curs ecologie FR- MANIU M.

UNIVERSITATEA BIOTERRA BUCURESTI

Sef lucr. Dr. Ing. MANIU MARIA

ECOLOGIE SI PROTECŢIA MEDIULUI

BUCURESTI 2004

CAPITOLUL I INTRODUCERE Ecologia: de la ştiinţă la conştiinţă Ca în cazul multor discipline, numele şi definiţia conferite ecologiei, spun mult pentru cei chemaţi să îi cunoască continutul şi să-i pătrundă semnificaţiile. In privinţa denumirii, termenul de ecologie s-a impus în atenţia opiniei publice occidentale mai ales după 1970, iar în Europa centrală şi de est cu precădere în ultimul deceniu. O serie de evenimente cu un puternic impact social precum celebrele „maree negre” ori accidente nucleare în frunte cu cel de la Cernobâl (26 aprilie 1986) au zguduit din inerţie opinia publică şi au introdus treptat ecologia în rândul preocupăilor individului şi comunităţilor. Se redescoperea astfel un concert şi un nume vechi de peste un secol. Crearea lui este atribuită biologului german Ernst Haeckel (1834-1919), iar data de naştere 1866, pe când acesta funcţiona ca profesor la Universitatea din Jena. De altfel, prima sa menţiune cu valoare de certificat de naştere se gãseşte într-o notã de la pagina 8 a lucrãrii “Generalle Morphologie der Organismen” (Berlin, 1866), sub forma: “...sekologie... ştiinţa economiei, modului de viaţã, a raporturilor vitale eterne reciproce ale organismelor”. Construit precum termenul de economie, cel de ecologie derivă, în parte, din rădăcina indo-europeană weik, care desemneazã o unitate socială imediat superioarã casei şefului de familie. Această rădăcină a dat sanskritul veah (casă), latinul vicus (cartierul unui oraş, burg) şi grecul oikos (habitat, acasă). Ca atare sekologie a fost construit pe baza a două cuvinte greceşti: oikos şi logos (logia), (discurs). Etimologic deci, ecologia reprezintă ştiinţa habitatului, respectiv o ramură a biologiei care studiază interacţiunile dintre fiinţele vii şi mediul lor. Dar, evident, semnificaţiile sale au fost mult amplificate şi diversificate de-a lungul timpului. Nomen certus, pater incertus? Parafrazând un celebru dicton juridic latin (mater certus, pater incertus) şi despre ecologie se poate spune că dacă numele îi este general şi unanim recunoscut, paternitatea acestuia este încă discutatã. Astfel, într-o lucrare a lui P.H. Ochsen (The world ecology, Nature, vol. 129, 1959) a fost lansatã ipoteza că paternitatea termenului de ecologie ar trebui atribuită filozofului şi scriitorului american Henry David Thorean (18172

1862), contemporan cu cu E. Haeckel. Filozof transcendentalist, acesta a fost totodată şi unul dintre cântãreţii vieţii în naturã. După cum se ştie, transcedentalismul, ilustrat mai ales de filozoful Ralph Waldo Emerson (1803-1882), este o filozofie impregnată de panteism în care natura e percepută deopotrivã ca un mijloc de uniune cu Dumnezeu şi ca o sferă imperfectă unde se cuvine “transcede”. În societatea timpului, adepţii unei asemenea concepţii erau percepuţi ca nişte nonconformişti. Astfel, în cartea sa “Walden, sau Viaţa în pădure” H. D. Thoreau reconstituie experienţa reîntoarcerii sale pe pământ, care a durat peste doi ani: “m-am dus în pădure întrucât am vrut să trăiesc fără grabă să fac faţă numai forţelor esenţiale ale vieţii, să descopăr ceea ce aceasta poate să mă înveţe, sfârşind să constat, la ora morţii mele, că nu am învins-o”. Această experienţă apropiată multor “expediţii” ecologiste actuale explică, în mare parte, eroarea de descifrare comisă în 1958 de editorii corespondenţei lui Thoreau. Astfel, aceştia au citit, din greşealã “ecology” (ecologie) acolo unde scriitorul-filozof scrisese “geology” (geologie) într-o scrisoare datatã 1 ianuarie 1858 şi adresată varului său G. Thatcher. BAZELE SIINTIFICE ALE ECOLOGIEI SI PROTECTIEI MEDIULUI Scurt istoric al dezvoltării ecologiei ca ştiinţă Ecologia a luat naştere in a doua jumătate a secolului XIX ca urmare a unor necesitaţi economice ale societaţii umane. In acestă perioadă industria şi agricultura s-au dezvoltat vertiginos atrăgand după sine apariţia unor probleme majore legate de mediu. Astfel, exploatarea neraţională a resurselor naturale, defrişarea pădurilor in avantajul creşterii suprafeţelor agricole, creşterea demografică a populaţiei umane şi dezvoltarea intensivă a industriei, au dus la modificarea substanţială a climei şi solului. In acest context a apărut necesitatea soluţionării problemelor legate de ameliorarea solurilor degradate, s-a impus nevoia studierii relaţiilor dintre plante şi sol, precum şi a multiplelor probleme legate de protejarea mediului înconjurător în vederea menţinerii sănătaţii omului şi asigurării vieţii pe Terra. Termenul de „ecologie” a fost definit pentru prima data in anul 1866 de către zoologul german Ernst Haeckel drept „domeniul investigării şi cunoaşterii tuturor relaţiilor animalelor cu mediul lor anorganic şi organic de 3

viaţă”. Din acest punct de vedere etimologic, termenul are inţelesul de ştiinţa care abordează studiul fiinţelor vii „acasă la ele”, definiţie care derivă din inţelesul de ştiinţă care abordeazăa studiul fiinţtelor vii „acasă la ele”, definiţie care derivă din inţelesul cuvintelor de origine greacă oikos (cu intelesul de casă, loc de viaţa sau loc de trai) şi logos (cu semnificaţia de stiinţa sau studiu). Pornind de la originea sa, se poate spune ca ecologia este stiinţa despre gospodărirea naturii. Ulterior, numeroasele studii şi cercetări efectuate în acest domeniu de către renumiţii savanţi Humboldt, Mőbius, Forbes, Semper, Suess şi alţii, au pus bazele ecologiei ca stiinţă interdisciplinară. Astfel in intervalul de peste 100 de ani de existenţa, ecologia cunoaşte o dezvoltare din ce in ce mai dinamică fiind cauzată de conexiunile multiplelor curente ştiinţifice, venite din sfera ştiinţelor biologice (botanică, zoologie, fiziologie, genetică, etc) precum şi a altor ştiinţe corelate (geografia, fizica, chimia, pedagogia, antropologia, etc.). In ultimul timp, ecologia pătrunde în numeroase alte domenii ştiinţifice contribuind la dezvoltarea unor discipline noi asa cum sunt: biogeografia, radioecologia, ecologia umana, etc. Aşadar ecologia este o ştiinţă biologică de sinteză cu un profund caracter interdisciplinar, care studiaza relaţiile complexe ale omului şi ale celorlalte vieţuitoare cu mediul inconjurător planetar (fig. 1). ECOLOGIA

MEDIUL DE VIATA (Factorii abiotici, biotici, antropici)

ORGANISMELE VII (plante, animale, oameni)

Figura 1. Principalele domenii de studiu ale ecologiei. Ecologia are ca obiect de studiu relaţiile dintre organisme şi mediul lor de viaţă, alcătuit din ansamblul factorilor de mediu (abiotici şi biotici), precum şi structura, funcţia şi productivitatea sistemelor biologice supraindividuale (populatii, biocenoze) şi a sistemelor mixte (ecosisteme). Ea studiază in principal: • Relaţiile dintre vieţuitoare (plante si animale) cu mediul lor

4

• Raporturile dintre organisme şi mediul inconjurător • Nivelurile de organizare (populaţii, biocenoze, ecosisteme, biosfera) • Corelaţiile dintre mediul inconjurător şi treptele supraindividuale • Relaţiile ce se stabilesc între organisme şi diverse comunitaţi • Fluxul de materie, energie şi informaţie care străbate un ecosistem bine delimitat. In România ecologia a patruns în preocupările biologilor români încă de la apariţia ei ca ştiinţă. Astfel, Grigore Antipa, a fost unul dintre primii savanţi care a aplicat principiile ecologiei în studiile sale hidrobiologice. Continuând aceste direcţii de cercetare, M. Băcescu, E. Pora, N. Bontariuc şi alţii au întreprins numeroase studii de ecologie marină şi de ecologia apelor din lunca Dunarii. De asemenea, importante studii şi lucrări stiinţtifice au fost realizate în domeniul ecologiei terestre de către Al. Borza, Tr. Săvulescu, A. Popovici-Brânzoşanu, E. Racoviţă, C. Motaş, Tr. Orghidan, M. Ionescu. Direcţiile de cercetare şi ramurile ecologiei Ecologia este o ştiinţă interdisciplinară care foloseşte cunoştiinţele unor discipline ale ştiinţelor naturii precum: biochimia, fiziologia, geografia, pedologia, meteorologia, genetica, fizica, cibernetica, climatologia, morfologia, taxonomia. In ecologie se disting două direcţii sau ramuri de cercetare: • autoecologia care studiază relaţiile unei specii sau indivizi cu mediul lor de viată (factori biotici si abiotici) • sinecologia care se ocupă cu interrelaţiile factorilor de mediu cu populaţiile din cadrul biocenozei precum si interrelaţiile dintre biocenoze in cadrul biosferei • demecologia care studiază impactul demografic asupra mediului înconjurător (raporturile populaţiilor cu anumiţi factori ecologici) Diversificarea domeniilor de activitate umană şi apariţia numeroaselor discipline tehnologice, a determinat dezvoltarea unor noi ramuri de ecologie aplicată: ecologie agricolă (vegetală şi animală), ecologie forestieră, ecologie urbană, ecologia mediului ambiant, ecologie umană, ecologia resurselor naturale, etc. Toate acete ramuri nou dezvoltate studiază şi oferă modele şi soluţii pentru o mai bună relaţie dintre om şi natură, prin aplicarea în practică a principiilor ecologiei. 5

Ecologia animală este o ramura a ecologiei generale care se ocupă cu studiul animalelor dintr-o biocenoză şi a relaţiilor intra- sau interspecifice, precum şi acţiunea factorilor abiotici, producţia secundară, structura şi dinamica populaţiilor, distribuţia indivizilor intr-un habitat, productivitatea unor grupe de animale de interes economic, amenajarea şi ocrotirea zoocenozelor, etc. Ecologia umană este o altă ramură a ecologiei, care studiază relaţiile dintre oameni (ca indivizi), dintre populaţiile umane şi mediul lor abiotic, biotic şi social. Ecologia plantelor (vegetală) se ocupa cu studiul relaţiilor dintre plante (ca indivizi), dintre populaţiile şi speciile vegetale şi mediul lor de viaţă. Ecologia terestră este un capitol al ecologiei generale care studiază biomurile terestre (grupe de ecosisteme cu fizionomie şi structură asemănătoare care îsi păstrează funcţia specifică într-un anumit areal), atât pe plan structural cât şi funcţional pentru mentinerea echilibrului biologic natural respectiv a structurii şi funcţiilor biosferei. Ecologia marină se ocupă cu studiul ecosistemelor marine (oceanice). Ecologia industrială, este o ramură a ecologiei care studiază interacţiunile dintre ecosistemele naturale sau antropogene şi diferite industrii, respectiv cu efectul produselor secundare rezultate din activitatea industriala asupra mediului ambiant. Ecopedologia este o disciplina de sinteză intre ecologie şi pedologie, care studiază interacţiunile dintre componentele abiotice (umiditate, textură, porozitate, apa accesibilă, aer, compoziţie chimică, alcalinitate, aciditate, consistentă, etc) şi biotice (microorganisme, rizosfera, microfite si macrofite) din sol. CONCEPTE FUNDAMENTALE ALE ECOLOGIEI MODERNE Conceptul de ecosistem Sensul acestui cuvânt derivă din componentele sale: oikos, din greceşte cu înţelesul de sat sau casă şi systema, din latineşte cu sensul de ansamblu de elemente. Prin ecosistem înţelegem unitatea elementară a biosferei formată dintr-un biotop, ocupat de o biocenoză. Un ecosistem cuprinde întreaga materie vie dintr-un spaţiu finit, deci toate animalele, plantele, microorganisme (ciuperci, bacterii şi virusuri), împreună cu toată substanţa organică moartă existentă în acel teritoriu (fig. 2). Ecosistemul se 6

caracterizează printr-o organizare specifică, fiind alcătuit din două structuri funcţionale: structura de biotop (mediul neviu sau componenta abiotică) şi structura de biocenoză (mediul viu sau componenta biotică):

ECOSISTEM

BIOTOP

Apă Temperatură

BIOCENOZĂ

Plante Animale Microorganisme

Lumină Minerale Aer

Figura 2. Exemplu de ecosistem Ecosistemul este un sistem complex format din vieţuitoare şi mediul lor de viaţă fizico-chimic. Vieţuitoarele, reprezentate de ansamblul de organisme vegetale şi animale care trăiesc pe un teritoriu determinat, alcătuiesc biocenoza. Condiţiile de mediu incluzând spaţiul în care trăiesc aceste vieţuitoare cu factorii de mediu fizici şi chimici (lumina, temperatura, umiditatea, sărurile minerale, etc.), care influenţează viaţa acestora, constituie biotopul. Plantele produc prin fotosinteză hrana care constituie sursa de materie şi energie pentru celelalte specii. La rândul lor, plantele depind de condiţiile de mediu: umiditate, temperatură, lumină, fertilitatea solului etc. Aspectul exterior al unui ecosistem este puternic influenţat de speciile de plante care îl populează. Funcţionarea ecosistemului depinde de relaţiile dintre speciile biocenozei, cât şi de interacţiunea dintre acestea şi factorii de biotop. Pe baza acestor relaţii, ecosistemul poate asigura desfăşurarea a trei funcţii esenţiale: funcţia energetică, funcţia de circulaţie a materiei şi funcţia de autoreglare. Prin urmare, se poate considera ecosistem doar prin combinaţia viaţă – mediu în care între formele de viaţă şi mediu au loc permanente schimburi de energie şi materie. Această circulaţie internă realizată prin intrări şi ieşiri continue de substanţă şi energie, asigură o anumită stabilitate a sistemului. Intrările sunt alcătuite în principal din energia solară, precipitaţii şi substanţe organice şi minerale. Ieşirile sunt reprezentate în

7

principal de: căldură, dioxid de carbon, oxigen şi materiile pe care le antrenează apa. În acest sens se poate spune că: orice unitate care include toate organismele de pe un teritoriu dat, care interacţionează cu mediul şi care are o anumită structură trofică, o diversitate de specii şi un circuit de energie şi substanţe în teritoriul sistemului, reprezintă un ecosistem (fig.3). Învelişul viu al Pământului, biosfera, este format dintr-o reţea de ecosisteme care se întrepătrund şi se influenţează unele pe altele. Ecosistemele nu sunt sisteme izolate (închise), ci sunt legate prin intercondiţionări reciproce. Aceste legături fac ca efectele negative apărute într-un ecosistem să se propage în lanţ şi în ecosistemele alăturate. Legăturile ecosistemului cu biosfera ca întreg sunt realizate prin fluxul de materie şi energie care formează ciclurile biogeochimice. Aceste cicluri leagă componenta vie (biocenoza) de componenta nevie (biotopul) a unui ecosistem. Uneori delimitarea a două ecosisteme este destul de evidentă, aşa cum se delimitează ecosistemul unui lac faţă de ecosistemul pajiştilor din jur. Alteori, delimitarea a două sau chiar mai multe ecosisteme este foarte greu de făcut, ca urmare a modificării treptate a biotopului şi a interferenţei mai multor ecosisteme vecine. Un astfel de exemplu îl constituie ecosistemele de câmpie. Ecosistemele se pot clasifica în două grupe: ecosistemele naturale şi ecosisteme artificiale sau antropice. Ecosistemele naturale sunt extrem de puţine deoarece ele reprezintă locurile neexplorate de om în care nu este sesizabilă influenţa umană. Acest tip de ecosisteme sunt prezente în pădurile tropicale umede, în abisul oceanelor, în ţinuturile înzăpezite ale Groenlandei şi Antarcticei. Ecosistemele artificiale (antropogene) sunt acele ecosisteme în care intervenţia omului este resimţită parţial sau total. Ele au fost transformate de oameni prin modificarea biotopului natural pentru a crea condiţii corespunzătoare anumitor soiuri de cultură sau anumitor specii de animale. Atunci când omul ţine sub control toate legăturile dintre componentele vii şi mediul înconjurător (cazul unei ferme zootehnice), intervenţia omului asupra modificării biotopului este totală.

8

prădători

atmosferă

erbivore

plante vii

microflora

plante moarte

intrări din mediul înconjurător

fauna din sol

SOL

ieşiri în mediul înconjurător

Figura 3. Model de ecosistem

Componentele şi configuraţia spaţială a ecosistemelor Din cele prezentate anterior se ştie deja că ecosistemul este alcătuit din două structuri funcţionale: structura de biotop (mediul neviu sau componenta abiotică) şi structura de biocenoză (mediul viu sau componenta biotică). BIOTOPUL Pentru a definii noţiunea de biotop trebuie să pornim de la semnificaţia celor două cuvinte greceşti care intră în componenţa acestui cuvânt: bios = viaţă, topos = loc. Biotopul este deci, locul ocupat de o biocenoză, cuprinzând mediul abiotic (solul, apa, aerul, factori climatici etc.) şt toate elementele necesare apariţiei şi dezvoltării organismelor. În sens restrâns, prin biotop înţelegem spaţiul în care trăiesc vieţuitoarele precum şi factorii de mediu care condiţionează viaţa acestora. Factorii de mediu sunt denumiţi factori abiotici şi se pot grupa în patru mari categorii: factori climatici, factori geografici, factori mecanici şi factori chimici.

9

Factorii climatici principali sunt: temperatura, lumina şi umiditatea. Ei determină compoziţia şi evoluţia biocenozelor. Temperatura depinde de intensitatea radiaţiilor solare şi influenţează viaţa animalelor şi plantelor. La nivelul solului, temperatura este influenţată de covorul vegetal, de tipul de sol precum şi de prezenţa apei. Astfel, solul umed se încălzeşte mai greu decât solul uscat. Temperatura determină repartiţia diferenţiată a vieţuitoarelor şi plantelor după preferinţele termice, iar la anumite vieţuitoare determină anumite adaptări morfologice. Din punct de vedere ecologic se poate vorbi de următoarele tipuri de temperaturi: ™ temperatura zero, la care începe dezvoltarea şi activitatea imediată a unei specii; ™ temperatura eficientă, la care dezvoltarea se produce în ritm normal; ™ temperatura optimă, la care procesele metabolice, creşterea şi dezvoltare se produc cu randament maxim. Lumina depinde de cantitatea de radiaţii solare care cade pe unitatea de suprafaţă, de poziţia geografică, precum şi de densitatea şi înălţimea vegetaţiei. Alături de temperatură, lumina asigură în ecosistem funcţia energetică influenţând productivitatea ecosistemelor, respectiv cantitatea de biomasă vegetală şi animală. Lumina determină ritmurile biologice circadiene, lunare, sezoniere şi anuale. Cantitatea de vapori din atmosferă (umiditatea) influenţează puternic repartiţia plantelor pe glob, în funcţie de rezistenţa şi adaptarea acestora la condiţiile de secetă sau umiditate excesivă. Într-un biotop terestru principalele surse de apă sunt: precipitaţiile, care depind de poziţia geografică, de relief, de vânturi şi de covorul vegetal; apa înglobată în porii solului; apa scursă de la suprafaţă în spaţiile mari din sol sau subsol. Factorii geologici, edafici şi geografici (relieful, structura şi compoziţia solul, altitudinea ş.a.) influenţează biocenoza fiecărui ecosistem. Relieful şi solul determină structura, compoziţia şi distribuţia populaţiilor de plante şi animale în biotop. La o aceeaşi latitudine şi longitudine, altitudinea determină condiţii climatice diferite, prin scăderea pronunţată a presiunii oxigenului, cu influenţe puternice asupra biocenozelor. Altitudinea şi relieful schimbă foarte mult fizionomia unui biotop, influenţând în mod direct structura şi dinamica compoziţiei specifice a biocenozei. Factorii mecanici cuprind : curenţii de aer, cursurile şi căderile de apă, puterea de eroziune a apelor curgătoare, prezenţa valurilor etc. Ei acţionează direct asupra biotopului şi prin interrelaţie şi asupra biocenozei. Astfel spre exemplu, curenţii de aer (vânturile) produşi din cauza diferenţelor de presiune atmosferică datorate încălzirii inegale a aerului din vecinătatea 10

scoarţei terestre, influenţează creşterea şi dezvoltarea, chiar şi aspectul exterior al plantelor. La rândul lor pădurile pot modifica viteza coloanei de aer. Curenţii de aer calzi şi uscaţi pot provoca apariţia deşerturilor. Factorii chimici sunt reprezentaţi de substanţele organice rezultate în urma descompunerii organismelor moarte, din excreţiile şi secreţiile organismelor vii, cât şi de substanţele minerale (compuşi azotaţi, fosfaţi, sulfaţi etc.) eliberate în sol de microorganisme. Acestea servesc drept materie primă în sinteza biomasei vegetale de către producătorii primari (plante şi microorganisme fotosintetizatoare). Substanţele organice şi minerale circulă din mediul lipsit de viaţă în materia vie, contribuind la realizarea ciclurilor biogeochimice în natură. Structura minerală a biotopului diferă de la o zonă la alta influenţând foarte mult biocenoza respectivă. Astfel, pe o rocă calcaroasă se va forma un sol alcalin foarte uscat (rendzină) pe care sa va putea dezvolta o floră şi faună foarte bogată, variată şi abundentă. Pe un sol acid (podzol) se va dezvolta o vegetaţie uniformă de buruieni care se vor asocia cu un număr mic de specii de animale. Solurile aluvionare, cernoziomurile şi solurile humice sunt cele mai productive. BIOCENOZA Este componenta vie a ecosistemului reprezentată de comunitatea de plante şi animale care trăiesc pe un teritoriu sau habitat fizic determinat. Astfel, spre exemplu, totalitatea populaţiilor dintr-o pădure (plante, animale, microorganisme) alcătuiesc o biocenoză de pădure. În cadrul vieţuitoarelor care alcătuiesc o biocenoză, precum şi intre acestea şi mediul lor de trai (biotopul) există relaţii bine statornicite prin intermediul cărora se asigură funcţionarea întregului ecosistem. Biocenoza este unitatea structurală şi funcţională, autoreglabilă a ecosistemului. Ea are o anumită fizionomie determinată de gradul ei de dezvoltare, înfăţişare, raportul numeric dintre specii şi o structură dată de felul populaţiilor şi tipul biotopului. După modul în care sunt distribuite diferite specii în teritoriu biocenoza poate avea o stratificare supraternară (specii care trăiesc pe suprafaţa scoarţei: sol, mine, peşteri, ape etc.) sau subternară (specii care trăiesc sub suprafaţa scoarţei). Structura biocenozei este dată de diversitatea speciilor de plante şi animale care o alcătuiesc. Din punct de vedere al funcţiilor pe care le îndeplinesc, biocenoza cuprinde următoarele grupuri de organizare: ¾ producători – organisme autotrofe capabile să-şi sintetizeze substanţele necesare vieţii pornind de la elemente minerale, apă şi energia luminoasă (marea majoritate a plantelor). O mică parte 11

dintre organismele autotrofe utilizează energia rezultată din unele procese chimice fiind denumite chemosintetizatoare (unele bacterii). ¾ consumatori – organisme heterotrofe care nu pot sintetiza direct substanţele organice proprii pornind de la componentele simple abiotice (apă, săruri minerale şi energie). În funcţie de hrana folosită aceştia se grupează în: - fitofage sau consumatori primari - care se hrănesc cu plante; - carnivore sau consumatori secundari – care se hrănesc cu alte animale şi - detritivore sau consumatori micşti – care se hrănesc cu resturi de natură vegetală şi animală (viermi, unele protozoare, insecte). Tot în categoria consumatorilor micşti intră şi animalele omnivore, care consumă atât plante, cât şi animale. Acestea pregătesc acţiunea descompunătoare a microorganismelor, fragmentând detritusul (resturi vegetale şi animale în descompunere) în elemente de dimensiuni mici. - descompunătorii sau consumatori terţiari (bacteriile şi ciupercile)- sunt organisme care prin procese de oxidare sau reducere, transformă substanţa organică moartă pe care o descompun pe cale enzimatică, în compuşi anorganici şi organici simplii. Structura biocenozei dintr-un ecosistem este menţinută prin interacţiunile complexe care se stabilesc între specii diferite (relaţii interspecifice) sau între indivizii aceleaşi specii (relaţii intraspecifice). După modul de realizare relaţiile interspecifice pot fi grupate în patru categorii: 1. relaţii trofice – relaţiile de nutriţie care apar între speciile unei biocenoze; 2. relaţii topice – apar atunci când un animal trăieşte în adăpostul altui animal; 3. relaţii fabrice – apar atunci când un animal utilizează ca material de construcţie pentru adăpost, părţi ale unui organism din altă specie; 4. relaţii de transport – apar când o specie transportă altă specie (insectele transportă bacterii).

12

STRUCTURA TROFICA A ECOSISTEMELOR Structura trofică a unui ecosistem este dată ansamblul relaţiilor trofice (de nutriţie), stabilite între speciile care îl populează. În funcţie de modul de hrănire organismele vii dintr-un ecosistem se împart în trei mari categorii trofice, dependente unele de altele. Acestea sunt: 1. Producătorii primari, reprezentaţi de plantele verzi şi bacteriile fotosintizatoare, precum şi de bacteriile care trăiesc în întuneric şi utilizează energia chimică pentru sinteza substanţelor organice; 2. Consumatorii care folosesc, direct sau indirect, substanţele organice fabricate de producători. Din categoria trofică a consumatorilor fac parte: consumatorii primari (erbivorele, bacteriile şi plantele care parazitează pe organismele vegetale-vâsc), consumatorii secundari (animalele care se hrănesc cu consumatorii primari), consumatorii terţiari (animalele care se hrănesc cu consumatorii secundari, omnivorele şi detritivorele) şi 3. Descompunătorii (bacteriile şi ciupercile), care degradează substanţele organice din cadavre şi plantele moarte. Fiecare categorie trofică (producători, fitofagi, zoofagi, detritofagi, descompunători) cuprinde vieţuitoare din specii diferite, care au aceleaşi nevoi trofice (de hrană) şi pe care le desparte acelaşi număr de trepte faţă de producători. Sunt specii care prin regimul lor de hrană fac parte din mai multe categorii trofice. Circulaţia substanţelor şi energiei în ecosisteme se realizează prin căi denumite lanţuri trofice. Lanţurile trofice sunt căile alimentare prin care substanţa organică circulă de la o specie la alta într-un singur sens. Ele exprimă relaţia trofică de transformare şi circulaţie a hranei (fig. 4). Lanţurile trofice sunt conectate între ele şi sunt alcătuite din mai multe verigi de tipul: producători (seminţe, plante), consumatori primari (insecte), consumatori secundari (gaiţa), terţiari (vulturul). Într-o biocenoză lanţurile trofice se pot clasifica în: ¾ Lanţuri trofice erbivore formate de regulă din 4 - 5 trepte: plantă verde, fitofagi, carnivor primar, secundar şi terţiar. Dimensiunea animalelor creşte spre ultima verigă a lanţului (fitofagul este mai mic decât primul zoofag) datorită faptului că zoofagul (carnivor) consumă hrană mai bogată în energie şi o foloseşte mai eficient.

13

¾ Lanţuri trofice detritivore formate de regulă din 2 trepte: detritus (resturi de plante şi cadavre de animale) şi microorganisme sau animale detritivore (bacterii sau lupul); ¾ Lanţuri trofice parazite formate de regulă din 2 - 3 trepte: gazdă (organisme vii), parazit (virusuri, bacterii, ciuperci) şi uneori hiperparazit (protozoare flagelate sau bacterii). Prin urmare lanţurile trofice sunt formate dintr-un număr limitat de verigi trofice (maxim 5-6) deoarece transferurile de energie şi materie sunt limitate şi se realizează cu pierderi la fiecare treaptă trofică. Relaţiile trofice (de nutriţie) fac ca fiecare nivel sau treaptă trofică să fie controlată de un alt nivel, superior. VULTUR

CODOBATURĂ

NIMFE DE LIBELULĂ

MORMOLOCI DE BROASCĂ ALGE Figura 4. Model de lanţ trofic de tip prădător. Lanţurile trofice pot fi dereglate prin intervenţia omului. Administrarea de pesticide pentru combaterea dăunătorilor din culturile agricole afectează puternic relaţiile trofice, deoarece pesticidele se acumulează şi se concentrează în organismele anumitor categorii trofice provocând îmbolnăvirea lor sau chiar moartea. Astfel de exemplu, dacă cartofii sunt stropiţi cu DTT (pesticid) pentru combaterea gândacului de Colorado, o parte din pesticid cade pe sol şi este ingerat de râme. Acestea 14

sunt imune la acest pesticid (nu mor), dar îl acumulează în organismul lor. Mierlele, care consumă o mare cantitate de râme, sunt sensibile la pesticid şi vor murii. O altă cantitate de pesticid existent în sol intră în cartofi, de unde prin consum ajung în organismul uman sau animal (porci, păsări). Prin consumul de carne, ouă, legume, fructe, omul poate concentra în ficat o cantitate apreciabilă de pesticid, care poate produce ciroză sau cancer. Iată de ce, uneori, chiar şi unele activităţi umane inofensive pot afecta mediul şi calitatea vieţii. Mărturie stau zecile de specii pe cale de dispariţie. Astfel, una din cauzele dispariţiei vulturilor cu barbă (zăganul) din America şi Europa în ultimii cincizeci de ani, este ingerarea de otravă, care a fost preluată din cadavrele lupilor omorâţi prin otrăvire. Reţelele, nivelele şi piramidele trofice Se ştie că unele animale fitofage consumă diferite specii de plante şi, la rândul lor, constituie hrană pentru alte animale din specii carnivore. Speciile de animale şi plante care sunt active în mai multe lanţuri trofice, constituie punctele lor de contact. Lanţurile trofice dintr-o biocenoză sunt legate între ele, unele de altele, iar conexiunile dintre acestea formează reţelele trofice. Punctele de contact dintre lanţurile trofice sunt denumite noduri trofice. În ele se află fie animale omnivore (furnici), fie carnivore (păsările carnivore) care controlează mai multe lanţuri trofice. Populaţiile situate pe aceeaşi treaptă faţă de producătorii primari, constituie un nivel trofic. Pe măsură ce se avansează în nivelele trofice se observă că: numărul organismelor componente ale populaţiei scade, talia şi longevitatea lor creşte iar ritmul de reproducţie scade. Aceste raporturi numerice sunt reprezentate grafic sub forma unei piramide. Primul model grafic al acestor relaţii cantitative a fost realizat de un ecolog (Charles Elton) care a fost denumit, piramida numerelor. În acest model, fiecare nivel trofic este reprezentat de o anumită categorie structurală a biocenozei. La baza ei se află producătorii, urmaţi de consumatorii primari, secundari, iar în vârful ei se află consumatorii terţiari (prădătorii de vârf). Această piramidă se mai numeşte piramidă trofică sau piramida eltoniană. În mod similar, dacă în piramidă sunt indicate biomasele fiecărui nivel trofic avem o piramidă a biomasei. De asemenea, se pot construi piramide trofice indicând suprafaţa ecosistemelor din care îşi procură hrana vieţuitoarele. Apar astfel piramide 15

inversate cu vârful în jos (vezi aria din care-şi procura hrana un vultur şorecar, o rândunică, şi o buburuză). Relaţiile trofice nu se limitează la un singur ecosistem, fapt pentru care, orice dereglare într-un ecosistem se răsfrânge şi poate avea efecte negative asupra altui ecosistem. Este important să înţelegem că ecosistemul natural este un întreg, în care nimic nu se pierde, nimic nu se adaugă, tot ceea ce se extrage din el (plante sau animale) trebuie înlocuit. Acesta este preţul pe care omul este dator sa-l plătească naturii. Dacă nu o face se ajunge la ceea ce numim azi “criza mediului înconjurător”. FUNCŢIILE ŞI DINAMICA ECOSISTEMELOR Orice ecosistem îndeplineşte trei funcţii principale: ¾ energetică; ¾ de circulaţie a materiei; ¾ de autoreglare. Funcţia energetică asigură toată energia necesară pentru buna funcţionare a întregului ecosistem. Pentru ca ecosistemul să poată exista este absolut nevoie de pătrunderea continuă a energiei solare, care este captată de plantele verzi şi unele microorganisme fotosintetizatoare, fiind utilizată în sinteza propriilor substanţe organice (producători primari). Cu ajutorul consumatorilor energia înglobată în biomasa vegetală consumată prin hrană, este transferată în continuare la tot lanţul de consumatori printr-un flux continuu. Producţia secundară este cea realizată de consumatori. Ei sunt dependenţi de energia primită de la producătorii primari. Pierderile de energie sunt compensate toate prin aportul continuu al radiaţiilor solare. Funcţia de circulaţie a materiei permite reluarea ciclurilor productive. Ea depinde de structura ecosistemului ţi în special de populaţiile biocenozei. Ea depinde de structura ecosistemului şi în special de populaţiile biocenozei. Între acestea se stabilesc relaţii trofice şi ca rezultat al acestora, elementele nutritive de bază circulă de la producători la consumatorii de diferite grade, spre populaţii detritofage şi în final la descompunători. Dacă procesul de descompunere n-ar mai avea loc sau s-ar desfăşura într-un ritm necorespunzător, întregul sistem s-ar bloca şi nu s-ar mai realiza producţia primară. Cu cât acest proces este mai rapid, cu atât ecosistemul este mai productiv. Pe lângă ciclurile locale ecosistemice în biosferă se întâlnesc şi cicluri globale denumite cicluri biogeochimice. Dintre acestea cele mai importante sunt ciclurile: apei, carbonului, oxigenului, azotului şi fosforului. 16

Funcţia de autoreglare asigură autocontrolul şi stabilitatea ecosistemului în timp şi spaţiu. Stabilitatea ecosistemelor este un proces dinamic, prin care populaţiile componente ale biocenozei reuşesc să se adapteze reciproc unele faţă de altele, precum şi faţă de factorii naturali, respectiv faţă de factorii de biotop. Autocontrolul în cadrul ecosistemelor este obligatoriu, datorită faptului că atât cantitatea de nutrienţi, cât şi cantitatea de energie, pe care o primesc sau o pot reţine producătorii primari, sunt finite. Mecanismul principal de efectuare a autocontrolului este asigurat prin intermediul lanţurilor trofice. Cele trei funcţii ale ecosistemului sunt strâns legate între ele, ca şi structura trofică a biocenozei. CIRCULAŢIA ENERGIEI ŞI MATERIEI ÎN ECOSISTEME Orice ecosistem îndeplineşte două funcţii: cea de circulaţie a energiei şi cea de circulaţie a materiei. Fluxul de energie şi materie reprezintă trecerea energiei şi materiei sub formă de hrană, din mediul abiotic în corpul plantelor şi animalelor aflate pe diverse nivele trofice. Aportul continuu de energie şi hrană asigura menţinerea vieţii pe Pământ. Funcţia energetică este principala funcţie a oricărui sistem ecologic prin care se asigură şi se menţine structura şi funcţionalitatea ecosistemelor. Fluxul de energie în ecosisteme Principala sursă de energie într-un ecosistem o reprezintă energia solară (cca.99%) şi energia rezultată din diverse reacţii chimice (cca.1%). În toate ecosistemele energia circulă sub forma energiei chimice înglobate în substanţele organice din biomasa vegetală şi animală. Orice ecosistem primeşte şi consumă energie. Activitatea energetică a ecosistemelor este coordonată de cele două principii de bază ale termodinamicii: 1. principul conservării energiei (energia nu este nici creată nici distrusă, ci doar transformată); 2. principiul degradării energiei (nu toată energia primită se foloseşte în mod util, o parte este transformată ireversibil în căldură). Conform acestor legi, energia se transformă continuu în ecosistem (de ex.tranjsformarea: luminii ⇒ energie chimică potenţială ⇒ energie mecanică) fără a fi creată sau distrusă vreodată. Fiecare transformare de energie este însoţită de o degradare a sa, de la forma concentrată (ex. energia chimică potenţială) la forma dispersată, nedisponibilă (ex. căldura elaborată 17

de organisme). Nici o transformare de energie nu se realizează cu o eficienţă de 100%. Principala sursă de energie pentru ecosistemele naturale si artificiale este energia solară, alcătuita dintr-un ansamblu de radiaţii cu diferite lungimi de undă (vizibile – energia luminoasă şi invizibile: ultraviolete, infraroşii, raze X). La suprafaţa pământului ajunge doar 48% din totalul energiei solare, restul de 52% fiind absorbită de atmosferă (de stratul de ozon, vaporii de apă şi particulele de praf din atmosferă). Apa, solul şi vegetaţia absorb 20% din energia solară incidentă, restul energiei fiind reflectată de pe pământ in atmosferă. Plantele folosesc energia solară pentru producerea de substanţe organice şi pentru menţinerea funcţiilor vitale. Frunzele plantelor nu folosesc întreaga cantitate de lumină a razelor solare care cad pe ele, pentru că o parte din radiaţiile solare sunt reflectate în spaţiu, de pe suprafaţa frunzelor. Altă parte din radiaţii trec prin frunze şi numai o mică parte (cca. 1-5%) este absorbită si utilizată. Din această energie absorbită, o mare parte este transformată în căldură şi se pierde prin iradiere, iar o altă parte este utilizată în procesul de transpiraţie. Numai o mică parte din energia solară este folosită în fotosinteză pentru producţia primară. Prin aceasta, plantele verzi asigură unica posibilitate terestră de stocare şi transformare a energiei solare în energie chimică acumulată în structura substanţelor organice fotosintetizate. Fotosinteza este un proces natural prin care plantele si unele microorganisme fotosintetizatoare utilizează energia solară exogenă pentru biosinteza materiei organice proprii. Fenomenul este realizat pe baza pigmentului clorofilian din citoplasma celulei vegetale care, in prezenţa luminii, declanşează descompunerea apei in oxigen, protoni şi electroni. Energia rezultată din fotoliza apei (captată de electroni şi protoni) este transformată in energie chimică potenţială si este stocată la nivelul compuşilor energetici ATP (adenozin-trifosfat). Aceşti compuşi furnizează energia necesară pentru biosinteza substanţelor organice proprii regnului vegetal. In urma procesului de fotosinteză plantele eliberează pe seama dioxidului de carbon preluat din aer, oxigenul atât de necesar respiraţiei tuturor organismelor din regnul animal, vegetal, şi chiar microbian (bacteriile aerobe). Cantitatea de energie asimilată prin fotosinteza plantelor dintr-un ecosistem se numeşte producţie primară brută (PPB). Ea se exprimă în g /m2/an, mg/l/an sau kg/ha/an. Din aceasta o parte se pierde fiind utilizată în 18

metabolism, respiraţie, mişcare şi menţinerea unei temperaturi constante în corpul animalelor (evapo-transpiraţie). Ceea ce rămâne reprezintă energia utilizată de plante pentru producerea de substanţe organice, ce intră în structura biomasei. Ea se numeşte producţia primară netă (PPN). Diferenţa dintre PPB şi PPN reprezintă consumul plantelor pentru propriile procese metabolice. Prin urmare, energia care intră într-un ecosistem circulă într-un flux discontinuu prin intermediul hranei care leagă toate populaţiile de organisme (autotrofe şi heterotrofe) intre ele prin lanţurile alimentare (relaţii trofice) şi le ordonează pe anumite nivele ale piramidei trofice, după rangul dependenţei de producţia primară a plantelor verzi. Substanţa organică produsă de plante este folosită de către animalele fitofage care constituie hrana pentru consumatorii primari si secundari. În acest fel energia primară stocată la nivelul masei vegetale este transferată şi transformată, în întregul lanţ trofic, sub forma energie secundare din biomasa consumatorilor. La fitofagi eficienţa asimilării energiei din hrană este mai mică decât la zoofagi, deoarece biomasa vegetală are un conţinut energetic mult mai redus, fiind mult mai bogată în celuloză care se digeră cu cheltuială energetică mult mai mare. La carnivore rata de utilizare a energiei din hrana consumată este mult mai eficientă pentru că valoarea nutritivă a hranei din carne este mult mai mare, iar digestia se realizează cu o cantitate mai redusă de energie. Procesele de transformare a energiei dintr-o reţea trofică se fac cu mari pierderi. În acest sens cercetările lui Odum (1959) cu privire la lanţul trofic: lucernă-viţel-copil, au demonstrat că din cei 1000 kcal/zi/m2 de lucernă, doar 10 kcal/zi/m2 sunt asimilate în biomasa ierbivorelor şi doar 1 kcal/zi/m2 ajung în biomasa copilului. Prin urmare, relaţiile trofice dintre populaţiile unei biocenoze se pot analiza sub forma transferului energetic. CICLUL APEI Apa este un element vital, indispensabil vieţii pe Pământ. Este o componentă anorganică esenţială a materiei vii, reprezentând la mamifere cca. 93% din greutatea sângelui şi 80% din masa musculară. La om, apa constituie 63– 65% din greutatea corporală a adultului. La alte animale inferioare, aşa cum sunt spongierii şi meduzele, organismul este alcătuit în procente de peste 9698% din apă.

19

Din suprafaţa totala a planetei, hidrosfera reprezintă cca. 71%, respectiv o cantitate de cca. 13000 – 15000 miliarde tone. Din această cantitate, cea mai mare parte, de 97,2%, o reprezintă apa sărată a mărilor şi oceanelor. Doar 2,8% din total reprezintă apa dulce. Cea mai mare parte de apa dulce (78,5%), este stocată sub formă solidă în calotele glaciare. Restul de 21,40% este apa dulce continentală. Din această cantitate, 21% o constituie apele subterane şi din sol, 0,35% este apa din lacuri şi mlaştini, 0,04% este apa sub formă de vapori în atmosferă şi numai 0,01% este apă dulce curgătoare. Apa din mări şi oceane reprezintă leagănul vieţii, în care au apărut primele forme de viaţă. Mediul acvatic conţine resurse material-energetice pentru a întreţine populaţiile de producători, de consumatori şi descompunători din apă, precum şi pentru asigurarea hranei unor organisme terestre mai ales păsări şi mamifere. Oxigenul produs de fitoplanctonul din apă, alături de cel eliminat de plantele terestre, asigură procesul de respiraţie al tuturor organismelor vii. Apele curgatoare antrenează mari cantităţi de substanţe dizolvate, materii aflate în suspensie şi nenumărate microorganisme, realizând o migraţie a substanţelor organice, de proporţii uriaşe. Ca exemplu, numai în urma proceselor de denudaţie sunt transportate anual, de pe uscat în oceane, o cantitate de cca.2,7x 107 tone de material solid. Apele naturale provoacă procese de dizolvare a rocilor şi levigare a solurilor, prin spălarea elementelor solubile care sunt transportate la mari distanţe şi apoi depuse de apele curgătoare în zonele joase ale cursurilor în mari depozite sedimentare (aluviuni), bogate în numeroase elemente: Ca, Mg, Si, Fe, Mn, P, C, H, N, O si alte elemente combinate. Solurile formate pe aluviuni au fertilitate naturală crescută, datorită prezenţei în cantităţi mari a acestor substanţe organice transportate de apele curgătoare. În natură, apa se găseşte sub formă lichidă în biotopurile acvatice şi terestre, sub formă de vapori în atmosferă, precum şi sub formă solidă în gheaţă. Într-un biotop terestru principalele surse de apă sunt: precipitaţiile, care depind de poziţia geografică, de relief, de vânturi şi de covorul vegetal; apa înglobată în sol şi apa scursă de la suprafaţă în spaţiile mari din straturile geologice ale pamantului. Sub acţiunea energiei solare şi a temperaturii, apa trece dintr-o formă în alta, efectuând un circuit complex care se datorează mişcărilor din aer, din atmosferă şi curenţilor marini. În acest circuit se disting următoarele etape principale: - ascensiunea vaporilor de apă în atmosferă şi deplasarea lor dintr-o zonă în alta, prin acţiunea curenţilor atmosferici; - condensarea vaporilor de apă in nori; - precipitarea sub formă de ploaie, grindină, zăpadă; 20

- scurgerea apelor pe suprafeţele terestre în pantă, prin cursurile de apă, spre oceane; - infiltrarea în sol a unor părţi din apa de suprafaţă, care se scurge prin cursuri subterane. Mişcarea ciclică a apei în cadrul biosferei reprezintă circulaţia sau transferul apei din învelişurile scoarţei terestre, în materia vie (mediul biotic) şi apoi din nou în mediul abiotic (neviu). Astfel, într-o pădure de foioase apa din precipitaţii alimentează pânza freatică din subsol sau se scurge în apele curgătoare, o altă parte se evaporă, iar restul se absoarbe în sol. Din sol, apa ajunge în plante de unde cea mai mare parte este eliminată prin transpiraţie, restul fiind utilizată la producerea de biomasă. Plantele absorb şi redau atmosferei cca.38% din volumul anual de precipitaţii. Se estimează că 1 ha de pădure de foioase din zonele temperate elimină prin procesul de transpiraţie cca. 3000 – 7000 t apă /an. La nivel planetar, din totalul precipitaţiilor anuale (771mm) mai puţin de jumătate (367mm) trec în mare. Restul (404 mm, adică 52%) se reîntorc în atmosferă prin evapotranspiraţie (apa evaporată din sol şi rezultată din transpiraţia plantelor). Doar 1% din apa căzută prin ploi este folosită în sinteza materiei vii. Omul consumă pentru nevoile sale menajere şi industriale 2,5% din precipitaţiile totale. Consumul de apă dulce este în prezent un indicator sintetic al nivelului de trai, de dezvoltare şi de civilizaţie. În ţările dezvoltate valoarea acestui consum este de 2000-2500m3/an/locuitor, în timp ce în ţările subdezvoltate este de cca.40-50m3/an/locuitor (Lixandru, 2003). Acţiunea omului asupra componentelor biosferei poate avea influenţe grave asupra circuitului apei. Astfel, spre exemplu, prin poluarea apei şi defrişarea iraţională produse prin extinderea agriculturii, industriei şi construcţiilor, omul a produs mari dezechilibre în natură. Înlăturarea completă a pădurilor de pe suprafeţe întinse determină modificări ale circuitului apei prin: modificarea regimului de precipitaţii, al mişcării curenţilor de aer, degradarea şi eroziunea solurilor, inundaţiile. Datorită eroziunii, solul nu poate primi cantitatea de apă necesară dezvoltării covorului vegetal, iar rezervele de apă din sol descresc. Deversarea apelor poluate în cursurile de apă, face ca circuitul apei prin ecosistem să dăuneze biocenozelor si sa pună chiar în pericol echilibrul întregului ecosistem.

21

H2O din atmosfera

precipitaţii 8000m3/ha/an evapotranspiraţie 3600m3

evaporare 400 000km3 85% pe solul pădurii 5% scurgeri de pe sol

15% pe suprafaţa plantelor evaporare de pe sol 800m3

15% infiltraţii în subsol

ape de suprafaţă 25 000 km3

65% apa reţinută în sol 5200m3 pânza freatică H2O subterane H2O de profunzime

mări şi oceane 100 000 km3 / 1300x106 km3 Într-o pădure de foioase din zona temperată, cantitatea de precipitaţii este de 8000 m3/ha/an, 15% din acestea sunt reţinute pe suprafaţa plantelor şi restituite atmosferei prin evaporare. Din restul apei care ajunge pe solul pădurii, 5% se scurg în cursurile de apă, iar 15% se infiltrează în subsol alimentând pânza freatică şi apele de profunzime. Solul reţine 65% (5200 m3)din totalul precipitaţiilor. Din această cantitate 3500 m3 sunt restituiţi atmosferei prin transpiraţia plantelor, iar 800 m3 sunt recirculaţi prin evaporare de pe sol. Din apa absorbită de plante numai 1% (15-20 m3) intră în structura producţiei primare de biomasă. În lemn şi coaja plantelor se stochează cca. 1600 m3. La nivel planetar cantitatea de precipitaţii anuale este de cca. 100 000 km3. Sub acţiunea radiaţiei solare apa din mări şi oceane se evaporă într-o proporţie de cca. 400 000 km3. Procesele de evapo-transpiraţie de la nivelul ecosistemelor continentale redau circuitului 65 000 km3 de apă. Dacă se face bilanţul între cantitatea de apă evaporată şi cea provenită din precipitaţii, se constată că în cazul oceanelor şi mărilor bilanţul este negativ, iar pentru continente este pozitiv. Astfel, precipitaţiile continentale formate pe seama proceselor de evaporare a mărilor şi oceanelor reprezintă 35 000 km3, volum din care se întorc prin apele râurilor, fluviilor, şiroire sau drenaj, numai 25 000 km3. Diferenţa de 10 000 km3 este apa ce se infiltrează în sol, în pânzele de apă freatică de unde reîntoarcerea spre mări şi oceane este mai lentă.

Figura 5. Ciclul global al apei

22

CICLUL AZOTULUI Ciclul azotului (N) este unul dintre cele mai complexe circuite din natură, în care azotul din mediul abiotic (aer, apă) trece în mediul biotic al tuturor ecosistemelor şi revine apoi în acest mediul neviu. În natură, acest element chimic provine din două surse principale: N atmosferic şi N organic rezultat din descompunerea cadavrelor animale şi vegetale. Azotul atmosferic poate fi folosit numai de câteva organisme fixatoare de N aşa cum sunt: bacteriile, ciupercile şi câteva alge cianoficee, care îl transformă în N nitric şi N nitros. Aceste substanţe azotate, care au fost fixate de bacterii sunt cedate solului după moartea bacteriilor sintetizatoare, de unde sunt absorbite de către plante pentru sinteza aminoacizilor şi substanţelor proteice proprii. Acelaşi fenomen se petrece şi cu N organic conţinut în corpul organismelor vii (vegetale si animale). Substanţele proteice rezultate din descompunerea organismelor moarte sunt transformate de bacterii în compuşi amoniacali, respectiv în nitriţi şi nitraţi. Aceştia constituie sursa principală din natură pentru nutriţia plantelor verzi. Principalul rezervor de azot (80% din cantitatea totală de azot a planetei) este atmosfera în care N ocupă 78% din volumul total. Restul de 20% se găseşte în substanţele organice sintetizate de toate organismele vii, în componentele humice din structura solului precum şi în unele sedimente de natură organică şi minerală. Circuitul azotului cuprinde două subcicluri, fiecare cu câte două faze. Primul subciclu cuprinde următoarele două etape: - de fixare a N liber, în care N din aer este introdus în circuit şi - de nitrificarea prin care N din circuit este redat atmosferei. Al doilea subciclu care cuprinde: - faza de mineralizare, faza de degradare a compuşilor organici cu azot şi - faza de biosinteză a compuşilor organici azotaţi. Faza de fixare a azotului liber din atmosferă se poate realiza prin trei căi: fotochimică, electrochimică şi biologică. Fixarea fotochimică are loc în straturile înalte ale atmosferei, unde sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete N din aer se combină cu vaporii de apă şi formează amoniac şi nitraţi. Calea electrochimică are loc la înălţimi mai joase sub influenţa fulgerelor şi formează cantităţi mult mai mici de amoniac. În ultima cale, respectiv cea biologică , fixarea azotului atmosferic se realizează pe seama unor grupe de microorganisme fixatoare, libere sau simbionte numite bacterii fixatoare de azot. Dintre cele libere unele sunt aerobe (capabile să trăiască numai în prezenţa O2 molecular liber) cum sunt cele din genul Azotobacter, iar altele 23

sunt anaerobe (capabile să trăiască în absenţa O2 liber) din genul Clostridum sau genul Rhodospirillium. Microorganismele fixatoare simbionte sunt bacteriile din genul Rhizobium care trăiesc în simbioză cu plante din familia leguminoaselor (lucerna, trifoiul, soia etc.). Fiecare specie de leguminoase acceptă numai o anumită specie de bacterii, pe care planta gazdă o recunoaşte prin intermediul unei proteine “semnalizatoare ” care permite fixarea numai a bacteriilor specifice (recunoscute), oprind pătrunderea altor bacterii care pot fi patogene pentru plantă. Bacteriile simbionte fixează azotul pe cale enzimatică, cu ajutorul unei enzime denumită nitrogenază. Enzima prezintă o sensibilitate ridicată la oxigen şi poate deveni activă numai în prezenţa unor metale (molibdenul şi fierul). În mediul acvatic există de asemenea bacterii libere fixatoare de N, dar cel mai important rol în fixarea azotului atmosferic îl au algele albastre fotosintetizatoare (din genurile Anabaena, Nostoc şi Trichodesmum). Faza de denitrificare este un proces de transformare a nitraţilor (NO3) în nitriţi până la oxizi de azot şi azot liber, precum şi de reducere a acidului azotic în acid azotos, amoniac şi N molecular. Procesul se produce mai intens în sol, dar apare şi în apă sau în sedimente cu multa substanţă organică, slab aerate. Denitrificarea se poate realiza pe cale chimică, sub acţiunea anumitor factori: temperatură, pH-ul, umiditatea şi pe cale biologică cu ajutorul unor bacterii specifice (genul Pseudomonas, genul Clostridium, genul Bacillus, genul Achromobacter, genul Thiobacillus). Denitrificarea are ritm sezonier, fiind mai accentuată în sezonul cald şi mult mai puţin intensă sau chiar absentă iarna, datorită efectului negativ al temperaturilor joase. Mineralizarea este un proces de descompunere a compuşilor organici cu azot, până la nitriţi şi nitraţi. În prima etapă are loc amonificarea, respectiv descompunerea de către bacterii a substanţei organice azotate cu producere de amoniac. În a doua etapă, numită nitrificare, amoniacul este transformat de alt tip de bacterii (genul Nitrosomonas şi genul Nitrobacter) în nitriţi (reacţie de nitrire) şi ulterior în nitraţi (reacţie de nitrare). Întregul proces de mineralizare are loc cu producere de energie care este utilizată de plante pentru reducerea CO2 si sinteza tuturor substantelor organice proprii. În ultima fază de biosinteză nitraţii absorbiţi în procesul de nutriţie la plantelor sunt folosiţi de acestea pentru sinteza substanţelor organice proprii necesare procesului de creştere şi dezvoltare. Dacă analizăm cantitatea de azot fixată în cursul unui ciclu biogeochimic se constată că bilanţul este pozitiv (se fixează mai mult azot decât se pierde). Acest bilanţ determină sinteza şi creşterea biomasei

24

vegetale în cantităţi mai mari decât necesarul de hrană al consumatorilor primari. CICLUL CARBONULUI Ciclul parcurs în natură de carbon (C) este reprezentat de schimbul efectuat între dioxidul de carbon (CO2) şi organismele vii de pe Terra, de la nivelul: litosferei, hidrosferei şi atmosferei. Carbonul este prezent în natură sub două forme: minerală, reprezentată de carbonaţii din structura rocilor calcaroase şi sub forma gazoasă a dioxidului de carbon (CO2) sau anhidrida carbonică din atmosferă, unica formă de circulaţie a carbonului anorganic în biosferă. În aerul atmosferic, concentraţia medie de dioxid de carbon este de 0,03% respectiv cca. 340 ppm. Circulaţia dioxidului de carbon condiţionează în biosferă două procese biologice fundamentale: fotosinteza şi respiraţia. În procesul de fotosinteză plantele verzi (şi unele microorganisme fotosintetizatoare) care posedă pigmenţi de clorofilă fixaţi pe cloroplaste, folosesc dioxidul de carbon pentru sinteza compuşilor organici (glucide, protide şi lipide). Procesul de sinteză are loc sub acţiunea radiaţiilor solare, a CO2 din aer şi a apei cu săruri minerale, pe care plantele le iau din sol şi apă. Din fotosinteză rezultă oxigenul din care o parte este utilizat de plante în procesul de respiraţie, iar o altă parte este eliberat în atmosferă, fiind folosit în respiraţia animalelor. În condiţii naturale normale cele două procese (fotosinteza şi respiraţia) se echilibrează reciproc, deşi fixarea de CO2 prin fotosinteza plantelor depăşeşte cedarea de CO2 prin respiraţia animalelor. Echilibrarea se produce prin dioxidul de carbon degajat în urma procesului de degradare a materiei organice moarte, precum si a resturilor de biomasă vegetală sau animală, rămase neconsumate din apă sau sol, precum şi cel rezultat din arderile de combustibili. Schimburile de CO2 care se înregistrează între hidrosferă, atmosferă şi litosferă se pot schematiza astfel: CO2 din atmosferă ⇔ CO2 dizolvat în apă ⇔ CO2+H2O ⇔ H2CO3 (acidul carbonic) ⇔ calciu din apă ⇔ bicarbonaţi Ca(H2CO3)2 Acidul carbonic se leagă uşor de calciul prezent în apă, formând bicarbonaţi care sedimentează în depozite calcaroase. Reacţia este de tip reversibil şi reprezintă un mijloc important de menţinere a valorilor de pH, prin tamponarea variaţiilor de pH din apă. Respiraţia, fermentaţiile şi combustiile, asigură reîntoarcerea CO2 în atmosferă. Se estimează că rezervele de carbon din atmosferă (sub formă de 25

CO2) reprezintă 700x109 t, iar cele ale hidrosferei 50.000x109 t. Fitobiomasa realizată anual prin sinteza de substanţe organice este cuprinsă între valorile de 30-150x109 t. Conţinutul aerului în CO2 nu se diminuează. El se menţine relativ constant deoarece respiraţia, fermentaţiile şi combustiile restituie fără încetare dioxidul de carbon. Variaţiile de concentraţie a CO2 din atmosferă sunt autoreglabile. Dacă apare tendinţa de creştere a concentraţiei de CO2 din atmosferă, intervine o reglare de tip feed-back negativ, prin care creşterea concentraţiei este diminuată pe două căi: mărirea intensităţii de consum a CO2 în procesul de fotosinteză şi sporirea proceselor de dizolvare în apă cu formare de bicarbonaţi. În ultimii ani cantitatea de CO2 provenită din arderile de combustibili a crescut îngrijorător. În fiecare an intră în atmosferă cca. 1 miliard t carbon, iar concentraţia de CO2 a crescut cu 10%. La nivel planetar, dioxidul de carbon contribuie la declanşare a efectului de seră. Fenomenul este un proces fizic caracterizat prin faptul că în aerul atmosferic, CO2 acţionează ca un adevărat “ecran de protecţie”. Noaptea, suprafaţa terestră se răceşte şi cedează o mare parte din energia solară recepţionată în timpul zilei. Dioxidul de carbon din aer opreşte o mare parte din radiaţiile infraroşii emise pe durata nopţii de scoarţa terestră, asigurând astfel menţinerea la suprafaţa planetei noastre a unei temperaturi medii anuale de15oC, cu o reducere considerabilă a variaţiilor termice dintre zi şi noapte. În caz contrar, temperatura medie la suprafaţa scoarţei ar fi de – 18oC (H.Tazieff,1989). Creşterile permanente a emisiilor de CO2, din ultimii ani, datorate în principal intensificării industriei şi a transporturilor, determină accentuarea efectului de seră care poate avea consecinţe catastrofale pentru Terra. Astfel, creşterea treptată a temperaturii medii anuale va determina: aridizarea treptată a climei, accentuarea procesului de deşertificare, topirea calotei glaciare şi inundarea multor zone de coastă. CICLUL FOSFORULUI Ciclul fosforului (P) e un ciclu biogeochimic sedimentar legat de circuitul hidrologic, deoarece fosforul nu formează componenţi gazoşi şi este prezent în mod natural în apă şi sol. Rezervorul principal al fosforului îl reprezintă rocile sedimentare şi eruptiile vulcanice (apatit si magmă) de pe uscat, care cedează apelor de precipitaţii şi celor de suprafaţă fosfaţii din structura lor. Prin spălarea rocilor de către apele de scurgere, o cantitate

26

mare din fosfaţi este antrenată în mări şi oceane unde se depune în sedimente de adâncime. Reîntoarcerea fosforului în circuit are loc parţial, prin procesul de orogeneză (proces tectonic de formare a lanţurilor muntoase). Sub acţiune acestui proces şi a curenţilor de apă o parte din sedimentele de adâncime sunt aduse la suprafaţa mărilor şi oceanelor de unde ajung pe platforma continentală. Cea mai mare cantitate de fosfor rămâne la mare adâncime si nu se mai întoarce în circuit, fiind practic pierdută pentru biosferă. Fosforul anorganic din apele marine este folosit de plante în sinteza compuşilor organici. Prin intermediul lanţurilor tropice: fitoplancton – zooplancton – peşti – păsări ihtiofage, P ajunge in alimentaţia diferitelor organisme vii inclusiv a omului. Prin moartea organismelor planctonice şi prin descompunerea lor de către microorganisme, cantităţi apreciabile de fosfaţi sunt asimilaţi de plante. In acest fel Fosforul se reîntoarce în circuitul biologic. În sol, pe lângă fosforul anorganic dizolvat din rocile fosfatice şi depozitele de guano (gunoiul pasărilor ihtiofage) există şi cantităţi însemnate de fosfor organic provenit din descompunerea cadavrelor de plante şi animale. Sub acţiunea unor microorganisme specifice, substanţa organică moartă este supusă procesului de mineralizare în urma căruia fosforul este eliberat în forma sa solubilă. Din sol compuşii fosforului sunt preluaţi de plante, de unde o parte din fosfor este preluat de animale, iar prin excrementele acestora sau din cadavrele lor, fosforul ajunge din nou in sol. În acest fel fosforul este repus, cu pierderi, intr-un nou circuit biologic. Pierderea de fosfor poate fi compensată parţial prin excrementele păsărilor ihtiofage sau prin intermediul omului (administrare de îngrăşăminte pe bază de fosfaţi). Ca urmare a administrării neraţionale de către om a îngrăşămintelor, în apele râurilor, mlaştinilor, sau chiar în zonele de coastă a mărilor pot apărea cantităţi excesive de fosfor care determină dezvoltarea explozivă a algelor, fenomen cunoscut sub denumirea de “înflorirea apelor”. O consecinţă a acestui fenomen este poluarea apelor prin procesul de eutrofizare, proces natural, de acumulare a unor cantităţi crescute de substanţe organice pe fundul apei (mâl organic brun-murdar) cauzat de descompunerea organismelor moarte, de lipsa de oxigen. Eutrofizarea puternică a apelor favorizează dezvoltarea în masă în apa a unor microorganisme (bacterii filamentoase, ciuperci, ciliate, etc.), care pot acoperi în întregime suprafaţa apei, ducând la distrugerea echilibrului biologic din ecosistemul respectiv. Sărurile ce apar in exces duc la creşterea durităţii apei făcând-o inutilizabilă pentru unele procese industriale sau pentru consumul uman. 27

AUTOCONTROLUL ŞI STABILITATEA ECOSISTEMELOR Autocontrolul sau homeostazia unui sistem biologic (individ, populaţie, biocenoză) sau a unui sistem mixt (ecosistem), reprezintă tendinţa de stabilitate internă a sistemului faţă de condiţiile schimbătoare ale mediului extern (factori climatici, sursa de hrană etc.). Funcţia de autocontrol sau homeostazie asigură stabilitatea în structura, organizarea şi funcţionarea întregului ecosistem. Prin funcţia sa de autocontrol, ecosistemul păstrează o stare de echilibru între populaţiile componente, menţinând variaţiile numerice ale acestor populaţii între anumite limite. Depăşirea acestor limite duce la perturbarea echilibrului prin modificarea structurii şi funcţionării întregului ecosistem. Astfel spre exemplu, într-un ecosistem acvatic, înmulţirea peste măsură a algelor este frânată prin două căi: prin creşterea consumului de către zooplancton (animale care se hrănesc cu alge) şi prin scăderea cantităţii de substanţe anorganice necesare dezvoltării algelor (fosfor, azot, etc.). Hrana abundentă favorizează înmulţirea zooplanctonului. Pe măsură ce consumul de alge creşte, hrana devine neîndestulătoare şi zooplanctonul se împuţinează. Prin descompunerea resturilor organice ale zooplanctonului de către microorganisme, sursele minerale necesare în creşterea algelor se refac determinând creşterea şi înmulţirea în continuare a algelor. În acest fel, atâta timp cât din afara sistemului nu intervine nici o perturbare, starea întregului sistem se menţine în echilibru permanent şi oscilează în jurul unor anumite valori. Din cele prezentate se poate observa că, mecanismul principal de păstrare a stabilităţii ecosistemului se bazează pe relaţiile trofice din cadrul biocenozelor. Relaţiile trofice controlează oscilaţiile numerice ale fiecărei populaţii din ecosistem. În acest sens, dacă examinăm relaţiile dintre un carnivor şi prada acestuia, vom observa că maximele şi minimele efectivelor celor două specii se succed. Când hrana este abundentă, efectivul speciei pradă creşte, determinând creşterea populaţiei de consumatori pe seama hranei din belşug. Numărul mare de consumatori determină scăderea resurselor de hrană, prada se împuţinează ducând la micşorarea numărului de consumatori carnivori. Atunci când populaţiile înregistrează mari oscilaţii numerice acestea se soldează uneori chiar cu dispariţia ambelor specii. Un astfel de exemplu îl constituie omizile fluturelui defoliator al stejarului (Tortrix Viridana) care după distrugerea frunzelor pădurii mor de foame. Dispariţia omizilor 28

determină la rândul ei dereglarea echilibrului dintre alte specii ale biocenozei interdependente (păsări, mamifere, etc.). Menţinerea nivelului de echilibru al efectivului unei specii dintr-o biocenoză se realizează prin mecanisme diferite de la specie la specie. Unele plante elimină în mediul extern substanţe care influenţează negativ dezvoltarea indivizilor din aceeaşi specie. De exemplu, alga Chlorella elimină o substanţă care la o anumită concentraţie împiedică înmulţirea în continuare a acesteia. La animale, anumite specii (elefanţii) migrează în condiţiile în care densitatea populaţiei lor a ajuns foarte mare si s-au redus rezervele de hrana. Prin urmare, stabilitatea unui ecosistem este dată de structura sa, respectiv de numărul populaţiilor componente. Cu cât sistemul este mai complex, cu atât capacitatea de autoreglare a lui este mai mare şi va prezenta o stabilitatea mult mai mare faţă de perturbaţiile externe. Un astfel de exemplu este pădurea tropicală, un ecosistem natural complex care are o stabilitate mult mai ridicată în comparaţie cu un ecosistem simplu (o cultură agricolă). Numărul mare de specii şi bogata reţea de relaţii trofice existente în cadrul ecosistemului de pădure, face ca aceasta sa aibă o capacitate mult mai mare de autoreglare. Ecosistemul cu puţine specii şi lanţuri trofice (cultura agricolă) va avea o stabilitate mult mai mică. Stabilitatea agrosistemului va fi influenţată foarte mult de condiţiile externe: temperatură, umiditate, cantitatea de nutrienţi minerali din sol, dăunători etc. În astfel de sisteme simple invaziile dăunătorilor se produc mult mai frecvent şi mai uşor. Aceste invazii nu se produc niciodată în ecosistemele complexe ale pădurilor tropicale deoarece, dacă o populaţie tinde să scadă numeric, presiunea duşmanilor se va deplasa spre alte specii al căror consum implică mai puţine cheltuieli energetice. În consecinţă, funcţia de autocontrol a ecosistemelor este necesară deoarece: • cantitatea de energie primită de un anumit ecosistem cât şi cantitatea de nutrienţi disponibili sunt limitate; • supravieţuirea populaţiei şi îndeplinirea funcţiilor ei în biocenoză depinde de refacerea (reciclarea) resurselor materiale iniţiale şi de menţinere unui anumit nivel numeric. Ambele probleme se rezolvă prin diferenţierea funcţiilor speciilor componente ale unei biocenoze. Diferenţierea funcţiilor printr-o specializarea mai mult sau mai puţin complexă, determină interdependenţa speciilor şi organizarea unui sistem natural de autocontrol asemanator cu un sistem cibernetic informational.

29

CAPITOLUL II CALITATEA MEDIULUI AMBIANT Criza mediului înconjurător Multă vreme omul a presupus că solul, apa, şi aerul pot prelua, absorbi şi recicla produsele reziduale ale activităţii sale, oceanul, atmosfera şi solul fiind considerate a fi nişte rezervoare receptoare cu capacitate nelimitată. S-a dovedit însă, că unele dintre produsele deversate în mediul înconjurător sunt toxice şi rezistă la descompunerea naturală, altele deşi sunt dispersate în mediu în cantităţi sau diluţie foarte mică, reuşesc după un timp relativ scurt sau mai lung, să se reconcentreze în lanţurile trofice naturale. Aşa se întâmplă cu unele metale grele, pesticide şi substanţe radioactive. Deteriorarea mediului înconjurător este resimţită în zilele noastre tot mai acut, îndeosebi în centrele urbane cu mari aglomerări de populaţie. Poluarea mediului afectează toate cele trei componente principale ale mediului înconjurător: apa, atmosfera şi solul. Poluarea aerului din marile oraşe a devenit o trăsătură obişnuită, smogul fiind una dintre cele mai caracteristice forme. Folosirea neraţională a solurilor şi a resurselor naturale, uneori până la epuizarea lor ridică o serie de probleme majore privind ocrotirea mediului înconjurător. Reziduurile, deşeurile organice şi dejecţiile deversate în apele curgătoare prin descompunere consumă oxigenul necesar diferitelor organisme acvatice, în timp ce elementele nutritive care ajung în ape, intensifică dezvoltarea algelor pe seama oxigenului din apă, ducând uneori până la “moartea”, adică la degradarea apelor. La toate acestea a contribuit şi tendinţa de concentrare a populaţiei în centre mari supraaglomerate, dezvoltarea intensă a industriei, a mijloacelor de transport şi a bunurilor de consum noi. În aceste condiţii se ridică tot mai mult problemele privind poluarea şi apare necesitatea elaborării unor noi reglementări administrative de stat în măsură să facă faţă noilor aspecte legate de protecţia mediului înconjurător. Lipsa de informare a făcut ca mulţi oameni de bună credinţă să persiste în acţiuni care sunt nefaste mediului înconjurător, fără să realizeze care sunt daunele produse. O altă categorie de oameni nepăsători, din dorinţa de a economisii sau de a produce cât mai mulţi bani, au acţionat voit, provocând daune ireversibile, prin acţiuni de tipul: utilizarea pe scară largă a pestcidelor, tăierea pădurilor, deversarea sau stocarea unor substanţe toxice sau deşeuri radioactive etc. Toate acestea, acumulate şi diversificate în timp, 30

au produs modificări asupra atmosferei, apei şi solului, pe care le resimţim tot mai pregnant în ultima perioadă şi care pot să afecteze grav calitatea vieţii noastre si cu siguranţă viaţa generaţiilor viitoare. În prezent lupta omului de a proteja şi ameliora calitatea mediului înconjurător, - bunul comun cel mai de preţ al omenirii, a căpătat noi dimensiuni. Problema mediului este dezbătută tot mai mult pe diverse planuri şi la diferite niveluri, formând obiectul a numeroase dezbateri ştiinţifice şi politice naţionale şi internaţionale. Numeroase guverne, in special cele din ţările dezvoltate, acţionează în mod serios pentru găsirea şi aplicarea celor mai adecvate măsuri, corespunzătoare mijloacelor materiale proprii şi tehnologiei disponibile în scopul: păstrării echilibrului ecologic, menţinerii şi îmbunătăţirii calităţii factorilor naturali, gestionării corecte a resurselor naturale, asigurării unor condiţii de viaţă şi de muncă tot mai bune etc. Surse şi căi de răspândire a poluanţilor Deteriorarea condiţiilor de mediu este rezultatul acţiunilor conştiente sau inconştiente a omului asupra mediului ambiant. Prin accidentele sau activităţile umane necontrolate s-au declanşat o multitudine de fenomene cu efect negativ asupra mediului care au dus la apariţia a numeroase dezechilibre ecologice, punând în mare pericol uneori anumite forme de viaţă. Factorii perturbatori ai mediului se pot clasifica în două mari grupe: 1. factori naturali: - erupţii vulcanice şi solare; - cutremure catastrofale; - incendii; - inundaţii. 2. factori antropici (rezultaţi din activitatea umană): - creşterea demografică; - dezvoltarea agriculturii; - dezvoltarea industriei; - exploatarea rezervelor naturale etc. În numeroase cazuri acţiunile umane desfăşurate în: industrie, agricultură, construcţii, transporturi şi exploatarea resurselor naturale, au avut un mare impact negativ asupra mediului, soldat cu multe efecte nedorite, unele greu de stopat sau eliminat. Astfel spre exemplu, de cele mai multe ori din activităţile umane rezultă o serie de factori distructivi aşa cum sunt: produsele uzate sau perimate fizic şi moral; produsele artificiale noi ale căror 31

interacţiuni cu mediul sunt uneori necunoscute şi imprevizibile; reziduurile nereciclabile (care nu pot fi reutilizate) etc. Cei mai mulţi autori, clasifică principalele tipuri de poluare a mediului înconjurător în patru mari categorii, după cum urmează: 1) Poluarea fizică: - poluarea radioactivă; - poluarea termică; - poluarea sonoră. 2) Poluarea chimică; - materii plastice (în aer, apă şi sol); - pesticide şi alţi compuşi organici de sinteză (în aer, apă şi sol); - metale grele (în aer, apă şi sol); - derivaţi gazoşi ai carbonatului şi hidrocarburilor lichide (în aer şi apă); - derivaţi ai sulfului (în aer, apă şi sol); - derivaţi ai azotului (în aer, apă şi sol); - fluoruri (în aer, apă şi sol); - particule solide “aerosoli” (în aer şi sol); - materii organice fermentescibile (în apă şi sol). 3) Poluare biologică: - contaminare microbiologică a mediilor inhalate şi ingerate (bacterii şi virusuri); - modificări ale biocenozelor prin invazii de specii animale şi vegetale. 4) Poluare estetică: - degradarea peisajelor şi locurilor prin urbanizare necivilizată sau sistematizare impropriu concepută; - amplasarea de industrii în biotopuri naturale sau puţin modificate de om. O altă clasificare are în vedre , în special solul şi se referă la poluanţii care pot acţiona direct sau indirect cu acesta: ™ dejecţiile animale; ™ dejecţiile umane; ™ deşeuri şi reziduuri de la industria alimentară şi uşoară; ™ agenţi contaminanţi (agenţi infecţioşi, toxine, alergeni); ™ sedimente produse prin eroziunea solului; ™ elemente nutritive pentru plante (îngrăşăminte); ™ minerale şi materii anorganice (inclusiv metale, săruri, acizi, baze) provenite de la industria chimică şi metalurgică; ™ pesticide; 32

™ materii radioactive provenite de la experimente cu arme atomice, accidente sau avarii ale centralelor nucleare; ™ aerosoli (unele hidrocarburi, etilenă, amoniac, bioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxid de carbon, ozon, oxizi de azot, compuşi de plumb etc.); ™ căldura (care determină intensităţi crescute ale reacţiilor chimice şi biologice). Agenţii de poluare evacuaţi în mediu sunt transportaţi şi dispersaţi de ape sau de aer. Chiar şi poluanţii solizi, depozitaţi în platforme pot fi surse de poluare a mediului la distanţe foarte mari de locul de depunere. Astfel, cenuşile depozitate în halde (depozite de steril provenite din lucrările miniere), pot fi spulberate de vânt, iar substanţele solubile conţinute pot fi dizolvate în apa de precipitaţii şi pot fi transportate ulterior de apele de suprafaţă sau apele de infiltraţie. Prin scurgerea lor, poluanţii sunt transportaţi şi dispersaţi pe suprafeţe întinse şi ajung din râuri în lacuri, mări şi oceane. Un rol nu mai puţin important în circulaţia şi distribuţia unor poluanţi în mediul înconjurător îl au organismele vii, care prin căile alimentare sau lanţurile trofice pun în circulaţie diverşi poluanţi preluaţi din apă, aer şi sol. Aşa se întâmplă, de exemplu, cu anumite pesticide care din sol trec în furaje, de aici în corpul animalelor erbivore, iar prin consumul de carne şi lapte ajung în cele din urmă şi în corpul uman. Reziduurile de pesticide pot ajunge şi în gunoiul de grajd rezultat de la animale hrănite cu furaje tratate cu asemenea pesticide sau din paiele conţinând asemenea reziduuri, rămase în urma tratamentelor aplicate culturii respective, iar din gunoi trec în toate plantele cultivate pe suprafeţele de teren pe care acest tip de gunoi a fost administrat. Pericolul cel mai mare în circulaţia si dispersia unor anumite tipuri de poluanţi în biosferă, îl constituie concentrarea biologică a acestora, care poate avea uneori consecinţe deosebit de grave. Astfel, dacă substanţa activă a poluantului utilizat, în exemplul nostru a pesticidului, este rezistentă la degradare, de la cantităţi reduse de pesticide existente în sol, apă sau aer se poate ajunge la concentraţii tot mai mari, de la o treaptă la alta a lanţului trofic. Un astfel de exemplu este lacul Clear din California unde, determinările efectuate după finalizarea tratamentului cu pesticide de tip DDT, au arătat că de la concentraţia apei de 0,02 ppm (părţi per milion) DDT, a crescut la 5 ppm în planctonul de la suprafaţa apei, ajungând la valori de 40-300 ppm în peştii fitofagi, iar la unele păsări sau peşti răpitori 33

din partea superioară a lanţului trofic a atins valori de până la 2000 ppm de DDT, ceea ce faţă de conţinutul în apă (0,02 ppm), reprezintă o creştere a concentraţiei de 100 000 de ori. Fenomenul de acumulare al pesticidelor apare în mod similar şi în sol. Dacă în sol conţinutul DDT-ului este de o unitate, în râmele din sol concentraţia ajunge la 10-40 unităţi, iar în păsările care consumă râme (sitari) atinge cca. 200 unităţi. În mod similar, procese de acumulare se pot înregistra şi la alte elemente, aşa cum sunt anumite metale grele din apă şi sol, sau elementele radioactive care se pot concentra în anumite lanţuri trofice, ajungând în concentraţie foarte mare în vârful piramidei trofice, la extremitatea căreia se află şi omul. Astfel, în diverse pajişti din Anglia stronţiul radioactiv prezent în sol în cantitate mică (o unitate) a ajuns la o valoare de 21 de ori mai mare în plantele furajere şi de 714 ori mai mare în carnea de oaie. Prin exemplele citate anterior, s-a căutat să se scoată în evidenţă faptul că, nu în toate situaţiile de poluare a mediului ambiant, are loc numai o dispersie sau diluţie a poluanţilor în teritoriu, ci de cele mai multe ori, prin intermediul lanţurilor trofice, are loc o acumulare de poluanţi nebiodegradabili, care deşii apar în mediul ambiant (sol, aer sau apă) în cantităţi mici se acumulează de-a lungul lanţurilor trofice şi ajung să se regăsească în organismele animale din ultimul nivel, în concentraţii foarte mari care pot fi uneori letale (provoacă moartea lor). De la astfel de animale puternic contaminate, prin consumul produselor animale (carne, lapte, ouă etc.) de către om, acesta să fie victima propriilor sale acţiuni. PRIORITĂŢI ALE ECONOMIEI MEDIULUI AMBIANT În perioada ultimilor ani specialişti din diferite domenii ale economiei si industriei, precum si organizatiile ecologiste internationale au sesizat şi trag serioase semnale de alarmă încercând să conştientizeze opinia publică prin mesajul: poluarea nu are frontiere, ea este şi va rămâne o problemă globală a omenirii! Preocuparea pentru protecţia mediului a fost adusă în dezbatere pentru prima oară la 1 iunie 1972, cu ocazia primei Conferinţe Mondiale a ONU (Organizaţia Naţiunilor Unite), ţinută la Stockholm. La a 27-a sesiune a acestei conferinţe, s-a fondat prima organizaţie care a întocmit Programul Naţiunilor Unite pentru Mediul Înconjurător, cu sediul la Nairobi (Kenya). Un an mai târziu, în 1973, organizaţia avea deja un Consiliu de administraţie compus din 58 ţări membre, inclusiv România, un Secretariat, un Fond pentru mediul înconjurător şi un Consiliu de coordonare privind problemele

34

importante legate de mediu şi posibilităţile de aderare a altor instituţii şi organizaţii internaţionale. Sub egida acestei organizaţii, în colaborare cu alte organizaţii internaţionale (UNESCO, FAO, OMS s.a.), s-au elaborat şi aprobat o serie de programe internaţionale pentru: supravegherea la nivel mondial a poluării oceanului planetar, planuri de monitorizare a contaminării cu reziduuri radioactive, a contaminării alimentelor, a nivelului degradării solului şi defrişării pădurilor, de evoluţie ale efectivelor de animale şi plante comparativ cu speciile pe cale de dispariţie, precum şi alte proiecte pentru monitorizarea nivelelor de poluare în toată lumea şi efectelor lor asupra climatului. A devenit din ce in ce mai evident faptul că, problemele privind mediul înconjurător îşi au rădăcinile în modul în care a acţionat şi acţionează economia fiecărui stat, precum şi datorită faptului că nu s-au evidenţiat toate pagubele aduse mediului înconjurător în urma diverselor acţiuni întreprinse asupra acestuia. Este bine cunoscut că multe activităţi de producţie şi consum de pe glob determină degradarea mediului natural prin poluarea aerului, apei sau solului, degradare ale căror costuri nu au fost luate mult timp în seamă. Aceasta a permis accentuarea unora dintre problemele majore ale mediului înconjurător cu care se confruntă omenirea azi, aşa cum este irosirea resurselor naturale, defrişarea masivă a pădurilor, accentuarea efectului de seră etc. În consecinţă, economia fiecărui stat trebuie să joace un rol principal în asigurarea unui mediu înconjurător de calitate superioară, prin alocarea raţională a resurselor materiale şi financiare, prin politici adecvate, precum şi prin luarea unor decizii economice inteligente. Dezvoltarea unei societăţi sănătoase şi prospere, se poate baza numai pe o politică prin care se asigură protecţia şi ameliorarea mediului înconjurător, bazată pe eliminarea contradicţiei artificiale dintre economie şi ecologiei. Numai printr-o conlucrare strânsă a ecologiei cu economia se vor putea fundamenta ştiinţific măsurile de dezvoltare social - economice în vederea protecţiei şi îmbunătăţirii calităţii vieţii generaţiei de azi şi mâine. Pentru acesta toate sistemele industriale trebuie sa-şi reconsidere toată activitatea urmărind cu precădere ca: reciclarea, reutilizarea materiilor, şi reducerea gradului de poluare să devină componente intrinsece ale procesului de producţie materială. Conlucrarea strânsă a ecologiei cu economia într-o acţiune comună, numită “ecodezvoltare” va permite obţinerea de beneficii maxime de pe urma exploatării resurselor naturale

35

(sol, apă, păduri, organisme animale şi vegetale), fără a distruge baza materială a acestora care este necesară continuării dezvoltării. Ca acţiuni imediate se impune dezvoltarea unui program vast de măsuri care să aibă în vedere: ™ extinderea educaţiei ecologice; ™ elaborarea unei legislaţii cuprinzătoare în domeniu (cu penalizări financiare, poliţie ecologică, aviz de mediu pentru funcţionarea tuturor unităţilor economice în condiţiile protecţiei mediului); ™ orientarea spre tehnologii moderne nepoluante, care să prezinte o productivitate mult mai ridicată, şi acre să asigure valorificarea integrală a materiilor prime; ™ optimizarea consumurilor de apă şi energie; ™ transportul şi depozitarea corespunzătoare a deşeurilor şi reziduurilor industriale; ™ stimularea acţiunilor de revalorificare a cât mai multe deşeuri; ™ investigarea corectă a gradului de periculozitate şi a riscurilor pe care produsele chimice le implică pentru sănătatea omului şi mediului ambiant; ™ inventarierea precisă a tuturor activităţilor poluante şi depistarea preventivă a tuturor posibilităţilor de apariţie a poluării. Problema protecţiei mediului trebuie luată în considerare, încă din faza de proiectare a oricărei tehnologii, iar studiile tehnico-economice de fezabilitate trebuie să prevadă şi variante antipoluante, chiar dacă sunt mai puţin profitabile. Pierderile de profit vor fi mai mici decât cele social-umane ce apar după instalarea unor dezechilibre în natură. POLUAREA ATMOSFEREI Surse de poluare atmosferică Atmosfera este învelişul gazos care înconjoară pământul. În atmosferă, aerul ocupă 96% din volum, restul de 4% revenind vaporilor de apă. Aerul uscat este un amestec de gaze format din: 78% azot, 21% oxigen, din cantităţi mici de bioxid de carbon (0,03% in aerul normal) şi gaze rare (argon, neon, heliu). Poluarea atmosferei este determinată de deversarea şi acumularea în aer a unor substanţe străine care afectează în măsură mai mare sau mai mică compoziţia acestuia, determinând variaţii ale proprietăţilor atmosferei. Prezenţa unor astfel de substanţe este nocivă deoarece afectează şi poate 36

chiar distruge echilibrele ecologice şi implicit viaţa omului. Substanţele nocive eliberate în aer se dispersează în atmosferă şi sunt răspândite la distanţe foarte mari, ca urmare a deplasării maselor de aer. O mare parte sunt preluate ulterior de apa din precipitaţii prin intermediul căreia ajung în apele de suprafaţă (râuri, lacuri, mări şi oceane) sau în sol. Sursele de poluare atmosferică se pot grupa în două categorii: surse naturale (erupţii vulcanice, fenomene de descompunere, uragane ş.a.) si artificiale, rezultate în urma activităţilor umane (transportul auto, industria chimică, metalurgică, sectorul energetic, etc.). În funcţie de starea de agregare, poluanţii atmosferici se împart în: - gaze (CO2, CO, SO2, NO, H2S, Cl2, NH3, etc); - lichide (hidrocarburi, solvenţi organici); - solide (praf sau pulberi de metale, oxizi metalici, săruri, etc). Poluanţii atmosferici lichizi sau solizi, sunt dispersaţi în aer sub forma unor particule fine care îşi măresc volumul ocupat, realizând prin aceasta o activitate chimică mai intensă şi o viteză de sedimentare mai redusă. Particulele cele mai fine, dispersate în aer capătă o stabilitate considerabilă, fapt pentru care vor persista un timp mult mai îndelungat în aer, determinând astfel creşterea gradului de poluare. Poluanţii atmosferici produc efecte directe, imediate cât şi efecte indirecte, pe termen lung. Astfel, spre exemplu, fenomenul de smog (fum, ceaţă) datorat gazelor de eşapament şi compuşilor organici incomplet arşi care reacţionează fotochimic formând peroxiacetilnitrat, are efecte multiple: reduce vizibilitatea pe arterele de circulaţie, determină afecţiuni respiratorii, erodează clădirile, determină degradarea spaţiilor verzi, etc. Efecte directe şi indirecte ale poluării atmosferei Bioxidul de carbon provine, în cea mai mare parte din arderea combustibililor fosili. Creşterea concentraţiei sale în atmosferă, peste limitele normale, determină perturbarea echilibrului ecologic prin accentuarea efectului de seră şi modificări ale climei. Oxidul de carbon rezultat din arderea incompletă a combustibililor, din gazele industriale sau din gazele de eşapament, este deosebit de toxic, deoarece blochează hemoglobina, transportorul de oxigen din sânge. Oxizii de azot, eliminaţi în aer mai ales de fabricile în care se produc acid azotic sau îngrăşăminte pe bază de azot, sunt foarte toxici şi pot

37

determina asfixierea prin distrugerea alveolelor pulmonare, căderea frunzelor copacilor, reducerea vizibilităţii pe şosele şi formarea ploilor acide. Bioxidul de sulf rezultat din industria neferoasă, alimentară şi erupţiile vulcanice, are efecte negative directe asupra faunei şi florei prin acidifierea solului (pH 4,12-4,4) , contribuie la formarea ploilor acide şi provoacă degradarea construcţiilor prin transformarea calcarului în gips (CaSO4) care este mult mai solubil şi permite infiltrarea apei. Hidrogenul sulfurat rezultat din activitatea vulcanică, din prelucrarea cărbunilor şi rafinăriile de petrol, provoacă îmbolnăviri grave de tip neurastenic caracterizate prin simptome de: astenie, oboseală, cefalee, ameţeală, anxietate, nervozitate, somnolenţă diurnă. Fluorul prezent în atmosfera din apropierea fabricilor de aluminiu şi superfosfaţi, ajuns în sol prin precipitaţii, distruge microorganismele, plantele şi insectele (albinele) şi degradează stratul fertil afectând negativ recoltele agricole. Pulberile industriale sunt deosebit de toxice atunci când conţin compuşi de Pb, Cd, P şi nocive dacă sunt particule fine de silice, calcar, gips, argilă, provocând alterări mecanice ale ţesutului aparatului respirator. Plumbul (Pb) este deosebit de nociv, deoarece micşorează rezistenţa organismului la îmbolnăviri, afectează funcţiile sistemului nervos, micşorează capacitatea de oxigenare a sângelui. Între efectele indirecte, pe termen lung ale poluării atmosferei, cale mai actuale sunt: o efectul de seră, o ploile acide şi o degradarea păturii de ozon din stratosferă. Efectul de seră constă în încălzirea suprafeţei terestre pe seama radiaţiei solare care datorită gazelor existente în atmosferă trec prin atmosferă în cantitate mult mai mare şi nu pot trece în sens invers , spre spaţiul cosmic. Principalele gaze cu efect de seră provenite din activităţile umane sunt: bioxidul de carbon, metanul, compuşii clorofluorocarbonici, oxizii de azot şi freonii. Creşterea ratei de emisie a lor în atmosferă determină un proces de supraîncălzire a atmosferei şi accelerarea schimbării climei. În procesul de încălzire globală, nu temperatura medie este cea care ucide ci extremele. Secetele neaşteptate, valurile de căldură exagerate, uraganele devastatoare sunt doar câteva dintre fenomenele periculoase a căror durată de desfăşurare nu vor putea fi niciodată prevăzute în întregime. Ploile acide rezultă din spălarea bioxidului de sulf şi oxizii de azot din aer, care revin pe pământ sub formă de acid sulfuric şi acid azotic, substanţe extrem de corozive (uneori la fel de acide ca şi sucul de lămâie). Ploile acide 38

se manifestă în zone relativ îndepărtate de locul unde s-au emis agenţii de poluare. Acestea apar mult mai intens în zonele reci ale globului deoarece aici concentraţia amoniacului din aer, care ar putea neutraliza acizii care se formează, este forte scăzută (obţinut pe seama proceselor lente de descompunere ale materiei organice ). Aceste ploi au efecte negative prin: dizolvarea sărurilor de calciu şi magneziu din sol, dizolvarea stratului de ceară ce protejează frunzele şi acele de conifere, atacând membrana celulară. Astfel copacii devin mult mai puţin rezistenţi la atacul diverşilor dăunători. Distrugerea stratului de ozon (ecran protector de gaze cu cca. 10 ppm O3) din atmosferă, de o grosime de câţiva mm, intensifică proprietăţile de absorbţie ale atmosferei, lăsând să treacă radiaţiile solare în cantităţi exagerate şi implicit o mare parte din radiaţiile infraroşii. Emisiile de gaze poluante din activităţile umane, deteriorează pătura de ozon şi declanşează efectul de seră, care la rândul său provoacă efecte în lanţ: schimbări climatice, creşterea nivelului mărilor, ploi acide, poluarea aerului, apei, solului punând în pericol viaţa în ansamblu. Măsuri de prevenire şi combatere a poluării atmosferice După conferinţa de la Rio de Janeiro (1994), aproape 120 de state au ratificat convenţia “Constituţia privind clima pe Terra”. Principalul obiectiv al acestui acord este reducerea emisiilor de gaze ce generează efectul de seră, până în anul 2002, la nivelul cantităţilor emise în anul 1990 şi menţinerea acestor nivele şi după anul 2000. Pentru aceasta s-au stabilit măsuri concrete care urmăresc: ¾ îmbunătăţirea randamentelor de ardere; ¾ scăderea consumului de carburanţi la autoturisme (de 5l /100 km până în anul 2005); ¾ creşterea ponderii surselor neconvenţionale de energie de la 5% la 15-16%; ¾ limitarea despăduririlor; ¾ reîmpădurirea zonelor puternic defrişate. La toate acestea se mai pot avea în vedere următoarele direcţii importante: ¾ amplasamentului întreprinderilor puternic poluante trebuie să fie ales în afara zonelor urbane; ¾ supravegherea permanentă a instalaţiilor aflate în regim de lucru pentru evitarea scăpărilor, accidentelor şi pierderilor de diverse substanţe în mediu; ¾ reducerea emisiilor de gaze la autoturisme; 39

¾ utilizarea raţională a pesticidelor şi combaterea cât mai mult a dăunătorilor prin metode biologice; ¾ reducerea consumului casnic de combustibili inferiori prin extinderea sistemelor centralizate de producere a căldurii şi curentului electric; ¾ alegerea unor tehnologii noi nepoluante în industria chimică şi metalurgică; ¾ extinderea automatizării şi calificarea forţei de muncă; ¾ introducerea de sisteme tehnice şi organizatorice pentru combaterea poluării. POLUAREA ŞI DEGRADAREA SOLULUI Structura şi cauzele degradării solului Solul este partea superficială a scoarţei terestre care permite dezvoltarea plantelor şi animalelor. El s-a format de-a lungul timpului prin acţiunea îndelungată şi interdependentă a factorilor climatici şi biotici asupra rocilor parentale. Spre deosebire de celelalte resurse naturale, solul este limitat ca întindere şi are caracter de fixitate. O dată distrus, el nu se va mai putea reface aşa cum a fost, pentru că nu se pot reproduce condiţiile formării lui. Din cele 29 procente ocupate de suprafaţa terestră a globului, agricultura foloseşte numai 6,4%, dar realizează 98% din producţia agroalimentară consumată în prezent de cei 6,3 miliarde locuitori ai planetei noastre. Numai 2% din hrană se obţine din suprafaţa ocupată de ape (71%). Starea de fertilitate a solurilor reprezintă factorul esenţial pentru practicarea unei agriculturi durabile şi performante şi constituie un indicator decisiv al situaţiei economico-sociale şi al nivelului de viaţă a locuitorilor din mediul rural. Din nefericire, în ultimul timp, în întreaga lume se constată o diminuare a interesului pentru aplicarea măsurilor ştiinţifice menite să asigure creşterea fertilităţii solului şi să prevină degradarea terenurilor agricole si silvice. Fertilitatea solului este dată de conţinutul în substanţe humice, respectiv în substanţe organice provenite din descompunerea lentă a materialului de origine vegetală şi animală sub acţiunea faunei şi florei din sol. Stratul de humus dispare dacă este antrenat de ape sau de vânt, situaţie care apare atunci când humusul nu este bine fixat în sol, prin intermediul rădăcinilor plantelor sau dacă apa alunecă prea energic la suprafaţa solului. 40

Datele de specialitate arată că, pe plan mondial, 60% din soluri au o fertilitate redusă sau foarte redusă, 29% din soluri au o fertilitate moderată si numai 11% au o fertilitate ridicată. România dispune, în medie, cca. 0,67 ha teren agricol pe locuitor, reprezentat de soluri cu un grad moderat de fertilitate. După informaţiile furnizate de Institutul de Cercetări pentru Pedologie şi Agrochimie, starea de fertilitate a solului dată de conţinutul în humus, „aurul negru al pământului“, este scăzută şi foarte scăzută pe 4.943.695 ha (50,6% din suprafaţa cartată agrochimic), în timp ce pe 3.967.027 ha (40,6%) fertilitatea solului este mijlocie şi ridicată. Degradarea solului, prin pierderea fertilităţii, se produce fie: prin exportul de elemente nutritive din sol o dată cu recolta, prin asanarea mlaştinilor, prin eroziunea cauzată de despăduririle masive sau păşunatul excesiv, sau prin acidifiere sau salinizare. Poluarea solului constă în schimbarea compoziţiei calitative şi cantitative, schimbare care afectează evoluţia normală a biocenozei aferente lui. Poluarea solului cu produse chimice este un proces de impurificare şi indirect de degradare, cauzat de utilizarea excesivă a pesticidelor. Pesticidele, erbicidele şi fertilizanţii sunt dăunători nu numai pentru sănătatea omului, acestea pot avea un efect nociv asupra solului prin nimicirea faunei din sol care asigură încorporarea materiei organice în sol (bacterii, râme, alge, ciuperci filiforme etc.). Aceste substanţe sunt utilizate în agricultură pentru a distruge toţi dăunătorii culturilor agricole (insecte, ciuperci, buruieni, rozătoare etc.). Aspecte deosebit de îngrijorătoare, legate de prezenţa acestor substanţe în mediile terestre, le relevă circulaţia şi acumularea pesticidelor de-a lungul lanţurilor trofice, în vârful cărora nu trebuie să uităm că se află şi omul. Deşi în compoziţia organismelor vegetale concentraţia medie de pesticide nu trece de 0,1ppm (părţi per milion), în organismul animal şi al omului poate creşte până la ordinul de sute sau mii de ori. Unele substanţe (aldrinul şi lindanul) deşi sunt netoxice pentru om, sunt foarte toxice pentru păsări sau albine şi pot cauza chiar moartea lor. Efecte economice şi sociale ale degradării solului Criza economică şi energetică, modul de realizare a reformelor în agricultură cu apariţia multor proprietari lipsiţi de echipamentele necesare şi cunoştinţele de specialitate, păstrarea schemelor tehnologice vechi cu reducerea drastică a cantităţilor de îngrăşăminte (organice şi minerale),

41

uzarea sistemelor de irigaţie, au condus nu numai la o scădere dramatică a producţiei, dar şi la intensificarea procesului de depreciere a solurilor. Reforma agrară a schimbat radical structura şi modul de utilizare a pământului, a generat o varietate mare de forme de proprietate şi de gospodărire, a pulverizat fondul funciar cu destinaţie agricolă în parcele mici. Distribuirea cotelor de terenuri agricole, fără organizarea antierozională a teritoriului, din deal în vale a condiţionat intensificarea proceselor de degradare în deosebi prin eroziunea de suprafaţă a solurilor. Degradarea capacităţii productive a solurilor în urma supraexploatărilor agricole, din ultimii 50 ani de ani, s-a manifestat prin intensificarea proceselor de eroziune prin: alunecări de teren, deficit de humus, insuficienţă de fosfor mobil, salinizare, exces periodic de umiditate, colmatarea depresiunilor cu depozite de soluri slab humifere, decopertări de straturi fertile ş.a. Eroziunea cuprinde 33% din terenurile agricole. Suprafaţa solurilor erodate creşte în medie cu 0,5-1,0% anual, ceea ce va face în următorii 50 ani ca 20-40% din stratul cel mai fertil să se piardă. Prejudiciile anuale echivalează cu 2000 ha cernoziomuri cu profil întreg. Efectele dăunătoare ale eroziunii se extind şi asupra altor sfere: înnămolirea iazurilor şi a altor bazine acvatice, poluarea solurilor din depresiuni şi a apelor freatice cu pesticide şi îngrăşăminte minerale, spălate de pe versanţi, distrugerea căilor de comunicaţii, a construcţiilor hidrotehnice ş.a. Excavările învelişului de sol din exploatările carierelor, până în 1990, nu erau însoţite de lucrări de recultivare a terenurilor; s-au distrus 5000 ha terenuri agricol. În ultimii 20-25 ani pierderile irecuperabile de soluri (avariate, distruse de alunecări şi excavări) se ridică la 78,8 mii ha sau 3% din terenurile agricole. Rezerva mică şi foarte mică de humus în soluri este o problemă esenţială în dezvoltarea agriculturii ecologice. Solurile cu deficit de humus constituie 40,6% din terenurile agricole. Există riscul ca şi în următoarele decenii conţinutul humusului în terenurile arabile să scadă în medie cu 1025%, ceea ce va afecta substanţial calităţile fizice şi microbiodiversitatea solurilor. Pierderile anuale din această cauza se estimează la 10% din recoltă. Epuizarea rezervelor de fosfor mobil în sol poate fi acoperită numai cu îngrăşăminte fosfatice. Solurile cu deficit de fosfor ocupă 30% din terenurile agricole. Lipsa îngrăşămintelor face ca ponderea acestor categorii de terenuri şi pierderile de recoltă (20%) să crească. Desfundarea solurilor pe o suprafaţă de 546 mii ha (21% din terenurile agricole) pentru plantaţiile pomiviticole a condus la perturbarea 42

stratificării naturale şi scoaterea la suprafaţă a păturilor slab humificate cu conţinut ridicat de carbonaţi. Fertilitatea acestor terenuri, utilizate ulterior pentru culturi de cîmp, este cu 10-20% mai mică în comparaţie cu cea a solurilor similare nedesfundate. Poluarea terenurilor agricole se păstrează, deşi aplicarea îngrăşămintelor chimice la hectar între 1991-1998 s-a micşorat de 4,3 ori. A crescut concomitent de 2 ori gradul de poluare biologică a solului din intravilanul localităţilor din cauza lipsei sistemelor funcţionale de îndepărtare şi utilizare a deşeurilor menajere şi zootehnice. În ultimii 10-12 ani a avut loc deformarea asolamentelor de câmp, micşorarea cotei culturilor leguminoase în asolamente de 4-5 ori, micşorarea volumului de aplicare a îngrăşămintelor minerale de 15-20 ori, celor organice de 10-15 ori. Toate acestea au condus la formarea unui bilanţ negativ a humusului şi elementelor nutritive în sol. Ca rezultat are loc degradarea fizică, chimică şi biologică, micşorarea productivităţii solurilor, acutizarea sărăciei prin: ƒ pierderile ireversibile ca rezultat al spălării de pe versanţi a solului fertil; ƒ pierderile ireversibile ca rezultat al distrugerii solurilor de alunecări şi ravene ƒ costul pierderilor de producţie agricolă. Metode şi mijloace de protecţie a solului Măsurile prioritare de conservare a solului vor cuprinde: ¾ efectuarea de lucrări agricole cu utilaje şi maşini, de asolamente; ¾ utilizarea unor procedee agricole cu impact redus asupra mediului; ¾ practicarea unei agriculturi organice; ¾ elaborarea unui proiect de lege privind conservarea solului, după modelul ţărilor europene; ¾ aplicarea mecanismelor economice de prevenire a degradării solului; ¾ perfecţionarea actelor normative în vigoare privind obligaţiile persoanelor care efectuează lucrări ce conduc la degradarea stratului fertil al solului, cu definirea clară a responsabilităţilor pentru restabilirea fertilităţii lui; ¾ elaborarea unei hărţi naţionale a terenurilor degradate; ¾ stimularea restabilirii fâşiilor forestiere de protecţie şi aplicării de măsuri antieroziune; ¾ reglementarea exploatării păşunilor; 43

¾ ¾ ¾ ¾

reglementarea exploatării pădurilor; intensificarea eforturilor de reîmpădurire; optimizarea modului de ocupare a terenurilor; revenirea la practica de rotaţie a culturilor.

În România protecţia solului se poate realiza prin dezvoltarea unei agriculturi ecologice, care să nu afecteze componentele mediului şi să dea, în acelaşi timp, produse de calitate. În acest sen trebuie înlocuită treptat combaterea chimică a dăunătorilor cu cea biologică, trebuie evitată practica monoculturilor şi trebuie luate toate măsurile ce se impun pentru ameliorarea solurilor degradate, fără a omite necesitatea reîmpăduririlor şi optimizării modului de depozitare a diverselor deşeuri şi reziduuri industriale. POLUAREA APELOR Surse de poluare a apei Apa asigură desfăşurarea tuturor proceselor biologice din natură şi asigură existenţa vieţii pe Pământ. Planeta noastră dispune de rezerve uriaşe de apă reprezentate de apa din suprafaţa marilor şi oceanelor care conţin cca. 1,4 miliarde km3 de apă respectiv 97,3% din totalul de apă de pe Terra. Cu toate acestea resursele de apă disponibile pentru consumul uman sunt destul de limitate. Doar 2,7 % din totalul de apă terestră îl deţin apele dulci, restul fiind reprezentate doar de apă sărată. Din totalul de apă dulce omul dispune, de fapt , doar de 0,002% respectiv de 30 000 km3 de apă, din apele scurse la suprafaţa continentelor, restul fiind stocate sub formă de gheaţă la nivelul calotelor polare. Cerinţele de apă în lume sunt tot mai mari de la un an la altul. Secătuirea şi poluarea apelor este cauzată de creşterea continuă a consumului de apă determinată de creşterea explozivă a populaţiei, de gradul înalt de urbanizare, precum şi de apariţia unor industrii noi, mari consumatoare de apă şi mari producătoare de efecte adverse asupra apei şi a mediului ambiant. În prezent, în ţările dezvoltate consumul de apă a ajuns să fie cuprins între valori de 263 l /zi /locuitor (în Londra) şi 1045 l /zi /locuitor (în New York), în timp ce în zonele aride ale Africii un om foloseşte mai puţin de 3 l /zi. La toate acestea se adaugă şi agricultura, care consumă în prezent cca. 80% din apa destinată consumului uman şi va necesita cantităţi tot mai mari dacă producţia de alimente a lumii va depinde de irigaţii. 44

Dar în ciuda eforturilor care se fac pentru creşterea rezervelor de apă, în ultimele două decenii poluarea apei a cunoscut un ritm îngrijorător, mai ales în ţările industrializate, unde cantităţi tot mai mari de ape uzate sunt sânt evacuate în apele de suprafaţă de unde ajung în lacuri, mări şi oceane. De aceea problema poluării cursurilor de apă nu este specifică unei singure ţări sau continent, ci este un fenomen de răspundere generală. Poluarea apelor este un proces de alterare a calităţii fizice, chimice sau biologice ale acesteia, produsă de o activitate umană, în urma căreia apele devin improprii pentru folosinţă. Se poate spune că o apă poate fi poluată nu numai atunci când ea este colorată sau rău mirositoare, sau atunci când pe ea pluteşte petrolul, ci şi atunci când deşi aparent bună, conţine fie şi într-o cantitate redusă , substanţe toxice. Poluarea apelor este determinată de trei mari grupe de agenţi de poluare: biologici, chimici şi fizici. Agenţii biologici sânt reprezentaţi de microorganismele şi materiile organice fermentescibile provenite din marile crescătorii de animale, di industriile alimentare, abatoare, apele menajere etc. Puternica contaminarea bacteriologică a apei poate determina răspândirea unor afecţiuni aşa cum sunt colibacilozele sau hepatitele virale. Poluarea chimică rezultă din deversarea în ape a unor compuşi chimici de tipul: nitraţi, fosfaţi şi alte substanţe folosite în agricultură; a unor reziduuri şi deşeuri provenite din industria metalurgică, chimică, lemnului, celulozei, topitorii etc. Excesul de îngrăşăminte cu azot din sol poate face ca o parte din nitraţii şi nitriţii din sol să fie antrenaţi şi să treacă în apa freatică în cantităţi destul de importante. Consumul de apă cu concentraţie mare de nitraţi poate declanşa la copii boala “albastră a copiilor ” cunoscută sub termenul ştiinţific de methemoglobinemie. Prezenţa apele uzate în cantităţi mari a fosfaţilor, determină contaminarea râurilor şi lacurilor care pot suferii procesul de eutrofizare sau de “înflorire” respectiv de epuizarea a conţinutului de oxigen din apă, prin moarte şi descompunerea masivă a întregului zooplancton. Agenţii fizici de poluarea a apelor sunt reprezentaţi de deşeuri şi reziduuri minerale, insolubile rezultate din exploatarea carierelor sau minelor. Tot în această categorie intră şi poluarea termică a apei , folosită ca agent de răcire în diverse procese tehnologice din centralele electrice sau industria chimică. Ridicarea bruscă a temperaturii apei prin deversarea unor astfel de ape reziduale, determină distrugerea multor specii vegetale şi animale din zona respectivă şi scăderea conţinutului de oxigen dizolvat în apă, fiind accelerate fenomenele de descompunere bacteriană. 45

Efectele poluării apelor Consecinţele poluării apelor se resimt nu numai la nivelul apelor curgătoare în care are loc deversarea agenţilor poluanţi, ci şi la sute de mii de km de locul producerii scurgerilor, deoarece apele râurilor, fluviilor pot infesta suprafeţe întinse, ajungând în final la nivelul mărilor şi oceanelor. Apele poluate se infiltrează în pământ până la pânzele freatice şi contaminează sursele de apă potabilă. Contaminarea apelor de suprafaţă cu ape uzate are următoarele efecte: • modificarea calităţilor fizice prin schimbarea: culorii, temperaturii, conductibilităţii electrice, radioactivităţii, prin formarea de depuneri de fund, de spumă sau de pelicule plutitoare; • modificarea calităţilor organoleptice; • modificarea calităţilor chimice prin schimbarea pH-ului, durităţii, reducerea cantităţii de oxigen datorată substanţelor organice aduse de apele uzate, creşterea conţinutului de substanţe toxice; • distrugerea florei, faunei şi dezvoltarea cu precădere a unor anumite bacterii printre care se pot găsii numeroşi agenţi patogeni. În cazul apelor marine, efectele poluării se resimt nu numai la nivelul faunei şi florei ci şi asupra plajelor. Solurile infiltrate cu ape reziduale pot înregistra o serie de efecte nedorite de tipul: colmatarea porilor, degajarea de mirosuri nespecifice, creşterea acidităţii sau alcalinităţii, înmlăştinarea lor sau infectarea cu virusuri sau bacterii. Toate apele uzate au influenţe deosebit de nefaste asupra tuturor activităţilor umane din industrie (corodarea instalaţiilor, colmatarea filtrelor, devine practic imposibilă dedurizarea apei etc.), din agricultură şi creşterea animalelor (provoacă moartea animalelor, influenţează negativ capacitatea de reproducere, sterilizează solul care devine impracticabil pentru agricultură etc.) şi are o influenţă nocivă asupra stării sanitare şi igienice a populaţiei de oameni de pe întreaga planetă. Măsuri şi strategii de prevenire a poluării apelor La nivel naţional, elaborarea strategiei şi politicii privind coordonarea şi controlul aplicării reglementărilor în domeniul gospodăririi apelor se

46

realizează de Ministerul Apelor, Pădurilor şi Protecţiei Mediului căruia îi revin, potrivit legii, următoarele atribuţii privind: ¾ amenajarea complexă a bazinelor hidrografice; ¾ valorificarea de noi surse de apă; ¾ corelarea tuturor lucrărilor realizate pe ape sau în legătură cu apele; ¾ coordonarea întocmirii tuturor planurilor şi schemelor cadru de amenajare a bazinelor hidrografice; ¾ avizarea lucrărilor ce se execută pe ape; ¾ organizarea întocmirii registrului de cadastru general al apelor ţării şi a evidenţei drepturilor de folosire cantitativă şi calitativă a apelor; ¾ coordonarea activităţii de prognoză , avertizare şi informare în domeniul gospodăririi apelor şi hidrometeorologiei; ¾ gestionarea fondului apelor constituit conform prevederilor legale; ¾ promovarea informaţiilor ce privesc respectarea legilor şi reglementărilor de folosire a apei, precum şi a acţiunilor de conştientizare a populaţiei asupra drepturilor şi obligaţiilor privind folosirea resurselor de apă. Ministerul Mediului are în curs de definitivare strategia gestionării resurselor de apă cu următoarele direcţii prioritare: ƒ asigurarea exploatării tuturor lucrărilor de gospodărire a apelor existente, în special a acumulărilor, la parametrii maximi posibili, prin lucrări de extindere, modernizare şi dezvoltare corespunzătoare; ƒ finalizarea lucrărilor aflate în diverse faze de execuţie în zonele deficitare de apă şi promovarea unor lucrări noi după gradul lor de urgenţă al zonelor cu probleme, pe specific de folosinţă; ƒ modernizarea sistemelor de alimentare în vederea reducerii pierderilor de apă prin reţeaua de aducţiune şi distribuţie la beneficiari; ƒ depoluarea sectoarelor de râuri afectate de ape reziduale industriale; ƒ asigurarea cadrului instituţional şi legislativ adecvat economiei de piaţă, promovarea şi respectarea unei noi legi a apelor, reanalizarea standardelor existente şi elaborarea altora noi. Pentru schimbarea situaţiei precare a apelor din România s-au adoptat o serie de măsuri la nivel naţional, local şi agent economic pentru prevenirea şi controlul poluării apelor prin: - realizarea de staţii de epurare la agenţii economici nedotaţi; 47

- înăsprirea penalizărilor financiare aplicate celor care poluează mediul ambiant; - actualizarea şi extinderea indicatorilor din standardele privind calitatea efluenţilor pentru îmbunătăţirea calităţii receptorilor; - reactualizarea şi punerea în funcţiune a instalaţiilor de epurare în conformitate cu obiectivele de producţie; - intensificarea controlului eficient al noilor unităţi industriale, a proiectelor de dezvoltare a infrastructurii şi a depozitelor de deşeuri de orice fel; - limitarea prin folosirea raţională şi riguros planificată a îngrăşămintelor şi pesticidelor; - controlul evacuărilor de ape reziduale industriale, inclusiv a exploatării instalaţiilor şi tehnologiilor de epurare şi intensificarea recirculării lor; - stabilirea şi introducerea de reglementări privind diminuarea poluării termice a resurselor de apă; - tratarea apelor uzate pentru a putea fi întrebuinţate în industrie, agricultură, acvacultură, agrement; - refacerea reţelelor de colectare a apelor uzate din oraşe şi de pe platforme industriale; - studierea şi eliminarea cauzelor care determină poluarea cu substanţe petroliere a solului, subsolului şi a apelor; - supravegherea strictă a producţiei, transportului şi folosirii îngrăşămintelor şi pesticidelor; - aplicarea programelor de organizare şi echipare a teritoriului, în scopul prevenirii degradării, eroziunii sau colmatării terenurilor sau a altor efecte distructive a apelor.

48

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA 1. ***, 1989- SOS! Natura in pericol!, Ed. Politica, Bucuresti, 270 p. 2. ***, 1994- Assessment of the global biodiversity. Section 5. Inventory and monitoring of the biodiversity. Section 12. Date and information management and comunication. 3. BERCA, M., 1998- Strategii pentru protectia mediului si gestiunea resurselor, Ed. Grand, Bucuresti, 205 p. 4. BONNEFOUS, E, 1990- Reconcilier l’homme et la nature, Presses Universitaires de France, Paris, 255 p. 5. BOTNARIUC, N.; VADINEANU, A., 1982- Ecologie, Ed. Didactica si pedagogica, Bucuresti, 672 p. 6. COMMONER, B., 1980- Cercul care se inchide, Ed. Politica, Bucuresti, 300 p. 7. CROGNIER, E., 1994- L’ecologie humaine, Presses Universitaires de France, Paris, 124 p. 8. DISINGER, J.F.; MONROE, M.C., 1994- Defining EE, School of Natural Resources and Environment, Univ. of Michigan, 40 p. 9. DORST, J., 1978- Avant que nature meure, Delachaux et Niestle, Neuchatel, Elvetia, 545 p. 10. ENGLESSON, D.C.; YOCKERS, D.H., 1994- A guide to curriculum planning in environmental education, Wisconsin Departament of Public Instruction, Milwaukee, USA. 167 p. 11. FRANK, J.; ZAMM, M., 1994- Urban EE, School of Natural Resources and Ennvironment, Univ.of Michigan, 48 p. 12. GILLMAN, M., 1993- Biological conservation, The Open University, WaltonHall, USA, 127 p. 13. GIRARDET, h., 1996- The Gaia Atlas of “CITIES”. New directions for sustainable urban living, Gaia Books Ltd, Lobdra, Marea Britanie, 191 p. 14. MARTON, A., 1994- Ecologie aplicata, protectia mediului inconjurator, Ed. Societatii pentru Protectia Omului si a Mediului Inconjurator, Timisoara, 304 p. 15. MEADOWS, D.H.; MEADOWS, D.L.; RANDERS, J., 1995- Beyond the limits, global collapse or a sustainable

49

future, Earthscan Publications Ltd, Londra, Marea Britanie, 300 p. 16. MOHAN, G.; ARDELEAN, A., 1993- Ecologie si protectia mediului, Ed. Scaiul, Bucuresti, 349 p. 17. MYERS, N., 1993- The Gaia Atlas of Planet Management, Gaia Books Ltd, Londra, Marea Britanie, 272 p. 18. RAMADE, F., 1981- Ecologie des ressources naturelles, Mason, 309 p. 19. STUGREN, B.; KILLYEN, H., 1975- Ecologie- probleme generale si de tehnologie didactica, Ed. Didactica si Pedagogica., Bucuresti, 207 p. 20. STUGREN, B.,1994- Ecologie teoretica, Ed. Sarmis, Cluj, 187 p. 21. TUFESCU, V.; TUFESCU, M., 1981- Ecologia si activitatea umana, ED. Albatros, Bucuresti, 405 p. 22. TYLER-MILLER, G., 1988- Environmental science, an introduction, Wadsworth Inc, California, USA, 407 p. 23. TYLER-MILLER, G., 1996- Living in the environment, Wadsworth Publishing Company, USA, 725 p.

50

CUPRINS CAPITOLUL I INTRODUCERE ECOLOGIA: DE LA STIINTA LA CONSTIINTA BAZELE STIINTIFICE ALE ECOLOGIEI SI PROTECTIEI MEDIULUI SCURT ISTORIC AL DEZVOLTARII ECOLOGIEI CA STIINTA DIRECTIILE DE CERCETARE SI RAMURILE ECOLOGIEI CONCEPTE FUNDAMENTALE ALE ECOLOGIEI MODERNE CONCEPTUL DE ECOSISTEM COMPONENTELE SI CONFIGURATIA SPATIALA A ECOSISTEMELOR STRUCTURA TROFICA A ECOSISTEMELOR RETELELE, NIVELELE SI PIRAMIDELE TROFICE FUNCŢIILE ŞI DINAMICA ECOSISTEMELOR CIRCULAŢIA ENERGIEI ŞI MATERIEI ÎN ECOSISTEME FLUXUL DE ENERGIE IN ECOSISTEME CICLUL APEI CICLUL AZOTULUI CICLUL CARBONULUI CICLUL FOSFORULUI AUTOCONTROLUL ŞI STABILITATEA ECOSISTEMELOR CAPITOLUL II CALITATEA MEDIULUI AMBIANT CRIZA MEDIULUI INCONJURATOR SURSE SI CAI DE RASPANDIRE A POLUANTILOR PRIORITĂŢI ALE ECONOMIEI MEDIULUI AMBIANT POLUAREA ATMOSFEREI SURSE DE POLUARE ATMOSFERICA EFECTE DIRECTE SI INDIRECTE ALE POLUARII ATMOSFEREI MASURI DE PREVENIRE SI COMBATERE A POLUARII ATMOSFERICE POLUAREA ŞI DEGRADAREA SOLULUI STRUCTURA SI CAUZELE DEGRADARII SOLULUI EFECTE ECONOMICE SI SOCIALE ALE DEGRADARII SOLULUI METODE SI MIJLOACE DE PROTECTIE A SOLULUI POLUAREA APELOR SURSE DE POLUARE A APEI EFECTELE POLUARII APELOR MASURI SI STRATEGII DE PREVENIRE A POLUARII APELOR BIBLIOGRAFIE SELECTIVA CUPRINS

2 2 3 4 5 6 7 9 13 15 16 17 18 21 23 25 26 28 30 30 31 31 34 36 36 37 39 40 41 41 43 44 45 46 47 50 51

51