberneaz.

Att hibernarea ct i somnul de iarn sunt modaliti eficiente de

economisire a energiei i de supraveuire. La mamiferele mari, care au

46

mai mult esut muscular, rcirea se face mai ncet, iar costul tezirii

este mai ridicat dect la mamiferele mici. Astfel, pentru trezire unui

mamifer de cteva grame i trebuie 30 de minute, unuia de 100 grame

2 ore, unuia de 5 Kg mai multe ore. nainte de instalarea hibernrii n

organismul endotermelor are loc acumularea de substane de rezerv

(lipide), care determin modificri treptate, corelative induse de

scderea tmperaturii mediului. Hibernarea se instaleaz cnd

temperatura mediului este n jur de 0C.

Migraia

Pentru a evita frigul iernii foarte multe specii de psri migreaz.

O alt cauz a migraiei psrilor i cea mai important o constituie

lipsa hranei i mai puin temperatura sczut. Psri ca: ciori,

coofene, vrbii, care i gsesc hran i n timpul iernii nu migreaz.

Organizarea intrapopulaional se refer la iernarea n grupuri

mari, aa cum ntlnim de exemplu la pinguinul imperial, specie care

formeaz grupuri de pn la 25000 de exemplare. Acetia trebuie s

suporte temperaturi de - 70C, iar pantru aceasta masculii stau strni,

masai unul lng altul pentru a conserva cldura. Exemplarele care au

stat n partea nordic a grupului, n btaia direct a vntului, trec pe

partea sudic pentru a beneficia de o porie de cldur n plus. n

timpul iernii, pinguinii nu se hrnesc, consum din rezervele proprii.

Adaptrile plantelor i animalelor la temperaturi ridicate

Adaptrile plantelor

Pentru a evita supranclzirea, plantele prezint numeroase

adaptri morfologice cum ar fi: dispunerea vertical a frunzelor, care

micoreaz suprafaa de contact cu razele solare, acoperirea limbului

foliar cu o cuticul lucioas, ce reflect o parte din rezele solare i

micoreaz riscul de supranclzire. Plantele din regiunile deertice,

cum sunt cactaceele sunt cele mai rezistente la temperaturi nalte de

pn la + 65C.

47

Adaptrile animalelor

Una dintre adaptrile animalelor de evitare a supranclzirii este

estivarea. n acest mod numeroase nevertebrate se ascund n sol, prin

frunzar, sub rdcinile copacilor, unde gsesc temperaturi mai sczute.

Coleopterele deertice pentru a evita supranclzirea au sub elitre

un spaiu cu aer, picioarele alungite, culorile corpului deschise, iar

elitrele acoperite cu un strat de periori albi. Toate aceste adaptri

servesc la reducerea temperaturii corpului. De exemplu, picioarele

lungi sporesc alergarea, dar n acelai timp permit distanarea corpului

de la suprafaa fierbinte a nisipului, apoi culoarea deschis i stratul de

periori albi reflect mai bine lumina. O alt modalitate de evitare a

supranclzirii este ngroparea n nisip.

Nevertebratele care triesc n zona mareelor prezint o serie de

strategii adaptative, deoarece n aceast zon din cauza fluxului i

refluxului, temperatura, intensitatea luminoas i salinitatea au variaii

nsemnate, iar n zona superioar a refluxului, temperatura,

intensitatea luminoas au variaii maxime. De exemplu, crabii din

genul Uca pentru a se feri de cldur, triesc n galerii adnci, spate

n nisip. Cnd temperatura nisipului este mai mare dect temperatura

letal superioar, crabii ies din galerii pentru a se hrni, timp n care

apa de pe corp se evapor i acest fenomen coboar temperatura

corpului la 34 - 38C. Cnd se rentorc n galerii, crabii se hidrateaz,

restabilind apa pierdut.

Vertebratele endoterme lupt mpotriva temperaturilor ridicate

printr-o sum de adaptri morfologice, comportamentale i

fiziologice, adecvate stresului termic. Aceste adaptri prezint

particulariti n funcie de biomasa mamiferelor i suprafaa lor

relativ. De exemplu, dromaderul este un mamifer mare, care triete

n deert i prezint ca adptri, blana deas a corpului care acoper n

special partea dorsal, protejnd-o de razele solare directe. La

48

suprafaa blnii, temperatura ajunge la 70 - 80C, dar la nivelul

tegumentului are numai 40C deorece este protejat de blan. O alt

adaptare la temperauri ridicate o reprezint comportamentul. Aa de

exemplu, n timpul nopii i dimineaa, cmilele stau culcate, iar

picioarele i partea ventral a corpului cu pr mai rar favorizeaz

pirederea de cldur.

La mamifrele mici ntlnim alte adaptri pentru a suprveui n

deerturile calde. De exemplu, unele roztoare duc o via nocturn,

iar ziua se adpostesc n vizuini, unde temperatura este mai sczut i

umiditatea mai mare. Alte roztoare duc o via durn, iar pentru a

face fa temperaturilor ridicate au coad lung, de culoare alb pe

partea ventral, folosit ca parasolar, deoarece o ine pe partea dorsal

a corpului.

4.3 APA

Principalele nsiiri ale apei

Apa datorit interaciunii cu ali factori ecologici (temperatur,

vnt, atmosfer) n intervale compatibile cu viaa se gsete sub trei

faze: solid (zpad, ghea), lichid (apa liber, picturi n suspensie

n nori i cea), gazoas (vapori).

Apa, prin poprietile fizice i chimice este strns legat de

apariia vieii pe uscat, desfurarea proceseloe biochimice,

transportul substanelor n organise i ecosisteme etc.

Cel mai importante nsuiri ale api sunt: structura chimic,

densitatea, cldura specific, coductibilitatea termic, putera de

solvire.

Structura chimic. Molecula de ap format din doi atomi de

hidrogen i un atom de oxigen funioneaz ca un dipol datorit

unghiului de aranjare dintre atomii de oxigen i cei de hidrogen.

Aceast particularitate explic de ce moleculele se atrag ntre ele prin

49

punile de hidrogen, formnd o structur ordonat, cristalin, care

faciliteaz realizarea proceselor metabolice prin transportul de protoni,

electroni, tranzitul prin membrane etc. Structura apei poate fi alterat

de dou tmperaturi critice: temperatura de 0C, cnd apa nghea i

tempeartura de 40C, cnd se desfac 50% din legturile de hidrogen.

Densitatea apei reprezint raportul dintre volum i greutate.

Densitatea apei se modific n funcie de temperatur, presiune,

concentraia n sruri, de coninutul de substane n suspensie etc.

Astfel, densitatea mxim a apei ajunge la temperatura de +4C.

Gheaa are o densitate cu 10% mai mic dect apa, din care cauz

plutete protejnd hidrobionii n timpul iernii.

Cldura specific a apei este mare. Apa se nclzete i se

rcete ncet datorit legturilor de hidrogen care mpiedic micarea

moleculelor.

Cldura specific a apei este de patru ori mai mare dect a

fierului. Cldura de evaporare este foarte ridicat, de 540 de calorii

pentru un gram de ap. Mrile i oceanele funcionez ca moderatori

ai climei, absorbind cdura n timpul verii, cnd tempereaz clima i

cednd cldur n timpul iernii, atenund frigul.

Conductibilitatea termic reprezint debitul caloric dintre dou

puncte ale unui conductor cu o seciune de 1cm2, pe distana de 1 cm

ntre dou seciuni i care au o diferen termic ntre ele de 1C.

Apa are o conductibilitate termic foarte redus i variaz funie

de temperatur: la 18-20C este de 1,46x10, iar la 0C este de 1,7x10. Prin aceast caracteristic se explic rolul de termoizolator pe

care l are stratul de ghea pentru apa din profunzime. Oscilaiile

termice sunt destul de mici n mediul acvatic n comparaie cu cel

terestru.

50

Puterea de solvire a apei este foarte mare. Aceast nsuire a

apei are importan n circulaia materiei, a elementelor n soluie sau

suspensii din cadrul circuitelorgeochimice pe glob, n metabolismul

substanelor din organisme.

O importan deosebit pentru biosfer o reprezint mediul

acvatic. Astfel, fitoplanctonul fixeaz prin procesul de fotosintez

energia solar i elibereaz oxigenul.

Umiditatea aerului

Un factor de mare importan ecologic l reprezint umiditatea

aerului, care influeneaz evaporarea, transpiraia solului, transpiraia

animalelor i plantelor.

Umiditatea aerului este exprimat prin trei noiuni: umiditate

maxim, umiditate relativ, deficit de saturaie.

Umiditatea maxim reprezint cantitatea total de vapori pe care

o conine un volum de aer la o temperatur i presiune dat. De

exemplu, la 20C un metru cub de aer conine 17,3 grame ap.

Umiditatea relativ reprezint raportul ntre cantitatea maxim

i cantitatea real de vapori la o anumit temperatur i presiune. Se

exprim n procente i msoar gradul de saturaie. De exemplu, n

timpul verii, umiditatea relativ poate s scad sub 30%, iar n timpul

iernii poate s ajung la 90%.

Deficitul de saturaie reprezint diferena ntre umiditatea

maxim i umiditatea relativ i are o importan deosebit pentru

organisme. Un aer uscat (cu umiditate relativ sczut) are un deficit de

saturaie mai mare dect un aer umed. Un deficit ridicat de saturaie

intensific evaporarea, transpiraia i solicit termoreglarea. Prin

msurarea activitii unor specii de plante i animale la diferite

procente de umiditate atmosferic s-a constatat c acestea prezint o

activitate maxim la o umiditate optim.

51

Adaptrile organismelor la variaiile umiditii

Adaptri la plante

Plantele prezint dou tipuri de adaptri la variaiile umiditii:

adaptri morfologice i adaptri fiziologice.

Adaptrile morfologice sunt: reducerea transpraiei, cderea

frunzelor, utilizarea eficient a resurselor de ap din sol.

Adaptrile fiziologice sunt: creterea presiunii osmotice,

acumularea rezervelor de ap.

Pentru reducerea transpiraiei, plantele realizeaz adaptri la

nivelul cuticulei i a stomatelor. De exemplu, ngroarea cuticulei,

acoperirea ei cu un strat de cear i periori micoreaz foarte mult

transpiraia. Modul de aezare a stomatelor reduce transpiraia

plantelor. Astfel, la plantele xerofile, stomatele se gsesc n diferite

gropie, anuri sau sunt aezate pe partea ventral frunzei. La

graminee, frunzele se pot rsuci, formnd un tub n interiorul cruia se

formeaz vapori de ap, care reduc transpiraia.

Plantele mai pot economisi apa i prin reducerea numrului de

frunze sau cderea lor. Aa de exemplu, la unele plante xerofite,

ramurile i frunzele sunt transformate n spini, care au rol dublu:

micorarea la maximum a transpiraiei i aprarea mpotriva

animalelor ierbivore.

Utilizarea eficient a apei din sol

Pentru utilizarea eficient a apei din sol, plantele xerofile prezint

adaptri specifice ca: dezvoltarea foarte puternic a sistemului

radicular pentru a acoperi o mare suprafa, aa cum este cazul

gramineelor i folosirea apei freatice. La unele plante rdcinile sunt

lungi, neramificate pentru a folosi apa freatic de la adncimea de 10-

15 m, cum este lucerna.

52

Adaptrile fiziologice

Adaptrile fiziologice ale plantelor la variaia umiditii aerului

mai importante sunt: creterea presiunii osmotice a sucului celular,

care nlesnete absorbia apei, acumularea apei n diferite organe la

plantele deertice. La aceste plante, frunzele sunt transformate n

spini, iar tulpinile sunt metamorfozate, au esut acvifer n care se

acumuleaz apa, folosit apoi n timpul secetos, iar stomatele se nchid

ziua i se deschid noaptea.

Adaptri la animale

n funcie de umiditate, animalele se mpart n patru grupe:

- animale hidrofile, care triesc n mediul avatic;

- animale higrofile, ce triesc n medii cu umidtate crescut,

deoarece mecanismele de reglare nu asigur acumularea i pstrarea

apei n corp mult vreme, cum sunt: turbelariatele, nemerienii,

isopodele, gasteropodele terestre, culicidele, amfibienii etc.

- animale mezofile, ce tolereaz umiditatea moderat a mediului:

insecte, psri, mamifere.

- animale xerofile,ce triesc n locuri cu deficit de ap. Acestea

prezint mecanisme morfologice, fiziologice, etologice n vederea

conservrii apei n organism, iar unele produc ap metabolic.

Metabolismul hidric al animalelor ca i n cazul plantelor implic

: apovizionarea cu ap i pierderea de ap.

Aprovizionarea cu ap se poate efectua:

- direct, prin fenomenul de a bea, ca la majoritatea

mamiferelor i prin absorbie la nivelul tegumentului

(acarieni, amfibieni).

- indirect, cnd apa provine din hran sau oxidarea

grsimilor (ap metbolic), la unele insecte, roztoare

deertice, cmile). Pierderile de ap sunt datorate

respiraiei, excreiei i transpiraiei (fig 16).

53

Figura 16 Nivelul de evaporare la diferite vertebrate de talie similar

supuse unor condiii identice de umiditate i tempeartura. A. broasca (Sciaphiopus), B. aorecele alb (Mus), C. oarecele deertului (perognathus), D. aorecele de buzunar (Dipodomys), E. oprla de nisip (Uma), F. iguana deertului (Dipsosaurus). Sursa: Mzreanu, 1993.

Animalele lupt mpotriva deshidratrii i uscciunii prin

numeroase mecanisme adaptative: adaptri anatomo-fiziologice,

adaptri fiziologice i biochimice, adaptri etologice, diapauza.

Adaptri anatomo- histologice:

- impermiabiltatea tegumentului, adaptare general la

animalele terestre. De exemplu, la artropodele terestre,

corpul este protejat de chitin, la vertebrate (reptile, psri,

mamifere) epiderma este format din straturi moarte,

cornificate, care mpiedic eliminarea apei.

- reducerea glandelor sudoripare la mamiferele care triesc

n deert (roztoare, antilope).

La aceste adaptri se adaug organele de respiraie intern.

Animalele care triesc pe uscat au organele de respiraie nchise n

caviti ce comunic cu exteriorul numai prin orificii.

54

Adaptri fiziologce i biochimice

n condiii de cldur excesiv, mecanismele de pierdere a apei

prin transpirie, respiraie i excreie sunt suprasolicitate, deaorece

majoritatea vertebratelor i regleaz temperatura corpului prin

evaporarea apei. Mecanismele fiziologice pentru conservarea apei sunt

perfecionate la animalele deertice i acestea constau n: concentrarea

urinei i a fecalelor, reducerea transpiraiei, producerea de ap

biologic. De exemplu, cmilele sunt bine adaptate la condiiile de

deert, deoarece au posibilitatea unui ciclu termic zilnic n funcie de

cantitatea de ap din organism. La o cmil aprovizionat zilnic cu

ap, temperatura corpului variaz ntre 36C noaptea i 38C n

mijlocul zilei. La o cmil care nu bea ap, temperatura corpului

variaz ntre 34,5C noaptea i 40,5C la amiaz. Temperatura cmilei

de 40,5C este egal cu cea a aerului la amiaz i nu are loc un schimb

de cldur. n felul acesta se conserv o cantitate n plus de ap prin

diminuarea gradientului termic ntre corp i aer.

Reducerea pierderilor de ap mrete durata n timp pn cnd

pierderea de ap devine critic, iar pe de alt parte reduceea

pierderilor de ap creiaz probleme privind reglarea temperaturii

corpului. Cmila de exemplu, poate tolera temperaturi ale corpului

pn la 40,5C, n timp ce alte mamifere tolereaz temperaturi doar

pn la 42-45C. S-a constatat c temperaturi mai mari de 43C

produc vtmri le creerului. Mamiferele care suport nclzirea

corpului peste 40C au la baza creerului un sinus n care vine snge

arterial mai cald din corp i snge venos de la cavitatea nazal, unde

datorit evaporrii apei, sngele are o temperatur mai sczut, sub

43C (fig.28).

55

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

Adaptri etologice completeaz eficient celelalte mecanisme de

adaptare la variaiile umiditii. Aa de exemplu, insectele care nu se

hrnesc la vrsta de adult evit pierderile de ap prin comportament.

Cnd aerul este umed stau pe partea superioar a frunzelor, iar cnd

aerul este uscat stau pe partea inferioar a frunzelor, unde umiditatea

din imediata apropiere este mai mare datorit transpiraiei frunzelor.

Unele specii de anure (amfibieni), dei au tegumentul permiabil

s-au adaptat s triasc n habitate din deert srace n ap. n

perioadele cnd nu plou, anurele din deert petrec timp de 9-10 luni

sub pmnt n galerii costruite de ele, fr acces la apa lichid.

Mamiferele mici (roztoarele), care triesc n deert, ziua stau n

vizuini cu microclimat favorbil (temperatur, umiditate) i duc o via

nocturn, care le ajut s piard mai puin ap liber, lichid.

4.4 VNTUL

Vntul este determinat de deplasarea curenilor de aer pe

orizontal sau vertical (fig.18).

Curenii de aer se formeaz datorit diferenei de presiune

atmosferic dintre dou regiuni, care se creeaz ca uramre a nclzirii

56

inegale. De la ecuator spre poli, unghiul de inciden a razelor solare se

micoreaz, temperatura aerului scade, iar presiunea atmosferic crete.

Figura 18 Tipuri de ciculaie n atmosfer. Sursa. Starr and Taggart,

Vntul se caracterizeaz prin trei parametri: direcia, viteza i

intensitatea. Direcia i viteza sunt cauzate de gradientul baric (fig. 19).

Figura 19 Dinamica troposferei n emisfera nordic. Sursa: Mzreanu, 1993

57

Direcia vntului n emisfera nordic este orientat de la nord

spre sud, deoarece spre ecuator presiunea atmosferic este mai mic,

n timp ce n emisfera sudic, direcia vntului este de la sud spre nord

(fig.20).

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

Vntul are o vitez cu att mai mare cu ct diferenele de

presiune sunt mai mari i regiunile mai apropiate.

Dup caracterul lor, vturile se clasifi n:

- vnturi constante (alizeele)

- vnturi periodice (crivul, brizele i musonii)

- vnturi perturbatoare (furtuni, uragane).

Vntul are o funcie de transport foarte important. Transportul

poate fi:

- fizic, cnd vntul transport cldura, umiditatea, particulele

solide. Umiditatea este transportat de ctre vnt sub form de

nori, umiditate care provine din evaporarea apei de pe mri i

oceane sau sub form de vapori din transpiraia nveliului

vegetal.

58

- biologic, cnd transport produse biologice (polen, spori,

semine, fructe, ou ale anumitor crustacei acvatici, larve etc.).

Prin transportul polenului de ctre vnt s-a dezvoltat polenizarea

anemofil, nsoit de adaptrile de plutire ale polenului. De exemplu,

arbori nali ca: bradul, fagul, stejarul, ulmul, carpenul au polenizare

anemofil. Seminele i fructele transportate de vnt prezint adaptri

morfologice specializate pentru a uura plutirea cum ar fi: existena

aripioarelor la tei, frasin, ulm, platin; acoperirea cu pr la ppdie,

salcie, plop. Exist o corelaie perfect ntre greutatea seminei, forma

i lungimea aripioarei, care asigur transportul i plutirea. Cu ajutorul

vntului sunt transportate oule rezistente ale crustaceelor inferioare

(filopode, cladocere, copepode), insecte slab zburtoare (culcide,

chironomide), larve ale unor lepidoptere, pianjeni.

Psrile ihtiofage (pelicanii, berzele, pescruii), precum i

psrile rpitoare de zi au aripi dezvoltate corelate pentru a folosi

curenii de aer pentru planare, n observarea hranei.

Plantele i animalele i-au creat adaptri fa de fora de presiune

a vntului. Astfel, celentratele planctonice, precum Velella i

Physophora au pneumatoforul foarte dezvoltat ca o creast,

funcionnd ca o pnz, ca o vel.

Plantele lemnoase i ierboase prezint adaptri la presiunea

vntului cum ar fi: tulpina cilindric, masiv ce confer rezisten la

plantele lemnose, apoi tulpina sub form de cilindru gol, cu

internoduri, care confer flexibilitate i elastcitate la plantele ierboase.

Reducerea taliei la plantele de altitudine este determinat tot de

intensitatea vntului dar i de lipsa de cldur.

Vnturile violente neperiodice cum sunt uraganele i furtunile pot

avea efecte catastrofale asupra ecosistemelor forestiere, care schimb

caracterul seleciei i al succesiunii.

59

4.5 FACTORII CHIMICI

Factorii chimici reprezentai de elemente chimice ca: oxi