NOIUNEA DE SISTEM

Domeniul de studiu al ecologiei l constituie sistemele biologice supraindividuale i mediul lor. Sistemele biologice supraindividuale sunt reprezentate de populaii, biocenoze, biomuri i biosfer. Mediul de via reprezint ansamblul componentelor materiale sau sistemele abiotice care influeneaz existena i funcionarea sistemelor biologice. Sistemul reprezint un ansamblu de elemente identice sau diferite, unite ntr-un ntreg prin conexiuni i interaciuni (spaiale, temporale i interaciuni ntre elementele care le compun).Sistemele izolate sunt sistemele care nu schimb materie i energie cu mediul nconjurtor. n natur practic astfel de sisteme nu exist. Sistemele nchise reprezint sistemele care realizeaz schimburi de energie cu mediul dar nu i schimb de materie. Sistemele nchise sunt create de ctre om. Nu exist sisteme biologice nchise. Sistemele deschise fac schimburi permanente de materie i energie cu mediul nconjurtor. sisteme deschise cu autoreglare care aparin materiei vii i sisteme deschise fr autoreglare care aparin materiei nevii.

PROPRIETILE GENERALE ALE SISTEMELOR BIOLOGICE

caracter istoric caracter informaional integralitate echilibru dinamic funcionarea pe baza unui program autoreglare heterogenitate autoorganizare autoreproducere

CARACTERUL ISTORIC

Caracterul istoric se refer la ideea de evoluie, adic la faptul c nsuirile structurale ifuncionale ale sistemelor s-au format n timp. Starea actual a oricrui sistem viu - de la minuscula celul la marile biocenoze reprezint rezultatul unei istorii plin de evenimente, istorie care s-a desfurat de-a lungul a milioane de ani. Datorit acestui fapt, pentru a nelege structura i modul de funcionare al unui organism trebuie cunoscute originea i evoluia lui anterioar.

CARACTERUL ISTORIC

Sistemele biologice au capacitatea de a recepiona, de a prelucra, de a acumula informaiile primite din mediu i de a le transmite altor sisteme. Informaia se clasific: n funcie de criteriul ontologic (al existenei n sine, obiective) informaia poate fi: informaie structural care reflect structura i organizarea biosistemului, informaie circulant care se transmite prin intermediul semnalelor i a mesagerilor fizici sau chimici. n funcie de criteriul funcional se disting: informaii de meninere a structurii i organizrii sistemului, informaii care servesc procesului de multiplicare, informaii de difereniere n organogenez, informaia de adaptare la mediu.Cile de transmitere a informaiilor sunt: ci fizice (sunete, culori, etc.), ci chimice (mirosuri, substane chimice sau ap) ci fiziologice (comportamente, gesturi sau alte activiti).Modul de transmitere a informaiei este propriu fiecrui nivel de organizare a materiei vii. Astfel, la organisme, transmiterea informaiei se realizeaz prin intermediul acizilor nucleici, iar la populaii transmiterea informaiei se face pe baza structurii i modului de funcionare a acesteia. Cantitatea informaiei depinde de nivelul de organizare al sistemului. Aceasta crete continuu de la nivelurile inferioare spre cele superioare.

INTEGRALITATEA

Fiecare sistem biologic este delimitat fa de alte sisteme biologice i se comport ca un ntreg datorit conexiunilor existente ntre componentele lui. nsuirile sistemelor biologice nu se reduc la nsumarea nsuirilor prilor din care sunt formate. Orice organism vegetal sau animal este alctuit din numeroase organe cu structuri i funcii diferite. ntre organe exist conexiuni i interaciuni. Fiecare organ ndeplinete funcia specific numai n cazul organismului luat ca ntreg i nu separat. De exemplu funciile de nutriie, de relaie i reproducere nu pot fi ndeplinite dect de organismul luat ca ntreg i nu de fiecare organ luat separat. Datorit conexiunilor care exist ntre elementele componente ale unui sistem, lipsa unuia dintre acestea (a subsistemelor componente) poate conduce la disfuncionaliti n funcionarea sistemului respectiv, care n final pot duce chiar la distrugerea sistemului.

FUNCIONAREA PE BAZA UNUI PROGRAM

Trsturile sistemelor biologice nu sunt rigide ci se pot modifica ntre anumite limite, permind sistemului realizarea unor stri diferite.Programul const dintr-un set de reacii ale sistemului la aciunea anumitor condiii de mediu. Un program reprezint una dintre strile posibile ale unui sistem biologic rezultate n urma schimbrilor survenite n mediul cu care este n interaciune. Deoarece orice sistem are mai multe stri posibile, nseamn c are mai multe programe.Pentru fiecare stare exist un program propriu, iar n fiecare sistem exist o ierarhie a programelor: programe principale care urmresc autoconservarea sistemului (de exemplu programele care asigur absorbia apei, a elementelor nutritive i sintetizarea substanelor organice de ctre plante, procesele de respiraie, reproducere, aprare); programe inferioare, care se refer la subsistemele sistemului (de exemplu, n cadrul unui organism exist programe pentru subsistemele componente-celule, esuturi-, programe pentru mitocondrii care au ca rezultat final respiraia celulei. Programele de hrnire, defecaie, respiraie ale unei singure psri reprezint programe inferioare din punctul de vedere al nivelului ierarhic populaional.); programe superioare care asigur existena i funcionarea sistemului superior n care este integrat sistemul dat (de exemplu glandele sunt programate s asigure funcionarea organismului, indivizii sunt programai s asigure perpetuarea speciilor; ngrijirea mtcii de ctre ntregul grup de albine lucrtoare specializate, hrnirea puietului, curirea stupului reprezint programe superioare pentru nivelul individual albin)

AUTOREGLAREA

n sistemele biologice se desfoar un numr important de procese metabolice, fiziologice, biochimice. Numai o anumit parte dintre aceste procese corespund meninerii sistemului, astfel existena sistemului poate fi posibil numai dac sistemul poate s-i controleze procesele sale interioare n funcie de relaiile sale cu mediul nconjurtor. Nici un sistem viu nu ar putea s-i menin identitatea dac nu ar putea s se autoregleze. Reglarea reprezint procesul prin care orice sistem viu sau fr via obine i i menine o anumit stare la care singur nu ar putea ajunge n mod spontan. Autoreglarea reprezint un caz special de reglare care se autontreine i care se autocontroleaz n fiecare moment. Mediul poate s dezorganizeze sistemul. Pentru a se menine un sistem biologic trebuie s-i regleze procesele interioare, pentru asigurarea persistenei sale n timp i spaiu, contracarnd astfel aciunile negative ale mediului. Pentru asigurarea integralitii i echilibrului dinamic al sistemelor biologice se impune existena unor mecanisme de autoreglare.

AutoreglareaFuncionarea sistemelor biologice se realizeaz pe principiul sistemelor cibernetice. Sistemele biologice sunt considerate sisteme cibernetice, autoreglarea fiind comun tuturor sistemelor biologice. Informaiile sunt culese de ctre receptori. Ele ajung la un centru de comand unde sunt selectate i se elaboreaz rspunsul cel mai bun pentru conservarea sistemului. De la centrul de comand informaia este transmis efectorului care execut comanda primit. Rspunsul dat de efector este comunicat receptorului pe cale invers i comparat cu comanda primit. Dac rspunsul nu corespunde cerinelor sistemului se emite o nou comand, se obine un alt rspuns i are loc o nou comparaie. Calea de transmitere a informaiei de la receptor la efector se numeste conexiune direct. Calea de transmitere a informaiei de la efector la receptor poart denumirea de conexiune invers (feed-back). Conexiunea direct este caracteristic reglrii, iar conexiunea invers este obligatorie pentru orice sistem cu autoreglare.

ECHILIBRUL DINAMIC

Echilibrul dinamic reprezint rezultatul autoreglrii sistemelor vii. Acesta se refer la faptul c sistemele biologice ntrein un permanent schimb de substan, energie i informaii cu sistemele nconjurtoare. Aceste nsuiri nu sunt caracteristice sistemelor nebiologice. Sistemele biologice transform condiiile de mediu n propriile lor condiii de via. Sistemul biologic se afl ntr-o permanent schimbare i transformare cu pstrarea integritii lui. Prin echilibrul dinamic se realizeaz homeostazia (de la grecescul "homos" = asemntor, "stasis" = oprire), adic proprietatea organismelor vii de a-i menine n limite restrnse diferitele constante ale mediului intern (de exemplu organismul uman i menine temperatura n jurul valorii de 36,4C).

HETEROGENITATEA

Fiecare sistem biologic este format din elemente diferite i posed odiversitate intern.ntre elementele componente ale sistemului exist corelaiiindispensabile existenei i integritii sistemului.Cu ct sistemul este mai complex, cu att corelaiile sunt mainumeroase avnd ca efect creterea eficienei autocontrolului istabilitii sistemului.Creterea complexitii nseamn ns i creterea vulnerabilitiisistemului, deteriorarea unui subsistem conducnd la perturbri alentregului.Modul de organizare a sistemelor biologice le confer acestoracapacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare iautodezvoltare.Un sistem biologic prezint un anumit grad de heterogenitate, oheterogenitate optim, care asigur meninerea acestuia n condiiioptime i care reprezint strategia dezvoltrii sale n condiiile date.

AUTOORGANIZAREA Autoorganizarea reprezint capacitatea sistemului de a realiza prin acumularea de informaie o anumit structur.

AUTOREPRODUCEREA Autoreproducerea este mecanismul prin care sistemul genereaz un alt sistem cu configuraie asemntoare.

IERARHIA SISTEMELOR BIOLOGICE

Nivelul de organizare este reprezentat de un ansamblu de sisteme biologice echivalente. Sistemele din natur posed diferite niveluri de organizare. Orice sistem este alctuit din subsisteme i face parte dintr-un sistem mai complex (concepia sistemic). n funcie de nivelurile de organizare sistemele se clasific n: sisteme prebiotice acestea la rndul lor cuprind att sistemele fizice ct i sistemele chimice; sisteme biotice sau biosistemele care cuprind ntreaga materie vie; sisteme suprabiotice care conin sistemele sociale (o comunitate omeneasc, un stup de albine) i sistemele tehnice (un spital, o ntreprindere).n cadrul materiei vii se ntlnesc urmtoarele niveluri de organizare care se caracterizeaz prin funcii i legi caracteristice i specifice: nivelul individual, nivelul populaional, nivelul biocenotic, nivelul biomic biosfera.

Nivelul individual

Nivelul individual are ca uniti reprezentative indivizii biologici. ntreaga materie vie este constituit din indivizi. Nu exist materie vie n afara nivelului individual. Principalele caracteristici ale indivizilor biologici le reprezint: metabolismul ereditatea variabilitatea reproducerea dezvoltarea excitabilitatea micarea

Nivelul populaional

Nivelul populaional sau al speciei are ca uniti reprezentative populaiile formate din indivizi care aparin aceleiai specii i care se gsesc ntr-o anumit perioad de timp ntr-o zon definit.O populaie nu include n mod necesar toi indivizii unei specii, putnd exista astfel populaii numeroase pentru fiecare specie. Specia reprezint unitatea taxonomic fundamental a lumii vii referindu-se la gruparea plantelor i animalelor n funcie de gradul lor de nrudire.Indivizii care compun populaia se difereniaz ntre ei prin vrst, sex, precocitate, dimensiuni, comportament. Existena lor este scurt, ei ajung la maturitate, mbtrnesc i mor. Populaia se menine ca sistem biologic atta timp ct exist condiiile ecologice corespunztoare cerinelor ei.

SPECIA

Speciile pot fi clasificate dup modul de suprapunere a habitatelor n: specii alopatrice habitate izolate, specii simpatrice acelai habitat; specii parapatrice habitate adiacente. Caracteristicile principale ale populaiilor sunt relaiil intraspecifice: diviziunea activitii indivizilor, concurena pentru hran i factori abiotici, reproducerea.Relaiile din interiorul unei populaii constituie elementul esenial de autocontrol i echilibru dinamic.

NIVELUL BIOCENOTIC

Nivelul biocenotic are ca elemente constitutive biocenozele. Biocenoza este mediul viu, format din ansamblul de vietuitoare intrecare exista legaturi de interdependenta Biotopul este mediul fara viata, compus din substante dizolvate simaterii in suspensie, in care traiesc vietuitoarele. Biocenoza mpreun cu biotopul caracteristic ei formeaz ecosistemul. Ecosistemul sau sistemul ecologic este unitatea structurala ifuncional fundamental a mediului, accesibila analizei, cu autonomierelativa fata de elementele vecine. Ecosistemul este de fapt rezultatul asocierii dintre biotop i biocenoz,ntre care exist o permanent interaciune, materializat printr-untransfer continuu de energie i materie. n biocenoz pe lng relaiile intraspecifice cu efect direct, existnumeroase alte relaii interspecifice care integreaz populaia n sistem. Relaiile interspecifice trofice se refer la relaiile legate de hran. Fiecare specie prin indivizii si biologici reprezint o verig n transferuli transformarea substanelor i energiei n ecosistem. Relaiile trofice exist i ntre speciile aceluiai nivel trofic. ntre ele nuexist schimb de substan i energie, dar apare competiia pentrusursele de hran, de lumin, spaiu.

NIVELUL BIOMIC

Nivelul biomic se refer la o grupare de biocenoze de pe o suprafa relativ mare a Terrei.Biomul ca nivel de organizare este format din biocenoze aproximativ asemntoare sau diferite ntre care exist relaii biotice complexe.Biomul (ecobiomul) reprezint o mare unitate structural, funcional i informaional a ecosferei.Totalitatea ecobiomurilor planetei formeaz ecosfera.Din punctul de vedere al sistemelor (vii sau nevii), ecosfera poate fi mprit n: troposfer biosfer

Troposfera

Troposfera reprezint substratul abiotic al Terrei i este constituit din litosfer hidrosfer atmosferLitosfera

Litosfera reprezint nveliul solid situat la suprafaa Pmntului cu o grosime cuprins ntre 0 i 30 kilometri pe continente i ntre 0 i 10 km la fundul oceanelor.

LITOSFERA

Troposfera

Troposfera

HIDROSFERA

Hidrosfera reprezint nveliul de ap lichid i solid al Pmntului. Volumul total de ap care se gsete n ecosfer (exceptnd apa carese gsete n organisme i substanele solide) este de aproximativ1370106 km3 mprit astfel: mari i oceane (ap srat)1330106 km3 (97,15%); ap dulce38106 km3 (2,85%). Apa dulce este reprezentat de: gheaa polar i de altitudine 29 336 000 km3 (77,420%); ruri1 200 km3 (0,003%); lacuri cu ap dulce125 000 km3 (0,328%); lacuri cu ap srat105 000 km3 (0,274%); atmosfer (vapori)13 000 km3 (0,034%); umiditatea solului67 000 km3 (0,175%); ape subterane (adncime

HIDROSFERA

ATMOSFERA

Atmosfera terestr reprezint masa de aer care nconjoar Pmntul pe ogrosime de 3000 km.Masa total a atmosferei este de 2,51019 t din care 9/10 se afl ntroposfer (altitudine ntre 0-16 km), iar n stratosfer, la altitudini mai maride 48 km se gsete o cantitate foarte mic din aceast mas.Atmosfera este format dintr-un amestec fizic de gaze elementare, gazerare i substane compuse. Aceste componente au un rol ecologicdeterminant care acioneaz n mod constant pozitiv sau negativ asuprabiocenozelor.Compoziia atmosferei se modific n altitudine.Dintre toate componentele atmosferei azotul i oxigenul sunt singureleelemente gazoase care exist la toate altitudinile. n partea inferioar segsesc sub form de molecule, iar n stratul superior se gsesc n stareatomic.Componenii majori au o concentraie de peste 1% (N2 78%, O2 20,95%) idetermin masa molecular medie a aerului.Componenii n concentraii de ordinul ppm i ppb sunt gaze i formedisperse de lichide i solide (aerosoli).

atmosfera

Ecosistemele majore de pe Terra

In biomul terestru: Tundrele (tundrele cu arbuti, tundrele cu subarbuti, tundrele mezofile, tundrele xerofile i tundrele cu muchi) Pdurile (pduri de conifere subarctice i subalpine, pduri cu frunze cztoare de climat temperat i pduri pluviale ecuatoriale) Deerturile (Sahara, Namib, deerturile sud i nord americane) Savanele (africane, sud asiatice i australiene)

In biomul acvatic: Ecosistemele lentice (lacuri naturale, bli, mlatini, turbrii,lagune, lacuri artificiale, eleteie i iazuri) Ecositemele lotice (prurile, rurile i fluviile) Apele subterane (ape vadoase, ape juvenile, ape de zcmnt,ape fosile, ape geotermale i ape freatice de mic adncime)

Pdure de molid (n nordul Angliei) Pdure de conifere (n Suedia) Pdure de conifere (n Cehia) ECOSISTEME

Peisaj de step din Cmpia Romn

Pdure de cactui n Deertul Sonora

Pdure de eucalipt

ECOSISTEME

ECOSISTEMEDeert din Arabia Saudit

ECOSISTEME

BIOSFERA

Biosfera este format din totalitatea biocenozelor terestre, subterane, acvatice i constituie nveliul viu al Pmntului. Biosfera reprezint o parte a sistemului terestru n care se dezvolt viaa i care include: atmosfera pedosfera hidrosfera Aceasta reprezint un univers colectiv de organisme i specii foarte variate care formeaz diversitatea ecosistemului. Din punct de vedere geofizic, biosfera reprezint un sistem ecologic global care conine toate elementele vii precum i interaciunile acestora cu elemente ale litosferei (rocile), ale hidrosferei (apa) i atmosferei (aerul). Cu toate acestea termenul biosfer este utilizat cu nelesuri mult mai restrnse. Geochimitii definesc biosfera ca suma total a organismelor vii (de obicei numite biomas sau biot de ctre biologi i ecologi). n acest sens biosfera reprezint una dintre cele patru componente ale unui model geochimic: biosfera litosfera hidrosfera atmosfera Biosfera se caracterizeaz printr-o mare diversitate de organisme. Biosfera este considerata suma tuturor ecosistemelor. Globul terestru este considerat un sistem viu unitar - conceptul de baz al unei pri moderne a ecologiei numit "ecologia planetar

FACTORII DE DEGRADARE AI BIOSFEREI

Principalul factor de degradare a biosferei este reprezentat de poluarea naturala sau artificiala a mediului In societatea primitiva, ciclurile de materie si energie nu erau perturbate, de aceea capacitatea de autoepurare a apelor, aerului si solului functiona perfect Sursele de perturbare a ecosistemelor in societatea moderna sunt: scaderea continua a diversitatii biocenozelor in mediile exploatate de om; intreruperea circuitului materiei in natura, prin cresterea cantitatii dedeseuri nebiodegradabile modificarea fluxului de energie, prin utilizrea energiei date de consumul stocurilor de carbune si petrol

Biosfera

Biosfera