• ✿✿Tema:Tema: Ecosistemul – formă elementară de organizare a ecosferei. Dimensiunea structurală

1. Conceptul ecosistemului. Organizaţia, structura şi diversitatea ecosistemelor

2. Principiile de bază ale funcţionării ecosistemelor.3. Funcţiile ecosistemelor ** izv 9 / 285-299!!

Întrebarea I Conceptul ecosistemului. Organizaţia, structura şi diversitatea ecosistemelor

• Ecologul american E.P.Odum (izv 21) afirma că societatea umană poate trece la soluţionarea integrată a problemelor studiind fundamental nivelul ecosistemic de organizare a materiei.

• Conceptul şi însăşi termenul „ecosistem” a fost propus şi introdus în ştiinţă şi aparţine botanistului şi ecologului englez A.G. Tansley în 1935, dar reprezentări despre ecosistem, bineînţeles, au existat mult mai de demult.

• Ecosistemul (izv 9) reprezintă unitatea organizaţională şi funcţională fundamentală a ecosferei.

• Ecosistemul, conform unor definiţii mai simple reprezintă orice comunitate de organisme vii ce interacţionează şi de condiţii ale mediului, care funcţionează ca un tot întreg datorită schimbului de substanţe, energie şi informaţie. El include atît totalitatea organismelor cu diversitatea de interconexiuni dintre ele, cît şi interacţiunea cu mediul.

• E.P.Odum(1971) defineşte ecosistemul astfel: „orice unitate care include toate organismele (comunitatea) de pe un teritoriu dat şi care interacţionează cu mediul fizic în aşa fel încît curentul de energie creează o anumită structură trofică, o diversitate de specii şi un circuit de substanţe în interiorul sistemului (schimbul dintre partea biotică şi abiotică)”.

• Conform unei concepţii tradiţionaliste mai mult morfologice de cît funcţionale ecosistemul include două componente:

Biotopul Biocenoza

Ecosistemele din punct de vedere ecologic, sunt unităţi de bază ale naturii, ale biosferei stuctura cărora e reprezentată de:

I. de structura biotopului (sistem primar anorganic, abiotic, sau cadrul natural cu condiţiile sale fizice şi chimice cu rol se factorii ecologici – factori abiotici în dinamica lor); Ext.1. Biotopul, prin mulţimea particularităţilor sale fizice, chimice şi biologice formează un puternic filtru în structura speciilor care urmează să-l populeze – filtrul de biotop

II. de structura biocenozei (partea vie, biotică - componenţa speciilor şi proporţiile dintre populaţiile diferitelor specii, distribuţia acestora în spaţiu şi dinamica în timp); Ext.2. Interacţiunile care se stabilesc între indivizii şi populaţiile diferitelor specii dintr-o comunitate constituie un puternic filtru de selecţie

III. de relaţiile dintre factorii abiotici şi populaţiile biocenozei• Pe de altă parte, ecosistemele reprezintă nişte sisteme dinamice,

echilibrate, persistente în timp,- un rezultat al unei îndelungate evoluţii şi adînci adaptări a componentelor lui, adaptări ale populaţiilor diferitor specii la mediul înconjurător şi a unora faţă de altele

• Pentru susţinerea metabolismului în sistem trebuie să fie:1) - o rezervă de molecule neorganice (С, N. С02, Н,0 ş.a.), in formă

asimilabilă , 2) - iar Степановских(izv 17) mai include şi componenţii organici:

proteine, glucide, lipide, substanţe huminice etc., care realizeză legătura dintre componentele

abiotice şi biotice; 3) Mediile aerian, acvatic şi de substrat, care includ regimul climatic şi alţi

factori fizici. • Apoi urmează şi trei grupe ecologice funcţionale de organisme: Producenţii (producătorii) – organismele autotrofe capabile prin

fotosinteză sau chemosinteză să depoziteze energie în formă de legături chimice dintre atomii compuşilor organici formaţi.

Consumenţii (consumatorii) numiţi şi macroconsumenţi sau fagotrofi – organisme, în special animale, heterotrofe ce consumă substanţa organică a producenţilor ori a altor consumenţi şi o transformă în alte forme.

Reducenţii (reducătorii) numiţi de unii autori (Odum) şi microconsumenţi, saprotrofi, destructori , osmotrofi – trăiesc din contul substanţei organice moarte, descompunînd-o din nou pînă la compuşi anorganici.

Aceste trei categorii ecologice de componenţi vii ai ecosistemului (producenţii, fagotrofii şi saprotofii) pot fi abordaţi ca trei imperii funcţionale (a nu se confunda cu imperiile taxonomice – monera, protista, plantae, fungi, animalia) ale naturii.

De exemplu, într-o pernuţă de licheni ca model de ecosistem se cuprind: Ca producători – algele simbionte ce realizează fotosinteza Consumatorii –unele artropode mici ce se hrănesc cu ţesuturile vii ale

lichenilolr precum şi hifele ciupercilor ce parazitează pe celulele algei, Reducătorii drept care servesc şi hifele ciupercilor, şi majoritatea

animale lor microscopice din pătura lichenilor (unele protozoare, nematode, rotifere, căpuşe).

Totodată, aşa o clasificare este relativă, fiindcă atît consumenţii, cît şi producenţii joacă rol parţial şi de reducenţi, eliminînd pe parcursul vieţii în mediu şi substanţe minerale de la metabolismul lor.

În aspect energetic pentru organizme:– partea principală a energiei conţinută în hrană (cca 40-70%) este

eliberată din legăturile chimice la respiraţie şi e consumată de ele pentru asigurarea vieţii (menţinerea temperaturii, creştere, reproducere, mişcare etc.).

– O parte a acestei energii e transferată în organismul consumatorului şi contribuie la creşterea biomasei.

– O anumită parte din hrană nu este asimilată şi din ea nu este extrasă energia (în continuare ea e eliberată din excremente de către alte organisme ce le consumă în hrană - saprofagii).

Întrebarea II Principiile de bază ale funcţionării ecosistemelor.• Ecosistemele naturale funcţionează conform a trei principii de bază

(izv 5): I. Obţinerea resurselor şi debarasarea de deşeuri are loc în limitele circuitului

tuturor elementelor şi masei.II. Ecosistemele există pe contul energiei ce nu provoacă poluare şi care

practic e veşnică. III. La trecerea într-un nivel trofic superior are loc scăderea biomasei .

Principul 1: Obţinerea resurselor şi debarasarea de deşeuri are loc în limitele circuitului tuturor elementelor (e în armonie cu legea păstrării (rus. sohranenii) masei).

• Energia solară pe Pămînt provoacă două circuite de substanţe (izv.17): • mare, (sau geologic), care se marchează cel mai pregnant în circuitul

apei şi circuitul atmosferei, • şi mic, biologic (sau biotic) care constă în circuitul elementelor biogene în

ecosisteme, la baza căruia stă reacţia fotosintezei. • În afară de elementele biogene în circuitul biotic sunt implicate şi alte

elemente minerale şi o mulţime de diferiţi compuşi importanţi pentru biotă, de aceea întregul proces ciclic de transformări chimice determinate de biotă este numit circuit biogeochimic.

Unul din cele mai importante şi interesante din acest circuit îl prezintă circuitul carbonului

• Carbonul provenit din dioxidul de carbon din aer serveşte pentru formarea în procesul fotosintezei a glucozei şi a altor substanţe organice, din care se alcătuiesc ţesuturile producenţilor. Schematic procesul de fotosinteză poate fi redat prin ecuaţia:

• 6CO2 + 6H2O 6C6H12O6 + 6O2

• În continuare aceste substanţe organice se transmit prin lanţurile trofice şi se includ în componenţa ţesuturilor tuturor celorlalte organisme din ecosistem. Carbonul este întors în atmosferă în procesul respiraţiei celulare:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Q.• Energia (Q) obţinută este folosită de către organisme pentru sinteza

substanţelor organice necesare lor şi pentru îndeplinirea altor funcţii vitale.

• O particularitate a circuitului carbonului e legată de faptul că în timpurile geologice îndepărtate (cu sute mln de ani în urmă) o parte considerabilă din substanţa organice fotosintetizată pe atunci nu a fost utilizată de

fitofagi, dar treptat s-a îngropat sub straturi groase de sedimente minerale.

• Acolo acest detrit la temperaturi şi presiuni înalte s-a transformat în petrol, gaz natural, cărbune, în dependenţă de condiţii şi durata acţiunii lor.

• În prezent aceşti carburanţi fosili sunt extraşi în cantităţi grandioase, sunt arşi şi astfel carbonul începe din nou mişcarea prin circuite.

• Plantele, însă nu reuşesc să asimileze asemenea cantităţi de CO2 motiv din care concentraţia lui în atmosferă creşte şi, ca rezultat, se declanşează o serie de efecte climatice, una din care şi cea mai problematica fiind aşa-zisul „efect de seră” ce cauzează ridicarea temperaturii pe planetă şi o serie de consecinţe ne dorite pentru omenire.

Circuitul azotului este ceva mai complicat fiindcă include faza gazoasă şi minerală.

• Este cunoscut că masa principală (78%) a N este situată în atmosferă (forma gazoasă – N2), formă în care nu poate fi asimilată de majoritatea plantelor, pentru a fi asimilat, fiind necesar ca el să intre în componenţa ionilor de amoniu (NH4

+) sau de nitrat (NO3-).

• La astfel de transfer sunt capabile unele bacterii fixatoare de N pe rădăcina fabaceelor, algele verzi-albastre ş.a., pot transforma N liber în cel amoniacal (exemplu de mutualism cu plantele boboase).

• Prin lanţurile trofice N este transmis altor organisme, din celula cărora este eliberat din proteine şi alţi compuşi în mediu în procesul respiraţiei în special în formă amoniacală.

• Unele bacterii pot transforma azotul amoniacal în nitrat (proces de nitrificaţie) astfel N parcurge circuitul deja ca un biogen mineral ( izv.2. ,fig.11, str.62).

• Însă această mineralizare este reversibilă (alte bacterii din sol pot transforma ionii de NH4

+ şi NO3- - în N2). O parte din N2 în timpul

descărcărilor electrice se oxidează (N2 + O2 2NO; NO + O2 2NO2

) şi nimereşte cu apa de ploaie în sol. Însă această cantitate fixată în sol e de 10 ori mai mică ca cea fixată de către bacteriile de nodozităţi. În bazinele acvatice N e fixat de către algele verzi-albastre şi, în rest circuitul e asemănător cu cel din ecosistemele terestre. Prin urmare, toate ecosistemele depind de organismele fixatoare de azot.

•

Fosforul este inclus în circuit din minerale, unde este prezent în formă de fosfaţi (PO4

3 – ), mulţi din care sunt solubili, dar nu volatili. • Plantele absorb PO4

3 – din soluţiile apoase ale solului şi îl includ în compuşii organici (în plante concentraţia lor atinge 0,1 – 0,0015%) şi apoi e transmis prin lanţurile trofice tuturor altor organisme din ecosistem.

• Din apă P e absorbit de fitoplancton, apoi prin lanţurile trofice → altor organisme (ex.: - peştilor, organismul cărora este bogat în P). În celulele lor prin procesul de respiraţie, el este oxidat şi, sub formă de uree sau alţi analogi e eliminat în apă, de unde e reluat din nou de plante şi începe astfel un nou ciclu (izv.2, ris. 12, str.63).

• Astfel, spre deosebire de N, P nu are fază gazoasă, de aceea întoarcerea lui liberă în ecosisteme nu are loc (mai ales în agroecosisteme, de ce şi are loc sărăcirea solului în P, prin căratul lui cu recolta de pe cîmpuri).

• Circuite analoage în ecosisteme se produc şi pentru alte elemente biogene (apă, oxigen, sulf, calciu ş.a.) ele realizîndu-se cu ajutorul energiei ( sursa de bază – soarele).

• În aşa mod, peste o anumită perioadă de vreme (diferită pentru diferite elemente) elementele realizează o rotaţie definitivă prin ecosistemele planetei:

• CO2 – prin fotosinteză – în 300 de ani, • O2 – în 2000, apa prin transpiraţie – în 106 ,• iar azotul – în 108 ani.). Prin urmare, rolul organismelor vii în deplasarea

şi redistribuirea substanţelor pe Pămînt este unul grandios; el trebuie cunoscut, luat în consideraţie de om şi respectat

Principiul 2: Ecosistemele există pe contul energiei ce nu provoacă poluare şi care practic e veşnică.

• Din imensa cantitate de energie ce atinge suprafaţa pămîntului ( cca 178000 twt - de 15000 ori mai mare ca energia utilizată de omenire anual) – majoritatea revine regiunii vizibile şi infraroşii a spectrului.

• Din ce ultravioletă nu mai mult de 10% ajunge pînă la suprafaţa Pămîntului, restul este reţinută de stratul de ozon.

• Aproximativ 30% din energia, care atinge suprafaţa planetei noastre, de ea şi de nourii ce o înconjoară e reflectată (de aceea din cosmos Pămîntul seamănă cu o stea).

• În jurul la 50% din radiaţia solară e absorbită de Pămînt şi este din nou reflectată în cosmos, dar acum în formă de căldură (raze infraroşii).

• Atmosfera asemenea unei „plapome” nu admite ca această evacuare a căldurii să aibă loc foarte repede ne admiţînd coborîrea temperaturii medii pînă la -18°C, ea rămînînd să fie în prezent de +13°C.

• Din cea sosită pe Pămînt, 20% se cheltuie pentru evaporarea apei şi deplasarea maselor de aer, adică pentru asigurarea ciclului geologic şi, doar 0,06% (100twt) – pentru asigurarea fotosintezei – baza vieţii în întregime pe Pămînt (ea fixînd doar energia cu lungime de undă de 380-710 nm – radiaţia fotosintetic activă (RFA).

• Însă viaţa pe planeta noastră depinde nu doar de cei 100 twt fixaţi la fotosinteză, foarte importantă fiind căldura, primită nemijlocit de către Pămînt de la Soare şi iradiată în continuare în atmosferă, căci majoritatea absolută a proceselor biochimice au loc la temperaturi mai sus de 0°C.

• De asemenea cheltuieli energetice ce considerabil întrec cantitatea de energie de lumină nemijlocit fixată pe parcursul fotosintezei se fac pentru extragerea din mediul înconjurător a celor mai importante pentru organisme elemente: H, O, N, P, S.

• Şi pentru evaporarea apei ce e absorbită, şi deplasarea ei prin vasele tulpinii plantelor terestre se cheltuie energie de cca 30-40 ori mai multă de cît cea consumată de ele pentru procesul de fotosinteză.

• Energia Soarelui, care este baza existenţei ecosistemelor şi a biosferei în întregime, este transformată de plante la fotosinteză în energie potenţială

a legăturilor chimice din compuşii organici, apoi, prin lanţurile trofice – în alte forme de energie (în particular, se acumulează în ATP al celulelor).

• Mai apoi în fiecare următor nivel trofic o parte din energia potenţială este eliberată şi utilizată pentru funcţiile vitale ale organismelor, ce le permite să „lucreze” şi paralel se pierde sub formă de căldură.

• Adică fluxul de energie solară trece prin ecosistem: soseşte prin razele solare, asigură îndeplinirea unui lucru şi pleacă (se evacuează) în formă de căldură.

• Energia solară provenită din reacţiile nucleare din adîncurile Soarelui, iniţial este poluată cu particule radioactive, dar, pe parcursul celor 150mln km pînă la Pămînt, ele se pierd, energia devenind „curată” comparativ cu cea obţinută de om la arderea carburanţilor (cărbune, petrol, gaz) şi cea nucleară.

• Fluxul de energie solară este permanent şi practic e veşnic (necătînd că astronomii consideră că peste cîteva miliarde de ani Soarele se va stinge, căci la fiecare 100 de ani intensitatea fluxului de energie se micşorează cu 0,00001% ).

• Însă această energie ce soseşte şi va sosi practic în aceeaşi cantitate şi pe gratis, soseşte într-un mod difuz, noi însă trebuie asemenea plantelor, să ne învăţăm să-i dăm o formă concentrată.

Principiul 3: La trecerea într-un nivel trofic superior are loc scăderea biomasei.

• Cu trecerea la un nivel trofic superior biomasa scade de 10 ori şi chiar mai mult din următoarele cauze:

• Majoritatea hrănii digerate (80-90 %) se consumă pentru obţinerea energiei necesare pentru asigurarea de către organisme a funcţiilor vitale;

• Totodată, o considerabilă parte din biomasa nivelului trofic precedent nu se asimilează şi este întoarsă în ecosistem sub formă de excremente.

• De aici, este clar de ce biomasa consumenţilor primari este de multe ori mai mică ca cea a producenţilor.

• Acelaşi lucru se observă şi la următoarele niveluri trofice mai superioare (vezi izv.2, ris.13, str. 77).

• Din cele menţionate, reiese că cu cît nivelul trofic este mai superior, cu atît biomasa populaţiei este mai mică, şi invers.

• Problemele ecologice ale omenirii sunt legate de faptul că cele trei principii de funcţionare a ecosistemelor naturale mai sus caracterizate sunt încălcate:

Nu are loc întoarcerea deplină a elementelor biogene în ecosisteme Este utilizată energia de la arderea carburanţilor ce provoacă poluarea

mediului.

Omenirea, fiind situată în temei pe nivelul trei trofic, a atins un nivel numeric exagerat de mare.▼

Întrebarea III Funcţiile ecosistemelor• Fiecare ecosistem, avînd anumite trăsături fizice şi chimice se

caracterizează şi prin nişte funcţii corespunzătoare, ce rezultă din interacţiunea părţilor componente ale biocenozei şi dintre acestea şi părţile componente ale biotopului.

• Prof. Dr Nicolae Dumitrescu din Iaşi (izv.5) evidenţiază trei funcţii principale ale ecosistemlui, care într-o măsură derivă, desfăşoară şi dezvoltă principiile de bază ale funcţionării ecosistemului, care rezultă din interacţiunile ce se stabilesc între populaţiile componente şi între acestea şi factorii specifici biotopului:

• funcţia energetică• funcţia de circulaţie a materiei• menţinerea stabilităţii şi autoreglării Funcţia energetică reiese din faptul că în ecosisteme un flux de energie

solară intră zilnic, în fiece clipă, datorită cărui fapt pe planeta noastră în general este posibilă viaţa.

• Totodată, mari cantităţi de energie termică părăsesc ecosistemele şi în general Pământul şi pătrund în spaţiul cosmic.

• Funcţia energetică constă în captarea energiei (solare sau chimice), este îndeplinită în cadrul ecosistemului de către producătorii primari, după care urmează transferul şi stocarea ei la consumatori.

• Ecosistemul îşi menţine stabilitatea numai prin echilibrarea aportului continuu de energie radiantă (cuantică) incidentă pe Terra cu cel al eliminării continui de căldură de pe aceasta.

• În context biocenotic, vom menţiona în primul rând faptul că organizarea ecosistemului se menţine prin desfăşurarea permanentă a unor transformări energetice cu degradarea unei părţi a energiei potenţiale în energie calorică (căldură), care nu mai poate fi utilizată de ecosistem şi se pierde (se disipează) în mediul înconjurător.

• Acest fenomen presupune pătrunderea în ecosistem a noi cantităţi de energie potenţială, energia „scurgându-se" unidirecţional, într-un flux continuu şi ireversibil.

• Axiomatic este faptul că ecosistemul nu produce energie. • În natură, comportamentul oricărui sistem biologic, nebiologic sau mixt se

desfăşoară conform principiilor termodinamicii de conservare a energiei şi de degradare a ei.

• În conformitate cu principiul întâi al termodinamicii, energia unui ecosistem poate să crească numai pe baza importului, adică prin input din radiaţiile solare cuantice.

• Sursele de energie pentru orice ecosisteme sunt:

• a) energia electromagnetică a radiaţiilor solare şi • b) energia chimică a diferitelor substanţe anorganice, utilizată de un grup

restrâns de organisme: bacteriile chemosintetizante.• Fireşte că, cea mai importantă dintre sursele menţionate este energia

cuantică solară, deoarece ea constituie unica sursă primară de energie liberă pentru biocenozele ecosistemelor Terrei.

• Plantele (microfite şi macrofite) şi bacteriile fotosintetizante o convertesc, prin procesul de fotosinteză, în energie chimică potenţială, înglobată în legăturile chimice dintre substanţele organice sintetizate (proteine, hidrocarburi, lipide etc.).

• Astfel, energia luminoasă poate fi stocată şi apoi utilizată de către organismele vii din biocenoză, unde substanţele sintetizate se acumulează în procesul de creştere a biomasei lor.

• Inputul energetic dintr-un ecosistem are loc şi sub formă de energie calorică (din zona infraroşie) şi de energie luminoasă (din zona de raze vizibile ultraviolete) fotosintetic activă.

• Energia calorică este absorbită de scoarţa terestră şi de către masa de apă din biotop, de unde apoi, treptat, este degajată în atmosferă; ea este absorbită în timpul zilei, fiind totuşi iradiată.

• Această energie are asupra organismelor o serie de efecte pozitive prin asigurarea energiei calorice necesare proceselor vitale, prin favorizarea funcţiilor metabolice, schimburilor celulare, reacţiilor biochimice etc.

• Conform celui de-al doilea – al degradării energiei (în orice proces de transformare a energiei, o parte din energia potenţială se degradează sub formă de căldură şi este dispersată în mediu, fără a mai putea fi recuperată.), aceleaşi procese au loc prin nivelele trofice ale ecosistemului.

• Procesul e numit entropie (grec. dezordine, schimbare de configuraţie) prin care toate felurile de energie degradează, adică se transformă în căldură pînă la egalizarea temperaturilor absolute ale corpurilor unui sistem

Funcţia de circulaţie a materiei constă într-o migraţie (circulaţie) permanentă a elementelor chimice din biotop în biocenoză şi invers (în ambele sensuri) sub forma unor circuite biochimice închise în baza energiei solare ce străbate ecosistemul.

• La nivelul biotopului, căile de migrare sunt reprezentate prin soluţiile apoase sau gazoase, iar la nivelul biocenozei – prin lanţurile trofice.

• Dacă nu ar fi circuitul materiei, în scurt timp, de exemplu s-ar epuiza “materia de construcţie” de bază – carbonul, care practic e unicul capabil de a forma legături межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений.

• Numai graţie circuitelor este asigurată continuitatea proceselor în biosferă.

• Energia solară necesară punerii în mişcare a circuitelor biochimice este captată de plantele verzi ale ecosistemului, care:

mai asigură şi o intrare selectivă a elementelor din biotop în biocenoză, şi pe care le concentrează în edificiul moleculelor organice sau în soluţiile

celulelor lor. • Mai departe, de la producătorii primari, atomii diverselor elemente ➽ trec

la consumatori, adică spre niveluri trofice superioare.• Elementele chimice ajung din biocenoză în biotop prin: respiraţie, transpiraţie, excreţie, fecale, prin moartea organismelor sau a unor organe în cazul plantelor (frunze,

crengi). • Microorganismele mineralizînd substanţele organice moarte asigură

transferul elementelor din biocenoză în biotop unde se dispersează în diferite moduri.

• O caracteristică importantă a circulaţiei substanţelor în ecosisteme este viteza de desfăşurare a acestui proces.

• Astfel, în pădurile ecuatoriale umede, materia organică moartă este rapid descompusă şi reabsorbită, uneori chiar elementele trecînd direct, prin intermediul micorizelor, din cadavrele descompuse în sistemul radicular al plantelor, evitîndu-se astfel levigarea lor datorită precipitaţiilor foarte abundente.

• În ecosistemele naturale din zonele temperate, în paralel cu acumularea biomasei vii, are loc şi o acumulare a unei mari cantităţi de materie organică moartă la suprafaţa solului (litieră, turbă) sau în sol (humus).

• Ciclurile biogeochimice din ecosisteme se corelează la nivelul biosferei, constituindu-se în cicluri sau circuite biogeochimice globale (vezi izv. 5, pag.76)ce cuprind toate învelişurile exterioare ale planetei (litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera). ➠➠ fig.5.7. slide-ul următor.

•

• În general ciclurile biogeochimice globale se pot împărţi în două categorii: Tipul sedimentar, cu ciclurile sulfului şi al fosforului Tipul gazos, cu ciclurile azotului şi carbonului• Ciclul fosforului (tipul sedimentar) trece uşor din forma insolubilă,

inaccesibilă plantelor, în forma solubilă, accesibilă cînd compuşii fosforului cu ferul apar sub formă de fosfaţi.

• Ciclul azotului (tipul gazos) beneficiază de existenţa uni rezervor imens – atmosfera, ce conţine acest gaz în proporţie de 78,2% şi care poate compensa pierderile, asigurîndu-şi printr-un număr considerabil de căi de transfer stabilitate ridicată în funcţionare.

• Circulaţia substanţelor în ecosisteme se prezintă sub două aspecte distincte:

• Circulaţia principalelor elemente chimice, în special sub formă de compuşi minerali şi integrarea lor în producători primari (plante verzi);

• Circulaţia substanţei organice, de la producători ➽ spre consumatorii de diferite ordine.

• Substanţele minerale din sol, necesare creşterii vegetaţiei, provin din: materialul parental al solului prin dezagregare şi alterare;

Ape de suprafaţă

Ape subterane

N atmosferic

Sol

Plante

Animale

Microorganisme Fig. 5.7 Ciclul (circuitul) biogeochimic: _____marele circuit (geologic); _ ._._. micul circuit (biologic).

din descompunerea organismelor moarte; din îngrăşămintele administrate de om.

• Circulaţia apei sub forma scurgerilor la suprafaţa solului şi prin infiltrarea în sol pînă la pînza freatică antrenează şi circulaţia substanţelor minerale solubile, determinînd ieşirea lor din ecosistem. Prin procese de mineralizare, unii compuşi trec în atmosferă (ex.: NH3).

• CO2, necesar în fotosinteză, provine din respiraţia plantelor în special din cea a organismelor heterotrofe (bacterii, ciuperci, animale).

• Oxigenul, elementul consumat în procesul de respiraţie al tuturor organismelor, reprezintă produsul eliminat în procesul de fotosinteză.

Funcţia menţinerii stabilităţii ecosistemului (homeostazia) Ext.1. Problema are o extindere vastă specială într-o temă următoare a cursului: Dimensiunea (structura) temporală, durabilitatea, echilibrul şi dinamica ecosistemelor

• Prin stabilitate se înţelege capacitatea ecosistemului de a-şi menţine relativ constante structura şi funcţiile în condiţiile unei permanente reînnoiri chimice, energetice şi informaţionale.

• În ecologie stabilitatea este cunoscută prin termenul homeostazia ecosistemului.

• Din punct de vedere ecologic, la nivel de ecosistem homeostazia reprezintă capacitatea acestuia de menţinere sau restabilire, după tulburări, a unui model particular de structură şi funcţie, prin intermediul mecanismelor biologice

• N.N.Novoselţev (1978) şi A.A. Loghinov (1979), consideră homeostazia ecologică o rezultanta a conlucrării tuturor mecanismelor, mai ales a celor interne, ce se manifestă în menţinerea (conservarea şi pirenitatea) ecosistemelor.

• Analizând mecanismele homeostazei, cunoscutul ecolog spaniol R. Margalef (1973) a ajuns la concluzia că reacţia unui ecosistem dat este mult mai dependentă de caracteristicile proprii decât de natura perturbărilor, de aceea diferitele ecosisteme variază mult în privinţa gradului de stabilitate.

• Când lipsesc tulburările majore ecosistemele ajung în timp la un model constant de schimb în structură şi funcţie, proces care coincide, după opinia autorului, cu stadiul de maturizare.

• Căile prin care se ajunge la această stare sunt: Creşterea în complexitate a structurii biotice; creşterea în eficienţă a utilizării materiei (nutrienţilor) şi energiei; creşterea gradului de realizare a homeostaziei.• După G. E. Hutchinson (1948), mecanismele homeostatice de

autoreglare, care acţionează la nivelul ecosistemului pentru a produce stabilitate sunt de două tipuri (izv.35.):

• Populaţionale (biodemografice), care execută controlul numărului şi biomasei organismelor;

• Biogeochimice, care restabilesc concentraţiile normale ale substanţelor biogene, în mediu şi în organisme.

• Homeostazia ecologică se prezintă ca un proces complex, cu mai multe laturi, dintre care se remarcă :

• diversitatea • complexitatea• stabilitatea• Diversitatea reprezintă numărul de elemente componente (sub raport

structural), în special elemente vii (specii) şi de procese diferite calitativ (funcţii în special) care caracterizează pe unitatea de spaţiu şi timp, un ecosistem.

• Complexitatea ecosistemelor poate fi definită, după J. Prigogine ş.a.(1975), drept numărul de „legături” ce se pot stabili între diferite elemente ale unui ecosistem.

• Diversitatea şi complexitatea unui ecosistem se consideră proprietăţile lui fundamentale, care-i influenţează sau chiar îi determină stabilitatea.

• Stabilitatea în ecologie, după concepţia lui G.H. Oriens (1975), este o tendinţă a ecosistemului de a rămîne în apropierea unui punct de echilibru sau de a se întoarce la acel punct de echilibru după ce a suferit o perturbare, ce îi permite să se menţină invariant un timp îndelungat, avînd o capacitate de rezistenţă la factorii perturbatori (inclusiv omul).

• Legate de noţiunea de „stabilitate” sunt două concepte apropiate prin conţinut : rezilenţîă şi robusteţea (vigoarea).

• Rezilenţa reprezintă capacitatea unui sistem de a reveni într-o perioadă relativ scurtă de timp, la starea de echilibru anterioară, datorită posibilităţilor sale de a absorbi schimbările şi perturbările şi de a menţine raporturi constante între elementele constituitive saau între stările variabile.

• Robusteţea , conform DEX-ului, înseamnă cu privire la oameni – o constituţie fizică puternică; rezistenţă la muncă, la oboseală, la boală; voinic, viguros, vînjos. ▼ ▼