Stimați studenți, după cum am convenit veți îndeplini 3 lucrări independente, care sunt marcate cu culoare verde (ceea ce e marcat cu galben nu se va realiza) adică:

I. Din lucrarea practică 3, Zi, Var. B cu:- fig. 4.3; Tabelul 4.7; Fig. 4.7.; таbelul 4.1.

III. (Din lucrarea practică 12, Zi): - tabelul şi 7.2 Fig. 7.2.

IV. lucrarea practică 14, Zi):

Lucrările vor fi executate pe foi A4 (în volum de nu mai mult de 3 pagini pentru fiecare lucrare), textul se cere să fie scris de mînă cu pix albastru.

Se vor scrie condițiile fiecărei însărcinări, după care urmează imediat rezolvarea. Începutul fiecărei însărcinări va fi bine evidențiat și delimitat ca să fie ușor de verificat. Voi fi reunoscător dacă veți face efort ca să scrieți maximal de citeț.

SUCCESE ! Vă aștept la sesiunea de iarnă cu lucrări originale, interesante și ingenioase.

Lucrul independent la Ecologie

(variantă minimum) p-u secţia F/R

.ÎNSĂRCINĂRI:

I. (Din lucrarea practică 3, Zi) - tema TTEMPERATURAEMPERATURA ŞIŞI REGIMULREGIMUL TERMICTERMIC. T. TOLERANŢAOLERANŢA TERMICĂTERMICĂ ŞIŞI ADAPTĂRILEADAPTĂRILE ORGANISMELORORGANISMELOR

Var. A.1. Stabiliţi cu ajutorul graficelor corelaţii dintre intensitatea metabolismului şi temperatura

mediului: des.4.5, pag. 71izv. 16; des.4.8A, pag.78-79, izv. 16; des. 4.12, pag.89-90, izv. 16;2. Stabiliţi cu ajutorul graficelor dependenţe ale unor procese fiziologice de temperatura mediului:

- fotosinteza şi respiraţia – des. 4.8, pag. 65, izv. 17; - viteza şi durată dezvoltării animalelor – des.4.6, pag.72-73,izv. 16.

De vizionat secvenţa „Выживание – Surviving” din filmul „Невидимая жизнь растений” http://oldtrue.com/videos/616536deb5264734d837019be825e116/ sau http://dokonlin.ru/video/bbc-nevidimaja-zhizn-rastenii-chast-6-vy.html

1. (secvenţa temporală 1'-15'-min) şi de prezentat în scris esenţa adaptărilor la plante pentru suportarea temperaturilor nefavorabile.

Var. B.1. Stabiliţi cu ajutorul graficelor corelaţii dintre temperatura corpului mărimea şi masa

corpului animalelor şi repartizarea lor geografică: des. 4.3, şi pag. 69-71, izv. 16. şi tabelul 4.7 (izv 17, pag. 70). Elaboraţi concluziile de rigoare.

1

Fig. 4.3. (izv 16, pag. 69). Influenţa schimbărilor de temperatură a aerului (1) asupra temperaturii corpului broaştei Rana temporaria (2) (după Н.И. Калабухов, 1951).

Tabelul 4.7 (izv 17, pag.)Schimbarea mărimii corpului animalelor cu latitudinea (după Бергман)

Specia Raionul, regiunea

Lungimea corpului, cm

Masa , кg

Lupul Taimîr До 137 До 49Mongolia До 120 До 40

Vulpea Среднерусскаяde mijloc До 90 До 10Turkmenia До 57 До 3,2

2. Analizaţi modalităţile de termoreglare a temperaturii corpului în condiţii de oscilare a temperaturii mediului: des.4.7 şi tabelul 4.1, pag.77-78, izv. 16 şi elaboraţi concluzia de rigoare.

Таbelul 4.1. (izv 16, pag. 78). Schimbările sezoniere ale conţinutului de apă în corp şi cele ale rezistenţei la răcire la larvele gîndacului Synchroa punctata, ce trăiesc în lemnul stejarului (după N. Рауnе, 1926)

lunileIndicii VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI

Temperatura de 2,0 2,5 2,8 7,8 8,8 12,0 17,0 22,0 14,2 9,8 8,2 2,8

2

Fig. 4.7. (izv 16, pag.78). Schimbările sezoniere ale temperaturii de suprarăcire a corpului insectelor ce

diferă ecologic (după Н.И. Калабухова, 1956):

1 — larvele gîndacului sfredelitor (жука-древоточца) Dendroides canadensis, 2 — gîndacul

Роpillа japponica, 3 — insecte acvatice

suprarăcire 0CConţinutul de apă în

corp, %- 54 42 40 32 - 31 - - - - -

3. De vizionat secvenţa filmului din Internet - „Deserts” [Планета Земля] (secvenţa temporală 12'-19'-min) despre animalele de pustiu (cangurii din pustiurile Australiei, vulpea africană feneca şi altele – în pustiurile africane) şi de prezentat în scris esenţa adaptărilor prezentate vizînd capacitatea lor de a suporta temperaturile extremale ridicate.

II. (Din lucrarea practică 9, Zi): Analizaţi graficul dependenţei complexe a efectivului populaţiei speciei de fluture cotarul verde al pomilor din des. 12.38(izv 33, pag.122) şi (consultînd la necesitate ca reper comentările textuale din pag. 120-122):

a) Depistaţi şi comentaţi (în scris) de pe poziţiile teoretice ale ecologiei influenţa celor 6 factori prezentaţi luaţi aparte asupra mortalităţii în populaţia speciei cotarului verde al pomilor şi gradul ei de corelaţie cu factorii ecologici în cauză.

b) Încercaţi să depistaţi o corelaţie dintre însăşi factori, care apoi influenţează mortalitatea indivizilor speciei date.

c) Formulaţi o concluzie generală vizînd acţiunea în comun a factorilor asupra efectivului populaţiei

III. (Din lucrarea practică 12, Zi): Analizînd graficele concureţei dintre specii ce convieţuiesc împreună (des.7.1 ; 7.2 şi tabelul 7.2, izv.22 şi textul explicativ din spaţiul pag.89-94 - aceiaşi sursă), prezentaţi în scris legităţile şi concluziile vizînd menţinerea numărului şi densităţii indivizilor cînd speciile sunt separate în comparaţie cu situaţia cînd convieţuiesc împreună şi se află în concurenţă.

IV. (Din lucrarea practică 14, Zi): De lecturat materialul (izv. 21, str. 121-129) şi de realizat reflecţii conform următorului algoritm:

a. De realizat în volum de 0,5 pag. un rezumat vizînd esența problemei abordate în articol.b. De menţionat 3-4 lucruri noi pe care le-aţi aflat şi care v-au plăcut mai mult, menţionînd de

ce.c. De prezentat 2-3 gînduri în dezvoltarea şi în sprijinul importanţei practice a unor poziţii

teoretice conţinute în material.d. De formulat 2 întrebări cu referire la unele neclarităţi, îndoieli, sau pur şi simplu la care aţi

dori să găsiţi un răspuns, să vă aprofundaţi în cunoaşterea unora din subiectele abordate în text.

MATERIALE PENTRU LUCRUL INDEPENDENT

Din lucrarea practică 9 (ZI)Însărcinarea II.

3

Fig. 12.38.(izv 33, pag. 122) Mortalitatea generală în perioada prereproductivă: acţiunea a şase factori diferiţi asupra mortalităţii generale a cotarului verde al pomilor (rus. пяденицы зимней) în pădurea din Уитхемском în perioada din anul 1950 pînă în 1961. (Open University Science Foundation Course Unit 20 (1971). Open University Press.)

Însărcinarea III.Din lucrarea practică 12(ZI)Var. I(des.7.1 ; 7.2 şi tabelul 7.2, izv.22 şi textul explicativ din spaţiul pag.89-94 - aceiaşi sursă),

Tabelul 7.2. Excluderea prin concurenţă în populaţiile gîndacului de făină Tribolium (după Park 1954).

„Climatul” Temperatura, º C Umiditatea relativă

Rezultat concurenţei interspecificeÎnvinge

T.castneum Învinge T.confusum

Fierbinte şi umed 34 70 100 0Fierbinte şi uscat 34 30 10 90Cald şi umed 29 70 86 14Cald şi uscat 29 30 13 87Friguros şi umed 24 70 31 69Friguros şi uscat 24 30 0 100

După cum vedem T. castaneum învinge la temperaturi înalte în asociere cu umiditate ridicată, iar T. confusum întotdeauna învinge într-un climat răcoros şi uscat. Aceasta e necătînd că în cultură pură (cîte o specie aparte) şi o specie şi alta în combinaţiile de condiţii experimentale pot trăi un timp nedeterminat de lung.

În alte experimente cu furnici, a fost stabilit că echilibrul de concurenţă între două specii este încălcat în prezenţa unor diptere parazite.

Utilizînd rezultatele modelului cu speciile Tribolium, uşor se pot modela aşa condiţii ca speciile să nu reuşească să se excludă reciproc, de exemplu, punîndu-le succesiv: ba în condiţii calde şi umede, ba în uscate şi răcoroase (pentru a imita schimbările sezoniere ale climei). În aşa caz prioritatea unei specii faţă de alta nu va fi suficient de îndelungată pentru a o nimici definitiv pe cealaltă. Dacă sistemul de cultivare ar fi „deschis” şi indivizii speciei învingătoare ar fi forţaţi să emigreze(sau ar fi înlăturaţi, cum o face răpitorul) destul de rapid, atunci concurenţa ar fi atît de slabă, că ambele specii ar putea să convieţuiască împreună. Existenţa îndelungată împreună ar putea fi favorizată şi de multe alte condiţii.

Var.2

4

Dj. L. Harper şi colegii săi din colegiul Universităţii din Uels au studiat interacţiunea dintre două specii de trifoi (vezi rezultatele în fig.7.1, izv.22)

Fig. 7.1. Coexistenţa speciilor de Trifolium: I – T. fragiferum, înveliş ierbos pur(adică prezentat numai printr-o singură specie); II - T. repens, înveliş

ierbos pur; III - T. fragiferum în înveliş ierbos amestecat cu T. repens; IV - T. repens - înveliş ierbos în amestec cu T. fragiferum.

După cum vedem, în rezultatul diferenţelor în creştere, cele două specii pot coexista în acelaşi medii(cu aceiaşi luminare, temperatură, pe acelaşi sol etc.). din aceste specii T. repens creşte mai rapid şi mai rapid atinge gradul maximal de înfrunzire. Dar în schimb T. fragiferum are peţiolul frunzei mai lung şi frunzele situate mai sus, de aceea poate trece în etajul superior mai devreme ca specia cu viteză mare de creştere şi astfel să evite umbrirea sa. În amestec aceste specii se inhibă reciproc, dar ele totuşi reuşesc să încheie ciclul vital şi să dea seminţe. În acest caz ambele specii, necătînd la concurenţa dură pentru lumină, ele pot coexista graţie particularităţilor morfologice şi diferenţelor în vreme a intensităţii creşterii. Mai pot fi şi alte diferenţe ca: cele în necesităţile de nutriţie(boboase şi neboboase); în sensibilitate faţă de diferiţi factori reglatori (lumină, apă etc.), diferiţi toxicanţi etc.

Var. 3Datele publicaţiilor vizînd concurenţa creează impresia că în sistemele unde lipseşte sau e

coborît nivelul emi- şi imigraţiei, se produce o concurenţă mai dură şi e mai mare probabilitatea înlăturării unor specii de către altele prin concurenţă. Un foarte ilustrativ experiment al lui Gauze în această privinţă e prezentat în fig.7.2, izv.22.

5

Fig. 7.2. Concurenţa între două specii înrudite de protozoare, ce ocupă nişe asemănătoare.

În culturi izolate şi condiţii de aprovizionare permanentă cu hrană creşterea speciilor Paramecium caudatum (I) şi respectiv Paramecium aurelia (III) este logistică (sigmoidă).

La cultivarea lor împreună (II şi IV), P. Caudatum (II) este eliminat (după Gauze şi Allee et. All., 1949).

Experimentul a demonstrat că în cazul cînd cele două specii de parameci sunt crescuţi în aceiaşi cultură, peste 16 zile în ea a fost depistat doar P. aurelia. De menţionat că în această perioadă nici un organism al unei specii nu a atacat pe cei dintr-a doua şi nici nu a eliminat careva substanţe nocive contra celeilalte. Pur şi simplu populaţiile speciei P. aurelia se caracterizează printr-o viteză mai mare de creştere (printr-o viteză internă mai înaltă de creştere naturală) şi de aceea, în condiţiile date cu cantitate de hrană limitată, învinge pe specia P.caudatum (o vădită concurenţă de tip exploataţional).

Dar într-un alt caz cu P.caudatum şi P. bursaria – speciile au supravieţuit împreună fiind în aceeaşi cultură şi, necătînd că se hrăneau cu acelaşi fel de hrană, fiindcă P. bursaria a ocupat un loc separat în cultură, neconcurînd cu P. caudatum.

Rezultate asemănătoare au fost obţinute şi în experimentul cu Tribolium şi Oryzaephilus (altă specie de gîndac de făină) cînd ultimul a fost nimicit din cauza că Tribolium mai activ distruge stadiile de pînă la maturizare sexuală de o mărime mai mică ale lui Oryzaephilus. Dacă, însă în făină sunt introduse nişte tubuşoare de sticlă de diametrul ce ar permite să intre şi să se ascundă doar indivizii de Oryzaephilus ce nu au atins maturitate sexuală şi deci sunt cu mărimea corpului mai mică (putînd astfel doar ei să intre în aceste tubuşoare), atunci în aşa caz vor putea supravieţui populaţiile ambelor specii. În aşa mod, dacă în mediu se află careva ascunzişuri, ce le-ar permite să se ascundă de acţiunea directă (în cazul dat de răpitor), atunci intensitatea concurenţei scade într-atîta, că se păstrează ambele specii.

Însărcinarea IV . ( din Lucrarea 14 (ZI))1. De lecturat materialul Concepţia subsidiei (subvenţiei) energetice (izv. 21, str. 121-

129) şi de realizat reflecţii conform următorului algoritm:e. De realizat în volum de 0,5 pag. un rezumat vizînd esența problemei abordate în articol.f. De menţionat 3-4 lucruri noi pe care le-aţi aflat şi care v-au plăcut mai mult, menţionînd de

ce.g. De prezentat 2-3 gînduri în dezvoltarea şi în sprijinul importanţei practice a unor poziţii

teoretice conţinute în material.h. De formulat 2 întrebări cu referire la unele neclarităţi, îndoieli, sau pur şi simplu la care aţi

dori să găsiţi un răspuns, să vă aprofundaţi în cunoaşterea unora din subiectele abordate în text.

Concepţia subsidiei (subvenţiei) energetice (izv 21, pag 121-129)

Productivitatea înaltă şi raportul înalt al recoltei (producţiei nete) faţă de producţia globală în agricultură se pot obţine şi menţine cu preţul unor investiţii mari de energie, cheltuită la prelucrarea solului, irigare, fertilizare suplimentară cu îngrăşăminte, lupta cu insectele dăunătoare (vezi capit. 2, compartiment 7). Or, în carburaţii, care se consumă de către maşinile agricole, se conţin nu mai puţină energie, ca în razele solare, ce cad pe cîmpuri, şi se poate calcula cîte calorii sau cai-putere se cheltuiesc pentru a creşte recolta.

În SUA cantitatea acestei energii suplimentare introdusă în agricultură s-a mărit din 1900 pînă în 1970 de 10 ori, aproximativ de la 1 la 10 calorii la fiecare calorie a hrănii obţinute. În aşa mod pentru a dubla cantitatea de recoltă la un hectar, este necesar de a mări toate aceste intrări suplimentare încă de 10 ori.

Unul dintre primii ecologici care au marcat legătura vitală dintre energia sosită, selecţie şi productivitatea agricolă, a fost savantul ecolog american Odum, care într-o lucrare a sa în anul 1967 scria astfel:

„Succesele vizînd capacitatea de adaptare a unor sisteme naturale la satisfacerea necesităţilor omului se datorează în temei introducerii în cadrul sistemelor vegetale şi animale a unui sistem suplimentar de lanţuri de lucru , în cadrul cărora se cheltuieşte energia unor aşa bogate surse ca cea a combustibililor fosili subterani şi a materialelor în descompunere. Gospodăria agricolă şi silvicolă, zootehnia, creşterea algelor în cultură etc. cer fluxuri auxiliare imense de energie suplimentară, care realizează o parte nu mică din lucru, dar care în condiţii

6

IV

naturale se produce din contul însăşi a sistemului. Evident, că în situaţia cînd apare acest suport auxiliar energetic, speciile ce intră în sistemul natural se pomenesc a fi neadaptate (nepregătite) către situaţia nouă, dat fiind faptul că programul lor genetic le impune ca şi mai înainte să îndeplinească tot lucrul, de aceea în fond nu se produce nici un cîştig. Dar speciile, ne adaptate la „autodeservire” (create de om), în aceste situaţii capătă prioritate, şi lor le favorizeză atît selecţia artificială cît şi cea naturală. Procesul de domesticire a ajuns atît de departe, încît transformă deja organismele în „maşini vii de producere a substanţei organice” : - aşa sunt rasele de găini pentru ouă, şi rasele de vaci p-u lapte care cu greu rezistă. Lucrul acestor organisme pentru a se întreţine este înlocuit de un lucru a altor mecanisme noi – energia pentru care se află în mîinile omului. Şi, într-adevăr în cadrul agriculturii intensive majoritatea energiei necesare pentru producerea cartofului, cărnii şi pîinii este luată nu de la Soare, ci din combustibilii subterani”.

Orice izvor de energie, care contribuie la micşorarea cheltuielilor pentru autoîntreţinerea ecosistemului şi care permite mărirea cotei de energie ce se transformă în producţie, se numeşte flux auxiliar de energie, sau subsidie (subvenţie) energetică.

La temperaturi ridicate (şi ca consecinţă – dificultăţile în susţinerea curentului apei prin plantă), planta de regulă cheltuieşte mai multă energie (biomasă) din producţia brută (PG) pentru respiraţie. Altfel zis, într-o climă călduroasă şi uscată menţinerea structurii o costă pe plantă mai scump (se cheltuieşte mai mare cotă din producţia brută), necătînd că plantele de tip - C4 (vezi capit. 2, compartim. 5, izv. 21) au căpătat în evoluţie o modalitate de fotosinteză care parţial depăşeşte aceste limitări (restricţii), impuse de o climă călduroasă şi uscată. Legătura generală dintre producţia brută (PG) şi producţia netă (PN) în dependenţă de latitudinea geografică este reprezentată pe fig. 3.4.

Fig.3.4 (izv 21, pag. 124) Dependenţa cotei producţiei primare bruto (PPB) a vegetaţiei care trece în formă de producţie primară neto (PPN) de latitudine (după Box, 1978).

După cum se vede din figură, procentul PPB ce trece în formă de PPN variază de la mai puţin de 50% la ecuator, pînă la 60-70 % - în latitudinile înalte.

Necătînd că cele reprezentate pe grafic vizează vegetaţia naturală sălbatică, tendinţa de coborîre a raportului PN / PG în tropice în comparaţie cu zonele temperate e caracteristică şi pentru plantele de cultură de tipC3 , aşa ca orezul de exemplu.

Comunităţile naturale tot pot primi subvenţii (energie suplimentară) din surse naturale şi în aşa mod în ele creşte producţia bruto. Aşa o fac transgresiile în estuare cu energia cărora se realizează transportarea substanţelor minerale şi a hranei, deşeurilor, înlocuind acea energie ce s -ar fi cheltuit prin procesul de respiraţie în acest scop şi de susţinere a integrităţii sistemului. Astfel în această zonă mărimea producţiei primare (PPB) e aproximativ aceiaşi ca şi a unui cîmp de cultivare a porumbului prin agrotehnici intensive din Aiova (SUA).

În general, de regulă după productivitatea globală (bruto) ecosistemele agricole nu întrec pe unele din cele naturale. Evident că omul măreşte productivitatea transportînd şi punînd la dispoziţie apa şi substanţele nutritive (nutrienţi) în zonele unde ele sunt nişte factori limitativi (de exemplu în pustiuri). Dar omul, în special, cel mai mult măreşte producţia primară neto şi producţia neto,

7

îndreptînd în ecosistem energie suplimentară şi micşorînd în aşa mod cheltuielile de producţie la nivelul autotrof şi heterotrof (sporind astfel recolta pentru consumul propriu, sie).

O altă cale de a spori volumul recoltei de produse - selecţia în direcţia creşterii raportului dintre părţile comestibile ale plantelor faţă de fibre (ex: pe parcursul sec. XX raportul masei uscate a cerealelor faţă de masa paielor la grîu şi orez, s-a mărit de la 50 la aproape 80% ). „Revoluţia verde” în acest sens, a şi fost chemată să creeze prin selecţie soiuri noi de plante agricole cu un raport ridicat între hrănă (parte comestibilă a plantei) şi fibre, totodată ele să fie adaptate la o capacitate bună de reacţie la subsidii masive în formă de energie, irigare şi fertilizări. În lipsa acestor introduceri suplimentare „orezul - minune” şi alte soiuri dau o recoltă mai coborîtă ca soiurile tradiţionale, care nu necesită subvenţii. Ar fi naiv să credem cum că ar putea fi ridicată producţia (volumul producţiei) agricolă în ţările în curs de dezvoltare, dacă am duce într-acolo seminţe şi cîţiva „consultanţi agricoli calificaţi”

Pe de altă parte, pe măsura micşorării accesibilităţii şi creşterii costului carburanţilor subterani extraşi, devine tot mai dificilă subvenţionarea agriculturii cu energie suplimentară.

E de menţionat încă şi faptul că efectul subsidiilor poate fi diminuat de unii factori. De exemplu, în regiunile cu climă cu ariditate ridicată, evapotranspiraţia ridicată e consumatoare de energie din contul celei ce putea fi deponată în formă de recoltă. Sau, arătura în agricultură are efect benefic asupra productivităţii în regiunile nordice, dimpotrivă e mai puţin benefică în regiunile sudice unde provoacă o solubilizare şi levigare mai rapidă a elementelor biogene şi la pierderi de substanţă organică, ce dăunează considerabil viitoarei recolte.

8