SIMONA GHIŢĂ
♦
CURS DE ECOLOGIE GENERALĂ
Volumul I
II
SIMONA GHIŢĂ
CURS DE ECOLOGIE GENERALĂ
Volumul I
Editura
NAUTICA
2007
III
Tehnoredactare şi grafică: SIMONA GHIŢĂ
BOGDAN GHIŢĂ
Editura NAUTICA, 2007
Editură recunoscută CNCSIS
Str. Mircea cel Bătrân nr.104
900663 Constanţa, România
tel.: +40-241-66.47.40
fax: +40-241-61.72.60
e-mail: info@imc.ro
Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României:
GHIŢĂ, SIMONA
Curs de ecologie generală / Simona Ghiţă –
Constanţa; Nautica, 2007
2 vol.
ISBN 973-973-7872-57-9
Vol. I. – 2007 - Bibliogr.- ISBN 978-973-7872-2
574
IV
Motto:
„Natura este singura carte în care fiecare filă păstrează câte un
adevăr”.
Goethe
V
VI
Cuvânt înainte
Acest curs se doreşte a fi o bază teoretică a poziţiei ecologiei şi a
problematicii sale diversificate, un punct de plecare în cunoaşterea
fenomenelor care interferă în jurul nostru şi o bază pentru formarea
conştiinţei ecologice.
Ocrotirea naturii se poate realiza prin găsirea unor soluţii reale
bazate pe surse noi de energie şi pe tehnologii noi, ca nanotehnologia şi
biotehnologia. Omul trebuie să conştientizeze efectul pe care îl produce
asupra naturii şi astfel să-l facă mai apropiat de aceasta.
Autorul
Constanţa, 2007
VII
VIII
CUPRINS
Capitolul 1. Noţiuni introductive de ecologie generala
1
1.1. Ecologia ca ştiinţă interdisciplinară
1
1.2. Dezvoltarea ecologiei în România
6
1.3. Zece reguli în ecologie
7
1.4. Analiza sistemică şi ramurile ecologiei
9
1.5. Teoria sistemelor biologice
13
Capitolul 2. Noţiuni generale ale ecosistemului ca unitate
în spaţiu şi timp a ecosferei
18
2.1. Conceptul fundamental al ecosistemului
18
2.2. Biotopul
26
2.2.1. Factorii geologici şi geografici
28
2.2.2. Factorii fizici
28
2.2.3. Factorii chimici
34
2.2.4. Factorii mecanici
37
2.3. Biocenoza, component organic al ecosistemului
39
2.3.1. Structura trofică şi spaţială a biocenozei
41
2.3.2. Conceptul de nişă ecologică
46
2.3.3. Interacţiuni populaţionale
47
2.4. Funcţiile ecosistemului
57
2.4.1. Funcţia energetică
58
2.4.2. Funcţia de circulaţie a materiei
63
2.4.3. Funcţia de autoreglare a ecosistemului
87
2.5. Succesiunea ecologică
2.5.1. Conceptul de succesiune primară
91
94
IX
2.5.2. Conceptul de succesiune secundară
95
Capitolul 3. Deteriorarea ecosistemelor naturale datorită
impactului antropic
99
3.1. Probleme generale ale mediului înconjurător
99
3.2. Deteriorarea ecosistemelor prin poluare
102
3.2.1. Poluarea solului
105
3.2.2. Poluarea apei
110
3.2.3. Poluarea atmosferei
113
3.3. Alte forme de degradare a naturii
119
3.3.1. Deşeurile, o problemă acută a mediului
119
3.3.2. Supraexploatarea şi diminuarea biodiversităţii 123
3.3.3. Construcţii de baraje şi canale
127
3.3.4. Introducerea unor specii în ecosisteme
128
3.4. Convenţii internaţionale cu privire la ocrotirea naturii 131
Capitolul 4. Descrierea unor parametrii ecologici utilizaţi
în monitoringul biologic
4.1. Indici ecologici analitici
138
4.2. Indici ecologici sintetici
146
4.3. Alte metode de analiză a corelaţiei
146
Bibliografie
X
136
4.3.1. Indici de analiză a similarităţii dintre probe
147
4.3.2. Indici de analiză a afinităţii cenotice
149
151
XI
CAPITOLUL I
Noţiuni introductive de ecologie generală
1.1. Ecologia ca ştiinţă interdisciplinară
Aşa cum se consideră în cazul multor discipline, numele şi
definiţia date ecologiei, prezintă un caracter complex, cu numeroase căi
de întrepătrundere şi interacţiune a numeroşi factori competitori.
Charles Darwin cu lucrarea sa „Originea speciilor” apărută în 1859, a
scos la iveală marea însemnătate a luptei pentru existenţă ca factor de
selecţie naturală, punând accentul pe organisme şi indivizi, neexistând
în acea perioadă noţiuni ale ecologiei moderne precum- populaţia,
biocenoza, ecosistemul.
Este meritul lui Ernst Haeckel (1834-1919) de a introduce
conceptual de ecologie ca fiind studiul relaţiilor complexe, directe sau
indirecte, cuprinse în noţiunea darwiniană a luptei pentru existenţă
(1866). Termenul de ecologie derivă, în parte, din rădăcina indoeuropeană weik, care desemneazã o unitate socială imediat superioarã
casei
şefului de familie. Etimologic, ecologia reprezintă ş tiinţa
habitatului, respectiv o ramură a biologiei care studiază interacţiunile
dintre fiinţele vii şi mediul lor. Cu toate acestea, definiţia ecologiei este
încă discutabilă, deoarece fiecare autor pune accentul pe anumite
aspecte şi tratează problemele ecologiei în mod diferit. Se conturează
astfel două categorii de definiţii:
1). 1957- A. MacFayden: „Ecologia studiază relaţiile dintre
vieţuitoare, plante sau animale şi mediul lor, pentru a descoperi
principiile după care se desfăşoară aceste relaţii”; 1971- P. Testard:
1
„Ecologia este disciplina biologică care studiază raporturile între
organisme şi mediul lor înconjurător”.
2). 1971- E. Odum: „Ecologia studiază nivelurile de organizare
superioare celui individual –populaţii, biocenone, ecosisteme şi
biosfera”; 1975- B. Stugren: „Ecologia este ştiinţa interacţiunilor în
sistemele supraindividuale” [9].
Categoric cea de a doua categorie de definiţii este mai apropiată
de adevăratul sens al ecologiei, deoarece precizează şi delimitează
corect domeniile de preocupare ale ecologiei.
Putem afirma faptul că ecologia este o ştiinţă interdisciplinară
având conexiuni cu botanica, zoologia, ştiinţa solului, limnologia,
oceanografia, genetica, fizico-chimia, geochimia, climatologia, statistica,
informatica şi modelarea matematică. Ecologia pătrunde în numeroase
alte domenii ştiinţifice contribuind la dezvoltarea unor discipline noi aşa
cum sunt: biogeografia, radioecologia, ecologia umană, etc. Omul, prin
activitatea lui complexă, intră în alcătuirea tuturor ecosistemelor majore
ale biosferei şi influenţează tot mai puternic structura şi funcţionarea lor.
Este firesc, deci, ca ecologia să se interfereze cu alte ştiinţe din domeniul
social. Pierre Techard de Charoin (1881-1955) care este şi cel ce a
descoperit omul de peşteră, a formulat între anii 1923-1927 conceptul de
noosferă ca sferă a înţelepciunii umane, acesta dirijând, benefic omului,
procesele din biosferă. El a scris pentru nebiologi trei lucrări de referinţă
cu conţinut egocentric: „Locul omului în natură”, „Fenomenul uman”,
„Viitorul omenirii”, lucrări apărute la Paris.
Ramurile nou dezvoltate studiază ş i oferă modele şi soluţii pentru
o mai bună relaţie dintre om şi natură, prin aplicarea în practică a
principiilor ecologiei.
Ecologia animală este o ramură a ecologiei generale care se
ocupă cu studiul animalelor dintr-o biocenoză şi a relaţiilor intra- sau
2
interspecifice,
precum
şi
acţiunea
factorilor
abiotici,
producţia
secundară, structura ş i dinamica populaţiilor, distribuţia indivizilor într-un
habitat, productivitatea unor grupe de animale de interes
economic,
amenajarea şi ocrotirea zoocenozelor, etc.
Ecologia umană este o altă ramură a ecologiei, care studiază
relaţiile dintre oameni (ca indivizi), dintre populaţiile umane şi mediul lor
abiotic, biotic şi social.
Ecologia plantelor (vegetală) se ocupă cu studiul relaţiilor dintre
plante (ca indivizi), dintre populaţiile şi speciile vegetale şi mediul lor de
viaţă.
Ecologia terestră este un capitol al ecologiei generale care
studiază biomurile terestre (grupe de ecosisteme cu fizionomie şi
structură asemănătoare care îşi păstrează funcţia specifică într-un
anumit areal), atât pe plan structural cât şi funcţional pentru menţinerea
echilibrului biologic natural respectiv a structurii şi funcţiilor biosferei.
Ecologia industrială este o ramură a ecologiei care studiază
interacţiunile dintre ecosistemele naturale sau antropogene şi diferite
industrii, respectiv cu efectul produselor secundare rezultate din
activitatea industrială asupra mediului ambiant.
Ecopedologia este o disciplină de sinteză între ecologie ş i
pedologie, care studiază interacţiunile dintre componentele abiotice
(umiditate, textura, porozitate, apa accesibila, aer, compoziţie chimică,
alcalinitate, aciditate, consistentă, etc) şi biotice (microorganisme,
rizosfera, microfite şi macrofite) din sol.
O ramură importantă şi relativ nouă mai ales în ţara noastră este
Ecologia microorganismelor. Această ramură a ecologiei a apărut ca un
domeniu al microbiologiei generale, cu caracter larg, integrator,
interdisciplinar, strâns legat de microbiologie, ca şi de ecologie. Ea
aplică datele şi conceptele microbiologiei generale (biochimia, fiziologia,
3
sistematica, genetica microorganismelor) la studiile privind prezenţa
naturală a microorganismelor şi interacţiunile dintre ele cu alte
organisme şi cu mediul înconjurător [41].
De asemenea există o legătură strânsă între domeniul chimiei şi
ecologie, ambele discipline completându-se una pe alta, aducând
contribuţii în privinţa bazei ştiinţifice a utilizării şi ocrotirii naturii, la
optimizarea interacţiunii omului cu natura. Chimia ecologică trebuie
considerată ca ştiinţa despre procesele ce determină compoziţia şi
proprietăţile chimice a mediului ambiant, adecvat valorii biologice. La
baza chimiei ecologice stă examinarea proceselor din mediul ambiant
sub aspectul lor chimic, luând în consideraţie influenţa acţiunilor
antropice asupra componentelor biotice şi abiotice ale mediului (fig. 1).
Figura 1. Interferenţa componentelor biotice şi abiotice ale mediului
Ecologia a apărut ca ştiinţă de sine stătătoare la începutul anilor
1900, însă rădăcinile ei se află departe în istoria naturii, fiind tot aşa de
veche ca şi existenţa omului. Omul a intrat pe drumul civilizaţiei când a
folosit focul şi alte mijloace care i-au permis să modifice mediul. O serie
de evenimente cu un puternic impact asupra mediului, precum
exploatarea neraţională a resurselor naturale, defrişarea pădurilor în
avantajul creşterii suprafeţelor agricole, creşterea demografică a
4
populaţiei umane şi dezvoltarea intensivă a industriei, au dus la
modificarea substanţială a climei şi solului.
În acest context a apărut necesitatea soluţionării problemelor
legate de ameliorarea solurilor degradate, s-a impus nevoia studierii
relaţiilor dintre plante şi sol, precum şi a multiplelor probleme legate de
protejarea mediului înconjurător în vederea menţinerii sănătăţii omului şi
asigurării vieţii pe Terra.
Ecologia studiază relaţiile dintre organisme şi mediul lor de
viaţă, alcătuit din ansamblul factorilor de mediu (abiotici ş i biotici),
precum şi structura, funcţia şi productivitatea sistemelor biologice
supraindividuale
(populaţii,
biocenoze)
şi
a
sistemelor
mixte
(ecosisteme). Ea studiază în principal:
™ Relaţiile dintre vieţuitoare (microorganisme, plante şi animale)
cu mediul lor
™ Raporturile dintre organisme şi mediul înconjurător
™ Nivelurile de organizare (populaţii, biocenoze, ecosisteme,
biosfera)
™ Corelaţiile dintre mediul înconjurător şi treptele supraindividuale
™ Relaţiile ce se stabilesc între organisme şi diverse comunităţi
™ Fluxul de materie, energie şi informaţie care străbate un
ecosistem bine delimitat.
Figura 2. Domenii de studiu ale ecologiei
5
ECOLOGIA – poate fi deci definită ca ştiinţa interacţiunii dintre
organisme, a interacţiunii materiei vii cu scoarţa terestră, a productivităţii
biologice şi relaţiilor omului cu natura.
1.2. Dezvoltarea ecologiei în România
Începând cu ultimele decenii ecologia românească a făcut
progrese rapide în privinţa ecologiei populaţionale şi a biocenozelor.
Emil Racoviţă a adus contribuţii asupra condiţiilor de viaţă din
Antarctica
1900-1903
şi
asupra
mediului
subteran
1907-1929,
întemeind o nouă ramură a ecologiei – biospeologia. Grigore Antipa a
deschis calea cercetării acvatice. Studiind Delta Dunării, lunca şi Marea
Neagră, el a lăsat o vastă operă, în care pe lângă aspectul faunistic, a
identificat factorii principali care pot influenţa negativ sau pozitiv
producţia de peşte. În baza cercetării sale s-au stabilit măsuri concrete
(1928-1941) pentru exploatarea raţională a Deltei Dunării. A promovat
teoria productivităţii biologice.
Nicolae Botnariuc a studiat mediul dulcicol, Băcescu mediul
marin, aceştia creând şcoli prestigioase. În prezent sunt în plină
expansiune cercetări ecologice ale lacurilor salmastre, lacurilor de
acumulare şi apelor colinare.
Cercetări de ecologie terestră în România au fost iniţiate de A.
Popovici-Bâznoşanu. Ecologia terestră vegetală s-a dezvoltat mai de
timpuriu în comparaţie cu cea animală. Iniţiativa îi revine lui Al. Borza
care se remarcă prin studii asupra compoziţiei covorului vegetal şi T.
Săvulescu care a abordat probleme legate de interacţiunea plantelor cu
ciupercile fitopatogene.
Astăzi cercetările sunt orientate spre studiul complex al diferitelor
tipuri de ecosisteme. Se urmăreşte structura diferitelor nivele trofice şi
6
aportul lor la autoreglare şi productivitatea sistemului. România a
aderat din 1964 la „Programul biologic internaţional” urmărind să obţină
date asupra principalelor ecosisteme ale Terrei privind productivitatea.
Este necesar să protejăm nu numai monumentele naturii, ci întreaga
natură.
1.3. Zece reguli în ecologie
Mackenzie şi colaboratoratorii săi (1998), pe baza experienţei lor,
dobândită în predarea ecologiei, au stabilit unele capcane comune în
care studenţii cad adesea.
Regula 1: Ecologia este o ştiinţă.
Ecologia este o disciplină ştiinţifică pură, care are ca scop cunoaşterea
relaţiilor dintre organisme şi mediul lor de viaţă larg. Este o disciplină
biologică din marea familie a ştiinţelor naturii. Din punct de vedere
ştiinţific, este deosebit de important de a separa impactele politice şi
sociale ale înţelegerii ecologice de punctul de vedere ştiinţific.
Regula 2: Ecologia poate fi înţeleasă numai în lumina evoluţiei.
Uriaşa diversitate a organismelor şi bogăţia varietăţilor în morfologiile,
fiziologiile şi comportamenul lor, sunt rezultatul multor milioane de ani
de evoluţie. Această istorie evoluţionistă şi-a lăsat amprenta de neşters
asupra fiecărui şi oricărui individ. Este doar posibil să dăm sens
modelelor pe care le întâlnim astazi în lumina acestei moşteniri
evoluţioniste.
Regula 3: Nimic nu se întâmplă "pentru binele speciei".
O concepţie greşită, frecvent întâlnită este reprezentată de ideea că
modelele comportamentale ale organismelor care par a fi foarte
costisitoare pentru un individ apar "pentru binele speciei". Acestă
concepţie este absolut şi în întregime greşită. Selecţia naturală va
7
favoriza acele gene care se transmit la cei mai mulţi urmaşi, chiar dacă
aceste gene pot cauza o reducere a mărimii populaţiei speciei.
Regula 4: Genele şi mediul sunt la fel de importante.
Mediul în care se află un organism jocă un rol important în determinarea
opţiunilor deschise pentru acel individ. Genele care definesc înfăţişarea
unui organism au de asemenea o importanţă fundamentală. Pentru a
înţelege ecologia este important a aprecia natura fundamentală a
acestor doi factori, precum şi interacţiunea lor.
Regula 5: Înţelegerea complexităţii ecologice reclamă modele.
Ecologia este un subiect complex, cu o varietate uriaşă la fiecare scară
- milioane de specii, fiecare cu variaţii genetice considerabile, cu un
număr variat şi comportamente mereu schimbătoare, într-un mediu
complex şi dinamic. Pentru a înţelege ecologia, este necesar să
identificăm clar problemele specifice şi apoi să formulăm ipoteze care
pot fi testate. Modelele matematice sunt larg utilizate în ecologie.
Regula 6: Povestirile sunt periculoase.
În încercarea de a explica modele sau relaţii ecologice este uşor să se
alunece într-o lume fantezistă unde fiecare observaţie este cu
promtitudine explicată printr-un fel de aserţiune ad-hoc „povestiri
ecologice". Trebuie evitată cu orice preţ tentaţia de a avansa ipoteze ca
fapte.
Regula 7: Există ierarhii ale explicaţiilor.
Pentru fiecare observaţie există adesea o cauză imediată care poate fi
diagnosticată.
Adesea această explicaţie este insuficient de informativă, fiind necesar
să se examineze în profunzime problematica pentru a ajunge la o
înţelegere deplină a situaţiei chiar dacă un fenomen este "explicat" mai
pot exista ulterior explicaţii de profunzime care ne permit să ne formăm
o imagine mai completă.
8
Regula 8: Există multe constrângeri asupra organismelor.
În timp ce diversitatea totală a formei, funcţiei şi plasticităţii la condiţiile
de mediu a organismelor, îţi inspiră sentimente de veneraţie şi teamă,
fiecare individ operează în cadrul unei game relativ înguste de
constrângeri. Constrângerile se încadrează fundamental în două forme:
1. fizică şi 2. evolutivă. Evoluţia nu ajunge niciodată la perfecţiune din
cauza acestor constrângeri şi organismele sunt în esenţă un ghiveci a
numeroase compromisuri.
Regula 9: Întâmplarea este importantă.
Evenimentele accidentale joacă un rol critic în ecologie. Deschiderea
unei breşe în desişul pădurii sau dislocarea unei dune de nisip după o
furtună vor avea un impact major asupra ecologiei faunei şi florei locale,
dar ambele evenimente sunt imprevizibile atât în timp cât şi în spaţiu.
Rolul întâmplării face parte din trecutul evolutiv al organismelor.
Importanţa evenimentelor accidentale în ecologie nu înseamnă că
modelele ecologice sunt total imprevizibile, dar această importanţă a
evenimentelor accidentale în mod necesar impune limite asupra
nivelului potenţial al detaliului previzibil.
Regula 10: Graniţele ecologiei există numai în mintea ecologului.
Ecologia este o ştiinţă cuprinzătoare, acoperind atât organismele cât şi
mediile fizice şi în concluzie aproape totul este potenţial relevant.
Matematica, chimia şi fizica sunt elemente esenţiale pentru înţelegerea
ecologiei. Un ecolog bun consideră matematica, fizica, chimia şi alte
disciplice ca instrumente necesare pentru înţelegerea ecologiei .
1.4. Analiza sistemică şi ramurile ecologiei
Studiul organizării funcţionale a sistemelor ecologice, determină
legăturile strânse ale ecologiei cu matematica (mai ales cu statistica).
Pentru a înţelege corect legăturile ecologiei cu alte ştiinţe trebuie
9
subliniat că aceste legături au o trăsătură specifică, determinată de
punctul de vedere ecologic în abordarea problemelor şi în utilizarea
diferitelor metode. De exemplu, un fiziolog al plantelor studiază procesul
fotosintezei la o specie de algă sau la o plantă superioară. El urmăreşte
lămurirea mecanismelor de sinteză a substanţelor organice şi
dependenţa lor de diferiţi factori ai mediului. Un ecolog, studiază şi el
fotosinteza dar sub aspectul rolului ei în viaţa biocenozei, deci ca sursă
de hrană (energie) pentru toţi ceilalţi componenţi ai biocenozei. De
aceea îl interesează mai puţin fotosinteza unei anumite specii de alge,
ci a întregii asociaţii de alge, deci a fitoplanctonului [11].
Există trei fronturi de abordare a problemelor în ecologie şi
anume, matematic, de teren şi de laborator. Totdeauna criteriul de
comparare este natura, deoarece omul este interesat de cunoaşterea
distribuţiei şi abundenţei organismelor în natură.
În studiul ecosistemelor naturale, ne punem obligatoriu două
întrebări:
1. Care este complexitatea organizatorică a unui ecosistem?
2. Care este modalitatea de abordare a cercetării care să conducă la
caracterizarea comportamentului în timp a ecosistemului?
Aplicarea teoriei generale a sistemelor la cercetarea şi explicarea
proceselor biologice, este denumită analiză sistemică [14].
Întotdeauna din interacţiunea părţilor biotice şi abiotice ale
ecosistemului, rezultă trăsăturile structurale şi funcţionale ale întregului
ecosistem, reprezentate de structura biotopului, structura trofică, fluxul
de energie şi circuitul elementelor minerale. Această imagine completă
al unui ecosistem real este recunoscută în analiza sistemică, ca model
de bază sau model izomorf [42]. Caracterizarea stării unui ecosistem pe
baza unui model izomorf, ar implica o cantitate foarte mare de
informaţie a cărei prelucrare statistică ar fi dificilă. Astfel, singura
10
modalitate practică care se impune este reprezentată de simplificarea
modelului izomorf la un model reprezentat de componentele dominante
şi interacţiunile dintre ele, acesta fiind desemnat ca model homomorf.
Alcătuirea modelelor homomorfe ale ecosistemelor naturale presupune
realizarea unui proces de grupare (agregare) a subsistemelor în
componente mai mari. Există însă numeroase dificultăţi întâmpinate în
procesul de grupare a subsistemelor, existând astfel câteva criterii care
ar trebui luate în seamă în cercetarea ecologică pentru a realiza
modelul homomorf potrivit; a) criterii privind durata cercetării care va fi
de minim 2 ani (incluzând prelevarea unui număr de probe ce ar putea
să asigure estimarea mărimii populaţiilor componente cu o eroare de
maxim 20%); b) înregistrarea fluctuaţiilor în timp şi spaţiu a principalilor
factori abiotici (temperatura, umiditate, pH, concentraţia metalelor grele,
a pesticidelor); c) determinarea spectrului trofic al fiecărei populaţii
selectate din componenţa biocenozei şi stabilirea grupelor funcţionale şi
a relaţiilor dintre ele; d) calcularea pe baza datelor empirice rezultate din
analiza probelor, a densităţii şi abundenţei numerice şi în biomasă.
Se iau în considerare abundenţele numerice > 10% şi abundenţele în
biomasă >5%, după care se stabileşte pentru fiecare categorie
funcţională (sau nivel trofic) care sunt populaţiile componente
dominante [9]. În final se poate întocmi diagrama modelului. Modelul
matematic poate permite prognoza ecosistemului.
În ecologie se disting trei direcţii sau ramuri de cercetare:
1. Autecologia: prezintă raporturile unei singure specii (populaţii)
cu mediul său. Defineşte esenţial limitele de toleranţă şi preferinţele
speciei faţă de diferiţi factori ecologici şi examinează acţiunea mediului
asupra morfologiei, fiziologiei şi comportamentului. Se neglijează
interacţiunea speciilor cu alte specii, dar se câştigă prin precizia
informaţiei. De exemplu, determinarea preferinţei termice a unei specii
11
determină
repartiţia
sa
geografică.
Cele
mai
avansate
studii
autecologice sunt cele referitoare la agenţii patogeni pentru om, animale
şi plante.
Figura 3. Diagrama modelului homomorf în cazul unui sistem
acvatic simplu
2. Demecologia: cunoaşterea variaţiilor abundenţei populaţiilor
diferitelor specii şi a cauzelor acestor variaţii.
3. Sinecologia: analizează raportul între indivizii care aparţin
diferitelor specii comunitare şi mediu. Într-un studiu sinecologic sunt
adoptate două puncte de vedere:
- Statistic (sinecologia descriptivă): descrierea grupelor de vieţuitoare
existente într-un mediu determinat. Se fac precizări referitoare la
compoziţia
specifică
asupra
abundenţei,
repartiţiei spaţiale a speciei constitutive [19].
- Dinamic (sinecologia funcţională): ce priveşte:
12
frecvenţei,
constanţei,
evoluţia grupărilor din sistem
transferul de materie şi energie între diferiţi constituienţi ai
ecosistemului.
Obiectivul principal al cercetării sinecologice a ecosistemelor
microbiene este, înţelegerea schimbului de materie şi energie în şi între
diferitele compartimente vii şi nevii.
1.5. Teoria sistemelor biologice
Noţiunea de sistem este extrem de generală şi de cuprinzătoare.
Ea arată în primul rând că obiectul respectiv este o unitate complexă
formată dintr-o mulţime de elemente. Ludwig von Bertalanffy, fondatorul
teoriei sistemelor a definit sistemul ca un ansamblu de elemente aflate
în interacţiune (sau, sistemul reprezintă un ansamblu de elemente de
diferite naturi, identice sau diferite, unite prin conexiuni şi interacţiuni, în
aşa fel încât realizează un întreg).
Un alt om de ştiinţă, I. Prigogine, (1973) studiind sistemele
organizate din punct de vedere al relaţiilor cu mediul, deosebeşte trei
categorii de sisteme:
™
izolate - nu realizează cu mediul nici schimburi de materie nici
de energie;
™
închise - realizează cu mediul doar schimburi de energie;
™
deschise - realizează cu mediul atât schimburi de energie cât şi
de materie.
Alţii au definit sistemul ca o mulţime de elemente între care există
anumite relaţii de cauzalitate. Organismul uman este un sistem deschis.
Este foarte uşor de înţeles teoria sistemelor deschise având ca exemplu
organismul uman cu părţile (organele) lui componente şi relaţiile dintre
acestea. Pe baza acestor explicaţii, este interesant, dacă nu chiar şi util,
să extindem această teorie la o comunitate umană (familie, vecini,
13
colegi de birou, cerc de prieteni, etc.) formată din membrii ei şi relaţiile
dintre aceştia.
Sistemul a fost apreciat de Aristotel ca fiind mai mult decât suma
părţilor (compartimentelor); el reprezintă un ansamblu unitar de
elemente aflate într-o permanentă legătură, urmărind înfăptuirea unui
scop.
Organismul uman este o unitate complexă formată dintr-o
mulţime de elemente aflate în interacţiune. EI nu este format numai
dintr-un aparat cardiovascular, sau dintr-un aparat digestiv. El este
format, după cum arată M. A. Watson (1979) [40], din celule, care
formează ţesuturile, care intră în constituţia diferitelor aparate şi organe.
Şi aceste aparate, aceste celule şi ţesuturi depind unele de altele. De
aceea, ele nu pot fi izolate, scoase din sistem şi tratate în mod separat
fără a pierde aspectele esenţiale ale sistemului biologic. Toate acestea
se rezumă prin faptul că evoluţia s-a făcut prin adăugarea şi integrarea
unor structuri noi în sisteme din ce în ce mai complexe, aşa cum este
organismul uman.
Plecând de la ideea că fiecare sistem este, de fapt, un subsistem,
W. R. Ashby a considerat sistemul ca o parte a unui întreg. Astfel că
sistemul reprezintă acea mulţime de elemente între care există legături
mai puternice, mai stabile şi mai necesare decât între celelalte elemente
din mediu. Orice obiect sau fenomen poate fi considerat ca un sistem,
cu condiţia de a-l putea separa de celelalte obiecte şi fenomene şi de aI defini riguros şi univoc. Oricum l-ar defini, toţi autorii sunt, însă, de
acord, într-un fel sau altul, că sistemul reprezintă o mulţime de elemente
aflate în interacţiune care se comportă unitar în relaţiile sale cu mediul,
adică reprezintă o unitate complexă aşa cum este organismul uman,
care acţionează unitar.
14
Sistemul aduce în discuţie problema ordinii, a organizării, a
structurii şi a stărilor în care se pot afla elementele sale. Pentru a putea
fi o unitate complexă, sistemul trebuie să fie mai întâi o unitate
organizatorică, deoarece proprietăţile sale sunt rezultatul modului în
care sunt organizate elementele din care este format.
După F.Jacob, organizarea semnifică asamblarea părţilor într-un
întreg. După N.Botnariuc, această asamblare trebuie să îndeplinească o
anumită funcţiune, iar după Gh.Zapan, organizarea este cea care
conduce la realizarea unei unităţi ce are un scop pe care reuşeste să şil atingă. Organizarea este cea care face ca sistemul să fie mai mult
decât suma părţilor sale. Prin organizare, sistemul devine o unitate cu
proprietăţi noi. Totalităţile care nu dispun de o organizare internă nu
ajung nici la integritatea caracteristică sistemelor organizate şi nici la
dobândirea de proprietăţi noi. De aceea, cu cât diferă mai mult de suma
părţilor sale cu atât el este mai înalt organizat, iar această diferenţă este
determinată tocmai de relaţiile care se stabilesc între elementele sale.
Între elementele unui sistem pot exista foarte multe feluri de relaţii
posibile. Dar nu toate relaţiile pot contribui la apariţia şi la conservarea
sistemului. R.W. Ashby vorbeşte de organizări bune şi de organizări
rele, deoarece unele organizări pot fi inutile şi altele chiar dăunătoare.
Numai cele care vor contribui la apariţia şi la dezvoltarea sistemului vor
putea fi considerate ca organizări bune în adevăratul sens al cuvântului.
Organizarea presupune o limitare a relaţiilor posibile. De
exemplu, dezvoltarea sistemului nervos se face tocmai prin eliminarea
unor legături şi întărirea altora. Astfel, în cadrul sistemului are loc un
transfer de libertate de la părţi la întreg, elementele nemaifiind libere să
se lege şi să existe oricum. Astfel, sistemul este caracterizat nu numai
de relaţiile dintre elemente, ci şi de relaţiile dintre părţi şi întreg, precum
şi de relaţiile dintre întreg şi părţi. Pentru că, în orice sistem, pe lângă
15
coordonarea părţilor, adică pe lângă interacţiunile dintre elemente, mai
intervine şi o coordonare a părţilor de către întreg şi a întregului de către
părţi. Cu cât sistemul este mai puţin organizat, cu atât părţile
influenţează mai mult întregul şi cu cât este mai organizat, aşa cum se
întâmplă în cazul organismului uman, cu atât sistemul influenţează sau
controlează mai mult părţile din care este format.
Sistemele biologice sunt organizate, însă, pe mai multe niveluri,
pentru că, elementele lor sunt şi ele formate din alte elemente, adică
sunt, de fapt, nişte subsisteme. De exemplu, celula este formată dintr-o
mulţime de macromolecule, formate la rândul lor din molecule,
moleculele din atomi, atomii din nuclee şi electroni, nucleele din protoni
şi neutroni, şi aşa mai departe, adică, fiecare reprezintă, la rândul lor,
nişte sisteme, care fac parte dintr-un sistem de ordin superior.
Prin integrarea sistemelor se realizează o ierarhizare care
determină diferenţierea a trei niveluri:
-
nivelul fizico-chimic;
-
nivelul biologic;
-
nivelul social.
În cadrul nivelului biologic există o ierarhie internă a lumii vii, iar
la baza acestei ierarhii interne se află organismul individual. Nivelurile
intraorganismice sunt integrate în nivelul de organisme individuale,
nivelurile supraorganismice se formează prin integrarea organismelor.
Fiecare nivel de organizare este alcătuit dintr-o mulţime de
subsisteme [20]. Deoarece orice subsistem de ordin superior este
compus dintr-o mulţime de subsisteme de ordin inferior, structura
sistemului se realizează prin intermediul unui proces de superizare. Prin
intermediul procesului de superizare, adică a procesului de trecere de la
o mulţime de sisteme de ordin inferior la un sistem de ordin superior,
acesta dobândeşte proprietăţi emergente, adică proprietăţi care nu
16
aparţin subsistemelor din care este format, ci derivă din interacţiunea
dintre ele. Fiecare nivel de organizare conţine o mulţime de subsisteme
care sunt alcătuite şi ele la rândul lor, din nişte subsisteme ce aparţin
nivelului subiacent. Deşi trece printr-o mulţime de transformări, sistemul
reuşeşte totuşi să-şi menţină, prin intermediul interacţiunii dintre
elementele sale, o anumită ordine relativ stabilă, care să-i asigure
identitatea [8]. Această ordine relativ stabilă, care nu este afectată de
transformările prin care trece, reprezintă structura sistemului.
Tocmai pentru aceasta sistemul dispune de nişte operatori, care
acţionează asupra intrărilor pentru a menţine între anumite limite stările
şi ieşirile sale, reuşind să se opună, într-o oarecare măsură, celui de-al
doilea principiu al termodinamicii care postulează creşterea entropiei.
Desfăşurarea proceselor complicate care au loc în natură, nu se
pot explica decât dacă şi ea este socotită un sistem dinamic şi complex.
Astăzi, acest concept s-a afirmat în majoritatea ştiinţelor, iar abordarea
lor nu este posibilă fără a folosi adecvat teoria generală a sistemelor.
17
CAPITOLUL II
Noţiuni generale ale ecosistemului ca unitate în spaţiu şi
timp a ecosferei
2.1. Conceptul fundamental al ecosistemului
Ecosistemul este unul din sistemele fizice din care este edificat
Universul. Prin ecosistem înţelegem unitatea organizatorică elementară
a ecosferei alcătuită din biotop ocupat de o biocenoză şi capabilă de
realizarea productivităţii biologice. Structura unui ecosistem este
reprezentată pe de o parte prin structura biotopului, pe de altă parte prin
aceea a biocenozei.
Noţiunea de mediu de viaţă defineşte totalitatea sistemelor
materiale vii şi nevii pe care organismul le influenţează şi de care este
influenţat în activitatea sa, direct sau indirect.
Emil Racoviţă prezintă o definiţie a mediului de viaţă- totalitatea
forţelor şi energiilor lumii materiale care influenţează viaţa unei fiinţe.
Mediul apare astfel ca un sistem infinit. Un mediu eficient este
reprezentat de forţe care acţionează imediat şi nemijlocit asupra unei
fiinţe. Se impune astfel existenţa unui mediu abiotic şi biotic în care
organismul să-şi desfăşoare activitatea.
Mediul abiotic cuprinde ansamblul elementelor anorganice din
spaţiul fizic ocupat de organism.
Mediul biotic cuprinde toţi ceilalţi indivizi din aceeaşi specie sau
alte specii, cu care individul vine în contact direct sau indirect şi a căror
activitate o poate simţi direct sau indirect, în mod favorabil sau
nefavorabil.
Astfel că în mediul de viaţă al organismului intră în egală măsură
elemente vii şi nevii.
18
Structura biotopului cuprinde totalitatea factorilor abiotici: factori
geografici, mecanici, fizici, chimici şi relaţiile dintre aceste elemente.
Structura biocenozei cuprinde componenţa speciilor, proporţia
dintre populaţiile diferitelor specii, distribuţia lor în spaţiu şi dinamica în
timp, precum şi relaţiile dintre specii.
Plantele produc prin fotosinteză hrana care constituie sursa de
materie şi energie pentru celelalte specii. La rândul lor, plantele depind
de condiţiile de mediu: umiditate, temperatura, lumina, fertilitatea solului
etc. Aspectul exterior al unui ecosistem este puternic influenţat de
speciile de plante care îl populează.
Funcţionarea ecosistemului depinde de relaţiile dintre speciile
biocenozei, cât şi de interacţiunea dintre acestea şi factorii de biotop.
Pe baza acestor relaţii, ecosistemul poate asigura desfăşurarea a
patru funcţii esenţiale: funcţia energetică- implicată în transferul de
energie, funcţia de circulaţie a
materiei- care asigură participarea
acestuia la circuitele biogeochimice, funcţia informaţională-care asigură
fluxul de informaţii între componentele ecosistemului şi funcţia de
autoreglare- este rezultatul interacţiunilor primelor trei funcţii.
Prin urmare, se poate considera ecosistem doar prin combinaţia
viaţă– mediu în care între formele de viaţă şi mediu au loc permanente
schimburi de energie şi materie. Această circulaţie internă realizată prin
intrări şi ieşiri continue de substanţă şi energie, asigură o anumită
stabilitate a sistemului. Intrările sunt alcătuite în principal din energia
solară, precipitaţii şi substanţe organice şi minerale. Ieşirile sunt
reprezentate în principal de: căldură, dioxid
de
carbon, oxigen şi
materiile pe care le antrenează apa [13].
În acest sens se poate spune că: orice unitate care include toate
organismele de pe un teritoriu dat, care interacţionează cu mediul şi
care are o anumită structură trofică, o diversitate de specii şi un circuit
de energie şi substanţe în teritoriul sistemului, reprezintă un ecosistem.
Biosfera este formată dintr-o reţea de ecosisteme care se întrepătrund
19
şi se influenţează unele pe altele.
Ecosistemele nu sunt sisteme izolate (cele care nu schimbă cu
mediul nici materie nici energie) şi nici sisteme închise (cele care au
doar
schimburi
energetice
cu
mediul),
ci
sunt
legate
prin
intercondiţionări reciproce, adică sunt sisteme deschise (care schimbă
cu mediul atât formă de energie, cât şi de substanţă). Legăturile
ecosistemului cu biosfera ca întreg sunt realizate prin fluxul de materie
şi energie care formează ciclurile biogeochimice. Aceste cicluri leagă
componenta vie (biocenoza) de componenta nevie (biotopul) a unui
ecosistem.
Voi exemplifica, prin evidenţierea rolului microorganismelor în
funcţionarea ecosistemelor.
Microorganismele au o importanţă deosebită care se realizează la
trei nivele diferite [22]:
¾
Acţiunea
la
nivel
individual
este
evidentă
când
rolul
microorganismelor este esenţial pentru existenţa sau asigurarea
dezvoltării normale a plantelor sau animalelor (exemplu, asocierea
fungilor cu cianobacteriile sau cu algele în geneza lichenilor);
¾
Acţiunea la nivel de ecosistem este foarte complexă şi ilustrată
de numeroase exemple, ca:
ƒ
Rolul în lanţurile şi reţelele trofice.
ƒ
Rolul unor agenţi patogeni în limitarea dezvoltării populaţiilor unor
anumite organisme care ar putea perturba ecosistemele naturale.
ƒ
Rolul în formarea şi menţinerea solului, esenţial pentru circulaţia
apei, a aerului şi a nutrienţilor.
ƒ
Microorganismele
pot
fi
bioindicatori
pentru
„sănătatea”
ecosistemelor, prin capacitatea de a semnala apariţia unor modificări
negative, decurgând din activitatea unor poluanţi sau alţi factori
perturbatori.
20
Bacteriile participă şi într-o formă relativ indirectă în circulaţia
materiei în ecosistem. De exemplu, în mediul acvatic, zooplanctonul ar
putea consuma între 10-90% din fitoplancton, restul de 10% moare şi
este degradat direct de bacterii. În acelaşi timp, microorganismele
fotosintetizante (cianobacteriile, algele) au un rol esenţial în conversia
CO2 în forme organice, asigurând productivitatea primară a mediilor
acvatice, precum şi în anumite limite, îmbogăţirea solului.
La
¾
nivel
global
microorganismele
au
potenţialităţi
biochimice ce pot asigura circulaţia tuturor elementelor din compoziţia
substanţelor organice. Microorganismele au o importanţă fundamentală
în circulaţia celorlalte elemente biogene în natură şi în asigurarea vieţii
pe Pământ.
În continuare voi prezenta complexitatea vieţii la interfaţa oxicanoxică, pentru a ilustra rolul deosebit al adaptării organismelor la
diferite medii de viaţă [12].
După cum se ştie, oxigenul este puţin solubil în apă, iar consumul
său conduce la dezvoltarea interfaţei oxic-anoxice ceea ce duce la
separarea proceselor aerobe de cele anaerobe în toate mediile. Am
selectat trei situaţii deosebite care ilustrează caracteristicile specifice ale
interfaţei oxic-anoxice: sedimentele acvatice, plante acvatice -rizosfere
şi tractul intestinal al insectelor. Fiecare sistem, din cele trei, este
guvernat de aceleaşi principii generale, dar diferenţele semnificative
rezultă din natura activităţilor microbiene majore şi mecanismele ce
controlează fluxul metabolic.
În sedimentele acvatice care ocupă o mare parte a Terrei, poziţia
relativă a interfaţei oxic-anoxică este influenţată de rata de sedimentare
şi de aportul organic.
În cazul sedimentelor netulburate (limpezi), principalul mecanism
de transport este realizat prin difuzia moleculară, iar bioturbulenţa şi
21
puterea de curgere a apei influenţează modul de pătrundere în
profunzime a oxigenului. În acest sistem poate fi inclus şi transportul
oxigenului de către animale. Adâncimea acestei interfaţe depinde de
coloana de materie organică degradată din sediment.
Frecvenţa respiratorie la suprafaţa sedimentului se datorează
acumulării de particule la suprafaţa sedimentului, reprezentând
o
tranziţie de la spaţiul tridimensional (particule suspendate în apă) la aria
bidimensională (suprafaţa sedimentului). Numărul bacteriilor găsite la
suprafaţa sedimentului este de obicei mai mare cu trei ordine de mărime
decât în apa din straturile superioare (datorită existenţei unei încărcături
de materie organică).
Comunităţile microbiene din stratul superficial al apelor oligotrofe
sau sedimentele aluvionare pot deveni independente de materia
organică sedimentată dacă lumina solară pătrunde până la suprafaţa
sedimentului. În sedimentele non-fotosintetice, transferul de oxigen din
volumul de apă în sediment are loc în principal pe calea difuziunii
moleculare prin limitele difuzive ale stratului.
Excesul de gradienţi şi fluxul de oxigen în sediment este influenţat
de rugozitatea suprafeţei sedimentului şi de turbiditatea apei.
Rădăcinile aeriene ale plantelor acvatice în mediul anoxic conduc
la formarea unei imense interfaţe oxic-anoxică. În interiorul plantelor,
oxigenul de obicei difuzează în aerenchim, permiţând conectarea fazei
gazoase cu rădăcinile, în timp ce în celulele rădăcinii şi în apa pură ce
înconjoară rădăcinile, coeficientul de difuzie scade dramatic rezultând
un exces al gradienţilor de oxigen în rizosfere. Rădăcinile plantelor
formează o structură tridimensională complicată în sol, ce fixează planta
în substrat şi absoarbe nutrienţi esenţiali. În acelaşi timp celulele
rădăcinilor situate la suprafaţa mlaştinilor (rizodepozitare) reprezintă
surse de substraturi pentru microorganisme. Adaptarea de bază a
22
macrofitelor hidrofile, este existenţa unui aeroparenchim, un ţesut poros
care conectează rădăcina cu părţile ascendente ale plantei. Câteva
plante şi-au dezvoltat mecanisme de presurizare şi ventilare, astfel încât
schimbul eficient de gaze se realizează printr-o circulaţie internă, iar la
alte rădăcini se întâlnesc sisteme moleculare de difuziune.
Tractul intestinal al termitelor reprezintă un alt exemplu al
interfaţei oxic-anoxică demonstrând importanţa dimensiunilor animalelor
într-un mediu anoxic. Difuziunea oxigenului se realizează în intestin prin
gradienţi de oxigen şi determină mişcarea volumului intestinal de-a
lungul axiei intestinale, ceea ce duce la o adiţie de oxigen.
La numerose insecte, intestinul posterior este diferenţiat într-unul
sau mai multe compartimente dilatate unde există o microbiotă
intestinală caracteristică. Ca şi în cazul fermentaţiilor, creşte timpul de
stocare a alimentelor permiţând degradarea lor de către simbionţii
microbieni, analog situaţiei existente în rumen, colon sau cecum de la
mamifere. Microorganismele suplimentează capacitatea digestivă a
gazdei, în special având abilitatea de a hidroliza majoritatea polimerilor
structurali din pereţii celulari ai plantelor (celuloza şi hemiceluloza).
Produşii de fermentaţie (tipici: acetat şi acizi graşi) sunt resorbiţi de
către gazdă şi contribuie substanţial la nutriţie. Intestinul insectelor este
înconjurat de ţesut aerob primenit cu aer prin sistemul traheal al
insectei, transportul oxigenului fiind realizat prin difuziune la nivelul
epiteliului, determinând ca anoxia să fie stabilizată şi menţinută datorită
îndepărtării oxigenului prin activitatea respiratorie a microbiotei
intestinale.
Ca o concluzie, în majoritatea mediilor, poziţia interfaţei oxicanoxică depinde de fluctuaţiile temporale. În cazul sedimentării materiei
organice în sedimentele inundate periodic, temperatura mediază
schimbări în activitarea microbiană, iar în eventualitatea apariţiei unei
23
bioturbulenţe, va fi afectată poziţia relativă a interfaţei oxic-anoxice şi
toate procesele dependente de aceasta îşi vor modifica locaţia. Pe
durata creşterii rădăcinii plantelor, concentraţia oxigenului la nivelul
rădăcinii se modifică o dată cu modificarea aportului de oxigen sau a
diferitelor stadii de dezvoltare a rădăcinii. În cazul intestinului insectelor,
activitatea microorganismelor care se hrănesc pe seama gazdei, va
creşte activitatea reductanţilor endogeni care influenţează pătrunderea
în profunzime a oxigenului la nivelul tractului intestinal. În intestinul
subţire, condiţiile anoxice pot avea o simplă caracteristică tranzitorie
evidenţiată în perioada de după alimentaţie (hrănire).
În
mediile
stratificate
comunităţile
microbiene
prezintă
caracteristici tipice ale stratului. Cu toate acestea, fluctuaţiile ce intervin
la interfaţa oxic-anoxică, determină ca organismele care colonizează
diferite micronişe, să necesite adaptări specifice. Numeroase organisme
anaerobe oxigen-tolerante, sunt bine adaptate pentru a supravieţui la
stresul cauzat de oxigen. Recent, s-a descoperit că unele bacterii strict
anaerobe, au abilitatea de a-şi menţine metabolismul energetic
funcţional în prezenţa oxigenului molecular.
Ecosistemele pot fi clasificate în două mari categorii: naturale
(cele neexploatate de om) sau artificiale (antropice).
În tabelul 1 sunt ilustrate tipuri de ecosisteme descrise de mai
mulţi autori.
În figura 4 este schematizată intervenţia omului într-un ecosistem
forestier, cu toate implicaţiile sale negative [3].
Din cele prezentate în cadrul acestui subpunct, reiese faptul că
într-un ecosistem nici un factor biotic sau abiotic nu acţionează într-o
formă pură, ci reprezintă mai de grabă rezultatul unor interrelaţii.
24
Tabel 1. Tipuri de ecosisteme
Ellenberg, 1973
Ecosisteme marine
-ecosisteme oceanice
-ecosisteme neritice
-ecosisteme litorale
-mări sărate interioare
-estuare
-ecosisteme sărate
Ecosisteme limnice
-de ape stătătoare
-de ape curgătoare
-izvoare
Ecosisteme
semiterestre
-mlaştini
Ecosisteme terestre
-păduri închegate
-păduri deschise
-tufărişuri
-savane
-păşunea alpină
-tundra
-pustiul
-semipustiul
Ecosisteme cultivate
-arbori
-pomi fructiferi
-viţa de vie
-arbuşti fructiferi
-plante furajere
-ogor
-plante prăşitoare
-grădini
-ecosisteme
urbanindustriale
Whittaker, 1975
-ocean deschis
-zone de upwelling
-platforme
continentale
-recifi de corali şi
alge
-lacuri
-râuri
-zone umede
-tundră şi zone alpine
-păduri boreale
-păduri temperate de
conifere
-păduri temperate de
foioase
-păduri tropicale
umede
-păduri tropicale
semiumede
-tufărişuri
-păşuni tropicale
-păşuni temperate
-semideşerturi
-deşerturi
-terenuri cultivate
Odum, 1993
1. Marine
-oceanul deschis
-ape litorale
-zone de upwelling
-zone abisale cu izvoare
hidrotermale
-ecosisteme
costiere
(estuare, lagune, mlaştini
sărate, mangrove, recifi
de corali)
2. Acvatice continentale
-lentice (lacuri, bălţi)
-lotice (fluvii, râuri, pâraie)
-zone
umede
(delte,
mlaştini, zone inundabile)
3.
Ecosisteme
şi
complexe de ecosisteme
terestre (landscape)
-arctice şi alpine (tundra)
-păduri
de
conifere
boreale (taiga)
-păduri
de
foioase
temperate
-păşuni
din
zona
temperată
-păşuni
tropicale
şi
savane
-zone cu precipitaţii de
iarnă şi veri secetoase
(chapparal)
-deşerturi
-păduri
tropicale
sezoniere
-păduri tropicale umede
4.Ecosisteme/Sisteme
socio-economice umane
-ecosisteme rurale / Zone
agroindustriale
-agroecosisteme
-ecosisteme
urbanindustriale
25
Figura 4. Cauzele şi implicaţiile modificării unor ecosisteme forestiere
(Barbu I., Cenuşă R., 1982).
2.2. Biotopul
În sens restrâns, prin biotop înţelegem spaţiul în care trăiesc
vieţuitoarele precum ş i factorii de mediu care condiţionează viaţa
acestora. Factorii de mediu sunt denumiţi factori abiotici ei determinând
structura şi fizionomia biotopului şi se împart în:
26
- factori geologici: reprezintă substratul geologic al biotopului care
în
funcţie
de
natura
lui
determină
instalarea
condiţionată
a
organismelor. Pe substratul calcaros există organisme din anumite
specii; pe substrat cristalin sunt adaptate alte categorii de specii.
-factorii geografici- se referă la configuraţia reliefului, morfometria
biotopului.
-factorii fizici- lumina, temperatura, umiditatea, presiunea, de care
depinde repartiţia geografică, viaţa şi activitatea organismelor.
-factorii chimici- substanţe din mediu terestru, acvatic şi
compoziţia în gaze a atmosferei, de care depinde creşterea şi
dezvoltarea organismelor. Se încadrează aici şi echilibrul ionic al
sărurilor; în mediul acvatic Ca++, K+, Na+, Mg++ se găsesc în diferite
echilibre care diferă topografic de la o zonă la alta, determinând o
variaţie în componenţa asociaţiilor de specii, deoarece fiecare specie
este adaptată la un anumit echilibru ionic. Pora precizează acest
aspect spunând că „În Marea Neagră răspândirea speciilor în lungul
coastelor este diferenţiată datorită variabilităţii echilibrului ionic de la o
zonă la alta”.
-factorii
mecanici:
vânt,
gravitaţie,
structura
solului
(granulometrie) care influenţează dispersia şi activitatea organismelor.
- factorii cosmici: forma sferică a Pământului.
-factorii
climatici:
interacţiunea
factorilor
fizici
şi
cosmici
determină marile zone de climă (caldă, temerată, rece).
Clima nu este uniformă datorită particularităţilor locale ale
factorilor geografici (ex: climatul alpin, montan, maritim).
Din punct de vedere ecologic există macroclima, mezoclima şi
microclimă.
-Macroclima: reprezintă clima unei zone geografice mari; ex: tropicală.
-Mezoclima: clima locală a unei regiuni restrânse; ex: pădurea.
27
-Microclima: condiţiile climatice raportate la scara grupului de
organisme. Microclimatul reprezintă universul individual sau ecoclimat.
2.2.1. Factorii geologici şi geografici (relieful, structura şi
compoziţia
solului,
altitudinea)
influenţează
biocenoza
fiecărui
ecosistem. Relieful şi solul determină structura, compoziţia şi distribuţia
populaţiilor de plante şi animale în biotop. La o aceeaşi latitudine şi
longitudine, altitudinea determină condiţii climatice diferite, prin
scăderea pronunţată a presiunii oxigenului, cu influenţe puternice
asupra biocenozelor [9]. Altitudinea şi relieful schimbă foarte mult
fizionomia unui biotop, influenţând în mod direct structura şi dinamica
compoziţiei specifice a biocenozei.
2.2.2. Factorii fizici principali sunt temperatura, lumina şi
umiditatea.
Temperatura- depinde de intensitatea radiaţiilor solare şi
influenţează viaţa animalelor şi plantelor. Pentru lumea vie, menţinerea
formelor de viaţă în stare activă sau latentă, se realizează între o limită
inferioară absolută ce se apropie de zero absolut (- 273oC) şi o limită
superioară absolută ce depăşeşte 100oC.
Din punct de vedere ecologic se poate vorbi de următoarele tipuri
de temperaturi:
™
temperatura zero, la care dezvoltarea şi activitatea
unei specii începe numai de la o anumită temperatură minimă,
denumită temperatura zero a dezvoltării; sub această temperatură
dezvoltarea nu mai are loc. De exemplu la Drpsophyla această
temperatură este de 13,50C.
™
temperatura eficientă, la care dezvoltarea se produce
deasupra lui zero ecologic;
™
temperatura optimă, la care procesele metabolice,
creşterea ş i dezvoltarea se produc cu randament maxim (respectiv cu
cele mai mici pierderi de energie).
28
Speciile pot depăşi perioada critică condiţionată de factorul
temperatură, prin hibernare, estivare sau migrare. De asemenea
temperatura acţionează şi asupra repartiţiei vieţuitoarelor pe suprafaţa
globului.
Speciile euriterme se referă la organisme capabile să suporte
variaţii termice foarte mari (pinul, măcrişul, etc).
Speciile stenoterme se referă la organisme care nu suportă
variaţii mari ale temperaturii (jneapăn).
Specii mezoterme, suportă variaţii medii de temperatură (ex:
scorpionul, măslinul, etc).
În cazul animalelor se disting două categorii: poikiloterme- la care
temperatura corpului variază în funcţie de mediu (peşti, amfibieni,
reptile, unele păsări) şi homeoterme- specii care au temperatura
corpului constantă indiferent de modificările mediului ambiant (păsări,
mamifere).
Ca modalităţi de adaptare ale organismelor la temperaturi
scăzute:
•
animalele se ascund în vizuini, galerii (iepurele).
•
căderea frunzelor arborilor (stejarul).
•
hibernare (ursul)
•
somnul de iarnă (monotreme, marsupiale, unele rozătoare)
•
stare de amorţire (viermi, moluşte, unele insecte)
•
îndesirea blănii (lupul)
•
sintetizarea grăsimilor (omul)
•
somnul de iarnă (vulpea)
•
organizarea animalelor în grup (hienă)
•
migraţia păsărilor (barză)
Migraţia de iarnă a păsărilor (şi a unor mamifere), nu este
determinată direct de acţiunea temperaturii scăzute, ci mai ales de lipsa
29
de hrană: hrana acvatică devine inaccesibilă din cauza îngheţului,
precum şi dispariţia insectelor în timpul iernii, acest factor fiind decisiv
în declanşarea migraţiei.
Ca modalităţi de adaptare a organismelor la temperaturi ridicate:
ƒ
animale cu picioare lungi (girafa).
ƒ
sub aripi se găseşte o cavitate cu rol în izolare
termică (struţul).
ƒ
se îngroapă în nisip (şarpele).
ƒ
au activitate nocturnă .
În cazul plantelor acestea evită supraîncălzirea prin: dezvoltarea
suberului (start termoizolant), dezvoltarea unei cuticule lucioase pe
frunze care reflectă lumina, acoperirea bazei tulpinii cu peri ce o
protejează de razele calorice reflectate de sol, dispunerea pe verticală a
frunzelor, repaosul vegetativ.
Regula lui Van’t Hoff arată că viteza proceselor chimice
(metabolismul) creşte de două 2 ori la o creştere a temperaturii cu
o
10 C.
Lumina
Lumina depinde de cantitatea de radiaţii solare care cade pe
unitatea de suprafaţă, de poziţia geografică, precum şi de densitatea şi
înălţimea vegetaţiei. Alături de temperatură, lumina asigură în
ecosistem funcţia energetică influenţând productivitatea ecosistemelor,
respectiv cantitatea de biomasă vegetală şi animală. Lumina determină
ritmurile biologice circadiene, lunare, sezoniere şi anuale.
Lumina prezintă două funcţii esenţiale: energetică şi informaţională.
a) Funcţia energetică a luminii: spectrul UV= 0,3µ – 0,4µ;
spectrul vizibil = 0,4µ-0,7µ; spectrul IR= 0,7µ-10µ. Cantitatea de energie
solară (de la UV la IR) care ajunge la straturile superioare ale
atmosferei este de 2 calorii/cm2/minut şi reprezintă constanta solară.
30
Trecând prin atmosferă o parte din energie este absorbită de vaporii de
apă (nori, ceaţă) astfel încât la suprafaţa solului ajunge o cantitate mai
mică (în medie 1,6 calorii/ cm2/minut). O cantitate importantă de energie
solară este reflectată de suprafaţa apei funcţie de unghiul de înclinaţie
al razelor. De exemplu un unghi de 5 grade reflectă o cantitate de
lumină de 40%; un unghi de 90 grade reflectă doar 3% lumina [9].
Cantitatea de lumină reflectată depinde şi de agitaţia apei: cu cât este
mai agitată cu atât este reflectată mai multă lumină (sau dacă există
particule de suspensie în apă). Radiaţiile roşii sunt cele mai puternice şi
astfel sunt mai repede absorbite decât cele albastre sau verzi,
pătrunzând la adâncimile cele mai mari. De aceea algele de adâncime
prezintă un pigment roşu- numit ficoeritrina. Ca distribuţie a algelor în
mediul acvatic, de la suprafaţă spre adâncime, există alge verzi, alge
brune, alge roşii.
b) Rolul informaţional al luminii constă în perceperea formelor,
culorilor, mişcărilor obiectelor înconjurătoare şi a distanţelor. Toate
aceste forme informaţionale permit dezvoltarea unor mijloace de
apărare sau de atac la animale. În acest caz este vorba de mimetism
(imitarea formei, a coloritului, a desenului unor animale care au mijloace
eficiente de apărare); homocromie (asemănarea coloritului general cu
cel al substratului); emiterea de lumină (bioluminescenţa) serveşte ca
mijloc
de
atragere
a
prăzii,
apărare,
întâlnirea
între
sexe.
Bioluminescenţa este puţin răspândită la organismele terestre (unele
bacterii, ciuperci, licurici), ea este mult mai răspândită la organismele
acvatice (Noctiluca- protozoar flagelar, Pleurobranchia-ctenofor, în cazul
animalelor din abisuri- crustacei, meduze, moluşte, peşti).
Fotoperioada se referă la alternanţa zi-noapte funcţie de durata
iluminării. Această fotoperioadă influenţează înflorirea plantelor (există
plante care înfloresc când iluminarea este de 14 ore), influenţează
31
reproducerea animalelor (unele se reproduc când ziua se măreşte sau
se micşorează, existând un factor de semnalizare care declanşat în
lobul hipofizei activează gonadele).
După cantitatea de lumină, plantele pot fi:
- heliofite (iubitoare de lumină)
- sciafite (iubitoare de umbră)
În funcţie de necesarul de lumină în păduri, de exemplu, există o
stratificare a vegetaţiei- strat ierbos-arbuşti- arbori înalţi [38].
Plantele după durata iluminării, pot fi:
- plante de zi lungă (hemeroperiodice): trăiesc în zone temperate reci şi
temperat moderate (cereale, conifere).
- plante de zi scurtă (nictiperiodice): trăiesc în zone tropicale şi
subtropicale (palmieri, citrice, tutun, etc).
- plante fotoaperiodice: indiferente de lumină (liliac, cireşi).
În cazul animalelor, există animale diurne (popândăul, mistreţul)
şi animale nocturne (amfibienii tereştrii, dihorul, strigiformele).
Cunoaşterea tipului de activitate ritmică şi a orelor de activitate
maximă,
este
importantă
pentru
practicile
efectuate
pentru
contracararea dăunătorilor.
Lipsa totală de lumină (mediul subteran, cavernicol) duce la
dispariţia organelor văzului, depigmentare, dezvoltarea organelor de
simţ- tactile (coleoptere, crustacei, etc).
Umiditatea
În corpul organismelor există peste 80-90% apă. Pot exista
organisme anaerobe, dar fără apă un organism nu poate trăi.
Din punct de vedere al preferinţei faţă de umiditate speciile pot fi:
-plante hidrofite (acvatice propriu-zise): trăiesc numai în apăalge marine, nufărul.
32
-plante higrofite: trăiesc la umiditate crescută- rodul pământului,
stuful.
-plante mezofite: trăiesc în condiţii de umiditate moderată, zone
temperate- cereale, arbori din păduri de foioase, salcia.
-plante xerofite: trăiesc în zone cu umiditate scăzută (deşert):
cactaceae, crassulaceae.
Funcţie de influenţa umidităţii asupra animalelor, există două
categorii de specii:
-animale eurihigrobionte (indiferente faţă de cantitatea de umiditate):
mamifere, păsările, insecte.
-animale stenohigrobionte (nu suportă variaţii mari de umiditate):
•
higrofile: păsări de baltă, anelide, insecte
•
xerofile: găinuşa de deşert, fenecul, şerpi, melci
Adaptări ale plantelor xerofile:
¾
Apa captată din sol se evaporă în general prin frunze 97-99%,
fenomen denumit transpiraţie. Plantele xerofitele trebuie să evite
transpiraţia, acest fenomen realizându-se prin:
ƒ
sistemul radicular se găseşte la suprafaţă, este foarte ramificat.
ƒ
frunzele se transformă în ţepi.
ƒ
cuticula epidermei se îngroaşă.
ƒ
se reduce numărul stomatelor.
ƒ
acumulare de apă în ţesuturi.
Adaptări ale animalelor pentru reducerea pierderilor de apă:
¾
La animale mecanismele de protecţie împotriva deshidratării sunt
reprezentate de adaptări morfologice, fiziologice, de comportament.
Adaptările
morfologice
şi
fiziologice
sunt
concretizate
prin
impermeabilitatea tegumentului (prezenţa pe suprafaţa corpului a unor
straturi moarte, cornificate care împiedică eliminarea apei: insecte,
reptile de deşert, păsări); reducerea glandelor sudoripare (rozătoare,
33
antilope). La unele vertebrate, unele moluşte terestre, la insecte, nu se
elimină prin urină decât o cantitate mică de apă, acestea eliminând
uraţi solizi.
Ca
adaptări
comportamentale,
unele
animale
specifice
deşerturilor se feresc de excesul de căldură prin scufundarea în nisip.
Unele insectele se repartizează pe faţa superioară a frunzelor dacă
atmosfera este umedă, iar dacă atmosfera este uscată, ele migrează pe
faţa inferioară unde umezeala este ceva mai mare datorită transpiraţiei
prin stomate. Numeroase animale (mamifere, păsări) se deplasează
activ efectuând migraţii în căutarea apei.
2.2.3. Factorii chimici sunt reprezentaţi de substanţele organice
rezultate în urma descompunerii organismelor moarte, din excreţiile şi
secreţiile organismelor vii, cât şi de substanţele minerale (compuşi
azotaţi, fosfaţi, sulfaţi etc.) eliberate în sol de microorganisme. Acestea
servesc drept materie primă în sinteza biomasei vegetale de către
producătorii primari (plante şi microorganisme fotosintetizatoare).
Substanţele organice şi minerale circulă din mediul lipsit de viaţă în
materia vie, contribuind la realizarea ciclurilor biogeochimice în natură.
Structura minerală a biotopului diferă de la o zonă la alta
influenţând foarte mult biocenoza respectivă. Astfel, pe o rocă
calcaroasă se va forma un sol alcalin foarte uscat pe care se va putea
dezvolta o floră şi faună foarte bogată, variată şi abundentă. Pe un sol
acid se va dezvolta o vegetaţie uniformă de buruieni care se vor asocia
cu un număr mic de specii de animale. Solurile aluvionare,
cernoziomurile şi solurile humice sunt cele mai productive.
Un factor chimic extrem de important în ecosistemele acvatice,
este salinitatea ale cărei variaţii influenţează profund compoziţia
biocenozelor naturale [4]. Apa marină este o soluţie complexă a cărei
compoziţie ionică şi salinitate sunt determinate de echilibrul dintre
34
ratele de intrare şi ieşire ale ionilor, de intensitatea procesului de
evaporare şi de valoarea influxului de ape dulci. Permanent există o
intrare de săruri solvite, ca rezultat al proceselor de spălare şi eroziune
a rocilor. Se consideră că apele oceanice au S= 34-36‰, doar că diferă
rata de evaporare. De exemplu, apele de suprafaţă din Marea
Sargaselor (Atlanticul de Nord) au S= 37‰ dat unei rate de evaporare
mai mare decât regimul precipitaţiilor; În Oceanul Arctic salinitatea
variază funcţie de alternanţa îngheţ/dezgheţ. În Marea Neagră apele
dulci introduse de Dunăre, Nipru, Nistru determină o salinitate de 17-18
‰. În Mediterană 35 psu; în mările din zonele calde Marea Roşie, unde
se realizează o rată mare de evaporaţie, salinitatea creşte la 40‰. În
Marea Moartă S= 300-400 psu.
La conferinţa de la Veneţia 1958 s-a demarat „sistemul veneţia al
salinităţii”:
-
zona hiperhalină > 40 psu
-
zona eurihalină 30-40 psu
-
zona mixohalină 0,5-30 psu, împărţită în 3 categorii (polihalin
18-30psu / mezohalin 5-18 psu / oligohalin 0,5-5 psu).
Organismele se împart în două categorii funcţie de salinitate:
-
eurihaline: care suportă variaţii mari ale salinităţii apei;
-
stenohaline: care nu suportă variaţii mari de salinitate.
Un alt factor chimic important este pH-ul unei soluţii, ce
reprezintă logaritmul cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de H din
soluţia respectivă pH = - log (H+). Aceste valori ale pH-ului se
încadrează în domeniul 0-14. Soluţia solului are rol important în
dezvoltarea plantelor, constituind sursa directă de aprovizionare a lui cu
substanţe nutritive. Când predomină ionii de H+, soluţia se consideră
acidă. Această situaţie există în regiunile montane pe roci brune-acide.
35
Când predomină ionii OH- soluţia este alcalină, în soluri de stepă, roci
calcaroase.
Rolul ecologic al pH constă în reglarea respiraţiei şi sisteme
fermentative ale organismelor.
pH-ul poate deveni un indicator al vitezei metaboliamului total al
comunităţii biologice (fotosinteza + respiraţie). În soluri şi ape cu pH
redus, există puţine substanţe nutritive şi productivitatea sistemelor
este scăzută. Marea majoritate a bazinelor acvatice (marine şi
continentale) au valori de pH în domeniu restrâns (6-8,5). În schimb în
lacurile din taiga şi tundră pH-ul poate să scadă până la 3-4; sau în
lacurile alimentate din izvoare bogate în acid sulfuric pH-ul scade până
la 2,8-1,9. Organismele sunt adaptate la diferite valori de pH. Există un
pH optim când fenomenele vitale se desfăşoară în cele mai bune
condiţii, şi un pH de oprire a proceselor vitale.
Exemple: ciupercile sunt specii acidofile, ele sunt abundente în
soluri de pădure. Bacteriile sau unele protozoare sunt specii adaptate la
variaţii de pH, între 3,9-9,7.
Examinând raportul în care se află diferiţi ioni în compoziţia apei
Mării Negre, E. Pora a ajuns la concluzia că principalul factor în
răspândirea unor organisme din Marea Mediterană în Marea Neagră, îl
constituie raportul ionic diferit şi nu salinitatea globală diferită. Acest
factor a fost denumit de autor, factor ropic (ce înseamnă echilibru) şi
reprezintă raportul între diferiţi ioni cu acţiune antagonistă. Valoarea sa
este menţinută în limite normale de mecanisme homeoropice.
Organismele care nu dispun de aceste mecanisme, nu pot pătrunde în
Marea Neagră [30].
Gazele atmosferice: structura atmosferei în cea mai mare parte a
biosferei se caracterizează printr-o mare constanţă; gazele atmosferei
rar pot deveni limitante; în mediu terestru oxigenul se găseşte în limite
36
normale cu anumite excepţii (la înălţimi mari, în peşteri cu emanaţii
puternice de CO2, straturi profunde ale solului). Astfel că şi organismele
s-au grupat în aerobe şi anaerobe. Microorganismele se dispun în
sedimente la interfaţa dintre oxic / anoxică astfel: obligat aerobe,
facultativ anaerobe, facultativ aerobe, obligat anaerobe.
CO2 în aerul atmosferic este de 700 ori mai puţin abundent ca O2,
0,035% din volumul aerului. În schimb este de 35 ori mai solubil în apă
decât O2, atingând concentraţiile cele mai mari apele sărate. CO2
acvatic nu provine numai din aerul atmosferic, ci şi din respiraţia
organismelor, din descompunere, din surse subterane. Creşterea CO2
poate deveni factor limitant pentru animale, când conţinutul de CO2
este asociat cu un conţinut scăzut de O2.
2.2.4. Factorii mecanici cuprind : curenţii de aer, cursurile şi
căderile de apă, puterea de eroziune a apelor curgătoare, prezenţa
valurilor etc. Ei acţionează direct asupra biotopului ş i prin interrelaţie şi
asupra biocenozei.
Vântul
Vântul reprezintă deplasarea maselor de aer care de cele mai
multe ori se produc paralel cu suprafaţa Pământului. Cauzele care
determină apariţia vântului sunt: diferenţele de presiune atmosferică,
determinate de o încălzire globală inegală, deci de diferenţe de
temperaturi.
Din punct de vedere ecologic curenţii de aer îi putem împărţi în
vânturi cu caracter de regim, deci constante (alizeele) sau cele care
suflă cu o anumită periodicitate, regularitate (crivăţul, brizele, musonii)
şi vânturi cu caracter de perturbări, fără regularitate (furtuni, uragane).
Vântul are un rol important de transport, transportă nori, deci
determină umiditatea unei zone; transportă cenuşa vulcanică, praful,
nisipul, radionuclizii proveniţi din explozii atomice. Are de asemenea rol
37
în procesul de eroziune al solului. Vântul are rol important în
răspândirea şi reproducerea unor organisme. Polenizarea cu ajutorul
vântului, ce transportă plantele anemofile (grupe numeroase de plante
au evoluat pe această cale- conifere, graminee). Ca adaptareproducerea unui polen uscat, uşor şi în cantitate mare. Unele animale
prezintă expansiuni ale corpului ce le ajută la antrenarea şi transportul
pe distanţe mari cu ajutorul vântului. Păsările utilizează curenţii aerieni
pentru a plana timp îndelungat, ceea ce le permite economisirea
energiei în timpul migraţiei [11].
Alte adaptări se referă la rezistenţa organismelor la vânt puternic:
plantele lemnoase, arborescente au o structură a tulpinii sub formă de
cilindru plin cu ţesut cu rezistenţă mecanică, rigiditate la rupere; din
contră gramineele au tulpina goală ce suportă forţa vântului prin
elasticitate. Altă adaptare la vânt puternic, se referă la reducerea taliei
la plantele de altitudine.
Mişcarea apei
Apele se împart în în curgătoare şi stătătoare. În general curenţii
verticali şi orizontali sunt determinaţi de acţiunea combinată a încălzirii
inegale a maselor de apă, a vântului şi a forţei Coriolis (mişcarea de
rotaţie a Pământului). Curenţi orizontali şi verticali există şi în lacuri. Cei
orizontali se datorează vântului, afluenţilor, iar cei verticali diferenţelor
de densitate determinate de variaţiile sezoniere sau diurne ale
temperaturii. Curenţii verticali determină ridicarea apelor de la fund
bogate în nutrienţi; fenomenul de upwelling fiind întâlnit în marile zone
de pescuit oceanic: coastele de vest ale Africii de Nord şi Sud, coasta
vestică a Americii de Sud, coasta din zona Californiei, etc.
Valurile se datorează acţiunii vântului şi determină amestecarea
apelor superficiale în oceane sau lacuri adânci, iar în ape continentale
de mică adâncime pot determina amestecarea întregii mase a apei.
38
Oscilaţiile de nivel: în oceane au caracter periodic şi sunt
determinate de forţa de atracţie exercitată de Lună şi Soare asupra
Pământului. Rezultatul este formarea mareelor (flux/reflux), care au
determinat la organismele situate în această zonă anumite adaptări.
- În zone stâncoase există adaptări menite să reziste la forţa de
spălare a valurilor provocate de maree: fixarea de stânci, adăposturi în
găuri (crabi, echinoderme);
- Îngropare în nisip pentu a se feri de uscare (crustacei, viermi);
- Închiderea ermetică a cochiliilor pentru a menţine un volum de
apă indispensabil respiraţiei (cirripede, moluşte).
De asemenea în cazul apelor curgătoare, organismele şi-au
creat adaptări în acest sens prin: dezvoltarea unor ventuze, cârlige cu
care se fixează de substrat, turtirea dorso-ventrală a corpului ce scade
forţa de antrenare a apei, construirea unor căsuţe din pietriş, nisip, etc.
Aceste adaptări au rolul de a permite supravieţuirea organismelor
în perioadele neprielnice dezvoltării lor.
2.3. Biocenoza, component organic al ecosistemului
Este
componenta
vie
a
ecosistemului
reprezentată
de
comunitatea de organisme care trăiesc pe un teritoriu sau habitat fizic
determinat.
Biocenoza
este
unitatea
structurală
şi
funcţională,
autoreglabilă a ecosistemului. Ea are o anumită fizionomie determinată
de gradul ei de dezvoltare, înfăţiare, raportul numeric dintre specii şi o
structură dată de felul populaţiilor şi tipul biotopului.
Biocenoza funcţionează ca un sistem autonom de populaţii a
căror interacţiuni generează un plan de structură sau o structură
biocenotică a ecosistemului. Interdependenţa populaţiilor din biocenoză
este rezultatul evoluţiei lor în comun şi deci a adaptării lor reciproce, dar
39
totodată şi efectul acumulării, transformării şi transferului de materie,
energie şi informaţie în cadrul sistemului biocenotic.
Se poate afirma că stabilirea rolului ecologic al populaţiilor,
reprezintă o condiţie indispensabilă pentru descifrarea proceselor de la
nivelul
ecosistemului;
în
acelaşi
timp
determinarea
dinamicii
componentelor biotice şi abiotice ale ecosistemului reprezintă o condiţie
obligatorie pentru înţelegerea şi stabilirea legilor care guvernează
modularea în timp a rolului ecologic al fiecărei populaţii, precum şi
interpretarea parametrilor de stare şi a mecanismelor care asigură
expresia proceselor de transformare adaptativă.
Există anumite categorii de elemente structurale ce formează
caracteristicile populaţiei: structura demografică (elemente cantitative
ale poopulaţiei- efectivul, densitate); structura spaţială (elemente
raportate la un anume spaţiu- dispersia); structura ecologică (diferite
grupe ecologice de vârstă, structură genetică, de sex); structura
funcţională (natalitate şi mortalitate, raportul lor dictând numărul de
supravieţuitori).
Metapopulaţia este un concept referitor la conservare, ea fiind
alcătuită dintr-un anasamlu de populaţii care persistă, în pofida unei
rate crescute a extincţiei locale, datorită recolonizării repetate [38].
Persistenţa
metapopulaţiei
depinde
de
parametrii
care
influenţează ratele de extincţie şi colonizare: numărul de habitate,
număr de populaţii componente.
O condiţie pentru persistenţa metapopulaţiei, este ca rata de
colonizare să fie mai mare sau egală cu rata de extincţie.
O dezvoltare a conceptului de metapopulaţie este cel de
metacomunitate, ce reprezintă ansamblul de metapopulaţii aparţinând
unor specii diferite care ocupă acelaşi teritoriu.
40
Populaţia este o formă de existenţă a speciei şi obiect al evoluţiei.
Populaţiile aceleiaşi specii se aseamănă morfologic, fiziologic, genetic
sau ecologic.
2.3.1. Structura trofică şi spaţială a biocenozei
Structura biocenozei este dată de diversitatea indivizilor diferitelor
specii, dar şi de relaţiile stabilite între ei.
Structura trofică a unei biocenoze reprezintă rezultatul
relaţiilor de hrănire dintre populaţiile componente, conectate într-o reţea
trofică. Toate populaţiile din cadrul biocenozei sunt parte a reţelei
trofice, niciuna neputând exista de sine stătător timp îndelungat. Din
punct de vedere al funcţiilor pe care le îndeplinesc, biocenoza cuprinde
următoarele grupuri de organizare:
•
Producători: organisme autotrofe capabile să-şi sintetizeze
substanţele necesare vieţii pornind de la elemente minerale, apă şi
energia luminoasă (de la alge unicelulare la plante superiare). O mică
parte dintre organismele autotrofe utilizează energia rezultată din unele
procese chimice fiind denumite chemosintetizatoare (unele bacterii).
•
Consumatori: organisme heterotrofe care nu pot sintetiza direct
substanţele organice proprii pornind de la componentele simple abiotice
(apa, săruri minerale şi energie). În funcţie de hrana folosită aceştia se
grupează în:
•
fitofage sau consumatori primari - care se hrănesc cu plante;
•
carnivore sau consumatori secundari – care se hranesc cu alte
animale;
•
detritivore sau consumatori micşti –care se hrănesc cu resturi
de natură vegetală şi animală. Tot în categoria consumatorilor micşti
intră şi animalele omnivore, care consumă atât plante, cât şi animale
[25].
Acestea
pregătesc
acţiunea
descompunătoare
a
microorganismelor, fragmentând detritusul (resturi vegetale şi animale
41
în descompunere) în elemente de dimensiuni mici; în această categorie
intră şi animalele necrofage care se hrănesc cu cadavrele altor animale;
şi saprofitele (ciupercile) care sunt plante ce se hrănesc cu resturi de
plante, uneori şi de animale.
•
descompunătorii
sau
consumatori
terţiari
(bacteriile
şi
ciupercile)- sunt organisme care prin procese de oxidare sau reducere,
transformă substanţa organică moartă pe care o descompun pe cale
enzimatică, în compuşi anorganici şi organici simplii.
La baza structurii trofice se află întotdeauna producătorii primari,
deoarece ei asigură intrările de energie în biocenoză. Producătorii
primari au capacitatea de a transforma energia radiantă solară (prin
procesul de fotosinteză) sau energia chimică din unii compuşi
anorganici (chemosinteză) în energia chimică conţinută în materia
organică sintetizată. Cea mai mare cantitate de energie ce pătrunde la
nivelul biosferei provine din fotosinteză (peste 99%).
Din punct de vedere entropic, producătorii primari sunt generatori
de entropie negativă (contribuie la scăderea entropiei), în timp ce
celelalte nivele trofice (consumatorii şi descompunătorii) generează
entropie [13].
Biomasa reprezintă greutatea totală a organismelor de un anumit
tip şi/sau de pe o anumită unitate de suprafaţă sau volum.
Lanţul trofic caracterizează transferul de materie şi energie de la
producătorii primari, prin diferite populaţii succesiv, care sunt un
consumator pentru populaţia precedentă şi o pradă pentru populaţia
imediat următoare. Astfel că în structura lanţului trofic poate intra un
număr variabil de verigi. De exemplu, în pădurile temperate:
iarbă → iepure → vulpi; sau arbore → afide
→ coccinelide →
păianjeni → păsări insectivore → păsări răpitoare (sau mamifere
răpitoare).
42
Nivelul trofic se referă la poziţia pe care o ocupă indivizii unei
populaţii în cadrul unui lanţ trofic în raport cu producătorii primari.
Relaţiile trofice se referă la tipurile de relaţii care se stabilesc între
organisme care aparţin unor nivele trofice diferite.
Reţeaua trofică se referă la ansamblul lanţurilor trofice, inclusiv
descompunătorii şi include totalitatea populaţiilor dintr-o biocenoză.
Examinând structura trofică, apare clar că pe măsură ce înaintăm
spre vârful lanţului trofic, animalele dispun de resurse tot mai puţine,
astfel că ele trebuie să-şi desfăşoare o activitate tot mai intensă pentru
a-şi satisface necesităţile nutritive.
Raporturile dintre nivelele trofice pot fi reprezentate grafic sub
forma unor piramide. În ecologie există trei tipuri de piramide ecologice
(trofice sau eltoniene), ca reprezentare grafică a relaţiilor trofice,
constituite dintr-o piramidă în trepte care cuprinde numărul indivizilor,
biomasa sau energia cuprinsă în fiecare nivel trofic.
ƒ Piramida numerelor indică dependenţa numărului de indivizi de
pe un nivel trofic, funcţie de numărul de indivizi de pe alt nivel trofic.
ƒ Piramida biomaselor exprimă greutatea indivizilor de pe diferite
nivele trofice.
ƒ Piramida energetică consideră activitatea microorganismelor
care nu pot fi reprezentate în piramidele numerice şi de biomasă.
Figura 5. Exemplu de piramidă trofică într-un mediu acvatic
43
Când se calculează momentan biomasa într-un ecosistem acvatic,
greutatea producătorilor poate fi mai mică faţă de cea a consumatorilor,
astfel încât piramida apare modificată (fig.6).
Figura 6. Piramida biomasei într-un ecosistem acvatic
Structura spaţială într-o biocenoză se manifestă atât în plan
orizontal, cât şi vertical.
Structura orizontală a unei biocenoze constă în unităţi funcţionale
dispuse î n plan orizontal în raport cu dimensiunile spaţiului ocupat şi de
influenţa factorilor de mediu [38].
• Bioskena - unitatea structurală minimă a biocenozei care
constă dintr-un fragment minim de spaţiu împreună cu vieţuitoarele care
îl populează. Termen introdus de zoologul A. Popovici-Bâznoşanu. Este
cea mai mică subdiviziune spaţială a ecosistemului.
Exemplu: feţele unei frunze.
• Sinuzia - ansamblul format din mai multe biosckene. De
exemplu muşchii şi lichenii pot forma mai multe sinuzii în cadrul
aceleiaşi păduri. Altfel spus, sinuzia reprezintă o asociaţie de animale
sau de plante mai mică decât biocenoza, cu un areal limitat.
44
• Microcenoza- microstructura juxtapusă mai mică decât sinuzia,
formată dintr-o asociaţie de specii determinată de prezenţa unui
adăpost sau a unei surse de hrană (grămezi de bălegar).
• Merocenoza - parte repetabilă a unei biocenoze şi asociaţiile
de vieţuitoare proprii acesteia (exemplu, frunze, flori, seminţe, etc).
• Habitatul - acea parte a unui ecosistem ocupată de indivizii
unei specii, care oferă acestora toate condiţiile de dezvoltare şi evoluţie.
Mărimea habitatelor variază mult: de la habitate foarte mari (oceanul), la
mari (câmpia), mici (resturi vegetale pe cale de descompunere) sau
foarte mici (intestinul unei insecte).
• Ecotonul este caracterizat de o biocenoză tipică de tranziţie
între două sau mai multe ecosisteme, întinderea fiind mai mult sau mai
puţin îngustă, însă întotdeauna va fi mai mică decât întinderea
ecosistemelor.
Condiţiile fizice din ecoton sunt mai variate decât cele din centrul
ecosistemului şi uneori mult diferite. Atrage un număr mai mare şi mai
variat de specii ce trăiesc în ecosistemele vecine cât şi specii adaptate
strict condiţiilor de ecoton.
Elementele structurii orizontale ale ecosistemului ne dau
posibilitatea să recunoaştem faptul că ele reprezintă o realitate obiectivă
care reflectă nu numai eterogenitatea ci şi integralitatea elementelor
ecosistemului, deoarece fiecare componentă de grad inferior este
integrată într-un grad superior.
Structura verticală a biocenozei (stratificarea) este cauzată de
variaţiile pe verticală a factorilor fizici ai mediului şi determină gruparea
verticală a speciilor în conformitate cu reacţiile lor faţă de aceşti factori.
Cuprinde noţiunea de stratificare pentru plantele care ating
aceeaşi înălţime faţă de suprafaţa solului; animalele şi bacteriile sunt
45
dispuse în straturi corespunzătoare stratificării vegetaţiei. Stratificare
există în orice tip de ecosistem din mediu terestru şi acvatic.
Ecosistemul terestru are minim trei straturi: mineral, organic,
patoma (pelicula subţire de la suprafaţa solului), la care se poate
adăuga şi straturi epipatomice.
În mediul acvatic stratificarea apare în mod similar datorită
variaţiei în concentraţie a factorilor fizico-chimici pe verticală. În funcţie
de preferinţele lor în temperatură, salinitate, presiune, lumină, speciile
se distribuie în straturi (zone): zona epipelagică (0-300m adâncime),
mezopelagică
(300-1.000
m),
batipelagică
(1.000-4.000
m),
abisopelagică (peste 4.000 m).
În straturile superioare predomină procese de asimilaţie a
energiei, iar în straturile inferioare predomină fenomene de degradare
finală a energiei.
2.3.2. Conceptul de nişă ecologică
A fost introdus după unii autori, de Johnson (1910), după alţii, de
Grinaell (1917). Spre deosebire de habitat, conceptul de nişă este mai
larg, descriind nu numai unde trăieşte un organism, ci şi ceea ce face.
El defineşte deci, rolul funcţional sau activitatea unui organism într-un
habitat, în funcţie de adaptările structurale, de activitatea fiziologică şi
de comportamentul organismelor. Odum (1971) [26] include în
conceptul de nişă nu numai spaţiul ocupat de un organism, ci şi rolul
său funcţional în comunitate (poziţia sa trofică în raport cu gradienţii de
temperaturăm pH, umiditate, etc). Într-o formulare sugestivă, după
Odum, habitatul defineşte localizarea (domiciliul) organismului, în timp
ce termenul de nişă se referă la funcţia lui în habitat, la profesiunea lui.
Odum deosebeşte trei tipuri diferite de nişe:
46
1. nişa-habitat (nişa spaţială), corespunde spaţiului fizic ocupat
de un organism;
2. nişa trofică, corespunde setului particular de caracteristici
nutriţionale ale unui organism; rolul său în procesul de
transfer al materiei şi energiei;
3. nişă
multidimensională,
hiperspaţiu
în
care
fiecare
coordonată corespunde unei variabile importante pentru viaţa
speciei (noţiune elaborată de Hutchinson , 1965); condiţiile de
viaţă asigură existenţa îndelungată a individului sau speciei.
Prin aceasta Hutchinson a dorit să formalizeze principiul
excluderii competitive care afirmă că niciodată două specii cu proprietăţi
ecologice identice nu pot ocupa simultan aceeaşi nişă efectivă.
Principiul excluziunii al lui Gause se întemeiază pe o bază
experimentală care rar poate fi realizată: o pereche de specii, cu cerinţe
ecologice identice, într-un mediu omogen, din care au fost excluse orice
perturbări. Este o premisă pur şi simplu ideală. Dificultăţile provin din
faptul că asemenea specii şi un asemenea mediu pot fi cu greu găsite în
natură. De asemenea repetarea experienţelor cu alte obiecte au dus la
rezultate diferite. De aceea unii autori resping acest principiu care pare
să nu aibă caracter de universalitate, însă se poate emite o altă
formulare pentru principiul lui Gause: atunci când nişele se suprapun
numai parţial, nu se ajunge nici la coexistenţă, nici la excludere.
2.3.3. Interacţiuni populaţionale
Structura biocenozei dintr-un ecosistem este menţinută prin
interacţiunile complexe care se stabilesc între specii diferite (relaţii
interspecifice) sau între indivizii aceleiaşi specii (relaţii intraspecifice).
¾
Relaţiile intraspecifice reprezintă relaţiile din interiorul
aceleiaşi specii; interrelaţiile indivizilor aceleiaşi specii au constituit în
47
decursul evoluţiei esenţa organizării structurii şi funcţionării sistemelor
supraindividuale.
Integritatea speciei înseamnă integritatea populaţiei, în natură
specia există şi persistă prin populaţia sau populaţiile ei. În cadrul
relaţiilor intraspecifice se disting relaţii în interesul individului care
asigură nutriţia, apărarea, spaţiul vital, supravieţuirea; şi relaţii în
interesul populaţiei, relaţii ce decurg din rolul indivizilor în viaţa grupului,
a speciei, din funcţiile pe care trebuie să le îndeplinească indivizii
pentru menţinerea speciei ca de exemplu: reproducere, apărarea puilor
[25], etc.
Toate aceste relaţii care asigură natalitatea, supravieţuirea
populaţiei, sunt strâns legate de dinamică şi implică existenţa unor
adaptări dobândite prin intermediul selecţiei în cursul evoluţiei istorice.
Relaţiile intraspecifice au 2 forme:
- relaţii de întrajutorare
- relaţii de concurenţă
a) Relaţiile de întrajutorare se realizează prin intermediul
agregării, avantajând gruparea de indivizi în obţinerea unor efecte
favorabile cunoscute (efect de grup).
Efectul de grup avantajează grupul în ansamblu în ceea ce priveşte
asigurarea
reproducerii,
procurarea
hranei,
apărarea
împotriva
răpitorilor şi a factorilor nocivi ai mediului fizic. Se crează microclimate
care permit fie desfăşurarea activităţii normale, fie existenţa în perioade
vitrege (exemplu: lupul). În dinamica populaţiei, în vederea creşterii
acesteia, importantă este asigurarea reproducerii. În această direcţie
efectul de grup asigură regăsirea sexelor şi stimularea reproducerii.
Există numeroase specii care nu se pot reproduce în măsura necesităţii
supravieţuirii, în condiţiile în care populaţiile lor sunt răspândite pe
teritorii mari.
48
Un alt avantaj al efectului de grup constă în obţinerea unei selecţii
reproductive prin eliminarea de la reproducere a indivizilor mai puţin
viguroşi, realizată prin ierarhizarea în grup. Aceasta duce la
îmbunătăţirea calitativă a fondului genetic, al speciei în ansamblu, prin
fixarea şi perpetuarea calităţilor avantajoase.
La numeroase specii gregare (acarieni, lepidoptere), dezvoltarea
stadiilor larvare sau tinere este condiţionată de valoarea optimă a
densităţii în grup, în sensul că izolarea sau slaba densitate exercită
influenţe negative, conducând la prelungirea perioadei de dezvoltare
ceea ce determină scăderea natalităţii şi creşterea mortalităţii [9].
Rezultă astfel conform principiului Alle că dăunătoare poate fi o
densitate crescută sau scăzută.
Efectul de grup, cu efectul favorabil pe care-l poate avea, poate
trece rapid într-un efect de masă extrem de nefavorabil, când densiatea
în aglomerare depăşeşte valoarea optimă.
Există specii, precum gândacul de făină, care în condiţii de
suprapopulare, creşte concentraţia substanţelor toxice eliminate de
indivizi în mediu, ce are efect asupra fecundităţii.
Gărgăriţa grâului Sitophylus orizae când depăşeşte raportul
maxim de 1/200 indivizi la numărul de boabe, se face simţit efectul de
masă şi astfel femela ezită să depună ponta în boabele care conţin
deja ouă şi larve. Pe măsură ce suprapopularea în aglomerare creşte,
se intensifică mortalitatea.
b) Relaţii de concurenţă- competiţia intraspecifică
Competiţia
intraspecifică
este
datorată
faptului
că
indivizii
populaţionali ridică aceleaşi pretenţii pentru aceleaşi resurse ale
spaţiului vital, şi se manifestă când densitatea populaţiei atinge cote
alarmante- suprapopulare. Apariţia dominanţei indivizilor viguroşi
asupra celorlalţi membrii, se manifestă prin împărţirea hranei ierarhic.
49
Când densitatea populaţiei este menţinută la un anumit nivel fără a
atinge suprapopularea, concurenţa intraspecifică se realizează în
folosul speciei, ea duce la reglarea numărului de indivizi din populaţie,
la supravieţuirea şi perpetuarea celor mai valoroase genotipuri. Se
evită consumul excesiv şi distrugerea resurselor alimentare.
Se realizează prin comportament teritorial observat la plante şi
animale, prin respectarea ordinei de consumare, ordine asigurată de
ierarhizarea din cadrul grupului.
Prin aceste tipuri de comportament este corelată producerea de
descendenţi, cu resursele de hrană.
Exemplu: striga (Tito alba) depune 7 ouă la interval de 2 zile.
Clocitul începe după depunerea primului ou. Primul pui va fi mai mare
cu câteva zile faţă de ultimul. Când adulţii aduc hrană la cuib, hrănesc
puii de la cel mai dezvoltat până la ultimii. Dacă hrana este suficientă,
toţi puii ajung maturi, de forţe egale, dacă nu este suficientă hrană, un
număr limitat de pui vor ajunge la maturitate [25].
Indiferent de efectele competiţiei intraspecifice, se observă
diferite forme de manifestare a sa:
-la plante competiţia se face pasiv, prin întrecere (pentru apă şi
lumină);
-la animale competiţia se realizează direct prin interacţiune fizică,
dar şi indirect printr-o serie de mecanisme complexe.
Competiţia
directă
are
la
bază
intoleranţa
individuală,
organismele respingându-se activ prin diferite modalităţi, asigurate de
comportamentul teritorial şi în caz extrem prin canibalism. Fenomenul
de canibalism este direct proporţional cu densitatea populaţiei. Cu cât
sunt mai mulţi indivizi/unitatea de substrat nutritiv, cu atât este mai
mare şansa ca indivizii adulţi să îşi mănânce propriile ouă, larve,
juvenili (bibanul Perca fluviatilis).
50
Competiţia indirectă se manifestă prin excludere indirectă
asigurată de comportamentul ierarhizării sau prin secreţii de substanţe
în mediu. Comportamentul ierarhizării are loc la orice densitate, dar în
condiţii de suprapopulare şi insuficienţă a hranei el duce indirect la
excluderea celor mai puţin înzestraţi şi creşterea mortalităţii.
Relaţii interspecifice se realizează între indivizii care aparţin
¾
la specii diferite dar care coabitează în aceeaşi biocenoză. Acest tip de
relaţii au apărut în cursul evoluţiei istorice datorită traiului în comun a
populaţiilor din diferite specii pe seama aceloraşi resurse; au caracter
de necesitate. Rolul ecologic al relaţiilor: regalarea numărului în
biocenoză, în menţinerea echilibrului biocenotic.
Starr şi Chattergee au propus o clasificare a interacţiunilor dintre
microorganisme, considerată ca universal aplicabilă, bazată pe trei
criterii fundamentale:
•
Pe baza localizării şi a modului de existenţă, în
raport cu altele: comensalism, simbioza, parazitism şi prădătorism.
•
În funcţie de rezultatul asocierii, respectiv indiferent
(0), benefic (+) sau dăunător (-): neutralism, mutualism şi antagonism.
•
Pe baza gradului de dependenţă, respectiv în
funcţie de caracterul accidental, facultativ sau obligatoriu al asociaţiei.
Tabel 2. Interacţiuni posibile între populaţiile a două specii de
microorganisme (adaptat după Odum, 1971)
Tipul
de
interacţiune
Specia
Natura generală a interacţiunii
A
B
Neutralism
0
0
Comensalism
+
0
Protocooperare
+
+
Nici o populaţie nu o afectează pe cea
asociată
Populaţia A comensală beneficiază, cea
asociată B este neafectată
Interacţiune
neobligatorie,
bilateral
benefică
51
Mutualism
Competiţie prin
interferenţă
directă
Competiţie prin
utilizarea
nutrienţilor
Amensalism
+
-
+
-
Interacţiune obligatorie, bilateral benefică
Fiecare din cele două specii o poate
inhiba direct pe cealaltă
-
-
-
0
Parazitism
+
-
Prădătorism
+
-
Fiecare populaţie o poate afecta pe
cealaltă, prin consumarea unui nutrient
puţin abundent
Una din populaţii (A) este inhibată,
cealaltă (B) este neafectată
Populaţia A cu dimensiuni mai mici
parazitează populaţia gazdă B
Populaţia prădătoare A atacă populaţia
gazdă B
Exemple de tipuri de interacţiuni:
-neutralismul: populaţia gândacului de Colorado este indiferentă faţă de
râmele din sol; în cazul microorganismelor această relaţie se poate
realiza când microorganismele sunt separate fizic în sol sau în
sedimente, sau separate printr-o matrice de gheaţă.
-comensalismul: în lumea animală, cel mai semnificativ exemplu este
cel al dipterului Dasyneura prunicola a cărei larve trăiesc în galele
produse de musculiţa Putoniella marsupialis care le asigură hrană şi
adăpost. În cazul microorganismelor această relaţie este relativ laxă,
deoarece organismele comensale nu au parteneri unici şi specifici, ci
mai de grabă asociaţi capabili să elaboreze un metabolit sau să inducă
unele modificări ce le pot asigura existenţa. Avantajul dobândit de
comensal poate fi favorizant din punctul de vedere ecologic şi al
selecţiei naturale, asigurându-i o mare dezvoltare. Pe plan general,
microorganismele autotrofe au rol metabiotic pentru heterotrofe [41].
-protocooperarea: Azotobacter sp. care fixează N2 atmosferic utilizând
substanţe anorganice simple. Alte bacterii prezente în mediile naturale
convertesc substanţele organice inaccesibile pentru Azotobacter la
compuşi simpli asimilabili. Sinergismul este o formă de protocooperare,
52
în care două sau mai multe tipuri de microorganisme existente în
acelaşi mediu pot avea activităţi diferite cantitativ sau calitativ. De
exemplu, în sistemul Chlorobium sp. / Desulfovibrio sp., bacteria
fototrofă produce carbon organic şi sulfat preluaţi de Desulfovibrio care
produce H2S şi CO2. Şi în acest sistem se realizează cuplată funcţia de
îndepărtare a excesului de H2S cu rol important antitoxic.
-mutualismul (simbioza): este considerat de Atlas şi Bartha (1987) [2] ca
o extindere a sinergismului, mutualismul implică:
o
apropierea fizică strânsă a partenerilor
o
un grad important de specificitate a interacţiunii
o
caracterul obligatoriu reflecat de imposibilitatea înlocuirii unui
membru al asociaţiei de către specii înrudite.
Relaţiile mutuale par să fie foarte frecvente în natură, mai ales în
asocierile dintre bacterii şi alge în mediul marin. Bacteriile produc
vitamina B12 necesară algelor, iar acestea furnizează bacteriilor asociate
oxigenul. În cazuri extreme, asocierea este atât de strânsă încât
populaţiile asociate se comportă ca o populaţie unitară, respectiv ca un
singur organism cu o identitate unică.
-competiţia: interacţiune negativă pentru ambele specii. Fiecare
populaţie acţionează nefavorabil asupra celeilalte concurându-se în
lupta pentru aceleaşi resurse ale mediului în condiţiile limitării
resurselor. Concurenţa pentru spaţiu apare mai evidentă la organismele
sedentare, de exemplu la plante cu o creştere mai rapidă care elimină
speciile din jur care au o creştere mai lentă: fagul, în arealul său intră în
concurenţă cu carpenul, stejarul şi molidul. La animale concurenţa este
mai intensă cu cât resursele de hrană sunt mai reduse. În cazul
microorganismelor, bazele fiziologice ale capacităţilor de competiţie sunt
puţin cunoscute, însă ca urmare a observaţiilor de laborator şi de teren,
principalele particularităţi sunt:
53
o
viteza mare de creştere
o
eficienţă mare în transportul în celulă şi în conversia în biomasă
a nutrienţilor limitanţi
o
capacitate de a sintetiza şi stoca substanţe de rezervă şi de a le
utiliza la nevoie
o
capacitate de a-şi sintetiza factori de creştere
o
toleranţă la factorii abiotici (lumină, temperatură, uscăciune), etc
-amensalismul: organismul amensal este inhibat în creşterea sa de
către unele produse elaborate de partener. Amensalismul este un
fenomen benefic pentru microorganismele producătoare de substanţe
toxice sau cu rol inhibitor, deoarece le conferă un anumit avantaj
competitiv [41]. Fenomenul are şi efecte benefice, el stă la baza
tehnicilor de conservare a alimentelor prin acţiunea unor acizi sau a
etanolului.
-parazitismul şi prădătorismul: interacţiune pozitivă pentru specia 1 şi
nefavorabilă pentru gazdă sau pradă, specia 2. Ele depind de speciile
care le limitează efectivul, relaţia este obligatorie. Exemplu: tenie-om,
leu-zebră.
Examinând formele de relaţii interspecifice, acestea pot fi
împărţite
în
tipuri
pozitive
(protocooperarea,
mutualismul,
comensalismul), tipuri negative (amensalism, competiţia) şi tipuri care
se încadrează în ambele categorii (prădătorism, parazitism).
Competiţia interspecifică
Definită
în
sens
larg,
competiţia
interspecifică
reprezintă
interacţiunea dintre două sau mai multe populaţii de specii diferite care
tind spre unul şi acelaşi lucru. Are două forme:
a) Competiţia directă- populaţiile unei specii afectează pe cele ale alteia
prin simpla prezenţă, când speciile domină pe o alta, sau o
îndepărtează pe alta prin eliminarea unor produse toxice în mediu.
54
b) Competiţia indirectă- exprimă o dominare indirectă care apare între
indivizii a două specii coabitante când există o insuficienţă la un factor
oarecare necesar ambelor specii (aceeaşi hrană, acelaşi gradient de
iluminare, umiditate).
Competiţia indirectă după unii autori este considerată adevărata
competiţie, care este cu atât mai intensă cu cât densitatea populaţiilor
competitoare este mai mare. Competiţia este un fenomen frecvent în
lumea vie, fiind foarte studiată pentru faptul că ea reprezintă
mecanismele selecţiei naturale, deci a evoluţiei. Se realizează o
adaptare reciprocă pe acelaşi loc a celor două specii, una este
dominată, alta subdominantă, sau determină înlocuirea populaţiei unei
specii cu populaţia celeilalte specii, sau o specie obligă pe cealaltă să
se stabilească în alt loc sau să folosească alte tipuri de locuri pentru
înmulţire, să treacă la alte componente în spectrul trofic, sau să
schimbe orele de activitate [11].
În evoluţia speciilor, selecţia naturală a acţionat prin formarea
unor adaptări, rezultând specii înrudite îndeaproape cu necesităţi
asemănătoare, ce trăiesc în zone geografice diferite. Dacă trăiesc în
acelaşi loc, evită concurenţa prin diversificarea nişelor trofice sau de
habitat.
Consecinţele competiţiei
Competiţia
interspecifică
reglează
numărul
indivizilor
unei
populaţii, dar influenţează şi distribuţia geografică, localizarea în cadrul
unui biotop, evoluţia speciilor şi a biocenozelor.
™ Influenţa asupra repartiţiei geografice: Speciile eurioice au
tendinţa de a-şi lărgi arealul, acţiune care poate fi frânată în anumite
condiţii de către competiţia interspecifică. Restrângerea arealului unei
specii, sau dispariţia ei din diferite zone, are loc atunci când speciile nou
introduse involuntar sau voluntar dau dovadă că sunt mai robuste decât
55
speciile indigene. Exemplu: gândacul de Colorado- Leptinotarsa
decembrineata trăia numai pe Solanum rostatum, acesta a cucerit în
prezent majoritatea solanaceelor, inclusiv specia Solanum caroliniensis
specifică pentru Leptinotarsa juncta. A 2-a specie de gândac fiind
învinsă în competiţie, şi-a redus arealul, în prezent existând numai în
Florida. Alt exemplu, restrângerea arealului marsupialelor australiene
existente în concurenţă cu oile şi iepurii.
™ Influenţa asupra localizării în bitop: Speciile înrudite sunt
alopatrice (ocupă zone geografice diferite) şi pot avea nişe ecologice
largi, iar când sunt simpatrice (coabitează în aceleaşi zone) unele sunt
obligate să-şi restrângă nişele.
Există exemple care arată că în cazul speciilor înrudite şi
simpatrice, competiţia intraspecifică determină o specializare a nişelor
ecologice diferite, fiind ocupate toate posibilităţile oferite de mediu.
Uneori se poate crea impresia că speciile cu pretenţii perfect
identice, trăiesc împreună, consumă aceeaşi hrană (principiul lui Gause
fiind infirmat). În realitate studiile evidenţiază o puternică specializare pe
nişe. Astfel, cormoranii Phalacrocorax carbo (cormoranul mare) şi P.
cristatus (cormoranul creţ) cuibăresc pe stânci şi pescuiesc în aceleaşi
ape. Cercetările au arătat că există diferenţe în componenţa hranei lor.
Cormoranul mare se hrăneşte cu peşte bental, iar cel creţ se hrăneşte
cu specii care înoată în orizontul superior al apei.
Pe de altă parte există în natură specii înrudite îndeaproape care
sunt strict limitate, iar concurenţa lipseşte. Exemplu: Rododendron
hirsutum trăieşte pe soluri calcaroase, iar R. perrugineum pe soluri
acide, astfel încât nici una nu poate ocupa nişa de habitat a celeilalte.
™ Influenţa asupra evoluţiei
Competiţia interspecifică poate duce la divergenţa caracterelor
morfologice, ecologice sau etologice prin care speciile apropiate pot
56
exploata acelaşi mediu în maniere diferite. Exemplu: păsări răpitoare de
zi şi de noapte.
S-a putut constata că două specii parţial simpatrice sunt mai
diferenţiate în aria comună decât în zonele în care ele nu sunt
amestecate. Divergenţa caracterelor poate duce la separarea unor
grupări distincte chiar în cadrul aceleiaşi specii.
La Pontogammarus juvenilii trăiesc în zona de nisip, iar adulţii trăiesc
spre adâncuri.
™
Influenţa asupra evoluţiei biocenozei
În evoluţia lor biocenozele parcurg o serie de etape de la fazele
tinere până la cele mature, când sunt stabilizate, iar dominanţa este
înlocuită prin competiţia interspecifică. Într-o pădure în stadiile tinere
domină speciile care au nevoie de lumină puternică (Populus, Betula),
dar pe parcursul evoluţiei biocenozei până la stadiul matur (climax)
aceste specii sunt eliminate treptat de speciile tipice pădurilor umbroase
(Acer, Quercus).
2.4. Funcţiile ecosistemului
Funcţiile se referă la rolul elementelor componente (populaţiile din
cadrul biocenozei) în cadrul sistemului din care fac parte şi reflectă
modul în care ecosistemul realizează schimburile de materie, energie şi
informaţie cu mediul înconjurător.
Orice ecosistem îndeplineste trei functii principale:
¾
Funcţia energetică- implicată în transferul de energie
¾
Funcţia de circulaţie a materiei- care asigură participarea
ecosistemului la circuitele biogeochimice
¾
Funcţia de autoreglare şi autocontrol- esre rezultatul
interacţiunii primelor două funcţii.
57
2.4.1. Funcţia energetică
Orice sistem biologic consumă şi cheltuieşte energia. Energetica
unui sistem (biologic, nebiologic) se desfăşoară conform principiilor
termodinamicii. Principiul conservării energiei arată că energia nu este
nici creată şi nici distrusă, ci doar se poate transforma dintr-o formă în
alta. Principiul degradării energiei -nu toată energia primită se foloseşte
în mod util, o parte este transformată ireversibil în căldură.
Pentru ca ecosistemul să poată exista este absolut nevoie de
pătrunderea continuă a energiei radiante solare, care este captată de
plantele verzi şi unele microorganisme fotosintetizatoare, fiind utilizată
în sinteza propriilor substanţe organice (producători primari). Cu ajutorul
consumatorilor energia înglobată în biomasa vegetală consumată prin
hrană, este transferată în continuare la tot lanţul de consumatori printrun flux continuu. Pentru a funcţiona un sistem, este nevoie de un număr
minim de specii, în specia de producători primari. Nu există o limită
referitoare la numărul de specii dintr-o biocenoză. Limita superioară
este determinată de: numărul finit de specii de pe Pământ şi de
imposibilitatea coexistenţei într-un spaţiu limitat a unui număr prea mare
de indivizi diferiţi.
Fluxul de materie şi biologia productivităţii
Este dovedit faptul că fluxul de energie prin ecosistem este
unidirecţional. Intrările de energie se realizează la nivelul producătorilor
primari. Reţeaua trofică reprezintă astfel sistemul de transport al
energiei prin ecosistem.
Pe plan macroscopic fluxul de energie apare ca un flux de
materie. În cadrul fluxului de energie şi a circuitului materiei prin
ecosistem delimităm două categorii distincte: producţia primară şi
secundară într-un ecosistem.
58
Producţia primară se referă la canalele prin care intră energia în
ecosistem, respectiv fotosinteză sau chemosinteză. Producţia primară
se împarte în producţie netă şi brută.
Producţia
primară
(PP)
reprezintă
energia
asimilată
de
producătorii primari sub formă de substanţă organică.
Producţia primară brută (PPB) reprezintă întreaga energie
asimilată de producătorii primari în procesul fotosintezei sau al
chemosintezei care este folosită în respiraţie şi stocată sub formă de
substanţă organică.
Producţia primară netă (PPN) reprezintă energia asimilată de
producătorii primari şi stocată sub formă de substanţă organică.
Reprezintă diferenţa dintre PPB şi energia consumată prin procesele de
respiraţie [13].
Prin urmare, energia care intră într-un ecosistem circulă într-un
flux discontinuu prin intermediul hranei care leagă toate populaţiile de
organisme (autotrofe şi heterotrofe) între ele prin lanţurile alimentare
(relaţii trofice) şi le ordonează pe anumite nivele ale piramidei trofice,
după rangul dependenţei de producţia primară a plantelor verzi.
Este esenţial de estimat cât din producţia primară intră în reţeaua
trofică şi cât în cea detritică. Plantele acvatice nu au celuloză ca cele
terestre, astfel încât sunt aproape în întregime accesibile consumatorilor
primari. Deoarece plantele terestre conţin o cantitate mare de celuloză,
o mare parte din biomasă ajunge direct la descompunători.
Tabel 3. Rata de exploatare a producţiei primare de către
consumatorii primari
Ecosistem
Rata de exploatare %
Pădure matură (climax)
1-3
Păşune
20-60
Fitoplancton
60-99
59
Producţia primară netă anuală a întregii biosfere se ridică la 177 x
9
10 tone substanţă uscată, echivalentă cu 793,5 x 1018 calorii, din care
122 x 109 tone revine vegetaţiei terestre (inclusiv cea a apelor
cintinentale) şi 258,2 tone producţiei primare nete a apelor oceanice.
În ceea ce priveşte producţia primară brută pe Glob, Odum
evidenţiază 4 regiuni distincte din punct de vedere al indicilor
productivităţii:
1. largul mărilor şi deşerturile, au o productivitate redusă, <
0,5g/m2/zi;
2. zone cu vegetaţie semiaridă: zone cu agricultură sporadică,
lacuri adânci, zona litorală a mărilor, unde productivitatea medie este de
1g/m2/zi;
3. păduri umede, lacuri puţin adânci, zone cu agricultură
permanentă, unde productivitate medie este de 3-10g/m2/zi;
4. estuare, culturi intensive, câmpii aluvionare, recifi coralieri,
unde productivitatea medie este de peste 10g/m2/zi;
Rata productivităţii nete se evaluează în kg/ha/an (în mediul
terestru peste 1000 kg/ha/an)- în zonele temperate ale emisferei
nordice: 13.000 kg/ha/an; în păduri tropicale: 30-50.000 kg/ha/an.
Creşterea volumului productivităţii primare s-ar realiza pe 3 căi
majore:
-
irigarea şi punerea în cultură a deşertului
-
creşterea productivităţii mărilor şi oceanelor prin ridicarea
elementelor nutritive spre suprafaţă
-
creşterea randamentului culturilor agricole.
Producţia primară se măsoară printr-o gamă largă de metode, în
funcţie de ecosistem: metoda izotopilor radioactivi; metoda estimării
60
CO2 consumat în timpul fotosintezei; metoda determinării O2 produs în
procesul fotosintezei, etc.
Producţia secundară se referă la preluarea, transformarea,
stocarea şi transferarea energiei stocate de producătorii primari.
Estimarea bugetului energetic al unui nivel trofic al consumatorilor
permite aprecierea rolului acelui nivel trofic în producţia secundară de
biomasă şi în transportul de energie în cadrul biocenozei din care face
parte. Energia asimilată reprezintă energia utilizabilă care include
energia consumată în procesele metabolice (respiraţie) şi energia
stocată pentru creştere, dezvoltare şi reproducere. Altfel spus, producţia
secundară este dată de valoarea indicelui asimilaţie/absorbţie.
Indicele consumului de energie pentru respiraţie este dat de
relaţia: energia utilizată la respiraţie / energia de creştere.
Acumularea materiei şi energiei pe nivelurile de consumatori este
dependentă de frecvenţa schimbării generaţiilor şi de longevitatea
individuală. Sub aspect cantitativ, producţia secundară depinde de
producţia primară, reprezentând numai o mică parte a acesteia. În
pădurile tropicale producţia secundară globală este numai 1/25 din
producţia primară globală, iar biomasa heterotrofelor este de numai
1/500-1/700 din fitomasă [38].
Eficienţa transferului de energie de la producători la consumatori
diferă de la un nivel trofic la altul.
La fitofagi eficienţa asimilării energiei din hrană este mai mică
decât la zoofagi, deoarece biomasa vegetală are un conţinut energetic
mult mai redus, fiind mult mai bogată în celuloză care se digeră cu
cheltuială energetică mult mai mare.
La carnivore rata de utilizare a energiei din hrana consumată
este mult mai eficientă pentru că valoarea nutritivă a hranei din carne
este mult mai mare, iar digestia se realizează cu o cantitate mai redusă
61
de energie. Astfel, un animal erbivor trebuie să consume 80 kg de iarbă
pentru a obţine o producţie secundară de 1 kg, pe când un carnivor are
nevoie de numai 5 kg de ţesut animal pentru a acumula 1 kg de masă
vie.
Procesele de transformare a energiei dintr-o reţea trofică se fac
cu mari pierderi. În acest sens cercetările lui Odum (1971) cu privire la
lanţul trofic: lucernă-viţel-copil, au demonstrat că din cei 1000 kcal/zi/m2
de lucernă, doar 10 kcal/zi/m2 sunt asimilate în biomasa ierbivorelor şi
doar 1 kcal/zi/m2 ajung în biomasa copilului.
Prin urmare, relaţiile trofice dintre populaţiile unei biocenoze se
pot analiza sub forma transferului energetic.
Caracterizarea fluxului de energie
Conform celor relatate în cadrul producţiei primare şi secundare,
putem prezenta pe scurt caracteristicile fluxului de energie ce are loc la
nivelul ecosistemului.
Se disting 4 etape ale fluxului de energie:
1. Importul de energie radiantă solară şi transformarea acesteia
în energie chimică de către producătorii primari în cadrul procesului de
fotosinteză.
2. Distribuirea energiei chimice în ecosistem prin intermediul
reţelei trofice. Aceasta este preluată de la producătorii primari de către
consumatorii primari, sau este direcţionată direct către descompunători.
3. Stocarea energiei în vederea realizării unei balanţe energetice
pozitive.
4. Exportul de energie din ecosistem prin pierderile de căldură,
organismele care emigrează şi prin conexiunile trofice dintre biocenoze
învecinate.
62
De asemenea, se observă faptul că cele mai productive lanţuri
trofice sunt cele scurte. Există o evidentă limită în lungimea lanţurilor
trofice şi în complexitatea reţelelor trofice, determinată de reducerea
drastică
a
exemplificare
energiei
disponibile
cu
fiecare
nivel
trofic.
Pentru
putem
considera
un
lanţ
trofic
ipotetic:
iarbă
→iepure→vulpe→lup. Dacă producţia de iarbă este de 100 tone/an,
putem estima biomasa iepurilor la o zecime, iar a vulpilor la o zecime
din biomasa iepurilor. Lupilor le revine o zecime din biomasa vulpilor,
respectiv 1/1000 din biomasa producătorilor primari. Dacă se mai
adaugă o verigă trofică, acesteia îi vor reveni doar 10 kg. Fiecare nivel
trofic exploatat are o anumită rată proprie de refacere. De aceea
consumatorii de vârf sunt în număr redus, au o talie şi o longevitate
mare, o reproducere limitată şi au un teritoriu mult mai extins decât
populaţiile organismelor pradă [13].
2.4.2. Funcţia de circulaţie a materiei
În natură, organismele vii preiau în mod permanent din sol, din
apă şi din atmosferă, cantităţi mari de elemente pe care le folosesc
pentru sinteza constituienţilor lor celulari şi pentru obţinerea energiei
necesare manifestărilor lor biologice.
Funcţia de circulaţie a materiei permite reluarea ciclurilor
productive. Ea depinde de structura ecosistemului şi în special de
populaţiile biocenozei. Între acestea se stabilesc relaţii trofice ş i ca
rezultat al acestora, elementele nutritive de bază circulă de la
producători la consumatorii de diferite grade, spre populaţii detritofage şi
în final la descompunători. Dacă procesul de descompunere nu ar mai
avea loc sau s-ar desfăşura într-un ritm necorespunzător, întregul
sistem s-ar bloca ş i nu s-ar mai realiza producţia primară. Cu cât acest
proces este mai rapid, cu atât ecosistemul este mai productiv. Pe lângă
63
ciclurile locale ecosistemice, în biosferă se întâlnesc şi cicluri globale
denumite
cicluri
biogeochimice.
Ciclurile
biogeochimice
globale
reprezintă rezultatul activităţii tuturor ecosistemelor de pe glob, deci a
întregii ecosfere. Ele reprezintă mecanismele esenţiale de funcţionare
ale ecosferei. Datorită capacităţii de a converti energia luminoasă în
energie chimică, organismele fototrofe (plante verzi, alge, bacterii
fotosintetizante) pot sintetiza substanţe organice pornind numai de la
CO2 atmosferic, apă şi substanţe minerale. Dintre elementele
substanţelor minerale, unele au un rol biologic primordial (C, N, O, H,
S, P, Na, K, Fe), iar altele sunt indispensabile numai în cantităţi foarte
mici (Mn, Mg, Zn, Cu, Co, Mo, etc).
La sărăcirea solului în substanţe anorganice se adaugă
pierderile determinate de eroziune, fenomene produse de vânt şi ploi,
de depunerea unor compuşi minerali în sedimente şi roci sedimentare
sau stocate sub forme ce evoluează spre stadiul de combustibili fosili
(ţiţei, cărbune). Dacă acest proces ar fi continuu, s-ar ajunge la un
moment dat la epuizarea formelor utilizabile, situaţie incompatibilă cu
existenţa organismelor vii. Acest fenomen este împiedicat de
microorganismele din sol şi ape, exercitând o puternică şi permanentă
acţiune de mineralizare a substanţelor organice de provenienţă
vegetală sau animală, menţinând constituenţii anorganici şi organici din
biosferă într-un raport relativ constant [1].
Circuitul
substanţelor
dintr-un
ecosistem
dat,
apare
ca
rezultanta interacţiunilor dinamice între componenţii biocenozei şi între
ei şi biotop. În această interacţiune un rol important îl are nu numai
cantitatea de substanţe consumate ci şi comportamentul specific
populaţiilor ca şi ciclurile lor vitale.
Chiar şi în mediile acvatice, în procesul de remineralizare
participă cu un rol important zooplanctonul, rolul bacteriilor şi al fungilor
64
rămânând senţial datorită particularităţilor unice:
o
caracter ubicvitar;
o
activitate metabolică intensă;
o
capacitate de multiplicare rapidă;
o
activitate degradativă marcată chiar şi asupra unor substanţe
chimice complexe (celuloza, chitina) neobişnuite (hidrocarburi, fenoli)
sau „recalcitrante” (de sinteză).
Ciclurile
biogeochimie
însumează
căile
de
circulaţie
ale
elementelor biogene în natură, prin care trec de la forma anorganică la
forma organică, pentru ca în final să revină la forma anorganică din
compartimentul abiotic al habitatelor.
În evoluţia acestor căi, în care sunt implicate atmosfera,
hidrosfera şi litosfera, sunt necesare numeroase etape intermediare de
transformare a unor reacţii fizice (solubilizări, precipitaţii, volatilizări) şi
chimice (oxidări, reduceri, hidrolize), ca şi activităţi biologice (degradări
şi mineralizări, conversie organică prin biosinteze), precum şi prin
translocări spaţiale repetate:
Atmosferă ↔ Apă
Atmosferă ↔ Sol
Sol ↔ Apă
Apă ↔ Sedimente
Diferitele forme chimice (organic, anorganic, solubl, insolubil) ale
unui element formează rezervoare, a căror mărime poate fi aproximată
atât la scară locală (la nivel de habitat), cât şi la nivel de biosferă.
Mărimea rezervoarelor poate diferi mult de la un habitat la altul.
În unele cazuri, mărimea rezervorului este constantă în timp,
datorită unei stări de echilibru, rezultată din faptul că pierderea este
echilibrată de un influx aproximativ egal. Ca urmare, cantitatea de
carbon organic într-un teren virgin, este relativ constantă, deoarece
65
pierderea de CO2 este echilibrată de reîntoarcerea în formă de C
organic ca litieră şi ţesut radicular mort.
La fel, pierderea de azot din ocean, rezultată prin depozitare în
sedimente sau prin alte procese similare, este compensată prin fixarea
de N atmosferic, aportul de compuşi ai N aduşi de ploi, proveniţi din sol,
etc.
Rezervoare naturale
(atmosferă,
hidrosferă, litosferă)
Substanţe organice
(organisme vii)
Substanţe anorganice
Stocare pe termen mediu
(humus) sau lung (combustibili
fosili, sedimente)
Figura 7. Model general simplificat privind circuitul biogeochimic în
natură [41]
Influenţa omului este foarte evidentă pe scară locală, unde poate
perturba capacitatea proprie de echilibrare a unui ciclu, inducând uneori
modificări severe şi greu reversibile ale mediului. Acesată influenţă se
manifestă negativ şi la scară globală, aşa cum se întâmplă cu creşterea
concentraţiei CO2 în atmosferă, ca o consecinţă a industrializării şi a
arderii combustibililor fosili. Poluarea sub diferitele ei forme, cu un aport
excesiv de materie şi energie, frecvent asociat cu substanţe
neobişnuite, poate modifica viteza de transfer a elementelor între
diferitele rezervoare, mărimea rezervoarelor, proporţia formelor chimice
66
utile, producând schimbări majore în particularităţile biochimice ale
habitatelor şi asupra comunităţilor de organisme care le populează.
În figura 8 sunt prezentate interacţiunile dintre ciclurile C, O şi al
apei, interacţiuni similare având loc constant şi între ciclul carbonului şi
cel al azotului.
H2O şi CO2
din mediu
H2
O2
H2
CO2
CO2
fotosinteză
respiraţie
Constituenţii materiei vii
O2
O2 din mediu
Figura 8. Interrelaţiile dintre ciclurile oxigenului, carbonului şi al apei
(după Weisz, 1971).
În circulaţia materiei în antură, rolul microorganismelor este
esenţial. Microorganismele sunt tot atât de indispensabile vieţii, ca şi
sursa de energie pe care o reprezintă soarele, deoarece fără unul dintre
aceşti factori nu ar mai exista plante verzi, deci viaţa însăşi ar înceta.
A) Circuitul biogeochimic al azotului
Ciclul azotului (N) este unul dintre cele mai complexe circuite din
67
natură, în care azotul din mediul abiotic (aer, apă) trece în mediul biotic al
tuturor ecosistemelor şi revine apoi în acest mediul neviu. Intrările de azot
în apa lacurilor se produc pe mai multe căi şi sub diferite forme:
N2 atmosferic, se dizolvă în apă unde aflat în echilibru cu
™
cel atmosferic ajunge la cca. 15 mg/l la 200C.
Oxizi de azot ce apar în atmosferă în urma descărcărilor
™
electrice, ajung la suprafaţa pământului unde pot depăşi 1 mg/l apă de
precipitaţii.
™
Din apele alimentare ale lacurilor (afluenţi, scurgeri de pe
suprafaţa bazinului de alimentare) care transportă azotul sub formă de
NH3 (amoniac), NO3 (azotaţi) şi N organic (dizolvat sau detritus organic).
Tabel 4. Distribuţia azotului pe Pământ
Elemente
Cantitatea de azot (%)
Litosferă
93,8
Atmosferă
6,2
Hidrosferă
0,04
Biosferă
0,001
Azotul liber dizolvat este fixat parţial de unele alge, mai ales
cianoficee şi unele bacterii facultativ anaerobe care îl transformă în azot
organic. Compuşii azotului intraţi în ecosistemul acvatic prin apele de
alimentaţie sau alte surse, sunt utilizate în metabolism de alge acvatice
submerse şi emerse. De aici, prin intermediul lanţurilor trofice azotul trece
în corpul animalelor. După moartea algelor, a microfitelor şi a animalelor
cea mai mare parte a azotului organic intră în circuitul bacterian, iar o altă
parte este transferată în sedimente. În circuitul bacterian azotul din
aminoacizi este mineralizat de o serie de bacterii până la amoniac. Alte
bacterii transformă amoniacul prin oxidare până la dioxidul de azot, iar pe
68
acesta în nitraţi. Sub formă nitrică poate fi utilizat din nou de plantele
acvatice şi integrat în materia vie. În circuitul acvatic, azotul nu se pierde.
Circulaţia biologică a azotului (figura 9) este un proces lent şi
continuu, prin care, sub acţiunea a peste 100 de genuri de bacterii
diferite, azotul gazos atmosferic este convertit la forme fixe (NH4, NO3,
NO2), care sunt folosite de plante şi introduse în forme organice, în
constituenţi structurali, utilizând energia obţinută prin fotosinteză. După
moartea plantelor şi a animalelor care i-au consumat, compuşii organici
ai azotului sunt mineralizaţi şi restituiţi rezervorului mare atmosferic.
Etapele esenţiale ale acestui proces, sunt:
-
fixarea azotului molecular
-
amonificarea
-
nitrificarea
-
denitrificarea; toate mediate numai de bacterii, cu excepţia unei
etape premergătoare amonificării, proteoliza, în care pot acţiona şi
microfungii.
Figura 9. Circuitul azotului în natură
69
Faza de fixare a azotului liber din atmosferă se poate realiza
prin trei căi: fotochimică, electrochimică şi biologică [15].
Fixarea fotochimică are loc în straturile înalte ale atmosferei, unde
sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete N din aer se combină cu vaporii de
apă ş i formează amoniac ş i nitraţi. Calea electrochimică are loc la
înălţimi mai joase sub influenţa fulgerelor şi formează cantităţi mult mai
mici de amoniac. În ultima cale, respectiv cea biologică, fixarea azotului
atmosferic se realizează pe seama unor grupe de microorganisme
fixatoare, libere sau simbionte numite bacterii fixatoare de azot. Dintre
cele libere unele sunt aerobe (capabile să trăiască numai în prezenţa O2
molecular liber) cum sunt cele din genul Azotobacter, iar altele sunt
anaerobe (capabile să trăiască în absenţa O2 liber) din genul Clostridum
sau genul Rhodospirillium. Dintre cele simbionte, care au rolul cel mai
important în ecosistemele terestre, amintesc genul Rhizobium sp.
simbiontă cu rădăcinile plantelor leguminoase; fiecare specie de
leguminoasă acceptând ca simbiontă o anumită specie de Rhizobium (de
exemplu, trifoiul este simbiontă cu bacteria fixatoare de azot R. trifolii),
producând noduli la nivelul rădăcinilor plantei, prin producere de secreţii
ce conţin auxine (figura 10, 11) [23].
Figura 10. Aspect microscopic al bacteriei Rhizobium trifolii simbiontă la
trifoi
70
Figura 11. Formarea nodulilor radiculari la plantele leguminoase
de către genul Rhizobium sp.
Procesul de amonificare reprezintă o etapă indispensabilă a
circulaţiei N în natură. Prin el se realizează mineralizarea N organic şi
trecerea lui în formă amoniacală, utilizabilă ca atare sau după oxidarea
la nitraţi în nutriţia minerală azotată a plantelor.
Nitrificarea este un proces biologic prin care NH3 rezultat în
cursul procesului de amonificare este oxidat la nitraţi, care reprezintă
forma de compuşi azotaţi cel mai uşor asimilabilă de către plante.
Bacteriile nitrificatoare sunt prezente pretutindeni în sol, în bazinele
acvatice dulci şi marine, în sistemele de epurare a apelor uzate, în
depozitele de compost. Densitatea maximă în sol este atinsă în
straturile superioare (până la 10 cm) iar în bazinele acvatice la interfaţa
dintre apă şi sedimente, pe pereţii tancurilor de aerare. În mări se
găsesc în zona cuprinsă între 0-200 m şi la interfaţa apă-sediment.
Faza de denitrificare este un proces de transformare a nitraţilor
(NO3) în nitriţi până la oxizi de azot şi azot liber, precum şi de reducere
a acidului azotic în acid azotos, amoniac şi N molecular. Procesul se
71
produce mai intens în sol, dar apare şi în apă sau în sedimente cu
multă substanţă organică, slab aerate. Denitrificarea se poate realiza pe
cale chimică, sub acţiunea anumitor factori: temperatura, pH, umiditatea
şi pe cale biologică cu
ajutorul unor bacterii specifice (genul
Pseudomonas, genul Clostridium, genul Bacillus, genul Achromobacter,
genul
Thiobacillus).
Denitrificarea are ritm sezonier,
fiind
mai
accentuată în sezonul cald şi mult mai puţin intensă sau chiar absentă
iarna, datorită efectului negativ al temperaturilor joase.
Dacă
analizăm cantitatea de azot fixată în cursul unui ciclu
biogeochimic se constată că bilanţul este pozitiv (se fixează mai mult
azot decât se pierde). Acest bilanţ determină sinteza şi creşterea
biomasei vegetale în cantităţi mai mari decât necesarul de hrană al
consumatorilor primari [35].
Figura 12. Distribuţia azotului în biosferă (după Rosswall, 1980)
În timp ce în ecosistemele naturale circulaţia azotului este un
proces echilibrat, în sistemele supuse procesului de agricultură
intensivă, pierderile depăşesc ritmul de înlocuire. Se apreciază că 35%
din populaţia globului este absolut dependentă de îngrăşămintele
azotate.
72
B) Circuitul biogeochimic al fosforului
Fosforul (P) este de asemenea un element esenţial pentru
existenţa sistemelor bilogice datorită prezenţei sale în componenţa unor
constituenţi cu rol de purtători de informaţie genetică sau structurală
(ADN, ARN, fosfolipide), cât şi în activităţi legate de procese
fundamentale ale metabolismului energetic (ADP, ATP).
Rezervorul principal al fosforului îl reprezintă rocile sedimentare
ş i erupţiile vulcanice (apatit şi magma) de pe uscat, care cedează
apelor de precipitaţii şi celor de suprafaţă fosfaţii din structura lor. Prin
spălarea rocilor de către apele de scurgere, o cantitate mare din fosfaţi
este antrenată în mări şi oceane unde se depune în sedimente de
adâncime.
Reîntoarcerea fosforului în circuit are loc parţial, prin procesul de
orogeneză (proces tectonic de formare a lanţurilor muntoase). Sub
acţiunea acestui proces şi a curenţilor de apă o parte din sedimentele
de adâncime sunt aduse la suprafaţa mărilor şi oceanelor de unde
ajung pe platforma continentală. Cea mai mare cantitate de fosfor
rămâne la mare adâncime şi nu se mai întoarce în circuit, fiind practic
pierdută pentru biosferă. Fosforul anorganic din apele marine este
folosit de plante în sinteza compuşilor organici. Prin intermediul
lanţurilor trofice: fitoplancton – zooplancton – peşti – păsări ihtiofage, P
ajunge în alimentaţia diferitelor organisme vii inclusiv a omului. Prin
moartea organismelor planctonice şi prin descompunerea lor de către
microorganisme, cantităţi apreciabile de fosfaţi sunt asimilaţi de plante.
În acest fel fosforul se reîntoarce în circuitul biologic (figura 13).
73
Figura 13. Circuitul global al fosforului
În sol, pe lângă fosforul anorganic dizolvat din rocile fosfatice şi
depozitele de guano (gunoiul păsărilor ihtiofage) există şi cantităţi
însemnate de fosfor organic provenit din descompunerea cadavrelor de
plante şi animale. Sub acţiunea unor microorganisme specifice,
substanţa organică moartă este supusă procesului de mineralizare în
urma căruia fosforul este eliberat în forma sa solubilă. Din sol compuşii
fosforului sunt preluaţi de plante, de unde o parte din fosfor este preluat
de animale, iar prin excrementele acestora sau din cadavrele lor,
fosforul ajunge din nou în sol [21]. În acest fel fosforul este repus, cu
pierderi, într-un nou circuit biologic.
Microorganismele sunt implicate în 4 mecanisme majore ale
transformării P în circulaţia acestuia în natură:
1. mineralizarea compuşilor organici ai P din sol, de către
microorganisme heterotrofe şi regenerarea ortofosfaţilor solubili.
74
2. solubilizarea fosfaţilor anorganici şi a fosfaţilor de Fe, Al, Mg,
etc şi eliberarea de fosfaţi solubili accesibili plantelor.
3. imobilizarea P în celulele microorganismelor.
4. procese de oxidare a P anorganic.
Ca
urmare
a
administrării
neraţionale
de
către
om
a
îngrăşămintelor, în apele râurilor, mlaştinilor, sau chiar în zonele de
coastă a mărilor pot apărea cantităţi excesive de fosfor care determină
dezvoltarea explozivă a algelor, fenomen cunoscut sub denumirea de
“înflorirea apelor”. O consecinţă a acestui fenomen este poluarea apelor
prin procesul de eutrofizare, proces natural, de acumulare a unor
cantităţi crescute de substanţe organice pe fundul apei (mâl organic
brun-murdar) cauzat de descompunerea organismelor moarte, de lipsa
de oxigen. Eutrofizarea puternică a apelor favorizează dezvoltarea în
masă a unor microorganisme (bacterii filamentoase, ciuperci, ciliate,
etc.), care pot acoperi în întregime suprafaţa apei, ducând la distrugerea
echilibrului biologic din ecosistemul respectiv.
Concluzia generală apărută din analiza circuitului P, este că acest
process este rezultatul unor interacţiuni complexe între componenţii
biologici (structura fitoplanctonului, a consumatorilor lui), cât şi între
aceştia şi factorii biotopului (factorii fizici şi chimici ai apei,
sedimentelor). Datorită faptului că în fiecare ecosistem structura şi
funcţionarea componentelor lui au trăsături proprii, rezultă că şi circuitul
P va avea trăsături proprii.
C) Circuitul biogeochimic al carbonului
Carbonul, element biogen esenţial pentru existenţa sistemelor
biologice, este prezent în natură în diferite combinaţii (anorganice sau
organice), precum şi stocat în forme care circulă foarte lent sau deloc.
Carbonul este introdus în corpul plantelor prin CO2 în procesul de
fotosinteză şi este fixat apoi în substanţele organice care alcătuiesc
75
corpul tuturor plantelor şi celorlalte organisme care compun lanţurile
trofice din ecositeme. În cursul perioadelor geologice, o parte din
compuşii nedegradaţi se pot acumula în anumite habitate în cantităţi
mari şi devin inaccesibile comunităţilor biologice, evoluând spre stadii
de combustibili fosili. În aerul atmosferic, concentraţia medie de dioxid
de carbon este de 0,03%.
Transferul carbonului de la un rezervor la altul, se datorează unor
procese biologice cât şi interacţiunii lor cu procese fizico-chimice.
Există două procese biologice fundamentale cu rol esenţial în
acest transfer: fotosinteza şi respiraţia.
În condiţii naturale normale cele două procese (fotosinteza ş i
respiraţia) se echilibrează reciproc, deşi fixarea de CO2 prin fotosinteza
plantelor depăşeste cedarea de CO2 prin respiraţia animalelor.
Echilibrarea se produce prin dioxidul de carbon degajat în urma
procesului de degradare a materiei organice moarte, precum şi a
resturilor de biomasă vegetală sau animală, rămase neconsumate din
apă sau sol, precum şi cel rezultat din arderile de combustibili.
Respiraţia, fermentaţiile şi combustiile, asigură reîntoarcerea CO2
în atmosferă (figura 14, 15). Se estimează că rezervele de carbon din
atmosferă (sub formă de CO2) reprezintă 700x109 t, iar cele ale
hidrosferei 50.000x109 t. Fitobiomasa realizată anual prin sinteza de
substanţe organice este cuprinsă între valorile de 30-150x109 t.
Conţinutul aerului în CO2 nu se diminuează. El se menţine relativ
constant deoarece respiraţia, fermentaţiile şi combustiile restituie fără
încetare dioxidul de carbon.
În linii mari, în condiţiile naturale normale, aceste două procese
se echilibrează reciproc alcătuind un sistem tampon esenţial care
menţine relativ constantă concentraţia de CO2 din atmosferă.
76
Figura 14. Circuitul carbonului în mediul terestru
În prezent încă nu este pe deplin lămurit (cantitativ) rolul diferiţilor
factori în desfăşurarea ciclului carbonului. Nu se cunoaşte valoarea reală
a schimburilor de CO2 dintre apa oceanului şi atmosferă [28]. Această
valoare depinde de numeroşi factori: tensiunea parţială a CO2 din aer şi
apă, la rândul ei tensiunea CO2 din apă depinde de intensitatea
fotosintezei fitoplanctonului care şi ea este influenţată de lumina
incidentă (transparenţa atmosferei şi a apei), de temperatură, de
cantitatea
de
nutrienţi
din
apă,
de
activitatea
consumatorilor
(zooplancton).
77
Figura 15. Circuitul carbonului în mediul acvatic
La nivel planetar, dioxidul de carbon contribuie la declanşarea
efectului de seră. Fenomenul este un proces fizic caracterizat prin
faptul că în aerul atmosferic, CO2 acţioneaza ca un adevarat “ecran de
protecţie”. Noaptea, suprafaţa terestră se răceşte şi cedează o mare
parte din energia solara recepţionată în timpul zilei. Dioxidul de carbon
din aer opreşte o mare parte din radiaţiile infraroşii emise pe durata
nopţii de scoarţa terestră, asigurând astfel menţinerea la suprafaţa
planetei noastre a unei temperaturi medii anuale de150C, cu o reducere
considerabilă a variaţiilor termice dintre zi şi noapte. În caz contrar,
temperatura medie la suprafaţa scoartei ar fi de –180C [7].
Creşterile permanente a emisiilor de CO2, din ultimii ani, datorate
în principal intensificării industriei ş i a transporturilor, determină
78
accentuarea efectului de seră care poate avea consecinţe catastrofale
pentru Terra. Astfel, creşterea treptată a temperaturii medii anuale va
determina: aridizarea treptată a climei, accentuarea procesului de
deşertificare, topirea calotei glaciare şi inundarea multor zone de
coastă.
D) Circuitul biogeochimic al oxigenului
Oxigenul este un element relativ abundent în natură, deoarece
reprezintă 21% din aerul atmosferic. El este prezent într-o serie largă de
compuşi organici şi anorganici din organismele vii, precum şi ca oxigen
„fosil” legat de diferite zăcăminte şi depozite de combustibili fosili. El
poate deveni deficitar uneori, datorită solubilităţii mici în apă, vitezei
lente de difuzie în marile bazine acvatice.
Acumularea oxigenului liber în atmosferă este considerată cea
mai profundă transformare biogeochimică a planetei (figura 16).
Figura 16. Circuitul oxigenului în natură
79
Oxigenul este produs prin acţiunea plantelor verzi pe Pământ şi a
algelor şi procariotelor în zona fotică a mediilor acvatice.
Oxigenului obţinut prin biofotoliza apei i se adaugă cel provenit
din surse „nebiologice” sub formă de CO2, apă şi oxizi anorganici. În
special ionii de nitrat şi sulfat sunt surse de oxigen pentru unele
organisme vii, care îi reduc la NH3 şi respectiv la H2S, care apoi sunt
reoxidaţi circulând în biosferă.
Activităţile umane influenţează evoluţia ciclului oxigenului în
biosferă în afara schimburilor respiratorii prin combustia cărbunilor, a
petrolului şi a gazelor care măresc conţinutul atmosferei în CO2.
Se consideră că aceste activităţi nu ar afecta în mod evident
bilanţul general al oxigenului în natură şi că teoretic, arderea tuturor
rezervelor cunoscute de combustibili fosili ar reduce rezerva de O2 doar
cu 3% [2]. Însă, modificările determinate în anumite habitate prin
alterarea echilibrului cu atmosfera, descompunerea rapidă a materiei
organice şi alte fenomene care duc la dispariţia oxigenului molecular ca
acceptor de electroni, afectează profund structura şi activităţile
comunităţilor de microorganisme.
În general în apele curgătoare sau cu un grad mare de turbulenţă,
masa de apă este bine amestecată şi deci o mare parte din oxigen este
transferat până în straturile profunde.
Situaţie similară se observă în largul mărilor, care sunt mai rar
deficitare în oxigen datorită curenţilor oceanici.
Cantitatea mare de substanţă organică determină o creştere
excesivă a bacteriilor heterotrofe şi un deficit de oxigen, deşi scurgerea
apei poate fi rapidă.
Se presupune că oxigenul generat prin fotosinteză ar intra
temporar în atmosferă şi ar fi reciclat la fiecare 2000 de ani.
80
În bazinele acvatice, ciclul oxigenului este strâns legat cu cel al
carbonului, microorganismele fotosintetizante şi în special, bacteriile
heterotrofe, determinând profilul biologic şi productivitatea acestora.
E) Circuitul apei
Din suprafaţa totală a planetei, hidrosfera reprezintă cca. 71%,
respectiv o cantitate de cca. 13000 – 15000 miliarde tone.
Din această cantitate, cea mai mare parte, de 97,2%, o reprezintă
apa sărată a mărilor ş i oceanelor.
Doar 2,8% din total reprezintă apă dulce. Cea mai mare parte de
apă dulce (78,5%), este stocată sub formă solidă în calotele glaciare.
Restul de 21,40% este apă dulce continentală.
Din această cantitate, 21% o constituie apele subterane şi din
sol, 0,35% este apa din lacuri şi mlaştini, 0,04% este apă sub formă de
vapori în atmosferă şi numai 0,01% este apă dulce curgătoare.
Mediul acvatic conţine resurse material-energetice pentru a
întreţine populaţiile de producători, de consumatori şi descompunători
din apă, precum şi pentru asigurarea hranei unor organisme terestre mai
ales păsări şi mamifere.
Într-un
biotop
terestru
principalele
surse
de
apă
sunt:
precipitaţiile, care depind de poziţia geografică, de relief, de vânturi şi de
covorul vegetal; apa înglobată în sol şi apa scursă de la suprafaţă în
spaţiile mari din straturile geologice ale pământului.
În ciclul său, apa se deplasează din ocean spre atmosferă (figura 17).
O mare parte a apei de ploaie care cade într-un ecosistem
terestru, se evaporă în atmosferă, o altă parte este absorbită de
rădăcinile plantelor şi reapare în atmosferă prin efectul transpiraţiei
plantelor; iar o altă parte se scurge la suprafaţa solului sau ajunge în
pânza de apă freatică [43].
81
Figura 17. Circuitul apei în natură
Nu se poate găsi un punct în care începe sau se termină ciclul
natural al apei. Moleculele de apă se mişcă în mod continuu de la un
compartiment sau rezervor al hidrosferei la altul, prin diferite procese
fizice.
În principiu, ciclul apei constă din următoarele procese:
¾ Evaporarea este procesul prin care apa se transferă de la
suprafaţa oceanelor şi a altor corpuri de apă în atmosferă. Acest
transfer implică o schimbare de stare de agregare a apei, din stare
lichidă în stare gazoasă. Sursa de energie a acestui proces o constituie
energia solară. Pe lângă aceasta, apa se mai elimină în atmosferă prin
transpiraţia solului, plantelor şi, în mult mai mică măsură, cea a
animalelor, numit evapotranspiraţie. Aproximativ 90% din apa din
atmosferă provine din evaporaţie şi numai 10% din evapotranspiraţie.
82
¾ Advecţia este procesul de transfer a unei proprietăţi atmosferice
(căldură, frig, umiditate, vorticitate) prin mişcarea orizontală a masei de
aer. În cazul circuitului apei este vorba despre procesul de mişcare a
apei în stare solidă, lichidă sau gazoasă prin atmosferă. Fără advecţie,
apa evaporată de pe suprafaţa oceanelor nu s-ar putea deplasa pentru
a ajunge deasupra uscatului unde să producă precipitaţii.
¾ Condensarea este procesul prin care vaporii de apă din aer se
transformă în picături lichide de apă, formând nori sau ceaţă.
¾ Precipitaţiile sunt constituite din apa care s-a condensat în
atmosferă şi cade pe suprafaţa pământului. Forma de precipitaţii care
apare cel mai frecvent este ploaia, alte forme fiind zăpada, grindina,
chiciura, lapoviţa şi prelingerea de apă din ceaţă.
¾ Sublimarea este procesul prin care apa în stare solidă (gheaţă
sau zăpadă) se transformă direct în vapori, fără a mai trece prin starea
lichidă.
¾ Intercepţia prin foliaj este partea din precipitaţii care este
interceptată de frunzişul plantelor şi care, în timp, se evaporă fără a mai
ajunge la suprafaţa solului. Cantitatea de apă interceptată depinde de
durata ploii, de viteza vântului, de temperatură, de densitatea frunzişului
şi de alţi factori de mai puţin însemnaţi.
¾ Infiltraţia este procesul de pătrundere a apei de la suprafaţa
solului în interiorul solului, prin umplerea golurilor dintre particulele de
sol.
¾ Topirea este procesul de transformare a apei din starea solidă
(gheaţă sau zăpadă) în stare lichidă.
¾ Scurgerea este procesul prin care apa se mişcă la suprafaţa
sau sub suprafaţa solului. În această mişcare se poate poate face
distincţie între:
83
- scurgerea de suprafaţă este scurgerea care are lor pe suprafaţa
solului, având de obicei loc în straturi subţiri sau în şuvoaie, acoperind
cea mai mare parte a solului;
- scurgerea în albii este procesul care are loc în albii, în care se
concentrează apa provenind din scurgerea de suprafaţă, formând
pâraie, râuri şi fluvii;
- scurgerea subterană este scurgerea care are loc sub suprafaţa solului,
fie prin stratele freatice, fie prin stratele acvifere de adâncime. Apa din
stratele subterane se reîntoarce la suprafaţă fie prin izvoare, fie prin
infiltraţie în râuri, oceane sau alte rezervoare de suprafaţă.
¾ Capilaritatea este mecanismul care asigură mişcarea verticală
în sus a apei subterane.
Cantitatea sau masa totală de apă care ia parte la circuitul apei în
natură rămâne constantă. De asemenea, ca medie în timp, se menţine
constantă cantitatea de apă înmagazinată în fiecare din rezervoarele
circuitului. Acest principiu se numeşte legea conservării masei. Tabelul
5, arată cantităţile de apă care cad sub formă de precipitaţii sau care se
ridică prin evaporaţie de pe suprafaţa uscatului sau a oceanelor. De
asemenea, se arată cantităţile de apă care se scurg de pe sol spre
oceane. Din tabelul 5 se poate constata că totalul precipitaţiilor pe
suprafaţa uscatului este egal cu suma dintre cantitatea de apă
evaporată de pe suprafaţa uscatului şi cantitatea de apă scursă spre
oceane. Similar, cantitatea totală de apă pierdută de oceane prin
evaporaţie este egală cu suma dintre cantitatea de apă care se scurge
în oceane de pe suprafaţa uscatului şi cea care provine din precipitaţiile
pe suprafaţa oceanelor. În sfârşit, cantitatea totală de apă care intră în
atmosferă prin evaporaţia de pe suprafaţa uscatului şi a oceanelor este
egală cu cantitatea de apă eliminată din atmosferă prin precipitaţii. Se
84
poate constata că masa totală de apă care se află în mişcare este, în
medie, de 505 km³/an.
Tabel 5. Cantităţi de apă transportate anual în cadrul circuitului apei
Fluxul de apă
Precipitaţii pe suprafaţa uscatului
Evapotranspiraţie de pe suprafaţa
uscatului
Scurgere de suprafaţă şi subterană
Precipitaţii pe suprafaţa oceanelor
Evaporaţie
de
pe
suprafaţa
oceanelor
Cantitate medie transportată anual
(mii km³/an)
107
71
36
398
434
În cadrul mişcării ei, apa este în general menţinută pe anumite
perioade de timp în anumite elemente ale mediului natural, numite
rezervoare. Aceste rezervoare şi cantităţile de apă înmagazinate în
medie în fiecare dintre ele, sunt prezentate în tabelul 6.
Tabel 6. Volume de apă acumulateîn rezervoarele circuitului
natural al apei
Rezervor
Oceane
Calote glaciare
gheţari
Apă subterană
Lacuri
Umiditate în sol
Atmosferă
Cursuri de apă
Biosferă
şi
Volumul de apă
(milioane km³)
1370
29
Procent
total
97,25
2,05
9,5
0,125
0,065
0,013
0,0017
0,0006
0,68
0,01
0,005
0,01
0,001
0,00004
din
Se poate constata că cel mai mare rezervor îl constituie
oceanele, care înmagazinează peste 97% din rezervele de apă ale
planetei. Următorul rezervor ca mărime îl constituie calotele glaciare din
zonele polare şi gheţarii. În prezent, ele înmagazinează aproximativ 2%
din rezervele de apă, dar acest procent variază în timp, în funcţie de
ciclurile de încălzire ale planetei.
85
Durata de înmagazinare reprezintă timpul mediu pe care o
moleculă de apă îl petrece într-un anumit rezervor din cadrul circuitului
din momentul în care intră în rezervorul respectiv până când îl
părăseşte. Timpul efectiv de înmagazinare al moleculelor de apă
variază însă în limite foarte largi, unele molecule petrec în rezervor un
timp mult mai scurt şi altele un timp considerabil mai mare. Durata de
înmagazinare se numeşte uneori şi durată de staţionare sau timp de
staţionare; acest termen poate însă da naştere la confuzii, deoarece în
niciunul din rezervoare moleculele nu sunt în stare staţionară, ci se află
în continuă mişcare, luând parte la diferite procese dinamice în cadrul
fiecărui rezervor.
În tabelul 7 sunt prezentate duratele de înmagazinare ale apei în
diferite rezervoare din cadrul circuitului natural. Se poate constata că
aceste durate variază în foarte mare măsură de la un rezervor la altul.
Tabel 7. Durata medie de înmagazinare a apei în diferite rezervoare
Rezervor
Durată
medie
de
înmagazinare a apei
Oceane
Gheţari
Strat sezonier de zăpadă
Umiditate în sol
Apă subterană de mică
adâncime
Apă subterană de mare
adâncime
Lacuri
Râuri
Atmosferă
3.200 ani
20 – 100 ani
2 – 6 luni
1 – 2 luni
100 – 200 ani
10.000 ani
50 – 100 ani
2 – 6 ani
9 zile
Apa de foarte mare adâncime se mişcă însă mult mai încet,
putând fi înmagazinată pe durate de peste 10.000 ani. Apa subterană
de vechime deosebit de mare se numeşte apă fosilă. Din cauza
modificărilor care au loc în scoarţa pamântească şi a celor climatice,
este posibil ca pe perioade atât de îndelungate să se producă schimbări
86
ale condiţiilor de curgere, care ar putea împiedica reîmprospătarea unor
rezerve subterane sau, invers, să ducă la apariţia unor rezervoare
subterane care nu existau înainte.
Se cunoaşte faptul că omul consumă pentru nevoile sale
menajere şi industriale 2,5% din precipitatiile totale.
Consumul de apă dulce este în prezent un indicator sintetic al
nivelului de trai, de dezvoltare şi de civilizaţie. În ţările dezvoltate
valoarea acestui consum este de 2000-2500m3/an/locuitor, în timp ce în
ţ ă rile subdezvoltate este de cca.40-50m3/an/locuitor [45].
Acţiunea omului asupra componentelor biosferei poate avea
influenţe grave asupra circuitului apei. Astfel, prin poluarea apei şi
defrişarea iraţională produse prin extinderea agriculturii, industriei şi
construcţiilor, omul a produs mari dezechilibre în natură. Înlăturarea
completă a pădurilor de pe suprafeţe întinse determină modificări ale
circuitului apei prin: modificarea regimului de precipitaţii, al mişcării
curenţilor de aer, degradarea şi eroziunea solurilor, inundaţiile. Datorită
eroziunii, solul nu poate primi cantitatea de apă necesară dezvoltării
covorului vegetal, iar rezervele de apă din sol descresc. Deversarea
apelor poluate în cursurile de apă, face ca circuitul apei prin ecosistem
să dăuneze biocenozelor şi să pună chiar în pericol echilibrul întregului
ecosistem.
2.4.3. Funcţia de autoreglare a ecosistemului
Această funcţie asigură autocontrolul şi stabilitatea ecosistemului
în timp şi spaţiu. Stabilitatea este cel mai dificil de definit. Stabilitatea
ecosistemelor reprezintă un proces dinamic, prin care populaţiile
componente ale biocenozei reuşesc să se adapteze reciproc unele faţă
de altele, precum şi faţă de factorii naturali, respectiv faţă de factorii de
biotop. Autocontrolul în cadrul ecosistemelor este obligatoriu, datorită
87
faptului că atât cantitatea de nutrienţi, cât şi cantitatea de energie, pe
care o primesc sau o pot reţine producătorii primari, sunt finite (situaţie
valabilă pentru ecosistemele naturale; situaţia fiind alta la ecosistemele
artificiale: agrosisteme, ecosisteme poluate). Mecanismul principal de
efectuare a autocontrolului este asigurat prin intermediul lanţurilor
trofice [25].
Cele trei funcţii ale ecosistemului sunt strâns legate între ele, ca
şi structura trofică a biocenozei.
Sistemele biologice se menţin într-o anumită stare de echilibru,
ori de câte ori sunt tulburate. Această tendinţă se numeşte
homeostazie (acceaşi stare). În ecosistem, homeostazia reprezintă
capacitatea de menţinere sau restabilire după tulburări, a unui model
particular de structură şi funcţie, prin intermediul mecanismelor
biologice. Prin funcţia sa de autocontrol, ecosistemul păstrează o stare
de echilibru între populaţiile componente, menţinând variaţiile numerice
ale acestor populaţii între anumite limite. Depăşirea acestor limite duce
la perturbarea echilibrului prin modificarea structurii şi funcţionării
întregului ecosistem. De exemplu, înmulţirea excesivă a algelor este
înfrânată de scăderea cantităţii unor nutrienţi (azot, fosfor, etc), iar pe de
altă parte prin creşterea consumului de către zooplancton. Hrana
abundentă favorizează înmulţirea zooplanctonului. Pe măsură ce
consumul
de
alge
creşte,
hrana
devine
neîndestulătoare
şi
zooplanctonul se împuţinează. Prin descompunerea resturilor organice
ale zooplanctonului de către microorganisme, sursele minerale
necesare în creşterea algelor se refac determinând creşterea şi
înmulţirea în continuare a algelor. În acest fel, atâta timp cât din afara
sistemului nu intervine nici o perturbare, starea întregului sistem se
menţine în echilibru permanent ş i oscilează în jurul unor anumite valori.
Acest fapt descris mai sus, demonstrează că organizarea reţelei
88
trofice reprezintă mecanismul principal al stabilităţii şi deci al
autocontrolului ecosistemului [24].
În absenţa tulburărilor majore, ecosistemul ajunge la un nivel
constant în timp după structură şi funcţie (stare de maturizare).
Căile sunt: creşterea în complexitate a structurii biotice, creşterea
în eficienţă a utilizării energiei, creşterea gradului de realizare a
homeostaziei.
Mecanismele
de
autocontrol
care
acţionează
la
nivelul
ecosistemului sunt:
™
Biodemografice, care execută controlul numeric şi al biomasei
organismelor;
™
Biogeochimice, care restabilesc în mediu şi în organism
concentraţiile normale ale compuşilor chimici.
Reglarea biodemografică este un fenomen complex; creşterea
unei populaţii declanşează o mulţime de stări în cadrul populaţiei date,
cât şi a celor înlănţuite.
Luăm ca exemplu reglarea demografică a ierbivorelor dintr-un
ecosistem şi observăm consecinţele creşterii numărului de ierbivore
asupra funcţiei de autoreglare a ecosistemului.
Creşterea
numărului
de
ierbivore
determină:
creşterea
păşunatului intensiv, creşterea contactelor intraspecifice, creşterea
contactelor cu carnivorele, scăderea selecţiei pentru fecunditate înaltă.
Consecinţele sunt următoarele: scăderea cantităţii şi calităţii
plantelor de hrană, creşterea stressului în sistemul hipofizar, creşterea
răspunsului funcţional şi numeric al carnivorelor, scăderea fecundităţii
ierbivorelor. Toate acestea duc în final la creşterea mortalităţii
ierbivorelor şi scăderea reproducerii, rezultând declinul populaţii de
ierbivore şi refacerea populaţiei producătorilor primari, reîntoarcerea
populaţiei de carnivore la normal.
89
Eficacitatea controlului demografic în menţinerea stabilităţii
biocenozei, depinde de rapiditatea şi intensitatea reacţiei de răspuns.
Întârzierile în timp, în feed-back negativ, determină eşecul reglării [5].
Controlul biodemografic trebuie să fie capabil de a recţiona proporţional
mai puternic decât tulburarea produsă.
MacArthur (1955) a demonstrat matematic că numărul de legături
trofice reprezintă mecanismul de menţinere a stabilităţii: cu cât acest
număr este mai mare, stabilitatea este mai pronunţată.
Un astfel de exemplu este pădurea tropicală, un ecosistem
natural complex care are o stabilitate mult mai ridicată în comparaţie cu
un ecosistem simplu (o cultură agricolă). Numărul mare de specii şi
bogata reţea de relaţii trofice existente în cadrul ecosistemului de
pădure, face ca aceasta să aibă o capacitate mult mai mare de
autoreglare. Ecosistemul cu puţine specii şi lanţuri trofice (cultura
agricolă) va avea o stabilitate mult mai mică.
Reglarea biogeochimică este controlată de creşterea sau
diminuarea fondului nutritiv total al substanţelor care circulă în
ecosistem. La baza aceste reglări stă schimbul de substanţe, energie şi
informaţie între organismele biocenozei şi biotop.
În autocontrol mai intervine şi concurenţa între speciile aceluiaşi
nivel trofic. Însă există diferite mecanisme care fac posibilă atenuarea
parţială a acestei concurenţe:
- caracterul eurifag al multor specii, deci prin posibilitatea de a-şi
schimba regimul de hrană, evitând astfel competiţia acută;
-
comportamente
adecvate:
migraţii
pe
verticală
ale
zooplanctonului care permite o anumită succesiune la aceeaşi sursă de
hrană (fitoplancton).
Stabilitatea agrosistemului va fi influentaţă foarte mult de
condiţiile externe: temperatură, umiditate, cantitatea de nutrienţi
90
minerali din sol, dăunători etc. În astfel de sisteme simple invaziile
dăunătorilor se produc mult mai frecvent ş i mai uşor. Aceste invazii nu
se produc niciodată în ecosistemele complexe ale pădurilor tropicale
deoarece, dacă o populaţie tinde să scadă numeric, presiunea
duşmanilor se va deplasa spre alte specii al căror consum implică mai
puţine cheltuieli energetice.
La întrebarea care este semnificaţia ecologică a autocontrolului,
se poate răspunde în urma examinării relaţiilor dintre tendinţele
evolutive ale biocenozelor cu diversitatea şi stabilitatea. Stabilitatea,
drept consecinţă a diversităţii, apare ca un rezultat colateral al
intensificării fluxului de energie. În relaţia dintre fluxul de energie şi
diversitatea a 150 ecosisteme diferite E. Odum (1975) [27] constată
două grupe:
- primul grup cuprinde ecosisteme cu diversitate scăzută
(ecosisteme artificiale, degradate datorită activităţilor umane);
- al doilea grup cuprinde ecosisteme naturale, având energia
solară ca unică sursă de energie.
Astfel, prin intermediul acţiunii de reglare apare permanent în
ecosistem un stoc relativ constant de energie şi materie organică.
2.5. Succesiunea ecologică
Ecosistemul este un element dinamic, supus modificărilor
treptate, naturale (seceta, inundaţiile, cutremurele, epidemiile) sau
induse de om (despăduriri, aratul păşunilor, utilizarea pesticidelor,
urbanizarea, mineritul, etc).
Printre schimbările treptate naturale ne putem referi la schimbări
ale climatului care induc în lumea vie procese de imigraţie-emigraţie,
adaptarea speciilor, schimbări ale vieţii vegetale şi animale [38].
În cazul schimbărilor treptate induse de om, ne putem referi la
91
procese care duc la degradarea în timp a ecosistemelor naturale:
băltirea apei pe terenuri irigate, poluarea apelor de suprafaţă şi
subterane, introducerea de specii exotice, eliminarea substanţelor
toxice în mediile naturale, etc.
În cadrul dinamicii ecosistemului se poate vorbi de acea
periodicitate determinată de oscilaţiile periodice ale factorilor abiotici
care imprimă organismelor ritmicitatea zilelor, nopţilor, sezonieră, etc.
Astfel că vom întâlni specii diurne şi nocturne. Unităţile diurne şi
nocturne sunt legate prin sursa lor primară de hrană. În schimb, ritmul
sezonier este determinat de schimbările sezoniere ale macroclimei.
Fenologia este o ramură a biologiei care se ocupă cu studiul
acţiunii condiţiilor climaterice asupra organismelor vii. Variaţiile
sezoniere,
climatice
nu
sunt
stabilite
pe
baza
evenimentelor
astronomice, ci pe baza evenimentelor biologice a căror apariţie poate
coincide sau nu cu datele astronomice. Din punct de vedere astronomic
data de 21 decembrie corespunde solstiţiului de iarnă, în schimb din
punct de vedere fenologic iarna începe când apele stagnante mici
îngheaţă permanent. Sau, data de 23 septembrie corespunde din punct
de vedere astronomic, echinocţiului de toamnă, iar din punct de vedere
fenologic toamna începe când frunzele plantelor îşi pierd culoarea
verde [25].
În zona temperată ecosistemele prezintă 6 aspecte fenologice:
1. aspect hiemal (noiembrie-martie)- caracterizat prin valori
minime ale biomasei şi metabolismului;
2. aspect prevernal (martie-aprilie)- biomasă redusă, dar se
intensifică metabolismul;
3. aspect vernal (mai- iunie)- biomasa şi metabolismul sunt
ridicate.
4. aspect estival (iunie-iulie)- fluxul energetic atinge punctul
92
maxim, iar reproducerea organismelor este maximă.
5. aspect serotinal (iulie - septembrie)- biomasa şi fluxul de
energie încep să urmeze panta descrescătoare, fiind şi perioada
migraţiilor.
6.
aspect
autumnal
(septembrie-octombrie)-
fenomen
de
generalizare a declinului proceselor naturale din ecosistem.
Orice ecosistem trece prin schimbări ireversibile (de la simplu
spre complex). Aceasta înseamnă că ecosistemul trece prin diferite
faze seriale care se succed una din alta, denumind succesiunea
ecologică.
Ca definiţie, succesiunea ecologică reprezintă continuitatea
comunităţilor care se înlocuiesc una pe alta într-un biotop dat. Aceasta
este un proces ordonat, toate fenomenele sunt orientate în direcţie bine
determinată şi sunt previzibile.
În cazul în care o biocenoză se instalează pe un loc nou, pe care
nu a mai fost vreo altă biocenoză, are loc succesiunea primară.
În cazul în care o biocenoză se instalează pe un loc unde a
existat înainte o altă biocenoză dar a fost distrusă pe cale naturală sau
artificială, se produce succesiunea secundară.
Geneza şi evoluţia ecosistemelor nu este o simplă succesiune a
speciilor, ci este un proces evolutiv în care viaţa crează prin interacţiuni
structuri ecologice noi. Ca proces ecologic global există: succesiunile
vegetaţiei, faunei, procese de geomorfogeneză a solului.
Ceea ce diferenţiază între cele două succesiuni, este faptul că
succesiunea secundară începe pe un teren „pregătit”, în sensul că
există de la început acumulată o oarecare cantitate de energie
(substanţă
organică,
detritus,
nutrienţi,
etc),
ceea
ce
permite
desfăşurarea rapidă a succesiunii. Succesiunea completă a fazelor
alcătuiesc o serie.
93
Dacă stadiul iniţial al seriei este dominat de un climat arid, iar
ecosistemul evoluează spre un climat mezofil, seria se numeşte
xeroserie. Dacă stadiul iniţial este dominat de un climat umed, iar
ecosistemul evoluează spre un climat arid, seria se numeşte hidroserie.
2.5.1. Conceptul de succesiune primară (ecogeneza)
Transformarea
ecosistemelor
în
decursul
timpurilor
se
întemeiază fie pe influenţe lente ale mediului abiotic, fie pe intervenţii
catastrofale externe, însă provin şi din interacţiunile între componentele
biotice în cadrul biocenozei. Calamităţi naturale precum erupţiile
vulcanice, incendiile, ploile torenţiale, cutremure, tsunami, distrug
lumea vie pe anumite arii şi deschid calea pentru geneza de noi
ecosisteme. Procesele fundamentale de geneză şi evoluţie sunt supuse
în primul rând forţelor mediului extern. Cea mai simplă succesiune pe
continent este colmatarea unui lac, trecând prin stadiul de vegetaţie
înmlăştinată de stuf şi culminând, în mediu dominat de păduri, prin
încorporarea în ecosistemul de pădure.
Există două teorii care descriu mecanismul ecogenezei: teoria
clasică (a lui Clements) şi teoria modernă (stohastică).
Teoria clasică presupune şase stadii în succesiunea primară:
1. denudarea biotopului; 2. imigrarea; 3. colonizarea; 4.
concurenţa interspecifică; 5. reacţia biocenotică; 6. stabilizarea.
În
această
succesiune
compoziţiile
stadiilor
se
succed
aproximativ după ordinea în care sunt clasificate plantele în sistemul
natural. Exemplul acestei teorii este reîmpădurirea insulei Krakatau
după o erupţie vulcanică de mare amploare în 1883. Însă această
teorie este discutabilă în sensul că întâmplarea are un rol major în
succesiune numai în faza de pionierat. În fenomenul de selecţie
naturală sunt păstrate numai formele care sunt potrivite pentru viaţa în
94
noile condiţii de existenţă. După colonizarea imigranţilor admişi de
selecţia naturală, încetează rolul întâmplării în succesiunea primară.
Biocenoza se dezvoltă prin interacţiunea speciilor, devine determinată
de factori biotici. Teoria este întemeiată pe generalităţi prin deducţii
logice şi ipotetice asupra evoluţiei viitoarei biocenoze. Nu ţine seama
de faptul că evoluţia biocenozei se bazează pe strategiile de adaptare
ale speciilor în raport cu condiţiile fizice de existenţă, supuse
permanent fluctuaţiilor [38].
Teoria modernă (stohastică) a ecogenezei vede sucesiunea
evolutivă ca un proces stohastic ce urmează legi probabilistice. Se
bazează pe apariţia insulei Surtsey din mare în 1963 în urma unei
erupţii vulcanice submarine la sud-vest de Islanda. S-a început printr-o
colonizare microbiologică pe parcursul a trei faze: faza preecogenetică,
faza de biotopuri de pionierat şi faza de ecogeneză difuză.
De exemplu, pe insulele Galapagos popularea cu plante
vasculare s-a datorat vântului, valurilor, păsărilor, omului, imigranţii
găsind pe acest teren vulcanic iniţial abiotic, şanse mult mai bune
pentru supravieţuire decât în terenuri deja ocupate de un covor vegetal.
Natura stohastică a populării insulelor rezultă şi din faptul că
insectele sunt capabile de a depăşi frontiera între mare şi uscat prin
zbor activ, asigurând astfel susţinerea imigranţilor pentru cucerirea unui
teren nou.
2.5.2. Conceptul de succesiune secundară
Succesiunea secundară începe în habitate în care un ecosistem
s-a prăbuşit dar au mai rămas o parte din vieţuitoare. După forţa
declanşatoare a succesiunii se deosebesc succesiuni abiogene,
biogene şi tehnologice.
Succesiunile abiogene se referă la forţele fizice ale mediului ce
95
cauzează formarea de ecosisteme noi. Unele forţe acţionează
catastrofal, iar altele în mod treptat datorate transformărilor climatice.
Exemple:
erupţiile
vulcanice,
cutremurele,
incendiile
naturale,
uraganele, care distrug parţial vieţuitoarele, astfel încât refacerea
ecosistemului porneşte de la o bază existentă stabilindu-se o legătură
cu ecosistemul anterior.
În general focul are ca rezultat acumularea de azot în sol. În
lacuri, modificări întâmplătoare ale regimului hidrologic cauzează
fluctuaţii ale conţinutului de hrană şi succesiuni în compartimentul
fitoplancton.
Succesiunile biogene sunt cauzate mai ales de concurenţa
interspecifică.
Desfăşurarea
succesiunii
biogene
depinde
de
capacitatea plantelor şi animalelor de a invada suprafeţe deja ocupate
de alte vieţuitoare, de a izgoni locuitorii autohtoni. Rezultatul ţine în
mare măsură de capacitatea competitivă a seminţelor şi a stadiilor
tinere.
Succesiunile tehnogene se referă la intervenţia omului asupra
habitatelor. Influenţele de lungă durată ale omului asupra naturii
transformă lent condiţiile de existenţă ale animalelor şi declanşează
succesiuni în care unele specii sunt favorizate iar altele defavorizate.
Succesiuni tehnogene sunt declanşate şi de deşeuri industriale.
Eutrofizarea lacurilor cauzează modificări profunde în ecosistemele de
apă dulce. Solurile intoxicate cu pesticide se transformă rapid în
terenuri abiotice, sau determină o sărăcire în specii. La fel, lacurile de
baraj transformă un curs de apă curgătoare într-un bazin de apă
stagnantă cu toate modificările cuvenite acestei modificări.
Toate aceste observaţii arată că fazele succesiunii se succed
într-o anumită ordine şi culminează la o fază de mare stabilitate,
denumită stadiu de climax sau maturitate. Ecosisteme în faza de climax
96
sunt pădurile seculare. Climaxul înseamnă şi corelarea structurii
ecosistemului cu mediul exterior (clima şi solul) şi armonia internă a
ecosistemului. Acest concept corespunde ecosistemului matur care se
autoîntreţine, se autoperpetuează până când o schimbare îl readuce în
stadiu simplu. Climaxul se întemeiază pe existenţa unor specii cu viaţă
lungă. Ecosistemele mature sunt şi cele mai stabile, dar puţin
productive. Astfel că omul nu a fost interesat din punct de vedere
practic să păstreze astfel de ecosisteme. S-a dovedit că mult mai
rentabilă este exploatarea producţiei biologice a ecosistemelor aflate în
faze succesionale mai tinere. În ecosistemele terestre- cele mai
valoroase esenţe lemnoase, animale de vânătoare, se află mai
abundente în fazele trecătoare ale ecosistemelor şi nu în cele de
maximă stabilitate. Acestea se traduc prin faptul că lungimea maximă a
lanţurilor trofice (care există într-un ecosistem matur) înseamnă un
număr maxim de consumatori de diferite ordine, care implică un mare
consum de substanţă organică, deci din producţie şi o mare cheltuială
de energie. Ecosistemele mature, deşi cele mai stabile sunt în acelaşi
timp cele mai sensibile faţă de impactul omului. Din aceste motive
manipularea ecosistemelor mature trebuie făcută cu mare atenţie şi
prudenţă. Omul va trebui să cunoască exact fazele succesiunii
ecologice ale ecosistemelor pe care doreşte să le exploateze, să ştie
să folosească capacitatea productivă a lor în limitele raţionale care să
nu depăşească posibilităţile de control ale ecosistemelor.
În tabelul 8 sunt evidenţiate legităţile succesiunii ecosistemelor
de la stadiu tânăr la cel de climax.
97
Tabel 8. Legităţile succesiunii în ecosisteme
Atribute
Biomasa
Producţie brută / respiraţie
Producţie brută / biomasă
Biomasa / energie
Lanţuri trofice
Diversitatea speciilor
Specializarea nişelor
Relaţii trofice
Cicluri de viaţă
Stabilitate
Biomasă totală
Productivitate
Presiunea selecţiei
Direcţia de dezvoltare a
productivităţii
Rezistenţa la factori externi
98
Ecosistem
tânăr
mică
>1
mare
scăzută
scurte, simple
mică
largă
generale
scurte
scăzută
mică
mare
r-selecţie
cantitate
Ecosistem matur
mare
tinde către 1
mică
ridicată
lungi, complexe
mare
restrânsă
specializate
lungi
ridicată
mare
mică
k-selecţie
calitate
slabă
bună
CAPITOLUL III
Deteriorarea ecosistemelor naturale datorită impactului
antropic
3.1. Probleme generale ale mediului înconjurător
Biosfera reprezintă mediul în care trăim, cu un înveliş atât de
subţire a cărui grosime este mai mică decât o sutime din raza
Pamântului. După J. Sonnenfeld, se deosebesc un mediu geografic,
unul operaţional, unul perceptual, respectiv unul comportamental.
Mediul geografic reprezintă sfera cea mai largă, referindu-se la nivelul
planetar al mediului (polar, tundra). Mediul operaţional cuprinde doar
acele porţiuni cunoscute de individ şi care îi influenţeazã existenţa.
Mediul perceptual se referă la porţiunile de mediu percepute de individ,
în timp ce mediul comportamental cuprinde o zonă şi mai restrânsă, în
care individul se mişcă şi activează. Biosfera conţine toate organismele
vii şi constiutie mediul în care ele trăiesc. În urma unei evoluţii de
milioane de ani biosfera a ajuns să cuprindă un imens mecanism de
viaţă care interceptează energia chimică prin fotosinteză şi o distribuie
prin diverse moduri. Biosfera cuprinde pădurile, munţii, lacurile, fluviile şi
oceanele cu toată viaţa vegatală ce o conţin. Multă
vreme omul a
presupus că solul, apa, şi aerul pot prelua, absorbi ş i recicla produsele
reziduale ale activităţii sale, oceanul, atmosfera şi solul fiind considerate
a fi nişte rezervoare receptoare cu capacitate nelimitată. S-a dovedit
însă, că unele dintre produsele deversate în mediul înconjurător sunt
toxice şi rezistă la descompunerea naturală, altele deşi sunt dispersate
în mediu în cantităţi sau diluţie foarte mică, reuşesc după un timp relativ
scurt sau mai lung, să se reconcentreze în lanţurile trofice naturale. Aşa
se întâmplă cu unele metale grele, pesticide şi substanţe radioactive.
99
Deteriorarea mediului înconjurător este resimţită în zilele noastre
tot mai acut, îndeosebi în centrele urbane cu mari aglomerari de
populaţie. După cum spune M. Bleahu (2004) [6], omul şi-a construit o
"antroposferă" care nu se suprapune perfect peste "biosferă" ci, de
multe ori, acţionează împotriva acesteia. Poluarea mediului afectează
toate cele trei componente principale ale mediului înconjurător: apa,
atmosfera şi solul.
Impactul antropic s-a resimţit şi asupra biodiversităţii şi a
habitatelor naturale în care îşi desfăşoară traiul vieţuitoarele. Cele mai
semnificative schimbări ale stării florei şi faunei s-au produs şi se mai
produc ca rezultat al impactului antropic direct (vânatul, omorârea
animalelor, colectarea nereglementată a plantelor), precum şi indirect
(prin distrugerea sau schimbarea habitatelor naturale). Printre factorii
care influenţează nociv asupra florei şi faunei sunt: gospodărirea
intensivă cu extinderea şi valorificarea agricolă a noilor teritorii naturale;
ameliorarea prin secare a zonelor umede şi exploatarea terenurilor
ameliorate;
schimbarea
cursurilor
râurilor
mici;
nerespectarea
tehnologiilor de folosire a pesticidelor şi îngrăşămintelor; poluarea
ecosistemelor naturale cu deşeuri industriale; braconajul; deranjarea
animalelor în perioada de reproducere. Situaţia se agravează şi din
cauza lipsei de cunoştinţe ecologice necesare şi a iresponsabilităţii
populaţiei, ineficienţei cadrului legislativ şi economic, care ar stimula
activităţile de protecţie a mediului. Din cauza distrugerii şi fragmentării
landsafturilor, s-au intensificat şi calamităţile naturale.
Conştientizarea faptului că natura este în pericol şi că trebuie
ocrotită, a făcut să crească interesul pentru acţiunile de punere sub
protecţie atât a formelor de viaţă cât şi a habitatelor acestora, după
1950 şi mai ales după 1960, când numărul ariilor protejate a crescut în
mod spectaculos, iar legislaţiile în domeniu şi-au înăsprit obiectivele.
100
Astăzi, după un secol de la începutul activităţii legislative de ocrotire a
naturii, omul are viziune mult mai amplă asupra necesităţii unor astfel
de acţiuni, compatibile cu o societate intrată în al treilea mileniu al
acestei ere.
Poluarea aerului din marile oraşe a devenit o trăsătură obişnuită,
smogul fiind una dintre cele mai caracteristice forme. Folosirea
neraţională a solurilor ş i a resurselor naturale, uneori până la epuizarea
lor, ridică o serie de probleme majore privind ocrotirea mediului
înconjurător.
Rezidurile, deşeurile organice şi dejecţiile deversate în apele
curgătoare prin descompunere consumă oxigenul necesar diferitelor
organisme acvatice, aceste deversări provoacă eutrofizarea excesivă a
apelor cu deformarea ulterioară a componentei specifice a florei şi
faunei. Ca rezultat al eutrofizării s-au dezvoltat puternic algele cianofite
ce provoacă fenomenul „înflorirea apei" - o adevarată calamitate pentru
râurile şi bazinele de apă artificiale. La toate acestea a contribuit şi
tendinţa de concentrare a populaţiei în centre mari supraaglomerate,
dezvoltarea intensă a industriei, a mijloacelor de transport ş i a bunurilor
de consum noi [33]. Lipsa de informare a făcut ca mulţi oameni să
persiste în acţiuni care sunt nefaste mediului înconjurător, fără să
realizeze care sunt daunele produse.
Problema mediului este dezbătută tot mai mult pe diverse planuri
ş i la diferite niveluri, formând obiectul a numeroase dezbateri ştiinţifice
şi politice naţionale şi internaţionale. În prezent există numeroase foruri
internaţionale şi naţionale preocupate de conservarea biodiversităţii şi
ocrotirea naturii. Numeroase guverne, în special cele din ţ ă rile
dezvoltate, acţionează în mod serios pentru găsirea ş i aplicarea celor
mai adecvate măsuri, corespunzătoare mijloacelor materiale proprii şi
tehnologiei disponibile în
scopul: păstrării echilibrului
ecologic,
101
menţinerii şi îmbunătăţirii calităţii factorilor naturali, gestionării corecte a
resurselor naturale, asigurării unor condiţii de viaţă şi de muncă tot mai
bune.
3.2.
Deteriorarea
ecosistemelor
prin
poluare-
căi
de
răspândire a poluanţilor
Principala acţiune cu caracter vătămător exercitată de om asupra
mediului ambiant este poluarea (polluoere = a murdări, a degrada, în
latină). Disciplina ştiinţifică care studiază fenomenul extrem de complex
al acţiunii poluanţilor asupra ecosistemelor este molismologia.
Poluarea a fost definită ca fiind „Orice introducere de către om în mediu,
direct sau indirect a unor substanţe sau energii cu efecte vătămătoare,
de natură să pună în pericol sănătatea omului, să prejudicieze resursele
biologice, ecosistemele şi proprietatea materială, să diminueze
binefacerile sau să împiedice alte utilizări legitime ale mediului”.
Caprologia este ştiinţa gospodăriei deşeurilor, reziduurilor şi dejecţiilor.
Termenul de incident de poluare – face referire la descărcarea în mediul
ambiant a unui agent poluant în aşa cantitate, încât necesită măsuri
imediate de îngrădire, curăţire şi eliminare. De exemplu, o centrală
atomo-electrică poate polua mediul chiar şi într-un regim normal de
funcţionare, atunci când puterea instalată va ajunge la 10000 MW (mai
ales, dacă se vor folosi substanţe radioactive greu fuzibile, adică de la
care rămân reziduuri nocive).
Volumul poluanţilor care agresează mediul şi intensitatea poluării
sunt într-un raport direct proporţional cu creşterea numerică a omenirii şi
a cerinţelor sale, multe cerinţe fiind create şi întreţinute artificial.
Poluarea creşte exponenţial, pe măsura intrării în acţiune a noi factori
poluanţi, datorită efectului conjugat al acţiunii acestora. Între intrarea în
acţiune a noi agenţi poluanţi şi înregistrarea efectelor lor, există un
102
interval, de aceea acţiunea nocivă a acestora nu iese imediat în
evidenţă, de unde şi o minimalizare a naturii lor dăunătoare [39].
Este foarte greu de inventariat numărul tuturor factorilor poluanţi
care acţionează într-o formă sau alta, la un anumit moment, şi de
evaluat rezultatul însumat al acţiunii lor. Nu se cunosc limitele
capacităţii de rezistenţă a ecosistemelor şi a ecosferei.
Factorii perturbatori ai mediului se pot clasifica în două mari grupe:
1. Factori naturali:
¾
erupţii vulcanice şi solare;
¾
cutremure catastrofale;
¾
incendii;
¾
inundaţii.
2. Factori antropici (rezultaţi din activitatea umană):
¾ creşterea demografică;
¾ dezvoltarea agriculturii;
¾ dezvoltarea industriei;
¾ exploatarea rezervelor naturale etc.
De cele mai multe ori din activităţile umane rezultă o serie de
factori distructivi aşa cum sunt: produsele uzate sau perimate fizic şi
moral; produsele artificiale noi ale căror interacţiuni cu mediul sunt
uneori necunoscute ş i imprevizibile; rezidurile nereciclabile.
Cei mai mulţi autori, clasifică principalele tipuri de poluare a
mediului înconjurător în patru mari categorii:
1) Poluarea fizică:
- poluarea radioactivă;
- poluarea termică;
- poluarea sonoră.
2) Poluarea chimică:
- materii plastice (în aer, apă şi sol);
103
- pesticide şi alţi compuşi organici de sinteză (în aer, apă şi sol);
- metale grele (în aer, apă şi sol);
- derivaţi gazoşi ai carbonatului şi hidrocarburilor lichide (în aer şi apă);
- derivaţi ai sulfului (în aer, apă şi sol);
- derivaţi ai azotului (în aer, apă şi sol);
- fluoruri (în aer, apă şi sol);
- particule solide “aerosoli” (în aer şi sol);
- materii organice fermentescibile (în apă şi sol).
3) Poluare biologică:
- contaminare microbiologică a mediilor inhalate şi ingerate (bacterii şi
virusuri);
- modificări ale biocenozelor prin invazii de specii animale şi vegetale.
4) Poluare estetică:
- degradarea peisajelor şi locurilor prin urbanizare necivilizată sau
sistematizare impropriu concepută;
- amplasarea de industrii în biotopuri naturale sau puţin modificate de
om.
Prin scurgerea lor, poluanţii sunt transportaţi şi dispersaţi pe
suprafeţe întinse şi ajung din râuri în lacuri, mări şi oceane.
Chiar şi poluanţii solizi, depozitaţi în platforme pot fi surse de
poluare a mediului la distanţe foarte mari de locul de depunere. Astfel,
cenuşile depozitate în halde (depozite de steril provenite din lucrările
miniere), pot fi spulberate de vânt, iar substanţele solubile conţinute pot
fi dizolvate în apa de precipitaţii şi pot fi transportate ulterior de apele de
suprafaţă sau apele de infiltraţie.
Pericolul cel mai mare în circulaţia şi dispersia unor tipuri de
poluanţi în biosferă, îl constituie concentrarea biologică a acestora, care
poate avea uneori consecinţe deosebit de grave. Poluarea mediului cu
deşeuri toxice industriale şi menajere se răsfrânge negativ asupra
104
biodiversităţii. Astfel, dacă substanţa activă a poluantului utilizat
(pesticidului), este rezistentă la degradare, de la cantităţi reduse de
pesticide existente în sol, apă sau aer, se poate ajunge la concentraţii
tot mai mari, de la o treaptă la alta a lanţului trofic (anumite pesticide
care din sol trec în furaje, de aici în corpul animalelor erbivore, iar prin
consumul de carne şi lapte ajung în cele din urmă şi în corpul uman).
Poluarea termică a apei poartă un caracter mai îngust, dar produce
schimbări serioase ale ciclurilor biologice [44].
Trebuie să reţinem faptul că nu în toate situaţiile de poluare a
mediului ambiant, are loc numai o dispersie sau diluţie a poluanţilor în
teritoriu, ci de cele mai multe ori, prin intermediul lanţurilor trofice, are
loc o acumulare de poluanţi nebiodegradabili, care deşi apar în mediul
ambiant (sol, aer sau apă) în cantităţi mici, se acumulează de-a lungul
lanţurilor trofice şi ajung să se regăsească în organismele animale din
ultimul nivel, în concentraţii foarte mari care pot fi uneori letale
(provocând moartea lor). De la astfel de animale puternic contaminate,
prin consumul produselor animale (carne, lapte, ouă etc.) de către om,
acesta va fi victima propriilor sale acţiuni.
3.2.1. Poluarea solului
Solul este materialul fragil şi afânat care acoperă într-un strat
subţire toată suprafaţa scoarţei terestre. Fără el, continentele ar fi
lipsite de majoritatea faunei şi florei. De aici deducem faptul că solul
depinde mult de forma de relief deasupra căreia se află. Construcţia de
bază a formelor de relief este creată de către forţe ce acţionează în
interiorul Pământului. De aceea, o dată distrus, solul nu se va mai
putea reface aşa cum a fost, pentru că nu se pot reproduce condiţiile
formării lui.
Continentele au ajuns la forma lor şi în poziţiile actuale în urma
105
mişcării plăcilor ce formează scoarţa solidificată a Pământului, adică
datorită plăcilor tectonice. În istoria de 4,6 miliarde de ani a Pământului
s-au mai petrecut multe alte schimbări, până ce planeta noastră a
căpătat înfăţişarea de azi. Concomitent a avut loc şi formarea solului –
pedogeneza. Formarea solului este un proces foarte îndelungat şi
constă în interacţiunea mai multor factori de pedogeneză cum ar fi:
roca-mamă, organisme vii (animale şi microorganisme), clima,
vegetaţia, relieful, ape freatice şi de suprafaţă, timpul geologic. Cel mai
important factor în formarea solului este alterarea rocilor, care este
condiţionată de existenţa atmosferei. Rocile de la suprafaţa scoarţei
terestre, fiind supuse proceselor de dezagregare, se sfărâmiţează în
particule mai mici – nisip, praf, mâl – şi astfel participă la formarea
structurii şi compoziţiei chimice şi mineralogice a solului. Un alt factor
extrem de necesar în formarea solului este clima. Ea condiţionează
formarea diferitor tipuri de soluri. În zonele cu un surplus mare de
precipitaţii atmosferice şi unde apele freatice sunt prezente la adâncimi
foarte mici, se întâlnesc solurile hidromorfe (condiţionate de umiditate).
Prezenţa sărurilor solubile în rocile materne sau în apele freatice
conduce la formarea solurilor sanilizate, halomorfe (influenţate de
săruri). În depresiuni, în văi şi în luncile râurilor unde procesul de
sedimentare este permanent, se formează solurile dinamomorfe (care
se formează pe sedimente contemporane). Alt factor important sunt
organismele vii (îndeosebi vegetaţia şi microorganismele) care şi ele
condiţionează formarea diferitor feluri de sol. Graţie stabilităţii condiţiilor
vitale pe care le asigură, solul este cel mai populat mediu de viaţă.
Totalitatea animalelor ce trăiesc în sol constituie pedofauna acestuia.
După pieirea organismelor vii din sol, resturile vegetale şi animale sunt
transformate în humus. Acesta este o parte esenţială a materiei
organice a solului, şi cel mai important component al lui. Humusul a
106
făcut posibilă acumularea pe viitor a energiei solare, a contribuit la
formarea solurilor primitive iniţiale, deci la apariţia pedogenezei.
Humusul conţine diferite elemente şi substanţe nutritive, ce asigură
fertilitatea solului. Fertilitatea antropogenă a solurilor apare ca urmare a
unor activităţi modificatoare a omului. Ea depinde de aplicarea corectă
a
tehnicilor
agricole
corespunzătoare
(lucrări
agrotehnice,
îngrăşăminte, irigaţii, desecări, etc).
Din cele 29 procente ocupate de suprafaţa terestră a globului,
agricultura foloseşte numai 6,4%, dar realizează 98% din producţia
agroalimentară consumată în prezent de cei 6,3 miliarde locuitori ai
planetei noastre. Numai 2% din hrană se obţine din suprafaţa ocupată
de ape (71%). Datele de specialitate arată că, pe plan mondial, 60%
din soluri au o fertilitate redusă sau foarte redusă, 29% din soluri au o
fertilitate moderată şi numai 11% au o fertilitate ridicată. România
dispune, în medie, cca. 0,67 ha teren agricol pe locuitor, reprezentat de
soluri cu un grad moderat de fertilitate.
Degradarea solului, prin pierderea fertilităţii, se produce fie: prin
exportul de elemente nutritive din sol o dată cu recolta, prin asanarea
mlaştinilor, prin eroziunea cauzată de despăduririle masive sau
păşunatul excesiv, sau prin acidifiere sau salinizare. Poluarea solului
constă în schimbarea compoziţiei calitative şi cantitative, schimbare
care afectează evoluţia normală a biocenozei aferente lui [29].
Poluarea solului cu materiale dure are loc datorită difuzării,
răspândirii diferitelor substanţe toxice, deşeuri, care se deosebesc de
componenta chimică a solului. S-a majorat cu mult volumul de deşeuri
de natură diferită, care nimeresc în solurile prelucrate. Folosirea
nechibzuită a îngrăşămintelor minerale, precum şi a pesticidelor, a
apelor de scurgere, conduce la poluarea chimică a solurilor, la
acumularea în sol a substanţelor toxice şi modificarea componentei
107
chimice iniţiale a solurilor. Pesticidele, erbicidele şi fertilizanţii sunt
dăunători nu numai pentru sănătatea omului, acestea pot avea un efect
nociv asupra solului prin distrugerea faunei din sol care asigură
încorporarea materiei organice în sol (bacterii, râme, alge, ciuperci
filiforme). Pe suprafeţe mari se produce poluarea solurilor cu nitraţi. În
solurile ocupate cu vii se acumulează cupru- metal greu toxic. De-a
lungul şoselelor se acumulează un alt metal greu toxic – plumbul. În
împrejurimile oraşelor şi satelor se acumulează mari cantităţi de diferite
deşeuri. Cu toate că în ultimii ani folosirea pesticidelor şi fertilizanţilor sa redus, poluarea solurilor continuă.
Degradarea
capacităţii
productive
a
solurilor
în
urma
supraexploatărilor agricole, din ultimii 50 ani de ani, s-a manifestat prin
intensificarea proceselor de eroziune prin: alunecări de teren, deficit de
humus, insuficienţă de fosfor mobil, salinizare, exces periodic de
umiditate, colmatarea depresiunilor cu depozite de soluri slab humifate,
decopertări de straturi fertile. Eroziunea cuprinde 33% din terenurile
agricole. Suprafaţa solurilor erodate creşte în medie cu 0,5-1,0% anual,
ceea ce va face în următorii 50 ani ca 20-40% din stratul cel mai fertil să
se piardă.
Solul este expus permanent procesului natural de eroziune ca
rezultat al acţiunii factorilor de mediu (apă, aer, temperatură).
Activitatea omului a condus la intensificarea pronunţată a eroziunii
naturale
datorită
despăduririlor
masive,
păşunatului
excesiv
monocultuilor, etc. Cantitativ, intensitatea de eroziune se reflectă în
volumul de detritus transportat de ape, ca rezultat al spălării stratului de
sol de pe terenurile naturale.
Cauza principală a eroziunii constă în lipsa unei vegetaţii care să
asigure stabilitatea solului, chiar dacă aceasta s-ar limita doar la un
covor de iarbă întreţinut permanent în stare vie. Folosirea excesivă a
108
pesticidelor poate avea de asemenea urmări grave în ceea ce priveşte
eroziunea solurilor.
Modificările aduse solului au ca rezultat degradarea fizică,
chimică ş i biologică, micşorarea productivităţii solurilor, acutizarea
sărăciei prin:
- pierderile ireversibile ca rezultat al spălării de pe versanţi a
solului fertil;
- pierderile ireversibile ca rezultat al distrugerii solurilor de
alunecări şi ravene;
- costul pierderilor de producţie agricolă.
Măsurile prioritare de conservare a solului vor cuprinde:
efectuarea de lucrări agricole cu utilaje şi maşini, de asolamente;
utilizarea unor procedee agricole cu impact redus asupra mediului;
practicarea unei agriculturi organice; elaborarea unui proiect de lege
privind conservarea solului, după modelul ţărilor europene; aplicarea
mecanismelor
economice
perfecţionarea
actelor
de
prevenire
normative
în
a
degradării
solului;
privind
obligaţiile
vigoare
persoanelor care efectuează lucrări ce conduc la degradarea stratului
fertil al solului, cu definirea clară a responsabilităţilor pentru restabilirea
fertilităţii lui; elaborarea unei hărţi naţionale a terenurilor degradate;
stimularea restabilirii fâşiilor forestiere de protecţie ş i aplicării de măsuri
antieroziune;
exploatării
reglementarea
pădurilor;
exploatării
intensificarea
păşunilor;
eforturilor
reglementarea
de
reîmpădurire;
optimizarea modului de ocupare a terenurilor; revenirea la practica de
rotaţie a culturilor.
Tot ca o măsură de protecţie a solului, se poate realiza prin
dezvoltarea
componentele
unei
agriculturi
mediului,
de
ecologice,
care
asemenea
trebuie
să
combaterea chimică a dăunătorilor cu cea biologică,
nu
afecteze
înlocuită
treptat
trebuie evitată
109
practica monoculturilor şi trebuie luate toate măsurile ce se impun
pentru ameliorarea solurilor degradate.
3.2.2. Poluarea apei
Apa, componenta esenţială a biosferei, reprezintă circa 1,4
miliarde km3, din care circa 97% este apa mărilor şi a oceanelor. Astfel
omul dispune de o cantitate limitată din apele ce curg la suprafaţa
continentelor, continuu reciclată de precipitaţii, de apoximativ 30.000 de
km3. Astfel resursele de apă sunt limitate în timp ce în lume necesarul
de apă creşte în continuu. Dacă în Africa, în zonele aride consumul de
apă al unui om este de circa 3 l pe zi, în Europa este de circa 500 l, iar
în America de peste 1000 l pe zi. La toate acestea se adaugă şi
agricultura, care consumă în prezent cca. 80% din apa destinată
consumului uman şi va necesita cantităţi tot mai mari dacă producţia de
alimente a lumii va depinde de irigaţii.
Poluarea apei reprezintă alterarea calitaţilor ei fizice, chimice şi
biologice şi este produsă direct sau indirect în modul natural sau
artificial, devenind improprie utilizării [32]. Cerinţele de apă în lume sunt
tot mai mari de la un an la altul. Secătuirea şi poluarea apelor este
cauzată de creşterea continuă a consumului de apă determinată de
creşterea explozivă a populaţiei, de gradul înalt de urbanizare, precum
şi de apariţia unor industrii noi, mari consumatoare de apă şi mari
producătoare de efecte adverse asupra apei şi a mediului ambiant.
Poluarea apelor este determinată de trei mari grupe de agenţi de
poluare: biologici, chimici şi fizici.
a) poluarea apelor datorată agenţilor biologici (microorganismele). Apa
a fost dintotdeauna un purtător potenţial de agenţi patogeni, care de
multe ori au provocat epidemii catastrofale. În evul mediu a avut loc
declanşarea epidemiei de holeră când a murit aproape jumătate din
110
populaţia Europei. Apa transportă microorganisme ce pot transmite
hepatita, ganstroenterite,etc. Industriile alimentare, industria hârtiei sunt
factori de poluare din această categorie. De exemplu o fabrică de hârtie
de dimensiune medie produce aceeaşi poluare ca un oraş de 500.000
de locuitori.
b) poluarea chimică prin deversarea în apă a diferite produse : azotaţi,
fosfaţi, insecticide, reziduri ce conţin plumb, cupru, zinc, crom, nichel,
mercur, hidrocarburi. Excesul de îngrăşăminte cu azot din sol poate face
ca o parte din nitraţii şi nitriţii din sol să fie antrenaţi şi să treacă în apa
freatică în cantităţi destul de importante.
Consumul de apă cu concentraţie mare de nitraţi poate declanşa
la copii boala “albastră a copiilor” cunoscută sub termenul ştiinţific de
methemoglobinemie. Prezenţa în apele uzate în cantităţi mari a
fosfaţilor, determină contaminarea râurilor şi lacurilor care pot suferii
procesul de eutrofizare sau de “înflorire” respectiv de epuizare a
conţinutului de oxigen din apă, prin moartea şi descompunerea masivă
a întregului zooplancton.
c) agenţii fizici de poluare: substanţe solide care infectează apele prin
deversarea materialelor minerale insolubile, rezultate din exploatarea
carierelor sau minelor. Tot în această categorie intră şi poluarea termică
a apei, folosită ca agent de răcire în diverse procese tehnologice din
centralele
electrice
sau
industria
chimică.
Ridicarea
bruscă
a
temperaturii apei prin deversarea unor astfel de ape reziduale,
determină distrugerea multor specii vegetale şi animale din zona
respectivă şi scăderea conţinutului de oxigen dizolvat în apă, fiind
accelerate fenomenele de descompunere bacteriană.
Bineînţeles că pe termen scurt cel mai mult au de suferit fauna
şi flora acvatică. Poluarea râurilor şi lacurilor, dacă este suficient de
toxică, poate distruge fauna şi flora instantaneu, sau de-a lungul
111
timpului. De exemplu, fluoridul se acumulează în oase şi dinţi, compuşi
precum diclordifeniltricloretanul (DDT-ul) şi dioxinele sunt mai solubili în
grăsimi decât în apă. Astfel, aceste substanţe se găsesc în concentraţii
mici în apă, însă în concentraţii mai mari în insecte şi alge şi în
concentraţii şi mai mari în peşti, păsări şi oameni care se hrănesc cu
peşte, fiind foarte expuşi unor concentraţii mari de substanţe
periculoase. În cazul poluării apei, expresia caracteristică ar putea fi
considerată „mareea neagră”, adică poluarea practic continuă, cu petrol
a mărilor şi oceanelor lumii, având efecte dezastruoase asupra florei şi
faunei marine.
Consecinţele poluării apelor se resimt nu numai la nivelul apelor
curgătoare în care are loc deversarea agenţilor poluanţi, ci şi la sute de
mii de km de locul producerii scurgerilor, deoarece apele râurilor,
fluviilor pot infesta suprafeţe întinse, ajungând în final la nivelul mărilor şi
oceanelor. În cazul apelor marine, efectele poluării se resimt nu numai
la nivelul faunei ş i florei ci ş i asupra plajelor.
Solurile infiltrate cu ape reziduale pot înregistra o serie de efecte
nedorite de tipul: colmatarea porilor, degajarea de mirosuri nespecifice,
creşterea acidităţii sau alcalinităţii, înmlaştinarea lor sau infectarea cu
virusuri sau bacterii.
Toate apele uzate au influenţe deosebit de nefaste asupra tuturor
activităţilor umane- din industrie (colmatarea filtrelor, devine practic
imposibilă dedurizarea apei), din agricultură ş i creşterea animalelor
(provoacă moartea animalelor, influenţează negativ capacitatea de
reproducere, sterilizează solul care devine impracticabil pentru
agricultură) ş i are o influenţă nocivă asupra stării sanitare ş i igienice a
populaţiei de oameni de pe întreaga planetă.
Măsuri prioritare de conservare şi prevenire a poluării apelor
cuprind: amenajarea complexă a bazinelor hidrografice; valorificarea de
112
noi surse de apă; realizarea de staţii de epurare la agenţii economici
nedotaţi; înăsprirea penalizărilor financiare aplicate celor care poluează
mediul ambiant; actualizarea şi extinderea indicatorilor din standardele
privind calitatea efluenţilor pentru îmbunătăţirea calităţii receptorilor;
reactualizarea ş i punerea în funcţiune a instalaţiilor de epurare în
conformitate cu obiectivele de producţie; intensificarea controlului
eficient al noilor unităţi industriale, a proiectelor de dezvoltare a
infrastructurii şi a depozitelor de deşeuri de orice fel; limitarea prin
folosirea raţională şi riguros planificată a îngrăşămintelor şi pesticidelor;
controlul evacuărilor de ape reziduale industriale, inclusiv a exploatării
instalaţiilor ş i tehnologiilor de epurare ş i intensificarea recirculării lor;
tratarea apelor uzate pentru a putea fi întrebuinţate în industrie,
agricultură, acvacultură, agrement; supravegherea strictă a producţiei,
transportului şi folosirii îngrăşămintelor şi pesticidelor; aplicarea
programelor de organizare şi echipare a teritoriului, în scopul prevenirii
degradării, eroziunii sau colmatării terenurilor sau a altor efecte
distructive a apelor.
3.2.3. Poluarea atmosferei
Aerul „curat” este un amestec de gaze a căror proporţie se
menţine constantă în straturile inferioare ale atmosferei. Troposfera este
stratul atmosferic cel mai apropiat de pământ, şi totodată cel mai dens.
Aici se concentrează 80% din volumul total de gaze din atmosferă, şi tot
aici se află biosfera. Componenţii atmosferei sunt: azotul (78,09%),
oxigenul (20,94%), argonul (0,93%), CO2 (0,03%). Acest amestec de
gaze reprezintă peste 99,99% din compoziţia aerului; restul de circa
0,01% este alcătuit din alte gaze ca neon, heliu, hidrogen, xenon,
kripton etc. Echilibrul natural al acestora care s-a menţinut timp de
milioane de ani, este ameninţat acum de activitatea omului. Poluarea
113
atmosferică implică emanarea de substanţe dăunătoare organismelor
vii, în atmosferă.
Substanţele nocive eliberate în aer se dispersează în atmosferă
şi sunt răspândite la distanţe foarte mari, ca urmare a deplasării
maselor de aer. O mare parte sunt preluate ulterior de apa din
precipitaţii prin intermediul căreia ajung în apele de suprafaţă (râuri,
lacuri, mări şi oceane) sau în sol.
Sursele de poluare atmosferică se pot grupa în două categorii:
ƒ
surse
naturale
(erupţii
vulcanice,
fenomene
de
descompunere, uragane etc.);
ƒ
surse artificiale, rezultate în urma activităţilor umane
(transportul auto, industria chimică, metalurgică, sectorul energetic,
etc.).
Poluanţii atmosferici pot produce efecte directe, imediate cât şi efecte
indirecte, pe termen lung.
Conţinutul atmosferic de gaz carbonic (gazul cu efect de seră de
provenienţă antropică cel mai frecvent) a crescut până la 25% de la
debutul revoluţiei industriale (pe parcursul a 1700 de ani) cu o frecvenţă
de 280 părţi la milion până la 350 părţi la milion. Eliminările de gaz
carbonic de origine antropică au condus la sporirea cu 55% a
potenţialului efectului de seră.
Emisiile de metan contribuie cu aproape 15% la creşterea
potenţialului efectului de seră [16]. Metanul este principalul component
al gazului natural ars de către utilajele de încălzit. El provine de la
descompunerea vegetală, câmpurile inundate de orez, mlaştinile,
gazele de baltă, aparatul digestiv al numeroaselor animale, în special
bovinele şi termitele, arderile anaerobe.
Oxidul de azot provine de la arderea combustibilului fosil,
utilizarea îngrăşămintelor azotate, incinerarea arborilor şi rezidurilor de
114
plante. Gazul contribuie la sporirea efectului de seră cu circa 6%. Acest
gaz este la fel cunoscut sub numele de “gaz înveselitor”. Este utilizat
deja şi în calitate de anestezic.
Bioxidul de sulf rezultat din industria neferoasă, alimentară şi
erupţiile vulcanice, are efecte negative directe asupra faunei ş i florei
prin acidifierea solului (pH 4,1 - 4,4), contribuie la formarea ploilor acide
şi provoacă degradarea construcţiilor prin transformarea calcarului în
gips care este mult mai solubil şi permite infiltrarea apei.
Hidrogenul sulfurat
rezultat
din activitatea
vulcanică,
din
prelucrarea cărbunilor şi rafinăriile de petrol, provoacă îmbolnăviri
grave de tip neurastenic caracterizate prin simptome de: astenie,
oboseală, cefalee, anxietate, nervozitate, somnolenţă diurnă.
Fluorul prezent în atmosfera din apropierea fabricilor de aluminiu
ş i superfosfaţi, ajuns în sol prin precipitaţii, distruge microorganismele,
plantele şi insectele (albinele) ş i degradează stratul fertil afectând
negativ recoltele agricole.
Între efectele indirecte, pe termen lung ale poluării atmosferei,
cele mai actuale sunt:
™ efectul de seră
™ ploile acide
™ degradarea păturii de ozon din stratosferă.
Efectul de seră şi încălzirea globală
Gazele deja existente în atmosferă trebuie să reţină căldura
produsă de razele solare reflectate de pe suprafaţa pământului. Atunci
când din cauza poluării creşte proporţia aşa-numitelor “gaze de seră”,
va fi reţinută prea multă căldură, ceea ce va conduce la ridicarea
temperaturii medii a atmosferei pământului; una din cauzele principale
este considerată a fi concentraţiile mari atmosferice de dioxid de carbon
115
şi metan, gaze “greenhouse” ce favorizează reţinerea căldurii,
împiedicând reflectarea ei în straturile atmosferice.
Se consideră că până în 2050, temperatura Pământului va creşte
de la 10C la aproximativ 30C. Dacă încălzirea pământului continuă în
acest mod, gheţarii se vor topi cauzând creşterea nivelului mărilor cu
până la 65cm, inundând zonele mai joase ale unor oraşe, ca să nu mai
vorbim de insule. Cu cât acest proces de încălzire va fi mai rapid, cu
atât posibilităţile de adaptare ale oamenilor şi ale ecosistemelor sunt
mai reduse. În multe zone de glob, anotimpurile nu mai durează aşa
cum era până acum câteva zeci de ani, ci mai puţin, uneori chiar deloc.
Adică trecem brusc de la temperaturi de iarnă aproape la temperaturi de
vară şi invers.
Studii recente arată că o lume aflată într-un proces de încălzire
determină accentuarea extremelor meteorologice. Este astfel de
aşteptat ca o dată cu creşterea temperaturilor să sporească, în anumite
regiuni, inundaţiile catastrofale, secetele, incendiile şi caniculele. Un alt
efect al modificării climatice este legat de creşterea frecvenţei şi
gravităţii furtunilor; acest proces determină dezvoltarea cicloanelor, a
tornadelor, a furtunilor cu descărcări electrice şi a celor cu grindină.
Numărul mare de dezastre naturale, cu pagube materiale considerabile,
produse în ultimii ani poate constitui un indiciu al corectitudinii acestor
conexiuni ştiinţifice. Creşterea cu 3-4 grade a temperaturii mării va
determina o creştere a potenţialului distructiv al uraganelor cu 50% şi va
genera forme de vânt cu viteze de până la 350 km/h.
Ploaia acidă
Ploaia acidă este o consecinţă gravă a poluării atmosferice,
formată când oxizii de sulf şi cei de azot se combină cu vaporii de apă
din atmosferă, rezultând acizi sulfurici şi acizi azotici; aceştia pot fi
transportaţi la distanţe mari de la locul originar producerii şi pot precipita
116
sub formă de ploaie. Acestea apar mult mai intens în zonele reci ale
globului deoarece aici concentraţia amoniacului din aer, care ar putea
neutraliza acizii care se formează, este foarte scăzută (obţinută pe
seama proceselor lente de descompunere ale materiei organice ).
Ploaia acidă distruge plantele şi animalele, arde ţesuturile
superficiale ale plantelor, care se îngălbenesc şi mor. Aluminiul eliberat
de ploi slăbeşte rădăcinile copacilor, favorizând distrugerea lor. Păduri
întregi au dispărut din această cauză. Este şi mai rău dacă ploaia acidă
ajunge în râuri şi lacuri, pentru că acestea transportă otrava la distanţă,
omorând şi cele mai mici organisme. Peştii în contact cu aluminiul
produc un mucus lipicios care le înfundă branhiile şi îi “sufocă”.
Dispariţia stratului de ozon
Stratul de ozon este o regiune a atmosferei de la 19 până la 48
km altitudine, unde formează aşa-numita “pătură de ozon” ce filtrează
razele UV venite de la soare, protejând viaţa pe Pământ. Oamenii de
ştiinţă au fost îngrijoraţi când au descoperit în anii ’70 că produsele
chimice
numite
cloro-fluoro-carburi
(CFC)
folosite
îndelung
ca
refrigerenţi şi în spray-urile cu aerosoli, sunt o posibilă ameninţare
pentru stratul de ozon. Eliberate în atmosferă, aceste chimicale se ridică
şi sunt descompuse de lumina solară, clorul reacţionând şi distrugând
moleculele de ozon – până la 100.000 de molecule de ozon la o singură
moleculă de CFC. Din această cauză folosirea acestor tipuri de compuşi
chimici a fost interzisă în numeroase ţări. Şi alte chimicale, cum sunt
hidrocarburile bromurate ca şi oxizii de azot din îngrăşăminte, pot de
asemenea ataca stratul de ozon. Distrugerea stratului de ozon ar putea
cauza creşterea numărului de cancere de piele şi a cataractelor,
distrugerea anumitor culturi, a planctonului şi creşterea cantităţii de
dioxid de carbon datorită scăderii vegetaţiei.
Emisiile de gaze poluante din activităţile umane, deteriorează
117
pătura de ozon şi declanşează efectul de seră, care la rândul său
provoacă efecte în lanţ: schimbări climatice, creşterea nivelului mărilor,
ploi acide, poluarea aerului, apei, solului, punând în pericol viaţa în
ansamblu.
Combaterea poluării atmosferice comportă trei etape:
- depistarea surselor de poluare;
- controlul analitic al acestor surse;
- măsuri de combatere a poluării pe termen scurt, mediu şi lung.
Ca măsuri de conservare şi prevenire a poluării atmosferei putem
aminti: amplasamentul întreprinderilor puternic poluante trebuie să fie
ales în afara zonelor urbane; supravegherea permanentă a instalaţiilor
aflate în regim de lucru pentru evitarea scăpărilor, accidentelor şi
pierderilor de diverse substanţe în mediu; reducerea emisiilor de gaze
la autoturisme; utilizarea raţională a pesticidelor şi combaterea cât mai
mult a dăunătorilor prin metode biologice; reducerea consumului casnic
de combustibili inferiori prin extinderea sistemelor centralizate de
producere a căldurii şi curentului electric; alegerea unor tehnologii noi
nepoluante în industria chimică şi metalurgică; extinderea automatizării
şi calificarea forţei de muncă; introducerea de sisteme tehnice şi
organizatorice pentru combaterea poluării.
Concluzii
Primele efecte vizibile ale poluării sunt cele estetice care nu sunt
neapărat periculoase şi includ scăderea vizibilităţii datorită acumulării
particulelor de praf aflate în suspensie în aer, mirosul urât produs de
hidrogenul sulfuros emanat din fabricile de celuloză şi hârtie.
Schimbarea climatică va fi însoţită de o perturbare a circuitului
apei şi de o creştere a frecvenţei catastrofelor naturale de origine
climatică: inundaţii, secete, furtuni care vor afecta zonele costiere.
118
Ridicarea temperaturii şi inundaţiile frecvente vor determina extinderea
unor boli infecţioase (salmoneloza, holera).
Schimbarea climatică va fi prea rapidă pentru ecosistemele
naturale să se poată adapta, ceea ce va determina scăderea
biodiversităţii.
Colapsul global al mediului înconjurător este inevitabil. Oamenii
din
toate
colţurile
lumii au
înţeles
necesitatea
adoptării
unui
comportament responsabil faţă de natură.
Organizaţii nonguvernamentale au luat fiinţă la nivel local,
naţional şi international pentru combaterea poluării în întreaga lume.
Există câteva sute de mii de organizaţii la nivel internaţional şi peste
2000 în ţara noastră.
Scopul activităţii noastre educative este responsabilizarea
elevilor, studenţilor şi, implicit, a părinţilor şi a întregii comunităţi locale,
prin cultivarea unor atitudini civice în vederea protejării mediului
înconjurător. Ocrotirea mediului nu este doar o problemă individuală, ci
una colectivă şi necesită ajutor reciproc.
3.3. Alte forme de degradare a naturii
3.3.1. Deşeurile, o problemă acută a mediului
A devenit din ce în ce mai clar că industrializarea şi creşterea
susţinută a populaţiei au condus la consumarea unor cantităţi de
resurse din ce în ce mai mari. În urma unor studii efectuate, s-a
demonstrat că fiecare cetăţean generează zilnic aproximativ 1,5 – 2 kg
de gunoi, din care cel puţin jumătate este reciclabil. Revoluţia industrială
a permis fabricarea pe scară industrială a ambalajelor uşoare,
rezistente, care menţin diversele produse alimentare în condiţii
adecvate pentru mai mult timp. Populaţia Globului a crescut foarte mult
şi este în continuă creştere, în timp ce resursele sunt din ce în ce mai
119
puţin accesibile. În acest fel în scurt timp riscăm să nu mai avem
materiile prime din care să ne realizăm produsele necesare vieţii de zi
cu zi. S-a ajuns până aici deoarece societatea modernă s-a bazat pe
filosofia că „Cosmosul e infinit”. Ne punem întrebarea ce putem face
pentru ca şi generaţiile viitoare să aibă parte de aceleaşi resurse ca şi
noi? Cei trei „R„ pot reprezenta un răspuns la această întrebare:
Reducerea utilizării resurselor în fabricarea produselor necesare
în viaţa de zi cu zi (preferarea produselor vrac, sau puţin ambalate, în
locul celor supraambalate).
Refolosirea obiectelor, fie pentru acelaşi scop pentru care au fost
realizate (o sticlă de suc folosită la udatul florilor), sau pentru alte
întrebuinţări (o sticlă de plastic folosită pe post de ghiveci de flori).
Reciclarea deşeurilor (prin deşeu se înţelege orice obiect care nu
mai este folosit şi este aruncat sau risipit).
Recuperarea şi reutilizarea resurselor reciclabile reprezintă
mijloace de soluţionare a contradicţiei dintre cerinţele procesului de
creştere economică şi caracterul restrictiv al resurselor. Reciclarea este
un concept al secolului xx şi a apărut ca una din posibilităţile de a limita
risipa şi de a utiliza mai eficient resursele.
Deşeurile, dar mai ales cele industriale, constituie surse de risc
pentru sănătate datorită conţinutului lor în substanţe toxice precum
metale grele (plumb, cadmiu), pesticide, solvenţi, uleiuri uzate.
Problema cea mai dificilă o constituie materialele periculoase (inclusiv
nămolurile toxice, produsele petroliere, reziduuri de la vopsitorii, zguri
metalurgice) care sunt depozitate în comun cu deşeuri solide
orăşeneşti. Această situaţie poate genera apariţia unor amestecuri şi
combinaţii inflamabile, explozive sau corozive; pe de altă parte,
prezenţa
reziduurilor
descompunerea
120
menajere
componentelor
uşor
degradabile
periculoase
poate
complexe
şi
facilita
reduce
poluarea mediului. Un aspect negativ este acela că multe materiale
reciclabile şi utile sunt depozitate împreună cu cele nereciclabile; fiind
amestecate şi contaminate din punct de vedere chimic şi biologic,
recuperarea lor este dificilă.
Problemele cu care se confruntă gestionarea deşeurilor în
România pot fi sintetizate astfel:
-depozitarea pe teren descoperit este cea mai importantă cale pentru
eliminarea finală a acestora;
-depozitele existente sunt uneori amplasate în locuri sensibile (în
apropierea locuinţelor, a apelor de suprafaţă sau subterane, a zonelor
de agrement);
-depozitele de deşeuri nu sunt amenajate corespunzător pentru
protecţia mediului, conducând la poluarea apelor şi solului din zonele
respective;
-depozitele actuale de deşeuri, în special cele orăşeneşti, nu sunt
operate corespunzător: nu se compactează şi nu se acoperă periodic cu
materiale inerte în vederea prevenirii incendiilor, a răspândirii mirosurilor
neplăcute; nu există un control strict al calităţii şi cantităţii de deşeuri
care intră pe depozit;
-terenurile ocupate de depozitele de deşeuri sunt considerate terenuri
degradate, care nu mai pot fi utilizate în scopuri agricole; la ora actuală,
în România, peste 12.000 ha de teren sunt afectate de depozitarea
deşeurilor menajere sau industriale;
-colectarea deşeurilor menajere de la populaţie se efectuează
neselectiv; ele ajung pe depozite ca atare, amestecate, astfel
pierzându-se o mare parte a potenţialului lor util (hârtie, sticlă, metale,
materiale plastice).
Toate aceste considerente conduc la concluzia că gestiunea
deşeurilor necesită adoptarea unor măsuri specifice, adecvate fiecărei
121
faze de eliminare a deşeurilor în mediu. Respectarea acestor măsuri
trebuie să facă obiectul activităţii de monitoring a factorilor de mediu
afectaţi de prezenţa deşeurilor.
Efectele reciclării sunt multiple, dintre ele amintesc: reducerea
cantităţii de energie şi de materii prime necesare fabricării de noi
produse; redă circuitului economic importante cantităţi de materie primă;
reduce cantităţile depozitate la rampele de gunoaie sau la incineratoare;
reduce riscurile asupra sănătăţii noastre şi a mediului, cauzate de
deversarea improprie a unor deşeuri periculoase; reduce poluarea
aerului şi a apei.
În domeniul reciclării se impun următoarele strategii:
1. Prevenirea formării deşeurilor;
2. Valorificarea deşeurilor prin optimizarea sistemelor de colectare;
3. Eliminarea finală a deşeurilor care nu şi-au găsit o valorificare.
Conceptul de reciclare cuprinde 3 categorii:
- transformarea naturală (în mediul natural totul este prelucrat fără
pierderi- existenţa circuitelor biogeochimice din natură);
- transformarea în circuit deschis (este posibilă atunci când mediul este
capabil să accepte deşeuri pentru reciclare, de exemplu plasticul
biodegradabil care se descompune natural);
- transformarea în circuit închis (substanţe create artificial ce trebuie
transformate artificial, deoarece nu se descompun natural în ecosistem).
Comisia pentru Mediu şi-a acordat, recent, sprijinul pentru o politică
eficientă de sortare şi tratare a deşeurilor, în funcţie de incidenţa lor
ecologică, în cadrul unui vot asupra proiectului de directivă privind
strategia managementului deşeurilor, propus de Comisia Europeană.
Deputaţii europeni au solicitat o distincţie clară între deşeuri şi subprodusele care mai pot fi exploatate.
122
O gestionare eficientă a deşeurilor constituie aspectul-cheie al
oricărei politici de mediu. Uniunea Europeană produce anual peste 500
kilograme de deşeuri pe cap de locuitor şi, în pofida tehnicilor de
reciclare, cantitatea creşte din ce în ce mai mult. În momentul de faţă
există peste 20 directive şi regulamente europene pentru gestionarea
deşeurilor. În decembrie 2005, Comisia Europeană a propus, însă, o
formă revizuită a directivei din 1975 pentru reciclarea deşeurilor, cu noi
reguli de tratare a acestora şi cu solicitări exprese adresate Statelor
Membre pentru stabilirea unor programe naţionale de reducere a
producţiei de deşeuri. Deputaţii din Comisia de Mediu au prezentat un
set de propuneri pe marginea proiectului Comisiei şi au subliniat,
totodată, importanţa prevenirii apariţiei deşeurilor.
Comisia pentru Mediu doreşte ca noua directivă să menţină cele
cinci categorii de deşeuri, în ordine descrescătoare a priorităţii, în
funcţie de impactul lor ecologic:
1.prevenire; 2. reutilizare; 3. reciclare; 4. alte operaţiuni de valorizare; 5.
eliminare.
Comisia precizează, însă, că Statele membre vor putea să nu
respecte în totalitate această ierarhie, "dacă, în baza unor evaluări şi
analize cost-beneficiu vor avea alternative mai bune de tratare".
3.3.2.
Supraexploatarea
ecosferei
şi
diminuarea
biodiversităţii
O dezvoltare economică avantajoasă se bazează pe principii
durabile în ceea ce priveşte toate componentele naturale: aerul, apa,
solul, biodiversitatea, pădurile şi resursele subsolului. Fiecare din
elementele enumerate mai sus joacă un rol foarte important în viaţa
contemporană. Despăduririle masive au dus la degradarea solului, viituri
violente, colmatarea rapidă a lacurilor naturale şi a bazinelor de
123
acumulare; au modificat negativ regimul precipitaţiilor, condiţiile
climaterice, fapt ce a condus la afectarea formelor de viaţă.
Supraexploatarea florei şi faunei a dus la reducerea populaţiilor
speciilor suprasolicitate până la limita dispariţiei lor, la modificarea
structurii
genetice
şi
a
corelaţiilor
funcţionale
din
ecosisteme.
Vânătoarea masivă/intensă a unor specii de animale a condus la
distrugerea sau chiar extincţia acestora. De exemplu, bizonii din
America de Nord, elefanţii din Africa, tigrii din Asia, castorii din Europa.
În prezent, cea mai mare influenţă asupra multor specii faunistice
o exercită vânatul şi braconajul, deranjarea animalelor în perioada de
reproducere. Acestea reprezintă cauzele principale ale reducerii
efectivelor. Ele au dus la scăderea bruscă a numărului sau la dispariţia
locală a unor specii preţioase, cum sunt vidra, hermelina, cerbul, elanul
etc. Vânatul excesiv al animalelor din categoriile de specii vulnerabile şi
periclitate duce la degradarea puternică a populaţiilor şi dispariţia lor.
Din cauza pescuitului selectiv al speciilor de peşti şi a distrugerii
locurilor de reproducere a lor, a avut loc schimbarea componentei
specifice şi de vârstă a populaţiilor. Asupra stării ihtiocenozelor
influenţează puternic şi introducerea în bazinele acvatice a speciilor noi
de peşti, care provoacă o scădere numerică semnificativă a unor specii
autohtone. Procesele de introducere a speciilor noi de peşti în bazinele
acvatice s-au intensificat în ultimele decenii, omul căutând şi
valorificând speciile cele mai productive şi de interes economic. În
fazele iniţiale ale acestora introducerea unor astfel de specii ca amurul
alb, amurul negru, nisetrul siberian, crapul chinezesc, crapul nobil etc., a
sporit productivitatea bazinelor acvatice, care apoi a scăzut brusc (de 67 ori).
Exploatările forestiere necorespunzătoare pe parcursul ultimelor
2-3 secole, desecarea bălţilor şi mlaştinilor, activităţile în agricultură şi
124
de urbanizare au dus la schimbări substanţiale în structura şi compoziţia
pădurilor,
transformarea
excesivă
a
diferitelor
elemente
ale
landsafturilor naturale. Suprafaţa habitatelor forestiere s-a redus
maximal odată cu creşterea populaţiei. Defrişarea pădurilor duce la
degradarea bazinelor hidrografice, ele având rol în conservarea
resurselor de apă: moderează scurgerile de suprafaţă, echilibrează
alimentarea pânzelor subterane prin apa de infiltraţie.
Terenurile de stepă au fost transformate preponderent în terenuri
agricole. Asupra vitalităţii plantelor şi animalelor s-a răsfrânt negativ şi
schimbarea regimului hidrologic, poluarea rezervoarelor acvatice.
Ecosistemele forestiere, acvatice şi palustre, de stepă şi luncă
sunt puternic degradate şi necesită luarea unor măsuri urgente de
restabilire a vitalităţii lor. Transformările menţionate anterior au
determinat, de asemenea, diminuarea diversitatii biologice şi dispariţia
unui număr mare de specii.
Prin valorificarea terenurilor naturale în scopul creării plantaţiilor
agricole ecosistemele naturale de stepă au fost distruse într-o măsură
de cca 90%, vegetaţia de stepă păstrându-se doar sub formă de pâlcuri.
Rolul ecosistemelor de stepă, în special al celor de stepă propriu-zisă,
este foarte important, deoarece ele dispun de o biodiversitate vegetală,
faunistică, populaţională specifică şi cenotică şi asigură păstrarea
habitatelor în condiţiile specifice geomorfologice, asigură echilibrul
ecologic, rezistenţa ecosistemelor biomurilor stepice şi silvostepice.
Sectoarele de vegetaţie de stepă, majoritatea având tangenţă cu
ecosistemele silvice şi cu cele agricole, contribuie la formarea diverselor
variante de ecotop, ce asigură stabilitatea tuturor tipurilor de
ecosisteme.
Pe de o parte, impactul antropic accelerează procesele de
erodare a genofondului populaţional, specific şi cenotic, iar pe de altă
125
parte, creează habitate cu condiţii favorabile pentru invazia speciilor
alohtone agresive. Tot mai rare şi mai vulnerabile devin comunităţile
primare tipice ecosistemelor şi habitatelor de stepă. Majoritatea speciilor
de plante şi de animale sălbatice din ecosistemele de stepă sunt
periclitate critic, impunându-se măsuri urgente pentru salvarea lor.
În
prezent,
problema
reducerii
ecosistemelor
naturale
şi
depresării faunei în ansamblu are un caracter global. Acest fapt
determină prioritatea conservării biodiversităţii ca o problemă destul de
actuală în domeniul ecologiei pentru toate ţările. Predominarea
agrocenozelor este una din cauzele fragmentării şi izolării populaţiilor
locale, care a generat suprimarea fiecărei specii în parte şi a
complexului faunistic şi floristic în ansamblu.
Un impact puternic asupra biodiversităţii o are exploatarea
intensivă a învelişului de sol pe parcursul a 30 de ani. Ca rezultat al
acestor activităţi au sporit suprafeţele solurilor erodate, afectate de
alunecări de teren, salinizate, degradate din cauza colmatării cu
depozite slab humificate, destructurate, cu bilanţul negativ al humusului.
Toate acestea, în ansamblu, au provocat micşorarea fertilităţii resurselor
de sol şi degradarea diversităţii biologice a solului.
O influenţă negativă asupra biodiversităţii la nivelurile specific şi
ecosistemic l-a avut şi hidroameliorarea, valorificarea terenurilor
funciare, creşterea numărului populaţiei ce au contribuit la schimbarea
esenţială a reţelei hidrografice. Desecarea de bălţi, terenuri umede şi
înmlăştinite din luncile râurilor, schimbarea cursurilor râurilor mici, au
dus la sporirea turbidităţii apelor, distrugerea şi înămolirea habitatelor
hidrobionţilor, distrugerea totală a asociaţiilor de plante şi a habitatelor
pentru animalele acvatice şi palustre. Din cauza distrugerii acestor
habitate, abundenţa multor specii economic valoroase s-a redus brusc
126
şi a sporit cea a speciilor nesemnificative, iar unele din ele au devenit
rare şi au fost incluse în “Cartea Roşie”.
Ameninţarea biodiversităţii şi populaţiilor unor specii de către
mijloacele de transport se manifestă prioritar prin dereglarea condiţiilor
de funcţionare a ecosistemelor naturale şi nimicirea fizică a animalelor
în procesul migraţiei. Pericolul este mare dacă automagistralele
segmentează ariile naturale protejate.
3.3.3. Construcţii de baraje şi canale
-Canalul Suez a produs restructurarea complexă şi profundă a
biocenozelor din estul Mării Mediterane: populaţia unor specii locale s-a
redus la limitã, altele - imigrate s-au înmulţit mult peste nivelul de
echilibru;
- Canalul Panama a creat premisele unei evoluţii divergente a faunei
celor două oceane (Atlantic şi Pacific), în regiunea învecinată canalului;
- Barajul de la Assuan a produs schimbări ecologice nedorite în estul
Mării Mediterane şi pe valea Nilului inferior: regimul viiturilor, reducerea
fertilităţii solului, diminuarea vegetaţiei marine şi a producţiei piscicole.
În schimb, în canalele de irigaţie s-a dezvoltat o bogată vegetaţie şi,
corelativ, o faună nedorită pentru sănătate: specii de nevertebrate ce
sunt gazde intermediare sau vectori ai unor agenţi patogeni.
- Barajul Kariba, pe Zambezi, a dus la: înlocuirea speciilor locale de
peşti cu specii de pe cursul superior ce aparţineau altui complex
faunistic; proliferarea unor specii de plante acvatice ce împiedică
pescuitul şi navigaţia.
127
3.3.4. Introducerea unor specii în ecosisteme
S-a făcut către şi dinspre Europa, respectiv Lumea Nouă (cele
două Americi, Australia, Noua Zeelandă). Transpuse într-un mediu
favorabil, aceste specii s-au înmulţit exagerat, în lipsa duşmanilor
naturali, periclitând echilibrul ecosistemelor în care au fost introduse. În
cazul insulelor unde s-a păstrat şi dezvoltat o remarcabilă floră şi faună
endemică, introducerea noilor specii de către om voluntar sau
involuntar, a distrus întreaga structură a biocenozelor unice, fiind
deteriorate în mod ireversibil.
De multe ori, oamenii introduc deliberat sau accidental, în
anumite regiuni, animale şi păsări care nu aparţin în mod normal acelor
locuri [37]. Acestea ajung ori prădători ai unor specii locale, ori se
înmulţesc necontrolat şi secătuiesc resursele de hrană. Este principala
ameninţare pe plan mondial asupra biodiversităţii, alături de distrugerea
habitatelor.
Dacă o specie îşi poate desfăşura normal viaţa şi se reproduce
într-un ecosistem nou, atunci înseamnă că ea s-a aclimatizat.
Un caz particular îl reprezintă Arhipelagul Galapagos renumit prin
numărul de specii endemice, reprezentând locul unde Charles Darwin a
pus bazele teoriei evoluţioniste.
În acest acest arhipelag au fost descoperite recent specii de
iguane şi broaşte ţestoase de pe continentul sud-american. Acestea
reprezintă o serioasă ameninţare asupra speciilor indigene unice în
lume, precum broaştele ţestoase uriaşe şi iguanele marine.
Acestea au evoluat astfel datorită izolării pe aceste insule situate la
aproximativ 1000 de kilometri de coasta continentului.
În prezent, prin intermediul turiştilor şi pescarilor, tot mai multe
animale din specii străine ajung în Galapagos, unde se pot înmulţi şi
concura cu speciile indigene.
128
Problematica speciilor invazive în mediul terestru este legată de
două aspecte: schimbări de ordin geoclimatic şi activitatea omului.
Speciile eurasiatice au un potenţial invaziv mai mare faţă de
celelalte specii ale globului. Acest lucru se datorează faptului că Eurasia
este un vast continent în care există o serie de structuri caracteristice
(munţi, podişuri înalte, deşerturi) care au funcţionat ca centre de geneză
şi ca bariere de refugiu pentru specii.
Pe de altă parte temperatura între minim şi maxim atinge valori
0
de 20 C. Astfel, s-a favorizat formarea unor tipuri de specii care au putut
popula şi alte teritorii când condiţiile de climă le-au permis. Ex: specii
indigene de plante ierboase de păşune din America de Sud, Africa de
Sud, Australia, au fost înlocuite cu specii europene similare (Rubus,
Pinus). Se estimează că numărul plantelor introduse în Romania este
de 435, din care „38 sunt invazive sau foarte invazive“.
Dintre vieţuitoarele acvatice străine, dar bine aclimatizate la noi,
se disting patru specii est-asiatice: amurul, novacul, singerul şi
scoicarul. Acestea au fost aduse la noi în perioada 1955 – 1960. Dar o
dată cu puietul lor, s-a importat din China şi murgoiul bălţat, fără valoare
economică, polifag şi de talie mică. A evadat din crescătorie şi a ajuns
pe Ilfov, pe Argeş, Ialomiţa şi Dunărea Inferioară. Aceste specii fac însă
concurenţă celor locale, precum crapul, caracuda, linul, roşioara şi
plătica. Mai mult, cel mai răspândit ciprinid asiatic, şi anume carasul
auriu, a preluat nişa ecologică a caracudei, fapt care a dus la dispariţia
ei în majoritatea bălţilor şi a lacurilor. Tot în domeniul peştilor
aclimatizaţi la noi se observă şi câţiva imigranţi americani, mai precis
somnul pitic, care se reproduce pe Crişul Negru, şi bibanul soare, ce
produce mari daune, deoarece se hrăneşte cu icrele şi puietul unor
specii valoroase.
129
În cazul Mării Negre, ne punem întrebarea care va fi următorul
imigrant? Bineînţeles că la o astfel de întrebare nu avem un răspuns
cert. Traficul naval este în continuă creştere cu toate zonele globului
[36]. Şansele cele mai mari de pătrundere le au speciile care fac parte
din foulingul navelor, specii care apar frecvent în asociaţiile de
organisme pe coca navelor care pătrund în Marea Neagră (astfel de
specii bentale sunt- crustacee ciripede Balanus, bivalve mitilide Mytilus,
Perna, crustacee izopode Sphaeroma walkeri, polichete tubicole,
spongieri, celenterate din grupa actiniilor, briozoare, alge verzi sau
roşii). Toate speciile din aceste grupe sunt capabile să producă un
număr mare de descendenţi; şi în plus sunt favorizate de procesul de
eutrofizare. Astfel că ne putem aştepta oricând la noi „oaspeţi” în
bazinul pontic. Ca zone „donoare” de astfel de specii sunt în primul rând
Extremul Orient, zona ţărmului Atlanticului de Nord şi Sud, apele din
zona Noii Zeelande şi sudul Australiei, Marea Mediterană.
Caracteristicile unei specii invazive de succes: trebuie să
îndeplinească următoarele caracteristici:
-
să aibe un areal larg
-
să fie abundentă în zonele de origine
-
să fie o specie vagilă
-
să aibe un spectru trofic larg
-
să prezinte variabilitate genetică
-
să aibe instinct gregar
-
să aibe talia mai mare decât speciile autohtone
-
să fie asociat cu omul
-
să aibe o mare plasticitate ecologică
Speciile invazive vor continua să-şi extindă arealul, ocupând
astfel nişe ecologice rămase libere. Multe specii invazive sunt singurele
capabile să populeze ecosistemele puternic afectate de om, iar în
130
condiţiile creşterii continue a populaţiei umane, acest lucru ar putea
reprezenta o alternativă pentru păstrarea biodiversităţii.
Factorii care afectează calitatea mediului şi echilibrele naturale
acţioneazã de cele mai multe ori conjugat. Efectele acţiunii lor sunt mult
amplificate, cu urmări catastrofale precum alterarea genofondului şi
ecofondului
biocenozelor,
care
duce
la
modificarea
raporturilor
cantitative şi funcţionale între populaţii şi a circuitului materiei în
ecosisteme.
Consecinţe:
a). reducerea productivităţii biologice;
b). reducerea diversităţii genetice (înlocuirea biocenozelor complexe cu
altele simplificate);
c). afectarea gravă a mecanismelor homeostatice ale ecosistemelor, a
capacităţii de autoreglare a biosferei şi, în consecinţă, a condiţiilor vieţii
pe Pământ.
3.4. Convenţii internaţionale cu privire la ocrotirea naturii
Printre tratatele internaţionale pentru protecţia speciilor amintesc:
- Convenţia cu privire la comerţul internaţional cu specii în pericol
(CITES) lansată în 1973 la cererea Programului Naţiunilor Unite pentru
Mediu (UNEP). Acesta a fost semnat de 120 de state şi are în vedere
liste cu speciile a căror comercializare necesită un control strict, ţările
semnatare având obligaţia
să reducă importul şi exploatarea
destructivă a speciilor ameninţate.
- Convenţia pentru conservarea speciilor migratoare (Convenţia
de la Berna) semnată în 1979, care are ca obiectiv principal speciile de
păsări migratoare.
- alte tratate : Convenţia pentru conservarea resurselor marine
din
Antarctica;
Convenţia
internaţională
pentru
reglementarea
131
pescuitului
balenelor;
Convenţia
internaţională
pentru
protecţia
păsărilor şi Convenţia Benelux pentru vânatul şi protecţia păsărilor;
Convenţia internaţională cu privire la tonul din Atlantic; Convenţia
privind protecţia liliecilor, etc.
Ca
reglementări
internaţionale
care
includ
modalităţi
de
procedare în cazul pătrunderii de specii invazive: politica pescăriilor
Nord-Americane; poziţia IUCN privind translocarea organismelor vii;
codul ICES pentru introducerea şi transferul organismelor marine; ghidul
IUCN pentru reintroducerea unor specii; ghidul AFS pentru introducerea
speciilor de peşti ameninţate şi periclitate; ghidul IUCN pentru
prevenirea pierderii biodiversităţii din cauza speciilor invazive; ghidul
pentru controlul vertebratelor exotice din Australia.
Printre tratatele internaţionale asupra habitatelor, putem aminti
trei dintre cele mai de seamnă comvenţii: Convenţia Ramsar asupra
zonelor umede; Convenţia privind protecţia patrimoniului cultural şi
natural al lumii, şi Programul UNESCO Man and Biosphere.
Există numeroase convenţii cu sferă mai redusă de aplicabilitate,
ce promovează conservarea unor ecosisteme şi habitate unicat în
regiuni particulare, ca de exemplu Carta europeană a regiunilor
montane (1994), incluzând aici flora şi fauna antarctică, a Pacificului de
Sud, a Africii şi Europei; Convenţia asupra poluării atmosferice
transfrontaliere din regiunile europene; Convenţia privind protecţia
stratului de ozon (1985); Convenţia cadrul a Naţiunilor Unite privind
schimbările climatice (Rio 1992); Protocolul asupra Ariilor Protejate şi
asupra Biodiversităţii în Marea Mediterană (Barcelona 1995), Consiliul
Europei privind Conservarea Habitatelor Naturale şi a Florei şi Faunei
Sălbatice, Convenţia privind prevenirea poluării marine prin deversarea
deşeurilor şi a altor materiale şi Convenţia mărilor din Programul de
Mediu al Naţiunilor Unite- UNEP,etc.
132
România este şi ea ţară semnatară a numeroase convenţii
internaţionale privind calitatea mediului, biodiversitatea şi protecţia
naturii.
La data de 14.11.1979 România a semnat Convenţia privind
poluarea atmosferică transfrontieră pe distanţe lungi (Geneva), care a
fost ratificată la data de 27 februarie 1991, prin Legea nr. 8/1991.
Ulterior, prin întâlnirea delegaţiilor ţărilor partenere la convenţie, s-au
încheiat 8 protocoale privind măsurile de limitare şi reducere a unor
poluanţi, având efect major asupra calităţii mediului înconjurător.
România a semnat protocoalele privind metalele grele şi poluanţii
organici persistenţi în data de 24 iunie 1998, la Conferinţa Ministerială
“Mediu pentru Europa”, organizată la Aarhus, în Danemarca, iar
protocolul privind reducerea acidifierii, eutrofizării şi nivelul de ozon
troposferic a fost semnat la 30 noiembrie 1999 la reuniunea ministerială
de la Gothenburg din Suedia.
Una dintre problemele majore cu care se confruntă omenirea în noul
mileniu, cu privire la mediul înconjurător, este diminuarea drastică a
stratului de ozon, nu numai la polii Pământului, ci şi în zone intens
populate: nordul Europei, Rusia, sudul Franţei, nordul peninsulei Iberice,
Argentina. Echilibrul stratului de ozon este tot mai periclitat de emisiile
de
substanţe
fluoroclorurate
de
şi/sau
natură
antropică,
bromurate,
cum
sunt
hidrocarburile
tetraclorura
de
carbon,
metil
cloroformul, bromura de metil, substanţe având numeroase utilizări în
industrie sau agricultură. Consecinţele ireversibile ale acestui fenomen
atât asupra ecosistemelor terestre, acvatice şi asupra sănătăţii
populaţiei, cât şi asupra sistemului climatic, au condus la necesitatea
unui efort concentrat la nivel global, şi ca urmare, a fost instituit regimul
internaţional al ozonului la care sunt astăzi partenere 176 de ţări.
133
România a aderat la Convenţia de la Viena privind protecţia
stratului de ozon, adoptată la 25 martie 1985, la Protocolul de la
Montreal privind substanţele care epuizează stratul de ozon adoptat la
16 septembrie 1987 şi la Amendamentul adoptat la Londra la 27-29
iunie 1990 prin Legea nr. 84/15 decembrie 1993.
În 28 noiembrie 2000 au fost transmise către Secretarul General
al Naţiunilor Unite, instrumentele de ratificare a Amendamentului la
Protocolul de la Montreal adoptat la 25 noiembrie 1992 la Copenhaga.
România a devenit Parte la acest amendament începând cu 26
februarie 2001.
Perioada 1 iulie 1999-1 iulie 2000 a reprezentat anul îngheţării
consumului de clorofluorocarburi (CFC) la nivel naţional şi intrarea într-o
nouă etapă a procesului de eliminare treptată a acestor substanţe, în
concordanţă cu obligaţiile care revin ţării noastre ca semnatară a
tratatelor internaţionale menţionate. Cu un consum de 350 tone CFC,
România s-a încadrat în limitele de producţie şi consum stabilite în
cadrul protocolului.
Prin Legea nr. 3/2001, România a ratificat Protocolul de la Kyoto
privind Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite privind schimbările climatice,
numărându-se printre primele state care ratifica acest document
internaţional,
de
o
importanţă
deosebită
pentru
problematica
schimbărilor climatice.
Pentru protecţia calităţii resurselor de apă, se consideră ca
deosebit de importantă Convenţia de la Helsinki, ca şi intrarea în
vigoare a Convenţiei privind cooperarea pentru protecţia şi utilizarea
durabilă a fluviului Dunărea, convenţie ce constitue o continuare a
Declaraţiei de la Bucureşti din 1985. Aceasta este o convenţie regională
cu un caracter permanent ce permite trecerea la o redresare pe etape a
calităţii apelor Dunării prin programe şi planuri de acţiune coordonate
134
între ţările interesate. Planul strategic de acţiune în bazinul fluviului
Dunărea a fost adoptat în decembrie 1994 la Bucureşti. În ceea ce
priveşte Marea Neagră, din 1992 este în vigoare Convenţia pentru
protecţia Mării Negre.
135
CAPITOLUL IV
Descrierea unor parametrii ecologici utilizaţi în monitoringul
biologic
Pentru înţelegerea controlului calităţii mediului trebuie dată o
definiţie concretă a termenului de monitoring ecologic. Există două
sensuri: unul ecologic şi unul tehnologic.
Monitoringul ecologic în sens ecologic, este sistemul de
supraveghere
sistematică
şi
continuă
a
stării
mediului
şi
a
componentelor sale sub influenţa factorilor naturali şi antropici [10].
În sens tehnologic monitoringul integrat reprezintă un sistem
complet de achiziţie a datelor privind calitatea mediului obţinut pe baza
unor măsurători sistematice, de lungă durată, la un ansamblu de
parametrii şi indicatori, cu acoperire spaţială şi temporală care pot să
asigure posibilitatea controlului poluării [34].
Scopurile sistemelor de monitoring al calităţii mediului sunt:
- cunoaşterea gradului de afectare a calităţii mediului de către om;
-obţinerea unor observaţii obiective care să permită sesizarea
tendinţelor în desfăşurarea proceselor ecologice;
- stabilirea unor măsuri de protecţie, conservare, reconstrucţie a
mediului;
- aprecierea reală a raportului cost/beneficiu a lucrărilor tehnice;
- realizarea unui control al eficienţei măsurilor luate în privinţa protecţiei
mediului.
Pentru ecologii care lucrează în domeniul controlului calităţii
mediului, analiza sistemică reprezintă metoda de lucru de bază [17]. Pe
136
baza acestei analize se realizează un sistem coerent de sistematizare
a datelor din teren, de apreciere a fluctuaţiilor diverşilor parametri,
determinând o viziune a stării mediului la diverse nivele (local, regional,
global).
Pentru inginerii de mediu viziunea sistemică înseamnă:
-stabilirea cauză-efect şi raportul emisii-imisii
-stabilirea unor arii de investigare complexe
-urmărirea concomitentă a factorilor abiotici şi a celor biotici
-analiza surse punctiforme-surse difuze
-raport cantitate-calitate
-urmărirea circulaţiei poluanţilor
-managementul mediilor ca resurse şi ca factori afectaţi
-analiza matricială a monitoringului integrat.
În continuare urmează prezentarea succintă a metodelor ce pot fi
utilizate în evidenţierea indicilor care permit caracterizarea cât mai
completă a structurii unei biocenoze.
Orice analiză a sistemelor ecologice se bazează în esenţă pe
studiul comparat al diferitelor componente- fie că este vorba de indivizi,
specii sau asociaţii de organisme. Pentru aceste aspecte se pot folosi
foarte bine metodele de corelaţie.
Analizarea din punct de vedere ecologic a oricărei asociaţii de
organisme
presupune
în
mod
obligatoriu
identificarea
speciilor
componente. Pentru a descifra însă relaţiile stabilite între diferitele
specii ale unei biocenoze, simpla lor identificare nu este suficientă. O
imagine asupra ierarhiilor ce se stabilesc între diferite specii, poate fi
dată de un anasamblu de metode matematice, cunoscute sub
denumirea de analiză sinecologică. Acest tip de analiză ne permite să
identificăm cu precizie speciile care au ponderea cea mai mare în
ecosistem sub aspectul schimburilor energetice cu mediul, care sunt
137
speciile caracteristice unui biotop sau care sunt speciile care au ajuns
întâmplător în zona cercetată. De asemenea putem stabili cu destulă
precizie interrelaţiile stabilite între diferitele specii care alcătuiesc
biocenoza [18].
În ecologie se folosesc date calitative obţinute în urma unor
estimări aproximative, vizuale, fără să se specifice cantităţi.
-date calitative: listele de specii existente într-o asociaţie
-date cantitative: reprezintă rezultatul unor prelucrări pe baza
unor probe prelevate cantitativ, adică raportate la unitatea de suprafaţă
sau volum. Aceste date cantitative sunt de cele mai multe ori
dependente de metodologia de prelevare a probelor.
În analiza sinecologică se folosesc 2 categorii de indici: indici
ecologici analitici şi indici ecologici sintetici.
4.1. Indici ecologici analitici
Această categorie de indicatori se calculează pornind de la datele
brute obţinute pe baza înregistrărilor efectuate pe teren (metoda
eşantionării pătratului de probă; metoda prelevării randomizate (tablă de
şah); metoda liniei transecte), sau în urma colectării unor probe
analizate în laborator. Cei mai importanţi indici din această categorie
sunt: abundenţa, dominanţa, constanţa (frecvenţa), fidelitatea.
Abundenţa
Exprimă proporţia dintre numărul sau masa indivizilor unei specii
faţă de ale celorlalte specii dintr-o anumită zonă. Exprimă valoarea
absolută a efectivului populaţiei. În funcţie de abundenţă, speciile pot fi
rare, relativ comune, abundente, foarte abundente. Abundenţa este bine
să fie exprimată atât prin numărul de indivizi cât şi prin biomasa lor
(greutate). Abundenţa unei specii într-o biocenoză nu este întotdeauna
138
corelată direct cu importanţa ei în funcţionarea biocenozei (speciile cele
mai abundente nu sunt totdeauna şi cele mai importante).
Dominanţa (D%)
Este un indicator folosit în cazul când probele prelevate sunt
calitative, sau se calculează pornind de la abundenţă (cantitativ). În fapt,
dominanţa exprimă aşa-numita abundenţă relativă a unei specii,
reprezentând raportul dintre efectivele unei specii şi suma efectivelor
celorlalte specii din aria studiată.
D
sp . A
=
nr.indivizilor speciei A
x100
nr.total de indivizi
Dominanţa este un indice prin care se încearcă să se exprime
influenţa uneia sau mai multor specii asupra structurii şi funcţionării
biocenozei.
Noţiunea de dominanţă este relativ independentă de mijloacele
de prelevare a probelor şi reprezintă un indicator a productivităţii,
arătând care este proporţia în care participă fiecare specie la realizarea
producţiei de biomasă din biocenoză.
În funcţie de valoarea procentului, speciile se împart în funcţie de
dominanţă, în:
-specii subrecedente, când procentul este sub 1,1%
-specii recedente, când procentul este între 1,2-2%
-specii subdominante, când procentul este între 2,1-5%
-specii dominante, când procentul este între 5,1-10%
-specii eudominante > 10,1%
Când există un biotop fragmentat se poate calcula o dominanţă a
biotopului analizat, ca o medie a dominanţelor obţinute pe fiecare
fragment de biotop (la fel se calculează şi pentru populaţiile
fragmentate).
139
+
+
+ ... + D
x100 ,
D =D D D
n
1
2
3
n
m
unde Dm reprezintă densitatea medie; D1, D2, Dn reprezintă dominanţele
speciei în n probe analizate.
Aceasta permite compararea a două sau mai multe probe sau
grupuri de organisme care par similare.
Frecvenţa (constanţa) (F%)
Este un indice care arată cât de constant se găseşte o populaţie
într-un biotop dat.
C
sp . A
=
nr. probelor cu specia A
x100
nr.total de probe
Arată continuitatea populaţiei în biotop şi ca atare reprezintă un
indice structural. Funcţie de valoarea indicelui, se disting următoarele
categorii de organisme:
-specii accidentale , prezente în 1-25% din probe
-specii accesorii, prezente în 25,1-50% din probe
-specii constante, prezente în 50,1-75% din probe
-specii euconstante, prezente în 75,1-100% din probe.
Fidelitatea
Exprimă tăria legăturilor dintre speciile biocenozei. Această
caracteristică
este
foarte
importantă
deoarece
pune
problema
posibilităţii de a caracteriza biocenozele prin prezenţa unor specii care
devin indicatoare ale stării biocenozelor respective.
În funcţie de preferinţele faţă de o anumită combinaţie de factori
de mediu, speciile se pot împărţi în mai multe grupe:
- specii caracteristice (indicatoare): sunt legate strict de o anumită
biocenoză şi nu pot persista în alte ecosisteme; exemplu- Artemia salina
(crustaceu) trăieşte numai în ape hipersaline; Oxalis acetosella este o
plantă indicatoare de molidişuri sau soluri cu pH acid.
140
- specii preferante: sunt prezente în mai multe tipuri de biocenoze
însă preferă un anumit tip, unde se află în abundenţă mare, în restul
biocenozelor
fiind
în
abundenţă
redusă.
Exemplu-
guguştiucul
Streptopelia decaocto este o pasăre antropofilă întâlnită în ecosisteme
de tip urban, rural, dar este prezentă şi în ecosisteme naturale.
- specii străine: întâlnite cu totul întâmplător într-o biocenoză;
exemplu- în perioada de iarnă se pot observa la noi specii de mătăsar
Bombycilla care este originar din nordul Europei.
- specii ubicviste (indiferente): specii cu valenţe ecologice multiple
(euritope) care pot exista în multe tipuri de biocenoze. Exemplu- algele,
rotifere, viermi oligocheţi, care se întâlnesc în cele mai diferite
biocenoze ale apelor continentale.
4.2. Indici ecologici sintetici
Permit cumularea valorilor unor indicatori analitici, oferind astfel o
imagine de ansamblu asupra interrelaţiilor dintre speciile unei
biocenoze sau permit compararea mai multor biocenoze pe baza
acestor interrelaţii. Din acest punct de vedere, indicii ecologici sintetici
intră în categoria mai largă a indicilor de corelaţie.
Câţiva din cei mai utilizaţi indicatori ecologici sintetici sunt
coeficientul de similitudine Sorensen, coeficientul de afinitate cenotică
(indicele Jaccard), indicele de semnificaţie ecologică (W) şi indicele
Naughton-Wolf.
Coeficientul de similitudine Sorensen
Coeficientul lui Sorensen de similitudine ecologică reflectă gradul
de asemănare dintre două asociaţii/grupe de specii/biocenoze. Se
calculează pornind de la numărul de specii prezente, după formula:
2 x nr. de specii comune în probele A şi B
S = nr. de specii din proba A + nr. de specii din proba B
s
141
Calculând acest coeficient, se constată că ia valori cuprinse între
0 şi 1.
În funcţie de prezenţa/absenţa unor specii, acest indicator arată
gradul de similitudine dintre două probe/asociaţii/biocenoze.
Indicele de afinitate cenotică (q, coeficientul Jaccard)
Indicele reflectă legăturile existente între speciile unei biocenoze
date. În funcţie de valorile acestui indice, pot fi identificate cu precizie
speciile caracteristice, acestea având afinităţile cele mai mari.
Metoda poate fi aplicată şi la perechi de specii, urmărindu-se
valoarea indicelui pentru aceeaşi pereche de specii dar în cazul unor
biocenoze diferite. Calcularea acestui indice, se poate face după
formula:
q AB =
nr. probe cu specia A şi specia B
x100
(nr pr. cu sp. A + nr. pr. cu sp.B ) − nr. pr.cu sp. A şi B
Referitor la stabilirea existenţei unei corelaţii (afinităţi) între două
specii trebuie specificat faptul că prin calcul se poate constata existenţa
unei afinităţi între speciile A şi B. Dar în realitate, ele nu depind direct
una de alta, ci ambele sunt corelate cu un alt factor sau cu mai mulţi
factori şi în special de o bună cunoaştere a modului de viaţă al speciilor
respective.
Indicele de semnificaţie ecologică (W)
Reflectă relaţia dintre indicatorul structural (constanţa) şi cel
productiv (dominanţa), arătând poziţia unei specii într-o biocenoză. În
funcţie de acest indice se poate realiza o ierarhie a speciilor dintr-o
anumită arie cercetată. Formula de calcul a indicelui de semnificaţie
ecologică este următoarea:
142
W
sp . A
=
C
sp . A
x D sp. A x100
10000
C = constanţa sau frecvenţa; D = dominanţa.
După valorile acestui indice, speciile se împart în următoarele
categorii:
W1- când indicele are valori < 0,1% = specii subrecedente
W2- când indicele are valori cuprinse între 0,1-1% = specii
recedente
W3- când indicele are valori cuprinse între 1,1- 5% = specii
subdominante
W4- când indicele are valori cuprinse între 5,1 – 10% = specii
dominante
W5- când indicele are valori > 10% = specii eudominante.
Indicele Naughton-Wolf
Acest indice este folosit de asemenea pentru a aprecia poziţia
speciilor într-o biocenoză, ţinându-se cont de abundenţa speciilor, sau
dacă este posibil de densitate.
Se calculează după formula:
i = A AA
1
+
2
d
Unde A1 reprezintă abundenţa cea mai mare întâlnită în probe
(specia cu abundenţa cea mai mare), A2 este abundenţa speciei imediat
următoare, iar A reprezintă abundenţa totală.
Echitabilitatea ecologică
Este un indice care exprimă modul cum este distribuită
abundenţa relativă la speciile unei biocenoze. În ecosistemele naturale
există de obicei câteva specii dominante, reprezentate printr-un număr
143
mare de exemplare în timp ce altele sunt reprezentate prin exemplare
puţine. Astfel că echitabilitatea ecologică urmăreşte să cuantifice
repartizarea inegală a efectivelor diferitelor specii raportată la o
comunitate ideală în care toate speciile ar fi reprezentate prin acelaşi
număr de exemplare. Există mai mulţi indici folosiţi în analiza
echitabilităţii, printre aceştia amintesc:
-
diversitatea
relativă
(Hr)
care
reprezintă
raportul
între
diversitatea reală (Hs) şi cea maximă
Hr =
H
H(
s
s max )
- diversitatea teoretică (Ms), este folosită în locul diversităţii
relative, deoarece s-a observat că în condiţii naturale diversitatea
maximă nu poate fi atinsă, existând întotdeauna nişe ecologice care pot
fi exploatate de alte specii. Astfel, echitabilitatea (ε) se calculează după
raportul între numărul de specii determinate teoretic (S’) şi numărul
observat de specii (S):
ε=s
,
S
Valorile diversităţii teoretice în funcţie de diferitele valori ale
diversităţii reale sunt calculate şi se pot găsi în tabele speciale.
Procentul obţinut din acest raport (S’/S) ne arată cât la sută reprezintă
diversitatea biocenozei studiate faţă de o comunitate ideală cu acelaşi
număr de specii, dar cu indivizii repartizaţi echitabil între specii.
Diversitatea ecologică
Este un indice complex al structurii unei biocenoze. Este legată
de bogăţia de specii dintr-o biocenoză. Cu cât acest număr va fi mai
mare, cu atât diversitatea va fi mai mare. Diversitatea structurală şi
funcţională reprezintă o condiţie de bază a existenţei sistemelor
144
biologice. Astfel, diferenţierea formelor de viaţă în interiorul fiecărui nivel
trofic permite sporirea intrărilor de substanţă sau energie în nivelul
respectiv, deci folosirea cât mai eficientă a tuturor resurselor şi crează
noi premize pentru creşterea ulterioară a diversităţii. Creşterea
diversităţii pe baza creşterii complexităţii legăturilor dintre specii duce la
realizarea unui control multiplu reciproc şi la creşterea stabilităţii
ecosistemului.
Valoarea diversităţii depinde de:
-gradul de heterogenitate spaţială a biotopurilor
-intensitatea şi specializarea metodelor de complexitate ce
intervin între speciile aceluiaşi nivel trofic
-nivelul de productivitate
-timp
-gradul de diversitate realizat.
Indicele de diversitate (H) este legat de bogăţia în specii a
biocenozei. El stabileşte o relaţie între numărul de specii şi numărul /
biomasa indivizilor ce aparţin fiecărei specii. Acest indice arată gradul
de heterogenitate al biocenozei şi arată şi gradul de stabilitate ecologică
al ecosistemului.
Există trei modalităţi de calculare a diversităţii. Cea mai uzuală
este metoda Simpson, bazată pe teoria probabilităţii:
H =1 − Σ p
2
unde, p= abundenţa fiecărei specii exprimată în probabilităţi
(valoarea procentuală se împarte la 100).
Dacă indicele se calculează cu 4 zecimale, se iau în consideraţie
valori ale abundenţei > 0,7%, pentru calcule cu 3 zecimale se utilizează
valori ale abundenţei > 2%.
După Shannon Weaver diversitatea se poate calcula astfel:
145
H = ∑ N i *log N i
2 N
i =1 N
s
unde, Ni = efectivul speciei i; N = efectivul total.
Pentru a face comparaţii cu valorile altor ecosisteme este necesar
ca probele să fie aduse la un factor comun, diversitatea maximă (Hmax):
H
max
=1 −
1
S
unde, S= numărul de specii.
Cunoaşterea biodiversităţii are o mare importanţă practică. Se
ştie că în timpul dezvoltării unei biocenoze, interrelaţiile dintre specii şi
mediul ambiant tind să atingă o stare de echilibru. Acest echilibru este
de tip dinamic: orice modificare a uneia dintre componentele biocenozei
atrage după sine alterarea echilibrului.
4.3. Alte metode de analiză a corelaţiei la nivelul grupărilor
de specii
Orice sistem viu sau neviu de nivel celular, individual sau
supraindividual, poate fi caracterizat prin mai multe trăsături specifice,
între care se pot stabili diferite legături, tendinţe bazate pe asemănări.
Tipurile de legături pot fi determinate structural în cazul sistemelor nevii,
iar în cazul sistemelor vii această determinare nu mai este valabilă,
deoarece trăsăturile sunt influenţate de factorii de mediu.
De aceea legătura dintre sistemele vii se bazează pe caractere
de tip statistic. Tendinţele pot fi analizate pe două caractere, rezultând
corelaţii simple, sau pentru două sau mai multe caractere, rezultând
corelaţii multiple.
Pentru aprecierea legăturii care apare între trăsăturile stabilite,
este necesară stabilirea unei baze de date cât mai vastă care să
cuprindă o serie de date preliminare sau indici primari. Acest lucru este
146
necesar pentru a surprinde cât mai multe perechi de date din populaţia
supusă analizei. Ulterior perechile de date pot fi reprezentate grafic,
rezultând un grafic simplu pentru corelaţie [18].
Pentru analiza biocenozelor sau ecosistemelor există mai multe
metode de analiză a corelaţiilor. Pot fi utilizaţi coeficienţi binari- calculaţi
pe baza tabelelor cu dublă intrare şi folosind doar abundenţa speciilorse pot utiliza metode care permit aprecierea diferenţei dintre două
asociaţii pornind de la date procentuale sau de la biomasă sau
productivitate, folosind inclusiv teoria informaţiei.
4.3.1. Indici de analiză a similarităţii dintre probe
Indicii de similaritate se referă la gradul de asemănare dintre
două grupări de organisme. Pentru analiza acestui aspect ecologic
deosebit de important, există o gamă variată de indici, de tip binar,
procentual, precum indicele Sörensen, coeficientul Jaccard, coeficientul
Baroni-Urbani-Buser, coeficientul întâlnirii simple, distanţa euclidiană,
indicele Canberra metric, etc.
Coeficienţii binari
Corelaţia dintre două caractere biologice, două asociaţii, grupe de
specii, poate fi apreciată cel mai uşor prin folosirea coeficienţilor binari,
bazaţi pe analiza unor tabele de tip 2 x 2 şi anume tabel cu dublă
intrare:
Proba A
Nr. specii prezente
Nr. specii absente
Proba B
Nr.
specii
prezente
Nr. specii absente
a
b
c
d
Unde:
147
a = reprezintă numărul speciilor prezente atât în proba A cât şi în
proba B;
b = reprezintă numărul de specii prezente în proba B dar absente
în proba A;
c = reprezintă numărul de specii prezente în proba A dar absente
în proba B;
d = reprezintă numărul de specii absente în ambele probe;
Bazându-se pe acest tip de tabel de corelaţie, au fost descrişi mai
mulţi coeficienţi de corelaţie binară. Unii din cei mai des folosiţi sunt
coeficienţii Jaccard şi Sörensen, coeficientul Baroni-Urbani-Buser şi
coeficientul întâlnirii simple (simple matching).
Formulele de calcul sunt:
a
S = (a + b + c )
j
2a
S = 2a + b + c
s
ad + a
S = a + b + c + ad
B
S
SM
=
a+d
a+b+c+d
coeficientul Jaccard
coeficientul Sörensen
coeficientul Baroni-Urbani-Buser
coeficientul întâlnirii simple
Mărimea valorilor acestor coeficienţi ar trebui să ia valori între 0 şi
1. Dar, s-a constatat că mărimea probei şi numărul de specii din
biocenoză influenţează în mod radical valorile.
Utilizarea acestor indici are avantajul că permit compararea a
două grupări de specii prin intermediul listelor de specii. Cu toate
acestea, aceşti coeficienţi nu pot releva importanţa speciilor în funcţie
de efectiv, speciile abundente apar cu aceeaşi valoare ca şi speciile
rare.
148
4.3.2. Indici de analiză a afinităţii cenotice
Indicii de afinitate cenotică arată legăturile stabilite între diferitele
specii dintr-o biocenoză. Prezintă o mare importanţă în stabilirea
grupărilor de specii aflate în relaţii de interdependenţă sau pentru
demonstrarea acestor interrelaţii. Astfel de indici sunt: indicele de
afinitate cenotică al lui Jaccard (q), sau coeficienţi de asocierecoeficientul lui Yule, ceoficientul de asociere interspecifică, indicele lui
Fager, etc. Analizând mai multe tipuri de astfel de coeficienţi, Cole
(1949) arată că pentru o corelaţie perfect pozitivă, coeficientul de
asociere este egal cu 1, iar pentru o asociere perfect negativă
coeficientul are valoarea -1. În lipsa oricărei asocieri, coeficientul este 0.
Indicele de afinitate cenotică –Jaccard (q)
Acest indice a fost descris la punctul 4.2. indici ecologici sintetici.
În cazul acestui tip de indice, pot fi identificate cu precizie speciile
caracteristice, acestea având afinităţile cele mai mari.
Formula de calcul este:
qAB =
Nr. probe care contin sp A si sp B
(Nr probe spA+ Nr probe spB) − (Nr probe cu spAsi spB)
x100
Coeficientul Yule
Aplicarea acestui coeficient arată mai de grabă apariţia asociată a
două specii în probe, în mod întâmplător.
Formula de calcul este:
C
AB
=
ad − bc
ad + bc
Coeficientul de asociere interspecifică
Acest tip de indice a fost introdus de Cole pentru a suplini unele
inconvenienţe de folosire a altor coeficienţi. În acest caz trebuie utilizate
mai multe formule, în funcţie de variantele care pot apare:
149
¾
a, dacă ad ≥ bc
C
AB
=
(a + c )(c + d )
ad − bc
+ /−
(a + b )(b + d )
n(a + b )(b + d )
unde n = valoarea numărului total de evenimente
¾
b, dacă bc > ad şi d ≥ a
C
AB
¾
c, dacă bc > ad şi a > d
C
AB
=
=
(b + d )(c + d )
ad − bc
+ /−
(a + b )(a + c )
n(a + b )(a + c )
(a + b )(a + d )
ad − bc
+ /−
(c + d )(b + d )
n(b + d )(c + d )
Eficienţa acestor metode de analiză a corelaţiilor este diferită şi
depinde de scopul urmărit şi de datele pe care le avem la dispoziţie. De
exemplu, dacă datele brute de care dispunem sunt complexe, incluzând
procente, biomasă, grad de acoperire al solului, etc, se pot utiliza
metode sofisticate care vor oferi o privire de ansamblu mai reală asupra
realităţii din teren.
150
BIBLIOGRAFIE
1. Alexander, M. – Microbial ecology. John Wiley and Sons Inc.,
New York, 1971.
2. Atlas, R.M., Bartha, C. – Diversity of microbial
communities.plenum Press, New York, 1984.
3. Barbu, I., Cenuşă, R. – Echilibre şi dezechilibre ecologice în
ecosistemele forestiere din Bucovina. Editura Pontus Euxinus.
Studii şi cercetări, vol. II, 1982.
4. Băcescu, M., Müller, G.I., Gomoiu, M.T. – Biocenologie bentalăEcologie marină. Editura Acad. RSR, Bucureşti, 1971.
5. Berca, M., – Strategii pentru protecţia mediului şi gestiunea
resurselor. Editura Grand, Bucureşti, 1998.
6. Bleahu, M. – Arca lui Noe în secolul XXI. Ariile protejate şi
protecţia naturii. Editura Naţional Bucureşti, 2004.
7. Bolin, B. – The carbon cycle. Sci. Amer., 1970.
8. Botnariuc, N. – Concepţia şi metoda sistemică în biologia
generală. Editura Academiei, Bucureşti, 1976.
9. Botnariuc, N., Vădineanu, V. – Ecologie. Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti, 1982.
10. Botnariuc, N. – Monitoringul ecologic. Ocrot. Nat. Med. Înconj.,
1987.
11. Botnariuc, N. – Evoluţia sistemelor biologice supraindividuale.
Editura Universităţii Bucureşti, 1999.
12. Brune, A., Frenzel, P., Cypionka, H. – Life at the oxic-anoxic
interface: microbial activities and adaptation. FEMS
Microbiology Reviews, 2000.
13. Cogălniceanu, D. – Managementul capitalului natural. Editura
Art Docendi Bucureşti, 1999.
14. Dale, M. B. – Systems analysis and ecology. Ecology, 1970.
15. Delwiche, C.C. – The nitrogen cycle. Sci. Amer., 1970.
151
16. Girardet, H. – The Gaia Atlas of “CITIES”. New directions for
sustainable urban living. Gaia Books Ltd, Lobdra, Marea
Britanie,1996.
17. Godeanu, S. –Elemente de monitoring ecologic/integrat. Editura
Bucura Mond, Bucureşti, 1997.
18. Gomoiu, M. T., Skolka M. – Ecologie. Metodologii pentru studii
ecologice. Ovidius University Press, Constanţa, 2001.
19. Halffter, G. – A strategy for measuring landscape biodiversity.
Biology International, 36, 1998.
20. Halfon, E. – Theoretical systems ecology. Acad. Press. Inc.,
London-New York, 1979.
21. Hayman, D.S. – Phosphorus cycling by soil microorganisms and
plant roots. Butterworths, London, 1975.
22. Hawksworth, D. L. – Biodiversity in microorganisms and its role
in ecosystem function. IUBB, Paris, 1992.
23. Long, S.R., Peters, N.K., s.a. – Genetic analysis of Rhizobiumplant interactions. Springer-Verlag, Berlin, 1986.
24. Meadows, D.H., s.a. – Beyond the limits, global collapse or a
sustainable future. Earthscan Publications Ltd, Londra, Marea
Britanie, 1995.
25. Mohan, Gh., Ardelean, A. – Ecologie şi protecţia mediului.
Editura „Scaiul”, Bucureşti, 1993.
26. Odum, E.P. – Fundamentals of ecology. W.B. Saunders
Company, Philadelphia, Toronto, 1971.
27. Odum, E.P. – Diversity as function of energy flow. Junk, Den
Haag, 1975.
28. Ormerod, J.G. – The carbon cycle in aquatic ecosystems.
Cambridge Univ. Press., London, 1983.
29. Phipps, D.A. – Metals and metabolism. Clarendon Press,
Oxford, 1978.
30. Pora, E.A. – Consideraţii asupra importanţei factorului rhopic în
desfăşurarea vieţii în Marea Neagră. Hidrobiologia, Bucureşti,
1961.
152
31. Prigogine, I., Nicolis, G. – Biologhiceskii poriadok, struktura i
neustoicivost. Usp. Fiz. Nauk., 1973.
32. Ramade, F. – La pollution des oceans par les composes
organohalogenes. Pollut. Eaux mar, Paris, 1976.
33. Ramade, F. – Ecologie des ressources naturelles. Mason,
1981.
34. Rojanschi, V. – Evaluări de impact şi strategii de protecţie a
mediului. Universitatea Ecologică Bucureşti, 1995.
35. Roswall, T. – Aquatic microbial ecology. Amer. Soc. Microbiol.,
Washington D.C., 1980.
36. Skolka, M. – Increase of biodiversity by immigration – new
species in the Romanian fauna – Beroe ovata, Corbicula
fluminea, Doridella obscura, Eriocheir sinensis, Callinectes
sapidus. Univ. Bacău, Studii şi Cerc. de Biol, 1998.
37. Skolka M., Gomoiu M.T. – Impactul ecologic al pătrunderii de
noi specii în ecosistemele acvatice; Ovidius University Press,
2004.
38. Stugren, B. – Ecologie teoretică. Editura „Sarmis”, Cluj-Napoca,
1994.
39. Tyler-Miller, G.– Living in the environment. Wadsworth
Publishing Company, USA, 1996.
40. Watson, M. A. – Age structure and mortality within a group of
closely related mosses. Ecology, 1979.
41. Zarnea, G. – Tratat de microbiologie generală. Editura
Academiei Române, vol. V, Bucureşti 1994.
42. Zeigler, B. P. – Theory of modelling and simulation. Wiley, New
York, 1976.
43. *** http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleromanian.html
44. *** 1989- SOS! Natura în pericol!, Editura Politica, Bucureşti.
45. ***2002- Degradarea şi ameliorarea- prevenire, reducere,
refacere, reconstrucţie, recultivare, luare în cultură. ICPA,
Bucureşti.
153
Tiparul executat în
Tipografia
UNIVERSITĂŢII MARITIME
Constanţa
154