Transcript
  • Universitatea de tiine Agronomice i Medicin

    Veterinar

    FACULTATEA DE AGRICULTUR

    Prof.univ.dr.ing. PENESCU AURELIAN

    ECOLOGIE SI PROTECTIA MEDIULUI

    BUCURETI

    2013

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    2

    CUPRINS

    1. Tema nr.1

    ECOLOGIA I PROTECIA MEDIULUI TIIN INTERDISCIPLINAR

    1.1. Definiia i importana ecologiei..7

    1.2. Obiectivul disciplinei...9

    1.3. Subdiviziuni.....9

    1.4. Relaiile ecologiei cu alte discipline..10

    1.5. Dezvoltarea ecologiei ca tin..11

    1.6. Dezvoltarea ecologiei n Romnia.....12

    1.7. Noiuni de baz n ecologie...15

    1.8. Test de evaluare nr.1..18

    1.10.Bibliografia minimal..19

    2. Tema nr.2

    TEORIA SISTEMELOR

    2.1.Noiunea de sistem.Clasificarea sistemelor...20

    2.2.nsuirile generale ale sistemelor biologice...21

    2.3.Ierarhizarea sistemelor biologice...31

    2.4.Test de evaluare nr.2..32

    2.5.Bibliografie minimal....33

    3. Tema nr.3

    BIOTOPUL

    3.1. Definiii i exemple.......34

    3.2.Legea factorului limitativ si legea toleranei..35

    3.3.Factorii ecologici i importana studierii lor..36

    3.4. Test de evaluare nr.3.48

    3.5. Bibliografie minimal...49

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    3

    4. Tema nr.4

    BIOCENOZA

    4.1. Definiie.Exemple.....50

    4.2.Componentele trofice ale biocenozei.51

    4.3.Indicatorii de caracterizare a structurii biocenozei53

    4.4.Principii biocenotice..55

    4.5.Structura trofic a biocenozei56

    4.6. Test de evaluare nr.4.61

    4.7. Bibliografie minimal...62

    5. Tema nr.5

    ECOLOGIA POPULAIEI

    5.1. Definiie.Exemple.....63

    5.2.Trsturi structurale si funcionale (parametrii de stare)...63

    5.3. Test de evaluare nr.5.75

    5.5. Bibliografie minimal...76

    6. Tema nr.6

    RELAII INTRASPECIFICE I INTERSPECIFICE

    6.1. Relaii intraspecifice.....78

    6.2.Relaii interspecifice..80

    6.3.Alelopatia...94

    6.4. Test de evaluare nr.6.96

    6.6. Bibliografie minimal...96

    7. Tema nr.7

    ECOSISTEMUL

    7.1. Generaliti....97

    7.2.Funcia energetic a ecosistemelor....98

    7.3.Circulaia materiei n ecosistem...102

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    4

    7.4.Producia i productivitatea ecosistemelor...118

    7.5.Autocontrolul i stabilitatea ecosistemelor..124

    7.6.Structura evoluiei ecosistemelor.126

    7.7. Schimbri direcionate ale ecosistemelor........................................................130

    7.8 Extincia i specia............................................................................................130

    7.9.Succesiunile ecologice.....132

    7.10.Importana cunoaterii succesiunii ecosistemelor..134

    7.11.Evoluia ecosistemelor...135

    7.12.Test de evaluare nr.7..135

    7.13.Bibliografie minimal....136

    8. Tema nr.8

    POLUAREA AERULUI

    8.1.Mediul nconjurtor.Poluani.Poluare.Noiuni.Clasificare..137

    8.2.Protecia atmosferei..150

    8.3.Poluarea aerului156

    8.4.Test de evaluare nr.8....180

    8.6.Bibliografie minimal......180

    9. Tema nr.9

    POLUAREA I PROTECIA APELOR I ECOSISTEMELOR ACVATICE

    9.1. Generaliti..182

    9.2.Clasificarea apelor supuse ocrotirii..183

    9.3.Poluarea apelor de suprafa184

    9.4.Forme de poluare a apelor.Exprimarea toxicitii184

    9.5.Eutrofizarea apelor de suprafa..186

    9.6.Poluarea apelor subterane191

    9.7.Autoepurarea apelor.191

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    5

    9.8.Epurarea apelor192

    9.9.Mijloace de combatere i limitare a polurii apelor de suprafa193

    9.10.Test de evaluare nr.9..195

    9.12. Bibliografie minimal...196

    10. Tema nr.10

    POLUAREA SOLULUI.PREVENIREA I COMBATEREA EI

    10.1. Generaliti.Importana solului.197

    10.2.Funciile principale ale solului...198

    10.3.Poluarea solului. Natura i sursa poluanilor.....200

    10.4.Msuri pentru prevenirea i combaterea polurii solurilor.Monitori-

    zarea solurilor n Romnia....211

    10.5.Test de evaluare nr.10....222

    10.6. Bibliografie minimal...222

    11. Tema nr.11

    BIOINDICATORII

    11.1. Generaliti.Noiuni.Condiii224

    11.2.Plantele ca bioindicatori.226

    11.3.Indicatori de metale grele (metalofite = calcofite).227

    11.4.Indicatori ai radionuclizilor228

    11.5.Animalele ca bioindicatori.228

    11.6.Comunitile de animale ca indicatori...230

    11.7.Test de evaluare nr.11....231

    11.9. Bibliografie minimal...232

    12. Tema nr.12

    ECOSISTEME AGRICOLE (AGROECOSISTEMELE)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    6

    12.1. Consideraii generale.233

    12.2.Definiii.Clasificare........................................................................................234

    12.3.Structura agrosistemelor235

    12.4.nsuirile ecosistemelor agricole237

    12.5.Sisteme de agricultur239

    12.6.Test de evaluare nr.12....240

    12.8. Bibliografie minimal...241

    13. Tema nr.13

    RESURSELE NATURALE I CONSERVAREA BIODIVERSITII

    13.1.Resursele naturale..242

    13.2.Protecia i conservarea naturii..246

    13.3.Categorii de arii protejate...248

    13.4.Biomasa i energia.255

    13.5.Conservarea zonelor umede...259

    13.6.Pdurea i rolul ei n protecia mediului260

    13.7.Test de evaluare nr.13....268

    13.8. Bibliografie minimal...269

    14. Tema nr.14

    ORGANIZAREA PROTECIEI MEDIULUI N ROMNIA.LEGISLAIA

    PRIVIND MEDIUL NCONJURTOR I PROTECIA

    14.1. Organizarea proteciei mediului n Romnia....270

    14.2.Protecia atmosferei271

    14.3.Protecia mediului acvatic..272

    14.4.Protecia solului.274

    14.5.Regimul substanelor i deeurilor periculoase..274

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    7

    TEMA NR.1

    ECOLOGIA I PROTECIA MEDIULUI TIIN INTERDISCIPLINAR

    Unitile de nvare:

    Definiia i importana ecologiei

    Obiectivul desciplinei

    Subdiviziuni

    Relaiile ecologiei cu alte discipline

    Dezvoltarea ecologiei ca tiin

    Dezvoltarea ecologiei n Romnia

    Noiuni de baz n ecologie

    Obiectivele temei:

    Timpul alocat temei: 2 ore

    1.1.Definiia i importana ecologiei

    Ecologia: Etimologia de la cuvintele greceti oikos cas, gospodrie, loc de trai i

    ,,logos tiin.A fost utilizat pentru prima dat de zoologul german Ernst Haeckel n

    anul 1886.

    Ecologia este tiina care are drept scop studiul i nelegerea relaiilor dintre

    organism (plante i animale) i mediul n care triesc.

    Definiia i obiectul ecologiei ca tiin

    Importana ecologiei pentru agricultur

    Subdiviziunile ecologiei

    Dezvoltarea ecologiei in Romania

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    8

    Ecologia studiaz sistemele supraindividuale de organizare a materiei vii

    (populaii, biocenoze, biosfera) integrate n mediul lor abiotic - Botnariuc N., 1982.

    Ecologia este Economia naturii - adic modul de repartizare a substanei vii pe

    specii, modul cum se produce, cum circul i cum se descompune substana vie

    Ernst Haeckel, 1869 (vezi foto).

    Ecologia este tiina relaiei dintre vieuitoarele care alctuiesc o biocenoz i

    biotop. Ea studiaz fluxul de materie, energie i informaie care strbate un ecosistem

    bine delimitat Al Ionescu, 1988.

    Ecologia include toate treptele de evoluie: de la cunoaterea produciei i a

    bugetului energetic al unei specii, a mecanismelor de autoreglare a densitii

    populaiei, etc. pn la cunoaterea structurii i productivitii biosferei, caracterizarea

    ecologic a marilor regiuni biogeografice i a ecosistemelor.

    Ecologia este tiina relaiilor dintre organisme cu mediul lor de via si nu

    numai.Ecologia studiaz structura, funcia i productivitatea sistemelor

    supraindividuale: populaii,biocenoze,biosfer etc. i a sistemelor mixte: biocenoza i

    modul de repartizare a substanei vii pe specii, modul cum se produce, cum circul

    i cum se descompune substana vie - Penescu A., 2012.

    Ernst Haeckel (1834-1919) a fost un eminent biolog i filozof

    german, profesor universitar la Jena, rmas n istoria tiinei

    pentru faimoasa "lege a lui Haeckel" (legea fundamental a

    biogenezei). A studiat medicina i s-a dedicat studiului

    anatomiei comparate. Numele su este legat i de cteva

    scandaluri, provocate de descrierea unor specii inexistente.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    9

    1.2 Obiectivele disciplinei de Ecologie

    Dezvoltarea ecologiei concomitent cu extinderea ariei sale de investigare a dus

    la specializarea unor ramuri ce tind s aprofundeze studiul interrelaiilor dintre

    organismele vii i mediul lor de via.

    Complexitatea extrem de mare a acestor interrelaii face dificil cuprinderea de

    ctre un cercettor sau chiar de ctre un colectiv mai numeros de cercettori a tuturor

    problemelor ecologice, ca urmare studiile, problematica i rezultatele cercetrii au fost

    grupate diferit dup nivelul de organizare, dup modul de abordare a problemelor,

    dup grupa de vieuitoare sau tipul de mediu la care se refer cercetrile sau adesea

    dup tiina cu care se interfereaz.

    n funcie de nivelul de organizare al materiei vii i modul de abordare, se pot

    distinge in ecologia actual (R.Dajos, 1975) urmtoarele orientri: autecologia,

    sinecologia i demecologia, iar cele secundare chimia, biochimia, genetica i

    fiziologia.

    n abordarea problemelor ecologiei trebuie s avem n vedere urmtorii factori

    care condiioneaz evoluia i finalitatea ei ca tiin (dup T. Nicola, 1982):

    - Economic datorit pericolului epuizrii resurselor naturale ale mediului

    - Tehnico-tiinific in vederea valorificrii complexe, eficiente a resurselor

    - Ecologic propriu-zis privete echilibrul biologic natur-societate, n

    condiiile polurii globale a mediului nconjurtor

    - Social-politic legat de creterea demografic, alimentaie, politic, etc.

    1.3. Subdiviziuni

    Autoecologia (grecescul: auto-nsui, ecologia) studiaz raporturile unor indivizi

    dintr-o specie anume cu mediul lor de via, propunndu-i cuantificarea aciunii

    factorilor ecologici la acest nivel.Deoarece se ocup de obicei cu studiul relaiilor

    dintre un organism i una sau mai multe variabile ca: umiditate, lumin, salinitate sau

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    10

    nivelurile nutrienilor, este uor cuantificat i conduce la un model experimental att

    pentru cmp ct i pentru laborator.

    Sinecologia (grecescul: sin-mpreun, ecologia) studiaz raporturile dintre

    indivizii i populaiile aceleiai biocenoze (specii diferite), ale acestora cu mediul lor

    precum i raporturile dintre biocenoze in cadrul biosferei.Sinecoligia are legturi

    puternice cu geologia, pedologia, meteorologia i antropologia.Poate fi subdivizat

    conform tipurilor de mediu ca terestr sau acvatic.

    Demecologia (grecescul: demos-popor, mulime, ecologia) cerceteaz aspectele

    interrelaiilor dintre indivizii aceleiai populaii i ale raporturilor populaiilor ca

    sisteme biologice unitare cu factorii ecologici.Demecologia urmrete stabilirea legilor

    referitoare la dinamica populaiilor (natalitate, mortalitate).

    1.4. Relaiile ecologiei cu alte discipline

    Ecologia este o tiin multidisciplinar.Aceasta are legturi cu celelalte tiine

    biologice: fiziologia, morfologia, sistematica, genetica.

    Pentru studiul influenei factorilor fizici asupra organismelor, ecologia se

    bazeaz pe cunotinele de climatologie, meteorologie, geografie, pedologie,

    geologie, etc.

    Pentru migraia atomilor elementelor chimice prin ecosistem se utilizeaz date

    furnizate de geochimie.

    Folosete matematica i informatica n prelucrarea datelor.Modelarea

    matematic permite simularea proceselor din natur care se efectueaz pe

    perioade de timp ndelungate, asigur prognozarea unor aciuni practice legate

    de activitatea uman i de gospodrire a unor ecosisteme naturale.

    n practic modelarea a condus la:

    - Controlul exploatrii raionale a populaiei de plante i animale;

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    11

    - Controlul gradului de poluare a mediului, impurificarea alimentelor i a apei

    cu substane toxice i radioactivitate;

    - Elaborarea unor reguli de gospodrire a naturii pe baze ecologice;

    optimizarea produciei de biomas i recolt util.

    1.5. Dezvoltarea ecologiei ca tiin

    Ecologia se limita la nceput doar la lumea animal; semnificaia pe care aceast

    tiin o are astzi s-a cristalizat de-a lungul anilor prin contribuia unui numr mare

    de oameni de tiin care au lrgit domeniul ecologiei i au pus bazele metodelor

    proprii de cercetare.

    Pentru prima dat, noiunea de ecologie a fost folosit de naturalistul Ernst

    Haeckel n lucrarea Generalle Morphologie der Organismen n anul 1866, n care el

    o consider ca tiina general a relaiilor dintre organisme i mediul lor

    nconjurtor. n anul 1869 a publicat urmtoarea definiie: Ecologia este tiina

    economic a organizrii organismelor animale. Ea studiaz relaiile generale ale

    animalelor att cu mediul lor anorganic, ct i cu cel organic, inclusiv cu alte fiine vii

    i relaiile lor de prietenie i de dumnie cu alte animale i plante cu care ele intr n

    contact direct i indirect, toate acele interrelaii foarte complicate pe care Darwin le-a

    denumit prin expresia lupta pentru existen.

    Prima etap a ecologiei a nceput prin fundamentarea din punct de vedere

    teoretic i practic de ctre americanul Federic Edward Clements (1905) a unor metode

    cantitative de cercetare n ecologia vegetal.Pe baza acestor metode a ntreprins

    cercetri care i-au permis s neleag parial mecanismele succesiunii ecosistemelor

    din primele faze pn n stadiul de ecosistem matur, denumit i stadiul de ,,climax (E.

    Clements, 1916).

    n aceeasi perioad a crescut interesul pentru cercetrile referitoare la dinamica

    populaiilor. R.Pearl (1920), A. J. Lotka (1925) i V. Voltera (1926) au dezvoltat

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    12

    fundamentele matematice pentru studiul populaiilor.Au fost efectuate cercetri

    privind interaciunile dintre prdtori i prad, relaiile de competiie dintre specii,

    precum i reglarea populaiilor.

    n anul 1920 A. Thienemann a introdus conceptul de nivel trofic, n care energia

    este transferat numai de la nivelul productorului la consumatori.

    Conceptele privind comportamentul instinctiv i agresiv au fost dezvoltate de K.

    Lorenz i N. Tinbergen, iar rolul comportamentului social n reglarea populaiilor a

    fost cercetat de V. C. Wyne-Edwards.

    n etapa a-II-a, modern, s-a dezvoltat prin cercetrile efectuate de R.L

    Linderman asupra lanului trofic i a modului de curgere a energiei din ecosistem.

    S-au realizat cercetri numeroase de H. Odum (1957), J.D Ovington, N. Wiener

    (1948, 1950), etc.

    1.6. Dezvoltarea ecologiei n Romnia

    Metodele i principiile de asociere a relaiilor dintre organisme i dintre acestea

    i mediul lor de via, sunt prezente n operele a numeroi cercettori biologi,

    agronomi, silvicultori, geografi, nainte ca ecologia s se nfiineze ca tiin de sine

    stttoare.Printre acetia se numr:

    D. Brandza a fost un medic, naturalist i botanist romn, membru

    titular al Academiei Romne.Fondatorul Grdini Botanice din

    Bucureti in 1891. D. Brndz a descoperit numeroase specii de

    plante rare, printre care Paeonia romanica Brandza, Silene pontica

    Brandza .a.

    Ca rod al studiului sistematic al florei romneti, a publicat

    lucrarea sa fundamental Prodromul Florei Romniei sau Enumeraiunea plantelor

    pn azi cunoscute n Moldova i Valachia (18791883), cuprinznd peste 2100 de

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    13

    specii, precis determinate i localizate, cu numirile lor tiinifice i populare,

    reprezentnd cea dinti sintez a florei din Romnia.Studiaz de asemenea, sub aspect

    botanic, Dobrogea, publicnd n 1884 o lucrare despre Vegetaiunea Dobrogei. n

    1887, termin elaborarea sintezei sale globale despre flora dobrogean, dar aceasta nu

    apare dect postum, n 1898, sub ngrijirea geologului Sabba tefnescu, cu 1176 de

    specii, caracterizate n privina aspectelor eseniale (Flora Dobrogei, un volum de 490

    pagini). A publicat de asemenea manuale colare (de geologie, zoologie i botanic),

    lucrri de istoria botanicii romneti i universale, scrieri de popularizare a tiinei etc.

    C. Elton (1927) a evideniat rolul nielor ecologice n funcionalitatea

    biocenozelor i a descris n termeni cantitativi piramida trofic(piramida eltonian).

    Dup anul 1960 s-a desvrit procesul de formare a bazei teoretice a

    ecologiei(Odum 1971, 1983, 1993; Botnariuc, 1967, 1976, 1989, etc.).

    Grigore Antipa

    Gr. Antipa (1867-1944) unul din cei mai

    mari biologi romani, zoolog, a fost elevul marelui

    biolog Ernst Hackel. A avut ca profesori pe A.D

    Xenopol, Grigore Cobalcescu, i Petre Poni. i-a

    fcut studiile la Viena, ascultnd prelegerile lui

    Hackel i lucrnd n laboratorul acestuia.

    Lucrarea de doctorat n domeniul studiului

    biologiei lucernaridelor (meduze fixate).

    A efectuat numeroase cercetri asupra

    Mrii Negre, a Dunrii i a zonei inundabile.El a

    cuprins diversitatea factorilor abiotici i biotici,

    interaciunile dintre acetia, concepie ce l-a

    apropiat de noiunea ecologica de ,,sistem.Poate

    fi considerat un precursor al gndirii sistemice in

    Romnia, alturi de E. Racovi i C. Mota i un

    sprijinitor al ocrotirii naturii (S. Cruu, V.

    Ghenciu, 1971).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    14

    E. Racovi

    Andrei Popovici - Bznoanu (1967-1969), a susinut dup o activitate

    tiinific bogat, ideea de a urmri sistematica zoologic nu ca un inventator, ci de a

    pune lumea animal n raport cu fenomenele ce se desfoar n mediul lor de via, de

    a cunoate ecologia acestora n toat complexitatea ei.

    E. Racovi 1868-1947 savant, explorator si

    biolog, fondatorul biospeologiei (studiul faunei din

    subterane, pesteri si panze freatice de apa) . A fost elev

    al lui Ion Creanga, la Iasi, fiind fiul unui vechi boier

    moldovean magistrat de profesie , iar mama

    pianist.Este iniiator al unor aciuni de ocrotire a

    naturii i autor al codificrii monumentelor naturii.

    Avand cunotine despre efectul activitii

    omeneti asupra naturii este iniiator al unor actiuni de

    ocrotirea naturii i autor al codificrii monumentelor

    naturii.Prin studiile realizate in lumea inundabil a

    Dunrii, Delt i zon pelagic a Mrii Negre (1912,

    1928, 1936) a pus bazele conceptului de

    bioproductivitate i este precursorul sensului modern

    al noiunii de biocenoz.

    Alturi de aceti trei mari pionieri ai

    ecologiei i amintim pe Al. Borza-cercetri n

    ecologia vegetal.

    Tr. Svulescu- s-a ocupat de studiul

    bolilor plantelor, ecologia agenilor

    patogeni.(vezi fotografia alturat).

    Tr. Svulescu

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    15

    Pe plan aplicativ, dar i teoretic, ecosistemele agrare au fost studiate de numeroi

    cercettori: I. Puia, V. Soran, I. Prodan, Gh. Bujoreanu, Al. Boiza, Al. Ionescu, D.

    Schiopu, I. Coste, B. Manescu, etc.

    1.7. Noiuni de baz n ecologie

    Ca n orice tiin i ecologia opereaz cu noiuni i concepte proprii, justificnd

    dup cum urmeaz:

    Sistem reprezint ansamblul de elemente identice sau diferite unite ntre ele prin

    cele mai diferite conexiuni, care constituie un ntreg organizat ce funcioneaz cu o

    calitate proprie.Un exemplu este sistemul main, format din mai multe subsisteme

    (Fig. 1.1).

    Fig. 1.1 Exemplificarea notiunii de sistem.

    Specia reprezint un nivel de organizare a materiei n care

    sunt integrate populaiile provenite din strmoi comuni, cu

    aceeai zestre ereditar i caractere distincte.Este o unitate

    taxonomic fundamental a lumii vii (Fig 1.2).

    Polulaia reprezint totalitatea indivizilor unei specii,

    care triesc pe un teritoriu bine delimitat i care prezint

    caractere proprii.

    fig.1.2 Specia Triticum

    aestivum-gru

    Fig.1.3. Populaie de lupi ntr-o

    pdure

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    16

    Biotopul (grecescul: bios-via; topos-loc) fragment de

    spaiu populat i transformat de fiinele vii, caracterizat prin

    anumite condiii de mediu (Fig.1.4).

    Habitatul este o parte de biotop plus condiiile n care

    triete o anumit specie sau grup de specii din biocenoz

    (Fig.1.5).

    Biocenoza (bios= via, koinos-comun) reprezint un

    sistem de indivizi biologici din diferite specii ataai unui

    anumit biotop (Ex. Un lac, un lan de porumb, o padure,etc).

    Ecosistemul este un sistem ecologic supraindividual, alctuit din biocenoz i biotop

    (fig.1.6).

    Ecotipul sau rasa ecologic cuprinde un grup de indivizi care se deosebesc de ali

    indivizi ai aceleiai specii prin nia ecologic, proprietile biologice i structura

    genetic (Fig.1.7).

    Fig.1.4 Biotop terestru-pdure

    Fig.1.5 Habitatul-pdurea i

    lupii

    Fig.1.6 Tipuri de ecosistem

    Fig.1.7 Rasa ecologic a speciei Fraxinus

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    17

    Biotip tip de ecosistem corelat unei zone cu clim i

    sol bine definite. Exemplu pdurea de foioase (Fig.1.8).

    Ecotop tip particulare de habitat n cadrul unei regiuni.

    Biom zon major de via care depinde de macroclim i care cuprinde un complex

    de biotopuri i biocenoze (Ex. de biomi: deert, step, pdurea din zona temperat,

    savan, tundr, etc.) (fig.1.9).

    Fig.1.9 Delimitarea biotopurilor i a biocenozelor

    Biosfera ansamblul ecosistemelor de pe planeta noastr.Cuprinde un nveli organic

    al scoarei (materie vie) i unul anorganic, care este sediul vieii.Este un sistem

    ecologic rezultat din interaciunea sistemelor biologice i a celor anorganice din

    scoar (B.Stugren, 1965).Se ntinde civa metri n profunzimea solului i pn la

    6.000-10.000 m. n atmosfer, mri i oceane (fig.1.10).

    Fig.1.10 ncadrarea biosferei

    Fig1.8 Pdure de foioase

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    18

    Protecia mediului nconjurtor este asociat adeseori fenomenului de

    poluare(fig.1.11), dar se refer la :

    - gospodrirea raional a resurselor;

    - evitarea dezechilibrelor prin conservarea naturii;

    - evitarea polurii mediului;

    - reconstrucia ecologic a mediului.

    Fig.1.11 Exemplificarea proteciei mediului

    Dezvoltarea durabil este acea dezvoltare care satisface cerinele prezente fr a

    compromite generaiile viitoare, de a-i satisface propriile cerine din punct de vedere

    al resurselor.

    Noosfera reprezint controlul contient, raional al naturii de ctre oameni, pe baza

    principiilor ecologice.

    1.8. Test de evaluare nr. 1

    1. Ce este ecologia?

    2. Cine este considerat printele ecologiei?

    3. Ce reprezint ecosistemul?

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    19

    1.9. Bibliografia minimal

    1. A. Penescu, Narcisa Bbeanu, D.I. Marin Ecologie i Protecia mediului Ed.

    Sylvi, 2001.

    2. Note de curs A. Penescu.

    REZUMATUL TEMEI:

    Subdiviziunile ecologiei:

    1. Autoecologia

    2. Sinecologia

    3. Ecologia terestr

    4. Ecologia acvatic

    Dezvoltarea ecologiei ca tiin.Dezvoltarea ecologiei n Romnia.

    Niiuni de baz:

    1. Sistemul

    2. Specia

    3. Populaia

    4. Biotopul

    5. Habitatul

    6. Biocenoza

    7. Ecosistemul

    8. Ecotipul

    9. Biotipul

    10. Ecotop

    11. Biom

    12. Biosfer

    13. Protecia mediului nconjurtor

    14. Dezvoltare durabil

    15. Noosfera

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    20

    TEMA NR.2

    TEORIA SISTEMELOR

    Uniti de nvare:

    Noiunea de sistem.Clasificarea sistemelor

    nsuirile generale ale sistemelor biologice

    Ierarhizarea sistemelor biologice

    Obiectivele temei:

    Timpul alocat temei: 2 ore

    2.1. Noiunea de sistem. Clasificarea sistemelor

    Conceptul general de sistem introdus n tiin de biologul Ludwing von

    Bertalandffy (1932), cunoate astzi o dezvoltare multilateral matematic, fizic,

    biologic i chiar social (Mesarovic, 1964).

    Sistemul, arat B. Stugren, ,,este un complex de elemente care se afl intr-o

    permanent interaciune ntre ele, un grup de pri care acioneaz ca un ansamblu.

    n sfera vieii, sistemele trebuie s posede cteva nsuiri eseniale: structur,

    organizare, integralitate, interaciuni ntre elemente i capacitatea de dezvoltare (I.

    Puia i V. Soran, 1984).

    Din punct de vedere al relaiilor cu mediul, sistemele au fost clasificate de

    I.Prigogine, 1955, astfel:

    - Sisteme izolate care nu presupun niciun fel de schimburi, materiale sau

    energetice cu mediul ambiant (Ex. termos).

    nelegerea relaiilor dintre sisteme i mediul

    nconjurtor

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    21

    - Sisteme nchise au loc numai schimburi energetice cu mediul ambiant, fr

    a se produce i schimburi materiale (Ex. O sticl astupat n care se afl ap

    cald).

    - Sisteme deschise sistemele care se afl ntr-un permanent schimb de

    energie i substan cu mediul (Ex. Culturile agricole).

    Sistemele biologice sunt definite de N. Botnariuc, 1976, ca ,,sisteme deschise,

    informaionale i datorit modului lor de organizare, au capacitatea de autoconservare,

    autoreproducere, autoreglare i autodezvoltare de la forme simple spre cele complexe

    de organizare.Au un comportament antientropic i finalizat, care le asigura stabilitatea

    n relaiile lor cu alte sisteme.

    Fig.2.1 Exemplu de sistem deschis

    2.2. nsuirile generale ale sistemelor biologice

    Sistemele biologice prezint o serie de caracteristici ce le difereniaz de sistemele

    anorganice i anume:

    - caracter istoric;

    - caracter informaional;

    - integralitatea sistemelor;

    - echilibrul dinamic;

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    22

    - eterogenitatea intern;

    - programul;

    - autoreglarea;

    - autoorganizarea;

    - autoreproducerea.

    - autocontrolul parametrilor;

    2.2.1. Caracterul istoric

    Pentru a explica structura i organizarea unui sistem anorganic este suficient s

    se cunoasc starea elementelor componente.De exemplu, pentru a explica organizarea

    unei molecule oarecare este suficient s se cunoasc nsuirile atomilor componeni i

    legturile dintre ei (Fig.2.2 O molecul de ap).Sistemele biologice au caracter istoric,

    ceea ce nseamn c att nsuirile structurale ct i cele funcionale sunt rezultatul

    evoluiei lor n timp.nelegerea formrii biocenozei i a originii biotopului se face pe

    baza cunoaterii genezei i istoriei evoluiei acestora.Fiecare organism conserv n

    patrimoniul su ereditar istoria populaiei din care face parte.In sistemele biologice

    nsa, ntuct nsuirile organismelor reprezint rezultatul evoluiei, nu este suficient

    cunoaterea actual a parametrilor, ci trebuie s se cunoasc i istoria sistemului luat

    n studiu (adic legaturile lui de nrudire).Este bine tiut c fiecare organism conserv

    n patrimoniul su ereditar istoria populaiei din care face parte.

    Fig.2.2 Molecula de ap (H2O)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    23

    2.2.2. Caracterul informaional Acesta const n capacitatea sistemelor biologice de a recepiona, a prelucra i a

    acumula sau a stoca informaii primite din mediu, urmnd ca la rndul lor s transmit

    informaii ctre alte sisteme pentru o ct mai deplin intregrare a acestora.

    Transmiterea informaiei se realizeaz prin succesiuni de semnale

    (evenimente).Un organism sau o populaie poate recepiona i transmite informaii pe

    ci fizice (sunete, culori), chimice (miros, substane chimice din sol) i fiziologice

    (comportamente diferite, gesturi, .a).

    nregistrarea i transmiterea informaiei genereaz ns entropie (stare de

    dezorganizare a echilibrului ecologic).Aceasta deoarece procesele sunt legate de un

    substrat mineral (unde sonore, substane chimice) care se realizeaz cu o cheltuial de

    energie.Fiecare sistem biologic nregistreaz informaia n modul su propriu,

    caracteristc.Cantitatea de informaie depinde de gradul de organizare al sistemului.Cu

    ct un sistem este mai organizat cu att el conine o cantitate mai mare de informaii.

    Un rol important i revine i fidelitii cu care este transmis informaia.Erorile

    au la baz factori interni sau externi, dar pot fi eliminate pe mai multe ci.Un mijloc

    de asigurare al fidelitii mesajului l constituie fenomenul de redundan.Acesta

    const n transmiterea informaiei ntr-o form dezvoltat, precum i n repetare ei.

    Potrivit principiului lui Dancoff orice organism sau organizaie care

    progreseaz prin evoluia competitiv se apropie de acest optim, adic el va comite cu

    att mai puine erori cu ct progreseaz i folosete minimul de informaie redundant

    necesar spre a menine erorile la acest nivel.De aici reiese faptul c nivelul

    informaiei redundante ntr-un sistem biologic trebuie s fie limitat, chiar dac este un

    sistem cu coninut enorm de informaie (fiin vie).

    2.2.3. Integralitatea sistemelor biologice Aceasta arat c sistemul integrator posed nsuiri noi fa de cele ale prilor

    componente datorit multiplelor coeziuni dintre acestea.Este o trstur general a

    sistemelor deschise cu importan deosebit pentru sistemele biologice. nsuirile

    sistemului nu se pot reduce la suma nsuirilor prilor lui componente, deoarece din

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    24

    interaciunea acestora apar trsturi noi ale prilor i trsturi proprii ale ntregului

    (Ex. O plant de porumb, un sistem biologic general, etc.).

    Fig.2.3 Sistem biologic

    2.2.4. Echilibrul dinamic

    Este o stare caracteristic a sistemelor biologice care, fiind sisteme deschise,

    ntrein un permanent schimb de substan, energie i informaii cu sistemele

    nconjurtoare, care le condiioneaz existena.

    n cazul sistemelor anorganice nu putem vorbi despre un echilibru dinamic.

    Conservarea lor n timp depinde de izolarea fa de sistemele nconjurtoare, de

    exemplu: modelarea formelor de relief sub aciunea naturii, precum cele rezultate sub

    aciunea vntului numite garale i care au diferite forme ca cele prezentate in fig.2.4.

    Fig.2.4 Diferite tipuri de garale (Forme de relief rezultate in urma eroziunii

    provocate de vant: Babelesi Sfinxul din Muntii Bucegi)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    25

    Spre deosebire de acestea, sistemele biologice i au existena condiionat de

    meninerea relaiilor materiale, energetice i informaionale cu mediul. Ele au

    capacitatea de autorenoire (premisa dezvoltrii i a evoluiei), dar i pstreaz

    individualitatea determinat genetic, realiznd un echilibru dinamic ntre stabilitate i

    schimbare.

    Sistemele dinamice au un comportament neliniar datorit a dou mecanisme

    eseniale: bifurcaii i haos (N. Botnariuc,1999).

    Acest comportament face ca direcia evoluiilor s fie imprevizibil pe termen

    lung, ntruct n funcie de condiiile iniiale i ca urmare a depirii unor limite de

    ctre variaiile unor parametrii eseniali ai sistemului, oscilaiile sistemului se

    amplific. Consecina acestor fluctuaii reprezint multitudinea cilor posibile de

    evoluie ulterioar a sistemului - fenomen numit bifurcaie. Bifurcaia iniial poate fi

    urmat de alte bifurcaii care cresc sensibilitatea sistemului.

    Amplificarea oscilaiilor parametrilor de stare eseniali determin sistemul s

    intre ntr-un regim dinamic, aparent dezordonat, denumit haos.

    Conform celor spuse de Kellerd (1993) ,,Teoria haosului este studiul calitativ

    al comportamentului instabil aperiodic n sistemele dinamice, nelineare, deterministe.

    Un sistem dinamic este acel sistem care se modific n timp, ns teoria haosului arat

    cum evolueaz lucrurile.

    n cazul sistemelor dinamice haosul este determinist pentru c are nite reguli

    proprii, nc necunoscute. Aceast stare reprezint de fapt o faz de tranziie ctre o

    nou stare de echilibru dinamic.

    Sistemele biologice, pe seama surselor de energie exterioare sistemului, au

    capacitatea de a rezista n mod activ la variaiile necontrolabile ale mediului ambiant,

    de a compensa creterea entropiei i de a o depi (au un comportament antientropic,

    care permite de exemplu, creterea cantitii de substan organic, deci desfurarea

    produciei biologice).

    De exemplu, prin utilizarea energiei solare (la plante) se realizeaz creterea i

    dezvoltarea organismelor.

    2.2.5. Eterogenitatea intern

    Sistemele biologice nu sunt omogene ci sunt compuse din elemente diferite

    (eterogene), din ce n ce mai complexe, pe msura dezvoltrii.Fiecare sistem biologic

    tinde ctre o eterogenitate optim (fig.2.5), care i asigur existena n anumite condiii

    de mediu (N. Botnariuc i A. Vdineanu, 1982).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    26

    Evoluia lor implic creterea complexitii i deci a eterogenitii lor interne.

    Fig.2.5 Eterogenitatea ntr-un sistem

    Cu ct sistemul este mai complex, cu att exist mai multe conexiuni ntre

    subsistemele componente i crete stabilitatea lui. Dar, n acelai timp, crete i

    vulnerabilitatea acestuia, n sensul c deteriorarea unui subsistem produce perturbri

    ntregului (crete complexitatea, crete numrul de subsisteme, deci cresc punctele

    vulnerabile).

    2.2.6. Programul

    Programul reprezint reacia unui sistem biologic, n decursul evoluiei, la

    diferite condiii de mediu. Cu alte cuvinte, un program reprezint o stare posibil a

    unui sistem biologic ca urmare a schimbrilor ce intervin n mediul cu care este n

    contact.Aceast nsuire este legat de nsuirile structurale, funcionale i

    comportamentale ale sistemului biologic, care se pot modifica ntre anumite limite i

    care permit realizarea unor stri diferite. ntruct orice sistem biologic are mai multe

    stri posibile putem spune c are la fel de multe programe. Dar, se realizeaz numai

    acele programe pentru care exist condiii de mediu potrivite (D. chiopu, 1997). De

    exemplu, seminele n condiii de uscciune se menin n stare de repaus, iar n

    condiii de umiditate, germineaz.

    n orice sistem exist o ierarhie de programe. Ele au fost clasificarea astfel

    (Amosov, citat de N. Botnariuc, A. Vdineanu, 1982):

    a. pentru sine adic strile structurale care asigur autoconservarea

    sistemului dat.

    Ex. programele care asigur absorbia apei i a elementelor nutritive,

    sintetizarea substanelor organice de ctre plante; un organism ce face parte dintr-o

    populaie posed o serie de instincte i reflexe de aprare, de asigurare a hranei etc.

    b. inferioare programele subsistemelor componente ale organismului.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    27

    Ex. n cazul unei celule, acestea sunt programele organitelor celulare, al

    amiloplastelor; programele celulelor, esuturilor i organelor, n cazul unui organism.

    c. superioare reflect rolul, funcia unui subsistem dat n asigurarea

    existenei sistemului superior n care este integrat.

    Ex. programele ce asigur reproducerea i nmulirea plantelor sau

    organismelor.

    Programele sistemelor biologice pot fi modificate, ntr-o oarecare msur, n

    sensul dorit de om. Astfel, prin domesticirea animalelor i cultivarea plantelor s -a

    obinut o prolificitate i un ritm de cretere ridicat; s-a orientat metabolismul n

    anumite direcii etc.

    2.2.7. Autoreglarea

    Meninerea sistemelor biologice este posibil numai dac acestea pot s

    controleze procesele lor interioare, contracarnd aciunea mediului, care are tendina

    s dezorganizeze sistemul. Ex.: densitatea la gru se realizeaz prin nfrire.

    Constituirea genofondului unei specii este un proces lent determinat de autoreglare i

    adaptare.

    Sistemele biologice sunt sisteme cibernetice. De aceea, orice sistem este

    organizat ntr-un mod care s-i permit realizarea urmtoarelor etape (fig. 2.4):

    - recepia informaiei;

    - circulaia, acumularea i prelucrarea informaiei;

    - selecia rspunsului;

    - efectuarea rspunsului sistemului fa de stimuli.

    Fig.2.7 Schema unui sistem autoreglabil (Botnariuc 1982)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    28

    Autoreglarea se realizeaz prin mecanisme de conexiune direct i conexiune

    invers.

    Autoreglarea se realizeaz prin mecanisme de conexiune direct i conexiune

    invers.

    Cu ct sistemul este mai complex, cu att sunt mai multe posibiliti de

    autoreglare ale acestuia (crete complexitatea sistemului crete sensibilitatea -

    adic capacitatea sistemului de a sesiza modificrile survenite n mediul ambiant -

    crete supleea sa - capacitatea de adaptare la noile condiii crete stabilitatea).

    Feed-back-ul negativ d posibilitatea sistemului de a se opune, de a rezista la

    modificrile survenite la nivelul mediului, avnd un efect stabilizator asupra lui. El

    permite sistemului s se menin ntr-o stare de echilibru (relativ) prin oscilaii n jurul

    unei valori.

    De exemplu, la scderea temperaturii, un animal homeoterm va rspunde printr-

    o modificare a mecanismului fiziologic de termoreglare, iar dac acest mecanism este

    suprasolicitat i este insuficient, recurge la gsirea unui adpost sau la gruparea cu ali

    indivizi, limitnd astfel pierderile de cldur.

    Un alt exemplu de feedback negativ este meninerea presiunii sngelui la

    mamifere (fig. 2.8). n exemplul din figur, hipotalamusul servete att ca receptor ct

    i ca centru de comand pentru monitorizarea presiunii sngelui. Dac presiunea

    sngelui este prea mare (sngele este prea concentrat), hipotalamusul va dicta reacia

    de sete care, odat satisfcut va determina reducerea presiunii sngelui. Pe de alt

    parte, dac presiunea sngelui este prea mic (sngele este prea diluat), atunci reacia

    de pierdere a apei va fi dictat rinichilor, ceea ce va duce la ridicarea presiunii

    sngelui.

    n cazul conexiunii inverse pozitive semnalele venite de la efector la receptor i

    apoi la centrul de comand duc mereu la intensificarea efectului. Rezultatul este

    distrugerea sistemului (N.Botnariuc,1976).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    29

    Fig.2.8 Un sistem feed back negativ: mentinerea osmolaritii sngelui la mamifere

    Ex.: aprovizionarea n exces cu azot, n condiii favorabile de umiditate

    crete planta crete suprafaa foliar posibilitatea de asimilare crete mas

    vegetal mare planta pierde rezistena la boli, etc. se distruge.

    Feed before este un mecanism de anticipare, de prevenire.

    Ex.: vzul permite orientarea n timpul micrii i prevenirea accidentelor; puii

    de cucuvele sunt hrnii cu cantiti de prad ce scade de la puiul mare la cel mai mic.

    ansa de supravieuire scade n acest sens rezultnd prevenirea suprapopulaiei cu

    rpitoare care ar duce la riscul dispariiei speciei ce constituie prada; procesele de

    organogenez la gru; cderea fiziologic a fructelor etc.

    2.2.8. Autoorganizarea

    Reprezint capacitatea sistemelor de a realiza o anumit structur prin

    acumularea de informaii. Spre exemplu, organismele dirijeaz substanele elaborate

    pentru formarea i creterea sau ntreinerea esuturilor sau organelor.

    n ecosistemele agricole se poate interveni prin tierile de formare i rodire

    aplicate pomilor care i vor dirija substanele elaborate n modul dorit de om

    (fig.2.10); sau prin folosirea substanelor de cretere sau inhibatoare (D. chiopul,

    1997).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    30

    Fig.2.10 Autoreglarea prin tierea de formare i rodire

    2.2.9. Autoreproducerea

    Este mecanismul prin care un sistem genereaz alt sistem de configuraie

    asemntoare.

    Reproducerea sexuat reprezint tipul de nmulire cel mai rspndit n lumea

    plantelor i animalelor, ea realizndu-se foarte diferit de-a lungul evoluiei

    organismelor.

    Plantele, n cele mai multe cazuri, prezint reproducere sexuat i au flori

    hermafrodite (autogame i alogame).

    Reproducerea sexuat asigur un nivel nalt de variaie genetic n populaia la

    care acioneaz selecia natural, asigurnd rezistena la boli (prevenindu-se astfel

    pierderea tuturor urmailor la un parazit sau agent patogen specializat) i posibilitatea

    adaptrii la condiii de mediu variate.

    Reproducerea asexuat produce urmai care sunt o replic exact a prinilor, cu

    aceeai ncrctur genetic, de aceea permite o colonizare rapid a unui habitat de

    ctre un singur genotip bine adaptat i poate fi privit ca o adaptare la condiii

    predictibile, mai puin riscante.

    Din punct de vedere ecologic autoreproducerea este o funcie esenial a populaiei.

    Este unitatea reproductiv elementar deoarece numai la nivelul ei se po t asigura

    celelalte trsturi necesare pentru asigurarea supravieuirii populaiei.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    31

    2.3. Ierarhizarea sistemelor biologice

    n ierarhia sistematic a materiei vii, se disting i se deosebesc nivelurile de

    integrare i nivelurile de organizare ale materiei vii (N. Botnariuc i A.

    Vdineanu,1982). Fiecare nivel de organizare este caracterizat prin funcii i legi

    caracteristice (fig.2.11).

    Fig.2.11 Ierarhizarea sistemelor biologice

    n literatur (vezi Botnariuc, 1967) sunt prezentate diferite feluri de ierarhii ale

    sistemelor biologice. Ne oprim asupra uneia i anume nivelurile de organizare al

    materiei vii care reprezint categorii exclusive de niveluri biologice. Se remarc dou

    linii ierarhice : una individual (morfofiziologic) ce cuprinde sistemele din interiorul

    organismului celule, esuturi, organe, organismul i alta ierarhia supraindividual,

    care cuprinde individul populaia, biocenoza, biomul i biosfera.

    n prima linie ierarhic, sistemel sunt legate ntre ele pe ci fiziologice i

    morfologice,iar n condiii normale nu pot avea o rezisten de sine stttoare.

    n sistemele celei de-a doua linii ierarhice, individul biologic reprezint forma

    elementar de existen i organizare a materiei vii. n relaiile din ierarhia nivelelor de

    organizare, funcia principal a indivizilor este reprezentat de metabolism.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    32

    Nivelul populaional sau al speciei, reprezentat prin sisteme populaionale, avnd

    ca proces fundamental caracteristic relaiile intraspecifice contradictorii i totodat

    unitare, relaii care determin o anumit organizare a populaiilor (structur i funcie).

    n cadrul biocenozei, populaiile ndeplinesc funcia esenial de acumulare,

    transformare i transfer de materie, energie i informaie.

    Sistemul de nivel biocenotic cuprinde totalitatea populaiilor.Nicio populaie nu

    poate trii izolat mai mult timp din cauza diferenierilor funcionale (unele populaii

    aparin productorilor, altele consumatorilor i altele descompuntorilor). De

    asemenea activitatea lor se desfoar pe fondul condiiilor abiotice (biotopul), deci

    sunt integrate n structura ecosistemului respectiv.Prin coexistena lor, acestea asigur

    integralitatea biocenozelor i mecanismelor care asigur homeostazia (starea de

    echilibru) sistemului biocenotic.

    Funcia caracteristic n ierarhia sistemelor este reprezentat de productivitatea

    biologic.

    Nivelul superior celui biocenotic este biomul.Acesta grupeaz biocenoze similare

    ca aspect i care corespund unor condiii abiotice asemntoare, determinate de zonele

    de latitudine ale Terrei (savan, tundr, zon polar, zone umede, etc.).

    Biosfera include toate celelalte niveluri.

    2.4. Test de evaluare nr.2

    1. Ce este sistemul? Clasificai sistemele n funcie de relaiile lor cu mediu.

    2. Enumerai nsuirile generale ale sistemelor biologice.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    33

    3. Ce reprezint echilibrul dinamic? Dai exemple.

    2.5. Bibliografie minimal

    1. A. Penescu, Narcisa Bbeanu, D.I. Marin Ecologie i protecia

    mediului, 2001, Editura Sylvi.

    2. chiopu D., Vntu V., Narcisa Bbeanu, M. Berca, I. Borza, I. Coste,

    C. Costig, N. Dumitrescu, I. Olteanu, A. Penescu, Hortensia

    Rdulescu, M. tirban, T. chiopu, V. Vntu, D. chiopu, 2002

    Ecologie i protecia mediului, Ed. Ion Ionescu de la Brad, Iai.

    3. A.Penescu-Ecologie si Protectia Mediului, Note de curs.

    REZUMATUL TEMEI:

    nsuirile generale ale sistemelor biologice

    1. Caracterul istoric 2. Caracter informaional 3. Intrgralitatea 4. Programul 5. Echilibrul dinamic 6. Eterogenitatea intern 7. Autoreglarea 8. Autoorganizarea 9. Autoreproducerea

    Ierarhizarea sistemelor biologice

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    34

    TEMA NR.3

    BIOTOPUL

    Uniti de nvare:

    Definiie i exemple

    Legea factorului limitativ i legea toleranei

    Factorii ecologici i clasificarea lor.

    Obiectivele temei:

    Timpul alocat temei: 2 ore

    3.1.Definiie.Exemple

    Biotopul (grec. bios=via; topos=loc). Noiunea de biotop definete mediul de

    trai al comunitilor (biocenozelor), iar cea de habitat (a crei sfer se interfereaz

    parial cu cea a ecotopului) mediu de trai al specie (populaiilor i chiar a organismului

    individual). Reprezint un fragment de spaiu populat i transformat de fiinele vii,

    caracterizat prin anumite condiii proprii de mediu (fig.3.1).

    Fig.3.1. Organismul i variabilele lui

    ntelegerea noiunii de biotop.

    Importana practic a legii toleranei

    Importana cunoaterii factorilor ecologici pentru agricultur

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    35

    Dup R.H. Whittaker, biotopul constituie mediul fizic i chimic al unei

    comuniti. Prin mediu fizic se nelege spaiu vitalizat (colonizat de diveri

    indivizi) sau propice a fi vitalizat, la care se mai adaug topografia teritoriului i

    microclima local, iar mediul chimic se creeaz prin interaciunea dintre substrat i

    comunitate; starea lui se reflect n compoziia solului sau a bazinelor acvatice.

    Biotopul este strbtut de un curent de energie (de obicei energia radiaiei

    solare) care asigur comunitilor vii resursele necesare traiului, arat c biotopul

    constituie universul n care se desfasoar existent comuniti vii (biocenoze).

    Biotopul ca mediu al biocenozei, este caracterizat de un complex de factori de

    mediu, cunoscui sub denumirea de factori ecologici, el fiind conceput ca un s istem de

    factori ecologici.

    3.2. Legea factorului limitativ i legea toleranei

    Mediul sau mediul nconjurtor, reprezint n general, totalitatea elementelor

    natural i artificial care condiioneaz viaa omului. Tot ce ne nconjoar i cu care

    omul intr n contact direct sau indirect.

    Mediul nconjurtor este constituit din anumite componente care acioneaz

    asupra comunitii vii (biocenozei), dar i asupra componentelor nevii (biotopul).

    Acest component reprezint factorii de mediu sau factorii ecologici.

    Legea factorului limitativ susine c depirea limitei, att minime ct i

    maxime, duce la mpiedicarea dezvoltrii rapiditatea sau amploarea de manifestare a

    proceselor ecologice este conditionat de ctre factorul de mediu care este reprezentat

    n mod necorespunztor (fig.3.3).

    Fig.3.3. Reprezentarea grafic a modului n care se distribuie indivizii unei populaii n

    funcie de valorile unui factor de mediu. Unde r reprezint rata intrinsec de cretere

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    36

    Se are, nsa n vedere faptul c factorii nu acioneaz izolat ci ei se afl n

    interaciune i ca urmare ntre anumite limite ei se influeneaz unul pe altul.

    Concentraia mai mare sau mai mic a unui factor poate modifica modul de folosire al

    altuia.Aceast afirmatie nu este echivalent cu cea din legea minimului.

    Legea minimului (I.Von Liebig, 1840) stabilete c dezvoltarea unei plante

    depinde, n afar de factorii fizici, de acel element chimic care este prezent n sol n

    cantitatea cea mai mic (fa de necesitile plantei).

    Legea toleranei (Shelford, 1913) stabilete c un factor poate fi limitativ nu

    numai atunci cnd se afl in cantitate prea mic ci i atunci cnd este n cantitate prea

    mare. Organismele populaiile i biocenozele au un minim si un maxim ecologic.

    Conform acestei legi, succesul unei specii date ntr-un biotop va fi maxim numai cnd

    sunt ndeplinite perfect toate condiiile de care depinde reproducerea acesteia (fig.3.2).

    Orice fator util cnd depete optimul, devine toxic sau letal, deci devine

    poluant. Legea toleranei, reprezint expresia grafic a dinamicii factorilor ecologici.

    Figura 3.2. Legea toleranei (dup chiopu D., 1997)

    3.3. Factorii ecologici

    Factor (latinescul factor = productor, fctor). Factorii sunt cauze care

    influeneaz desfurarea unor procese.

    Factorul de mediu este considerat un element material capabil s produc o

    aciune direct sau indirect asupra altor elemente material, producnd reacii

    corespunztoare.

    Factorii de mediu se pot clasifica astfel:

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    37

    1. Factori antropici ai climei sunt activiti ale omului care contribuie la

    modificarea climei (difriri, desecri, irigaii, poluare, etc.);

    2. Factori ecologici capabili de a influena viaa organismelor;

    3. Factorii abiotici (fizici, climatic i, hidrici), aerul, apa, lumina, umiditatea,

    vntul.

    4. Factorii geomorfologici altitudine, nclinarea terenului sau panta,

    expunerea sau expoziia, etc.;

    5. Factorii edafici solul cu proprietile lui fizico-chimice;

    6. Factorii biotici totalitatea interrelaiilor dintre fitocenoze, zoocenoze i

    biocenoze.

    3.3.1. Clasificarea factorilor ecologici

    Oricare clasificare a fatorilor ecologici este relativ datorit complexitii formrii,

    aciunii i interaciunii lor.

    Clasificarea lui P.D. Iaroenco (1967) deosebete patru grupe principale de factori

    ecologici.

    a) Factori climatici, condiionai n special de fenomenele atmosferice;

    b) Factori edafici, condiionai de substratul de sol i proprietile lui;

    c) Factori fizico-geografici sau orografici.

    3.3.2. Factorii climatici

    Clima reprezint dinamica tuturor fenomenelor meteorologice din atmosfer ntr-

    un anumit loc, regiune, ntr-un interval de timp mare (25-30 ani).

    Vremea reprezint dinamica fenomenelor meteorologice ntr-un timp foarte scurt

    (ore, zile, o sptmn). Pe baza acestor date se pot emite prognoze meteorologice.

    Factorii climatici sunt factori care influeneaz prin evoluia lor clima.

    Acetia sunt:

    - Radiaia solar sau lumina;

    - Aezarea regiunii sau zonei:

    -latitudine;

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    38

    -longitudine;

    -altitudine;

    -raport mare/uscat;

    -existena curenilor marini;

    -existena curenilor de aer (ex. Vnturi permanente ca vntul Pasat

    (alizee) sau vntul Monzon.

    A. Lumina din punct de vedere ecologic are 2 funcii eseniale: energetic i

    informaional.Aceasta influeneaz organismele prin: intensitatea luminii,

    durata de srlucire sau perioade de iluminare i calitatea i structura acesteia,

    determinat de lungimea de und a radiaiilor electromagnetice absorbite din

    spectrul solar.

    Din repartizarea difereniat pe suprafaa Pmntului a energiei solare, rezult

    variabilitatea climatelor i distribuia organizmelor.

    n funcie de evoluia parametrilor climei zonele pmntului se impart n:

    1. Zona cald care se subdivide n:

    - climat ecuatorial;

    - climat subtropical;

    - climat tropical uscat (de deert);

    - climat tropical umed.

    2. Zon temperat care se subdivide n:

    - zone cu climat subtropical (mediteranean);

    - zone cu climat temperat-maritim;

    - zone cu climat temperat-continental.

    3. Zona rece care se subdivide n:

    - zone cu climat subarctic;

    - zone cu climat arctic sau polar.

    Efectul informaional, general, al luminii const n faptul c asigur n principal

    perceperea formelor, culorilor, micrilor, obiectelor nconjurtoare precum i a

    distanelor (fig.3.4).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    39

    Fig.3.4 Perceperea efectului luminii

    Lumina prezint frecvene, variaii zilnice, ciclice extreme i accidentale

    datorate variabilitii geografice i expoziionale, variabilitate ce determin o anumit

    ritmicitate metabolic i comportamental a lumii vii. Dei durata perioadei de noapte

    i de zi este aceeai pe glob, apar diferenieri n succesiune, astfel la ecuator noaptea i

    ziua au cicluri de cte 12 ore, iar la poli prezint cicluri de cte 6 luni.

    Lumina solar este indispensabil plantelor pentru realizarea

    fotosintezei.Cantitatea de radiaii solare ajuns la nivelul covorului vegetal este

    interceptat i distribuit astfel:

    - O parte este reflectat de ctre plante (70% din infraroii i 10-20% din

    spectrul vizibil verde);

    - O parte este absorbita i folosit n fotosintez (albastre i roii);

    - O alt parte trece prin nveliul vegetal pn la nivelul solului (fig.3.4).

    Efectul informaional al luminii pentru animale const n perceperea formelor,

    culorilor, distanelor i a micrilor obiectelor nconjurtoare, dar i n mod ificarea

    activitii lor: perioada de via activ, latent, nprlirea , migraia.

    Rolul ecologic al luminei const n:

    - Aportul la productivitatea ecosistemelor n urma procesului de fotosintez

    - Determinarea ritmurilor biologice, circadiene, lunare, sezoniere i anuale.

    n funcie de durata de strlucire a soarelui, plantele se mpart n 3 grupe:

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    40

    - plante de zi scurt, sunt plantele ce nfloresc i fructific n perioade de ilumunare scurt (ex.varz, praz, cartof, tutunul, porumbul, crizantem);

    - plante de zi lung, sunt plante ce nfloresc i fructific n perioade de lumin foarte mari (ex. grul, orzul, tomate, mazrea, fasolea, rapia) ;

    - plante indiferente sunt plante care nu au alocat un program strict la perioada de iluminare (ex. floarea soarelui, vinetele).

    B. Temperatura acest factor influeneaz direct sau n corelaie cu ali factori

    ecologici parametrii structurali i funcionali ai populaiilor naturale i implicit

    compoziia biocenozelor. Din punct de vedere ecologic, temperatura este n

    general o consecin a manifetrii radiaiei solare prin componena ei caloric

    (creterea temperaturii).

    n studiile ecologice, msurarea temperaturii i monitorizarea fluctuaiilor

    acesteia sunt elemente de baz pentru caracterizarea biotopurilor (locul unde crete

    i se dezvolt o specie).

    Constanta termic reprezint cantitatea de cldur ce trece n unitatea de timp

    printr-un cm de sol pentru creterea i descreterea temperaturii pe adncimea de

    1cm cu 1C.

    Schimbarea temperaturii unui corp, prin transferul de cludr depinde de

    capacitatea termic a acestuia. Capacitatea termic reprezint cantitatea de cldur

    necesar pentru a ridica temperatura cu 1C a unui cm de substan.

    Efectul temperaturii asupra biologiei i fiziologiei organismelor trebuie urmrit

    din 3 puncte de vedere:

    - Efectul temperaturii medii

    - Efectul temperaturilor extreme

    - Efectul periodicitii.

    Influena temperaturii asupra organismelor

    O posibilitate de clasificare a organismelor dup modul de reglare al

    temperaturii organismului este :

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    41

    - Organisme homeoterme (i menin aproximativ constant temperatura

    corpului)

    - Organisme poikiloterme (temperatura corpului variaz n funcie de

    temperatura mediului nconjurtor; ex. reptile).

    O alt clasificare ar putea fi n:

    - Organisme ectoterme (plante, reptile, protozoare care se bazeaz pe

    sursele externe de cldur pentru creterea temperaturii corpului)

    - Organisme endoterme (psri i mamifere capabile s produc cldur

    intern pentru a-i ridica temperatura corpului).

    Unele animale endoterme, cum ar fi vulpea arctic (vulpea argintie), sunt

    specialiti ai vremii reci.Strategia lor evident mpotriva temperaturilor sczute este

    izolarea datorat prezenei unui strat gros de blan. Se cunoate ns i faptul c n

    cazul scderii temperaturii are loc o cretere sau o scurtare a lungimii longevitii taliei

    acestor organisme. Exemplul tipic n acest sens este cel al variaiei dimensiunilor la

    diferite specii de vulpi (fig.3.5 i fig.3.6).

    Fig. 3.5 Forma corpului la vulpi n funcie de condiiile climatic: a)zona arctic,

    b)desert.

    Fig.3.6 Reducerea marimii urechilor la speciile de vulpi, in functie de latitudine:

    A-Alopex lagopus; B-Vulpes, vulpes; C- Fennecus zerda, dupa Ramade, 1984.

    a

    )

    b

    )

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    42

    n zonele calde cresc extremitile (coada, urechile, botul, picioarele), n timp ce

    n zonele reci se micoreaz extremitile (coada, urechi, botul, picioarele, etc.).

    C. Apa (Umiditatea)

    Ca factor ecologic, apa are o deosebit importan, constituie mediul intern al

    tuturor organismelor, reprezentnd peste 90% din compoziia materiei vii.

    Apa are 2 trsturi importante:

    - Capacitatea termic mare (cantitatea de cldur necesar pentru a ridica

    temperatura cu 1C a unui cm 3 de ap).

    - Densitatea maxim la temperatur de 4C (1gram/cm3).

    Capacitatea caloric mare a apei face ca aceasta s absoarb o cantitate mare de

    energie termic, cu o modificare mic a temperaturii, astfel c viaa acvatic este

    protejat de fluctuaiile de temperatur. Formele prin care acest factor influeneaz

    activitatea biocenozelor sunt: precipitaiile i umiditatea atmosferic.

    Reducerea precipitaiilor anuale sub 750 mm stagneaz dezvoltarea arborilor,

    iar sub 250 mm determin apariia pustiurilor (fig.3.7).

    Fig. 3.7 Adaptarea vegetaiei la condiiile unui climat deertic.

    Principalele surse de ap sunt: precipitaiile (ploaie i zpad). Roua i ceaa,

    umiditatea atmosferic , apa din sol i subteran (sau freatic).

    Umiditatea atmosferic reprezint cantitatea de ap existent la un moment dat

    n atmosfer sub form de vapori i poate fi exprimat n 2 moduri:

    - Umiditatea absolut (masa sau greutatea vaporilor de ap coninut la un

    moment dat de unitatea de volum de aer ; ex. grame vapori de ap la un

    m3 de aer, (Uabs % )

    - Umiditatea maxim reprezint cantitatea de vapori de ap n grame,

    necesar pentru a satura complet 1 m3 de aer.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    43

    - Umiditatea relativ reprezint cantitatea de vapori care exist n aer,

    raportat la cantitatea de vapori din aerul saturat, n condiii date de

    temperatur i presiune 100(%)UmaxUabsUrel .

    Pentru organism, uniditatea aerului are o importan deosebit.Aceasta

    condiioneaz intensitatea transpiraiei i deci consumul de ap al plantelor (fig.3.8).

    Fig.3.8 Adaptarea vegetaiei ntr-o pdure format sub climat oceanic, cu precipitaii

    abundente (peste 4000 mm/an), Olympic Park, U.S.A

    Dup exigenele fa de ap, organismele se clasific n:

    - Hidrofile (plante i animale care se ntlnesc n zone cu umiditate

    excesiv, exemplu orezul, piciorul cocoului, Equisetum, Juncus,

    Nimphaea, etc.);

    - Mezofile (plante i animale care se ntlnesc n zone cu umiditate

    moderat, suport variaii mari ale umiditii; ex. festuca rubra, Dactylis

    glomerata salamandra, etc.);

    - Xerofile (plante i animale ce triesc n zone aride cu un deficit

    permanent sau temporar de umiditate att n aer ct i n sol; Au talie

    mic, sistem radicular puternic i dezvoltat la suprafa, frunzele sub

    form de epi, solzi, se pot rsuci sub form de peri rigizi:

    -suculente cactui, aloe, agave

    -tipic xerofile - cresc n stepe, pelinul, pirul crestat, quercus

    pubescens, melci, oprla australian, etc.).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    44

    Plantele pot utiliza apa existent n sol n 2 moduri:

    a. Apa se deplaseaz ctre rdcina plantelor

    b. Rdcinile plantelor cresc ctre zona de sol aprovizionat cu ap.

    Cantitatea total anual de ap din precipitaii determin caracterul general al

    ecosistemului astfel:

    - ntre 0-250 mm anual - deert;

    - ntre 250-750 mm anual - step, savan;

    - ntre 750-1250 mm anual - pdurile din zonele umede;

    - peste 1250 mm anual - pdurile ecuatoriale.

    D. Vntul prezint interes din punct de vedere ecologic datorit faptului c este

    un factor limitativ pentru anumite ecosisteme i anume:

    - Sub influena unor vnturi puternice vegetaia prezint o dezvoltare

    limitat (ex. Jnepenii din zona globurilor alpin);

    - Modific temperatura i evapotranspiraia potenial;

    - Are rol de transport: al particulelor abiotice-praf, nisip; al particulelor

    biotice-polen, spori i al poluanilor, etc;

    - Poate duce la o eliminare selctiv, pe vrste a organismelor dintr-o

    populaie, influennd structura acesteia (n zona cu vnt puternic,

    vegetaia are port pitic i/sau tulpini flexibile).

    3.3.3. Factorii edafici

    Reprezint complexul de influene i aciuni dintre organisme i proprietile

    fizico-chimice i biochimice ale solului. Factorii edafici includ stratul superficial al

    litosferei (scoara de alterare) i materia organic, aflat sub influena factorilor

    climatici i n condiii variate de relief.

    Solul este mediul de via al foarte multor organisme vii, respiraia solului

    schimb compoziia troposferei, umiditatea solului stabilete de fapt compoziia

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    45

    chimic a apelor subterane, a rurilor, lacurilor i ntr-o oarecare msur i pe cea a

    Oceanului planetar.

    n sol au loc permanent si concomitent procese chimice, fizice i biologice dintre

    care cele de oxidare fermentativ, catalitic i de reducere sunt cele mai importante.n

    urma acestor procese solul se mbogeste cu substane organice i anorganice

    necesare vieii i de asemenea se realizeaz circuitul substanei i energiei n natur. n

    solurile acide sunt blocate: sulful, borul, fosforul, potasiul i magneziul.n cele

    srturate sau alcaline se nregistreaz o slab absorbie a fierului i a fosfailor.

    Fertilitatea solului reprezint capacitatea sa de a satisface toate necesitile de

    substane nutritive, ap i aer pentru creterea i dezvoltarea plantelor, permanent n

    cantiti ndestultoare i simultan.

    n satisfacerea acestor necesiti un rol hotrtor l au proprietile solului. Solul

    este un sistem heterogen, multifazic constituit dintr-o faz solid, scheletul mineral, o

    faz lichid, ap i soluii apoase ale diferitelor substane anorganice i diverilor

    componeni biologici i o faz gazoas, aerul.

    Solul este un sistem biomineral dinamic n interaciune material i energetic cu

    mediul i parial nchis prin circuitul elementelor.

    Apa din sol este deosebit de important, ea depinde de higroscopicitatea rocilor

    componente de ap capilar, gravitaional i de precipitaii. Apa provenit din

    precipitaii dizolv substanele minerale nutritive i alimenteaz direct rdcinile

    plantelor. Prin infiltraie, apa antreneaz n jos srurile minerale, iar prin evaporare le

    urc din nou la suprafa. Consecina acestei circulaii este depunerea srurilor la

    diferite niveluri n sol provocnd apariia anumitor procese neplcute asupra solului.

    Evaluarea cantitii de ap din sol se poate determina cu ajutorul indicatorului

    intervalul umiditii active I.U.A (acesta este cuprins ntre capacitatea pentru ap n

    cmp C.C. (pF.=2,5) i coeficientul de ofilire C.O. (pF.=4,2)) (IUA= CC-Co).

    Temperatura influeneaz germinaia seminelor, creterea plantelor i capacitatea

    de absorbie a rdcinilor. Solurile calde sunt biologic mai active dect cele reci, iar

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    46

    solurile calcaroase sunt mai calde dect cele silicioase. Temperatura solului variaz cu

    latitudinea i cu adncimea, iar temepratura solului superficial variaz n limite mai

    largi dect cea a atmosferei (fig.3.9).

    Fig.3.9 Determinarea temperaturii n sol

    Substana organic din sol ndeplinete un mare rol n creterea i dezvoltarea

    plantelor.Humusul este sursa principal de compui organici minerali i de energie

    pentru toate organismele care populeaz solul i de asemenea condiioneaz

    fertilitatea.

    Importana solului pentru vieuitoare:

    - este mediu de viat i surs de hran;

    - plantele se fixeaz de sol prin intermediul rdcinilor ;

    - animalele triesc pe sol sau n sol (cu excepia celor acvatice) i prezint

    modificri morfofiziologice n funcie de consistena i de textura solului.

    Pentru fixarea solurilor nisipoase se folosesc mai nti plantele psamofite, apoi

    pe dune se pot nfiina pduri de conifere. n zona de step se pot cultiva cereale,

    pomi, bostnoase, etc.

    3.3.4. Factorii orografici

    Factorii orografici (geomorfologici) se refer la formele de relief care prin

    caracteristicile lor altitudine, panta terenului, orientarea versanilor, influeneaz

    distribuia organismelor n diferite regiuni. Relieful se desfoar pe suprafee terestre

    n dou medii diferite: continental, oceanic i marin. n cadrul acestora, pe plan

    continental se deosebesc forme majore (muni, cmpii, podiuri), iar n cadrul lor

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    47

    forme medii (vi, depresiuni) i microforme (circuri de vi glaciare, cratere i platour i,

    grote, peeri, etc.).

    Relieful influeneaz decisiv compoziia biocenozelor. Sukcev, 1961 - citat de

    Stugren, 1982 - clasific treptele de relief astfel:

    - Megarelief diferene de nivel de mii de metri;

    - Macrorelief - diferene de nivel de sute de metri;

    - Mezorelief - diferene de nivel de zeci de metri;

    - Microrelief - diferene de nivel de metri, pe panta unui munte, etc;

    - Nanorelief - diferene de nivel de dm. sau cm., difereniere intern a biotopului

    n microbiotopuri.

    La aceeai longitudine, altitudinea schimb condiiile climatice cu influene

    remarcabile asupra biocenozei. Odat cu creterea altitudinii, scade presiunea, iar

    mamiferele sunt afectate.

    Expoziia terenurilor i vnturile dominante condiioneaz structura ecosistemului.

    Pe un versant cu expoziie sudic, nclzirea este mai rapid primvara comparativ

    cu un versant cu expoziie nordic.

    3.3.5. Ali factori

    Focul, ca factor ecologic, influeneaz puternic structura, dinamica, succesiunea

    i productivitatea biocenozelor afectate (fig.3.10). Focul este considerat un factor

    distructiv, ns n unele situaii el are efecte ecologice complexe, acionnd ca un

    factor de selecie asupra biocenozelor.Cnd capt caracter de regim (aciune rapid i

    repetat), acesta manifest un efect pozitiv ca urmare a consecinelor ecologice:

    distrugerea vegetaiei uscate, a unor focare de infecie, mbogirea solului n substane

    alcaline, regenerarea biocenozelor (L. Muntean i M. tirban, 1995).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    48

    Fig.3.10 Aciunea i efectele focului asupra unui scosistem natural

    Gravitaia determin n anumite situaii stratificarea apelor (calde la suprafa i

    reci la adncime); condiioneaz cderea masiv a frunzelor.

    Compoziia ionic a mediului are rol important n modelarea biocenozei de ctre

    biotop, de asemenea ali factori cum ar fi salinitatea i circuitul biochimic.

    pH-ul, etc.

    3.4. Teste de evaluare nr.3

    1. Definii legea toleranei.Exemple.

    2. Enumerai factorii ecologici preciznd importana lor pentru agricultur.

    3. Care este importana factorului lumin pentru plante i cum se clasific aceastea

    n funcie de lungimea perioadei de iluminare?

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    49

    3.5. Bibliografie minimal

    1. A.Penescu, Narcisa Bbeanu, D.I. Marin Ecologie i Protecia mediului, 2001,

    Ed.Sylvi.

    2. M. Berca Ecologie general, 2000, Ed. Ceres.

    3. A. Penescu Note de curs.

    REZUMATUL TEMEI

    Legea factorului limitativ i legea toleranei.

    Clasificarea factorilor ecologici:

    1. Factori climatici;

    2. Factori edafici;

    3. Factori orografici;

    4. Ali factori.

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    50

    TEMA NR.4

    BIOCENOZA

    Uniti de nvare:

    Definiie i exemple

    Componentele trofice ale biocenozei

    Indicatorii de caracterizare a structurii biocenozei

    Principii biocenotice

    Structura trofic a biocenozei

    Obiectivele temei:

    Timpul alocat orei: 2 ore

    4.1. Definiie.Exemple

    Biocenoz (grec. bios = via, koinos = comunitate) = un sistem de indivizi biologici

    din diferite specii ataai unui anumit biotop.(fig 4.1)

    Fig.4.1 Exemplu de biocenoz

    nelegerea noiunii de biocenoz

    nelegerea relaiilor trofice ntr-o biocenoz

    Importana acestor relaii pentru agricultur

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    51

    Termenul de biocenoz a fost introdus de K. Mobius (1877) cu ocazia studierii

    unui banc de stridii din Marea Nordului. El definea biocenoza ca fiind ,,o grupare de

    fiine vii, corespunznd prin poziia sa, prin numrul de specii i de indivizi, la

    anumite condiii de mediu, grupare de fiine legate de printr-o dependen reciproc

    i care se menin pentru reproducere ntr-un anumit loc n mod permanent.

    Biocenoza este definit astfel ca: un sistem supraindividual, reprezentnd un nivel de

    organizare al materiei vii, alctuit din populaii legate teritorial i interdependente

    funcional.

    De exemplu biocenoza unui lac este alctuit din: plante superioare, bacterii i

    ciuperci, plante i animale microscopice, animale fitofage i peti rpitori (fig4.2).

    Fig. 4.2 Biocenoza ntr-un ecosistem acvatic (a) i terestru (b)

    Biocenoza unei pduri este alctuit din: arbori, arbuti, plante ierboase, o faun

    bogat alctuit din animale nevretebrate: acarieni, pianjeni, rme, etc. i vertebrate:

    reptile, psri i mamifere.

    4.2. Componentele trofice ale biocenozei

    Populaiile care aparin biocenozei sunt strns legate prin relaii interspecifice:

    relaii de hrnire, de aprare, de reproducere, de rspndire. Organismele care

    aparin unei biocenoze sub aspect trofic se clasific n:

    A. Productori : organisme autotrofe capabile s sintetizeze substane organice din

    substane minerale. Acestea sunt plantele verzi i bacteriile chimiosintetizante

    B. Consumatori: organisme heterotrofe. Acestea pot fi:

    a) b)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    52

    a. Consumatori primari sau fitofagele organisme ce consum hrana

    vegetal. Sunt reprezentai de virusurile plantelor, bacteriile care

    infecteaz pantele spontane i de cultur, ciupercile parasite pe plante

    Ustilago mazdis, mlura grului Tillrtia sp., plantele superioare parasite

    pe plante (Orobanche, Cuscuta) i semiparazite (vscul); animale fitofage

    (n ape: peti ca roioara, scoici, melci etc.; pe uscat melci, insecte,

    psri (care se hrnesc cu fructe i semine, ierburi): forfecua, botgrosul,

    piigoii etc., mamifere roztoare i erbivore.

    Toate aceste organisme ndeplinesc funcia de punere n circulaie a materiei

    organice produse de plante i transformarea acesteia n biomas animal, respectiv

    bacterian.

    b. Consumatori secundari contribuie la creterea productivitii biosferei,

    mpiedicnd pierderea energiei i distrugerea rapid a substanei organice.

    Reprezentai de bacteriofagi, virusurile animalelor, ciupercile parazite pe

    animale, animalele zoofage: n ocean-rechinii, n apele continentale petii

    rpitori - alul, tiuca, psri ichtiofage - cormoranii, strcii; pe uscat

    pianjeni, insecte rpitoare, viermi parazii, reptile, psri insectivore-

    rndunica i rpitoare-bufnia, mamifere carnivorevulpea. Acetia

    contribuie la creterea productivitii biosferei, mpiedicnd pierderea

    energiei i distrugerea rapid a substanei organice.

    c. Consumatori teriari utilizeaz ultimele resurse energetice ale

    substanei vii dupa transformrile suferite n lanul trofic. Carnivorele de

    vrf, nu sunt consumate de nici un fel de animale (vulturul, rsul, leul,

    nisetrul, tiuca). Ei utilizeaz ultimele resurse energetice ale substanei vii

    dup transformrile suferite n lanul trofic.

    d. Saprofagele specii care se hrnesc cu substana organic moart,

    animal sau vegetal, pe care nu o transform n materie anorganic.

    Repun in circulaie substana i energia care altfel ar fi degradat imediat

    de descompuntori (rame, groparii, etc.).

    C. Descompuntorii: organismele care prin procese de oxidare i/sau reducere

    transform substanta organic moart, reducnd-o la starea de substan

    anorganic (bacterii si ciuperci microscopice) (fig. 4.3).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    53

    Fig.4.3 Piramida Eltonian: a.Productori (plante verzi), b.Consumatori primari sau

    fitofagele (vegetariene)(insecte fitofage), c.Consumatori secundari (insecte zoofage i

    psri insectivore), d.Consumatori teriari (psri rpitoare), e.Descompuntori

    4.3. Indicatorii de caracterizare a structurii biocenozei

    Structura unei biocenozei este influenat de proporiile cantitative dintre

    speciile care alctuiesc cele 3 mari grupe funcionale (productori, consumatori i

    descompuntori).

    Caracterizarea structurii i a rolului diferitelor specii n activitatea biocenozei

    precum i compararea cantitativ a biocenozelor ntre ele se realizeaz cu ajutorul

    unor indicatori precum:

    1. Frecventa (%) reprezint raportul dintre numrul de probe care conin

    specia luat n studiu i numrul total de probe adunate n unitatea de timp.

    Este influenat de densitate i distribuia spatial a populaiilor.

    2. Constana - se exprim n funcie de frecven i indic prezena unei specii n

    una sau mai multe probe.Este exprimarea procentuala a frecvenei .

    Speciile pot fi:

    a. specii accidentale (F 25%)

    b. specii accesorii (F = 26-50%)

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    54

    c. specii constante (F = 51-100%)

    3. Abundena (%)- reprezint raportul dintre numrul sau biomasa indivizilor

    unei specii i numrul sau biomasa indivizilor tuturor speciilor din probe.

    4. Dominana - exprim influena unei anumite specii n structura i funcionarea

    unei biocenoze.

    Exist i situaii n care o specie poate avea o abunden numeric scazut, dar

    poate s exercite o influen mai mare n ecosistem decat o specie cu abundent

    mare. Exemplu: erbivorele sunt mai puin numeroase dect unele insecte

    fitofage, nsa au o importan mai mare la nivelul unui ecosistem de cmpie.

    5. Fidelitatea - exprim tria legturilor ntre specii ale biocenozei dnd

    posibilitatea caracterizrii biocenozelor prin prezentarea unor specii ce pot

    deveni indicatoare ale biocenozei respective.

    Analiznd acest indicator putem vorbi despre:

    - specii caracteristice (legate strict de o biocenoz, care nu pot persista n alte

    ecosisteme Ex. pstrvul numai n praiele de munte).

    - specii prefereniale pot exista mai multe biocenoze dar prefer una (loboda -

    n terenurile bogate n azot, dar este ntlnit i n alte ecosisteme)

    - specii strine (ntmpltoare)

    - specii indiferente.

    6. Diversitatea - exprim gradul de saturaie n specii a unei biocenoze naturale.

    Reprezint un indice cantitativ complex al structurii biocenozei care se poate

    calcula pornind de la numrul speciilor i abundena relativ a fiecreia.

    La nivelul unei biocenoze diversitatea este particularizat de :

    a. Factorii istorici biocenozele se diversific de-a lungul timpului, cele vechi

    fiind mai bogate n specii decat cele noi. Diversitatea este redus n

    ecosistemele puin stabile (tundra, agrobiocenoze) i foarte important n

    ecosistemele evaluate, stabile (n regiunile tropicale).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    55

    b. Factorii climatici regiunile au climat stabil, favorizeaz apariia specializrilor

    i adaptrilor mai pregnant dect zonele cu climat variabil, datorit constanei

    resurselor alimentare. Animalele din aceast regiune se caracterizeaz prin

    comportamente alimentare stereotipice, necesitile lor fiind uor de satisfcut.

    c. Eterogenitatea spatial cu ct mediul este mai complex, cu att biocenozele

    sunt mai diversificate.

    d. Competiia-prdarea - competiia se exercit de regul ntre speciile care ocup

    nie identice sau vecine. De exemplu, se poate diminua prin decalarea perioadei

    de reproducere, ns acest lucru este posibil numai n regiunile cu un climat care

    permite reproducerea de-a lungul ntregului an. O intensitate slab a competiiei

    permite apariia i coexistena unor noi tipuri de prad, care poate suporta noi

    tipuri de prdtori.

    e. Productivitatea diversitatea este mare atunci cnd productivitatea este

    mare.ntr-un mediu stabil pierderile de energie sunt reduse, o mare parte din

    energie regsindu-se la nivelul productorilor. Aceasta permite speciilor s

    formeze populaii mai mari, cu un grad ridicat de variabilitate.Altfel spus,

    abundena hranei permite speciilor s se fragmenteze n populaii mai mici, mai

    mult sau mai puin izolate, care pot ptrunde la niveluri trofice diferite.

    4.4. Principii biocenotice

    Indicatorii de diversitate pot fi considerai traducerea cifrat a principiilor

    biocenotice.

    A. Principiile lui Thienemann:

    1. Cu ct sunt mai variabile condiiile de existen dintr-un biotop, cu att mai

    mare va fi numrul de specii ale biocenozei ataate acelui biotop. (Ex. Delta Dunrii).

    2. Cu ct condiiile de existent dintr-un biotop se ndeparteaz mai puternic de

    starea normal i optim pentru cele mai multe specii, cu att numrul de specii din

    biocenoz va fi mai mic, iar speciile noi vor fi reprezentate printr-un numr mai mare

    de indivizi (Ex. teren erodat-teren saturat).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    56

    B. Principiul lui Frantz:

    Cu ct conditiile de mediu dintr-un biotop au avut continuitate mai mare n

    dezvoltarea lor, cu att au fost mai mult timp omogene, cu att comunitatea de specii

    este mai stabil i mai omogen (Ex. Pdurea topical).

    4.5. Structura trofic a biocenozei

    Structura trofic reprezint ansamblul de relaii trofice stabilite ntre speciile

    biocenozei. Partea ecologiei care se ocup cu studiul structurii trofice, compoziie i

    volum de hran a diferitelor specii, se numete trofoecologie.

    Lanul trofic reprezint un ir de cteva organisme (precum zalele unui lant),

    diferite funcional, prin care energia i materia circul numai de la un nivel trofic

    inferior spre un nivel trofic superior (Fig.4.4).

    Fig.4.4 Lan trofic

    Lanurile trofice, cu ct sunt mai scurte cu att sunt mai productive (s nu

    depesc 5-6 verigi).

    4.5.1. Tipuri de lanuri trofice

    In natura se difereniaz urmatoarele tipuri de lanturi trofice:

    1. Lan trofic de tip prdator care cuprinde : plant autotrof-animal erbivor-

    carnivor de ordinul I-carnivor II (fig.4.5);

    Fig.4.5 Exemplu de lan trofic in mediu terestru

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    57

    a. n ecosistemele terestre - gru oarecele de cmp nevstuic bufni;

    frunze afide insecte sirfide piigoivultur;

    b. n ecosistemele acvatice: - n lacuri: - alge crustacee puiet de pete peti

    rpitori (biban, alu) psri ihtiofage (pelican);

    - n mare: fitoplancton- copepode-heringi aduli- foci.

    2. Lan trofic de tip parazit: gazd-parazit-hiperparazit; poate fi

    endoparazit, ectoparazit sau combinaii ale acestora.

    De asemenea, lanurile pot fi scurte (de tip gazd parazit). De exemplu:

    lucern - cuscuta (Cuscuta campestris); rdcina florii soarelui lupoaie (Orobanche

    ramosa); tutun - virusul mozaicului tutunului;

    Exist i situaii n care lanul parazit este mai lung: plant-insect fitofag-

    virus.

    De asemenea, putem avea verigile: gazd parazit hiperparazit.

    Ex. : om vierme parazit bacterii virusuri; plant oaie-musc-flagelat-

    bacterie-bacteriofag.

    3. Lan trofic de tip detritic sau saprofag: Cu verigile: materie organic

    moart organisme detritivore consumatori secundari consumatori teriari.

    Acest tip de lan trofic l ntlnim n orizontul organic al pajitilor, litiera

    pdurilor, pe fundul apelor cu depozite organice.

    Ex. materie organic moart rm oarece comun;

    n lacuri: nmol cu detritus organic - larve de chironomide pltica - peti

    rpitori om.

    n literatur regsim descrise i alte tipuri de lanuri trofice. De exemplu, C.

    Prvu, (2001) introduce i argumenteaz denumirea de lan trofic zoofag. Acesta este

    caracteristic plantelor carnivore i ciupercilor carnivore (n care animalul constituie

    veriga iniial i planta, secundar).

    Plantele carnivore prezint anumite adaptri la nivelul frunzelor, care le permit

    reinerea sau prinderea de animale foarte mici n vederea suplimentrii necesarului de

    substane minerale (n special azotoase), n vederea creterii. De exemplu:

    microcrustacei (Cladocere) otrelul de balt (Aldrovanda vesticulosa); insecte

    roua-cerului (Drosera rotundifolia).

    Ali autori descriu numai 2 tipuri de lanuri trofice. De exemplu, Ehrlich, (1985)

    descrie un lan trofic asimilator, care reunete organismele ale cror cretere i

    reproducere la fiecare nivel trofic sunt n dependen direct de cele aflate la nivelul

    trofic precedent i un lan trofic dezasimilator , caracterizat prin descompunerea

    treptat a moleculelor organice complexe, al crui rezultat final poate fi mineralizarea

    (alctuit din depolimerizatori, descompuntori primari, secundari etc.).

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    58

    n raport cu modul de utilizare a substanelor organice derivate din producia

    primar a ecosistemelor, Campbell, (1977) descrie, de asemenea, 2 tipuri de lanuri

    trofice: de tip fitotrof (similar celui denumit anterior prdtor) i lan trofic detritic.

    4.5.2. Relaiile dintre nivelurile trofice

    Elton (1927) a propus reprezentarea sub form de diagrame a relaiilor trofice

    dintr-o comunitate, pornind de la un fapt pe considerente numerice (Tabelul 4.1).

    Tabelul 4.1

    Bilanul pe numr de indivizi, biomas i energie, ntr-un ecosistem natural

    teoretic de tip pdure tropical.

    Natura

    indivizilor

    Indivizii Bilan de biomas Bilan de energie

    Nr/ha % g/m2 % Kcal/m

    2/an %

    Productori primari (P)

    10.000 100 106 100 20.000 100

    Consumatori (C1)

    100 1 104 1 2.000 10

    Consumatori (C2)

    10 0,1 103 0,1 200 1

    Consumatori

    (C3)

    1 0,01 102 0,01 20 0,1

    Pierderi 9.889 98,89 9889*105 98,89 17.720 88,9

    Not: S-a observat c n general, descreterea numrului de indivizi are loc pe msur

    ce se trece de la productori spre consumatori de ordin superior. Din tabelul de mai

    sus dac vom transpune grafic valorile vom obine trei tipuri de piramide.

    Se disting 3 tipuri de piramide (Fig.4.6):

    1. Piramida numeric sau a efectivelor;

    2. Piramida biomaselor (se nregistreaz biomasa nivelurilor trofice succesive);

    3. Piramida energetic (se ia n considerare energia potenial existent);

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    59

    Piramida numeric a):

    Piramida biomaselor b):

    Piramida energetic c):

    Fig.4.6 Cantitatea de energie, biomas i numrul de indivizi din diversele niveluri

    trofice ale unui ecosistem natural theoretic de tipul unei pduri tropicale (dup A.N. i

    A.H. Strahler, 1974). a)Piramida numeric, b)Piramida biomaselor, c)Piramida

    energetic

    Dup studiul acestor piramide, se poate observa c exist pierderi entropice la

    fiecare nivel (la piramida numerica: 98,89%, la piramida biomaselor: 98,89 %, iar la

    piramida energetic: 88,9 %). Elton a constatat c n general, descreterea numrului de

    indivizi are loc pe msur ce se trece de la productori spre consumatorii de ordin

  • Ecologie si protecia mediului 2013

    60

    superior. Reprezentnd grafic pe axe (x = numrul de indivizi; y = nivel trofic) rezult

    o piramid, numit piramida numeric sau piramida efectivelor (fig.4.3.a)

    Explicaia acestei reprezentri este simpl: plantele i apoi animalele mici

    posed un potenial de nmulire mai ridicat comparativ cu cele mari, ca adaptare la

    faptul c animalele mici sunt consumate de cele mari.

    Dac se nregistreaz biomasa nivelurilor trofice succesive rezult piramida

    biomaselor (fig. 4.6. b).

    Se observ c productorii nregistreaz o cantitate ridicat de biomas, apoi aceasta

    scade treptat de la erbivore la carnivorele de ordinul III. Este logic aceast

    micorare a biomasei, deoarece:

    - nivelurile inferioare servesc drept hran nivelurilor superioare;

    - nu toat substana nivelului inferior este consumat (erbivorele nu consum

    i rdcinile plantelor);

    - din ce s-a ingerat nu totul se diger;

    - din ceea