Click here to load reader

Ecosistemul 2.1 Biotopul - upg-

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Ecosistemul 2.1 Biotopul - upg-

2Ecosistemul reprezint unitatea de baz structural si funcional a
ecosferei, alctuit din biotop si biocenoz, ce formeaz un ansamblu integrat
în permanent interaciune i în care se poate realiza productivitatea
biologic.
In structura biotopului sunt incluse substanele anorganice, factorii
geografici, mecanici, fizici, fizico-chimici etc. i relaiile dintre aceti factori.
Structura biotopului determin configuraia ecosistemului, ea putând fi
caracterizat de diferite tipuri de mediu: continental, insular, edafic, acvatic
etc.
diversitatea, distribuia în spaiu, numrul i biomasa speciilor componente,
dinamica i relaiile dintre specii.Unitatea funcional a ecosistemului rezult
din structurile sale integrate sistemic. Prin funcia sa energetic, ecosistemul
reprezint o unitate funcional autoreglabil. Procesele ecoenergetice
alctuiesc fluxul energetic care reprezint atât trecerea prin ecosistem a
energiei inclus în hran, cât i transformarea acesteia în energii: bioelectric,
chimic, caloric, mecanic etc.
terestre i ecosistemele acvatice. Deosebirea esenial dintre aceste sisteme
const în faptul c ele sunt populate de specii diferite.
Componentele structurale sunt aceleai în ambele tipuri de
ecosisteme. Când exist aceeai cantitate de lumin i de substan mineral,
atunci algele microscopice i macroscopice din fitoplancton pot produce
aceeai cantitate de protoplasm vie într-un interval de timp dat, la fel ca i
plantele terestre. Ambele tipuri de productori susin câte o serie similar de
consumatori i de descompuntori.
activ a ecosistemului, modificrile lor din diverse motive (inclusiv poluare)
determinând transformri ale biocenozei i implicit ale ecosistemului.
Aa cum s-a artat, biotopul este componenta nevie a ecosistemului,
iar factorii abiotici care-l alctuiesc, dup modul cum acioneaz, se pot
grupa în:
sunt lumina, aerul, apa etc.
factori de influen care intervin uneori, fr a fi necesari
existenei vieuitoarelor, de exemplu: inundaiile, poleiul, o
furtun etc.
factori abiotici direci ce acioneaz nemijlocit asupra
organismelor vii (oxigenul etc.);
modului de intervenie al altor factori; de pild, umiditatea i
vântul, pot modifica aciunea temperaturii asupra organismelor.
In raport cu modificarea factorilor abiotici, posibilitile de
supravieuire ale organismelor se situeaz între anumite valori maxime i
minime, ce reprezint amplitudinea toleranei individuale a populaiei sau a
speciei. Limitele de toleran ale organismelor (speciei) pot fi "largi" sau
"înguste". Gradul toleranei relative favorabile se noteaz cu prefixele euri-
si steno- adugate la numele factorului considerat. Termenul de euri- adugat
unui factor reprezint limite largi suferite de un organism pentru acel factor i
termenul steno- - limite restrânse pentru factorul respectiv. De exemplu, omul
este un organism euriterm fa de temperatur, întâlnindu-se de la ecuator
pîn la poli, iar fluturele de mtase este stenoterm, supravieuind numai între
variaii foarte precise de temperatur (minim +20C i maxim +30 C).
Structura biotopului cuprinde totalitatea factorilor abiotici: natura
substratului (terestru sau acvatic), tipul de sol, textura i componentele
minerale ale solului, tipul de ap: stttoare, curgtoare, dulce, srat etc.;
factorii geografici i climatici (lumina, temperatura, umiditatea, curenii
aerieni, presiunea); chimismul mediului, pH-ul, salinitatea, elementele
minerale. Printre factorii abiotici din cuprinsul biotopului un rol important îl
prezint i substanele organice.
dintre diferii factori abiotici.
indirect, prin imprimarea unor trsturi particulare ale altor factor ecologici
(lumin, temperatur, umiditate etc.).
Poziia geografic pe glob (latitudinea i longitudinea) a unui
ecosistem va indica integrarea acestuia într-o anumit zon climatic, deci cu
anumite caracteristici ale factorilor ecologici.
Altitudinea reprezint un factor ecologic important în distribuia
organismelor în diverse ecosisteme din aceeai zon climatic. Cu creterea
altitudinii scade atât temperatura, cât i presiunea atmosferic, iar vântul,
luminozitatea i umiditatea se intensific. In consecin, biocenozele se
etajeaz avînd o structur diferit la diverse înlimi.
In regiunile de es, în condiiile naturale din ara noastr, se instaleaz
o vegetaie de pajiti i tufiuri xerofite, în timp ce în zonele montane i
colinare se instaleaz o vegetaie preponderent lemnoas, caracterizat prin
pduri de foioase i conifere.
27
Dac ne referim la mamifere, la altitudine înalt crete numrul
hematiilor i se intensific respiraia.
Expoziia geografic, influeneaz de asemenea viaa din cuprinsul
unui ecosistem.
In raport cu expoziia geografic, factorii care se modific cel mai
mult sunt factorii mecanici (curenii aerieni) i toi acetia, în corelaie cu ali
factori ecologici, determin modificri în cadrul populaiilor i biocenozelor.
Morfologia unui ecosistem contribuie substanial la creterea sau
eliminarea diversitii specifice. Astfel, o insul cu rmurile sinuoase i cu
numeroase golfuri va prezenta o diversitate specific mult mai mare decât o
insul de aceleai dimensiuni, dar cu rmurile aproape circulare.
2.1.2 Factorii mecanici
Dintre factorii mecanici cei mai cunoscui, cu rol important în
ecosistem, sunt cei reprezentai de micarea aerului (vântul) i apei (cureni),
iar cu rol mai puin important cutremurele de pmânt i erupiile vulcanice.
Vântul deplaseaz aerul datorit diferenelor de temperatur între
zonele de presiune înalt i joas i determin numeroase efecte asupra
organismelor, mai ales în regiunile unde sufl în permanen i pe direcie
dominant.
Din punct de vedere ecologic, curenii de aer îi putem grupa în vânturi
cu caracter de regim (alizeele) sau cei ce sufl cu o anumit periodicitate (de
exemplu, crivul a crui intensitate maxim este iarna) i vânturi cu caracter
neperiodic (furtuni, uragane).
Vânturile din prima categorie au rolul ecologic cel mai important. De
pild, curenii aerieni care acioneaz pe suprafee întinse lipsite de un strat
vegetal continuu determin cu timpul apariia fenomenului de eroziune.
Eroziunea eolian este foarte accentuat în zonele stepice i de pustiu, mai
ales acolo unde textura solului este de natur nisipoas sau constituit din
aluviuni.
Micarea apei. Dei din punct de vedere al micrii, apele sunt
împrtie în curgtoare i stttoare, nu înseamn c acestea din urm se afl
în nemicare. Deplasri i micri ale apei exist în toate apele stttoare
(bli, lacuri, mri i oceane) exprimate prin cureni orizontali, cureni
verticali ascendeni (de convecie), valuri, oscilaii de nivel etc.
In cazul apelor curgtoare, viteza lor de micare este determinat de
gradul de înclinare al pantei, aceasta sczând progresiv de la aproximativ 5
m/s în zona de pârâu, la 3 m/s în zona de râu i la 0,15 m/s în zona fluvial.
Curenii oceanici. Micrile apelor din mediul marin sunt
determinate de doi factori mai importani: l) de vânturile regulate (de
exemplu, alizeele) sau de cele periodice (musonice) i 2) de diferena de nivel
sau de densitate dintre dou bazine marine învecinate.
In Marea Neagr exist un curent circular în jurul bazinului pontic cu
o micare în sensul invers acelor de ceasornic i doi cureni ciclonali, câte
28
unul în fiecare din jumtatea de vest i de est a Mrii Negre care se rotesc
invers unul fa de cellalt. Mai exist cureni generai de structura
termohalin a apei sau produi de valurile excepionale ale Dunrii care pot
deplasa importante mase de ap.
Valurile au un rol important în desfurarea vieii acvatice. Ele se
datoreaz aciunii vântului i produc în mediul marin amestecarea a mari
mase de ape.
Fluxul i refluxul sau micrile mareice reprezint înaintarea i
retragerea periodic a apei din mrile deschise i din oceane ca urmare a
aciunii forei de atracie a Soarelui i a Lunii. Micarea apei produs de flux
i reflux are în fiecare moment dou unde: una solar i una lunar. Unda
lunar este de amplitudine mai mare decît cea solar datorit atraciei mai
puternice a Lunii, aceasta fiind situat mai aproape de Pmânt.
Marile cantiti de ap deplasate de flux i reflux produc cureni de o
for considerabil. Pe plan mondial energia elaborat de micarea mareic
este estimat la 3 x lo9 kW/an. Folosirea acestei surse energetice nepoluante
de ctre omenire va fi tot mai mult posibil în viitorul apropiat.
Cutremurele de pmânt produc modificri importante în litosfer,
afectând în special ecosistemele urbane.
Erupiile vulcanice au provocat victime i schimbri ale peisajului
natural în diverse regiuni ale globului. De exemplu, în anul 79 e.n. oraele
romane Pompei i Herculanum, datorit erupiei vulcanului Vezuviu, au fost
acoperite cu lav.
Uneori, cutremurele i erupiile vulcanice sunt însoite de furtuni care
antreneaz valuri sau dau natere la alte fenomene meteorologice ce mresc
consecinele negative asupra ecosistemelor.
temperatura, umiditatea, lumina i focul.
Temperatura, ca factor fizic, influeneaz structura, activitatea
fiziologic, comportamentul, distribuia i dinamica organismelor.
Temperatura atmosferic condiioneaz în mare msur existena
organismelor terestre, acionând asupra repartiiei lor pe suprafaa globului.
Din punct de vedere al capacitii de adaptare la variaiile termice,
organismele se încadreaz în trei categorii:
- euriterme (euros = larg i thermos = cldur), organismele capabile
s suporte variaii termice foarte largi;
- stenoterme (stenos = îngust i thermos = cldur) acele organisme
care suport variaii mici i foarte precise de temperatur;
- mezoterme organisme ce se dezvolt în limite medii de temperatur.
In raport cu reaciile la modificarea temperaturii, animalele se
grupeaz în dou categorii: poikiloterme i homeoterme.
29
corpului se modific odat cu variaiile termice ale mediului extern,
ridicându-se exagerat sau sczând foarte mult (mai ales în timpul hibernaiei
sau estivaiei). Acest comportament se întîlnete la nevertebrate, peti,
amfibieni, reptile, unele psri i mamifere.
Homeotermele cuprind speciile care au temperatura intern a corpului
aproape constant, indiferent de modificrile mediului ambiant (majoritatea
psrilor i mamiferelor).
factorul limitant de care depinde numrul anual de generaii.
Umiditatea. Apa este constituentul esenial al fiinelor vii. Corpul
multor animale inferioare (spongieri, meduze) este alctuit în procente de
peste 90% din ap. La mamifere, circa 93% din greutatea sângelui i 80% din
masa muscular conin ap.
In natur, apa joac rolul de factor limitant în dezvoltarea i
distribuia speciilor pe glob. De exemplu, reducerea precipitaiilor anuale sub
750 mm oprete dezvoltarea arborilor, iar sub 250 mm determin apariia
pustiurilor.
Apa în natur se afl sub cele trei forme de agregare: lichid, solid i
gazoas.
Apa lichid intr în componena oceanului planetar, a lacurilor,
râurilor, fluviilor, a pânzei freatice i a precipitaiilor sub form de ploi.
In raport cu nevoile de ap, organismele se difereniaz în patru
grupe:
- Organisme acvatice sau hidrofite (plante) i respectiv hidrofile
(animale) care triesc numai în ap, de exemplu, nufrul (Nimphaea alba),
larvele efemeropterelor i odonatelor etc.
- Organisme higrofite (plante) i corespunztor higrofile (animale)
care triesc în locuri cu umiditate excesiv i suport variaii mici, de
exemplu, coada calului (Equisetum arvense), râma (Lumbricus terestris) etc.
- Organisme mezofite (plante) i respectiv mezofile (animale) care
ocup biotopi cu umiditate moderat suportând variaii mari ale umiditii, de
exemplu, plantele din pajitile naturale ale zonei temperate (Poa pratensis,
Dactylis glomeratus etc.); unii amfibieni (Salamandra salamandra, Hyla
arborea).
- Organisme xerofite (plante) i respectiv xerofile (animale) care se
întâlnesc în zone aride, cu un deficit permanent sau temporar de umiditate,
atât în aer cât i în sol, de exemplu, palmierul de cear, opârla australian
etc.
Precipitaiile sub form de zpad joac un rol termoizolator pentru
speciile ce ierneaz în sol sau la suprafaa sa.
Animalele care rmân active în timpul iernii, au fost grupate în
chionofobe i chionofile. Primele duc o via subnival, celelalte o via
supranival. Intre ele, pot exista specii chionoeufore (rezistente la zpad).
Grindina are o aciune direct asupra plantelor i animalelor, mai ales
atunci când aversele sunt de intensitate ridicat.
30
Umiditatea aerului reprezint cantitatea de ap existent la un moment
dat în atmosfer sub form de vapori. Pentru organisme, umiditatea aerului
are o importan deosebit. Ea condiioneaz intensitatea transpiraiei i deci
consumul de ap al plantelor.
Lumina. Viaa organismelor este influenat de lumin prin trei
aspecte: durat, intensitate i lungime de und. In natur, lumina provine de
la Soare, ale crui radiaii globale (G) sunt formate din radiaii solare directe
(S) i radiaii solare difuze (D), de unde G = S + D. Lumina solar este
compus din radiaii ultraviolete, cu lungimea de und de 0,28 - 0,38m;
radiatii vizibile (fotosintezante) cu lungimea de und de 0,38 - 0,78m i
radiaii infraroii cu lungimea de und de 0,78 - 3m (figura 2.1).
% (valori relative)
Lungimi de und
Ultraviolet Vizibil Infrarou
SPECTRUL SOLAR FOTOSINTEZA
Cu privire la durata iluminrii, aceasata variaz în diverse zone
geografice din cauza inegalitii zilelor i nopilor. Pe msur ce ne apropiem
de poli, perioadele zilelor i nopilor continui cresc i sfâresc prin a
predomina. Pentru emisfera nordic, valorile mrimii zilelor i nopilor polare
sunt prezentate în tabelul 2.1.
Durata zilei este mai mare fa de a nopii din cauza refraciei
atmosferice. Intre cele dou cercuri polare, durata zilei crete iarna de la poli
spre ecuator i vara invers.
31
Tabel 2.1 - Durata zilelor i nopilor polare la diferite latitudini
Latitudinea Ziua polar Noaptea polar
70 70 zile 55 zile
75 107 zile 73 zile
80 137 zile 123 zile
85 163 zile 150 zile
Dup cantitatea de lumin tolerat, organismele se grupeaz în
fotofile (care triesc în lumin puternic), mezofotofile sau fotosciafile (care
se dezvolt la o cantitate moderat de lumin) i fotofobe sau sciafile (ce
evit lumina).
Homocromia, umbra criptic, coloraia de avertizare, mimetismul,
sunt influenate de asemenea de aciunea luminii i de adaptarea animalelor
de a percepe culorile din mediu. Lipsa luminii în condiiile vieii subterane
(peteri, galerii) conduce la depigmentarea i atrofierea ochilor la numeroase
populaii de animale.
Fr lumin, viaa plantelor verzi nu poate exista. Lumina solar este
indispensabil plantelor pentru realizarea în frunzele lor a asimilaiei
clorofiliene. In absena luminii, plantele se etioleaz.
Focul, ca factor ecologic influeneaz structura, dinamica i
succesiunea biocenozelor afectate. Dei focul este considerat ca un factor
distructiv, unele observaii au artat c în unele situaii el capt caracter de
regim cu efecte ecologice complexe.
Efectele focurilor din savane asupra fertilitii solurilor din regiunile
tropicale rmân un subiect mult controversat. In general, în aceste regiuni,
incendiile determin creterea potenialului productiv al solurilor, favorizând
constituirea unui covor de graminee.
Focul, a constituit factorul primordial al reducerii pdurilor din rile
mediteraneene, fiind favorizat i de ariditatea estival care caracterizeaz
aceti biotopi.
incendii preculturale, utilizate pentru defriarea pdurilor;
incendii culturale, destinate curirii terenurilor dup recoltare;
incendii pastorale, care favorizeaz dezvoltarea covorului de
graminee în detrimentul vegetaiei arbustive i arboricole.
Incendiile modific condiiile ecologice ale mediului i elimin
numeroase specii vegetale i animale.
Perturbaiile microclimatice determinate de foc se traduc prin
creterea fluctuaiilor termice zilnice, modificarea compoziiei aerului (scade
coninutul de oxigen i crete cel de dioxid de carbon), majorarea pH-ului i
cantitii de elemente nutritive din sol, reducerea humusului i a capacitii de
reinere a apei.
2.1.4 Factorii chimici
Azotul. Azotul elementar se afl în atmosfer în proporie de 78,44%
(peste 3/4 din volum). Sub aceas stare, azotul nu exercit în mod obinuit
nici o aciune asupra majoritii organismelor. Ptrunderea sa în
componentele biocenozei se realizeaz numai dup ce a fost fixat de anumite
microorganisme (de exemplu Rhizobium phaseoli, R. trifolii etc.), precum i
prin metabolizarea unor compui organici de ctre plante i animale.
Prezena azotului în organismele vii este legat, mai ales de
compoziia proteinelor, substane caracteristice vieii.
Oxigenul. Oxigenul intr în compoziia atmosferei în proporie de
cca. 23% gr. (21%vol). In ap, el reprezint circa 89% din greutate, iar în
litosfer se afl în proporie de 50%, intrând în componena tuturor rocilor, în
special a celor ce conin silicai i carbonai.
Pentru lumea vie, oxigenul are rol esenial în respiraie. In funcie de
capacitatea organismelor de a folosi în respiraie oxigen molecular liber sau
inclus în substane organice, fiinele vii se grupeaz în aerobe (majoritatea
plantelor i animalelor pluricelulare i o parte din cele monocelulare) i
anaerobe (unele microorganisme).
In mediul terestru aerian, oxigenul se afl în cantiti suficiente, îns
nu este distribuit uniform sczând odat cu creterea altitudinii i fiind
insuficient în locurile cu emanaii puternice de dioxid de carbon din unele
peteri i în straturile profunde ale solului unde devine factor limitant în
rspândirea speciilor.
In mediul acvatic, oxigenul se afl dizolvat în cantiti mai reduse,
uneori, lipsind complet din ap fapt care limiteaz dezvoltarea vieii. Dioxidul de carbon (CO2). Dioxidul de carbon este un component
relativ constant al atmosferei reprezentând circa 0,035% din volumul aerului.
Acest gaz este de 35 de ori mai solubil în ap decât oxigenul, atingând
concentraiile cele mai ridicate în apele srate.
Creterea concentraiei de dioxid de carbon din aer pân la 1-3% fa
de valoarea normal, determin mrirea apreciabil a frecvenei respiraiei,
iar la animalele hibernante accelereaz instalarea strii de hibernare.
Pentru populaia uman, dioxidul de carbon este unul din componenii
primordiali ai mediului extern i intern, fiind evacuat pe cale respiratorie în
proporie de 4,7% (22-23 l/or).
Sursele de CO2 din bazinele acvatice sunt reprezentate, în special, de
activitatea vital a populaiilor vegetale i animale i de descompunerea substanelor organice. In ap, CO2 intr în reacie cu diveri compui
formând carbonai i bicarbonai ce sunt surse nutritive pentru unele specii i
totodat au rolul de a pstra pH-ul apei la un nivel apropiat de valoarea
neutr.
Rata fotosintezei crete pân la o anumit concentraie proporional
cu creterea coninutului de dioxid, dar concentraia prea mare poate s
33
inhibe acest proces, mai ales dac creterea concentraiei de CO2 este
asociat cu scderea celei de O2.
Concentraia ionilor de hidrogen (pH-ul). Organismele s-au adaptat
în cursul evoluiei lor la diverse valori ale pH-ului. Exist plante care se
dezvolt la un pH constant, fiind adevrai indicatori ai mediului .
Larvele unor insecte se dezvolt în medii cu valori foarte limitate ale
pH-ului, de exemplu, cele ale speciei Polyphilla fulo populeaz ape cu pH-ul
cuprins între 7-8. Exist îns i specii care s-au adaptat la variaii largi ale
pH-ului. Astfel, protozoarele suport variaii de pH cuprinse între 3,9 i 9,7.
In solurile i apele cu pH sczut (puternic acide), se gsesc în general
puine substane nutritive, deci i productivitatea organismelor este redus.
Cu toate c pH-ul reprezint un factor chimic important al mediilor de
via acvatic i terestru, fluctuaiile sale nu sunt considerate implicate direct
în delimitarea arealului speciilor i deci în determinarea structurii
biocenozelor naturale.
Salinitatea (S o/oo). Salinitatea reprezint gradul de concentrare în
sruri al bazinelor acvatice. Salinitatea medie din ecosistemele marine este de
35o/oo, cu oscilaii între 35 i 37o/oo, în oceanele deschise. In Marea Roie
atinge 41o/oo, iar în Marea Neagr i Marea Baltic scade la 17o/oo.
Fa de gradul de toleran al organismelor la diverse amplitudini ale
salinitii, acestea se difereniaz în dou grupe ecologice: stenohaline, care
suport variaii înguste ale salinitii i eurihaline, care suport variaii largi
ale acestui factor.
In raport cu gradul de concentrare în sruri, apele se clasific în ape
dulci (S o/oo = 0-2), ape salmastre (S o/oo = 2-17) i ape marine (S o/oo =
peste 17) .
Apele dulci sunt caracterizate printr-un coninut mare de carbonai
(79%), sulfai (13%) i cloruri (6,9%) i ele sunt populate de o faun
caracteristic, mai ales în comparaie cu cea salmastr sau marin. De
asemena, gradul de specificitate este mai sczut.
O particularitate ecologic a organismelor ce populeaz apele
salmastre (au salinitate variabil cauzat de existena unui aport consistent de
ape dulci în mri fr maree puternic înct apa dulce rmâne mult timp
deasupra apei srate) const în faptul c în marea lor majoritate acestea sunt
stenohaline. Tolerana la o salinitate variabil este asigurat de prezena unor
mecanisme de reglaj (activitatea organelor de excreie, membrane
impermeabile pentru ap etc.).
In ansamblu, salinitatea este un factor chimic important al
ecosistemelor acvatice ale crei fluctuaii în timp i spaiu influeneaz în
mod profund structura specific a biocenozelor naturale, induce adaptri
complexe la populaiile componente, condiionând rspândirea geografic a
speciilor.
Substanele minerale din sol. Viaa organismelor terestre este de
neconceput în lipsa solului. Aceasta constituie sursa de substane minerale i
de ap necesar plantelor, biotopul animalelor din sol, substratul i fondul
34
speciilor terestre. Factorii care au contribuit la formarea solului sunt de natur
abiotic i biotic (figura 2.2).
Figura 2.2 - Principalii factori ce intervin în formarea solului: clima, înclinaia
terenului i organismele
Solul conine elemente vitale necesare tuturor organismelor
reprezentate prin sruri dizolvate, numite i sruri biogene care pot fi grupate
în macroelemente (necesare organismelor în cantiti mari), de exemplu
fosforul (P), azotul (N2), potasiul (K), sulful (S), calciul (Ca), magneziul
(Mg), fierul (Fe), i în microelemente (necesare organismelor în cantiti
mici), de exemplu: borul (B), clorul (Cl), cobaltul…