Curs Ecologie

ELEMENTE DE ECOLOGIE

ELEMENTE DE ECOLOGIE

Note de curs pentru studentii de la specializarea Ingineria si Protectia Mediului în Industrie

Editor: Prof.univ.dr.ing. Lucian Oprea

„Omul are un drept fundamental la libertate, la egalitate si conditii de viata satisfacatoare, într-un mediu înconjurator a carui calitate sa-i permita sa traiasca în demnitate si bunatate. El are datoria solemna de a apara si îmbunatati mediul înconjurator pentru generatiile prezente si viitoare.” ( Din „Declaratia de la Stockholm” din 1972, cu privire la protectia mediului înconjurator)

CUPRINS 1. DEFINITIA, OBIECTUL SI ISTORICUL ECOLOGIEI 1.1. Definitia si obiectul ecologiei.........................................................................................5 1.2. Istoricul ecologiei pe plan mondial.............................................................................6 1.3. Istoricul ecologiei în România....................................................................................8 1.4. Situatia actuala si perspectivele cercetarilor ecologice în România……………….10 1.5. Legaturile ecologiei cu alte stiinte....................................................................................11 1.6. Subdiviziunile ecologiei........................................................................................................11 2. BAZELE TEORETICE SI PRACTICE ALE ECOLOGIEI 2.1. Organizarea sistemica a materiei...............................................................................14 2.2. Însusirile generale ale sistemelor biologice.....................................................................15 2.3. Ierarhia sistemelor biologice.........................................................................18 2.3.1. Niveluri de integrare...................................................................................18 2.3.2. Niveluri de organizare............................................................................19 2.3.3. Niveluri de organizare în ecologie...........................................................21 3. ECOSISTEMUL, FORMA FUNDAMENTALA DE ORGANIZARE A ECOSFEREI 3.1. Structura organizatorica a ecosistemului.......................................................................24 3.1.1. Biotopul..............................................................................................................24 3.1.1.1. Elemente ale mediului cosmic, diversitatea si actiunea lor în ecosistem.................................................25 3.1.1.2. Elemente ale mediului geofizic, diversitatea si actiunea lor în ecosistem.........................................................................27 3.1.1.3. Elemente ale mediului edafic solul ca mediu de viata.........................................................................................29 3.1.1.4. Elemente ale mediului hidric.............................................35 3.1.1.5. Elemente ale mediului atmosferic si rolul lor ecologic.......... ...................................................52 3.1.2. Biocenoza.......................................................................................................67 3.1.2.1. Populatia, element ecologic structural si functional al biocenozei.........................................................67 3.1.3. Functiile ecosistemului..................................................................................84 3.1.3.1. Functia energetica a ecosistemului....................................85 3.1.3.2. Circulatia materiei în ecosistem.....................................................90 3.1.3.3 Autoreglarea si stabilitatea ecosistemului.......................................95 3.2. Clasificarea ecosistemelor.................................................................................................98 4. ECOSFERA 4.1. Toposfera.........................................................................................................101 4.2. Biosfera.........................................................................................................................102 4.3. Circuitele biogeochimice globale...............................................................................102 4.3.1. Circuitul biogeochimic al carbonului...............................................103 4.3.2. Circuitul biogeochimic al azotului.............................................................104 4.3.3. Circuitul biogeochimic al fosforului............................................104 4.3.4. Circuitul biogeochimic al calciului............................................................105 4.3.5. Circuitul biogeochimic al sulfului.............................................................106 4.4. Fluxurile energetice..............................................................................................106

5. DEGRADAREA ECOSFEREI, CAUZE SI CONSECINTE ECOLOGICE 5.1. Poluarea si implicatiile ei ecologice................................................................................108 5.1.1. Revolutiile din societatea umana si impactul acestora asupra mediului.............................................................................109 5.1.2. Situatia poluarii mediului în România.........................................................109 5.2. Poluarea atmosferei………………………………………………………………...110 5.2.1. Poluarea fizica…………………………………………………………....110 5.2.1.1. Poluarea sonora…………………………………………….…...110 5.2.1.2. Poluarea termica………………………………………….……..111 5.2.1.3. Poluarea cu radiatii penetrante……………………….………...112 5.2.2. Poluarea chimica.......................................................................................113 5.2.2.1. Sursele de poluare chimica naturala si artificiala........................113 5.2.2.2 Principalii poluanti ai atmosferei.................................................114 5.2.3. Poluarea biologica......................................................................................119 5.2.3.1. Criterii de apreciere a contaminarii biologice a aerului……….120 5.2.4. Evaluarea poluarii aerului………………………………………………...120 5.2.5. Efectele atmosferei poluate asupra mediului............................................121 5.2.6. Masuri de prevenire a poluarii atmosferei..............................................122 5.3. Poluarea apelor...........................................................................................................122 5.3.1. Definitia si clasificarea poluarii apelor....................................................122 5.3.2. Surse de poluare...........................................................................................123 5.3.3. Poluarea de-a lungul zonelor de coasta.........................................................123 5.3.4. Efectele poluarii apelor...............................................................................124 5.3.5. Combaterea poluarii apei............................................................................125 5.3.5.1. Mijloace de protectie a calitatii apelor............................................126 5.3.5.2. Sisteme biologice utilizate în prevenirea poluarii apelor................127 5.3.5.3. Epurarea anaeroba a namolurilor din apele reziduale....................128 5.4. Poluarea solului............................................................................................................128 5.4.1. Activitati care genereaza poluarea solului.................................................128 5.4.2. Dereglarile solului........................................................................................129 5.4.3. Tipuri de poluare a soluluI ............................................................................129 5.4.3.1. Poluarea prin îngrasaminte chimice si organice. ...........................130 5.4.3.2.Poluarea solului cu pesticid e...........................................................130 5.4.3.3.Poluarea radioactiva sau nucleara a solului...................................132 5.5. Probleme majore ale mediului în Europa centrala si de est.................................................133 6. EDUCATIA ECOLOGICA 6.1. Educatia ecologica prin scoala.........................................................................................135 6.2. Educatia ecologica prin biserica...................................................................................137 6.3. Educatia ecologica prin mass – media......................................................................138

BIBLIOGRAFIE................................................................................................................139

Elemente de ecologie

Capitolul 1. DEFINITIA, OBIECTUL SI ISTORICUL ECOLOGIEI Ecologia studiaza organizarea, corelatiile si interrelatiile dintre sistemele biologice supraindividuale aflate în interactiune cu mediul de viata, productia si productivitatea, stabilitatea, dina mica si evolutia generala a ecosistemelor. În acest context specificul problematicii sale cuprinde: - cunoasterea componentelor structurale ale biotopului, a proceselor ecologice ce se desfasoara în biotop, a influentei factorilor ecologici ai biotopului asupra indivizilor biologici, asupra populatiilor si biocenozei; - cunoasterea organizarii, structurii si interrelatiilor dintre indivizii unei populatii, a interactiunii lor cu mediul abiotic; - cunoasterea organizarii si structurii biocenozelor, a interrelatiilor dintre populatiile ei, a interactiunii biocenozei cu mediul abiotic aflate în conditionare reciproca; - cunoasterea productiei si productivitatii ecosistemelor, a stabilitatii, dinamicii si evolutiei lor; - cunoasterea biomului, ca sistem de organizare a materiei vii pe o suprafata relativ mare a Terrei, reprezentând totalitatea biocenozelor din cadrul ecosistemelor pe care le înglobeaza ecobiomul; - cunoasterea ecobiomului, ca mare unitate ecologica structurala, functionala si informationala a ecosferei; - cunoasterea biosferei ca sistem biologic superior de organizare a materiei vii; - cunoasterea organizarii si structurii ecosferei cu incidenta asupra ciclurilor biogeochimice globale, a influentei si combaterii poluarii, a relatiei om-biosfera (C. Pârvu, 2001).

1.1. Definitia si obiectul ecologiei Prima definitie a ecologiei a fost data de Ernst Haeckel în 1866. Ecologia este stiinta ce se ocupa cu studiul relatiilor complexe, directe si indirecte, care au la baza lupta pentru existenta. În definitie, accentul principal se pune pe indivizii biologici cu evidentierea relatiilor complexe, directe si indirecte, ale animalelor cu mediul înconjurator, anorganic si organic , în care intervine lupta pentru existenta. Din punct de vedere etimologic cuvânt ul ecologie are la origine cuvintele din limba greaca oikos (casa, gospodarie, economie) si logos (vorbire, stiinta). Asta ar însemna ca ecologia este stiinta care se ocupa cu economia (gospodaria) naturii. Mai târziu, au fost elaborate alte definitii: Ecologia studiaza relatiile dintre vietuitoare, plante sau animale si mediul lor, pentru a descoperi principiile dupa care se desfasoara aceste relatii (A. A. MacFadyen, 1957); Ecologia este stiinta care studiaza conditiile de existenta a fiintelor si interactiunile de orice natura, care exista între aceste fiinte si mediul lor (R. Dajoz, 1970); Ecologia este disciplina biologica care studiaza raporturile între organisme si mediul lor înconjurator ( C. F. Sacchi si P. Testard, 1971); Ecologia este studiul stiintific al interactiunilor care determina distributia si abundenta organismelor (Ch. I. Krebs, 1972). 5

Elemente de ecologie La prima vedere toate definitiile mentionate pun accentul pe organisme, respectiv pe indivizii biologici, pe relatiile existente între ei, precum si pe relatiile dintre ei si mediul neviu. Mai cu atentie se poate constata ca, înca de la definitia data de E. Haeckel si pâna în anul 1972, definitiile abordeaza în continutul lor o nuanta de tranzitie stiintifica, accentul punâ nduse pe unitati vitale supraorganismice în cadrul carora are loc procesul formarii materiei organice, transmiterii si prefacerii ei în lumea vie, luându-se în calcul interactiunea cu mediul neviu. Începând cu anul 1966 are loc o noua orientare în ecologie cu elaborarea de noi definitii într-o alta perspectiva stiintifica: • Ecologia studiaza nivelurile de organizare superioare celui individual si anume: populatii, biocenoze, ecosisteme si biosfera (E. Odum, 1966, 197l); • Ecologia este stiinta relatiilor reciproce, a interactiunilor vietii si mediului pe niveluri supraorganismice (M. S. Ghilearov, 1973); •

Ecologia este stiinta interactiunilor în sistemele supraindividuale (B. Stugren, 1975);

• Ecologia studiaza sistemele supraindividuale de organizare a materiei vii (populatii, biocenoze, biosfera) integrate în mediul lor abiotic ( N. Botnariuc, Al. Vadineanu, 1982). Dupa cum se vede, ecologia are o larga sfera de cuprindere si se situeaza la granita dintre stiintele naturii si cele sociale. Ea s-a format ca stiinta din necesitatea cunoasterii legitatilor ce dirijeaza fenomenele de organizare, functionare si existenta a lumii vii în strânsa interactiune cu mediul abiotic. Ecologia integreaza datele si metodele de cercetare ale altor stiinte în propriul sau domeniu de cercetare. Rezultatele cercetarilor ecologice sunt de mare utilitate pentru biologi, agronomi, silvicultori, piscicultori, sociologi, econo misti, ingineri, oameni politici, filosofi si, în general, pentru orice locuitor al Terrei. Ele asigura cunoasterea starii biocenozelor, biomurilor si biosferei, a ecosistemelor, ecobiomurilor si ecosferei cu formarea unei constiinte ecologice de protejare a lor.

1.2. Istoricul ecologiei pe plan mondial Cunostintele ecologice au o mare vechime. Ele încep odata cu aparitia speciei umane si constau în observatii facute asupra naturii înconjuratoare, mai ales asupra plantelor si animalelor care îi asigurau mentinerea existentei. Procurarea mijloacelor de trai prin vânatoare, pescuit, adunarea fructelor, radacinilor de la pla ntele spontane, a presupus si dobândirea de cunostinte ecologice. Oamenii cunosteau bine înfatisarea si obiceiurile diferitelor animale, modul de viata al multor plante utile. S-a trecut apoi la domesticirea speciilor de animale si cultivarea speciilor de plante pe baza unor cunostinte ecologice acumulate în timp. Numeroasele observatii asupra naturii, comunicate în scris din antichitate si pâna la mijlocul secolului al XIX- lea, fac posibila aparitia ecologiei ca stiinta. Bazele ecologiei sunt puse de chimistul Iustus von Liebig (1843) care scoate la iveala interactiunea planta-sol, demonstrând dependenta organismului vegetal de concentratia elementelor chimice din sol. Însa, ideea fundamentala a ecologiei privind interactiunule cantit ative dintre fiintele vii, plante si animale, este exprimata clar si argumentata stiintific de Charles Darwin (1859). Termenul ecologie a fost introdus în stiinta de adeptul sau Ernst Haeckel (1866). El defineste ecologia ca stiinta a conditiilor luptei pentru existenta, sau stiinta economiei 6

Elemente de ecologie naturii. A scos în evidenta relatiile complexe directe si indirecte ale animalelor cu mediul anorganic si organic în care intervine lupta pentru existenta. În a doua jumatate a secolului al XIX- lea s-a demarat acumularea de material faptic, idei si interpretari ecologice în interiorul obiectelor de studiu: botanica, zoologie, bacteriologie. În cadrul lor se dezvolta ecologia plantelor, ecologia animalelor, ecologia bacteriilor. Catre sfârsitul acestui secol se adânceste modul de a privi si interpreta lucrurile în ecologie, ea conturându-se ca obiect de studiu de sinestatator. Karl Mobius (1877) concluzioneaza ca organismele nu traiesc independent, ci formeaza o grupare pe care o numeste biocenoza sau comunitate. Mai târziu, Forbes (1887) evidentiaza în cadrul apelor dulci continentale conexiunea reciproca a plantelor si animalelor. F. E. Clements (1905), în urma analizei metodelor de cercetare folosite de ecologie, introduce în aceasta stiinta notiunea de habitat. F. Dahl (1908), studiind conditiile de viata a licosidelor (un grup de arahnide) accepta si sustine notiunea de biotop. E. Warming (1909) preia conceptul de comunitate si îl aplica în ecologia plantelor. Pe baza cunostintelor acumulate si în urma observatiilor personale, A. G. Tansley (1935) introduce în ecologie notiune de ecosistem care cuprinde unitatea dintre biocenoza si mediul neviu (biotop). Progresele facute în ecologie permit la mijlocul secolului al XX-.lea tratarea matematica si cibernetica a fenomenelor ecologice. Se contureaza observatii clare privind structura si reglarea trofica a biocenozei din cadrul ecosistemului, se identifica structuri si relatii din comunitati mai simple ca biocenoza. Se pun bazele fundamentale ale ecologiei trofoenergetice care explica structura si functionarea ecosistemului pe baza schimbului de energie, rezultând aprecieri corecte asupra productiei populatiilor ce îl compun. Dezvoltarea teoriei generale a sistemelor de catre L. Bertalanffy (1932, 1960), a determinat o schimbare de conceptie în ecologie. Pe baza acestor principii E.P. Odum (1957) deschide un drum nou prin tratarea sistemica a ecologiei. El pune accentul pe calitatea de sistem în comunitatile biotice si pe aspectul energetic al proceselor ecologice. În acest fel apare o noua gândire în ecologie. Ea devine o stiinta sistematica independenta si nu mai este o anexa a botanicii, zoologiei, microbiologiei, fiziologiei. Ecologia sistemica, sub aspect teoretic, urmareste cunoasterea relatiilor dintre structurile, functiile si legile ierarhiei sistemice Analiza sistemica în ecologie, bazata pe modelarea matematica, constituie singura cale de a face prognoza ecologica. Informatiile obtinute permit controlul sistemelor ecologice. Pâna în anul 1960 ecologia s-a aflat în categoria stiintelor teoretice. Cercetarile care se faceau abordau medii de viata aflate cât mai putin sub influenta variatelor impacte umane. Prin activitatea sa, omul a modificat mediul. Acest lucru a dus la declansarea a o serie de retroactiuni ale caror forme de manifestare au devenit tot mai evidente, stresante si grave asupra ambiantei generale, cu repercursiuni negative asupra nevoilor umane. Sub imperativul situatiei reale a natur ii, s-a trecut de la ecologia teoretica la ecologia aplicata. Aspectul în sine i-a determinat pe ecologi sa explice procesele nou aparute în natura si sa caute sa gaseasca prin cercetare solutii concrete pentru rezolvarea lor. Tinând cont de toate aceste modificari ale mediului si ale starii generale a ecosistemelor, la nivel planetar au avut loc reuniuni stiintifice internationale si s-au stabilit programe de cercetare ale ecologiei aplicate pentru reechilibrarea naturii. În acest scop Societatea Internationala de Ecologie (INECOL) a elaborat cu ajutorul unui grup de experti Programul International de Cercetari Ecologice pentru Realizarea Dezvoltarii Durabile. Programul Biologic International initiat de UNESCO în 1964 prevede pentru ecologie unificarea metodelor de cercetare si inventarierea proceselor ecologice la scara mondiala. La initiativa ONU a fost elaborat în anul 1986 raportul Brutland, iar în 1992, la Rio de Janeiro, pe baza lui a fost adoptat conceptul de dezvoltare durabila, prin care toate statele se obliga sa ia masurile corespunzatoare supravietuirii omenirii în conditii optime si de lunga durata pe aceasta planeta. Sunt luate în considerare aspectele economice, sociale si de protectia mediului la nivel local, regional si global prin actiuni concrete internationale. 7

Elemente de ecologie

1.3. Istoricul ecologiei în România Gândirea ecologica în România apare la începutul secolului al XX-lea. Ea descinde din activitati stiintifice de cercetare si cuprinde domeniile: terestru, acvatic si subteran. Din activitatea de cercetare a rezultat o serie de sinteze ecologice, prezentate în cele ce urmeaza. În domeniul terestru s-au facut si se fac cercetari ecologice asupra plantelor si asupra animalelor. Botanistii întreprind numeroase si valoroase cercetari ecologice asupra covorului vegetal, fiind în acelasi timp foarte preocupati de protejarea mediului. În acest sens, Iuliu Prodan (1875-1959) realizeaza cercetari de floristica, vegetatie si ecologie vegetala, fiind de mare importanta studiile privind ecologia plantelor halofile din România, comparate cu cele din Ungaria si sesul Tisei. Are contributii deosebite la ameliorarea terenurilor alcaline din cadrul agrosistemelor si la evidentierea ecologiei buruienilor vatamatoare semanaturilor, fânetelor seculare din Bosanci si Ponoare, care au în structura covorului vegetal specii de plante endemice. Alexandru Borza (1887-1971), fondator al Gradinii Botanice din Cluj-Napoca, initiaza si desfasoara o ampla activitate de cercetare si comunicare a rezultatelor prin lucrari stiintifice de mare valoare. El pune bazele teoretice si practice ale geobotanicii românesti, utilizând metodologia fitocenologica a lui Braun-Blanquet. De ecologia fitocenozelor si a plantelor din mlastinele de turba s-a ocupat meritoriu Emil Pop (1897-1974) care a clarificat originea relictelor glaciare din turbariile Europei. Totodata el este unul din cei mai de seama militanti pe tarâmul ocrotirii naturii si ambiantei umane din România. Cercetarile ecologice asupra biocenozelor din România intra sub incidenta activitatii stiintifice a lui Traian Stefureac (1908-1986), care stabileste raportul de coexistenta si interrelatii între diferite specii de briofite, între briofite si alte specii de plante caracteristice asociatiilor vegetale si formatiunilor de vegetatii din paduri, pajisti, mlastini turboase aflate în diferite etaje si zone de pe teritoriul României. Activitatea sa este continuata de numerosi alti botanisti prin cercetari de detaliu concretizând cunoasterea în cea mai mare parte a florei si structura fitocenologica a covorului vegetal ce îmbraca teritoriul României. Asa sunt de exemplu studiile facute de Alexandru Beldie asupra florei si vegetatiei Muntilor Bucegi (1967) si ale lui Ioan Pop asupra florei si vegetatiei Câmpiei Crisurilor (1968) iar mai recent cele facute de Nicolae Roman asupra florei si vegetatiei din sudul Podisului Mehedinti (1974), cele ale lui Gheorghe Dihoru asupra învelisului vegetal din Muntele Siriu (1975) si ale lui Gheorghe Coldea privind studiul geobotanic asupra Muntilor Rodnei (1990). Pe aceeasi linie de preocupare ecologica privind plantele, dar cu o nota aparte, se afla si cercetarile privind vegetatia, ecologia si potentialul productiv pe versantii Podisului Transilvaniei, realizate de I. Rezmerita, St. Csuros si Z. Spârchez (1968). Lor li se adauga cercetari ecologice cu caracter complex efectuate asupra padurilor de catre specialistii din silvicultura. O contributie deosebita în acest sens si-au adus-o Al. Beldie, D. Târziu, G.E. Negulescu, V. Stanescu, I. Florescu, N. Donita, St. Purcelean, C. Bândiu etc., asupra padurii ca ecosistem si a functiilor ei. Paralel si concomitent cu cercetarea covorului vegetal s-au desfasurat multiple cercetari ecologice asupra animalelor privind conditiile lor de viata si relatiile dintre specii. Ecologia animalelor terestre în România este fondata de Andrei Popovici- Bâznosanu (1867-1969). El demonstreaza interactiunea dintre specii, precum si interactiunea dintre ele si mediul abiotic. Tot el face si prima clasificare a tipurilor de biotopuri existente pe teritoriul tarii noastre (1937) si introduce în stiinta ecologica termenul de bioskena (bios-viata, skena-scena), reprezentând habitatul elementelor în care vietuiesc indivizi biologici. Elevul sau, 8

Elemente de ecologie M.A. Ionescu continua opera magistrului. El initiaza si realizeaza cercetari asupra faunei frunzarului de padure. Rezultatele obtinute sunt publicate sub titlul „Contributii la studiul faunei frunzarului de fag” (1932). Cercetari importante sub aspect ecologic au fost si sunt realizate de zoologii de la institutele de cercetare si statiunile de cercetare aflate în diferite judete ale tarii. Rezultatele lor sunt materializate prin publicatii aparute sub egida Academiei Române si au un caracter fundamental. Domeniul subteran sau hipoge u, reprezentat de pesteri, fante, microcaverne etc. este luat în studiu pentru prima data de Emil Racovita (1868-1947). El este întemeietorul unei noi stiinte, biospeologia (1907) si creatorul primului Institut de Speologie din lume. Cercetarile sale asupra vietii din acest domeniu au un pronuntat caracter ecologic. Împreuna cu Al. Borza militeaza pentru organizarea ocrotirii naturii în tara noastra. Activitatea sa este continuata de scoala speologica pe care a lasat-o, care s-a marit si consolidat. Cartea „Pesteri din România”, semnata de Traian Orghidan, Stefan Negrea, Gheorghe Racovita, Constantin Lascu, concretizeaza marea varietate de ecosisteme subterane existente în tara, cu îndemnul de cunoastere a frumusetilor si tainelor stiintifice pe care le ascund. Este de remarcat activitatea stiintifica a lui Constantin Motas care contureaza sub numele de freatobiologie (1957) studiul ecologic al faunei subterane si al cailor ei de populare. Domeniul acvatic impune si el prioritati românesti pe plan mondial. Emil Racovita studiaza biologia cetaceelor din apele Antarcticii. Grigore Antipa (1867-1944), elev a lui E. Haeckel, studiind dinamica comunitatilor vii în cursul inferior al Dunarii si în sectorul nord- vestic al Marii Negre a intuit principiile ecologiei. Pentru prima data el elucideaza cauzele care determina productivitatea biologica a zonei inundabile a Dunarii. Faptic, descopera procesul de autoreglare prin conexiune inversa negativa, determinata de nivelurile apelor din balti în raport cu nivelul apelor fluviului Dunarea, lucru constatat si apreciat la justa sa valoare cu 50 de ani mai târziu. Procesul se realizeaza prin depunerea de aluviuni la gurile canalelor de alimentare si evacuare. Cercetând mecanismul productivitatii biologice din aceasa zona, abordeaza studiul organizarii si functionarii biocenozelor în cadrul ecosistemelor acvatice. Ideile functionarii biocenozelor sunt dezvoltate în lucrarea „ Organizarea generala a vietii colective a organismelor si a mecanismului productiei în biosfera” (1935). Prin activitatea sa stiintifica, Grigore Antipa este întemeietorul ecologiei apelor dulci în România si un reprezentant eminent al stiintei limnologice mondiale. Largind cercetarile sale asupra avandeltei evidentiaza influenta apelor fluviului Dunarea asupra chimismului si biocenozelor Marii Negre în zona de schimb permanent dintre apa dulce si cea salmastra. Aceste studii au fost continuate o perioada de zoologul si limnologul Ludwig Rodewald-Rudescu si Virginia Marinescu asupra influentei reciproce Dunare-Marea Neagra. Pentru mediul acvatic limnicol, bazele ecologiei sunt puse de Grigore Antipa. El este organizatorul unei explorari rationale a bogatiilor apelor din România. Înfiinteaza Institutul de Bioocenografie de la Constanta si Statiunea de Hidrologie din Tulcea (1924). Este fondatorul Muzeului de Istorie Naturala din Bucuresti . În mediul acvatic marin, bazele ecolo giei sunt puse de Ion Borcea (1879-1936). El initiaza si realizeaza studiul ecologic al selfului din litoralul românesc al Marii Negre. Prin activitatea sa complexa de cercetare si prin demersurile de îndrumare a pus bazele scolii românesti de oceanologie. Este fondatorul Statiunii Zoologice de la Agigea (1926). Astazi, în domeniul acvatic, cercetarile de ecologie sunt continuate de scoala limnologica a lui Nicolae Botnariuc si de scoala oceanologica a lui Mihai Bacescu. Activitatea de cercetare limnologica este coordonata de Nicolae Botnariuc pentru cunoasterea ecologiei biotopurilor si a biocenozelor pe care le gazduiesc, cu relevarea structurilor trofice si energetice a ecosistemelor acvatice din lunca inundabila a Dunarii si Delta Dunarii. Cercetarea oceanologica îndrumata de Mihai Bacescu urmeaza traditia marilor înaintasi cuprinzând 9

Elemente de ecologie domenii tot mai speciale de ecologie, productie primara si productie secundara la litoralul românesc al Marii Negre. Mlastinile de turba eutrofe, mezotrofe si oligotrofe sunt inventariate si cercetate în mare parte floristic de catre Emil Pop. Rezultatele cercetarilor sunt prinse în volumul „Mlastinile de turba din Republica Populara Româna” (1960). Mlastinile de turba din Carpatii si Subcarpatii de Curbura sunt cercetate sub aspect ecologic de Constantin Pârvu. În cadrul agrosistemelor G. Ionescu-Sisesti (1885-1967) aduce o contributie deosebita la studiul ecologiei buruienilor adaptate sa traiasca împreuna cu plantele cultivate. El precizeaza ca: „buruienile rapesc plantelor cultivate o portie însemnata din factorii de vegetatie destinate acestora: apa, hrana, caldura, lumina, spatiu.” (1955). Remarcam influenta Institutului de Ecologie Aplicata din Bucuresti, fondator si director general fiindu- i Stoica Godeanu (1991). El este organizatorul cercetarilor stiintifice pe patru profiluri: elaborarea de solutii si tehnologii de reconstructie ecologica a ambiantei; cercetari teoretice si aplicative în domeniul ecologiei; cercetari în domeniul fenomenelor informationale si al tehnologiilor neconventionale; realizarea si testarea de noi produse si preparate ecologice.

1.4. Situatia actuala si perspectivele cercetarilor ecologice în România În ultimile decenii, în domeniul ecologiei s-au pus bazele unei noi preocupari în cercetare. Numerosi specialisti ecologi au elaborat directiile principale ale cercetarilor ecologice din România pentru anii viitori. Au fost selectate si particularizate principalele domenii care pot fi abordate în cadrul unui Institut National de Ecologie Aplicata, demersuri neabordate în alte unitati de cercetare stiintifica si dezvoltare tehnologica. În prezent, Institutul de Ecologie Aplicata din Bucuresti este singura unitate de cercetare stiintifica si dezvoltare tehnologica cu profil declarat de ecologie în domeniul tehnologiilor ecologice. Aici se fac cercetari privind: redresarea ecologica a unor sisteme naturale sau modificate; controlul calitatii mediului; elaborarea de metode de supraveghere ecologica a mediului; elaborarea de sisteme integrate de epurare biologica, realizarea de biosenzori metode si procedee de recuperare de energie si substante utile din deseuri. Cercetari ecologice sectoriale se desfasoara în prezent în urmatoarele unitati: la Institutul de Biologie al Academiei Române, cercetari si studii de ecologie terestra, acvatica si de protectie a mediului; la Institutul de Speologie al Academiei Române, cercetari privind organizarea, functionarea si protectia ecosistemelor terestre si subterane, cu precadere carstice; la Institutul de Cercetari Biologice din Cluj-Napoca, studiul structurii si functionarii sistemelor ecologice; la Institutul de Cercetari Biologice din Iasi, cercetari fundamentale în diferite tipuri de ecosisteme, fundamentarea combaterii biologice a organismelor daunatoare; la Institutul de Cercetari pentru Epurarea Apelor Reziduale , teste biologice si studii ecotoxicologice; la Institutul de Cercetari pentru Igiena Mediului, cercetari si dezvoltare în domeniul ecologiei acvatice si terestre, refacerea echilibrului ecologic; la Institutul National de Cercetare Dezvoltare “Grigore Antipa” Constanta, cercetari privind evolutia si prognoza componentelor ecosistemelor si resurselor vii din Marea Neagra; la Institutul National de Cercetare Dezvoltare „Delta Dunarii”, Tulcea, cercetari privind starea si evolutia ecosistemelor din Delta Dunarii; la Institutul de Cercetare Dezvoltare pentru Ecologie Acvatica Pescuit si Acvacultura din Galati, cercetari în bazinele amenajate pentru piscicultura; la Institutul de Cercetari si Amenajari Silvice, cercetari în domeniul silviculturii privind ecologia forestiera; la Institutul de Cercetari Pedologice, lucrari de protectie a solurilor etc.

10

Elemente de ecologie 1.5. Legaturile ecologiei cu alte stiinte Disciplinele stiintifice studiaza anumite fatete ale unui întreg, interconexate între ele. Disciplinele biologice ca biochimia, citologia, histologia, morfologia, anatomia, fiziologia, embriologia studiaza structuri si procese functionale la nivelul individual. Taxonomia, sistematica, genetica, stiinta evolutiei se adreseaza sistemelor supraindividuale clarificând legaturile de înrudire dintre specii, stabilind ierarhia unitatilor taxonomice si mecanismele de transformare adaptativa. Stiintele care studiaza materia nevie cum sunt climatologia, geomorfologia, pedologia, chimia solului, apei, aerului ofera date privind caracterele biotopului. Informatica, matematica, fizica (termodinamica) prin aplicarea de formule si calcule lamuresc aspecte ecologice importante fara de care fenomenele ecologice reale, de fond nu pot fi întelese. Stiintele aplicative agricultura, zootehnia, silvicultura, piscicultura, urbanistica, politologia ofera date însemnate pentru interpretarea si integrarea informatiilor ecologice la scara regionala si planetara. Toate aceste stiinte, si nu numai ele, sunt folosite de ecologie pentru obtinerea de date privind un studiu complex asupra biotopului, populatiilor, a biocenozei, a ecosistemului, a relatiilor dintre ecosisteme, a biomului, a ecobiomului, a biosferei si ecosferei. Pe aceste considerente se poate spune ca ecologia este o stiinta interdisciplinara sintetica ridicându-se la rangul de stiinta de sinestatatoare privind gospodarirea naturii.

1.6. Subdiviziunile ecologiei Cercetarea naturii sub cele mai variate aspecte a facut posibila aparitia unor diviziuni si subdiviziuni ale ecologiei generate de metodologia aplicata si aspectele urmarite în investigatie. Tinând seama de principalele regnuri ale viului se disting: ecologia vegetala, ecologia animala si ecologia microorganismelor. • Dupa mediul de viata se disting: - ecologia terestra - cuprinde ecologia forestiera sau silvica ce studiaza padurile si tufarisurile ca sisteme ecologice, ecologia stepelor care studiaza stepele ca sisteme ecologice, ecologia deserturilor care studiaza deserturile ca sisteme ecologice, ecologia agricola care studiaza culturile agricole ca sisteme ecologice etc; - ecologia acvatica - se ocupa cu studiul apelor; iar în cadrul ei se disting: ecologia marina si oceanologica care studiaza marile si oceanele ca sisteme ecologice; ecologia apelor continentale care studiaza izvoarele, pâraiele, râurile, fluviile, lacurile, baltile si mlastinile ca sisteme ecologice; - ecologia subterana - care studiaza pesterile ca sisteme ecologice. •

Din punct de vedere al treptelor de cunoastere sistemica, populational si biocenotic, s-au diferentiat: - autecologia - are ca obiect de studiu caracteristicile ecologice ale unei anumite specii cu evidentierea adaptarilor sale la actiunea factorilor mediului abiotic si biotic; - sinecologia - are în vedere studierea raporturilor de convietuire ale indivizilor în cadrul populatiilor si a raporturilor dintre populatii în cadrul biocenozei tinându-se seama de interactiunea lor cu conditiile mediului abiotic, de productie si productivitate (fig. 1).

11

Elemente de ecologie

Fig. 1. Diviziunile biosferei si diviziunile corespunzatoare ecologiei (dupa B. Stugren, 1982, schema modificata de C. Pârvu, 1999). Dupa domeniile de cercetare ale ecologiei considerata ca stiinta biologica, S. Godeanu (1984) diferentiaza: - ecologia teoretica, care cuprinde autecologia, sinecologia si ecologia globala, din care s-au individualizat noi domenii de lucru; - ecologia mediilor de viata naturale, cu domenii de cercetare de ecologie terestra (ecologie forestiera, a solului), de ecologie acvatica (limnologie, oceanologie), de ecologie a microorganismelor. Aceste stiinte desprinse din autecologie si sinecologie devin de sine statatoare cu cercetari de ecologie animala, ecologie vegetala, ecofiziologie animala si ecofiziologie vegetala. Din cadrul ecologiei globale fac parte paleoecologia si ecoclimatologia; - ecologia mediilor modificate sau dependente de om (noosfera), cuprinde ecologia asezarilor umane si agroecologia din care se desprind ecologia umana, ecologia animalelor domestice, saprobiologia, ecotoxicologia, ecologia plantelor cultivate (acestea fiind legate indiscutabil de ecologia terestra) si ecologia acvatica, ecoclimatologia etc; - ecologia în interactiune cu alte stiinte sau domenii cum sunt cosmobiologia, radioecologia, ecologia biochimica, ecologia biofizica, genetica ecologica, acvacultura, combaterea biologica, biotehnologia, iar în cadrul protectiei mediului înconjurator-amenajarea teritoriului, conservarea naturii, prevenirea si combaterea poluarii, reconstructia ecologica. • Din punct de vedere al conceptului de ecologie ca stiinta de granita, S. Godeanu (1998) diferentiaza: - ecologia teoretica ca stiinta de baza, cu subsistemele de integrare ecosistem, macroecosistem (ecobiom) si ecosfera; - ramurile ecologiei teoretice, cu subdomeniile mari ale ecologiei reprezentate de sinecologie, autecologie, ecologie terestra, ecologia mediului subteran, fiecare cu alte ramuri si domeniile ecologiei aplicate asa cum s-au diferentiat ele pâna acum (fig. 2).

12

Elemente de ecologie

Fig. 2. Domeniile de cercetare ale ecologiei considerata ca o stiinta biologica (dupa S. Godeanu, 1984, citat de C. Parvu, 2001). Dezvoltarea domeniilor ecologiei a permis acumularea a numeroase cunostinte teoretice si practice, iar informatiile legate de interactiunile viu- neviu au permis ecologilor sa dea solutii în diferite probleme legate de ambianta. Cunoasterea ecologiei populatiilor, biocenozelor si a mediilor de viata, a corelatiilor si interactiunilor dintre ele, a stabilitatii si evolutiei lor este de mare importanta constituind probleme fundamentale ale ecologiei sistemice moderne si aplicate.

13

Elemente de ecologie

Capitolul 2. BAZELE TEORETICE SI PRACTICE ALE ECOLOGIEI Ecologia, stiinta interactiunilor vietii cu mediul înconjurator, are un dublu profil, teoretic si aplicativ. Prin continutul sau, fiecare profil devine fundament. Fundamentele, teoretice si practice sau aplicative sunt inseparabile.

2.1. Organizarea sistemica a materiei Domeniul de preocupare al ecologiei îl constituie sistemele biologice supraindividuale si mediul lor. Sistemele biologice supraindividuale sunt populatiile, biocenozele, biomul (complex de biocenoze) si biosfera. Mediul de viata este un ansamblu de componente materiale sau sisteme abiotice ale Universului care influenteaza existenta si functionarea sistemelor biologice. Întreaga natura este organizata în corpuri materiale vii si nevii. Corpurile materiale se comporta unele fata de altele ca o unitate, pastrându-si individualitatea un timp mai mult sau mai putin îndelungat. Din punct de vedere fizic acestea sunt sisteme. Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite, unite într-un întreg prin conexiuni si interactiuni. Interactiunea este un factor al unificarii, a interdependentei între obiectele, procesele si sistemele realitatii obiective (I. I. Jbankova, 1972). Conexiunea si interactiunea dintre elementele materiale aflate în alcatuirea oricarui sistem fac ca ele sa se mentina ca o unitate, comportându-se ca un întreg în relatiile cu sistemele înconjuratoare. Atomii, moleculele, celulele, plantele, animalele, padurea, lacul, mlastina, pajistea, socie tatea omeneasca, planeta, o nebuloasa, fiecare în parte reprezinta un sistem. Dupa relatiile cu mediul înconjurator sistemele sunt izolate, închise si deschise. Sistemele izolate nu fac schimburi de materie si energie cu mediul înconjurator. În natura astfel de sisteme nu exista. Sunt doar postulate teoretice si reprezinta o stare „ideala de sistem”. Sistemele închise realizeaza schimburi de energie cu mediul dar nu si schimburi de materie. De exemplu, un vas cu apa închis ermetic întretine schimburi de energie cu mediul. Primeste energie daca temperatura din mediul înconjurator este mai mare decât a lichidului din vas sau cedeaza energie mediului înconjurator daca lichidul are o temperatura mai mare decât cea existenta în mediu. Vasul închis ermetic nu primeste si nu pierde materie. În natura nu exista sisteme absolut închise, decât cele create de om. Sistemele deschise fac schimburi permanente de materie si energie cu mediul înconjurator. Sunt de doua categorii: sisteme deschise cu autoreglare, ce apartin materiei vii si sisteme deschise fara autoreglare, ce apartin materiei nevii. Natura înconjuratoare poseda o nesfârsita diversitate de sisteme deschise, vii si nevii. Sistemele vii sunt sisteme biologice. Sistemele nevii apartin materiei lipsite de viata si sunt sisteme nebiologice. Ele realizeaza schimburi permanente de materie si energie cu mediul înconjurator. O stânca, un lac, un râu, un ocean, o planta, un animal, o populatie de plante, o populatie de animale, bio cenozele sunt sisteme deschise. Lacul, de exemplu, pierde o parte din apa prin evaporatie, infiltratie, scurgere, consum biologic si primeste alta apa prin izvoare, precipitatii etc. El primeste energie în timpul zilei de la soare si cedeaza energia mediului înconjurator în timpul noptii. Temperatura apei din lac se schimba în functie de temperatura aerului caruia îi cedeaza caldura sau de la care primeste caldura. Planta, ca sistem biolo gic, primeste materie prin solutiile minerale 14

Elemente de ecologie luate din sol si dioxidul de carbon luat prin frunze din atmosfera si cedeaza materie prin transpiratie, prin substantele eliminate de radacina în sol, iar de frunze în atmosfera (fig. 3). Planta primeste energie sub forma de radiatie solara si o cedeaza mediului sub forma de caldura sau energie chimica când este consumata de un anima l fitofag. Animalul consuma materie din mediul înconjurator sub forma de alimente si oxigen si elimina în mediu produse de dezasimilatie constând din excremente, urina si CO2 . El primeste si pierde energie.

Fig. 3. Arbore - model de sistem deschis; Primeste si cedeaza energia mediului înconjurator; consuma si cedeaza substante mediului înconjurator (CO2 , O2, apa, saruri minerale, substante organice): 1- caderea frunzelor si descompunerea lor cu eliberarea de elemente chimice în sol si CO2 în atmosfera; 2 - substante eliminate de radacina în sol (C. Pârvu, 2001).

2.2. Însusirile generale ale sistemelor biologice Sistemele biologice se deosebesc de sistemele nebiologice prin însusiri de mare importanta ecologica, reprezentate de integralitate, echilibru dinamic, program si autoreglare. Sistemele biologice au trasaturi distincte ce le diferentiaza fundamental fata de sistemele nebiologice. Ele au caracter istoric, receptioneaza informatii din mediu, le prelucreaza si transmit informatii în mediu. Informatiile sunt transmise într-un mod propriu, constând din semnale specifice (sunete, culori, mirosuri, comportamente, gesturi etc.) determinate de complexitatea structurala sau de organizare (indivizi, populatii, biocenoze) si fiziologia sistemului. Gradul optim de organizare si cantitatea optima de informatii în relatiile cu sistemele biologice si nebiologice asigura persistenta sistemului. Mentinerea speciilor si a 15

Elemente de ecologie altor categorii de sisteme biologice este determinata de fidelitatea informatiei primite si transmise. Sistemele biologice au program genetic. Le sunt caracteristice integralitatea, echilibrul dinamic, autoreglarea si heterogenitatea. Programul genetic le asigura structura si comportamentul fenologic sezona l din cadrul unui an calendaristic sau ciclu de viata. Fizionomia unei biocenoze depinde de acest program. Integralitatea Fiecare sistem biologic este delimitat fata de alte sisteme biologice si se comporta ca un tot gratie conexiunilor existente între componentele lui. Însusirile sistemelor biologice nu se reduc la însuma rea însusirilor partilor din care sunt formate. Orice organism vegetal sau animal este alcatuit din numeroase organe cu structuri si functii specifice. Între organe exis ta conexiuni si interactiuni. Fiecare îndeplineste functia specifica numai în cazul organismului ca întreg si nu separat. De exemplu, la plante radacina, frunzele, florile, la animale sistemul osos, muscular, nervos, aparatul respirator, circulator, digestiv, excretor, reproducator functioneaza numai în cadrul organismului luat ca întreg. Fiecare organ luat separat nu are însusirea organismului întreg. Functiile de nutritie, de relatie si de reproducere nu pot fi îndeplinite decât de organismul luat ca întreg si nu de fiecare organ luat separat. Functionarea partilor componente ale întregului se subordoneaza legilor de functionare ale sistemului ca întreg. Acelasi aspect este întâlnit si în cadrul unitatilor sistemice superior organizate, cum sunt populatiile si biocenozele. La populatie apar unele însusiri care nu se gasesc la elementele ei componente. Astfel, însusiri ca densitatea, distributia vârstelor, sexelor, potent ialul biotic etc. sunt specifice numai populatiei, nu se întâlnesc la individ. Însusirile noi, proprii populatiei, sunt rezultatul conexiunilor dintre indivizii ce o compun. Biocenoza formata dintrun ansamblu de populatii de pe un teritoriu determinat fizic este o unitate. Însusirile biocenozei nu se reduc la suma însusirilor populatiilor ce o formeaza. Ea prezinta caracteristici în plus fata de componentii sai individuali si populationa li. Specifice biocenozei sunt lanturile trofice, reteaua trofica, cic lurile trofice. În general „cu cât partile componente sunt mai diferentiate, mai specializate în îndeplinirea unor anumite functii în viata întregului, cu atât interdependenta lor va fi mai mare, organizarea sistemului mai avansata, mai complexa iar integritatea mai pronuntata" (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). Echilibrul dinamic Este starea caracteristica sistemelor biologice de orice rang. El întretine un permanent schimb de substanta, energie si informatii cu sistemele înconjuratoare. La sistemele nebiologice, lipsite de viata, aceste însusiri nu exista. Relatiile lor cu mediul duc treptat la dezorganizarea si disparitia sistemului. ,,O stânca, în contact cu mediul înconjurator, este treptat dezagregata si transformata in pietris si nisip" (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). Sistemele biologice transforma conditiile mediului în propriile lor conditii. Au capacitatea de autoreînnoire reprezentând premisa dezvoltarii si a evolutiei. Unele elemente componente din sistem se dezintegreaza si elibereaza energia, care este folosita in sistem. Elementele distruse sunt înlocuite cu elemente noi. Sinteza noilor elemente se face pe seama substantelor si surselor de energie luate din exterior. Sistemul biologic se afla într-o permanenta schimbare si transformare cu pastrarea integritatii lui si sporirea cantitatii de substanta organica. Sistemele nebiologice evolueaza în sensul cresterii entropiei si dezintegrarii cu realizarea echilibrului termodinamic. Sistemele biologice au comportament antientropic, compenseaza cresterea entropiei si o depasesc, permitând desfasurarea productiei biologice (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). 16

Elemente de ecologie

Programul Reprezinta o caracteristica a sistemelor biologice. Cresterea în complexitate a sistemului sporeste numarul programelor posibile. Orice sistem biologic are un program propriu care este pentru sine, un program inferior de coordonare a nivelurilor sistemice inferioare si un program superior de subordonare fata de nivelurile sistemice superioare. Autoreglarea Este comuna tuturor sistemelor biologice. Ea este si reprezinta un me canism cibernetic (fig. 4).

Fig. 4 Schema cibernetica a unui sistem autoreglabil: S-stimul; R -receptor; CC -centru de comanda; E- efector; Rs- raspuns Informatiile sunt culese de receptori. Ele ajung la un centru de comanda, sunt selectate si se elaboreaza raspunsul cel mai potrivit pentru conservarea sistemului. De la centrul de comanda porneste dispozitia spre efector care executa comanda primita, constituind raspunsul sistemului fata de informatiile receptionate. Raspunsul dat de efector este comunicat receptorului pe cale inversa si comparat cu comanda primita. Astfel sistemul este informat despre valoarea raspunsului. Daca raspunsul nu corespunde cerintelor sistemului, se emite o noua comanda, se obtine un nou raspuns si are loc o noua comparatie. Calea de transmitere a informatiei de la receptor la efector, poarta numele de conexiune directa, iar calea de la efector la receptor de conexiune inversa (feedback). Conexiunea inversa este obliga torie pentru orice sistem cu autoreglare. Sistemul biologic, indiferent de rang, este supus în permanenta actiunii factorilor de mediu (variatia temperaturii, umezelii, luminii, cantitatea hranei, dusmanii etc.) care tind sa-i deregleze echilibrul dinamic si sa-i prejudicieze integralitatea. În relatie cu acesti factori, prin autocontrol, sistemul biologic le contracareaza actiunea. El îsi modifica activitatea în functie de informatiile receptionate din mediul înconjurator în asa fel încât sa-si poata conserva integralitatea si echilibrul dinamic. Sistemele biologice au mecanisme multiple de autocontrol. Fiecare parametru este controlat (reglat) pe mai multe cai. De exemplu, scaderea temperaturii mediului ambiant face ca organismele sa ia masuri de contracarare si conservare a sistemului. Un animal homeoterm (pasare, mamifer) va contracara scaderea temperaturii printr-o modificare a mecanismului fiziologic de termoreglare. Informatiile privind scaderea temperaturii mediului la un mamifer sunt culese de receptori si transmise la creier (encefal), unde se afla centrul de reglare a temperaturii. La acest centru, informatiile privind valoarea temperaturii scazute sunt aduse si de sânge le care vine de la periferie. Centrul de comanda din creier emite impulsuri nervoase care comanda contractia vaselor de sânge din piele micsorând pierderea de caldura, respectiv, transpiratia; evitând pierderea de caldura, parul se zbârleste iar aerul aflat în spatiile dintre firele de par devine un 17

Elemente de ecologie bun izolator termic, oprind degajarea de caldura. Tonusul muscular se schimba. Muschii realizeaza o succesiune de contractii (tremurul) cu menirea de a regla temperatura corpului. Metabolismul se intensifica. Aceste parti ale mecanismului fiziolo gic intra în actiune pe rând cu diferite intensitati, sau toate o data, în functie de comenzile elaborate de centrul nervos. Daca acest mecanism devine insuficient „animalul recurge la alte mecanisme : îsi poate gasi un adapost si- l poate construi sau se poate grupa cu alti indivizi, limitând pierderile de caldura” (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). La cresterea temperaturii în mediul înconjurator mecanismul fiziologic actioneaza prin dilatarea vaselor de sânge din piele, intensificarea transpiratiei etc. care sporeste pierderea de caldura, cautarea unor adaposturi mai racoroase care sa-i asigure supravietuirea. Sistemele biologice supraindividuale au mecanisme de autoreglare specifice. O populatie poate raspunde la modificarea cantitatii de hrana prin modificarea „ritmului reproducerii, a productivitatii, a structurii pe vârste, pe sexe, a ritmului de crestere, a structurii spatiale etc.” (N. Botnariuc. A. Vadineanu, 1982). Heterogenitatea Fiecare sistem biologic, indiferent de rang, este format din elemente diferite si poseda o diversitate interna. Elementele componente nu sunt independente, intre ele apar corelatii indispensabile existentei si integritatii sistemului. In cadrul sistemelor biologice individuale exista corelatii, conexiuni între organe, în sistemele populationale exista corelatii între sexe, între parinti si descendenti; în sistemele biocenotice exista corelatii între populatii etc. Corelatiile duc la cresterea eficientei autocontrolului si stabilitatii sistemului. Gradul de incertitudine scade. Modul de organizare pe care îl au sistemele biologice le confera „capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare si autodezvoltare" (N. Botnariuc, 1976).

2.3. Ierarhia sistemelor biologice Ecologia contemporana priveste întregul Univers, întreaga natura, ca o ierarhizare de sisteme ce se interconditioneaza. În cadrul ierarhiei sistemice a materiei vii se deosebesc niveluri de integrare si niveluri de organizare.

2.3.1. Niveluri de integrare Integrarea consta în procesul de asamblare într-un tot unitar a subsistemelor ce formeaza un sistem conferindu- i acestuia calitati noi, specifice, inexis tente la nici una din partile componente. În natura orice sistem este alcatuit din subsisteme. Sistemul de dimensiuni mai restrânse devine subsistem pentru un sistem mai cuprinzator. Un organism monocelular sau pluricelular, planta sau animal, fiecare în parte este un sistem biologic. El integreaza in structura sa o ierarhie întreaga de sisteme, care sunt subsisteme pentru sistemul imediat superior. Ierarhia sistemelor integreaza particule subatomice (protoni, neutroni, electroni), atomi, molecule, agregate moleculare, organite celulare, celule, tesuturi, organe, sisteme de organe, organism. Planta sau animalul ca sisteme biologice integreaza sisteme nebiologice (particule subatomice, atomi, molecule) si sisteme biologice (celule, tesuturi, organe etc.), rezultând organismul ca un tot unitar. Sistemele biologice monocelulare integreaza sisteme pâna la nivel celular, unde celula cu o structura proprie si functii vitale reprezinta un organism, ca de exemplu algele monocelulare, protozoarele. În toate cazurile, pornind de la atom ca nivel simplu de organizare, complexitatea sistemelor creste pâna la nivelul individual al organismului ca sistem bio logic superior organizat fata de sistemele integrale. Indivizii din cadrul unei specii sunt elemente (subsisteme) pentru sistemul populational, iar acesta este un subsistem pentru sistemul 18

Elemente de ecologie biocenotic. Biocenozele devin subsisteme pentru nivelul biosferei. Daca biomul se ia în considerare ca nivel de organizare, atunci biocenozele sunt subsisteme ale biomului, iar biomul un subsistem al biosferei. Ele coexista în timp si spatiu pe principiul integrarii. Integrarea componentelor unui sistem este maxima la nivel individual si scade la niveluri superioare supraindividuale (populatie, biocenoza, biom, biosfera). 2.3.2. Niveluri de organizare Nivelul de organizare reprezinta un ansamblu de sisteme biologice echivalente sau sisteme ecologice echivalente cu caracter de universalitate. Un nivel dat trebuie sa cuprinda fara exceptie întreaga materie vie. Sistemele din natura poseda diferite niveluri de organizare. Pornind de la cele mai simple niveluri de organizare ele devin din ce în ce mai complexe, rezultând o adevarata ierarhie organizatorica. Aceasta este o caracteristica a materiei în general (fig. 5).

Fig. 5. Nivelurile de organizare a materiei vii: 1- nivelul submolecular; 2 -nivelul molecular; 3 - nivelul celular; 4-nivelul individual, format din indivizi biologici; 5-nivelul populational, format din indivizi ai aceleiasi specii; 6 – nivelul biocenotic reprezentând un ansamblu de populatii de plante, animale, bacterii; 7 – biosfera ( C. Pârvu, 2001). În cadrul materiei vii, nivelurile de organizare cuprind exclusiv sisteme biologice. Acestea sunt nivelul individual, populational, biocenotic, biomic (complex de biocenoze) si al biosferei. Fiecare nivel de organizare se caracterizeaza prin functii si legi caracteristice specifice. Nivelul individual are ca unitati reprezentative indivizii biologici, indiferent de complexitatea organizarii lor. Acest nivel include indivizi celulari procarioti (bacterii, alge albastre, alge verzi) si indivizi monocelulari eucarioti (unele alge verzi, protozoare) pâna la indivizi eucarioti pluricelulari de mare complexitate, constând din plante, fungi (ciuperci) si animale. Nivelul individual cuprinde întreaga materie vie. Nu exista materie vie în afara indivizilor biologici. Caracteris ticile principale ale indivizilor biolo gici sunt: metabolismul, 19

Elemente de ecologie ereditatea, variabilitatea, reproducerea, dezvoltarea, excitabilitatea, miscarea etc. Metabolismul constituie legea specifica sistemelor de nivel individual. El este un proces biochimic si fiziologic care se desfasoara în sine si pentru sine, permitând integrarea sistemului in mediul ambiant. Datorita metabolismului, sistemele de nivel individual se mentin în viata, cresc, se dezvolta, se înmultesc, asigurând capacitatea sistemelor de niveluri superioare de a acumula, transforma si transfera materia, energia si informatia. Nivelul populational (sau al speciei) are ca unitati reprezentative populatiile formate din indivizii ce apartin aceleiasi specii. Specia este unitatea taxonomica fundamentala a lumii vii. Caracterul universal al speciei a fost postulat de Karl Linne. Fiecare individ biologic apartine unei specii, care evidentiaza aceeasi zestre ereditara si caractere distincte. Nu exista indivizi biologici în afara speciilor. Spatial, specia este reprezentata prin una sau mai multe populatii, izolate reproductiv de populatiile altor specii. Pe o suprafata restrânsa (insula mica, lac, masiv muntos, vale izolata) indivizii speciei formeaza o singura populatie. In acest caz specia se confunda cu populatia. De exemplu, planta Astragalus peterfii (cunoscuta sub numele de cosaci) este întâlnita într- un singur loc pe glob, in pasunile de la Suatu, judetul Cluj, unde formeaza o singura populatie. De regula, în arealul sau o specie este reprezentata printr-un numar mai mare sau mai mic de populatii. „Populatia este unitatea elementara specifica a proceselor ecologice" (B. Stugren, 1982). Indivizii care compun populatia se diferentiaza între ei prin vârsta, sex, precocitate, dimensiuni, comportament. Existenta lor, definita genetic, este scurta, ei ajungând la maturitate, îmbatrânesc si mor. Populatia însa, ca sistem biologic continua sa existe un timp mult mai îndelungat. Longevitatea populatiei este determinata ecologic. Populatia se mentine ca sistem biologic cât timp exista conditii ecologice corespunzatoare cerintelor ei. În cadrul populatiei (speciei) exista relatii intraspecifice. Acestea sunt contradictorii si totodata unitare, concretizând în populatie o anumita structura si functie. Relatiile intraspecifice se desfasoara pe fondul actiunii factorilor abiotic i si al relatiilor interspecifice. Diviziunea activitatii indivizilor în cadrul unui stup de albine, unui cuib de furnici, constituie un exemplu de relatie intraspecifica. Dar în cadrul indivizilor aceleiasi specii (populatii) poate exista si concurenta pentru hrana sau pentru anumiti factori abiotici (lumina, umiditate etc.). La fel reproducerea sexuata. Fiziologic, reproducerea este o trasatura a indivizilor din cadrul speciei care asigura supravietuirea populatiei si deci a speciei. Ecologic, pentru un nivel de organizare superior (biocenoza), populatia devine unitatea reproductiva elementara, asigurând organizarea si heterogenitatea ei, cu incidenta asupra stabilitatii si evolutiei. Legea evolutiei, cea mai însemnata lege care actioneaza la nivelul populational, este selectia naturala. Selectia naturala retine în cadrul unei populatii indivizii cei mai apti, cei mai bine adaptati cerintelor ecologice, care joaca un anumit rol în viata speciei sau populatiilor acesteia în înmultire, în raspândire, în aparare, mentinerea spatiului, mentinerea densitatii, a numarului, în concurenta cu alte specii etc. Relatiile din interiorul unei populatii (specii) constituie elementul esential de autocontrol si echilibru dinamic. Nivelul biocenotic are ca unitati reprezentative biocenozele. Biocenoza este formata dintr-un ansamblu de populatii care traiesc pe un teritoriu sau într-un volum de apa bine determinat. Teritoriul sau volumul de apa pe care si în care îsi duc viata constituie biotopul, caruia îi corespund anumite conditii abiotice. Biocenoza este legata indisolubil de biotopul ei, împreuna formând ecosistemul. Într-o biocenoza coexista populatii de plante producatoare de materie organica, populatii de animale care sunt consumatoare de materie organica si populatii de microorganisme care descompun materia organica corespunzatoare partilor de organisme sau organisme moarte. Diviziunea functionala a populatiilor asigura integritatea biocenozei si caracterul ei unitar. Baza unitatii o constituie relatiile interspecifice care se desfasoara pe fondul conditiilor abiotice ale biotopului. Relatiile dintre specii si relatiile speciilor cu factorii 20

Elemente de ecologie abiotici ai mediului asigura homeostazia sistemului biocenotic si productivitatea lui biologica. Nivelul biomic reprezinta o grupare de biocenoze apartinând ecosistemelor de pe o suprafata relativ mare a Terrei pe care ecobiomul le înglobeaza. Biomul ca nivel de organizare este format din biocenoze aproximativ asemanatoare (cazul padurilor) sau diferite (cazul deltelor), între care exista relatii bio tice complexe (C. Pârvu, 2001). Nivelul biosferei este reprezentat de biosfera ca sistem biologic unic al planetei noastre. Biosfera este forma ta din totalitatea biocenozelor terestre, subterane, acvatice care constituie biomi în componenta carora exista circa 500000 specii de plante si 1500000 specii de animale. Sunt raspândite mai ales în zona de interferenta a geosferelor sau în apropierea acestora. În atmosfera au fost identificate vietuitoare, sau parti ale acestora, pâna la altitudinea de 15-20 km. Dincolo de patura de ozon, cuprinsa intre 20-40 km altitudine, viata nu este posibila din cauza razelor ultraviolete. Majoritatea vietuitoarelor se concentreaza în partile inferioare ale atmosferei. Pasarile se mentin în zbor pâna la înaltimea de câteva sute de metri, rareori ajung la peste l000 m. Insectele, bune zburatoare, se ridica pâna la înaltimea de 20 m. Vietuitoarele marunte ale biosferei (bacterii, sporii de ciuperci, sporii de ferigi, polenul, algele monocelulare si insectele foarte mici) sunt sustinute si duse în altitudine de curentii ascendenti si de vânturi. În litosfera, organismele vii sunt prezente mai mult pe sol si în straturile superficiale ale solului. Unele specii de animale ajung la 5-6 m adâncime, de exemplu marmotele, unele specii de râme si radacinile copacilor ajung la 8 m adâncime, bacteriile din zacamintele de petrol ajung pâna la 2500-3000 m adâncime. În hidrosfera, vietuitoarele biosferei ajung pâna la 11000 m adâncime. Biosfera, aflata in limite relativ largi de 15-20 km în atmosfera, 3000 m adâncime in litosfera si 11000 m în hidrosfera, functioneaza ca un ansamblu, asigurând circulatia materiei sub forma de circuite (al carbonului, azotului, fosforului, calciului, sulfului). Biosfera, ca învelis viu al Terrei, constituie baza geochimica cea mai puternica a ei.

2.3.3. Niveluri de organizare în ecologie În ecologie, nivelurile de organizare sunt reprezentate de totalitatea sistemelor ierarhizate, cuprinse în alcatuirea unui sistem ecologic dat. Nivelurile de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consortiul, sinuzia, ecosistemul, ecobiomul, ecosfera (fig. 6). Bioskenele (merocenozele) sunt subsisteme ale consortiului; consortiile sunt subsisteme ale sinuziei; sinuziile sunt subsisteme ale ecosistemului; ecosis temele sunt subsisteme ale ecobiomului, iar ecobiomii sunt subsisteme ale ecosferei. Bioskena (merocenoza) este cel mai mic spatiu cu conditii neuniforme de existenta si cu un fond propriu de organisme (Popovici- Baznosanu, 1937), reprezentând „caramida fundamentala în structura mozaica a ecosistemului” (B. Stugren, 1982). Pe lânga organismele vii, bioskena cuprinde si parti ale substratului fizic, de sol, de apa etc. De exemplu, un musuroi de cârtita este format din doua bioskene. Pe suprafata lui stau la soare coleoptere (Opatrum sp.) si larve de diptere (Microdon sp.). În tunelurile din musuroi traiesc râme, uneori soareci. Baltile mici pot avea cel putin trei bioskene: 1) suprafata apei acoperita cu lintita (Lemna sp.) si fugaii (Gerris, Hydrometra) care aluneca in toate directiile; 2) stratul de apa cu matasea broastei (Spirogyra sp), bradis (Myriophillum spicatum) si broscarita (Potamogetum sp.); 3) substratul cu larve de chironomide si trichoptere. Ca bioskene pot functiona si vietuitoare sau organisme vii. De exemplu, frunza de nufar sta la limita dintre doua medii diferite: aerul si apa, posedând o asociatie proprie de animale. Pe fata superioara a frunzei stau numerosi purici 21

Elemente de ecologie verzi (Aphis nymphaeae) si gândacul de trestie (Donacia crassipes) care manânca din frunza; toi aici stau la pânda diversi paianjeni din genurile Dolomedes, Piraia etc.; aici se odihnesc numeroase muste, bondari, libelule etc., majoritatea cazând prada broastelor, care si ele stau pe frunzele de nufar. În interiorul frunzei se gasesc, de regula, larve de chironomide sau de alte diptere. Pe fata inferioara se afla numeroase ponte de gasteropode: în cordoane groase de Limnaea, în cordoane mai subtiri de Bythinia sau gramajoare rotunde si turtite de Planorbis. Tot pe fata inferioara se gasesc oua de libelule (Agrions sp.) sub forma unor siruri arcuite de liniute mici; exista multi coconi de lipitoarea melcilor (Glossosiphonia sp.)., nenumarate planarii împreuna cu ouale lor fixate printr-o codita, apoi gramajoare gelatinoase ale pontei de chironomide si larve de chirono mide. Bioskene pot fi tulpinile plantelor acvatice, tulpinile plantelor terestre, frunzele plantelor terestre, fructele.

Fig.6 Relatii ierarhice în ecologie (C. Parvu, 2001 )

Consortiul reprezinta o parte structurala a ecosistemului si este format din reunirea bioskenelor în parti structurale mai mari. Consortiul este format dintr- un nucleu central si unul sau mai multe inele de vietuitoare de diverse specii. În acest mod consortiul reuneste în aceeasi arie mai multe bioskene (merocenoze), care se influenteaza reciproc si nu pot exista 22

Elemente de ecologie independent unele de altele (B. Stugren, 1982). Ele sunt centre de actiune efemere în ecosisteme. Un arbore cu vietuitoarele sale specifice, un ciot de copac cu organismele de nevertebrate aflate pe el si în el, o piatra semiîngropata cu animalele de pe suprafata libera, dar mai ales de pe partea semiîngropata, vizuina unui animal cu numeroasele organisme nevertebrate, fiecare în parte din toate exemplele mentionate reprezinta un consortiu. Nucleul central în aceste consortii sunt: arborele, ciotul, piatra, organismul, animalele din vizuine. „Consortiul nu este un sistem de populatii ci un sistem de indivizi, care apartin diverselor populatii” (B. Stugren, 1982). El cuprinde si o parte a biotopului, reprezentând aria de viata sau microbiotopul care nu este o unitate de durata. Microbiotopul este supus distrugerii prin actiunea organismelor sau a unor forte extreme. Sinuzia este formata din mai multe consortii reunite în parti structurale de rang superior. Ea are ca nucleu central o populatie, un fond vegetal sau animal (si nu un orga nism asa cum are consortiul) care îsi desfasoara activitatea într-o anumita portiune a biotopului cu factori abiotici specifici. Aici este vorba de un complex de organisme din cadrul biocenozei pe o portiune de bio top, care se mentine prin interconexiuni specifice puternice, interdependente si care nu pot exista în afara ecosistemului. De exemplu, o poiana din luminisurile unei paduri, zona de stuf de la marginea lacului, viata sub zapada în jnepenisuri sunt sinuzii (S. Godeanu, 1997). Ecosistemul reprezinta în ecologie o unitate structurala, functionala si informationala de baza si de sinestatatoare. Ecosistemul este format din biotop/biotopi si biocenoza /biocenoze. Configuratia ecosistemului este determinata de selectia de biotop asupra fondului de specii, el fiind în acest mod locul în care se desfasoara procesul evolutiei. Pe Terra exista ecosisteme marine, limnice, semiterestre (mlastini), terestre si subterane. La fiecare din ele exista combinatia viata- mediu, iar volumul schimburilor interne este mai mare decât volumul schimburilor externe de substanta, fapt ce mentine integritatea sistemului. In cadrul ecosistemului se gasesc unitati ecologice mai mici, care în ordinea complexitatii de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consortiul si sinuzia. Ecobiomul reprezinta o mare unitate ecologica, structurala, functio nala si informationala a ecosferei, are un aspect relativ omogen si este format dintr-o grupare de ecosisteme cu relatii complexe între ele (C. Pârvu, 1997). El este format din macrobiotop si biom. Macrobiotopul reprezinta mediul neviu cu elemente mai ge nerale ale atmosferei, hidrosferei, litosferei si cosmosului, iar biomul reprezinta partea vie formata din biocenoze diverse. De exemplu, Delta Dunarii este un ecobiom în alcatuirea caruia se afla ecosisteme acvatice (lacuri, balti, mlastini, canale, japse etc.) si ecosisteme terestre (paduri, tufarisuri, pajisti, dune de nisip fixate etc.). Ecosfera este sistemul ecologic global format din toposfera (atmosfera, hidrosfera, litosfera) si biosfera reprezentând sistemul biologic global care prin interactiunile biomurilor integrate în ecosfera determina desfasurarea circuitelor biogeochimice globale si asigura astfel continuitatea vietii pe pamânt.

23

Elemente de ecologie

Capitolul 3 ECOSISTEMUL, FORMA FUNDAMENTALA DE ORGANIZARE A ECOSFEREI Ecosistemul este unitatea organizatorica si functionala fundamentala a ecosferei. El este format din combinatii de sisteme vii si nevii pe un areal specific al scoartei Pamântului. Poseda stabilitate relativa în timp, o circulatie interna a substantei, energiei si informatiei, cu transformarea si acumularea de substanta si energie. Sistemele nevii reprezentate de elemente ale mediului fizico-chimic local, climatic, geofizic, cosmic formeaza biotopul. Sistemele vii constând din populatii de plante, animale si bacterii formeaza biocenoza. Biotopul si biocenoza ca parti reunite în ecosistem devin indivizibile. Ecosistemul poseda calitati proprii de sistem si nu sume ale partilor. El integreaza viata si mediul într- un tot unitar. Compozitia si fizionomia lui sunt date de conexiunile existente între biotop si biocenoza. În cadrul unui ecosistem se diferentiaza: structura organizatorica si functionala, struc tura spatiala, dinamica si succesiunea ecologica.

3.1. Structura organizatorica a ecosistemului În fiecare ecosistem partile esentiale de organizare sunt biotopul si biocenoza. Biotopul, format din factorii ecologici abiotici, se afla în strânsa corelatie cu biocenoza, formata din populatii de plante, animale si bacterii. În biocenoza exista o stare complexa de functionare dependenta de starea structurala a biotopului.

3.1.1. Biotopul Biotopul reprezinta un sistem abiotic sau abiogen format dintr-un complex de factori ecologici prezenti într-o anumita portiune a suprafetei Pamântului sau a partii lui subterane care asigura mijloacele materiale necesare biocenozei. El constituie o unitate cu cel mai divers continut. Diversitatea si variabilitatea componentelor îi confera specificitatea. Faptic, conditioneaza compozitia biocenozei si are rol de unificare, integrare. Elementele componente ale biotopului provin si apartin litosferei, hidrosferei, atmosferei si cosmo sului. La formarea lui participa solul si substratul geologic alcatuit din roci cu anumite însusiri fizice si chimice, apa si atmosfera cu însusiri fizice si chimice proprii, energia radianta generata de Soare, gravitatia si magnetismul Terrei. Factorii abiotici sau abiogeni ai mediului, ca parti sau elemente ale sistemelor nevii în dinamica lor, sunt si actioneaza ca factori ecologici. Factorul ecologic reprezinta o componenta a biotopului cu însusiri de forta motrice ce determina aparitia si întretinerea unui proces ecologic. Procesul ecologic constituie o succesiune de actiuni, de stari sau feno mene prin care se produce transformarea, respectiv evolutia în timp a sistemului sub influenta unui factor ecologic sau a unui complex de factori ecologici. Factorii ecologici sunt diferiti si specifici pentru anumite zone de longitudine, altitudine si relief, determinând particularitatile fiecarui biotop ce conditioneaza la rândul sau instalarea si existenta unui anumit tip de biocenoza. În fiecare ecosistem, factorii ecologici ai mediului nu au valori constante, ci variaza între anumite limite. Variatiile pot avea sau nu periodicitate. Variatiile cu periodicitate si o anumita amplitudine au caracter de regim. Populatiile ce compun biocenoza prin selectie 24

Elemente de ecologie naturala s-au adaptat la variatia periodica a diferitilor factori ecologici manifestati intre anumite limite de toleranta. Prin adaptare, biocenoza raspunde corelativ regimului, ritmului si amplitudinii variatiilor periodice impuse de factorii ecologici. Variatiile externe ale acestor factori constituie limitele de toleranta pentru mentinerea vietii unor populatii sau specii. Variatiile fara periodicitate apar neasteptat si adesea depasesc ca amploare limitele variatiilor de regim. Asemenea variatii au caracter de perturbare, de „zgomot" pentru sistemul biocenotic si devin factori limitanti. Efectul consta în eliminarea unui numar mai mare sau mai mic de indivizi din cadrul populatiilor biocenozei. Implicatiile sunt diverse, în unele cazuri catastrofale. Reducerea sub anumite limite a numarului de indivizi poate duce la disparitia unor populatii din cadrul biocenozei. Acest aspect este determinat de presiunea dusmanilor si a concurent ilor care actioneaza distructiv asupra lor. Disparitia unei populatii sau a mai multor populatii presupune o restructurare a relatiilor dintre populatiile ra mase în biocenoza. In situatia când, totusi, pornind de la un numar mic de indivizi, populatia se reface, genotipul ei va fi diferit fata de cel al populatiei initiale. Caracteristicile adaptative ale populatiei se schimba atragând dupa sine mai mult sau mai putin pregnant modificarea relatiilor cu alte populatii. Factorii ecologici ai biotopului joaca un rol determinant în activitatea ecosistemului. Ei provoaca sau influenteaza fenomene fizice, chimice si biologice cu exteriorizarea unei anumite stari structurale si functionale a ecosistemului. Ei provin din mediile cosmic, geofizic, orografic, edafic, hidrologic, atmosferic, geografic, biocenotic. În cadrul învelisului terestru, apa, aerul si solul sunt elemenle finite. Transformarile si prefacerile lor nu genereaza cantitati în plus. Din acestea aerul, apa, o parte din elementele minerale ale scoartei terestre si din organismele biocenozei se afla într- un circuit continuu.

3.1.1.1. Elemente ale mediului cosmic, diversitatea si actiunea lor în ecosistem Lumina si temperatura sunt factori ecologici abiotici, fizici, care provin în principal din mediul cosmic. Ele sunt generate de radiatia solara si se propaga sub forma de raze calo rice, luminoase, electromagnetice. Fiecare componenta a radiatiei solare are o anumita lungime de unda: radiatiile ultraviolete 0,28-0,38 µ; radiatiile luminoase 0,38-0,78 µ; radiatiile infrarosii 0,78-3 µ. În radiatiile luminoase are loc procesul de fotosinteza. Radiatiile infrarosii si ultraviolete sunt invizibile, dar percepute prin efectele lor termice. Actiunea lor este covârsitoare pentru stimularea si existenta vietii. Ele genereaza multiple fenomene climatice care infuenteaza prezenta si functionalitatea ecosistemelor. Lumina, provenienta si rolul ei ecologic Lumina are importanta ecologica maxima. Sursele cosmice de lumina sunt Soarele si stelele aflate în afara sistemului nostru solar. Izvorul de lumina si energie termica provine din reactiile termonucleare. Lumina venita de la Soare este cea mai importanta. Ea este produsa de radiatiile cu lungimea de unda de 0,39-0,76 µ si reprezinta principala sursa de energie pentru viata de pe Pamânt. Compozitia, intensitatea si durata de iluminare în ecosisteme se schimba în functie de mai multi factori: unghiul de cadere a razelor solare, transparenta atmosferei, nebulozitatea etc. Prezenta norilor, a cetii, a unor gaze în atmosfera micsoreaza intensitatea luminii, care devine difuza. Lipsa lor face ca luminozitatea sa fie maxima. Formele de relief modifica intensitatea luminii. Vaile adânci sunt mai slab luminate decât vârfurile muntilor. Intensitatea luminii difera, de asemenea, de la nivelul marii spre vârfurile înalte ale muntilor. Iluminarea în cursul unei zile are o curba ascendenta si una descendenta. Iluminatul debuteaza slab dis-de-dimineata si creste în intensitate catre amiaza, dupa care începe sa scada progresiv pâna la instalarea noptii. 25

Elemente de ecologie Lumina variaza in intensitate si ca durata în cursul anotimpurilor. Durata iluminarii creste primavara catre vara, când ajunge maxima, apoi începe sa scada catre toamna si pana iarna, când este cea mai scurta. Ecologic, lumina permite perceperea lumii înconjuratoare, face posibila comunicarea între indivizii populatiilor, între populatiile unui ecosistem si mai mult decât atât serveste ca sursa de energie pentru fotosinteza. Sub actiunea luminii are loc fotoliza apei, reducerea CO2 si biosinteza de substanta organica. Procesul are loc în toate plantele ce contin clorofila indiferent de dimensiunea lor si ecosistemul din care fac parte, terestru sau acvatic, in ele materia anorganica este transformata în materie organica, ce constituie direct sau indirect sursa de hrana într-un ecosistem. Sub acest aspect, sursa solara de lumina reprezinta baza existentei si functionalitatii ecosistemelor din cadrul ecosferei. Disparitia luminii solare ar duce catastrofal la disparitia plantelor fotosintetizante, atragând dupa sine disparitia animalelor si a omului, din lipsa a posibilitatii de nutritie, a cresterii concentratiei de CO2 în natura, paralel cu diminuarea oxigenului. Lumina are importante efecte în dirijarea ritmurilor de viata diurn si anual, precum si parcurgerea diverselor stadii de dezvoltare. Ea actioneaza asupra organismelor prin compozitia, intensitatea si durata ei diurna si anuala. Desfasurarea proceselor ecologice si a multiplelor activitati stimulate de lumina este la rândul ei influentata de temperatura. Temperatura, provenienta si rolul ei ecologic În cadrul ecosistemelor temperatura provine din surse cosmice, surse interne planetare, surse artificiale si surse biologice. Sursa cosmica a temperaturii generate de Soare prin radiatiile infrarosii si ultraviolete este de cea mai mare importanta pentru toate ecosistemele pe care le are Terra. Sursa de încalzire a atmosferei, a solului, a apei etc. este radiatia solara, care se propaga sub forma de raze calorice, luminoase si electrice. Efectele termice ale radiatiei calorice sunt date de radiatiile infrarosii si ultraviolete. Energia radianta venita de la Soare se numeste insolatie. O parte a energiei este absorbita de mediile fizice si biotice, iar alta parte este reflectata în spatiu. Cantitatea de energie calorica ajunsa la suprafata ecosistemelor depinde de constanta solara, unghiul de incidenta a razelor solare, grosimea si coeficientul de transparenta a atmosferei. Încalzirea prin radiatia solara nu este uniforma în spatiu si nici constanta în timp. Aceeasi cantitate de caldura încalzeste uscatul de doua ori mai mult decât apa. Deosebirea de încalzire între uscat si apa este data de însusirile lor fizice si de structura. Apa are o caldura specifica mai mare decât uscatul. Se încalzeste si se raceste mai încet decât el. Sub acest aspect conditiile de încalzire a aerului la suprafata marii sau la suprafata unui lac mare sunt cu totul altele decât cele existente deasupra uscatului, unde o mare importanta în încalzirea lui o au configuratia reliefului, natura si structura solului, prezenta sau absenta covorului vegetal, prezenta zapezii etc. Relieful influenteaza conditiile încalzirii prin altitudine si expunerea versantilor. Altitudinal temperatura medie anuala scade cu 1°C la 200 m. Din aceasta cauza temperatura de la nivelul câmpiilor este mai ridicata decât la nivelul dealurilor si podisurilor si cu atât mai mult fata de culmile muntilor. Temperatura de la baza muntelui este mai ridicata decât în zona alpina. Expunerea versantilor fata de caderea razelor solare este diferita. Unii versanti sunt bine însoriti, altii mai putin, iar altii deloc. Solul nisipos sau argilos, uscat si afânat, umed si compact, acoperit cu vegetatie sau complet descoperit influenteaza procesul de încalzire. Puterea de absorbtie a radiatiilor calorice de catre sol depinde de gradul sau de conductibilitate. Solurile închise la culoare absorb 85-90 % din radiatiile calorice primite, iar restul de 10-15 % se reflecta. Solurile uscate si afânate au conductibilitate redusa, se încing foarte repede; cele compacte si umede au conduc tibilitate mare, se încalzesc mai greu si se racesc mai greu. Covorul vegetal are o mare suprafata de receptie a razelor solare, absoarbe 74 % si reflecta 26 %. Consumul de caldura realizat de plante le stimuleaza fotosinteza, transpiratia si respiratia, stimuleaza în corpul lor circulatia sevei brute si elaborate, stimuleaza productia si 26

Elemente de ecologie productivitatea plantelor care formeaza baza trofica într- un ecosistem. Zapada ziua reflecta razele solare în proportie de 75-90 % iar noaptea intensifica iradiatia terestra. Noptile de ia rna cu zapada sunt mai reci decât cele fara zapada. Prin radiatie, suprafata Pamântului (uscat si apa) cedeaza atmosferei cea mai mare parte din caldura primita de la Soare producând încalzirea ei. Pe teritoriul României, sumele medii ale radiatiei solare prezinta deosebiri in raport de nebulozitate, latitudine, altitudine si particularitatile meteorologice ale peisajului geografic. Pentru jumatatea de nord a tarii sumele se grupeaza între 110-117 kcal/cm2 /an, iar pentru jumatatea de sud se grupeaza între 120-127 kcal/cm2 . În decursul anului, pentru partea de nord a României, valorile lunare ale bilantului radiativ sunt pozitive în intervalul ma rtie- noiembrie iar pentru partea de sud si sud-est între lunile februarie-noiembrie. Iarna, valorile bilantului radiativ sunt în general negative, fara a scadea sub 1 kcal/cm2 /luna. Primavara, valorile bilantului radiativ cresc cu circa 2 kcal/cm2 in fiecare luna. Vara ajung si se mentin în jurul valorii de 8 kcal/cm2 pe luna, iar începând din jumatatea lunii august si în luna septembrie bilantul radiativ scade, prezentând diferentieri între regiunile nordice si cele sudice mai mari de 1 kcal/ cm2 /luna.

Focul, provenienta si rolul lui ecologic Focul este un factor ecologic fizic natural rezultat în urma supraîncalzirii terestre, descarcarilor electrice sau factor ecologic artificial ca rezultat al activitatii sau actiunii umane. El poate avea caracter distructiv asupra padurilor, culturilor de cereale si efecte favorabile asupra altor ecosisteme asa cum sunt baltile cu stufarii din Delta Dunarii sau în stepele semidesertice africane. El influenteaza structura biocenozelor, succesiunea ecologica si productivitatea biolo gica si nu modifica structura si însusirile solului. Actioneaza, de asemenea, ca factor de selectie asupra populatiilor din cadrul biocenozelor. De exemplu, în Delta Dunarii, arderea stufului provocata de om aduce îmbunatatiri calitative considerabile. Prin ardere, sarurile minerale continute în corpul plantei sunt redate solului si apei. Acestea, sub forma de saruri usor solubile, reintra în circulatia materiei vii prin intermediul plantelor.

3.1.1.2. Elemente ale mediului geofizic, diversitatea si actiunea lor în ecosistem Elementele mediului geofizic apartin globului pamântesc. Ele sunt reprezentate de gravitatie, magnetism, caldura si radioactivitate si intervin în structura si functiile ecosistemului. Gravitatia reprezinta forta de atractie pe care o exercita Pamântul asupra tuturor corpurilor ce se afla în aer, pe suprafata sau în interiorul sau. Intensitatea gravitatiei nu este uniforma la suprafata si nici repartizata egal în adâncime. Cauza o constituie neomogenitatea de structura, neregularitatile scoartei si miscarea de rotatie a Pamântului. Acceleratia gravitatiei variaza în functie de relief. Este mai mare în zonele de câmpie si în ariile ocupate de mari si mai mica în regiunile muntoase. Ea scade de la poli spre Ecuator. Tot ea determina presiunea maselor de apa. Ecologic, gravitatia influenteaza configuratia si evolutia biotopurilor terestre si marine. Sub influenta fortei gravitationale au loc prabusirile de roci, alunecarile de teren, solifuziunea, tasarea rocilor. Sub influenta fortei gravitationale miscarea apei pe suprafata scoartei terestre are un singur sens, din puncte mai înalte ale reliefului spre cele mai joase, rezultând apele curgatoare, pâraiele, râurile, fluviile. Gravitatia intervine partial în stratificarea apei din ecosistemele lacustre, mari si oceane. Apele mai calde si respectiv mai usoare se afla catre suprafata pelagialului ca biotop, iar cele mai reci si deci mai grele la adâncime. În mediul 27

Elemente de ecologie acvatic marin forta gravitationala impune curenti verticali ce pornesc de la suprafata spre adâncime. Forta gravitationala antreneaza în toate ecosistemele acva tice caderea organismelor moarte din masa apei spre fundul bazinelor, iar in ecosistemele terestre caderea organismelor sau a unor parti din organism (frunze, petale, fructe, crengi etc.) spre sol. Câmpul magnetic terestru se manifesta prin linii de forta magnetice asupra unor corpuri din jurul Pamântului. Acul magnetic se fixeaza de-a lungul acestor forte pe directia nord-sud. Liniile de forta ale câmpului magnetic converg spre polii magnetici care nu coincid cu axa polilor geografici. Polul negativ magnetic (N) se afla la 73° latitudine nordica si 100° longitudine vestica; polul pozitiv magnetic (S) este la 69° latitudine sudica si 145° longitudine estica. Intensitatea magnetica este maxima la polii magnetici si scade la Ecua tor. Declinatia magnetica variaza ca valoare spre Vest si spre Est fata de meridianul geografic. In tara noastra declinatia magnetica variaza de la 0°, la Timisoara, la 2° declinatie vestica în partea de est a tarii, la Galati. Înclinatia magnetica, constând din unghiul pe care îl face acul magnetic cu planul orizontal al locului, nu este aceeasi. Elementele magnetismului terestru reprezentate de intensitate, declinatie, înclinatie nu sunt constante ci sufera variatii diurne, anuale, seculare. Uneori acestea sufera modificari bruste rezultând furtuni magnetice determinate de petele solare, cutremurele de pamânt, eruptiile vulcanice, aurorele boreale etc. Furtunile magnetice sunt variatii ale câmpului magnetic terestru cu manifestari neregulate din care rezulta curentii telurici care circula la suprafata Pamântului. Acestia produc perturbatii în ecosisteme, în orientarea navigatiei si in telecomunicatii. Perturbatiile din ecosisteme constau în dereglarea functionala a activitatilor din cadrul biocenozelor. Radiatia termica a Pamântului îsi are originea într-o sursa externa (soarele) si alta interna (degajata din interiorul globului pamântesc). Caldura extraterestra este simtita în scoarta terestra pâna la 30 cm adâncime pentru zona temperata si pâna la 4 m adâncime pentru zona calda a globului. De la suprafata si pâna la aceste adâncimi în scoarta se gaseste patura cu temperatura constanta. Aici se resimt variatiile de temperatura desfasurate la exteriorul Pamântului. In Câmpia Româna patura cu temperatura constanta se afla la adâncimea de 25-30 cm, temperatura ei fiind de 11,5°C. Temperatura Pamântului creste cu adâncimea, în functie de conduc tibilitatea termica a rocilor si de pozitia stratelor. Temperatura creste în medie cu 1°C la fiecare 33 m adâncime. Cresterea pe aceasta adâncime a temperaturii cu 1°C se numeste treapta geotermica, iar numarul de grade cu care creste temperatura la 100 m pe verticala se numeste gradient geotermic. Treapta geotermica este mai mica în regiunile vulcanice (10 m), în regiunile cu izvoare termale si în regiunile petroliere unde au loc reactii chimice externe. De asemenea, ea variaza în functie de natura petrografica a rocilor, tectonica regiunii si procesele geochimice din scoarta. Gradientul geotermic creste numai în litosfera, unde prezenta elementelor radioactive ajuta la marirea treptata si continua a energiei termice. Caldura intraterestra este importanta pentru ecosistemele subterane. Ea influenteaza activitatea din ecosistemele terestre si acvatice ale pesterilor. Influenteaza, de asemenea desfasurarea activitatii organismelor si în ecosistemele aflate deasupra scoartei terestre. Multe organisme de animale nevertebrate, în anotimpul rece, coboara în patura cu temperatura constanta a scoartei; de asemenea, unele animale vertebrate se protejeaza împotriva temperaturii scazute a iernii sapându-si adaposturi în aceasta patura. Radioactivitatea este proprietatea pe care o au unele elemente chimice de a se dezintegra si transforma în alte elemente chimice, cu eliberare de energie calorica si radiatii de tip alfa, beta, gamma. Scoarta Pamântului poseda o cantitate importanta de materie radioactiva. Ea se afla într-o continua dezintegrare atomica cu generare de elemente chimice si emiterea de radiatii energetice. Dezintegrarea aduce cu sine pierderea unei parti din masa 28

Elemente de ecologie corpului sub forma de atomi stabili. Elementele uraniu, thoriu, actiniu si radiu aflate în scoarta terestra au pondere atomica mare in comparare cu alte elemente radioactive. Atomul lor prin dezintegrare se transforma, în final, în elemente chimice cu greutate atomica mai mica, respectiv în plumb. În seria dezintegrarilor prin care aceste elemente se transforma în izotopi ai plumbului se produc nuclee de he liu. Prin emiterea de particule din atomul lor si formarea de noi corpi se degaja energie. Toate rocile Pamântului contin elemente radioactive. Dezintegrarea radioactiva este însa mai intensa în scoarta terestra decât în învelisurile mai interne. Probabil aici frecventa elementelor chimice radioactive este mai mare. Energia radioactiva joaca un mare rol în determinarea regimului termic al Pamântului si constituie principalul izvor de energie ce alimenteaza fortele endogene care actioneaza asupra scoartei terestre. Anual, Pamântul pierde prin radiatie în spatiul cosmic o însemnata cantitate de caldura. Caldura terestra iradiata este completata de energia termica rezultata din procesele radioactive desfasurate in masa Pamântului. Energia radioactiva pune în miscare materia intratelurica ce implica geneza proceselor geomorfologice. În zonele unde scoarta terestra are concentratii foarte ridicate de radiu, uraniu si thoriu (provincii uranice), biocenozele ecosistemelor sunt puternic influentate de radioactivitate. In toate tipurile de ecosisteme procesele ecologice sunt controlate de factorii ecologici radioactivi. În mod obisnuit, se realizeaza pe cale naturala un echilibru între sub stanta vie reprezentata de biocenoza si fondul radioactiv al biotopului. Echilibrul este perturbat însa de utilizarea energiei nucleare in scopuri pasnice si militare. Izotopii radioactivi formati prin fisiune nucleara si fuziune nucleara au influenta ecologica imprevizibila asupra biocenozelor din ecosisteme, de cele mai multe ori catastrofala. Iradierea cu doze mari determina scaderea numerica a indivizilor unor specii (populatii) pâna la disparitia din biotop. Alte specii realizeaza în aceste conditii cresterea numarului de indivizi. Eliminarea speciilor cu slaba radiorezistenta implica restructurarea biocenozei. In cadrul ei se impune inevitabil regruparea interactiunilor. Ecologic, mecanismele de aparare a ecosistemelor înlatura partial consecintele iradierii prin formarea de noi structuri ce pastreaza integralitatea ecosistemului. Industria termonucleara poate deveni o puternica sursa de contaminare cu radionuclizi solizi, lichizi si gazosi. Un exemplu îl constituie avaria centralei nucleare de la Cernobîl (1986) si mai recent (9 aprilie 1993) accidentul nuclear la o uzina de prelucrare a plutoniului din orasul Tomsk. In urma catastrofei de la Cernobîl, doza de iradiere în România a fost între 1 mai 1986 si 1 mai 1987 cu 125 miliremi/an peste normal. Particulele radioactive emanate in mediu actioneaza local si la mari distante. Ele ajung pe sol sau în bazinele acvatice prin ploaia radioactiva, reprezentata de precipitatii care antreneaza catre suprafata Pamântului particule radioactive din atmosfera.

3.1.1.3. Elemente ale mediului edafic - solul ca mediu de viata Factorii ecologici edafici apartin solului, strat afânat moale si friabil de la suprafata scoartei Pamântului, capabil sa întretina, împreuna cu alti factori ecologici ai naturii, viata plantelor, a animalelor si a omului. Solul este un sistem heterogen deschis, extrem de complex, în masa caruia se desfasoara neîntrerupt ample procese ecologice fizice, chimice, biochimice si biologice. Substratul desfasurarii acestor procese îl reprezinta partile lui componente anorganice si organice. Prin dinamica componentelor sale chimice, textura si structura, asigura existenta în timp a ecosistemelor. Partile componente ale solului si implicatiile lor în ecosistem Masa de roci existenta în geometria reliefului este îmbracata pe o grosime mai mare sau mai mica de sol. El constituie un vast laborator natural sistemic unde continuu au loc transformari ale substantei si energiei. 29

Elemente de ecologie Solul este alcatuit dintr-o parte solida, minerala si organica, una lichida, reprezentata de apa si alta gazoasa, constând din aer. Partea lichida si gazoasa provine si apartine mediilor hidrologic si atmosferic cu care interfereaza. În cadrul solului ca sistem, partea minerala este formata din particule de diferite dimensiuni rezultate din dezagregarea si alterarea fizica, chimica si biochimica a rocilor. Pietrele, pietrisul, nisipul si praful (pulberile) sunt fragmente si particule de roci primare nealterate. Mineralele argiloase sau argilele, diferite saruri provin din alterarea chimica a rocilor. Masa solului în structura naturala contine 60-90 % compusi minerali reprezentând toate substantele anorganice din sol. Aceste substante prezente sub forma de compusi minerali cu constitutie fizico-chimica omogena sau sub forma de roci, reprezentând amestecuri de minerale, asigura solului o compozitie mineralogica si chimica foarte complexa. Sarurile minerale, hidroxizii, mineralele argiloase, pulberile si nisipul, pietrisul si pietrele cu însusirile lor proprii imprima solului particularitati ecologice distincte, în functie de ponderea pe care o ocupa si puterea de manifestare fata de ceilalti. Partea organica însumeaza 1-10 % din masa solului natural si este formata din compusi nehumici si humici. Compusii nehumici includ resturile organice proaspete si produsii intermediari rezultati din descompunerea ma sei vegetale si animale moarte încorporate în sol, la care se adauga microflora, microfauna, macroflora si macrofauna, toate vii. In corpore ele participa activ la diferite procese ecologice. Compusii humici includ acizii humici si huminele ce rezulta din descompunerea produsilor intermediari organici. În masa solului natural substantele nehumice reprezinta 10-15 %, iar cele humice 85-90 %. Fiecare componenta organica mai putin complexa sau complexa, moarta sau vie, cu particularitati si însusiri ecologice proprii, prin încadrarea functionala în ecosistem îi confera însusiri distincte în raport cu ponderea pe care o are. În acest context este de retinut ca procesul de solificare este declansat, conditionat, întretinut si dezvoltat de catre orga nismele vii. În cadrul lor, un rol important îl au plantele si microorganismele descompunatoare. Fara prezenta si activitatea plantelor nu poate exista sol. Materia organica sintetizata de plantele cu clorofila reprezinta baza majoritatii proceselor ecologice atât de complexe din ecosistem. Ea constituie fondul nutritional pentru animale. Existenta animalelor si a omului depinde de plante. Plante întregi, moarte sau componente ale acestora, microorganisme vegetale moarte, macro si microorganisme animale moarte sunt descompuse de microorganisme specializate în acest scop. Produsii intermediari si produsii finali ai descompunerii au mare importanta în configuratia fizionomiei si complexitatii de orga nizare structurala si functionala a ecosistemului. Pe de alta parte, organismele vii prin schimbul de gaze declanseaza si întretin procese ecologice de oxidare si reducere a dife ritelor elemente chimice, cum sunt: carbonul, azotul, sulful, fosforul, manganul, fierul etc. Apoi, declanseaza si întretin procesele ecologice de alterare a mineralelor primare, asigura migrarea si redistribuirea unui mare numar de macroelemente st microelemente în sol, fixeaza si acumuleaza în materia organica supraterestra si in sol cantitati enorme de elemente chimice. Fiecare organism viu, în exercitarea activitatii sale, actioneaza asupra scoartei terestre ca un puternic agent, transformând-o biochimic si stabilind însusirile generale ale biotopului. Partea lichida, ce provine si apartine mediului hidrologic, este reprezentata prin apa de constitutie care intra în structura substantelor minerale si organice hidratate; apa peliculara absorbita la suprafata microparticulelor sau macroparticulelor minerale, organice si organominerale; apa libera care circula în spatiul capilar si necapilar; apa sub forma de vapori care circula cu aerul în spatiul poros al solului; apa sub forma de gheata când temperatura coboara sub 0°C. Apa libera din sol este o solutie diluata continând acizi minerali, acizi organici si saruri ale diferitelor baze. Cu substantele coloidale ea formeaza suspensii si geluri. Apa din sol, indiferent de starea ei, constituie un factor ecologic de maxima importanta si actioneaza puternic în alterarea mineralelor prin hidratare, hidroliza, dizolvare, favorizeaza circulatia elementelor chimice si contribuie în mare masura la stabilirea însusirilor ecologice generale 30

Elemente de ecologie ale solului. Partea gazoasa, ce provine si apartine atmosferei, este reprezentata prin aerul care umple spatiul necapilar si partial pe cel capilar, când continutul de apa se reduce. Ea asigura respiratia organismelor animale din sol, respiratia radacinilor, rizomilor, bulbilor si tuberculelor plantelor vasculare, declanseaza si întretine diferite procese ecologice în ecosistem. Geneza solurilor, partile componente, textura si structura sunt complexe. Compozitia mineralogica si organica, alcatuirea granulometrica, modul de aranjare a particulelor elementare în agregate imprima solului o serie de însusiri ecologice fizice si fizico-mecanice specifice cu influente considerabile integratoare sau de excludere asupra organismelor din cadrul biocenozelor. Textura solului si rolul ei ecologic Textura reprezinta alcatuirea mecanica sau granulometrica a solului data de proportia si orientarea în spatiu a diferitelor particule minerale (argila, praf, nisip, pietris) care confera solului însusiri ecologice specifice. Textura solului este nemodificabila si actio neaza în ecosistem ca factor ecologic. Partile minerale care participa permanent la definirea texturii solului sunt argila, praful (pulberile) si nisipul. Fiecare în parte poseda anumite însusiri ecologice. Proportia lor în textura solului îi defineste calitatile structurale cu influente ecofiziologice asupra plantelor si organismelor de animale ce formeaza partea vie a ecosistemului. Îns usirile ecologice ale nisipurilor. Ca parte anorganica în sistem, nisipurile provin 80 % din cuart si alte minerale foarte rezistente la alterarea chimica, iar aproximativ 20 % din diferiti silicati usor alterabili. Ele pot fi grosiere sau fine, cu diametre cuprinse între 0,02-2 mm si se afla în toate tipurile de sol (tabelul 1). Coeziunea între particulele de nisip este mica (sub 50 %). Nu au aderenta si nici plasticitate. Masa nisipoasa are permeabilitate mare pentru apa si aer. Spatiul dintre particulele de nisip este macroscopic si necapilar. Capacitatea de retinere a apei si de retinere ionica este foarte redusa. Ele nu înmagazineaza apa. Sarurile minerale si ceilalti produsi de alterare sunt levigati de apa ce se infiltreaza în profunzime. Conditiile ecologice impuse de nisipuri definesc calitativ un anumit tip de biocenoza unde vegeteaza plante psamofile si o fauna de nevertebrate si vertebrate corespunzatoare. Viata animalelor se leaga ecologic de prezenta anumitor specii de plante, dar si de însusirile ecologice ale substratului unde adesea îsi cauta adapost. Însusirile ecologice ale prafului. Praful este alcatuit din particule minerale de marimi intermediare între nisip si argila, al caror diametru variaza între 0,02-0,002 mm si reprezinta un constituent prezent în toate tipurile de sol (tabelul 1). Are în compozitie 30-35 % particule poliminerale de silicati, iar restul sunt particule de cuart aflate într- un stadiu foarte avansat de dezagregare. Însusirile ecologice sunt situate între cele ale nisipului si argilei. Spatiul dintre particule este predominant microscopic, capilar. Are capacitati însemnate de retinere a apei sub forma capilara. Coeficientul de permeabilitate pentru apa si aer este relativ mare. Coeziunea între particule este slaba. Constitutia prafului este fragila si manifesta penetrabilitate favorabila pentru radacinile plantelor. In masa prafului (pulberilor) procesele de alterare sunt intense conducând la formarea argilei si a sarurilor minerale care sunt retinute sub forma ionica (în cantitate foarte mica) la limita particulelor minerale si în solutiile capilara, peliculara si ca apa suspendata la punctele de contact între particule. Nu are însusiri coloidale. Termic se încalzeste si se raceste relativ repede. Amplitudinea oscilatiilor termice este mai mica decât cea a nisipurilor. Formeaza suspensii cu apa. În masa solului, în functie de macroporozitate, fractiunile cele mai fine ale pulberilor coboara pe verticala. Prin procesul de alterare imprima solului însusiri de fertilitate. 31

Elemente de ecologie Tabelul 1 Clasificarea fractiunilor granulometrice minerale (dupa Alterberg) Fractiunea granulometrica

Diametrul (mm)

Suprafata specifica a parametrilor (m2/g)

Argila Praf (mâl, pulberi) Nisip fin Nisip grosier Material schelet

Sub 0,002 0,002 - 0,02 0,02 - 0,2 0,2- 2 peste 2

0,454 – 800 0,091 -0,454 0,020-0,091 0,011 -0,023

Însusirile ecologice ale fractiunii argiloase. Argila este un component permanent al solului. Particulele minerale argiloase au dimensiuni mai mici de 0.002 mm si provin din alterarea secundara a rocilor (tabelul 1). Este greu penetrabila sau impermeabila datorita spatiului microporic predominant subcapilar. Mineralele argiloase alumino-silicice si ferosilicice la care se mai adauga si alte metale definesc în mare parte proprietatile si însusirile ecologice ale solului. Acestea îi confera capacitatea de a retine durabil o cantitate importanta de apa si substante nutritive sub forma ionica, asigura aglutinarea particulelor granulometrice în agregate. In sol, fractiunea argiloasa prezinta însusiri de coeziune, aderenta, vîscozitate si plasticitate mare. Însusirile coeziva si adeziva sunt asigurate prin suprafata mare de contact, iar vîscozitatea si plasticitatea prin starea de hidratare unde mineralele argiloase manifesta însusiri de consistenta între limitele de la suspensie pâna la masa friabila. Sub aspect ecologic, masa mineralelor argiloase are permeabilitate redusa pentru aer, capacitate mare de hidratare, coeficient redus de conduc tibilitate termica, se încalzesc si se racesc încet, înmagazineaza cantitati mari de caldura, iar oscilatiile termice diurne au amplitudine mica. Mineralele argiloase formeaza solutii sau dispersii coloidale si au capacitate mare de reactivitate fizico-chimica. Însusirile de coeziune, consistenta, aderenta, gonflare, contractare sunt manifestabile în gradul cel mai înalt. Fractiunea argiloasa amelioreaza însusirile solului. Manifestarea însusirilor ecologice ale nisipurilor, prafului (pulberilor) si mineralelor argiloase scade în intensitate în functie de ponderea lor în alcatuirea solului (tabelul 2). Actiunea combinativa a însusirilor pe care fiecare categorie granulometrica le poseda confera însusirile ecologice generale ale unui anumit tip de sol. Ponderea constituentilor defineste însusirile fizice, chimice si biologice ale solurilor de la un tip textural la altul. Tabelul 2 Clasificarea texturala a solurilor (dupa C. D. Chirita) Argila (%) 0- 5 5- 10 10-20 15- 30 25- 35 35-45 40- 50 peste 50

Praf (%) 0- 5 5-15 10-30 10 — 35 1 5- 3 0 20 -45 20- 50 20-45

Nisip (%) Peste 20 80- 90 60- 80 40- 70 3- 55 20-45 10-30 5- 30

Tipul de sol (textura) Nisip Nisip coeziv Nisipo-lutos Luto-nisipos Lutos Luto-argilos Argilo- lutos Argilos 32

Elemente de ecologie

Solurile nisipoase au proprietati asemanatoare nisipului: sunt relativ afânate, au densitate mica si grad ridicat de permeabilitate, spatiul dintre particule este în cea mai mare parte necapilar ceea ce favorizeaza o puternica aerare permitând mineralizarea cu usurinta a materiei organice, capacitatea de retinere a apei este mica. Se încalzesc usor si pierd cantitati mari de apa prin evaporatie. Se racesc usor si determina condensarea vaporilor de apa în proportii apreciabile, rezultând în masa lor mari cantitati de roua interna; complexul coloidal lipseste sau este slab constituit. Soluri/e argiloase au proprietati asemanatoare argilei: sunt compacte, cu mare coeziune; au densitate mare; prezinta suprafata mare de contact între particule; spatiul lacunar este redus, în majoritate capilar si subcapilar; capacitate mare de hidratare a agregatelor sau cristalelor de minerale argiloase; permeabilitate redusa si capacitate mare de retinere a apei, caractere imprimate de spatiul lacunar si capacitatea de hidratare; continut mare de argila; bune conditii de acumulare a substantelor humice; complex coloidal dezvoltat, asigurat de argila si prezenta substantelor humice; în contact cu apa gonfleaza; când se usuca se contracta si crapa. Solurile lutoase au proprietati asemanatoare prafului sau pulberilor: sunt afânate; spatiul lacunar este relativ dezvoltat si aproximativ jumatate capilar; permeabilitate dezvoltata; capacitate mare de retinere a apei; complex coloidal dezvoltat. Sub aspectul texturii sunt solurile cele mai bune. Proprietatile lor sunt intermediare între proprietatile solurilor nisipoase si ale celor argiloase. Solurile nisipo-lutos, luto-nisipos, luto-argilos si argilo-lutos au proprietati apropiate de prima componenta. În practica agricola solurile nisipoase si cele apropiate acestora sunt considerate soluri usoare sau grosiere, cele lutoase si cele apropiate acestora sunt soluri mijlocii, iar cele argiloase si cele apropiate acestora sunt soluri grele sau fine. Unele soluri contin fragmente rotunjite sau nerotunjite de minerale si roci constând din pietris (diametrul 2-20 mm), pietre (diametrul 20-200 mm) si bolovani {diametrul peste 200 mm) care constituie scheletul solului. Ca factor ecologic, textura constituie o însusire importanta. Atât în solul subacvatic cât si în cel terestru, în functie de granulatie, textura selecteaza organismele ce îl populeaza. In toate cazurile textura este determinata de roca mama sau parentala. Pe roci argiloase se formeaza soluri grele, pe loessuri soluri mijlocii, iar pe nisipuri soluri usoare. Procesul de solificare poate modifica proportia initiala dintre diferite grupe de particule. Textura determina sau influenteaza toate proprietatile si însusirile ecologice, fizice, fizico- mecanice, chimice si biochimice ale solului, cu implicatii asupra fertilitatii care stimuleaza viata plantelor si prin ele întregul sens ecologic structural si fiziologic din ecosistem. Proprietatile si implicatia partii coloidale în sol. În alcatuirea solului se interconditioneaza diferiti coloizi minerali, organici sau organo- minerali. Coloizii minerali sunt reprezentati de argila, oxizi de fier, coloizi de aluminiu, silice etc. Argila este principalul coloid mineral. Coloizii organici sunt reprezentati de acizii humici, acizii fulvici si de humine. Acizii humici (cenusii si bruni) sunt prezenti în toate tipurile de sol. Predomina în solurile de stepa si silvostepa, formându-se prin descompunerea resturilor vegetale ierboase sub actiunea bacteriilor. Acizii humici cenusii sunt puternic legati de mineralele argiloase. Ei constituie masa principala a humusului din cernoziomuri si alte soluri bogate în calciu. Acizii humici bruni au o pondere mai mare decât cei cenusii în podzoluri, soluri podzolite brune si brune roscate de padure. Proportia acizilor humici in masa humusului difera în functie de sol si conditiile ecologice de humificare. Acizii humici cu metale alcaline formeaza humatii solubili în apa. În combinatie cu metalele alcalinopamântoase si metalele grele formeaza compusi insolubili. Au capacitate de schimb cationic mare, iar valoarea schimbului difera în sol în functie de pH. 33

Elemente de ecologie Acizii fulvici se formeaza în cantitate mare în solurile din zona forestiera prin descompunerea resturilor vegetale sub actiunea ciupercilor si în proportie mai mica a bacteriilor si actinomicetelor. Sunt solubili în apa si acizi. Alcatuiesc masa principala a humusului din podzoluri, predominând în solurile podzolice brune si brune-roscate de padure. Formeaza saruri sau compusi solubili în apa, solutii moleculare sau semicoloidale. Au capacitate de schimb ionic mai mica decât a acizilor humici. Huminele constituie o fractiune importanta a humusului. Sunt solubile în solutii alcaline, acizi si apa, prezentând capacitate de schimb ionic. Cu ionii de aluminiu formeaza saruri complexe. Sunt rezistente la actiunea de descompunere realizata de microorganisme. Pentru fertilitate au mare importanta. Formeaza compusi organominerali foarte stabili în combinatie cu mineralele argiloase, hidroxizii de fier si hidroxizii de aluminiu. Ecologic, conditioneaza în mare parte gradul de formare si stabilitate a structurii solului. Însusirile functionale ale coloizilor în sol constau în adsorbtie, schimbul de cationi si coagulare. Adsorbtia ca proces ecologic consta în atragerea si retinerea la suprafata particulelor coloidale a unor ioni. Particulele coloidale de humus si argila, cu sarcini electrice negative, atrag si fixeaza ionii pozitivi, respectiv cationii. Acestia pot fi înlocuiti cu alti cationi. Capacitatea de adsorbtie si de schimb cationic difera de la sol la sol în functie de cantitatea coloizilor si a cationilor. Cationii, care au sarcina electrica pozitiva, provoaca unirea mai multor particule coloidale la un loc rezultând agregate de particule coloidale, fenomen cunoscut sub numele de coagulare. Unii cationi (Ca, Mg) provoaca o coagulare ireversibila, iar alti cationi (Na, K, H) o coagulare reversibila. In cazul coagularii reversibile, agregatele se desfac în particulele din care s-au format. Coloidul trece din stare coagulata în stare dispersa. Coagularea ireversibila nu realizeaza desfacerea agregatului in partile componente. Coloizii în sol sunt asociati, uniti, formând complexul coloidal sau argilohumic, care functional devine un complex adsorbtiv. Prin componentii sai coloidali solul retine o serie de substante minerale si organice, opunându-se tendintei de deplasare a lor spre adâncime. Capacitatea de retinere poate fi moleculara, cationica si anionica. Capacitatea de retinere moleculara consta într-o retinere fizica, atragând la suprafata particulelor de sol moleculele unor substante aflate în solutie. Procesul se desfasoara în baza sarcinilor electrice libere existente la suprafata particulelor (mai ales a celor coloidale) si a moleculelor cu structura dipolara aflate în solutie. Fenomenul în sine se desfasoara la suprafata particulelor. Retinerea moleculara este mai accentuata în solurile cu textura fina, de exemplu, solul uscat adsoarbe vapori de apa. Particulele de sol se îmbraca cu o pelicula subtire formata din straturi de molecule de apa. În acelasi mod sunt retinuti acizii humici si oxizii de fier ca substante coioidale, amoniacul etc., formând pelicule în jurul particule lor texturale. Capacitatea de retinere cationica consta în adsorbtia unor cationi la suprafata particulelor coloidale de argila si humus cât si înlocuirea acestora cu alti cationi din solutie. Retinerea se face pe cale fizico-chimica. Complexul coloidal al solului, în conditii naturale, adsoarbe si schimba frecvent cationi de Ca, Mg, Na, K si H. Schimbul este reversibil, ionii trec din solutie în complex si invers, din complex în solutie. Ionii de Ca si Mg sunt retinuti puternic, cei de Na si K mai slab, iar cei de H cel mai puternic. Implicatia ecologica de retinere cationica defineste proprietatile si functiile ecologice ale solurilor în cadrul biotopurilor, respectiv, complexul coloidal saturat cu cationi influenteaza si determina proprietatile ecologice fizice, chimice si biologice ale solurilor, conditioneaza starea lor de fertilitate. Retinerea cationica îi fereste într-o mare masura de spalare, dupa care prin procese de schimb trec în solutia solului si sunt folositi de catre plante. Saturarea comple xului coloidal cu ioni de Ca sau apropierea de aceasta stare, determina cresterea fertilitatii. Cresterea proportiei de H si mai ales de Na exercita influente negative. Unele soluri din România din cauza levigarii, au în complexul coloidal atât cationi bazici (Ca, Mg, Na, K), cât si cationi de hidrogen, ultimii conferind solului aciditate. Capacitatea de retinere anionica de catre sol, numita si chemosorbtie sau retinere chimica, consta fie în retinerea de anioni prin adsorbtie la suprafata particulelor coloidale, fie în trecerea anionilor în componenta unor substante insolubile sau greu solubile. Retine rea anionica 34

Elemente de ecologie are mare importanta în ceea ce priveste regimul fosforului în sol. Anionii fosforici sunt trecuti în componenta unor substante insolubile sau greu solubile. În sol exista fosfati de fier, de aluminiu si de calciu (ultimii fiind cei mai importanti pentru nutritia plantelor), iar fosfatii de sodiu, de potasiu fiind usor solubili, nu se retin. Procesele fizice, fizico-chimice, chimice si biochimice ce se desfasoara în sol, având ca rezultat formarea de coloizi minerali, organici si organo- minerali, definesc, în mare parte, însusirile ecologice cu implicatii deosebite în fizionomia si structura ecosistemelor naturale si agricole. 3.1.1.4. Elemente ale mediului hidric Elementele mediului hidric actioneaza în biotop ca factori ecologici fizici. Ele apartin hidrosferei, învelis care ocupa doua treimi din suprafata Pamântului. Apa, care reprezinta un element constitutiv de baza al învelisului geografic, se afla pe Terra sub diferite forme de masare volumetrica, stare de agregatie si dinamism. Ea se afla la suprafata sau în interiorul scoartei terestre, în atmosfera si în corpul organismelor vii sub forma lichida, solida sau de vapori. Pentru ecosistemele acvatice marine, ecosistemele acvatice continentale, epigee sau hipogee, indiferent de întindere, masa de apa constituie unul din biotopurile lor. Ea influenteaza profund substratul, activitatea populatiilor din cadrul biocenozelor, cât si activitatea altor ecosisteme terestre adiacente sau de distanta. În cadrul formelor de relief, peisajul ecologic este puternic influentat de apa în corelatie cu temperatura, lumina, miscarea maselor de aer, gravitatia. Existenta vietii este indisolubil le gata de apa. Însusirile sale fizice si chimice reprezinta elemente ecologice de prim ordin în desfasurarea proceselor biochimice si fiziologice ce au loc în organisme. Prin schimbarea starilor sale fizice stimuleaza, modereaza sau inhiba activitatea biocenozelor, de asemenea, regleaza procesele ecologice la nivelul ecosistemelor. Însusirile ecologice ale apei privind densitatea, caldura specifica, conductibilitatea termica, puterea de solvire sunt favorabile vietii. Pentru ecosistemele terestre sursele de apa nu sunt constante, ci variaza în timp si spatiu. În anumite conditii de clima, apa devine un factor ecologic limitant. În cadrul ecosistemelor apa poate exista sub forma de vapori, lichida si solida. Ea se afla într-o continua miscare si transformare dintr-o stare în alta în functie de schimbarea temperaturii mediului. Se gaseste în atmosfera, pe scoarta si în scoarta terestra. 3.1.1.4.1. Apa din atmosfera, geneza si rolul ei ecologic

În atmosfera apa se afla sub forma de vapori, lichida si solida. Ea este într-o continua miscare si transformare dintr-o stare în alta, în functie de schimbarea temperaturii aerului. Indiferent de forma sub care se afla în atmosfera, apa apartine mediului hidrologic. Ea actioneaza în biotopul ecosistemelor terestre ca factor ecologic limitant. Exista o corelatie directa între cantitatea umiditatii atmosferice si cantitatea de apa cazuta la sol sub forma de precipitatii. Periodicitatea ei anuala în corelatie cu alti factori ecologici determina tipul de biocenoze, structura si fenologia lor. Apa ca factor ecologic actioneaza paralel cu alti factori ai mediului, din care rezulta fizionomia concreta a ecosistemului. Umiditatea atmosferica, provenienta si rolul ei ecologic. Aerul contine totdeauna vapori de apa într-o anumita cantitate. Prezenta lor alaturi de celelalte elemente componente ale aerului constituie umiditatea atmosferica. Vaporii de apa pe care îi contine atmosfera variaza foarte mult cantitativ, pâna la 10-15 km înaltime, de unde începe sa scada pâna la disparitia completa. Cantitatea cea mai mare de vapori se afla pâna la înaltimea de 2-3 km. Umiditatea atmosferica provine din evaporatie, evapotranspiratie si evaporatia fiziologica. „Evaporatia sub toate aspectele ei reprezinta un proces ecologic natural prin intermediul caruia apa din hidrosfera, litosfera si biosfera, în contact direct cu aerul atmosferic, se 35

Elemente de ecologie transforma în vapori, trecând în învelisul gazos al planetei" (I. Pisota, I. Buta, 1975). Conditiile de care depinde evaporatia sunt foarte complexe. Ea are loc pe întreaga suprafata a Pamântului si la orice temperatura. Intensitatea evaporatiei creste o data cu cresterea temperaturii. Este cu atât mai mare cu cât temperatura este mai ridicata, aerul mai uscat, presiunea mai mica si viteza vântului mai mare. Evaporatia pe suprafata apelor variaza si functie de întindere, adâncime, salinitate, de temperatura aerului si suprafata apei, de viteza vântului si umiditatea atmosferica. Evaporatia din cursul zilei este minima în zori si maxima la amiaza. În cursul anului este minima în luna ianuarie si maxima în iulie. Vântul în calitate de factor ecologic accelereaza intensitatea evaporatiei prin înlocuirea aerului mai rece si încarcat cu vapori de apa de la suprafata unitatilor acvatice cu altul mai uscat, mai cald si lipsit de vapori sau cu vapori în cantitate mica, capabil sa primeasca noi cantitati de vapori. În Marea Neagra se evapora anual un strat de 69 cm apa, ce corespunde unui volum de 319 km3 . De pe apele interioare ale tarii se evapora, în functie de zona, un strat de apa cuprins între 47 si 56 cm. Evapotranspiratia corespunde evaporarii apei de la suprafata solului si a învelisului vegetal, luate împreuna. La evaporatia din sol participa pelicula de apa din jurul granulelor de roca si nivelul freatic daca este apropiat de suprafata. Evaporatia cea mai mare o au solurile cu granule de marime mijlocie si culoare închisa. Vegetatia joaca un rol complex în evaporatie. Vara, în urma precipitatiilor, retine pe coroanele arborilor, pe frunzisul ierburilor spontane si frunzisul plantelor de cultura, însemnate cantitati de apa. Acestea, prin evaporatie sunt redate imediat atmosferei. În continuare, vegetatia îmbogateste umiditatea atmosferica prin evaporatia apei provenita din transpiratie. O padure seculara de fag transpira anual între 2,4-3,5 milioane litri apa la hectar. Un hectar de ovaz elimina prin transpiratie în cursul perioadei de vegetatie între 200 si 300 t apa. Un singur exemplar de artar tataresc {Acer tataricum), înalt de 15 m, cu circa 170 000 frunze, elimina prin trans piratie mai mult de 300 1 apa pe ora. Se apreciaza ca în paduri, evaporatia este aproape egala cantitativ cu cea de la suprafata marilor si oceanelor, aflate la latitudini egale. Vegetatia naturala si cultivata prin umbrire reduce cantitatea de evaporatie la suprafata si în interiorul solului. La umiditatea atmosferica mai participa apa evaporata din transpiratia animalelor si omului. La plante, animale si om, ea constituie o evaporatie fiziologica. Evaporatia se desfasoara si iarna la suprafata stratului de zapada si de gheata. Evaporatia totala sau integrala realizata prin toate formele mentionate asigura umiditatea atmosferica, care are un rol ecologic important pentru ecosistemele terestre, ecosis temele acvatice continentale reprezentate prin ape curgatoare, lacuri, balti, mlastini si ecosistemele acvatice ale oceanului planetar reprezentate de mari si oceane. În cadrul ecosistemelor terestre si acvatice evaporatia si umiditatea atmosferica sunt influentate si de relief. În zona muntoasa si deluroasa expozitia versantilor, orientarea generala a interfluviilor, energia si fragmentarea reliefului, înclinarea pantelor etc. contribuie substantial la o intensitate diferita a evaporatiei totale. Se ajunge pâna la a exista conditii complet deosebite între un versant si celalalt, fapt ce se resimte ecologic în zonalitatea vegetatiei, respectiv a ecosistemelor. Umiditatea atmosferica are în biotop un rol ecologic multifunctional. Vaporii de apa din atmosfera influenteaza într-o buna masura temperatura de la suprafata Pamântului si a paturii de aer din apropierea ei. Prin absorbtia radiatiilor solare, intensitatea insolatiei slabeste, iar prin absorbtia radiatiilor obscure ale suprafetei pamântesti se împiedica racirea ei prea intensiva. Vaporii de apa din atmosfera elimina sau absorb o importanta cantitate de caldura producând simtitoare variatii de temperatura cu influente asupra activitatii populatiilor din ecosistem. Umiditatea atmosferica genereaza precipitatiile care alimenteaza toate ecosistemele terestre cu apa si pe cele acvatice. Este de mentionat marea importanta a precipitatiilor pentru alimentarea apelor curgatoare. Umiditatea atmosferica asigura conditii optime de declansare si desfasurare a relatiilor intrapopulationale si interpopulationale din cadrul biocenozelor, conditioneaza intensitatea transpiratiei la plante, animale si om, provoaca fenomene de hipotensiune si hipertensiune sanguina. 36

Elemente de ecologie Nebulozitatea: provenienta si rol ecologic. În atmosfera, prin coborârea temperaturii aerului, surplus ul de vapori condenseaza sau sublimeaza. Prin condensare se formeaza picaturile de apa, iar prin sublimare se formeaza cristale mici de gheata. Condensarea, ca proces fizic presupune unirea moleculelor de apa din aer, iar sublimarea, transformarea lor în cristale mici de gheata. În urma condensarii sau sublimarii rezulta norii. Cele doua procese se desfasoara în zonele înalte ale atmosferei. Apar la contactul pe care îl au masele de aer cald si umed cu masele de aer rece, sau prin simpla scadere a temperaturii aerului. Formarea norilor cu picaturi de apa, a norilor cu aglomerarea unor mici cristale aciculare de gheata sau norii formati dintr- un amestec de picaturi si cristale de gheata creeaza nebulozitatea, fenomen cu implicatii ecologice asupra tuturor ecosistemelor deasupra carora se afla. Gradul de acoperire a cerului cu nori se exprima dupa o scara conventionala de la zero la zece: nebulozitatea zero înseamna cer complet senin; nebulozitatea cinci, cer jumatate acoperit; nebulozitatea zece, cer complet acoperit. În România, zilele cu nebulozitate medie de 0-3,5 sunt considerate senine, între 3,6-7,5 sunt considerate zile noroase, iar între 7,6-10 zile, cu cer acoperit. Nebulozitatea variaza în cursul zilei si pe anotimpuri. În general este slaba dimineata, creste în cursul zilei, mai ales dupa-amiaza. Vara este anotimpul cu nebulozitatea cea mai accentuata. Nebulozitatea influenteaza durata si gradul de insolatie. Pe portiunile acoperite de nori se diminueaza intensitatea radiatiei solare. La rândul ei însa nebulozilatea este determinata de repartitia temperaturilor. Prin corelare functionala, nebulozitatea influenteaza sensibil regimul temperaturii. Aceste aspecte prezinta mare importanta pentru ecosisteme, mai ales a celor terestre, unde implicatiile nebulozitatii actioneaza asupra vegetatiei, dar si asupra organismelor animale stimulându-le într-un grad mai mare sau mai mic diferite procese fiziologice, activitati intrapopulationale si interpopulationale. Efectul ecologic al nebulozitatii întruneste valori regionale. Regiunile cu cer senin vara si acoperite iarna sunt mai calde, iar cele cu cer noros vara si senin iarna sunt mai reci. Precipitatiile, provenienta, diversitatea si rolul lor ecologic. Precipitatiile reprezinta vaporii de apa condensati sau sublimati care cad din atmosfera pe suprafata pamântului sub forma de ploaie, ceata, grindina, roua, bruma, chiciura, zapada. Ploaia, este precipitatia atmosferica sub forma picaturilor de apa. Ea provine din norii cu structura heterogena în care exista picaturi de apa si cristale de gheata (nuclee de sublimatie). Fenologic, picaturile de apa se depun pe cristalele de gheata, acestea devin mai grele, nu se pot mentine în atmosfera si cad la pamânt. În cadere, fuzioneaza cu alte picaturi rezultând picaturi mai mari. Nucleul de gheata se topeste la strabaterea paturilor de aer cald. Daca strabate paturi de aer mai rece, fenomen cunoscut mai ales vara, nucleul de sublimare nu se topeste si cade sub forma de grindina. Exista ploi de convectie caracteristice zo nei ecuatoriale, ploi de relief sau orografice si ploi ciclonale sau frontale. Pentru teritoriul României sunt caracteristice ploile de relief si ciclonale. Durata si abundenta lor variaza. Exista ploi de scurta durata si abundente cunoscute sub numele de averse, ploi de scurta durata si putin abundente, ploi de lunga durata si abundente întâlnite primavara si toamna, ploi de lunga durata si putin abundente numite de localnici burnite, întâlnite în anotimpul rece. Fiecare tip de ploaie îsi are particularitatile ei ecologice pozitive sau negative. Apa provenita din ploaie este un stimulator al vietii plantelor. Grindina însa are efecte negative asupra oricarui ecosistem terestru natural si asupra agroecosistemelor. Forta mecanica, pe care o exercita asupra plantelor sau a organismelor animale din ecosistem prin lovituri, provoaca distrugerea partiala a frunze lor la plante si omoara un numar însemnat de organisme animale nevertebrate neadapostite. Efectul negativ este mai mare sau mai mic în functie de marimea diametrului particulelor de grindina, dinamica atmosferei locale si durata desfasurarii fenomenului. Intensitatea ploilor aduce substantiale modificari în debitul temporar al râurilor si al apei de siroire cu implicatii în eroziune, transport si depunere, în destabilizarea structurii biocenozelor si a distrugerii lor. 37

Elemente de ecologie În timpul desfasurarii averselor de ploaie au loc descarcari electrice. Actiunea ca fenomen ecofizic se realizeaza prin separatia sarcinilor electrice în timpul condensarii si masarii picaturilor de apa. Vaporii de apa ramasi înca necondensati sunt alcatuiti cu preponderenta din ioni pozitivi. Picaturile de apa rezultate din condensarea vaporilor si cristalele de gheata sunt încarcate negativ. Vaporii formeaza partea superioara a norilor, iar picaturile si cristalele de gheata mai grele partea inferioara a acestora. Între aceste stocuri de sarcini electrice distantate au loc descarcari electrice (fig. 7 a).

Fig. 7. Dipol noros care functioneaza ca nucleu energetic si baterie electrica mobila: a - descarcare electrica în interiorul norului; b – descarcare electrica între nor si pamânt (C. Parvu, 2001). Descarcari electrice au loc de asemenea si între Pamânt (încarcat pozitiv) si nori (încarcati negativ) (fig. 7 b). Atractia electrostatica determina o descarcare electrica concretizata printr-o scurgere rapida de sarcini. Descarcarile electrice sunt reprezentate de fulgere si traznete. Fulgerele au loc între sarcinile electrice de sens contrar ale aceluiasi dipol sau a unor dipoli învecinati. Traznetele sunt descarcari ce solicita sarcinile electrice contrare dintre nori si suprafata terestra sau corpuri abiotice aflate în atmosfera cum sunt baloanele, avioanele etc. La nivel planetar numarul descarcarilor electrice trec de un miliard (cca. 30 pe secunda). Câmpul electromagnetic care se formeaza în timpul descarcarilor se propaga sub forma de unde electromagnetice (ultraviolete, luminoase, infrarosii, hertiene) cu implicatii ecologice asupra indivizilor bio logici, populatiilor si biocenozelor, dar si pentru structurile geografice reprezentând parti din biotop. Ceata se formeaza în straturile inferioare ale troposfe rei. Ea consta în particule fine de apa ce plutesc în atmosfera de la suprafata solului sau la suprafata unor ecosisteme acvatice. Particulele de apa ale cetii provin din vaporizarea apei de pe pamânt, de pe plante sau suprafata unor ape curgatoare sau statatoare. Regional ceata se mai numeste negura sau pâcla. Temporar poate fi întâlnita la suprafata unor ecosisteme acvatice, unde se formeaza o ceata de evaporare, la întâlnirea maselor de aer rece cu suprafata mai calda a apei (fig. 8 a); este întâlnita la suprafata solului cauzata de trecerea unui strat de aer cald si umed peste o suprafata rece (fig. 8 b), sau de diferenta dintre temperatura aerului si cea a suprafetei terestre. În perimetrul centrelor industriale, în marile orase, la formarea cetii contribuie pulberile fine, 38

Elemente de ecologie fumul întreprinderilor, existenta aerului cald si aerul rece ce patrunde pe sol (fig. 8 c). Ceata, ca fenomen ecofizic, împiedica considerabil vizibilitatea, intervine în mecanismul functional al ecosistemelor prin micsorarea fotosintezei la plante si încetinirea activitatilor populatiilor de animale din cadrul biocenozelor.

Fig. 8. Formarea cetii a - ceata de evaporare; b - ceata de amestec; c - ceata de sol. Roua consta în picaturi de apa care acopera dimineata suprafata pamântului, obiectele de pe sol si mai ales vegetatia iar în cadrul ei cu preponderenta plantele ierboase. Se formeaza în timpul noptilor senine de primavara, vara si toamna prin condensarea vaporilor din atmosfera la suprafata solului, obiectelor sau organismelor vegetale. În cadrul ecosistemelor terestre cu multa vegetatie roua are un rol ecologic important, asigurând umiditatea necesara desfasurarii proceselor vietii. În zonele aride roua detine o pondere maxima în cadrul cantitatii totale de precipitatii. Aici ea reprezinta principala sursa de umezire a solului. Bruma consta în cristale de gheata formate noaptea pe plante, pe pamânt sau pe corpurile expuse în atmosfera, ca urmare a sublimarii vaporilor de apa pe suprafetele racite. Brumele târzii de primavara si cele timpurii din toamna sunt daunatoare pentru multe agroecosisteme (culturi legumicole, vii, pomi fructiferi) si pentru multe vietuitoare din ecosistemele naturale. Chiciura, în perioada când se formeaza, nu afecteaza vege tatia ecosistemelor. În cazuri exceptionale poale produce degeraturi. Ca fenomen ecofizic, se formeaza pe suprafata corpurilor racite (sol, iarba de pe sol, arbusti, arbori, sârme de tele graf) prin transformarea în cris tale de gheata, iar acestea în ace de gheata, a picaturilor fine de apa provenite din ceata. Poleiul apare în anotimpul friguros si reprezinta o depunere de gheata pe suprafata solului, arbustilor, arborilor si suprafata altor corpuri expuse în atmosfera. Se formeaza prin înghetarea picaturilor de ploaie ce vin în contact cu suprafetele racite în prealabil. Este daunatoare agroecosistemelor cerealiere si multor populatii de pasari. De exemplu, dropiile prezente în Baragan, în alte câmpii întinse, în Delta etc. pe timp de polei aripile lor umede îngheata, nemaiputând zbura, cazând astfel prada rapitorilor naturali directi sau braconierilor. 39

Elemente de ecologie Lapovita se produce la începutul si sfârsitul iernii, constând din amestecul picaturilor de apa si fulgilor de zapada ce cad din atmosfera. Zapada este precipitatia atmosferica sub forma de fulgi albi, alcatuiti din cristale de apa înghetata. Se formeaza prin sublimarea vaporilor de apa în cristale de gheata si apoi în fulgi de zapada. Procesul se desfasoara la temperatura de zero grade. În aceste conditii ia nastere ninsoarea. Daca temperatura straturilor de aer este mai scazuta ia nastere maza richea. Atât în zonele reci ale globului cât si în cele temperate, iarna, precipitatiile cad sub forma de zapada. Ea se acumuleaza în straturi mai groase în munti, în paduri si mai subtiri la câmpie unde în general este spulberata de vânt si depusa sub forma de nameti în locuri adapostite. Ninsoarea si perioada de timp cât solul este acoperit de zapada au mare importanta ecologica. Stratul de zapada fereste solul de înghet, protejeaza de înghet radacinile plantelor ierboase spontane si culturile de cereale semanate toamna, precum si animalele nevertebrate si vertebrate adapostite în sol. În timpul noptii favorizeaza radiatia obscura, accentuând intensitatea frigului. Zapada determina umiditatea din sol, mai ales în paduri unde persista mai mult, iar topirea se realizeaza mai lent; determina riguros si constant regimul apelor cur gatoare. Durata pastrarii zapezii variaza de la o regiune la alta. Precipitatiile, indiferent de forma lor, actioneaza în biotop ca factori ecologici abiotici. Ele declanseaza si dirijeaza diferite procese ecologice. Totul depinde de intensitatea, durata si repartitia precipitatiilor, la rândul lor conditionate de un întreg complex de factori ecologici abiotici si biotici, dintre care cei mai importanti sunt temperatura, vânturile, relieful, expozitia reliefului, vegetatia, apropierea sau departarea de bazinele maritime, de curentii marini etc. Intre toti acesti factori exista o strânsa interdependenta si interactiune. Rolul coordonator al imensitatii, duratei si repartitiei precipitatiilor revine temperaturii, circulatiei generale a atmosferei si reliefului. În cadrul ecosistemelor precipitatiile au importanta deosebita în viata plantelor, animalelor si omului. Precipitatiile constituie sursa esentiala de alimentare a apelor supraterane si subterane. Ele influenteaza densitatea retelei hidrografice precum si regimul hidrologic al râurilor si fluviilor cu efecte ecologice deosebite asupra multor ecosisteme. 3.1.1.4.2. Apa de pe scoarta si din scoarta terestra

Pe continente exista ape subterane si ape de suprafata. Majoritatea provin din apele oceanice si marine pe calea atmosferei. La apele subterane se adauga o infima cant itate de apa de origine intratelurica. Apele continentale de suprafata formeaza o întreaga retea de râuri, fluvii, lacuri, mlastini, gheturi si zapezi persistente. Apele oceanice, apele marine, apele continentale la care se adauga evapotranspiratia si evaporatia fiziologica constituie rezervorul care genereaza umiditatea atmosferica si întregul lant diversificat de precipitatii care influenteaza corelativ si alti factori ecologici fizici si chimici. Pe scoarta terestra apele curgatoare si cele provenite din precipitatii exercita o ampla actiune ecologica de erodare, transport si depunere a materialului aluvionar. Apa declanseaza si întretine procesul ecologic de pluviodenudare, procesul ecologic fluviatil, procesul ecologic de nivatiune si procesul ecologic de glaciatiune. Lor li se alatura procesele ecologice de alteratie fizico-chimica a scoartei terestre, procesele ecologice actionate gravitational care au la baza excesul de umiditate din sol, înghetul si dezghetul ce provoaca alunecarile de teren. Toate aceste procese ecologice si altele care au la baza existenta apei ca factor ecologic, prezinta importanta mare în modelarea reliefului, a configuratiei si însusirilor ecologice ale biotopurilor care atrag dupa sine modificari în structura si functia biocenozelor. În scoarta terestra apa provine din infiltratie. În sol se afla sub forma de apa higroscopica, apa peliculara si apa libera gravitationala. Fiecare în parte îndeplineste în cadrul biotopului o anumita functie ecologica de care depinde direct sau indirect viata plantelor si animalelor din ecosistem. Apa peliculara se poate deplasa de la o particula de roca la alta. Apa 40

Elemente de ecologie libera ocupa spatiile din roca si se deplaseaza în jos sub influenta fortei gravitationale si ascensional sub influenta atractiei moleculare când apa subterana urca prin porii capilari si subcapilari pâna la anumite înaltimi, în functie de marimea spatiilor poroase. Apa care se infiltreaza în scoarta terestra are un rol ecologic incomensurabil. Ea dizolva diferite substante minerale si le vehiculeaza din adâncime catre suprafata asigurând nutritia mine rala a plantelor. Prin calitatile sale fizice întretine viata unui imens numar de bacterii, ciuperci microscopice si organisme animale ce populeaza solul. Circulatia apei subterane, determinata de forta de atractie moleculara si forta gravitatiei, face posibila viata în mediul epigeu, endogeu si hipogeu. Apa de infiltratie patrunde în scoarta pamântului îmbibând porii si golurile rocilor. În timpul precipitatiilor acestea devin saturate cu apa. Saturarea este incompleta catre suprafata si completa în adâncime. Procesul în sine sufera multiple schimbari sub influenta climatului local. În perioadele de seceta apa din porii rocilor superficiale se evapora pâna la o anumita adâncime, aducând schimbari functionale în biocenozele pe care le întretine. Nivelul hidrostatic al apei subterane este fluctuabil apropiindu-se sau îndepartându-se de suprafata solului în functie de cantitatea precipitatiilor si intensitatea evaporatiei. Mai în adâncime nivelul hidrostatic este nefluctuabil. În terenurile accidentale nivelul hidrostatic urmareste trasaturile reliefului, fara a exista un paralelism perfect între cele doua suprafete. Fortele capilare din porozitatile scoartei asigura trasaturi mai atenuate ale nivelului hidrostatic în comparatie cu cel al reliefului. Nivelul hidrostatic de-a lungul vailor este influentat direct de apa râurilor. Acest aspect devine pregnant în zona luncilor, unde se creeaza conditii de viata specifice pentru biocenozele din aceasta parte. Cele doua zone de distributie a apelor de infiltratie pe verticala cu nivel hidrostatic fluctuabil si nefluctuabil asigura manifestari distincte din punct de vedere fizico-chimic. În zona cu nivel hidrostatic fluctuabil are loc un proces de aerare cu procese de oxidatie sau alteratie, iar zonei cu nivel hidrostatic de saturatie nefluctuabil îi corespunde un proces de cimentatie. Infiltratia apei are loc pe verticala pâna la un strat impermeabil unde se formeaza pânze de apa subterana libera sau captiva. Pânzele de apa subterana libera se diversifica si sunt frecvente mai ales în formatiunile aluvionare (fig. 9).

Fig. 9. Profil într-un teren cu pânza de apa freatica libera; 1-roca poroasa permeabila, 2-pânza de apa subterana; 3 -roca impermeabila; sagetile indica sensul deplasarii apei de infiltratie (C. Pârvu, 1999). Când pânza se afla la un nivel superior fata de cel al apei curgatoare (pârâu, râu) ea 41

Elemente de ecologie o alimenteaza prin izvoare. Daca cele doua nivele coincid, pânza de apa subterana si apa curgatoare se alimenteaza reciproc, între ele existând o strânsa interdependenta. Nivelul hidrostatic al pânzei se ridica si coboara în functie de oscilatiile de nivel ale apei curgatoare. Obisnuit în aceasta situatie nu apar izvoare de coasta. Exista împrejurari când pânza de apa freatica se afla la un nivel inferior apei curgatoare. În acest caz pânza este alimentata de apa curgatoare si devine accentuata când substratul este foarte permeabil format din nisip si pietris (fig. 10). Procesul infiltratiei scade treptat debitul apei curgatoare, putând duce la disparitia ei. În România, toate râurile care strabat muntii pierd prin infiltratie foarte multa apa în regiunea de ses. De exemplu, la iesirea dintre dealuri, râurile Ialomita si Dâmbovita, Buzaul etc. au un debit mai mare decât la varsare, desi pe traseu primesc multi afluenti. Pânzele de apa subterana captiva se afla intercalate între doua orizonturi de roci impermeabile si poseda o anumita presiune. Apa se afla într-un strat impermeabil de baza si un strat impermeabil acoperitor. Intensitatea presiunii depinde de înclinatia stratului impermeabil de baza si de distanta de la zona de alimentare. Presiunea este foarte slaba când stratele impermeabile sunt perfect orizontale si orizontul permeabil intercalat este la saturatie. Presiunea devine absenta când stratul permeabil este nesaturat. Pânza de apa subterana aflata între doua strate impermeabile înclinate are o presiune mai mare.

Fig. 10. Tipuri de relatie între pânza de apa freatica si apa curgatoare: A - apa curgatoare cu nivelul inferior pânzei de apa freatica; B - apa curgatoare cu nivelul egal cu al pânzei de apa freatica; C-apa curgatoare cu nivelul superior pânzei de apa freatica; 1 - pânza de apa freatica; 2 - apa curgatoare; 3 - roca impermeabila; sagetile indica sensul de circulatie a apei (C. Pârvu, 1999). Penetrarea stratelor pe cale naturala (ex. falie) si pe cale artificiala de un put sau un foraj, face ca apa din pânza sa se ridice pe drumul deschis pâna la nivelul hidrostatic al zonei de alimentare. Apa pânzelor captive ridicata pâna într-un anumit punct reprezinta nivelul piezometric. În functie de înclinarea straturilor impermeabile, a pânzei de apa captiva si nivelul de alimentare pot exista fântâni arteziene si fântâni cu apa ascensionala (fig. 11). Primele au nivelul piezometric pozitiv. Suprafata piezometrica este situata mai sus decât suprafata terenului perforat. Al doilea tip de fântâni au nivelul piezometric negativ. Dinamica apelor sub terane este complicata si depinde de interferenta mai multor factori 42

Elemente de ecologie ecologici abiotici proprii, în corelatie cu alti factori ecologici abiotici ce apartin altor medii. Miscarea apei în partile superioare ale solului depinde de conditiile atmosferice. Ea se manifesta prin coborârea si ridicarea nive lului hidrostatic al pânzelor freatice superficiale sub influenta secetei sau ploilor. Aceste procese se desfasoara în zona de aerare. Sub aceasta zona dinamica apelor subterane este influentata de conditiile geologice si stratigrafice. Natura rocilor, tectonica lor si configuratia terenului determina modul de alimentare si consumul de apa al pânzelor. Ondulatia nivelului hidrostatic si presiunea hidrostatica sunt elementele esentiale ale miscarii apelor subterane. Directia de curgere este determinata de înclinarea stratului impermeabil. Pe orizontala circulatia apei este lenta constând din 0,3-1 m, rar 2-7 m, în 24 ore. În rocile compacte eruptive si calcaroase fisurate si înclinate pot apare adevarate râuri sub terane, cu variatii de nivel între 10-30 m. Viteza de curgere a apelor în aceste conditii este apropiata de cea a apelor de suprafata. Importanta ecologica a apelor subterane este de necontestat. Ele directioneaza existenta unor ecosisteme supraterane si subterane. Aspectul stepic al Baraganului se datoreste nivelului hidrostatic foarte coborât al pânzelor freatice. Adâncimea apelor freatice este determinata de patura permeabila de loess groasa de 30-40 m. În aceste conditii padurea nu poate creste. Acelasi aspect este caracteristic în Câmpia Transilvaniei si Câmpia Moldovei. Subtierea paturii de loess la 4- 5 m si mai putin sub care se afla un strat de nisipuri acvifere si apoi argila impermeabila, modifica aspectul vietii supraterane prin prezenta altor biocenoze cu alte specii vegetale si animale, rezultând o diversificare a ecosistemelor. Existenta apelor freatice catre suprafata solului este argumentata de prezenta izvoarelor ce alimenteaza o retea bogata de râuri.

Fig. 11. Pânza de apa subterana captiva aflata între doua strate i m perme abil e înc1 i nate: 1- strat impermeabil superior; 2-pânza de apa subterana; 3stratul impermeabil de baza; A - fântâni arteziene; B - fântâni cu apa ascensionala (C. Pârvu, 2001). Izvoarele devin colaboratorii permanenti ai apelor curgatoare. În aceste conditii apar ecosisteme terestre diferite floristic si faunistic fata de cele din câmpie, apar ecosisteme acvatice de diferite tipuri (mlastini, lacuri, balti, râuri, pâraie, izvoare etc). Ecosistemele devin tot mai diferite pe masura ce altitudinea creste, ceea ce presupune modificarea conditiilor climatice, dar si o deosebire de actiune a pânzelor de ape subterane. 43

Elemente de ecologie Este de retinut ca în natura apa nu are un caracter fizic, chimic si static constant. Ea trece dintr-o stare în alta. Ca parte a biotopului în ecosistem parcurge fazele de vapori, lichida, solida, intra în structura materiei vii si iese din stuctura materiei vii, deci se afla într-o permane nta circulatie si constituie elementul indispensabil vietii. 3.1.1.4.3. Circulatia apei în natura

Apa de pe Pamânt îsi modifica starea fizica prin actiunea exercitata asupra ei de energia solara. Radiatia solara realizeaza conditiile termice care produc evaporarea apei. Aceasta prin condensare se constituie în formatiuni noroase si dau nastere precipitatiilor lichide (ploaia, burnita) sau solide (zapada, grindina). Miscarea apei în atmosfera este asigurata de curentii verticali si orizontali ai aerului si de gravitatie. Procesul ecofizic al trecerii apei în atmosfera sub forma de vapori si revenirea prin precipitatii în ecosistemele terestre si acvatice constituie circulatia apei în natura. Precipitatiile cazute pe suprafata uscatului constituie sursa vietii (fara apa viata nu poate exista). Ele constituie sursa apelor curgatoare, a lacurilor, mlastinilor, ghetarilor, zapezilor persistente si a apelor subterane. Râurile, fluviile, apele subterane ajung prin curgere în Oceanul Planetar, cu desfasurarea de importante actiuni si consecinte ecogeomorfologice. Circulatia apei în natura are la baza un sistem de circuite. Fiecare circuit reprezinta o înlantuire de procese ecofizice desfasurate într-o ordine stricta. Se diferentiaza doua circuite mici sau locale si un circuit mare, universal. Circuitele mici sau locale au la baza trei procese ecofizice succesive: evaporatia, condensarea, precipitatiile. Un circuit se desfasoara deasupra Oceanului Planetar, iar altul deasupra maselor continentale (fig. 12).

Fig. 12. Circuite mici locale: 1 -circuitul local oceanic; 2- circuitul local continental; A -apa evaporata de pe suprafata oceanului; B - precipitatii cazute pe suprafata oceanului; C - apa evaporata de pe suprafata uscatului; D - precipitatii cazute pe suprafata uscatului {C. Pârvu, 2001). Sub influenta radiatiei solare o anumita cantitate de apa din ocean se ridica în atmosfera sub forma de vapori, condenseaza si cade tot în ocean sub forma de precipitatii, înfaptuind cir cuitul local oceanic. Pe uscat sub influenta radiatiei solare o anumita cantitate de apa din izvoare, pâraie, râuri, fluvii, lacuri, balti, mlastini, de pe sol, din sol, de pe plante, din plante, de pe animale etc., prin evaporatie, evapotranspiratie si evaporatie 44

Elemente de ecologie fiziologica, trece în atmosfera sub forma de vapori, condenseaza si cade la sol sub forma de precipitatii rezultând circuitul local continental. Realizarea circuitului local continental este mai complicata si neuniforma, datorita neomogenitatii suprafetei uscatului ce determina conditii variate de evaporare. Circuitul biogeochimic universal sau mare al apei se desfasoara în natura prin prezenta în suprafata continentala a vaporilor de apa de origine oceanica sau marina care, împreuna cu vaporii de origine continentala , condenseaza si cad pe suprafata terestra sub forma de precipitatii. În intimitate, vaporii de apa de pe suprafata oceanica sau marina adusi de curentii orizontali de aer patrund pe suprafata continentelor, condenseaza si cad sub forma de precipitatii la marginea sau spre interiorul continentelor. Aici prin reevaporarea apei din izvoare, pâraie, râuri, fluvii, lacuri, balti, mlastini de pe sol si din sol, de pe corpul si din corpul plantelor si animalelor, ea este dusa si mai mult spre interiorul lor. În acest mod printr-o serie de circuite locale apa patrunde tot mai adânc în interiorul continentelor pâna când datorita evaporatiei si scurgerii de suprafata si subterane, atmosfera nu mai poate da nastere precipitatiilor iar regiunea capata un caracter arid si desertic (I. Pisota, I. Buta, 1975). În ansamblul sau, circuitul universal sau mare prin care apa se deplaseaza în natura este mult mai complicat. Are la baza procesele fizice de evaporare, condensare, precipitatie, scurgere superficiala sau de suprafata, scurgere subterana. În urma calculelor efectuate s-a stabilit ca de pe suprafata Oceanului Planetar se ridica în atmosfera 447 900 km3 apa sub forma de vapori si se reîntorc în ocean 411 600 km3 apa sub forma de precipitatii. Diferenta de 36 300 km3 apa sub forma de vapori este dusa de curentii atmosferici deasupra continentelor, unde împreuna cu 63 000 km3 apa ridicata de pe suprafata lor sub forma de vapori dau nastere la 99 300 km3 precipitatii sub forma de ploaie, zapada, grindina, mazariche etc. Din aceasta cantitate de apa 35 000 km3 ajung în Oceanul Planetar prin scurgerea de suprafata (râuri, fluvii), iar 1300 km3 apa se infiltreaza în scoarta terestra si formeaza scurgerea subterana, care uneori ajunge pâna în oceane si mari (fig. 13). Perioadele mai umede sau mai secetoase de pe continente depind de cantitatea umezelii oceanice patrunse pe uscat. Ciclul hidrologic este provocat si întretinut de energia solara. Per general, circuitul apei în natura, alaturi de relief, tipul de sol, substratul geologic, altitudine, longitudine asigura marea diversitate a ecosistemelor.

Fig. 13. Circuitul biogeochimic al apei pe Terra; A - regiune exoreica; B - regiune endoreica; 1 - scurgerea de pe suprafata apei; 2 infiltrarea apei în scoarta terestra; 3 -scurgerea subterana a apei (C. Pârvu, 2001). 45

Elemente de ecologie

3.1.1.4.4. Apa, ca mediu de viata Ecosistemele acvatice naturale au luat nastere ca urmare a circulatiei apei. În orice ecosistem acvatic apa constituie biotopul. Ca mediu de viata biotopul întruneste însusiri ecologice specifice generate de factorii ecologici fizici si chimici ai apei. Însusirile ecofizice ale apei. Apa poseda o anumita capacitate calorica, conductibilitate termica, densitate, vâscozitate, tensiune superficiala, capacitate de solvire, presiune hidrostatica si miscare specifica. Apa capteaza o parte a radiatiilor solare, mentine în suspensie particule minerale si organice care îi confera o transparenta mai mare sau mai mica. Capacitatea calorica si conductibilitatea termica îi confera apei anumite însusiri ecologice care dirijeaza starea functionala a biocenozelor. Capacitatea calorica a apei este deosebit de mare în comparatie cu a altor lichide. Ea este egala cu 1 cal/g fata de 0,5 cal/g la alcool. Aceasta capacitate îi confera posibilitatea acumularii unei mari cantitati de caldura. Conductibilitatea termica este scazuta. Cedeaza încet si treptat caldura mediului înconjurator influentând ecologic alte ecosisteme. În mediul acvatic evolutia termica este mai blânda comparativ cu cea de pe uscat. Evaporarea apei si topirea ghetii solicita o mare cantitate de caldura. Transformarea apei în vapori necesita 539 cal/g. Evaporarea este lenta si determina o racire însemnata a ecosistemelor. Temperatura lenta de topire a ghetii este de 79,4 cal/g. La transformarea apei în gheata se degaja o cantitate de energie identica. Influentele calorice asupra atmosferei sunt considerabile. Prin trecerea unui litru de apa în gheata se degaja o caldura ce ridica cu un grad temperatura a 250 mii litri de aer. Temperatura de transformare a apei în gheata este foarte ridicata, respectiv 0°C si nu cu mult sub 0°C asa cum se întâlneste la multe lichide (acid carbonic -57°C, amoniacul lichid -75°C, metan -185°C etc.). Aceasta particularitate a apei are o mare însemnatate ecologica pentru mentinerea vietii. La circa 0°C în organismele vii are loc desfasurarea multor procese biochimice care nu mai sunt posibile la temperaturi mai scazute. La solidificare apa se dilata. Volumul ei se mareste cu 9 % fata de cel initial. În gheata moleculele au o dispozitie laxa, greutatea specifica se micsoreaza si ea pluteste pe suprafata apei. Aceasta caracteristica are o mare importanta ecologica pentru viata populatiilor hidrobionte din ecosistemele aflate în regiunile temperate si reci. Gheata devine un învelis izolator. Ea împiedica racirea si solidificarea apelor de sub ea, asigurând o termica relativ constanta în perioada de iarna, proprie mentinerii vietii. Densitatea apei este maxima la +4°C. Temperaturile mai ridicate sau mai scazute fata de +4°C îi micsoreaza densitatea si deci devine mai usoara. Prin cresterea temperaturii de la 0 la 4°C structura apei se modifica treptat. Moleculele ei si partile lor componente se apropie, ocupând spatiile libere si ca urmare densitatea sporeste. Prin ridicarea în continuare a temperaturii, structura apei se modifica complet, moleculele ei se dispun mai lax, iar densitatea si greutatea lor descresc. Aceasta particularitate este extrem de importanta pentru viata organismelor din ecosistemele acvatice ale zonelor temperate si reci. Functiile lor vitale pot fi îndeplinile numai de apa în stare structurata, stare care se mentine pâna la temperatura de 40°C. Stricarea structurii apei si a densitatii ei de temperaturi mai mari de 40°C devine letala pentru multe organisme (M. Papadopol, 1978). Vâscozitatea apei este relativ scazuta si dependenta de temperatura. Ea are ca unitate de masura poazul (pz) si multiplii sai centipoazul (cpz - 1/100 pz) si milipoazul (mpz -1/1000 pz). Valoarea relativa a viscozitatii creste usor cu sporirea salinitatii. Ea variaza invers proportional cu temperatura conform relatiei din tabelul 3. 46

Elemente de ecologie Tabelul 3 Variatia vâscozitatii apei determinata de temperatura Temperatura apei Vâscozitatea

°C mpz

0 18,9

3 16,2

10 14,0

15 12,3

20 10,8

25 9,6

30 8,6

Tensiunea superficiala se exercita ca o forta la suprafata de contact a mediului acvatic cu cel aerian. Moleculele de apa prin fortele tensiunii superficiale formeaza la suprafata masei de apa o pelicula sau patura de apa groasa de câtiva centimetri (circa 5 cm, dupa Zaitzev, 1970). Sub aceasta pelicula, în masa apei, atractia dintre molecule este echilibrata. Apa poseda (exceptând mercurul) cea mai mare tensiune superficiala. Valoarea ei depinde de temperatura si de prezenta unor substante dizolvate sau aflate în suspensie. Tensiunea superficiala creste relativ proportional cu concentratia moleculara. Pelicula de apa ca rezultat al tensiunii superficiale este elastica si manifesta conditii deosebit de labile privind regimul termic, gazos si salin datorita contactului direct cu atmosfera. Retine pâna la 50 % din radiatia solara ce patrunde în ea. Ecologic, ofera conditii favorabile de viata pentru sprijin; locomotie, respiratie, nutritie, reproducere pentru populatiile de plante si animale ce intra în structura unei biocenoze specifice (neuston) ce o adaposteste. Capacitatea de dizolvare. Apa este cel mai bun solvent, dizolvând un mare numar de substante fara sa-si modifice proprietatile. Aceasta calitate ecologica i- a conferit posibilitatea sa devina purtatorul vietii. Presiunea hidrostatica a apei este dependenta de înaltimea coloanei si densitatea ei. În apele dulci la temperatura de 4°C presiunea hidrostatica creste cu o atmosfera la fiecare 10,3 m iar în apele marine, dupa fiecare 9,98 m. Acest factor ecologic abiotic are rol însemnat pentru organismele ce populeaza orizonturile profunde ale lacurilor adânci, ale marilor si oceanelor. Presiunile din adâncuri sunt foarte ridicate, iar organismele au adaptari corespunzatoare. Miscarile apei au mare importanta ecologica. Curentii orizontali, verticali si de convectie, valur ile, mareele, scurgerea asigura omogenizarea temperaturii, dizolvarea oxige nului si omogenizarea lui în apa, degajarea CO2 si H2 S din apa, uniformizeaza nutrientii si favorizeaza miscarea si transportul organismelor în masa apei si pe cele care populeaza substratul, îndeparteaza metabolitii si formeaza sedimentele bentonice. Capacitatea de captare a luminii. Pentru apa, sursa principala de lumina o reprezinta radiatia solara care, ajunsa la suprafata ei, este absorbita doar partial, iar restul este reflectata. Cantitatea de lumina absorbita, precum si cea reflectata depind de unghiul de incidenta al radiatiei solare cu suprafata apei, de transparenta si culoarea apei, de suspensii, de prezenta podului de gheata si a zapezii pe podul de gheata etc. Cu cât unghiul de incidenta este mai mic, cu atât se reflecta mai multa energie luminoasa si invers (tabelul 4). Tabelul 4 Cantitatea de lumina reflectata în functie de unghiul de incidenta Incidenta radiatiei solare grade 5 10 20 30 40 50- 90 Lumina reflectata % 40 25 12 6 4 3

47

Elemente de ecologie La acelasi unghi de incidenta o suprafata neteda de apa reflecta 5 % din radiatia solara, usor valurita 17 % si puternic valurita de vânt 30 %. Din cantitatea de lumina patrunsa în apa 99 % este retinuta de moleculele ei, de particulele minerale si organice aflate în suspensie, iar 1 % este reflectata sub forma de flux luminos difuz ascendent. Lumina receptionata de apa conditioneaza existenta producatorilor primari din masa ei reprezentati de alge microscopice, macrofite submerse si emerse. Tot ea determina majoritatea bioritmurilor la organismele acvatice si la populatiile din biocenoza prin modificarile ciclice ale activitatii lor. Ea joaca adesea rol de semnalizare pentru desfasurarea diferitelor activitati. Alternanta circadiana cu durata relativa de lumina si întuneric are un rol fundamental pentru desfasurarea proceselor vitale în organisme, populatii si biocenoze. Exercita o actiune directa asupra dezvoltarii gonadelor si realizarea reproducerii sexuate, sinteza vitaminelor etc. Stimuleaza activitatea unor organisme în timpul zilei, iar a altora în timpul noptii. Suspensiile din apa sunt minerale si organice si pot fi autohtone si alohtone. Suspensiile minerale constau din particule de nisip, mâl, iar cele organice parti din organisme moarte, organisme moarte si substante organice solvite. Rolul lor ecologic este important. Servesc ca hrana pentru unele mici organisme animale si imprima anumite calitati altor factori ecologici ca lumina ce poate patrunde mai mult sau mai putin adânc în apa, confera apei o anumita culoare si transparenta etc. Transparenta si culoarea apei sunt date de suspensiile organice si substantele organice solvite, care aflându-se într-o cantitate mai mica sau mai mare influenteaza absorbtia selectiva a radiatiilor luminoase în functie de propria lor culoare. Transparenta apei are de regula o dinamica sezoniera si are indicele cel mai ridicat în sezonul rece. Radiatiile radioactive. Apa din ecosistemele acvatice continentale si marine reprezinta un veritabil colector de aerosoli radioactivi. Nucleele radioactive se acumuleaza în cantitati deosebit de mari în paturile superficiale ale apei si de aici trec în organismele hidrobiontilor plante si animale. Majoritatea organismelor acvatice au capacitatea de a acumula izotopi radioactivi în tesuturile lor, devenind factori periculosi ca sursa de radiatii ionizante pentru om si alte organisme. Actiunea acestor radiatii asupra organismelor se poate manifesta prin efecte somatice sau prin efecte genetice care apar la descendenti. Intensitatea ionizarii dependenta de intensitatea radiatiei emise si de însusirile absorbante ale substantei conditioneaza efectul ei biologic. Chimismul apei si importanta ecologica. Factorii ecologici chimici ai biotopului acvatic sunt reprezentati de substantele minerale, substantele organice si gazele solvite în apele ecosistemelor. Ei imprima anumite proprietati chimice mediului acvatic, care prin fluctuatii în spatiu si timp influenteaza profund structura floristica, faunistica si productivitatea biocenozelor. Fluctuatiile chimice din ecosistemele acvatice au caracter de regim si zgomot. Caracterul lor este dat de salinitate. Salinitatea reprezinta suma greutatii elementelor chimice solvite exprimate în grame. Ea poate fi obtinuta dintr-un kilogram de apa în vacuum la temperatura de 480°C. Se noteaza cu simbolul S si se exprima în °/oo (M. Papadopol, 1978). Apele dulci continentale contin 79,9 °/oo carbonati, 13,2 °/oo sulfati si 6,9 °/oo cloruri. Apele marine contin 88,8 °/oo cloruri, 10,8 °/oo sulfati si 0,4 °/oo carbonati. Exista o inversare cantitativa categorica între carbonati si cloruri. În apele dulci domina carbonatii, iar în cele marine domina clorurile. În ecosistemele acvatice, în functie de salinitate, se deosebesc: ape dulci cu S°/oo sub 0.5; ape mixohaline sau salmastre cu S°/oo între 0,5 si 30; euhaline sau marine cu S°/oo între 30-40; hiperhaline sau suprasarate cu S°/oo peste 40. Apele mixohaline se subdivid în oligohaline cu S°/oo între 0,5-5; mezohaline 48

Elemente de ecologie cu S°/oo 5-18 si mixohaline polihaline cu S°/oo, cuprinsa între 18–30. Apele mentionate poseda o anumita concentratie ionica, diferita între apele dulci, salmastre si marine. Apele continentale manifesta fluctuatii ionice în limite foarte largi. Ponderea o au cationii bivalenti de calciu sau magneziu, iar dintre anioni predomina bicarbonatul. Exista si ape continentale (lacuri sarate, izvoare si pâraie sarate) la care cationul dominant este sodiul iar dintre anioni dominant este clorul. În apele marine, exceptând zona lagunara si estuarele, compozitia ionica este data de sodiu, magneziu, calciu, potasiu, strontiu si de anionii clor, sulfat (SO2-4 ), brom (Br-) si carbonat (CO2-3 ). Salinitatea apei determina presiunea osmotica a mediului si conditioneaza metabolismul hidric si raspândirea organismelor în ecosistemele acvatice. Modificarile salinitatii bazinului acvatic produc modificari ale presiunii osmotice a mediului intern. Gradientul de concentratie permite intrarea si iesirea apei din organism cu mentinerea echilibrului osmotic. Conservarea echilibrului osmotic al organismelor acvatice se realizeaza însa numai între anumite limite de toleranta. Modificarile de salinitate care induc presiuni osmotice situate în afara limitelor de toleranta produc dereglari metabolice ireversibile. Speciile din mediul acvatic marin si oceanic precum si cele din lacurile continentale sarate au limite de toleranta foarte înguste numite stenohaline, iar speciile din zona neritica si estuarele marine au limite de toleranta foarte largi numite eurihaline. Ele au capacitatea de a controla concentratia mediului intern, independent de modificarile salinitatii mediului. „Duritatea apei este determinata de suma concentratiei cationilor, cu exceptia celor de H+ si a metalelor alcaline” (M. Papadolpol, 1978). Duritatea este data de Ca si Mg. Ionii acestor doua substante chimice se asociaza uneori cu ionii de Fe sau Al. Apa poate avea o duritate temporara sau permanenta. Duritatea temporara este imprimata de carbonatii si bicarbonatii care se elimina prin fierberea apei. Duritatea permane nta este conditionata de cloruri, sulfati si nitrati. Acestia se mentin în solutie dupa precipitarea carbonatilor. Apele ecosistemelor continentale au în general o duritate temporara. Duritatea lor se exprima în grade germane (l°g = 10 mg CaCO 3 /1). Cantitativ concentratia de carbonat de calciu defineste duritatea apei. În functie de acest caracter exista: apa cu duritate scazuta, când concentratia este sub 9 mg CaCO3 /1; apa cu duritale mijlocie cu o concentratie pâna la 25 mg CaCO3 /1si apa dura cu peste 25 mg CaCO3 /1. Substantele biogene din apa sunt reprezentate de azot, fosfor, fier, siliciu, magneziu, mangan si cupru. Prin intermediul apei, substantele biogene sunt accesibile plantelor. Microfitele planctonice, perifitice si microfitobentonice au nevoie în fotosinteza de toate aceste substante. Exista un consum relativ mare de azot si fosfor. Cantitatile acestor doua elemente din apele statatoare nu pot acoperi necesitatile plantelor. Acest lucru duce adesea la inhibarea cresterii si dezvoltarii lor. Factorul determinant de aprovizionare îl constituie descompunerea organismelor vegetale si animale moarte. Rolul principal în aceasta directie îl au plantele cu existenta scurta. Prin descompunere se reface baza chimica a apei. Ea mai este refacuta si prin circulatia holomictica a apei pe verticala care antreneaza elementele biogene din orizonturile profunde spre cele de suprafata. Azotul este prezent în apele ecosistemelor sub forma de nitriti, nitrati si saruri de amoniu. Producatorii utilizeaza azotul sub toate aceste forme. Sarurile de amoniu sunt asimilate mai repede. Unele alge albastre- verzi (Anabaena, Nostoc) utilizeaza azotul molecular. În orizonturi profunde continutul în saruri de azot este mult mai ridicat decât în cele de suprafata. Concentratiile azotatilor în apele continentale se exprima în zecimi de miligrame la litru. Azotul amoniacal ajunge pâna la 0,2 mg/l. Concentratiile de azot în unele ape pot ajunge si chiar depasi 1 mg/l. Fosforul este un element chimic esential pentru productivitatea ecosistemelor. El intra în compozitia unor compusi organici de mare însemnatate fiziologica. Se afla în biotopul 49

Elemente de ecologie acvatic în cantitate mai mica decât nitratii. Circulatia fosfatilor în apele superficiale este de ordinul minutelor. În orizonturile mai profunde continutul în saruri de fosfor este mai ridicat. Pentru alge, care sunt principalul producator în ecosistemele acvatice, concentratiile optime de fosfor sunt cuprinse în limite de ordinul zecimilor sau sutimilor de mg/l. Fierul reprezinta un factor biogen important pentru multe organisme, dar mai ales pentru cianobacterii, carora le conditioneaza raspândirea. Limita optima pentru alge este de 1-2 mg/l. În apele dulci concentratia ajunge pâna la 56 mg/l. Compusii fierului se afla sub stare bivalenta sau trivalenta. Siliciul este prezent în apa sub forma de acid silicic, dioxid de siliciu coloidal sau alti derivati. În lacuri ajunge deseori la concentratia de 5-6 mg/l. Este folosit de diatomee pentru constructia frustulelor, iar în marile calde de spongierii silicosi si radiolari în constructia scheletului lor. Prin dezvoltarea în masa a diatomeelor continutul siliciului scade în apa. Acest lucru se poate constata primavara si toamna. Cantitativ, pentru aceste organisme acvatice siliciul este un factor ecologic limitant. Manganul este utilizat de plante ca microelement. Participa cu usurinta în reactiile de oxidoreducere biologica, intra în compozitia unor enzime. Activeaza unele enzime sau complexe enzimatice (fosfotransferaze, fosfataze, fosfokinaze, enolaza, piruvaloxidaza, nucleotidpirofosfotransferaze etc.). Mareste intensitatea respiratiei si fotosintezei. Carenta de mangan provoaca încetinirea cresterii plantelor. În concentratii de 0.0001-0,002 mg/l, stimuleaza cresterea algelo r , în doze mai mari devine toxic pentru multe din ele. Orizonturile superficiale ale apelor continentale poseda concentratii de 0,01-0,1 mg/l. Se întâlneste sub forma coloidala si de hidroxid. În orizonturile profunde manganul se afla în stare ionica. C oncentratia lui ajunge la câteva miligrame la litru. Magneziul este utilizat de plante ca macroelement. În plante continutul în magneziu oscileaza între valori destul de mari (0, 02 %- 3,1 %) din substanta uscata . Este unicul element mineral din structura c himica a clorofilei. Se acumuleaza sub forma organica în clorofile, repreze ntând 2,7 % din greutatea moleculara a acestora. Fiind constituent al clorofitelor participa în fotosinteza. Participa de asemenea în metabolismul glucidelor. Activeaza multe enzime ale respiratiei (glucokinaza, hexokinaza, carboxilaza etc.) si al enzimelor implicate în sinteza ARN - ului si ADN - ului. Ionii de Mg2 + asigura functionarea normala a mitocondriilor si ribozomilor din celule. Toxicitatea magneziului în plante este anihilata de prezenta calciului. Existenta lui în apa asigura dezvoltarea algelor. Stimuleaza activitatea algelor fixatoare de azot. Oxigenul din apa provine din atmosfera, fotosinteza si într- o cantitate mai mica din reducerea oxizilor. La temperatura de 0°C coeficientul de absorbtie sau dizolvare a oxige nului în apa este de 0,04998. La o presiune partial normala a gazului (160 ml coloana Hg) si la aceasta temperatura se dizolva 10,29 ml O 2 /l. Solubilitatea oxigenului este influentata de temperatura, salinit ate, presiune atmosferica si starea apei (curgere, curenti, valuri etc). Fata de acest e valori el sufera modificari particulare. Fluctuatia în timp si spatiu a concentratiei oxigenului dizolvat în apele ecosistemelor este influentata considerabil de fotosint eza realizata de plantele acvatice, consumul de oxigen prin respiratia organismelor acvatice, adâncimea s i stratificarea apei, încarcatura apei în substanta organica, încarcarea apei cu agenti reductori (H 2 S, FeS etc). Oxigenul dizolvat în apa reprezinta concentratia de ec hilibru sau de saturatie (tabelul 5). 50

Elemente de ecologie Tabelul 5 Cantitatea de oxigen în apa determinata în functie de temperatura si salinitate Temperatura Salinitatea (%) (°C) 0 10 20 30 40 0 10,29 9,55 9,01 8,36 7,71 10 8,02 7,56 7,10 6,63 6,17 20 6,57 6,22 5,88 5,53 5,18 30 5,57 5,27 4,96 4,65 4,35 Gradul de oxigenare a apei creste prin miscarea ei (curgere, curenti, valuri) si prin fotosinteza. Acesti doi factori pot aduce apa pâna la suprasa turare. Ceilalti factori mentio nati aduc oscila tiile de concentratie în oxigen sub valoarea concentratiei de echilibru (saturatie). În pâraiele si râurile de munte, în apele statatoare cu vegetatie macrofita, si în masa apei unde se dezvolta bine algele din plancton concentratia de oxigen din timpul zilei se afla la nivel de saturatie sau suprasaturatie. Noaptea însa în balti, lacuri, unde exista multa vegetatie si sunt putin adânci, în orizonturile profunde din lacuri si din mare, concentratia oxigenului se reduce mult (sub 1mg O2 /l). În anumite zone pentru un timp dat se poate instala anaerobioza. În ecosistemele acvatice adânci (lacuri, balti, mare) exista o diferen tiere spatiala pe verticala a oxigenului. Ecologic, fluctuatiile de oxigen în timp si spatiu manifesta caracter de regim si zgomot. Oscilatiile cu caracter de zgomot (perturbari) apar în bazinele acva tice continentale în care se scurg apele reziduale ce contin compusi chimici puternic reducatori sau o mare încarcatura de substanta organica (exemplu apele reziduale de la fermele de porci sau cele de la combinatele chimice). Acelasi fenomen apare si în bazinele acvatice puternic eutrofizate. În cadrul lor se dezvolta masiv algele monocelulare, se acumuleaza cantitati mari de materie organica si determina scaderea oxigenului pâna la anorexie. Dezvoltarea exagerata a algelor în masa apei se numeste „înflorire". Fluctuatiile de oxigen inhiba activitatea si existenta unor populatii în ecosistem si favorizeaza alte populatii care au însusiri adaptative. Valorile critice pot exista pentru interva le mai scurte sau mai lungi de timp. Ele stimuleaza exploatarea altor conditii de mediu de catre anumite populatii. În consecinta, structura si fiziologia ecosistemului acvatic se modifica. Apar populatii cu adaptari morfofiziologice, comportamentale si biochimice care asigura persis tenta si exploatarea resurselor energetice. Adaptarile permit captarea si utilizarea oxigenului din mediu si atunci când concentratia lui nu depaseste 1-2 mg/l. Organismele folosesc partial metabolismul oxidativ, iar bugetul energetic este mentinut la valori pozitive. Enzimele diferentiate calitativ si cantitativ asigura respiratia anaeroba. Astfel se suporta pe perioade mai lungi de timp hipoxia avansata si anoxia. Dioxidul de carbon din apa provine din atmosfera, respiratia organismelor acvatice si descompunerea substantelor organice. Din atmosfera CO2 ajunge prin dizolvarea în apa în timpul precipitatiilor si prin dizolvarea carbonatilor din mediu. Este prezent în apa ecosistemelor sub forma de molecule nedisociate (CO2 ), acid carbonic, ioni de carbonati si de bicarbonati. Solubilitatea CO2 în apa se realizeaza ca si la oxigen. La temperatura de 0°C si la presiune normala a CO2 în atmosfera (0,288 mm coloana Hg) coeficientul lui de absorbtie sau dizolvare în apa este de 0,514 ml/l. Ajuns în apa reactioneaza chimic cu aceasta suferind urmatoarele transformari: CO2 atmosferic–CO2 din apa H2 CO3 -Ca(HCO3 )2 –CaCO3 . Cantitatea de CO2 liber din apa depinde de presiunea atmosferica, temperatura si salinitate; în general este mica si cuprinsa între 0,2 - 0,5 mg/l. Cea mai mare parte a CO2 se afla sub forma de ioni, bicarbonati echilibrati cu ioni de calciu si magneziu. În balti, lacuri, mlastini si în Marea 51

Elemente de ecologie Neagra cantitatea de CO2 existent în apa difera pe parcursul a 24 de ore. Ziua cantitatea de CO2 scade datorita consumarii lui în procesul de fotosinteza desfasurat în plante. În apele bogate în alge planctonice se consuma 0,2-0,5 ml CO2 sau chiar mai mult. În aceste conditii apare o stare deficitara a CO2 în apa, iar intensitatea fotosintezei scade. Noaptea, cantitatea de CO2 creste datorita opririi fotosintezei si acumularii lui prin respiratia organismelor. Cresterea cantitatii de CO2 în apa devine toxic pentru animale. Asa se explica absenta lor din apele bogate în CO2. Un exemplu îl constituie izvoarele cu ape minerale carbogazoase. Concentratia ionilor de hidrogen sau pH-ul manifesta un rol ecologic important în selectarea organismelor si organizarea structurala a biocenozelor. Apa prin disociere formeaza ioni de hidrogen H+ si hidroxil OH-. Procesul are loc dupa relatia: H2 O = H+ + OHIonul hidrogen (H+) imprima apei proprietatile acide, iar ionul hidroxil (OH-) proprietati bazice. Concentratia ionului de hidrogen defineste pH-ul mediului. Exista ape foarte acide cu pH- ul 1-2, ape acide cu pH- ul 3-4; ape slab acide cu pH- ul 5-6; ape neutre sau normale cu pH-ul 7; ape slab alcaline cu pH-ul 8-9; ape alcaline cu pH- ul 10-11; ape foarte alcaline pH- ul 12-13 sau 14. În functie de pH mediul poate fi acid, neutru sau bazic. Fluctuatiile concentratiei ionilor de hidrogen si în consecinta valoarea pH-ului sunt determinate de fluctuatiile concentratiei totale de CO2 , constând din CO2 liber, acid carbonic (H2 CO3 ), bicarbonat (HCO-3 ) si carbonat (CO2-3 ). Rata cu care se produce CO2 sau se fixeaza CO2 determina pH-ul apei. Cresterea concentratiei dioxidului de carbon liber, sub forma gazoasa sau sub forma de acid carbonic, determina cresterea concentratiei ionilor de hidrogen, iar valoarea pH-ului scade, mediul devine acid. Daca creste cantitatea de dioxid de carbon sub forma legata (bicarbonati, carbonati) concentratia ionilor de hidrogen se reduce si creste valoarea pH- ului, mediul devine alcalin. Fluctuatiile de temperatura si salinitate din mediul acvatic determina procesele de disociere sau precipitare soldate cu modificarea valorii pH-ului. Lor li se adauga intrari sau iesiri de CO2 liber care perturba starea de echilibru si implicit se modifica valoarea pH-ului. Principalele intrari de CO2 liber sunt asigurate de respiratia tuturor populatiilor de plante, animale si microorganisme care alcatuiesc biocenozele din ecosistemele acvatice. Secundar cresterea concentratiei de CO2 liber din apa este produsa de cresterea presiunii partiale a gazului în atmosfera (N. Botnariuc, A. Vadineanu, 1982). Pe lânga CO2 liber sau combinat, în apa intervin si alti factori care pot influenta valoarea pH-ului, cum sunt: continutul în substante humice, saruri feroase, concentratiile de oxigen, concentratiile în elemente biogene de azot si fosfor. Apele din mlastinile de turba si apele feruginoase sunt acide (pH 4). Majoritatea bazinelor acvatice continentale si marine sunt slab acide pâna la slab alcaline (pH 6-8,5). Domeniul de fluctuatie a pH-ului este restrâns si constituie un factor de regim. Sub influenta factorilor mentionati, în bazinele acvatice pot exista fluctuatii de pH sezoniere, diurne si de spatiu. În cadrul aceluiasi bazin într-un anumit punct poate exista un pH diferit fata de un alt punct. În bazinele acvatice contine ntale pot apare fluctuatii de pH cu valoare de zgomot, generate de deversarea în ele a apelor reziduale bogate în acizi sau baze. 3.1.1.5. Elemente ale mediului atmosferic si rolul lor ecologic Atmosfera este învelisul gazos al Pamântului pe care îl înconjoara ca un val fa ra o limita superioara precisa. Nu se disperseaza în cosmos datorita fortei de gravitatie terestra, iar densitatea scade cu înaltimea. Având în vedere pozitia atmosferei fata de Pamânt, toate sistemele biologice terestre indiferent de gradul lor de organizare traiesc pe fundul unui ocean de aer pe care îl respira. Atmosfera are o structura specifica, însusiri fizice si chimice specifice, o anumita culoare, presiune, dinamica si termicitate specifice care actioneaza în biotop ca factori ecologici. Conexiunea lor, în corelatie cu alti factori ecologici abiotici, configureaza 52

Elemente de ecologie starea biotopului care guverneaza existenta si activitatea biocenozelor în ecosistem. În plan general, atmosfera ca învelis gazos al Pamântului realizeaza functii ecolo gice esentiale cu implicatii asupra tuturor ecosistemelor. Ea constituie o frontiera de rezistenta în fata presiunilor extraterestre, regleaza si selecteaza intrarile si iesirile de substanta, energie si informatie în schimburile ce se realizeaza între Pamânt si sistemul solar sau galaxie. Atmosfera se constituie în ecran termoizolant. Ea se lasa strabatuta selectiv în timpul zilei de razele solare si retine peste noapte caldura primita în timpul zilei, facând ca variatiile termice dintre zi si noapte sa nu fie mari. 3.1.1.5.1. Structura atmosferei si rolul ei ecologic

Grosimea si structura atmosferei constituie elemente ecologice importante pentru întreaga biosfera. Ea este mai subtire la poli si mai groasa la Ecuator. Datorita miscarii de rotatie are aspectul unei sfere turtite în sensul Polul nord - Polul sud. Limita exterioara a atmosferei este situata la circa 10 000 km (unii o apreciaza la 35 000 km), dar influenta Pamântului se face resimtita pâna la 100 000 km. Pâna la 35 km înaltime se concentreaza 99% din masa atmosferei. În partea ei inferioara se desfasoara majoritatea fenomenelor meteorologice cu implicatii ecologice directe asupra tuturor ecosistemelor. Structura atmosferei nu este omo gena. Are mai multe straturi, suprapuse, fiecare cu însusiri ecologice proprii din care rezulta însusirile ecolo gice generale ale atmosferei (fig. 14).

Fig. 14. Structura atmosferei

53

Elemente de ecologie

Troposfera este stratul atmosferic situat în imediata apropiere a suprafetei Pamântului. Are grosimi variabile în raport de latitudine: 16-18 km la Ecuator, 11 km în zonele temperate, 6 km la poli. Cuprinde 3/4 din masa atmosferei si 90% din vaporii de apa ai acesteia. Absoarbe cea mai mare cantitate de caldura radiata de suprafata terestra. În partea ei inferioara pe o grosime de 3,5 km se desfasoara cele mai importante fenomene meteorologice; aici au loc puternice perturbatii atmosferice constând din furtuni, cicloni, mari fluctuatii barometrice. Miscarile aerului se desfasoara în toate sensurile, mai ales la suprafata Pamântului unde relieful si prezenta ecosistemelor din cadrul lui deviaza curentii în desfasurarea lor. În zona superioara miscarile aerului au loc pe verticala. Temperatura aerului scade cu înaltimea relativ uniform, cu o valoare medie de 6,4°C la 1 km. La limita superioara a troposferei temperatura medie esle de -60°C, respectiv -80°C la Ecuator si -55°C la latitudini medii. În troposfera vaporii de apa se condenseaza rezultând ploaie, grindina, burnita, zapada, lapovita, tot aici se produc vâ nturile, fenomenele de luminozitate, coloratie etc. Fiecare element meteorologic al troposferei intervine în ecosistem ca factor ecologic. Actiunea lor este în majoritatea cazurilor conjugata, de exemplu, precipitatiile din timpul verii sunt insotite totdeauna de o scadere a temperaturii si uneori de vânt. Aceste aspecte si altele din timpul iernii precum ninsoarea linistita, ninsoarea viscolita etc. îs i pun amprenta pe functionalitatea biocenozelor din ecosisteme, fie ele terestre sau acvatice. Stratosfera urmeaza dupa troposfera (18 km) si înainte de stratopauza (50 km). Este rarefiata si lipsita de curenti de convectie si nori, iar umiditatea atmosferica este aproape nula. Contine un strat de ozon (O 3 ) între 20-40 km care protejeaza suprafata terestra de actiunea ucigatoare a razelor ultraviolete. Stratul de ozon absoarbe radiatiile ultraviolete solare si reflecta radiatiile cosmice. Temperatura aerului creste de la baza catre înaltime de la -60°C la -4°C spre partea ei superioara. Prin complexitatea sa de organizare, stratosfera face posibila existenta vietii pe Terra. Principalul rol ecologic consta în neutralizarea actiunii distrugatoare a razelor ultraviolete si a radiatiilor cosmice asupra organismelor vii. Aceasta interventie cu caracter constant creeaza conditiile optime de manifestare a vietii. Mezosfera urmeaza dupa stratosfera (50 km) pâna la mezopauza (80 km). Îi este caracteristica scaderea temperaturii din partea inferioara -4°C, spre partea superioara, -83°C. Ionosfera urmeaza dupa mezosfera, situându-se între 80 si 1000 km. Contine gaze foarte rarefiate ca hidrogenul si heliul. Temperatura creste din partea inferioara (-83°C) spre cea superioara unde ajunge la 1100-1600°C. Din cauza cresterii temperaturii se mai numeste termosfera. Este alcatuita din mai multe straturi ionizate (D, E, F, G). Ionizarea se desfasoara sub influenta radiatiilor solare si a celor cosmice. Gradul de ionizare variaza în functie de intensitatea radiatiilor solare. Absorbtia radiatiilor ultraviolete solare produce încalzirea foarte puternica în timpul zilei, iar noaptea se raceste foarte mult. Straturile mai putin ionizate au proprietatea de a reflecta undele radio permitând efectuarea legaturilor radio pe tot globul. Interactiunea gazului rarefiat din ionosfera cu fluxul de particule provenind de la Soare (vântul solar) genereaza aurora polara, fenomen optic deosebit de spectaculos constând în luminiscenta difuza, de culoare verde-pal sau rosiatica, sub forma unui arc de lumina din care tâsnesc raze, benzi, draperii, coroane etc., cu aspecte feerice. Aurora apare în timpul noptii în straturile înalte ale atmosferei, îndeosebi în regiunile polare, ca efect al devierii de catre câmpul magnetic terestru a traiectoriilor particulelor electrizate emise de Soare. O alta consecinta a acestei interactiuni este formarea centurilor de radiatii ale Pamântului. O prima centura este la altitudini între 1000-4500 km, o a doua centura are centrul la o altitudine de 22000 km. Centurile sunt formate din particule cu mare energie, mai ales electroni si protoni. Astfel de particule cu mare energie ar avea un efect dezastruos asupra vietii daca ar ajunge pe Pamânt. 54

Elemente de ecologie Exosfera este ultimul strat al atmosferei, urmând dupa ionosfera. Se afla la înaltimi mai mari de 1000 km si reprezinta stratul atmosferic exterior. La înaltimile de 3000-4000 km si 15000-20000 km exista doua centre de radiatii formate din particule electrice provenite de la Soare si captate de câmpul magnetic terestru. Câmpul magnetic al Pamântului se simte în spatiul cosmic pâna la o distanta de peste 100 000 km. Desi aflate la distante foarte mari de Pamânt, toate aceste fenomene fizice se afla în conexiune functionala. Pe verticala si orizontala influenteaza si întretin starile altor fenomene cu reflectare în partile inferioare ale atmosferei ce se implica functional în ecosistemele Terrei. Sub aspect ecologic atmosfera anihileaza efectul distrugator al razelor solare. Reflecta, absoarbe si difuzeaza 57% din radiatiile solare primite. La suprafata Pamântului nu ajung decât 43%, din care 27% radiatie directa si 16% radiatie difuza. De foarte mare importanta este oprirea razelor ultraviolete care, ajunse pe Pamânt într-o cantitate mare, ar provoca un dezastru în lumea vietuitoarelor. Prin structura si compozitia sa, atmosfe ra nu permite pierderea în spatiul cosmic a caldurii acumulate la suprafata terestra. Atmosfera face posibila circulatia apei în natura. Conexiunea si interactiunea functionala a tuturor fenomenelor din atmosfera generate de structura în corelatie cu elementele ecologice edafice, orografice, hidrologice, geofizice, geografice conditioneaza existenta si diversitatea ecosistemelor. 3.1.1.5.2. Compozitia atmosferei si rolul ei ecologic

Prin compozitia sa, atmosfera directioneaza existenta vietii pe Terra. Ea este formata dintr- un amestec fizic de gaze simple, gaze rare, substante gazoase compuse si corpuri straine. Aceste componente au un rol ecologic determinant, care actioneaza constant pozitiv sau negativ asupra biocenozelor. În compozitia sa, gazele simple sunt reprezentate de azot 78%, oxigen 20,95%, iar proportia de 1,05% este formata din gaze rare (argon, hidrogen, krypton, xenon, neon, heliu, radon etc.) si substante gazoase compuse (dioxid de carbon, metan, amoniac), vapori de apa si corpuri straine. Aceasta compozitie este specifica zonei inferioare a atmosferei. Pe verticala compozitia se schimba. Dintre toate componentele atmosferei, azotul si oxigenul sunt singurele elemente gazoase care exista pe tot intervalul acesteia. Azotul este gazul cel mai raspândit al carui rol ecologic în natura consta în neutralizarea puterii de oxidare a oxigenului. Oxigenul determina în mare masura însusirile fizice si chimice ale aerului, însusiri ce fac din atmosfera un adevarat scut la adapostul caruia se desfasoara viata pe Pamânt. El este prezent în viata organismelor vii (plante, animale, bacterii aerobe), participa în toate procesele arderii si descompunerii substantelor orga nice, este prezent sub forma de combinatie chimica în alcatuirea dioxidului de carbon si a altor substante aflate în aer. În paturile înalte ale atmosferei, oxigenul se gaseste sub forma de ozon. Ozonul reprezinta starea alotropica a oxigenului. Se formeaza în straturile superioare ale atmosferei prin disocierea moleculelor de oxigen sub actiunea raze lor ultraviolete ale Soarelui. În partile inferioare ale atmosferei se formeaza în urma descarcarilor electrice si prin oxidarea unor substante organice, în principal unele alge marine si rasina coniferelor (fig. 15). Aceasta explica prezenta aerului ozonificat în atmosfera padurilor de conifere (brad, molid, pin) sau pe malul marii. În stratosfera stratul de ozon este cuprins între 20-40 km. Concentratia de ozon în atmosfera Pamântului s-a evaluat la 1 x 10-6 procente volumetrice. La sol, concentratia lui este extrem de scazuta. Rolul sau ecologic este de mare importanta, servind drept scut si calorifer. El retine în paturile superioare ale atmosferei o mare parte din razele ultraviolete periculoase pentru organismele vii: plante, animale, bacterii. De asemenea reflecta radiatiile cosmice.

55

Elemente de ecologie

Fig. 15. Sursele de formare a ozonului prin radiatiile ultraviolete solare, descarcarile electrice, oxidarea de substante organice (C. Pârvu, 2001). În ecosistemele Terrei, gratie stratului de ozon, razele ultraviolete nu ajung într-o cantitate mai mare, a caror actiune ucigatoare asupra organismelor vii ar face imposibila viata. Functia de calorifer a ozonului se impune prin însusirea de a fi mai usor încalzit de razele solare si de înmagazinare a caldurii. Variatiile de temperaturi din stratosfera se explica prin variatia cantitativa a ozonului între zi si noapte. Ozonul ia nastere numai ziua când asupra oxigenului actioneaza razele ultraviolete, se încalzeste si înmagazineaza caldura. Noaptea, în absenta razelor solare, ozonul se împutineaza, iar temperatura scade. Sub aspect ecologic disparitia stratului de ozon ar face imposibila viata pe Pamânt. Argonul (0,93%), al treilea gaz atmosferic ca proportie, nu are un rol ecologic deosebit. Dioxidul de carbon, în stratele inferioare ale atmosferei, se afla în concentratie de 0,03 %. În jurul oraselor mari industrializate poate ajunge la 0,05-0,07 %. Provine din arderea combustibililor, putrezirea plantelor, animalelor si bacteriilor moarte, eruptiile vulcanilor si respiratia vietuitoarelor. Cantitatea de CO2 variaza pe parcursul unei zile si pe anotimpuri. Este mai redus ziua decât noaptea, mai redus vara decât iarna, mai crescut primavara si toamna decât vara si iarna. Ziua, concentratia de CO2 scade putin deoarece este folosit de plante în fotosinteza. Noaptea creste usor, datorita respiratiei organismelor (plante, animale, bacterii) si lipsei fotosintezei. Concentratia de CO2 creste la începutul primaverii datorita respiratiei microorganismelor din sol si a lipsei fotosintezei. Creste, de asemenea, la începutul toamnei din cauza reducerii intensitatii fotosintezei si intensificarii respiratiei microorganismelor din sol care descompun substantele organice. Vara are loc o scadere a 56

Elemente de ecologie concentratiei de CO2 din cauza intensitatii fotosintezei, iarna creste concentratia datorita respiratiei organismelor, arderii combustibililor si lipsei fotosintezei. Se constata o corelatie functionala directa între activitatea organismelor din ecosistemele Terrei si concentratia dioxidului de carbon în natura. Prezenta lor în atmosfera în limitele admise permite desfasurarea normala a fotosintezei, ceea ce presupune formarea de sub stanta organica concretizata în masa vegetala, ea constituind baza trofica pentru toate lanturile trofice din ecosistem. În regimul termic al Pamântului, în conditiile de concentratii normale, dioxidul de carbon joaca un rol termoregulator. Slabeste radiatia terestra în timpul noptii. Face posibila mentinerea la suprafata Pamântului a unei temperaturi mai ridicate si cu variatii reduse de la zi la noapte si de la vara la iarna. În lipsa CO2 din atmosfera variatiile ar fi foarte mari. Rolul ecologic prin actiunea sa în regimul termic al Pamântului este benefic pentru biocenoze. Particulele solide din atmosfera îi influenteaza negativ transparenta si favorizeaza încalzirea aerului prin acumularea unei parti din caldura solara. Particulele solide provin din praful cosmic, cenusa si fumul vulcanilor, dezagregarea rocilor ale caror particule minuscule sunt ridicate în atmosfera de vânt si apoi de curentii ascendenti, saruri marine rezultate din pulverizarea valurilor, particule solide din fumul fabricilor, particule organice constând din polen, spori (de ciuperci, muschi, ferigi), bacterii, alge monocelulare, ciuperci monocelulare etc. Foarte multe din particulele fine aflate în atmosfera formeaza nucleele de condensare pentru vaporii de apa. Desi aerul pare curat, el contine deasupra marilor si oceanelor sute de mii de particule solide într-un centimetru cub; aerul continental, în zone neindustrializate, contine mii si zeci de mii de particule, iar în zonele industrializate din orasele mari, sute de mii de particule într- un centimetru cub. Cantitatea lor scade cu înaltimea. La 2 km înaltime exista câteva sute într-un centimetru cub, iar la 5 km sub o suta de particule într-un centimetru cub. Cantitatea totala a particulelor din atmosfera este evaluata la câteva milioane tone. Prezenta excesiva în atmosfera a unor particule, chiar daca este temporara, poate da nastere unor ploi uimitoare. Asa a fost ploaia rosie din anul 1880 cazuta în Maroc, având în componenta sa alga Protococcus fluviatilis. Prezenta particulelor solide în atmosfera influenteaza clima regionala si chiar microclima unei zone, cu implicatii ecologice în ecosistem privind transparenta atmosferei, slabirea intensitatii radiatiilor solare fata de normal, acumularea caldurii solare care ridica temperatura aerului si schimbarea regimului precipitatiilor. Uneori prezenta particulelor straine în aer poate fi nociva pentru vietuitoare, producând iritatii, intoxicari, otraviri atunci când se gasesc într-o concentratie mai mare. Toate acestea intervin negativ în fiziologia biocenozelor. 3.1.1.5.3. Culoarea atmosferei, provenienta si rolul ei ecologic Atmosfera nu are culoare proprie. Culoarea aparenta generala a aerului e datorata difuzarii razelor solare de catre stratele superioare ale atmosferei sau de particulele solide si de vaporii de apa aflate în partile ei inferioare. Din spectrul solar cel mai mult difuzate sunt razele cu und a scurta albastre si violete, care confera culoarea albastra generala a aerului atmosferic. Atmosfera însa nu are întotdeauna aceeasi culoare. Ea prezinta diferite nuantari, dupa loc si timp, precum si dupa prezenta în cantitate mai mare sau mai mica a particulelor straine aflate în compozitia ei. Acestea din urma îi pot genera diferite nuante. Privita de la zenit spre orizont, atmosfera poate evidentia nuantele de culori albastru închis, albastru deschis, alb laptos, galben, rosu purpuriu. Aerul încarcat cu vapori de apa are culoarea albastra închisa, iar cel încarcat cu praf îi poate conferi culorile: galben, rosu sau violet-vinetiu, în functie de culoarea si cantitatea particulelor aflate în suspensie. Transparent a scazuta a atmosferei data de cauzele mentionate are repercusiuni negative asupra biocenozelor prin micsorarea intensitatii fotosintezei si a altor procese functionale ale plantelor, micsoreaza activitatea trofica, activitatea de reproducere si alte manifestari ale 57

Elemente de ecologie animalelor, deregleaza partial relatiile dintre populatiile ecosistemului. Permanentizarea transparentei scazute a atmosferei sub influenta poluanta a unor unitati industriale determina schimbari structurale si functionale în biocenoza si ecosistem. 3.1.1.5.4. Termicitatea atmosferei, provenienta si rolul ei ecologic

Sursa de încalzire a atmosferei este radiatia solara. Conditiile încalzirii sunt determinate de proprietatile fizice ale maselor de aer, situatia atmosferei în complexul fizic al globului, gradul de radiatie solara în functie de rotatia Pamântului în jurul axei sale si în jurul Soarelui. Atmosfera se încalzeste foarte putin (15 %) la strabaterea ei de catre razele solare, restul încalzirii o realizeaza indirect prin radiatia calorica a Pamântului, care a acumulat energie termica solara (fig. 16 si 17). Straturile de aer cu care Pamântul vine în contact se încalzesc, devin mai usoare si se deplaseaza ascendent sub forma de curenti calzi. Locul lor este luat de aer mai rece si deci mai greu, prin curenti descendenti. Curentii de convectie rezultati asigura încalzirea unei paturi mai groase de aer. Sunt mai pronuntati în jurul orelor 13-15, mai imensi vara decât iarna si mai puternici deasupra continentelor decât asupra marilor si oceanelor. Scaderea temperaturii atmosferei cu înaltimea este consecinta pozitiei ei în complexul fizic al globului, încadrata între doua medii complet diferite termic, suprafata Pamântului încalzita de Soare si spatiul cosmic cu temperatura zero absolut (-273°C). Regimul termic al atmosferei este determinat de aceste doua medii, de gradul de radiatie solara în functie de rotatia Pamântului în jurul axei sale si în jurul Soarelui, de proprietatile fizice ale maselor de aer. În acest context atmosfera înregistreaza numeroase variatii termice si o anume distributie a temperaturii atmosferice pe orizontala si verticala cu efecte ecologice directe asupra biocenozelor din ecosisteme.

Fig. 16. Schimbul termic cu atmosfera al unei suprafete nude de sol în timpul insolatiei (dupa C. Parvu, 2001)

Fig 17. Schimbul termic cu atmosfera al unei suprafete nude de sol în timpul unei nopti (dupa C. Parvu, 2001)

58

Elemente de ecologie Variatiile temperaturii atmosferice. Temperatura atmosferica manifesta variatii zilnice si anuale cu implicatii functionale în ecosistem. Zilnic atmosfera prezinta o succesiune mai mult sau mai putin constanta de valori termice. Aceste variatii redau mersul zilnic al temperaturii atmosferice. În zona geografica unde se afla România, pe timp de vara, temperatura aerului înregistreaza valoarea maxima la orele 15, iar pe timp de iarna la orele 14. Pana la aceste ore insolatia depaseste radiatia terestra si bilantul devine pozitiv; dupa aceste ore, radiatia terestra depaseste insolatia si bilantul devine negativ. În primul caz are loc cresterea temperaturii aerului, în cel de al doilea caz temperatura începe sa scada catre seara, în cursul noptii si pâna la rasaritul soarelui. Variatiile anuale ale temperaturii sunt determinate de miscarea de translatie a Pamântului si de înclinarea axei lui. Apare inegalitatea zilelor si noptilor. Local se produce schimbarea înclinatiei razelor solare având ca efect modificarea duratei si puterii insolatiei. Variatiile termice în cursul a 24 ore intervin direct în activitatea biocenozelor. Ele accelereaza sau încetinesc viteza de reactie a tuturor proceselor chimice din biotop, a proceselor fotochimice si biochimice din corpul plantelor, a multiplelor activitati desfasurate de animalele nevertebrate si vertebrate, a comportamentului general al acestora. Temperatura atmosferei prea scazuta sau prea ridicata devine daunatoare pentru toate grupele de organisme existente în ecosistem. Variatiile anuale ale temperaturii alaturi de alti factori ecologici din biotop directioneaza fenologia ecosistemului. Temperatura cu fluctuatiile ei anuale reprezinta un factor ecologic de prima importanta si intervine direct în stabilirea umiditatii în biotop, în succesiunea de momente ale ciclului de crestere si dezvoltare cu exteriorizarea caracterelor morfologice, fiziologice si comportamentale ale organismelor, plantelor si animalelor, pe parcursul unui an de zile. Datorita schimbarii în timp a temperaturii, biocenozele din ecosisteme îsi modifica aspectul exterior si activitatea din interior exprimata prin relatiile intrapopulationale si interpopulationale. Repartitia teritoriala a temperaturii aerului. Încalzirea aerului este influentata de neomogenitatea suprafetei Pamântului, de longitudine si altitudine. Neomogenitatea suprafetei terestre în plan general, regional si local impune conditiuni de insolatie si încalzire foarte diferite ale atmosferei. Configuratia reliefului, natura solului, prezenta sau absenta covorului vegetal, prezenta sau absenta zapezii, marimea suprafetelor acoperite cu lacuri, mlastini constituie multiple cauze raspunzatoare de caldura atmosferei. În cadrul reliefului exista o variatie a temperaturii atmosferei cu cresterea altitudinii. În munti temperatura aerului scade cu înaltimea aproximativ cu un grad la 170 m. Pe latitudine temperatura aerului variaza de la Ecuator catre poli. În România temperatura aerului prezinta variatii mici pe latitudine si mari pe altitudine, determinate de interactiunea radiatiei solare cu circulatia generala a atmosferei si suprafata activa subiacenta. Pe latitudine, izotermele anuale au variatii foarte slabe. În Câmpia Româna mediile termice anuale sunt cuprinse între 10 si 11°C; în lungul Dunarii pe o fâsie lata de 2030 km, în sudul Dobrogei si pe litoralul Marii Negre, mediile termice anuale depasesc 11°C. Variatiile medii ale temperaturii anuale difera foarte putin de la o localitate la alta: Timisoara 10,9°C, Oradea 10,5°C, Bârlad 9,8°C, Botosani 8,6°C. Pe altitudine, variatiile termice sunt mari. Mediile termice anuale scad spre vârful muntilor. Pe culmile muntilor înalti valorile medii termice anuale sunt zero si sub zero grade. Pe vârful Omu din Bucegi media termica anuala este de -2,6°C. În unele regiuni relieful montan produce efecte de „adapost", unde au loc încalziri ale aerului în miscare descendenta. Aici mediile termice anuale sunt mai ridicate decât cele ale zonelor din jur. Aspectul este întâlnit în sud-estul Carpatilor Apuseni, în Depresiunea Subcarpatica Olteana si în regiunea de câmpie situata la sud-est de Subcarpatii de Curbura. Extremele termice pozitive sau negative, actioneaza în ecosistem ca factori ecologici limitanti. Particularitatile regimului termic al atmosferei pe teritoriul României, cu valori minime si maxime, încadreaza între ele valori termice care intervin favorabil sau nefavo rabil asupra biocenozelor din ecosisteme. Regimul termic local este cel care determina înghetul la 59

Elemente de ecologie sol cu efecte negative asupra vegetatiei si populatiilor de animale nevertebrate si vertebrate poichiloterme. Invazia de aer tropical si continental puternic încalzit schimba aspectul climatic local, operând modificari fiziologice de adaptare sau de excludere din biocenoze ale indivizilor ce nu fac fata noilor conditii impuse în ecosistem de caldura atmosferica. 3.1.1.5.5. Presiunea atmosferica, provenienta si rolul ei ecologic

Ca orice corp fizic, aerul are greutatea sa. La latitudinea de 45°, unde acceleratia gravitatiei este de 980,665 cm/s, aerul apasa pe un centimetru patrat cu greutatea de 1,03 kg. Considerata la nivelul marii si la temperatura de zero grade, presiunea poate fi echilibrata de o coloana de mercur înalta de 760 mm cu sectiunea de un centimetru patrat. Sistemele biologice de nivel individual, plante si animale, echilibreaza presiunea atmosferica prin presiunea interioara a corpului lor. Presiunea atmosferica nu este influentata de activitatea vietuitoarelor, ci din contra, influenteaza desfasurarea activitatii lor în ecosis teme prin variatii periodice în timp si spatiu ce antreneaza modificari de temperatura, umiditate si miscarea maselor de aer rezultând curenti si vânturi. Variatiile neregulate sunt accidentale. Variatiile periodice ale presiunii atmosferice se succed la anumite intervale în cadrul unui an. Pe parcursul a 24 de ore variatiile presiunii sunt consecinta variatiilor termice. Amplitudinea diurna a presiunii este data de maxima termica de dimineata si minima termica de dupa-amiaza. Amplitudinea nocturna a presiunii este data de maxima termica de seara si minima termica din zori. Amplitudinea diurna a presiunii este mai mare vara decât iarna, iar cea nocturna este mai mare iarna decât vara. Exista deci o dubla oscilatie. De exemplu, la Bucuresti, în luna ianuarie, amplitudinea diurna a presiunii este de 0,83 mm, iar vara în luna iulie de 1,33 mm. Amplitudinea nocturna în ianuarie este de 0,38 mm, iar în iulie de 0,13 mm. Variatiile anuale ale presiunii atmosferice sunt influentate de variatiile anuale ale temperaturii si în plan secundar de repartitia uscatului si de altitudine. În regiunea ecuatoriala mersul anual al presiunii este aproape uniform. În regiunile temperate, pe continente, presiunile minime apar vara, iar cele maxime iarna; deasupra oceanelor si marilor presiunile minime se înregistreaza iarna, iar cele maxime vara. La noi, presiunea atmosferica prezinta un maximum în ianuarie si un minimum în iulie, cu o amplitudine de 5-6 mm. Prin variatiile sale, presiunea atmosferica determina miscarile aerului care implica schimbari de temperatura si umiditate. Mersul vremii, cu consecinte ecofunctionale în ecosisteme, este determinat de presiune. Pe verticala, presiunea atmosferica scade de jos în sus. La nivelul marii presiunea este de 760 mm, la 5500 m altitudine scade la 380 mm, la 16,5 km altitudine presiunea este de 95 mm, iar la 30 km altitudine de numai 9 mm. La 4500 m altitudine apa fierbe la 85°C, din cauza presiunii scazute. În ecosistemele satesti, ecosistemele urbane si cele naturale de altitudine organismele au adaptari la presiunea scazuta a atmosferei. Distributia pe orizontala a presiunii atmosferice la suprafata Pamântului este inegala si determinata de temperatura atmosferica, rezultând ciclonul cu presiune mai coborâta si anticiclonul cu presiune ridicata. Ciclonul se formeaza datorita temperaturii ridicate, iar anticiclonul datorita unei temperaturi scazute. Ciclonul reprezinta o forma barica de natura depresionara, cu conturul circular sau eliptic al carui diametru variaza între 1500 si 4000 km. În structura sa se afla o masa de aer cu o presiune mai mica decât presiunea maselor de aer ce-l înconjoara. În ciclon presiunea descreste de la exterior catre interior (fig. 18). Ciclonul se misca de la vest la est cu o viteza variabila cuprinsa între 25 si 50 km pe ora. În ciclon vântul bate din exterior spre interior. Miscarea aerului este convergenta, cu devierea lui sub influenta miscarii de rotatie a Pamântului. În centrul ciclonului se formeaza curentii ascendenti care prin condensarea vaporilor de apa produc precipitatii. Ciclonii aduc nebulozitate si ploi. Anticiclonul este forma izobarica opusa ciclonului. În zona lui centrala presiunea este mare (maximum barometric) de unde scade progresiv catre exterior (fig. 19). Vântul bate de la interior spre exterior si este deviat de forta miscarii de rotatie a Pamântului. Originea lui este termica sau dinamica. Aria lui este mare, putând cuprinde continente întregi. 60

Elemente de ecologie Se deplaseaza lent pe anumite traiectorii. În mijlocul anticiclonului se formeaza curenti descendenti, lipseste condensarea vaporilor de apa, cerul este senin, favorizând insolatia si radiatia terestra. Un anticiclon se caracterizeaza local prin timp frumos. Anticiclonii pe timp de iarna dau geruri si pe timp de vara calduri mari. Activitatea ciclonica si anticiclonica genereaza aspecte climatice diferite pe acelasi teritoriu cu influente directe asupra biocenozelor din ecosisteme.

Fig.18 Miscarea ciclonara în emisfera nordica (C. Pârvu)

Fig. 19 Miscarea anticiclonara în emisfera nordica (C. Pârvu)

Prezenta lor ca factori ecologici abiotici în atmosfera este de mare importanta pentru tot demersul ecologic al sistemelor ecologice existente pe Terra. Fronturile atmosferice aduna si împrastie încarcatura ionica a atmosferei. Prezenta fronturilor atmosferice, ca zone ce separa masele de aer rece de cele calde aflate în permanenta deplasare, favorizeaza modificari parametrice asupra altor factori ecologici care intervin functional în ecosisteme. Lor li se asociaza actiunea dipolilor ce însotesc fronturile atmosferice de-a lungul lor. 3.1.1.5.6. Dinamica atmosferei, geneza si rolul ei ecologic

În partea de jos atmosfera este nelinistita. Încalzirile inegale ale suprafetei Pamântului si de aici încalzirile inegale ale maselor de aer determina o continua miscare a aerului pe verticala si orizontala, rezultând curentii de convectie si vânturile. Curentii de convectie îsi au geneza în diferentele de temperatura existente pe verticala între stratele de aer. Aerul mai cald rezultat din radiatia terestra fiind mai usor, se ridica, iar locul lui este luat de un aer mai rece aflat în straturile superioare. Curentii de convectie se formeaza deasupra oricarui ecosistem si implica stari ecofunctionale de mare finete caracteristice biocenozelor. Curentii de convectie ca factori ecologici intervin în modificarea progresiva a microclimatului pe parcursul a 24 de ore. Starea microclimatului conditio neaza o anumita intensitate a fotosintezei, respiratiei si transpiratiei la plante, o anumita stare functionala intrapopulationala la animale si o anume intensitate a relatiilor trofice între populatiile biocenozei. 61

Elemente de ecologie

Vânturile reprezinta deplasarile aerului pe orizontala. Ele au geneza în diferentele de presiune care se formeaza între doua regiuni ale suprafetei Pamântului. Masele de aer se deplaseaza dintr-o regiune cu presiune ridicata (anticiclon) spre o regiune cu presiune joasa (ciclon). Diferentele de presiune atmosferica sunt determinate de variatia neîntrerupta a temperaturii aerului. Vânturile au structura si caracteristici deosebite si nu au totdeauna un curent uniform de aer, aceeasi directie si viteza. În miscarea lui orice vânt se mai linisteste, iar dupa câtva timp îsi reia viteza initiala sau chiar si-o mareste. În general, caracteristicile vântului sunt: directia, intensitatea, durata. Acestea îi confera însusiri ecologice distincte cu implicatii pozitive sau negative în ecosistem. Directia vântului este imprimata de sensul gradientului barometric. În miscarea sa sufera un proces de deviatie care, în plan general, este influentat de miscarea de rotatie, iar pe plan local de diferite obstacole constând din munti, dealuri, paduri, cladiri (fig. 20, 21). Frecarea masei de aer de obstacolele pe care le întâlneste în cale, îi reduce viteza si efectul fortei deviatoare. Taria vântului este imprimata de viteza cu care se misca masa de aer si se masoara în metri pe secunda. Durata lui variaza în functie de existenta diferentelor de presiune atmosferica aparute între regiuni. Vântul înceteaza când între masele de aer se stabileste un echilibru. Pe Terra sunt vânturi temporare si permanente, cu periodicitate si fara periodicitate, de scurta si de lunga durata, reci si calde. Un tip aparte în miscarea aerului îl reprezinta ciclonii, care sunt vânturi în forma de vârtejuri ce aduc cele mai mari perturbatii în circulatia generala a atmosferei. Apar sub forma de minime barometrice de-a lungul frontierelor termice ale maselor de aer. În zonele temperate ciclonii sunt mari, iar în zonele tropicale mai mici si mai violenti. Gradientul barometric al ciclonilor tropicali este mare, rezultând vânturi foarte puternice (190-260 km/ora), adeseori însotite de ploi torentiale. Ele produc adevarate dezastre ecologice. În Europa ciclonii vin dinspre vest, se formeaza în regiunea Atlanticului de Nord si înainteaza în directii diferite, dar mai ales spre Norvegia, Europa Centrala si Mediterana, deplasându-se cu o viteza medie de 30- 40 km/ora. Vara circula cu circa 25 km/ora, iar iarna cu 30 km/ora, uneori cu 50 km/ora. Dispar când masele de aer îsi omogenizeaza presiunea.

Fig. 20. Schimbarea directiei vântului din cauza unui munte (C. Pârvu, 1999).

Fig. 21. Schimbarea directiei vântului din cauza unei paduri (C. Parvu, 1999).

Ecologic, ciclonii favorizeaza schimbul între diferite mase de aer si contribuie la repartitia precipitatiilor pe glob. Dezastrele ecologice sunt provocate prin întretinerea unor furtuni foarte puternice, cu consecinte negative, asupra multor ecosisteme naturale si 62

Elemente de ecologie antropizate. Produc mari inundatii, smulgerea sau ruperea copacilor, distrugerea culturilor agricole, distrugerea locuintelor pentru oameni si a adaposturilor pentru animale, rasturnarea trenurilor si a altor mijloace de transport în comun, distrugerea retelelor de comunicatii si a retelelor electrice, produc moartea multor animale salbatice si dome stice, moartea oamenilor. Pagubele produse în câteva ore se ridica adesea la miliarde de dolari. Un exemplu îl reprezinta actiunea ciclonului Mitch care la sfârsitul lunii octombrieînceputul lunii noiembrie 1998 s-a abatut si asupra Americ ii Centrale. El a provocat mari inundatii si mari alunecari de teren în Nicaragua, Honduras, Salvador, Guatemala, Costa Rica si Panama. Cele mai afectate au fost Nicaragua si Honduras. Ploile torentiale si vânturile foarte puternice au durat 7 zile fara întrerupere. Actiunea lor violenta a provocat 26 000 morti si disparuti, 2,5 milioane de sinistrati, zeci de mii de case au fost distruse, zeci de mii de animale din toate speciile au fost omorâte, mii de copaci au fost smulsi din pamânt sau rupti si sute de mii de hectare cultivate au fost inundate. Privelistea tinuturilor peste care a trecut ciclonul Mitch corespunde imaginilor apocaliptice: bucati de arbori peste tot locul, roci, resturi de case, utilaje si masini fragmentate, corpuri umane sfârtecate si mâini iesite din namol la suprafata, animale moarte împrastiate peste tot etc. Mai mult decât atât în Nicaragua zeci de sate de pe flancul stâng al Muntelui Casitas (1405 m) au fost acoperite de pamânt în urma alunecarilor de teren. Torente de noroi largi de circa 7 km si lungi de 16 km au îngropat de vii mii de oameni. Vânturile obisnuite ale circulatiei generale si vânturile locale au o semnificatie ecologica deosebita. Intervin în ecosisteme, iar efectele lor se resimt atât în structura cât si în activitatea biocenozei. Vântul transporta energia termica dintr-o regiune în alta cu influenta ecologica de rigoare mai mult sau mai putin intensa asupra activitatii popula tiilor din biocenoze, transporta norii, umiditatea, praful, nisipul fin, cenusa vulcanica, radionuclizii proveniti din exploziile atomice sau alte surse; transporta polenul plantelor anemofile, realizeaza polenizarea, asigurându- le reproducerea si mentinerea lor în ecosistem; transporta sporii de bacterii, ciuperci, ferigi, seminte, fructe, mici plante, oua de rezistenta ale multor animale din apele temporare cum sunt cele de filopode, cladocere, copepode, transporta insecte slab zburatoare, paianjeni etc, asigurând diseminarea lor. Toate au adaptari corespunzatoare pentru a se raspândi prin vânt. Alte organisme din cadrul ecosistemelor au adaptari pentru a opune rezistenta fortei vânturilor. Rezistenta plantelor la rupere, la cadere, face ca ele sa se mentina în cadrul biocenozelor. Reducerea taliei la plantele de altitudine constituie o adaptare fata de actiunea vânturilor. Multe specii de insecte au adaptari struc turale si comportamentale care înlatura pericolul distrugerii lor de catre forta vânturilor. Vânturile cu periodicitate actioneaza ca factori de regim, iar cele neperiodice exercita efecte de perturbare si constituie factori limitanti pentru multe specii. Vânturile de mare intensitate si cu durata provoaca dezradacinari si ruperea copacilor în ecosistemele silvice, putând distruge partial sau total o padure, determinând omorârea faunei în interiorul ei. În ecosistemele acvatice marine si lacustre cu suprafata mare, vânturile puternice provoaca valuri mari cu consecinte negative asupra plantelor si animalelor din regiunea litorala. Multe organisme sunt lovite de stânci sau aruncate pe plaja unde îsi gasesc moartea. Dinamica atmosferei pe teritoriul României Regimul vânturilor pe teritoriul Româ niei este generat de activitatea centrilor barici care afecteaza continentul Europa. Particularitatile vânturilor cu influenta asupra ecosistemelor sunt determinate de pozitia si specificul conditiilor fizico- geografice. La mare înaltime predomina circulatia eoliana zonala de vest. La altitudine mica directia deplasarii maselor de aer este dirijata de relieful carpatic care impune o miscare a curentilor de aer aproximativ paralela cu aliniamentele principalelor masive carpatice. În nordul Moldovei predomina vânturile de nordvest. În centrul Moldovei domina vânturile cu directia nord si sud. Centrul Câmpiei Române se 63

Elemente de ecologie afla sub influenta vânturilor de nord, sud si sud-vest. Transilvania, aflata în interiorul arcului carpatic, cu numeroasele fragmentari ale reliefului, prezinta un regim eolian variat. Dobrogea. Delta Dunarii, litoralul românesc al Marii Negre au specifice vânturile de nord-est, nord- vest, sud-vest. Pentru ansamblul regional al tarii, la sfârsitul toamnei si iarna, creste frecventa vântului de sud. În general, pe timp de iarna, în regiunile depresionare domina calmul atmosferic. Viteza vântului variaza dupa cum urmeaza: pentru regiunile montane înalte viteza vântului se intensifica în lunile de iarna, mai ales în decembrie si februarie. Din luna noiembrie si pâna în luna martie viteza medie depaseste 10 m/s, respectiv 36 km/ora. Pe cele mai înalte vârfuri viteza vântului depaseste 20 m/s, respectiv 72 km/ora. Acest aspect este întâlnit pe Nehoiu, Moldoveanu, Omu, Pietrosu Calimanului, Pietrosul Rodnei etc. În perioada calda a anului pe culmile carpatice se reduc miscarile aerului pe orizontala, dar se intensifica circulatia lui ascendenta. Valorile medii ale vitezei vântului se micsoreaza la 5-6 m/s. În regiunea de câmpie valorile medii ale vitezei vântului cresc primavara si toamna. Vitezele medii cele mai mari se ating în luna martie 6,5-5,5 m/s. Cele mai mici viteze sunt frecvente în lunile de vara. În sistemul dinamic al regimului eolian se individualizeaza vânturi care se deplaseaza obisnuit pe anumite directii, au denumiri specifice si cunoscute în limbajul poporului român sub numele de Austrul, vânt umed din vest, sud- vest si chiar nord- vest; Vântul Negru, format din aer continental uscat si foarte cald prin care masele de aer înainteaza primavara si vara de la sud si sud-est; Bora, vânt de sud-vest care afecteaza Banatul, format din mase de aer ce coboara de pe culmile Alpilor Dinarici; Crivatul, vânt deosebit de rece si uscat, cu originea în anticic lonul siberian, se manifesta iarna si înainteaza pe teritoriul tarii din directia nord-est si est; Baltaretul, vânt format deasupra baltilor si luncii Dunarii care provoaca în Baragan ploi de scurta durata. În afara de aceste vânturi exista o circulatie eoliana locala care actioneaza pe spatii geografice mici, cum sunt vânturile tip Fohn, brizele montane si brizele marine. Vântul de tip Fohn escaladeaza versantii montani îsi pierd umiditatea si coboara pe versantii opusi, transformându-se în curenti de aer cald si uscat. Brizele montane îsi au geneza în conditiile inegale de încalzire si racire între munte si vai sau ses. Ele apar numai vara si în conditii anticiclonale. Se desfasoara ziua si noaptea. Începând de la orele 9-10 se declanseaza un vânt cald si umed de mica intensitate, cu directia din vale spre munte ce dureaza pâna la apusul soarelui (briza de vale). Sunt numite de localnici vânturile de vale, când aerul urca pe versanti. Primavara si vara vântul de vale sufla între orele 9 si 18, iar vara între 9 si 19. De pe la orele 21 apare un vânt racoros de mica intensitate cu directia din munte spre vale ce dureaza toata noaptea (briza de munte) numit de localnici vântul de munte. Brizele montane indica timp frumos. Brizele marine sunt cauzate de deosebirea de încalzire a uscatului si a apei ce influenteaza încalzirea aerului de deasupra lor. Sunt afectate numai structurile inferioare ale atmosferei, pâna la altitudinea de maximum 500 m. Aceste vânturi bat tarmul marii si cel al lacurilor de acumulare mai mari. Îsi au geneza în diferenta de presiune, nu prea mare dar continua, între aerul aflat deasupra uscatului si cel aflat deasupra apei. Ziua, începând de la orele 9, vântul bate dinspre mare spre uscat (briza de mare), iar noaptea dinspre uscat spre mare (briza de coasta). Au intensitatea cea mai mare pe la orele 14-15 când insolatia este cea mai puternica. Viteza vântului este mica, foarte rar atinge 4-5 m/s. În anotimpul cald briza sufla dinspre apa pe uscat si invers, iar în anotimpul rece numai dinspre uscat spre apa. Aceste vânturi intervin direct în ecosisteme stimulând sau inhibând diferite procese functionale, activitati întrapopulationale si interpopulationale din cadrul biocenozelor. În biotop intervine prin schimbarea temperaturii si umiditatii atmosferei, cu implicatii ecofunctionale în ecosistem.

64

Elemente de ecologie

3.1.1.5.7. Clima si vremea, rolul lor ecologic

Clima reprezinta regimul mediu multianual al proceselor si fenomenelor meteorologice caracteristice unei anumite regiuni. Este determinata de radiatia solara, circulatia generala a maselor de aer din atmosfera si miscarile Pamântului. Se manifesta în partea inferioara a troposferei, la zona de contact cu suprafata terestra. Asezarea geografica, relieful, solul, vegetatia si animalele din biocenoze îi imprima anumite caractere locale. Principalele componente ale climei sunt temperatura medie a aerului, nebulozitatea, precipitatiile atmosferice si vântul. Fiecare din ele constituie un factor ecologic care în ecosistem actioneaza specific si adeseori în corelatie. Pentru orice ecosistem clima constituie un complex de factori ecologici, iar sensul este dinamic. Repartitia diferita pe glob a radiatiei solare, a uscatului, apei, reliefului, miscarilor maselor de aer defineste macroclima. Ea este independenta de activitatea vietuitoarelor si reprezinta consecinta interrelatiei factorilor ecologici, cosmici, atmosferici si terestri mai generali. În acest sens se diferentiaza clima ecuatoriala, subecuatoriala, musonica, tropicala, subtropicala (mediteraneana), temperat-oceanica, temperat-continentala, subpolara si polara. În cadrul macroclimei factorii ecologici fizico-geografici locali definesc mezoclima. Asa sunt de exemplu clima Transilvaniei, clima Dobrogei, clima Baraganului etc. Pe aceste suprafete se gasesc diferite forme de relief, iar în cadrul lor diferite tipuri de ecosisteme naturale si antropizate, terestre si acvatice care sunt participative la formarea climei tinutului. Pornind de la aceste consideratii, mezoclimei i s-a atribuit si numele de topoclima sau clima locala. Conditiile strict locale care cuprind solul si stratul de aer adiacent formeaza microclima. Se poate vorbi de microclima unui versant, microclima unei depresiuni, a unui defileu etc. Chiar pe teritoriul unui singur oras pot exista mai multe microclime. Diferentele de relief, chiar neînsemnate, neuniformitatile suprafetei solului genereaza microclima. Solul nud realizeaza schimburi termice cu atmosfera. Conducerea caldurii în interiorul scoartei terestre diferentiaza microclime diferite pe spatii restrânse. Se poate vorbi de o pedoclima, respectiv de o clima a solului, generata de însusirile ecologice pe care le are solul. Culoarea solului, structura si textura, umiditatea lui influenteaza însusirile ecologice ale microclimei. Sunt soluri care reflecta o cantitate mai mare sau mai mica de raze solare, acumuleaza si iradiaza în atmosfera o cantitate mai mare sau mica de caldura etc. Existenta pe sol a covorului vegetal îi modifica substantial însusirile microclimatice. Covorul vegetal transforma multilateral schimbul termic, umiditatea atmosferica, cantitatea de precipitatii si deplasarile maselor de aer. Clima conditionata de vegetatie reprezinta fitoclima. Însusirile ecologice ale fitoclimei depind de compozitia asociatiilor vegetale si de încadrarea lor în structura covorului vegetal. În asociatiile vegetale ierboase microclima se întinde de la suprafata solului pâna la înaltimea de 2-3 m. „În fondurile vegetale mai înalte decât 2 m influenta vegetatiei asupra situatiei climatice se resimte pe verticala si mai sus decât limita superioara a stratului de aer adiacent solului" (B. Stugren, 1982). Padurea determina o scadere a temperaturii medii anuale, reduce oscilatiile ei diurne, mareste umiditatea atmosferei si frecventa precipitatiilor. Aviatorii au observat o racire a aerului deasupra padurii pâna la altitudinea de 1500 m. În covorul vegetal format din plante ierboase si în frunzarul (litiera) padurilor traiesc o sumedenie de animale nevertebrate mici sau mai mari care prin activitatile lor vitale conditioneaza însusirile microclimei. Marea masa a microfaunei dintr-un covor ierbos sau din litiera formeaza zooclima. Animalele cedeaza cantitati importante de caldura si influenteaza considerabil schimbul termic din stratul de aer adiacent solului. În padurile de conifere si padurile de foioase pedoclima are influenta mica asupra conditiilor climatice din coroanele arborilor. Aici primeaza fitoclima si zooclima. În frunzarul padurii, scorburile copacilor, cuiburile de pasari din scorburi sau din coroana copacilor, vizuinele de mamifere si existenta animalelor în ele influenteaza parametrii climatici ai biotopului. În acest caz zooclima are efect mai puternic decât pedoclima. Grupele de animale distribuite în vizuini sapate în sol 65

Elemente de ecologie sau sub radacinile copacilor, distribuite în litiera sau în coroana copacilor reprezinta puncte de schimb termic cu atmosfera, rezultând o clima de punct. Microclima în aceste conditii este un complex de climate de punct. Clima solului sau pedoclima, clima proprie asociatiilor vegetale sau fitoclima, clima conditionata de activitatile vitale ale animalelor sau zooclima, toate componente ale microclimei nu se suprapun întotdeauna si diferentiaza valori de la un ecosistem la altul în functie de structura sa. Ecosistemul poseda o clima proprie care se formeaza din interactiunea microclimei biocenozei cu mediul cosmic, geofizic si orografic. Prezenta luminii si radiatiei Soarelui ca elemente ale mediului cosmic în biotop, prezenta gravitatiei, magnetismului, caldurii terestre si radioactivitatii ca elemente ale mediului geografic în biotop, prezenta muntilor, dealurilor, vailor etc., în general, în biotop, toate în interactiune cu microclima biocenozei definesc ecoclima unui biotop, parte componenta a ecosistemului. O analiza sumara din cele expuse diferentiaza în ecologia terestra mai multe trepte climatice corespunzatoare ierarhiei diferitelor unitati ecogeografice, de la cele inferioare pâna la cele superioare: punct de biotop-clima de punct; strat de aer adiacent solului (pedoclima, fitoclima, zooclima, microclima; ecosistem-ecoclima; complex de ecosisteme- mezoclima etc. Macroclima si mezoclima se caracterizeaza prin valorile medii ale temperaturii si umiditatii. Ecoclima se caracterizeaza prin indicatori biclimatici. Într-un biotop variatiile climatice sunt greu de surprins prin masurarea valorii factorilor ecologici meteorologici. Acestia sunt edificati prin cresterea plantelor sau prin prezenta anumitor specii de animale în biotop. Existenta într- un ecosistem a speciilor de plante sau de animale iubitoare de uscaciune si caldura, indica însusirile ecoclimei privitoare la starea de uscaciune si umiditate. Vegetatia alunului turcesc (Corylus colurna) pe masivul Domogled, de la Baile Herculane si existenta sopârlei de ziduri (Lacerta muralis) la Cheile Turzii, indica o microclima submediteraneana a acestor locuri (B. Stugren, 1982). În aceasta privinta pot fi date o multime de exemple, mai ales din lumea plantelor. Microclima actioneaza ca factor limitativ, pe un spatiu restrâns fiind raspunzatoare de distributia speciilor. Vremea este starea fizica a atmosferei unui anumit loc si la un moment dat, caracterizata prin specificul elementelor si fenomenelor meteorologice constând din presiunea aerului, temperatura aerului, umiditatea aerului, nebulozitatea, precipitatiile si vântul. Vremea poate fi definita pe un interval de timp de o ora, câteva ore, o zi si câteva zile. Caracteristicile vremii sunt date de proprietatile maselor de aer care au o relativa omogenitate si uniformitate a principalelor elemente meteorologice. Pot avea întinderi variabile între 500 si 5000 km2 si înaltimi diferite, de la 1-2 km pâna la limita superioara a troposferei. Caracteristicile meteorologice ale maselor de aer devin specifice. Acestea rezulta din contactul maselor de aer cu suprafata terestra. Zona de separatie a doua mase de aer cu proprietati diferite formeaza un front atmosferic. Fronturile atmosferice pot fi calde sau reci, cele calde se deplaseaza spre masa de aer rece, iar cele reci spre masa de aer cald. Mersul vremii este determinat de un complex de factori ecogeografici constând din: asezare geografica, relief, sol, vegetatie, ape, care îi imprima caracteristici meteorologice locale. Starea vremii influenteaza activitatea în biocenozele ecosistemelor. Vremea frumoasa stimuleaza activitatea pe toate planurile, iar vremea rea o încetineste. Multe organisme animale se adapostesc pentru a înlatura efectele ei negative. Prin analiza evolutiei situatiei sinoptice si a studierii periodicitatii unor fenomene meteorologice se poate prevedea o evolutie a vremii pentru un interval de 3-5 zile, aceasta având o mare însemnatate practica pentru agroecosisteme si toate activitatile social-economice.

66

Elemente de ecologie 3.1.2. Biocenoza Biocenoza este un sistem biologic supraindividual format dintr-o comunitate unitara si complexa de populatii cu functii ecologice complementare interconexe ce convietuiesc organizat într- un spatiu specific al Terrei. Ea constituie un nivel de organizare a materiei vii. Este alcatuita din populatii de plante, fungi, animale, bacterii si virusuri. Functional sunt interdependente. Au evoluat în comun si au adaptari reciproce. Din activitatea lor rezulta însusirile biocenozei care nu se reduc la suma însusirilor populatiilor. În cadrul biocenozei se realizeaza acumularea, transformarea si transferul de materie, energie si informatie nominalizând productivitatea biologica ca însusirea ei esentiala. în ierarhia sistemica. Biocenoza reprezinta primul nivel la care apare însusirea productivitatii biologice. Ea se realizeaza prin activitatea corelata si interdependenta a populatiilor ce o formeaza. În aceste conditii biocenoza devine o unitate structurala si functionala complexa. Prin organizarea ei prezinta caracteristici în plus fata de componentii sai reprezentati de indivizi si de populatii. Biocenoza însa este indisolubil legata de biotopul ei, ca urmare, structura si functiile ei sunt integrate în structura si functiile ecosistemului ca întreg. Sistemul biocenotic format din populatii de plante, animale, bacterii si virusuri comporta relatii spatiale si temporale. Fiecare populatie se integreaza functional în biocenoza, în ansamblul ei biocenoza constituind componentul organic al ecosistemului cu rol de transformare a substantei si energiei. Are o fizionomie tipica floristico-faunistica si poseda un sistem automat de reglare. În cadrul biocenozei, fiecare sistem populational are structura sa si îi corespunde o anume stare ecologica. 3.1.2.1. Populatia, element ecologic structural si functional al biocenozei Populatia este un sistem biologic deschis reprezentat de un grup de indivizi interfecunzi din cadrul aceleiasi specii, ce vietuiesc într-un habitat al biotopului sau în întregul biotop ocupat de biocenoza. Habitatul este acea parte din biotop care ofera populatiei toate conditiile de dezvoltare si de prosperitate. El nu trebuie confundat cu biotopul ce este ocupat de biocenoza în ecosistem si nici cu arealul, care reprezinta spatiul geografic în care se afla raspândita o specie. De obicei, în interiorul arealului unei specii se întâlnesc mai multe populatii. La formele cu o arie de raspândire restrânsa, specia se confunda cu populatia. Indivizii ce formeaza populatia sunt subsisteme pentru sistemul populational si constituie elementele genetice si ecologice structurale si functionale ale populatiei. Populatia are istoria ei si poseda o relativa izolare teritoriala fata de alte populatii similare. Indivizii unei populatii, în principiu, au posibilitatea de a comunica cu alte populatii vecine. În caracteristicile de grup ale populatiei se regasesc anumite atribute biologice ale indivizilor constând din ontogenie, înmultire, disparitie, homeostazie, dar si caractere structurale proprii reprezentate de efectiv, densitate, distributie în habitat, migratie. În ansamblu, populatia constituie o unitate organizatorica complexa si obligatorie pentru indivizii tuturor speciilor. Ea este un element de baza în structura si functia biocenozei si este un subsistem pentru sistemul biocenotic. În biocenoza si respectiv în ecosistem, populatia constituie unitatea sistemica naturala de existenta, adaptare, stabilitate si evolutie locala. Se circumscrie ca unitate elementara în procesele ecologice biotice fiind prezenta în toate ecosistemele de acelasi tip cuprinse în arealul sau. Fiecarei populatii îi sunt caracteristici anumiti parametri de statica, structura si dinamica. 3.1.2.1.1. Statica populatiei

În ecologie, statica exprima starea populatiei la un timp dat privind efectivul, densitatea, rata natalitatii, rata mortalitatii, imigrarea, emigrarea, rata cresterii numerice. Cunoasterea staticii unei populatii presupune culegerea de date informationale din teren si 67

Elemente de ecologie prelucrarea lor matematica. Parametrii biostatistici obtinuti prin calcul dovedesc starea populatiei exprimata cantitativ. Orice populatie este o multime. Caracterizarea numerica a populatiei constituie numarul de elemente care alcatuiesc multimea. Elementele multimii sunt indivizii biologici ce formeaza populatia. Efectivul populatiei reprezinta numarul total al indivizilor care alcatuiesc populatia unei specii la un moment dat. Cunoasterea efectivului real presupune realizarea unui recensamânt asupra populatiei care se poate face când spatiul este restrâns. Pe spatii mari recensamântul cere mult timp, este anevoios si adesea inexact pentru populatiile de animale care realizeaza deplasari zilnice. În ecosistemele acvatice lucrul acesta nici nu este posibil, în aceste conditii pentru cele mai multe specii efectivul se obtine pe baza esantioanelor recoltate din mai multe puncte aflate în arealul populatiei din ecosistem. Intervalul de recoltare se stabileste în functie de durata ciclului de viata si nu trebuie sa depaseasca timpul unei generatii. Fluctuatiile factorilor ecologici abiotici conditioneaza durata stadiilor care alcatuiesc ciclul de viata pentru multe populatii din ecosistemele terestre, dar mai ales în cazul populatiilor planctonice (fitoplanctonice si zooplanctonice) din ecosistemele acvatice. Un numar mare de esantioane asigura o estimare mai corecta a efectivului populatiei. Dupa prelevare, prin calcul matematic se obtine un efectiv relativ. El estimeaza cu aproximatie efectivul absolut. În general, efectivul fluctueaza cu ritmuri diferite în functie de presiunea mediului. Populatiile sunt inegale ca marime a suprafetei sau volumului de apa pe care îl ocupa si implicit al numarului total de indivizi ce le compun. Numarul de indivizi gasit la o populatie se raporteaza la unitatea de suprafata sau volum si se obtine densitatea. Densitatea populatiei. Densitatea populatiei este un parametru ecologic important si reprezinta numarul de indivizi care se afla pe unitatea de suprafata (m2 , ar, ha, km2 ) sau volum (cm3 , m3 ). Este un indiciu în cunoasterea starii populatiei privind numarul de indivizi raportati la posibilitatile de suport ale spatiului. Pot exista situatii de supraaglo merare sau subaglomerare a spatiului. Supraaglomerarea depaseste posibilitatile de suport ale spatiului. În cazul subaglomerarii densitatea se afla sub capacitatea de suport a spatiului. Aceste aspecte sunt valabile atât pentru populatiile de plante cât si pentru cele de animale. Spatiul de întindere finita poseda o capacitate limitata de suport si hranire. Marimea densitatii variaza între doua marimi- limita, o minima si o maxima care permit supravietuirea. Între marimile- limita se afla densitatea optima, unde exista cele mai mari sanse de supravietuire (fig. 22).

Fig. 22. Variatiile densitatii si supravietuirii populatiei (dupa B. Stugren, 1982, citat de C. Parvu, 2001)). 68

Elemente de ecologie Depasirea valorilor limita (superioara si inferioara) se concretizeaza în imposibilitatea de compensare a pierderilor. În natura selectia intra-populationala avantajeaza familiile si clanurile la care reproducerea si pieirea sunt echilibrate. Aici densitatea se mentine pe un nivel care va asigura un numar maxim de supravietuitori. Supraaglome rarea amplifica lupta pentru existenta. Apare subnutritia si degenerarea indivizilor. În agro-ecosisteme are loc etiolarea plantelor, epuizarea apei si elementelor nutritive din sol, aparitia de epidemii etc. Subaglomerarea micsoreaza riscul aparitiei epidemiilor. Sansele de contaminare sunt mai mici. Resursele naturale oferite de spatiu sunt valorificate la maximum dar fara a rezulta o productie corespunzatoare. În ecosistemele naturale exista populatii cu densitati numerice mici comparativ cu alte populatii. Valorificând la maximum conditiile de existenta, acumuleaza o cantitate de substanta organica sau energie echivalenta sau mai mare. Pentru orice populatie însa densitatea optima asigura un numar maxim de supravietuitori, iar productia biologica se ridica la un nivel corespunzator. Metodele de estimare a densitatii populatiilor sunt numeroase si difera în functie de talie, gradul de mobilitate, distributie în habitat, mod de viata etc. Se poate aplica metoda numararii directe a indivizilor pe m2 sau pe o suprafata mai mare; metoda capturarii si recapturarii, constând din capturarea si marcarea unui lot de indivizi, urmând dupa o perioada o noua capturare unde pot exista indivizi nemarcati si marcati, cei din urma fiind recapturati; metoda extragerii de probe din mai multe puncte ale populatiei si numararea indivizilor; metoda indirecta prin estimarea numarului de indivizi dupa urme, galerii, vizuini, cuiburi, dejectii, grad de parazitare si daunare etc. Densitatea se calculeaza prin relatia: D = N/S sau D = N/V, în care: D – densitatea; N – numarul de indivizi gasiti pe suprafata data sau la un volum dat de apa; S – marimea suprafetei; V – marimea volumului ce a servit pentru stabilirea numarului. În cazul capturarii si recapturarii se foloseste relatia: a/N= c/b, în care: N = ab/c; a este numarul de indivizi marcati; b - numarul de indivizi recapturati; c numarul de indivizi recapturati marcati anterior; N- populatia investigata. Densitatea populatiei depinde de natalitate, mortalitate, imigrare si emigrare. În populatiile naturale cu mobilitate foarte slaba sau absenta intrarea si iesirea de indivizi se realizeaza prin natalitate si mortalitate. La populatiile mobile se adauga imigrarea si emigrarea. Factorii ecologici care converg spre populatie cum sunt factorii climatici constând din ploi torentiale, înghet, seceta, vânturi violente, factorii ecologici poluanti cum este poluarea cu pesticide si noxe industriale, factorii ecologici biotici constând din actiunea pradatorilor, a parazitilor, a bolilor ce afecteaza anumiti indivizi din populatie, concurenta interspecifica pentru spatiu, hrana, locuri de reproducere mai ales la pasari si mamifere, actiunea omului asupra animalelor cu valoare cinegetica sau asupra unor plante cu valoare silvica, zootehnica, fitofarmaceutica, alimentara, apoi variatia hranei disponibile, unele din ele sau toate la un loc actioneaza direct asupra populatiei ca sistem sup raindividual influentând într- un grad mai mare sau mai mic componenta numerica si respectiv densitatea. Natalitatea asigura intrarea de indivizi în populatie ca urmare a nasterilor care au loc. Fiecare populatie are capacitatea de a se mentine în ecosistem prin perpetuarea indivizilor. Înmultirea lor sexuata, asexuata sau vegetativa asigura prezenta populatiei, 69

Elemente de ecologie respectiv a speciei, în biocenoza. Fiecare specie poseda un anumit potential biotic concretizat prin lasarea de urmasi. Rata natalitatii consta în raportul dintre indivizii nou aparuti într-un interval de timp prin nastere, ecloziune, germinare, diviziune si efectivul populatiei. Totdeauna exista un anumit raport între realitatea ecologica a mediului si efectivul populatiei. Rata natalitatii se calculeaza prin relatia: Rn = n/N, în care: Rn este rata natalitatii; n - numarul de indivizi aparuti prin înmultire; N - efectivul populatiei. Potentialul biotic al populatiei este supus presiunii mediului. Factorii ecologici ai mediului împiedica înmultirea exagerata a indivizilor. Potentialul biotic al populatiei si rezistenta mediului nu sunt marimi masurabile. Rata natalitatii nu este o constanta, ea se modifica în functie de starea populatiei aflata în relatie directa cu factorii ecologici ai mediului. Variatiile sezoniere ale climatului conditioneaza în multe cazuri numarul indivizilor în populatie. Pot exista explozii de natalitate ale populatiilor pentru un timp scurt ori de câte ori conditiile se îmbunatatesc. Un exemplu îl constituie plantele unicelulare (alge planctonice) din oceanele temperate, din balti, lacuri, uneori pe soluri umede unde are loc „înflorirea". Cresterea exponentiala a populatiei nu dureaza mult deoarece intervin factorii ecologici limitanti, constând din epuizarea unui element chimic esential, atacul pradatorilor sau eliminarea în mediu de metaboliti (ectohormoni) ce frâneaza în continuare înmultirea etc. În general, fluctualitatile natalitatii se datoreaza presiunii mediului dar si altor cauze, cum sunt cantitatea si calitatea hranei, densitatea populatiei în cauza sau a populatiilor competitoare, fecunditatea si fertilitatea populatiei. Fecunditatea reprezinta performanta potentiala sau capacitatea fizica a populatiei în reproducere, iar fertilitatea, capacitatea fizica de a introduce în populatie indivizi viabili. Pentru aceleasi conditii rata natalitatii se diferentiaza în raport cu structura pe vârste a populatiei. Mortalitatea constituie procesul de eliminare prin deces a anumitor indivizi din populatie. Moartea survine fiziologic dupa ce a parcurs întregul ciclu de dezvoltare ce îi este caracteristic sau sub actiunea pradatorilor, bolilor sau a altor cauze. Mortalitatea fiziologica presupune limitarea duratei de viata prin factorii genetici si uzura functionala a organismului, aspect ce are loc în conditii optime de viata. Viabilitatea organismelor si manifestarea lor în populatie si în ecosistem într-o perioada data constituie longevitatea fiziologica si este specifica fiecarei populatii. Populatia se afla însa în relatie nemijlocita cu factorii ecologici de mediu abiotici si biotici. Din cadrul populatiei multi indivizi pier fiind exterminati de pradatori, paraziti, boli infectocontagioase, lipsa hranei, conditii climatice nefavorabile etc. Toate acestea constituie presiunea mediului asupra populatiei la un moment dat, iar disparitia indivizilor din cadrul ei reprezinta mortalitatea ecologica. Indiferent de cauza, rata mortalitatii se calculeaza cu relatia: Rm = n/N, în care: Rm este rata mortalitatii; n - numarul de indivizi morti într-un interval de timp; N - efectivul populatiei. Rata mortalitatii reprezinta raportul între mortalitate n si efectivul populatiei N sau un numar standard (100 sau 1000 de indivizi). Privind aspectele mentionate ,,marimea ratei mortalitatii este conditionata genetic, fiziologic si ecologic" (B. Stugren, 1982). În ecosistem longevitatea indivizilor din cadrul unei populatii se reduce la durata pe care o permite mediul în corelatie cu genotipul. Selectia naturala favorizeaza genotipurile care mentin populatia la 70

Elemente de ecologie un nivel numeric mediu. Caracterul adaptativ asigura densitatea optima de supravietuire a populatiei. Imigrarea si emigrarea. Într-o populatie naturala intrarea de indivizi se realizeaza preponderent prin natalitate, iar iesirea de indivizi prin mortalitate. La multe populatii, acestora li se adauga imigrarea si emigrarea. Imigrarea consta în intrarea de indivizi în populatie proveniti de la o alta populatie. Emigrarea consta în iesirea de indivizi din populatie si trecerea lor într-o alta populatie. În multe cazuri rata natalitatii este suplimentata si chiar înlocuita prin imigratie, iar mortalitatea prin emigratie. Populatiile de organisme sesile sau sedentare, lipsite de reproducere vegetativa cresc numeric prin imigratie. Asa sunt plantele anuale de uscat si majoritatea plantelor si animalelor care traiesc pe fundul sau la fundul lacurilor sau al marii. Indivizii acestor populatii elibereaza larve în aer sau apa. Ele sunt transportate prin diferite mijloace (vânt, valuri, pe corpuri sau în corpul animalelor) în alte locuri si depuse. Ecologic, acest aspect se desfasoara la întâmplare si se face cu mare risipa de seminte si larve. La unele populatii, cel putin în anumite perioade, echilibrul dinamic se realizeaza prin dispersie, respectiv prin imigrare sau emigrare. Unele populatii cu dispersie pronuntata configureaza concluzii ecologice importante. Desi rata intrarilor de indivizi în populatie prin imigrare si rata iesirilor de indivizi din populatie prin emigrare se mentin la valori ridicate, ele nu contribuie semnificativ la modularea în timp a marimii populatiei din cauza ca se completeaza reciproc. Rata imigrarii si rata emigrarii sunt de valori apropiate. Marimea populatiilor si rata cresterii numerice. În orice populatie numarul de indivizi nu ramâne constant, ci oscileaza într-o masura mai mare sau mai mica. Rata cresterii numerice a populatiei reflecta realitatea ecologica din ecosistem si se realizeaza prin natalitate, schimburi de indivizi cu alte populatii similare. Organismele care se reproduc adauga populatiei noi indivizi care determina cresterea densitatii. Aparitia noilor indivizi în populatie mareste capacitatea de producere a altor indivizi. Se tinde la o crestere numerica autoaccelerata a populatiei. Teoretic, numarul indivizilor ar tinde rapid spre infinit. Practic, în populatiile din orice ecosistem lucrul acesta nu se întâmpla. Factorii ecologici abiotici si biotici ai mediului intervin si modifica mersul cresterii numerice a populatiei mentinând-o la o constanta de echilibru. Rezistenta mediului determinata de factorii ecologici climatici, resursele de hrana limitate, la care se adauga interactiunile dintre membrii sai în lupta pentru existenta, dintre acestia si alte specii competitoare, pradatorii sau parazitii frâneaza cresterea numerica a populatiei. În functie de starea ecosistemului, marimea populatiilor raportata la numarul de indivizi sufera salturi anuale. Oscilatiile cresterii numerice din cadrul unei populatii pe parcursul unui an sunt determinate de oscilatiile intensitatii factorilor ecologici din ecosistem. Inevitabil populatiile biocenozelor sunt direct sau indirect sub influenta acestor factori. Rata de crestere numerica la un moment dat reprezinta consecinta actiunii lor. 3.1.2.1.2. Structura genetica a populatiei

Structura genetica a unei populatii este determinata de fondul de gene prezente în genomul indivizilor biologici. Totalitatea acestor gene formeaza genofondul populatiei (speciei). Fiecare populatie de plante si fiecare populatie de animale din cadrul biocenozei ecosistemului, poseda propriul sau genofond. Genofondul cuprinde informatia genetica pe care o are orice populatie la un moment dat. Indivizii care formeaza populatia se deosebesc genotipic si fenotipic între ei. Polimorfismul genetic este o însusire a oricarei populatii. În cadrul lui, unele caractere individuale au valoare adaptativa (selectiva) ridicata, altele au caractere individuale cu valoare adaptativa medie dar exista si caractere individuale cu valoare adaptativa scazuta. Pe lânga acestea, exista si caractere neimportante pentru adaptare, care sunt eliminate mai devreme sau mai târziu de selectia naturala. În natura, adaptarea este de mare importanta si reprezinta una din însusirile fundamentale ale fiintelor vii. Adaptarea este „determinata genetic, iar genele care conditioneaza adaptarea indivizilor conspecifici se integreaza în constelatia de gene a speciei" 71

Elemente de ecologie (N. Ceapoiu, 1980). În ecosisteme, genele adaptative aflate în stare heterozigota actioneaza cel mai puternic. Ele confera indivizilor din populatiile de plante si animale vigoare si stabilitate. În cadrul populatiei selectia naturala acumuleaza genele cu cea mai ridicata valoare adaptativa necesare supravietuirii speciei. Procesul ecologic consta în promovarea indivizilor cu valoare selectiva ridicata si eliminarea celor slabi adaptati. În aceste conditii populatia se încadreaza în parametrii de existenta ai unor factori ecologici privind resursele de hrana, temperatura, umiditatea, lumina etc. Cerintele fiecarei populatii se afla în concordanta cu mediul de viata si prefera un anumit habitat, adica parte din biotopul biocenozei care ofera acestora toate conditiile de dezvoltare si prosperitate. De exemplu, în jurul unui lac, se afla o centura de macrofite formata cu preponderenta din stuf (Phragmites communis) si papura (Typha latifolia), care reprezinta habitatul lor, cu cele mai bune conditii de viata. Aceste doua specii care se asociaza, se deosebesc între ele prin constelatia de gene pe care fiecare le poseda, constelatie care s-a format în cursul unui lung proces de evolutie. Atât la plante cât si la animale, fiecare specie ce intra în structura biocenozei sub forma de populatie reprezinta un sistem genetic bine închegat, bazat pe colaborarea genelor intraspecifice. Fara aceasta colaborare vigoarea speciei scade, i se reduc vitalitatea si stabilitatea. Coeziunea genelor din patrimoniul de gene al speciei, confera acesteia, respectiv populatiei pe care o formeaza, calitatea de sistem biologic unitar. În cadrul acestui sistem, modul cum coopereaza genele între ele si cum reactioneaza la factorii ecologici ai mediului înconjurator sunt caracteristice fiecarei specii. Pe baza normei de reactie, în fiecare populatie se realizeaza structura cea mai potrivita la momentul potrivit. Modificarea structurii genetice la populatii. Echilibrul genetic al unei populatii este relativ. Orice populatie este supusa permanent unor actiuni, care schimba echilibrul genetic anterior prin modificarea frecventei genotipurilor si genelor în populatie. Factorii care intervin în mecanismul schimbarii sunt: migratia, mutatia, selectia, izolarea, driftul gene tic, conditiile de existenta si numarul indivizilor din populatie. Unul sau mai multi factori care intervin în modificarea structurii genetice se exteriorizeaza în populatie prin anumite efecte de la o generatie la alta. Sub acest aspect se poate vorbi despre existenta une i dinamici genetice a populatiilor. Migratia modifica frecventa genelor într-o populatie, în urma schimbului de indivizi cu o alta populatie, în care frecventa acelorasi gene este diferita (C. Pamfil, 1974). Prin migratie se realizeaza o infiltratie de gene straine într-o populatie. Efectul migratiei este prezent în toate populatiile, dar devine mai evident în populatiile mici. Sosirea în cadrul lor a indivizilor din alta populatie le poate modifica puternic echilibrul genetic. Ritmul schimbarii depinde de diferenta dintre frecventa genelor imigrante si a celor initiale. De cele mai multe ori, migratia este inevitabila si este întâlnita atât la plante cât si la animale. La plante, se realizeaza prin graunciorii de polen adusi de vânt sau de insecte de la o alta populatie. La animale procesul devine mai simplu si consta în imigrarea indivizilor, uneori de la mari distante. Consecintele genetice se continua cu cele ecologice, unde selectia naturala retine în populatie, din descendenti, indivizii cei mai apti. Mutatia consta în modificari privind structura si functia materialului genetic, fara a fi consecinta recombinarilor genetice. Mutatiile genomice, cromozomiale într-o populatie constituie sursa primara a variabilitatii indivizilor biologici. Mutatiile sunt capabile sa determine caractere ereditare modificate. Procesul mutational poate fi foarte rar sau permanent. Procesul mutational permanent sau recurent este cel mai important. El poate produce modificari în structura genetica si echilibrul genetic al populatiei. Mutatia la un moment dat si în anumite conditii de mediu, poate exercita o presiune asupra frecventei genelor dintr-o populatie. Raspândirea noilor mutatii în genofondul unei populatii depinde de viabilitatea si fecunditatea indivizilor mutanti, de penetrabilitatea si expresivitatea lor, de actiunea lor si de valoarea lor selectiva. Este de retinut, ca raspândirea mutatiilor, depinde de marimea populatiei. Înmultirea mutatiilor se realizeaza mai repede în populatiile mici, pe când 72

Elemente de ecologie în cele mari este nevoie de o perioada mai îndelungata. Si în cazul indivizilor mutanti intervine selectia naturala, retinând formele utile speciei si înlaturându- le pe cele slabe sau daunatoare. Selectia este procesul ecologic de supravietuire în cadrul populatiei a indivizilor ale caror genotipuri le asigura în ecosistem cea mai mare adaptabilitate fata de conditiile de mediu, abiotice si biotice. Acestia vor da nastere la cei mai numerosi urmasi. În cadrul ecosistemului selectia nu creeaza gene noi, ci modifica frecventa lor relativa, respectiv a unor genotipuri, de la o generatie la alta. Modificarile sunt ireversibile, în sensul mentinerii lor si dupa încetarea selectiei. Prin selectie, se limiteaza raspândirea genelor nefavorabile si sunt retinute, prin indivizii biolo gici, genele cele mai utile populatiei (speciei). În populatiile mici selectia elimina mai repede genele daunatoare si acumuleaza pe cele folositoare. Eliminarea lor se face prin eliminarea indivizilor biologici care le detin. Masurarea eliminarii de catre selectie a unor astfel de gene nu duce la disparitia lor completa, deoarece iau nastere altele asemanatoare, datorita mutatiilor noi ce apar. Selectia este un proces ecologic continuu. Izolarea contribuie substantial la modificarea compozitiei genetice a populatiilor. Factorii izolarii sunt de natura geografica, ecologica, etologica si biologica. Izolarea geografica sau spatiala este preludiul izolarii reproductive. Ea este provocata de bariere naturale. Acestea apar pe teritoriul de raspândire a populatiei si sunt cauzate de fenomene geologice, de fluvii, diferite forme de relief etc. Asemenea fenomene au avut loc în trecutul geologic al Pamântului când s-au realizat despartirea si fragmentarea continentelor, deplasarea unor mase continentale, prabusirea unor zone de uscat, formarea lanturilor muntoase, formarea insulelor vulcanice, a marilor si oceanelor, transgresiunile marine, aparitia ghetarilor, formarea fluviilor etc, dar ele se manifesta si azi. Barierele naturale constituie piedici pentru încrucisarea libera a indivizilor din cadrul unei specii. Ori, acest lucru, suprima schimbul de gene, iar sistemele de populatii se vor diferentia treptat sub actiunea fortelor primare ale evolutiei, sfârsind prin a se izola la nivel reproductiv (N. Ceapoiu. 1980). Prin izolare geografica au evoluat toate speciile de plante si de animale. Izolarea ecologica este deteminata de climatul teritorial, de climatul sezonier, de microclimat, de alti factori ecologici terestri sau acvatici. Fata de acesti factori ecologici unele grupuri de indivizi sau populatii prefera anumite nise ecologice în care se gasesc cele mai favorabile conditii de viata. Preferintele se refera la conditii pedologice de clima, de umiditate, conditii bune de hrana, de reproducere etc. De exemplu, exista mai multe specii de pesti care îsi desfasoara viata în mare, dar când se reproduc îsi depun icrele în apa dulce a fluviilor sau râurilor. S-a constatat ca, aceeasi specie, are mai multe populatii determinate de specificul fluviului sau râului, deosebite între ele în timpul reproducerii prin marimea si culoarea corpului, vârsta matur itatii sexuale, momentul migratiei, cantitatea si marimea icrelor etc. Aceste caracteristici sunt ereditare. Pestii se duc pentru reproducere numai în fluviul unde s-au nascut. Fenomenul de adaptare ontogenetica a provocat la pui formarea unui lant de reflexe conditionate fata de mediul lor specific de viata. Din punct de vedere ecologic, ele reflecta influenta mediului de viata, care prin anumite particularitati, devine caracteristic pentru fiecare fluviu si pentru fiecare populatie. Aceasta implica suprimarea schimbului reciproc de gene între populatiile care au origine comuna. În acest mod apare o separatie genetica. În mod curent, clima are un rol important în directionarea structurii genetice a populatiilor, afecteaza structura genetica si dinamica oricarei populatii. Prin durata fluctuatiilor ei, clima determina alegerea mecanismelor de reglare a indivizilor ce alcatuiesc o populatie, care pot fi fiziologice sau genetice. Mecanismele fiziologice de reglare se asociaza adesea cu cele comportamentale. Reglarea temperaturii corpului, schimbarea penajului la pasari, napârlirea la mamifere, gasirea de adaposturi etc. sunt masuri de contracarare a fluctuatiilor climatice mici, de scurta durata. Fluctuatiile mari si de lunga durata determina înlocuirea mecanismelor fiziologice si comportamentale de reglare a mecanismelor gene tice. Selectia retine în 73

Elemente de ecologie populatie indivizii biologici cei mai apti. Acestia prin adaptare si reproducere refac populatia, dar ea va fi modificata genetic. Supravietuitorii schimba struc tura genetica a populatiei prin transmiterea la urmasi a însusirilor care i-au ajutat sa treaca peste modificarile ce au aparut în mediul de viata. Izolarea etologica este proprie regnului animal si consta în lipsa partiala sau totala de atractie sexuala si psihologica între partenerii de sex opus (N. Ceapoiu, 1980). Pe aceasta cale unii indivizi, mai ales masculi, sunt înlaturati de la reproducere. Cauzele sunt multiple: frumusetea „hainii" nuptiale, comportamentul de tandrete, ingeniozitatea confectionarii cuibului, forta unor masculi (cerbi, tapi) care se bat între ei, iar cel care învinge pune stapânire fecunda pe femele etc. Izolarea etologica prin selectie naturala retine pentru populatie exemplarele cele mai utile. Driftul genetic consta în actiuni întâmplatoare de modificare a frecventei relative a genelor dintr-o populatie cu un numar mic de indivizi. Sansele de întâlnire a tuturor tipurilor de gameti se reduc proportional cu efectivul populatiei. În aceste conditii combinarile care vor apare pentru formarea noilor zigoti sunt întâmplatoare (C. Pamfil, 1974). Numarul de indivizi din cadrul unei populatii are un rol ecologic semnificativ, reflectând starea ei de prosperitate sau de decadere, aflata în relatie cu celelalte populatii ale biocenozei si elementele abiotice ale biotopului din ecosistem. Supravietuirea indivizilor celor mai apti, modifica structura genetica a populatiei. Având în vedere cele mentionate pâna aici, caile si mecanismele care asigura autoreglarea si dinamica unei populatii din cadrul biocenozei unui ecosistem, care retin sau modifica structura genetica, sunt caracteristice fiecarei specii, prin raspunsuri adecvate date mediului înconjurator. 3.1.2.1.3. Structura ecologica a populatiei

Structura ecologica evidentiaza adaptarea populatiei la anumite conditii de existenta. Ea cuprinde structura de vârsta, raportul între sexe, configuratia functionala, distributia spatiala, agregarea. Structura pe vârste a populatiei constituie un parametru ecologic real pentru fiecare populatie. Ea este definita de numarul claselor de vârsta, amplitudinea lor si distributia efectivului populatiei pe clase de vârsta. Structura de vârsta la o populatie depinde de numarul de generatii si succesiunea lor în timp. Numarul si amplitudinea claselor de vârsta reprezinta numarul si amplitudinea stadiilor de dezvoltare. Acestea variaza în limite foarte largi determinate de schimbarea intervalului acoperit de ciclul de dezvoltare aflat sub influenta factorilor ecologici. Etapele prin care trece un organism în dezvoltarea sa ontogenetica începând cu un anumit tip de celule germinative, reproducatoare (gameti, spori, zigot) si pâna ajunge la formarea aceluiasi tip de celule reproducatoare difera de la o perioada la alta. Pe grupe mari de vietuitoare intervalul ciclului de dezvoltare este de 1-3 zile pentru bacterii, 1-4 saptamâni pentru algele monocelulare si zooplancton, 3-12 luni pentru speciile de plante anuale si multe specii de animale nevertebrate, 1-5 ani pentru unele specii de plante, moluste, pesti etc., pâna la 60-100 ani, chiar sute de ani pentru unele specii de plante superioare si unele specii de reptile si mamifere. În cadrul populatiilor naturale se admit trei vârste ecologice: prereproductiva, reproductiva si postreproductiva. În cazul fiecareia din aceste vârste ecologice la speciile cu ciclul de dezvoltare mai mare de 2-3 ani se diferentiaza mai multe clase de vârsta. Acest aspect reprezinta o constanta pentru plante. De exemplu, la plantele de fâneata în cadrul populatiilor se evidentiaza sase clase de vârsta (B. Stugren, 1982): 1. seminte viabile în sol si pe suprafata solului; 2. plantule; 3. plante juvenile, subdezvoltate vegetativ, sexual nemature; 4. plante virginale, vegetativ pe deplin dezvoltate, dar sexual nemature; 5. plante generative, vegetativ pe deplin dezvoltate si sexual mature; 6. plante regresive, vegetativ pe deplin dezvoltate, dar care au pierdut capacitatea generativa. În cadrul biocenozei orice populatie de plante cu dezvoltare normala trebuie sa aiba 74

Elemente de ecologie clasele de vârsta mentionate. Daca conditiile de mediu permit, specia se extinde în biotop. Populatia invadatoare este alcatuita numai din seminte si plantule. Biocenoza poate avea si populatii regresive. La acestea clasa plantelor juvenile este absenta. În fapt structura de vârsta reda adaptarea populatiei la biocenoza (B. Stugren, 1982). În cadrul biocenozei, exista mai multe populatii de plante. Aspectul este valabil atât pentru ecosistemele terestre naturale si antropizate cât si pentru cele acvatice. Se admite ca într-o biocenoza de pajiste, pe baza structurii de vârsta se disting sapte tipuri de populatii vegetale: 1. populatii stabile, cu monodominanta, ex. obsiga (Bromus inermis); 2. populatii stabile cu dominanta de grup, ex. iarba-calului sau parul-porcului (Festuca sulcata); 3. populatii invadatoare instabile, ex. piciorul-cocosului târâtor (Ranunculus repens); 4. populatii secundare, ex. galbajoara (Lysimachia nummularia); 5. populatii cu structura de vârsta puternic oscilanta, ex. trifoiul (Trifolium sp.); 6. populatii anuale de semiparaziti; 7. populatii anuale de buruieni. Populatiile de plante sau fitopopulatiile de regula sunt colectivitati mari. Cunoasterea claselor de vârsta se face prin determinari asupra întregii colectivitati, lucrându-se cu esantioane reprezentative si suficient de numeroase pentru obtinerea unui rezultat cât mai exact. Populatiile de animale sau zoopopulatiile poseda trei clase de vârsta: 1. juvenili, indivizi aflati în diferite stadii de dezvoltare (de la fecundare pâna când ajung la maturitatea sexuala); 2. adulti, indivizi aflati în perioada de reproducere; se desfasoara în timp (de la prima reproducere si pâna la ultima reproducere); 3. batrâni, indivizi aflati în senescenta (de la ultima reproducere pâna la moarte) (fig. 23). Durata fiecarei clase de vârsta variaza de la o populatie la alta si chiar în cadrul aceleiasi populatii în functie de valorile factorilor ecologici abiotici ai mediului unde temperatura, umiditatea, presiunea partiala de oxigen sau sursa de energie au un rol determinant. Distributia indivizilor pe clase de vârsta se modifica continuu sub presiunea mediului. Modificarea are loc în limite largi.

Fig. 23. Distributia claselor de vârsta la populatii care evolueaza A - populatie în crestere numerica; B - populatie stationara; C - populatie în declin (C.Parvu, 2001) Determinarea vârstei corespunde unei anumite metodologii. Criteriile de cunoastere a vârstei pentru distribuirea indivizilor pe clase de vârsta difera în lumea plantelor si animalelor. La arborii din regiunile temperate vârsta se stabileste prin numararea inelelor anuale pe o sectiune a trunchiului facuta cât mai aproape de sol, sau pe probe de lemn extrase din arbore cu burghiul (fig. 24). La multi arbori inelele anuale se vad foarte bine. La alte specii cum sunt fagul, plopul, salcia, artarul, teiul etc. inelele se disting greu. Pentru evidentierea lor, suprafata sectionata a lemnului se freaca cu una din urmatoarele substante: vopsea contrastanta, glicerina, albastru de metil (solutie 1%), clorura de fier etc. Substanta patrunde în pori si 75

Elemente de ecologie delimiteaza inelele anuale. Numararea inelelor anuale indica un numar de ani caruia i se adauga vârsta pe care o avea arborele tânar în momentul când vârful lui se afla la înaltimea sectiunii sau probei folosite pentru numararea inelelor anuale. în acest scop se aleg câtiva puieti de înaltime corespunzatoare ce apartin aceleiasi specii.

Fig. 24. Determinarea vârstei arborilor: A - extragerea de probe cu burghiul Pressler; B; C - sectiuni pentru numararea inelelor anuale ale arborilor (dupa D. Ivan, N. Donita) Se sectioneaza la nivelul coletului. Se numara inelele anuale pe sectiuni, numarul rezultat se adauga la numarul de inele anuale gasit la arbore rezultând vârsta precisa a acestuia. Coniferele (brad, pin, molid etc.) formeaza anual câte un verticil de ramuri. Vârsta lor se poate stabili dupa numarul verticilelor sau a urmelor pe care acestea le lasa pe trunchi. Vârsta plantelor ierboase perene este greu de stabilit. Determinari mai mult sau mai putin precise de vârsta se realizeaza la plantele cu bulbi si la cele cu rizomi. Aceste organe se pastreaza subteran de-a lungul întregului ciclu de viata. Ele conserva cicatricile de fixare a organelor aeriene anuale, resturi de petioluri sau de teci ale frunzelor (Doina Ivan, 1979). Se numara cicatricile sau resturile de organe aeriene. Pentru observarea corecta se foloseste o lupa. Organele scoase din pamânt se curata si apoi se numara. La plantele ierboase struc tura de vârsta a populatiei nu necesita cunoasterea vârstei fitoindividului ci numai a stadiului de vârsta în care se afla. Determinarea vârstei la animale se face dupa anumite criterii morfo-anatomice. La chironomide determinarea vârstei se face dupa dimensiunea capsulei cefalice; la scoici (lamelibranhiate), dupa numarul de inele diferentiate pe cochilie; la pesti dupa numarul de inele diferentiate pe solzi; la iepure, dupa greutatea cristalinului; la cervide, prin sporirea cu o unitate a numarului de ramificatii ale coarnelor etc. Prezenta caracterelor morfo-anatomice pentru determinarea vârstei indivizilor si gruparea lor pe clase de vârsta exista la putine specii de animale comparativ cu numarul lor mare existent în natura (1 500 000). Sunt frecvente situatiile când în biocenoza, în cadrul populatiilor de animale care o compun, apar marcate morfo-anatomic grupuri sau clase de vârsta. O serie de specii de animale sufera de la ou la adult o dezvoltare etapizata numita metamorfoza. În cadrul lor indivizii au o înfatisare diferita. Acest sistem de dezvoltare este întâlnit la artropode. De exemplu, la copepode (ciclopi) formele prereproductive sunt reprezentate de ou, nauplius (cinci stadii diferite) si copepodit (cinci stadii), urmate de stadiul reproductiv. La insecte formele prereproductive cuprind stadiile de ou, larva si nimfa. 76

Elemente de ecologie În unele cazuri, la animale, lipsesc modalitatile morfo-anatomice de înregistrare pentru individ a vârstei sau clasei de vârsta. Acest aspect este întâlnit la majoritatea protozoarelor, spongierilor, celenteratelor, viermilor, unele moluste, artropode, vertebrate. În aceasta situatie ecologii apeleaza la aprecierea structurii populatiei dupa dimensiunile indivizilor, realizânduse clase de dimensiuni, stiut fiind ca atingerea unei vârste corespunde unei anumite dimensiuni. La aceasta apreciere se tine cont de sensibilitatea organismelor fata de presiunea mediului si a prolificitatii pe categorii de indivizi integrati în populatie. Sunt situatii când în populatie apar cazuri cu indivizi de aceeasi vârsta ce au dimensiuni relativ diferite sau indivizi care la dimensiunile respective sa nu aiba maturarea reproductiva si pe care trebuia sa o aiba, având în vedere ca pentru specie la aceasta dimensiune se produce maturarea. Fenomenul în sine este un proces al variabilitatii genetice adesea în corelatie cu factorii ecologici ai biotopului. În aceste conditii la unii indivizi apar diferente de dimensiune pentru aceeasi vârsta sau de întârziere a maturatiei reproductive. Distributia indivizilor pe clase de vârsta sau clase de dimensiuni se poate exprima grafic pentru fiecare moment de prelevare a unitatilor de proba. Pe ordonata se trec clasele de vârsta sau clasele de dimensiuni, iar pe abcisa proportia de indivizi pentru fiecare vârsta în procente. Se obtin piramidele vârstelor. Baza piramidei semnifica formele tinere, ea va fi mai mare ca pondere decât treptele urmatoare datorate proportiei vârstelor succesive pâna la ultima întâlnita în cadrul populatiei (V. Tufescu, M. Tufescu, 1981). Grupele indivizilor pe clase de vârsta edifica starea populatiei la un moment dat. Structura pe sexe a populatiei. Majoritatea populatiilor au indivizii diferentiati pe sexe. Cunoasterea proportiei celor doua sexe în cadrul unei populatii permite o caracterizare ecologica corecta, constituind expresia polimorfismului genetic. Raportul sexelor indica starea populatiei sub acest aspect la un moment dat si se mentine relativ stabil sau se modifica în timp. Numarul femelelor este egal sau aproape egal cu al masculilor, lucru extrem de important. în alte situatii numarul femelelor creste sau scade comparativ cu al masculilor. Numarul crescut la femele si prolificitatea lor asigura intrarea indivizilor în populatie si implicit cresterea densitatii, a marimii ei numerice. Dimorfismul sexual al majoritatii organismelor animale este asigurat de cromozomii sexului sau heterozomi. Femelele multor specii de animale (drosofile, mamifere) sunt homogametice posedând perechea de cromozomi XX, iar masculii sunt heterogametici posedând perechea de cromozomi XY. Populatiile de fluturi si pasari poseda o situatie genetica inversa. Femelele sunt heterogametice cu cromozomii XY, iar masculii homo-gametici cu cromozomii XX. Larvele sunt haploide si poseda numai unul din cromozomii sexului. Proportia unui sex sau altul în populatie este orientata de genele aflate pe cromozomul X sau Y care în timpul meiozei avantajeaza producerea de gameti ce contin cromo zomul X sau Y. Cresterea sau scaderea numarului femelelor în populatie este dirijata genetic. Numarul femelelor poate creste în detrimentul masculilor si invers. De pilda, la vrabia comuna (Passer domesticus) pe un esantion de 20 000 exemplare s-au gasit 55% masculi si 45% femele. La unele specii de rate salbatice s-au pus în evidenta 73% masculi si 27% femele. În conditii normale raportul sexelor este echilibrat (1:1). Fenomenul se explica prin existenta de gene represoare pe cromozomul X si cromozomul Y care represeaza genele ce confera o anumita orientare în producerea unui anumit tip de gameti cu cromozomi X sau Y. Pe masura parcurgerii ciclului de dezvoltare raportul între sexe în cadrul populatiei se poate schimba. Acest aspect este legat de sensibilitatea lor la presiunea mediului. Raportul între numarul de femele mature sexual si efectivul populatiei constituie indicele sexual (sex ratio) al populatiei si se calculeaza cu relatia: i=n? / N, în care: i este indice sexual; n? - numarul de femele mature sexual; N- efectivul populatiei. 77

Elemente de ecologie Studiindu-se proportia sexelor la numeroase specii de animale, s-au evidentiat trei tipuri: distributia sexelor aproximativ egale; distributia sexelor cu predominarea masculilor (de exemplu la unele specii de insecte, pasari, mamifere rozatoare); distributia sexelor cu predominarea femelelor (albine etc). Dominarea femelelor presupune o populatie în plin progres numeric: dominarea masculilor un regres al dezvoltarii numerice, iar raportul de 1:1 între sexe o populatie stationara (P. Neacsu, 1984). La populatiile de plante structura pe sexe este putin folosita. Dupa sex ele se grupeaza în hermafrodite, unisexuat monoice si unisexuat dioice. Majoritatea sunt hermafrodite si unisexuat monoice. Plantele hermafrodite au stamine (sex barbatesc) si cârpele (sex femeiesc) în aceeasi floare, de exemplu: macesul (Rasa canina), fragul (Fragaria vesca), cartoful (Solanum tuberosum) etc. Plantele unisexuat monoice au flori de sex feminin (numai cu gineceu) si de sex barbatesc (numai cu androceu) pe aceeasi tulpina, de exemplu: alunul (Corylus avellana), mesteacanul (Betula pendula), nucul (Juglans regia) etc. Structura pe sexe a populatiei este întâlnita la speciile de plop (Populus sp.), cânepa (Cannabis sativa) etc. unde exista indivizi ce poarta flori de sex femei, iar altii flori de sex mascul. Acestea sunt plante unisexuat dioice. Sub aspectul celor discutate, în natura exista populatii de plante hermafrodite sau bisexuate, populatii de plante unisexuat monoice si populatii de plante unisexuat dioice. Configuratia functionala a populatiei. Configuratia functionala a populatiei ca sistem supraindividual este data de totalitatea relatiilor existente între indivizii biologici sau dintre partile acestui sistem. Indivizii ce formeaza populatia sunt diferiti între ei din punct de vedere genetic si comportamental. Polimorfismul genetic al populatiei înseamna neuniformitatea genetica a populatiei. Acest aspect constituie o realitate în orice populatie a biocenozei indiferent din ce ecosistem face parte. Neuniformitatea genetica evidentiaza neuniformitatea comportamentala a indivizilor. Într-o biocenoza „sansele de supravietuire a populatiei sunt influentate de interrelatiile grupelor genetice (biotipurilor) care alcatuiesc populatia" (B. Stugren, 1982). Distributia. Distributia în spatiu a indivizilor reflecta modul cum este repartizata populatia în biotop. Distributia spatiala influenteaza valoarea densitatii ecologice, constând din numarul de indivizi pe unitatea de spatiu locuit. La realizarea ei participa un complex de factori ecologici interni si externi care conditioneaza repartitia spatiala. Populatiile de plante si animale pot avea distributia spatiala uniforma, întâmplatoare si grupata (fig. 25).

Fig. 25. Distributia indivizilor unei populatii în ecosistem: A - uniforma; B - întâmplatoare; C- grupata (dupa E. Odum, 1966). 78

Elemente de ecologie Distributia uniforma este întâlnita mai rar în natura si apare ca rezultat al competitiei severe între indivizi pentru hrana sau spatiu. In cadrul ei indivizii se afla la distante aproape egale. Acest aspect este întâlnit într- un mediu relativ omogen. La plantele spontane, în conditii de ariditate sau conditii normale, precum si în culturile de plante din cadrul agroeosistemelor, o specie în lipsa altor specii, are indivizii distribuiti uniform în spatiu, la distanta minima necesara sistemului radicular pentru a putea utiliza apa din sol necesara supravietuirii. Arborii unei paduri mature sunt distribuiti uniform, ca urmare a comportamentului lor identic fata de lumina, care determina o concurenta ce duce la mentinerea unei distante egale între indivizi. Tufarisurile în pustiu datorita concurentei pentru umiditate se distanteaza aproximativ uniform între ele. La multe agroecosisteme distantele dintre fitoindivizi sunt aproximativ egale. Culturile de porumb, grâu, cartofi, pomi fructiferi, vita-de-vie au o distributie uniforma. La unele populatii de animale indivizii au o distributie uniforma în mediu, caz întâlnit si la unele populatii de pasari, mamifere. La acestea spatiul ocupat de populatie este scindat în teritorii unde actioneaza un individ, o pereche de indivizi sau un grup de indivizi. În acest caz teritoriu! este aparat cu înversunare. Râsul (Linx linx), pisica salbatica (Felis silvestris lybica) sunt mamifere cu teritorialitate permanenta. Vipera (Vipera berus) se comporta strict teritorial pe toata durata vietii, iar distributia spatiala este uniforma (fig. 25, A). Distributia întâmplatoare presupune distante diferite între indivizii populatiei. Este întâlnita frecvent în natura la organismele care traiesc în medii omogene si nu au tendinta de agregare. Unele populatii de plante spontane, mai ales cele ierboase au indivizii grupati în acest mod. La animalele nevertebrate distributia întâmplatoare este prezenta la protozoare, la unele moluste, la crustaceii amfipozi asa cum este latausul (Gammarus pulex), la unele populatii de chironomide (Tanytarsus gregarius), arahnide asa cum sunt paianjenii de câmp, unele insecte galicole si producatoare de mine etc. La animalele vertebrate este întâlnita la amfibieni, unele reptile, pasari si mamifere (fig. 25, B). Distributia grupata corespunde unei densitati ridicate de indivizi separati prin spatii fara indivizi sau spatii cu densitati minime (fig. 25, C). Semnificatia ecologica a distributiei grupate corespunde organizarii interne a populatiei sau a relatiilor cu componentele abiotice si biotice din ecosistem. în privinta organizarii interne a populatiei ea poate evidentia o viata sociala dezvoltata, un comportament colectiv de aparare, comportament colectiv de cautare a hranei etc. în al doilea caz heterogenitatea mediului determina indivizii populatiei sa evite zonele unde valorile factorilor ecologici se îndeparteaza de optimul caracteristic speciei, aglomerându-se în segmentele de spatiu unde valorile factorilor se apropie foarte mult de optim. Ecosistemul poate avea cazuri de raspândire a indivizilor unor populatii în interiorul sau care nu se încadreaza în modelele distributiei prezentate. Acestea sunt determinate de comportamente individuale originale care duc la dezvoltarea si diversificarea structurii spatiale. Pe lânga teritorialitate în ecologie se abordeaza notiunile de domeniu si spatiu vital. Domeniul cuprinde segmentul de spatiu ce este vizitat frecvent de un individ pentru cautarea hranei. Spatiul vital, cuprinde întregul spatiu unde îsi desfasoara activitatea individul de la nastere si pâna la moarte. Pentru unele populatii teritoriul, domeniul si spatiul vital sunt delimitate clar. Pentru altele însa aceasta delimitare nu este atât de precisa si corespunde populatiilor de animale sesile unde teritoriul, domeniul si spatiul vital se suprapun, nu pot fi deosebite. Delimitare precisa între spatii exista la rândunica (Hirudo rustica) unde teritoriul este reprezentat de cuib, domeniul este reprezentat de gradinile, livezile, viile, pajistile, biotopuri pe care le viziteaza zilnic în cautarea de hrana, iar spatiul vital îl reprezinta aria de clocire din Europa, calea de migratie si cartierul de iemare din Africa. La cocosul de munte teritoriul este reprezentat de coronamentul de arbori ocupat si aria de pe sol numit loc de toaca. Locuintele subterane ale rozatoarelor constituie teritoriul, iar suprafata terestra de pe care îsi procura hrana reprezinta domeniul. Teritorialitatea este un fenomen caracteristic lumii animale. Comportamentul terito79

Elemente de ecologie rial este exclusiv agresiv. El este aparat cu înversunare pentru satisfacerea nevoilor nutritive, pentru împerechere si reproducere. La pesti, ghidrinul (Gastrosteus aculeatus), pastravul (Salmo trutta fario), lostrita (Hucho hucho), comportamentul teritorial pentru reproducere este foarte dezvoltat. Masculii, într-o masura mai mare decât femelele, apara cu îndârjire locurile de ponta, „cuiburile". În acest teritoriu au loc reproducerea si cresterea puilor. Reptilele au teritorii individuale de marime variabila în functie de talia ocupantului, regimul de hrana si modul de viata. Speciile din stepe si deserturi au teritorii întinse, cele din conditii optime de viata au teritorii mici, de câtiva metri, asa cum este cazul sopârlei de câmp (Lacerta agilis), sopârlei de stepa (Lacerta taurica) si gusterului (Lacerta viridis) de la noi. Comportamentul lor apara teritoriul împotriva indivizilor din propria specie. Apararea teritoriului se realizeaza numai în perioada reproducerii caz întâlnit la sopârla de câmp sau permanent ca la sopârla de stepa si vipera. De exemplu, vipera de stepa (Vipera ursinii) din Moldova traieste tot anul în acelasi teritoriu. Aici stau la pânda, se adapostesc, se însoresc, se reproduc. Pasarile îsi apara teritoriul prin semnale vocale reprezentând cântece de avertizare, iar la nevoie recurg la lupta fizica. Ele utilizeaza teritoriul în functie de mai multe scopuri: a) pentru satisfacerea nevoilor nutritive si ca habitat, de exemplu: maleandru (Erithacus rubecula), ochiul-boului (Troglodytes troglodytes) etc; b) ca domiciliu, teritoriul fiind limitat la suprafete mici constând în cuib si împrejurimile sale, o tufa, un arbore pe care îl folosesc ca loc de odihna, ca de exemplu: ciocanitoarea verde (Picus viridis), speciile de sturz (Turdus); teritoriu exclusiv pentru hranire care poate avea o suprafata mica, ca de exemplu: sturzul de vâsc (Turdus viscivorus); teritorii cu raza de 100 m, caz întâlnit la muscarul negru (Muscicapa atricapilla); cu o raza de 300 m, de exemplu codrosul (Phocnicurus), sau pe un diametru de 4-6 km ca la sorecarul încaltat (Buteo lagopus); c) teritoriu pentru împerechere unde se realizeaza jocurile nuptiale cum sunt locurile pentru toaca la cocosul de munte (Tetrao urogllus), locurile pentru lupta între masculi la fluerarul gulerat (Philomachus pugnax); d) teritoriu pentru depunerea oualor, clocirea lor si cresterea puilor, reprezentând cuibul si spatiul din jurul sau si este aparat de ambii parinti. Mamiferele au teritorialismul foarte dezvoltat. Dintre rozatoare, veverita îsi pastreaza teritoriul si în timpul iernii. Perechile se formeaza toamna si îsi amenajeaza locuri de refugiu si rezerve de hrana. În anii cu hrana putina apar conflicte între indivizi care îsi disputa teritoriul. Cei învinsi migreaza spre alte locuri. Hârciogul (Cricetus cricetus) îsi apara teritoriul cu energie atunci când este încalcat de alti concurenti. La castor (Castor fiber) teritoriul este amenajat si aparat de un cuplu (mascul si femela) pentru o perioada mai îndelungata sau pentru toata viata. Carnivorele cum sunt râsul (Linx linx), pisica salbatica (Felis silvestris lybica) sunt mamifere cu teritorialitate permanenta, ele îsi marcheaza teritoriul prin urina, la fel lupul (Canis lupus). La mamiferele ierbivore, teritoriile sunt întinse dar slab marcate. Comportamentul lor teritorial are mai mult sens de a apara accesul la femela, de exemplu, la caprioara (Capreolus capreolus carpaticus), în turmele care sunt formate din mai multe femele si un mascul, ultimul apara teritoriul tot timpul verii, în timpul fatarii si pâna când rutul a luat sfârsit. Primatele din cadrul ecosistemelor ecuatoriale au comportamentul teritorial foarte complex. Acesta este determinat de varietatea contextelor ecologice aflate mâna în mâna cu organizarea fina a relatiilor dintre indivizi si grupuri (Valeria Barbu, 1982). Teritoriul este aparat prin strigate foarte puternice si marcari olfactive. Manifestarile comportamentale vocale de aparare a teritoriului sunt întâlnite la speciile care traiesc în locuri deschise, exemplu cetele de babuini (Papio cynocephalus). Maimutele de padure au o teritorialitate putin dezvoltata, desi biotopul pe care îl populeaza poseda hrana abundenta. Aici comunicarea vocala si optica este mai dificila. Cazul este întâlnit la cimpanzeu (Pan troglodytes) si maimutele urlatoare (Alouatta). De exemplu, maimutele emit sunete foarte puternice, care se aud la mari distante. Gibonul (Hylobates) îsi apara teritoriul fara prea mult zel. 80

Elemente de ecologie Studiile ecologice realizate asupra populatiilor de animale evidentiaza faptul ca dimensiunea teritoriului este legata de densitatea populatiei. El se reduce sau dispare la unele „populatii dupa parcurgerea perioadelor critice (ponta, cresterea puilor etc., de exemplu la pesti, pasari). Teritoriul folosit pentru reproducere este mult mai bine aparat decât cel folosit pentru hranire, caz întâlnit la pesti, reptile, pasari si mamifere ierbivore gregare. Agregarea reprezinta gruparea indivizilor unei populatii în familii, colonii, cârduri, turme, haite, bancuri etc. Cauzele agregarii indivizilor sunt variate. Pot folosi mai bine conditiile de mediu, se pot apara mai bine de dusmanii lor naturali si favorizeaza reproducerea speciei etc. În ceea ce priveste reproducerea, gradul de agregare este în raport invers cu mobilitatea. La plantele care se înmultesc vegetativ prin stoloni, rizomi, tuberculi, agregarea este densa. Agregarea poate fi consecinta diferentelor locale ale mediului terestru sau acvatic, întrun biotop terestru pe care se afla instalata o biocenoza exista o neuniformitate de agregare a indivizilor populatiilor de plante sau animale. Unele specii de plante sau animale prefera locuri mai umede, altele locur i semiaride sau mai uscate. O alta conditie o prezinta textura si structura solului, concentratia elementelor minerale în sol, prezenta rocilor- mama în adâncime, aeratia solului, termica solului etc. În mediul acvatic luminozitatea, aeratia, prezenta elementelor minerale în apa sau în bentos etc. favorizeaza agregarea microfitelor, macrofitelor si legate de acestea a animalelor nevertebrate si vertebrate. În lumea animala, mai ales la multe populatii de vertebrate, agregarea determinata de reproducere sau factorii ecologici îmbraca forme specifice. Familia, constituie pentru unele animale gruparea de baza a populatiei si reprezinta asociatia dintre parinti si descendenti. Durata existentei familiei este variabila, la unele populatii ea se reduce numai la epoca de ecloziune sau de nastere a progeniturii lor. La unele insecte, dupa eclozare, femela se ocupa de larve, caz întâlnit la gândacii de scoarta (fam. Scolytidae, genul Xylosterus). La multe animale vertebrate, mai ales la pasari si mamifere, familia este formata dintr-un singur parinte si puii sai, sau din doi parinti si puii lor. La unele pasari femela îngrijeste si apara puii, de exemplu femela cocosului de munte (Tetrao urogallis), caz întâlnit si la unele mamifere cum este caprioara (Capreolus capreolus). In aceste conditii familia este constituita din femela si puii sai. La multe populatii de pasari, familia este formata din femela, mascul si pui. Acest aspect este întâlnit la graur, potârniche, corcodel, barza, pelican etc. La hranirea, protejarea puilor si învatarea îndeletnicirilor vietii participa ambii parinti. Este specifica si emotionanta grija adultilor pentru puii lor. În natura exista însa si populatii unde familia este formata din mascul si pui. Un exemplu îl reprezinta calutul de mare (Hippocampus guttulatus microstephanus), unde dupa eclozare puii sunt protejati 2-3 saptamâni în punga incubatoare de sub abdomen, apoi îi lasa sa-si vada singuri de rosturile vietii. În natura, în cadrul populatiilor se constata relatii interfamiliare. Asa sunt stolurile, cârdurile, bancurile, turmele, si haitele. Aceste agregari apar la schimbarile de clima diurne sau sezoniere pentru a rezista unei perioade reci si sunt determinate de necesitatea procurarii hranei, reproducerii si apararii de dusmani. La animalele nevertebrate se întâlnesc într-o masura mai mica si uneori au caracter de invazie (lacuste, fluturi etc). La animalele vertebrate însa ele sunt frecvente si impresioneaza printr-o organizare ierarhica, mai ales la mamifere. Modul de organizare le asigura eficienta actiunilor întreprinse. Conditiile climatice, abundenta sau precaritatea resurselor alimentare influenteaza frecventa, durata si amploarea acestor forme de asociere. Mamiferele erbivore mari (renul, zebra, antilopele) formeaza turme ime nse care se deplaseaza permanent în cautarea hranei si a apei. Taurii tineri de cerb comun (Cervus elaphus hippelaphus) si ciutele se asociaza în ciurde de iernare. Femelele de caprior (Capreolus capreolus transsylvanicus) împreuna cu iezii se asociaza frecvent înca din timpul verii, în ciopoare cu alte caprioare cu sau fara iezi. Adesea se întâlnesc ciopoare mixte, alcatuite din femele si masculi. Acest mod colectiv de viata este 81

Elemente de ecologie mult mai frecvent în câmpul agricol, unde asigura o aparare mai eficienta a grupului. Mamiferele carnivore cum sunt lupii, câinii salbatici, sacalii se organizeaza în haite pentru a prada turmele de animale domestice sau salbatice. Haita este condusa de un individ cu experienta. Tactica de atac este specifica si aproape infailibila. Nu se actioneaza la întâmplare. Multe pasari (ciori, sturzi, grauri etc.) dupa terminarea perioadei de reproducere alcatuiesc stoluri, uneori imense, care zboara de ici-colo cautând hrana. Când vremea se înaspreste, lisitele (Fulica atra) se aduna în stoluri si pornesc în cautarea portiunilor de apa neînghetata din care îsi procura hrana. La aparitia unui dusman, întregul stol se apara reusind înlaturarea pericolului, punându-1 pe fuga.

Fig. 26. Forma bancurilor de sardele: A - banc de sardele în miscare; B - banc de sardele imobil (dupa G. V. Nicolski, 1962). La pesti, bancul reprezinta o grupare de indivizi ce apartin aceleiasi specii, cu importanta adaptativa. Se cunosc cazuri când indivizii unei specii de pesti se asociaza permanent la bancurile formate de reprezentantii unei alte specii. In timpul migratiei pestii se concentreaza adeseori în mase enorme, formate din milioane si chiar miliarde de indivizi. Bancul de pesti are o anumita structura, marime si forma în scopul asigurarii unor conditii hidrodinamice favorabile pentru miscare si orientare. La unele specii de pesti forma bancului în miscare se deosebeste de forma bancului imobil (fig. 26). In timpul miscarii în banc pestii se aranjeaza unii fata de altii într-un anumit mod, în functie de câmpul de forte ce se formeaza în jurul corpului (fig. 27).

Fig. 27. Câmpul de forte în jurul pestilor în miscare A - pesti ce se atrag reciproc; B - pesti care din punct de vedere mecanic nu se influenteaza reciproc; C-pesti care se resping reciproc (dupa C. Parvu, 2001). 82

Elemente de ecologie Orientarea pestilor în banc se face cu ajutorul orga nelor vizuale si al liniei laterale. Agregarea în bancuri a pestilor are loc pentru protectia împotriva dusmanilor, pentru cautarea hranei sau a cailor de imigratie, pentru reproducere când îsi depun ponta si pentru iernare. Importanta ecologica adaptativa trofica a bancului se manifesta cel mai puternic la pestii gregari pelagici care se hranesc cu zooplancton. Astfel grupati descopera mai repede aglomerarile de organisme trofice, pastreaza mai usor contactul cu ele, iar hranirea este mai intensa decât în stare solitara. Pestii adunati în banc descopera la timp rapitorii, evitarea acestora este mai usoara si indentifica mai repede drumul de migratie, gasind mai lesne punctele de orientare. La atacul unui rapitor bancul adeseori se împrastie dezorientându-1 pe agresor. Alteori bancul are actiune protectoare directa împotriva rapitorilor. De exemplu, la apropierea stavridului ca rapitor, hamsia se organizeaza într-o aglomerare compacta, desfasurând o miscare în cerc. Daca stavridul nu reuseste sa sparga aceasta aglomerare a bancului, el nu va putea prinde nici macar un exemplar. La rândul lui, stavridul, când este atacat de palamida ca rapitor, formeaza o aglomerare compacta din care cu greu poate extrage câte un exemplar. Multe specii de pesti care în timpul zilei se mentin adunati în bancuri, în timpul noptii se despart în mici grupuri sau stau izolati. Aceasta actiune este un excelent mijloc de protectie a populatiei împotriva rapitorilor care se hranesc noaptea. Colonia este o treapta superioara în agregare si reprezinta o grupare temporara sau permanenta de indivizi. Ea poate avea caracter temporar si este organizata în scopul reproducerii. Se întâlneste la unele specii de pasari si toate mamiferele marine ce populeaza regiunile arctice si antarctice. La pasari, cauza asocierii în colonii o constituie existenta unor locuri limitate de cuibarit si a unor resurse bogate în hrana. Colonia cu caracter permanent este întâlnita la albine, viespi, furnici, termite sau insecte sociale. Agregarea poate creste competitia între indivizii populatiei pentru hrana, spatiu, apa. Acest inconvenient este contrabalansat de o crestere a supravietuirii populatiei sau a grupului. Indivizii grupati au o mortalitate mai scazuta decât indivizii izolati. Acest aspect este valabil atât în timpul perioadelor climatice nefavorabile, cât si în alte conditii. Între animalele din cadrul coloniei se stabilesc relatii complexe. Fiecare individ are un loc propriu pentru odihna si pentru cuibarit sau cresterea puilor. Locurile de hrana sunt comune, iar procurarea ei se face individual. Coloniile formate în perioada reproducerii se prelungesc pe întreaga perioada de crestere a puilor. Speciile de pasari cum sunt pelicanii, cormoranii, lopatarii, tiganusii, pinguinii acvatici si altele formeaza colonii ce numara sute si mii de indivizi. Multe din coloniile lor se întâlnesc în deltele unor fluvii (Delta Dunarii, a Ronului, a Volgai). Acestea valorifica bine teritoriul de cuibarit si resursele alimentare. Coloniile sunt pure si apartin unei singure specii sau exista colonii mixte, care cuprind pasari de diferite specii. În cadrul coloniilor mixte, viata coloniala determina la membrii ei reproducerea într-o oarecare masura a instinctului teritorial. În regiunile arctice si antarctice mamiferele marine: leul de mare (Otaria byronia), elefantul de mare (Mirounga leonina) formeaza colonii în perioada reproducerii. Liliecii, care sunt mamifere cavernicole formeaza colonii în care se odihnesc, dorm si îsi cresc puii. Animalele coloniale influenteaza favorabil microclimatul si se pot apara mai bine împotriva eventualilor dusmani. Insectele sociale realizeaza colonii permanente. Colonia este formata dintr-un numar imens de indivizi. În interiorul comunitatilor exista relatii de cooperare între indivizii populatiilor care au o diviziune a muncii. Exista categorii de indivizi care îndeplinesc functii precise ceea ce corespunde unei orga nizari sociale. Ecologic, acest aspect este de mare importanta. Indivizii care alcatuiesc colo nia se deosebesc între ei prin aspectul morfostructural, prin comportament si rolul pe care îl îndeplinesc. Termitele au colonia formata dintr-un numar imens de indivizi. Cuiburile termitelor sunt bine construite, mari, uneori ajung la înaltimea de 6 m, diametrul de 15-20 m, greutatea deasupra solului pâna la 1000 t, iar împartirea interioara este „inginereasca", acoperind nevoile de confort si utilitate (fig. 28). 83

Elemente de ecologie

Fig. 28 - Cuib sectionat de termite: a - depozit de alimente; b - camere de locuit. c - dormitoarele masculilor si femelelor aripate (dupa M. Amar, Al. Tuta, 1974). Indivizii coloniei sunt organizati în caste. Femela reproducatoare asigura depunerea oualor necesare aparitiei unei noi progenituri; masculii fecundeaza femela; lucratoarele sunt oarbe, ele se îngrijesc de hranirea progeniturii si constructia termitierei; soldatii apara colonia de dusmani. La furnici familia coloniei este formata din una sau mai multe matci, singurele capabile de a lasa urmasi prin depunerea de oua; masculii au rol în fecundarea matcii; lucratoarele au rolul de procurare a hranei, hranirea progeniturii, repararea cuibului, îndepartarea deseurilor etc; „soldatii" au rolul de paza si aparare a comunitatii. Ei ucid sau alunga dusmanii. La unele specii (Colobopsis truncata) „soldatii" joaca rol de „usi". Stau postati în dreptul galeriilor subterane care duc la cuib. Furnica care vrea sa treaca îl atinge pe soldatul- usa cu antenele. Acesta receptioneaza semnalul de libera trecere si se da la o parte. În cazul unor intrusi, el actioneaza adecvat. În perioadele de liniste soldatii multor specii de furnici ajuta la aducerea sau depozitarea hranei. Ocuparea unei functii depinde de vârsta indivizilor. Furnicile foarte tinere îndeplinesc munci în interiorul cuibului si cât mai în profunzime. Prin înaintarea în vârsta pot trece la posturi de paza sau alte activitati în afara cuibului. Albina melifera (Apis mellifera) are în colonie relatii bine organizate. Matca depune oua pentru asigurarea unei noi progenituri; trântorii fecundeaza matca; lucratoarele construiesc si repara celulele, hranesc larvele, viziteaza florile pentru culegerea de nectar si polen, primesc si depoziteaza nectarul si polenul, produc mierea, asigura curatarea si paza stupului, asigura microclimatul stupului. Ordinea în stup este asigurata de matca, care le influenteaza comportamentul prin feromonii ce îi secreta si pe care lucratoarele îl ling de pe corpul ei. Agregarea indivizilor în familii, a fa miliilor din cadrul aceleiasi specii în stoluri, cârduri, turme, ciopoare, ciurde, haite, bancuri si agregarea indivizilor în colonii pure sau mixte sunt caracteristice multor populatii de animale si corespund unor adaptari ecologice de mentinere a populatiilor si integrarea lor în anumite tipuri de ecosisteme. 3.1.3. Functiile ecosistemului Fiecare ecosistem are anumite trasaturi fizice si chimice. Structurii oricarui ecosistem îi corespund functii bine determinate care rezulta din interactiunea partilor componente ale biocenozei, dintre acestea si partile componente ale biotopului. Între ele exista o strânsa interdependenta. Biocenoza este legata indisolubil de biotopul ei. Structura si functiile bio84

Elemente de ecologie cenozei sunt integrate în structura si func tiile ecosistemului ca întreg. În ecosistem se disting trei functii esentiale, strâns corelate între ele: - trecerea fluxului de energie prin ecosistem; - circuitul de substante prin ecosistem; - autoreglarea ecosistemului. 3.1.3.1. Functia energetica a ecosiste mului În natura, comportamentul oricarui sistem biologic, nebiologic sau mixt se desfasoara conform principiilor termodinamicii de conservare a energiei si de degradare a ei. Principiul conservarii energiei consta în faptul ca energia nu este creata si nici distrusa ci doar transformata dintr-o forma în alta. Intrarile de energie într-un sistem trebuie sa fie egale cu iesirile. Sub raport energetic nimic nu se pierde, nimic nu se câstiga ci totul se transfo rma. Principiul degradarii energiei consta în aceea ca în orice proces energetic o parte din energia potentiala se degradeaza si se disperseaza sub forma de caldura. Randamentul transformarii este totdeauna mai mic decât 1. Organizarea ecosistemului se mentine prin desfasurarea permanenta a unor transformari energetice cu degradarea unei parti a energiei potentiale în energie calorica. Energia calorica (caldura) nu mai poate fi reut ilizata de ecosistem, ea se pierde prin dispersare. Aceasta presupune intrarea în ecosistem a noi cantitati de energie potentiala. Printr-un ecosistem energia se scurge unidirectional într- un flux continuu. Sursele de energie pentru ecosisteme sunt energia electromagnetica a radiatiilor solare si energia chimica a diferitelor substante anorganice. Cea mai importanta din acestea este energia solara, deoarece radiatia solara constituie unica sursa primara de energie libera pentru biocenozele ecosistemelor, unde plantele (microfite, macrofite) si bacteriile fotosintetizante o convertesc prin fotosinteza în energie chimica potentiala înglobata în legaturile chimice din substantele organice sintetizate. Autotrofele chemosintetizante au o pondere neglijabila. Ele sunt reprezentate de câteva genuri de bacterii ce obtin energia metabolica prin oxidarea aeroba sau anaeroba a unor substante minerale. Energia solara incidenta pe Terra este de 1,94 cal/cm2 /minut, ceea ce corespunde la 1,02 x 107 cal/m2 /an. Intrarea energetica în ecosistem are loc sub forma de energie calorica si energie luminoasa. Energia calorica este data de radiatii din zona infrarosu. Ea este absorbita de scoarta terestra si masa de apa din biotop, de unde apoi treptat este degajata în atmosfera; este absorbita în timpul zilei si este iradiata de regula noaptea. Astfel se creeaza în ecosistem o ambianta compatibila cu via ta influentând desfasurarea proceselor energetice care strabat ecosistemul. Energia luminoasa data de radiatiile din zona de raze vizibile fotosintetic activa poate fi stocata si apoi utilizata de catre organismele vii din ecosistem. Substantele sintetiza te se acumuleaza în procesul de crestere a biomasei lor. Biomasa reprezinta cantitatea de substanta organica prezenta la un moment dat în ecosistem. Se compune din masa tuturor organismelor vii la care se adauga necromasa, respectiv resturile moarte ale organismelor, înca nemineralizate. Ea se realizeaza în cadrul unui proces complex de productie bio logica reprezentata prin productie primara si productie secundara. 3.1.3.1.1. Productia primara

Productia primara consta în cantitatea de substanta organica sintetizata de plantele verzi (microfite, macrofite), de bacteriile fotosintetizante si bacteriile chemosintetizante într- un biotop terestru sau acvatic, corespunzatoare unei perioade de timp variabila ca durata. Ea asigura eficienta schimbului de energie si a circuitului nutrientilor între populatiile plantelor, animalelor si descompunatorilor din ecosistem, reprezentând totodata o trasatura proprie integrativa a sistemului, concretizând caracterul sau organizat (fig. 29). Unica forma 85

Elemente de ecologie de transfer de energie între nivelurile trofice ale biocenozei unui ecosistem este energia chimica rezultata din fotosinteza si chimiosinteza. Intensitatea si eficienta fotosintezei sau a chimiosintezei nu depind numai de sursa de energie, respectiv de energia solara în primul caz sau de energia chimica în cel de-al doilea caz, ci si de cantitatea de dioxid de carbon, de reciclarea nutrientilor de catre bacterii, de temperatura etc. Toate aspectele se leaga strâns între ele. Dioxidul de carbon, pe lânga alte surse, provine din respiratia plantelor, animalelor si bacteriilor. O mare parte din nutrienti provin din excretele animalelor ori din descompunerea lor sau a plantelor dupa moarte. Intensitatea activitatii bacteriilor depinde de anumite enzime, vitamine sau alte substante care sunt lasate în mediu de plante sau animale. În mod direct sau indirect productia primara constituie sursa de hrana pentru toate speciile heterotrofe din ecosistem. Ea se diferentiaza în bruta si neta.

Fig. 29. Fluxurile de carbon si de energie libera într-un ecosistem (dupa D. G. Marginean. 1982). Productia primara bruta PPB reprezinta cantitatea totala de materie organica sintetizata, respectiv întreaga energie asimilata de organismele autotrofe din ecosistem. O parte din aceasta energie este folosita de producatorul primar însusi pentru desfasurarea proceselor metabolice proprii (necesare sintezelor organice, reproducerii, miscarii etc). Folo sirea energiei în acest scop se exteriorizeaza prin respiratie. O alta parte a energiei se acumuleaza sub forma de substanta organica a celulelor si tesuturilor. Substanta organica acumulata reprezinta productia primara neta. Productia primara neta PPN consta în cantitatea de materie organica realizata prin sinteza (fotosinteza, chimiosinteza) de catre producatorii primari din care se scade cantitatea de materie organica consumata prin respiratie pentru desfasurarea proceselor metabolice proprii. În consecinta ea reprezinta substanta organica acumulata sub forma de rezerva si disponibila ca hrana pentru nivelul trofic al fitofagilor. Cantitatea de substanta organica acumulata (productie neta) într-o perioada de timp si existenta la un moment dat în ecosistem constituie biomasa. Viteza (rata) cu care se acumuleaza biomasa în ecosistem reprezinta productivitatea primara. Ea evidentiaza masura fluxului de energie raportata la unitatea de timp si suprafata care a intrat în ecosistem si variaza în cursul anilor, anotimpurilor si chiar în perioade mai scurte. De asemenea, productivitatea primara variaza în limite foarte largi de la un ecosistem la altul în 86

Elemente de ecologie functie de factorii ecologici ai biotopului (intensitatea luminii, temperatura, apa, elemente nutritive) si caracteristicile biologice si fenologice ale producatorilor primari. Marile adânci fara curenti ascendenti si terenurile aride au o productivitate primara slaba 0,5-0,1 x 106 cal / m2 / an. În primul caz, factorii limitanti constau în lipsa unor elemente nutritive, iar în ultimul caz în lipsa apei. Fitocenozele ierboase uscate (preerii, stepe), fitocenozele silvice (paduri) de pe soluri uscate, agrofitocenozele extensive, fitocenozele din lacurile adânci etc. au o productivitate de 0,5-4 x 106 cal/m2 /an, în medie 1 x 106 cal / m2 / an. Fitocenozele silvice si filocenozele erbacee mezofile terestre, fitocenozele acvatice si palustre din lacurile putin adânci, agrofitocenozele permanente (culturi permanente) au productivitatea primara de 4-12 x 106 cal/ m2 /an. Fitocenozele silvice ecuatoriale umede, agrofitocenozele intensive tropicale (bananiere, de trestie de zahar), formatiunile aluviale, estuarele, fitocenozele din recifele de corali au o productivitate de 1 0- 3 0 x 106 cal I m2 /an. În orice ecosistem capacitatea maxima de fixare a energiei luminoase nu depaseste 30- 40 x 106 cal / m2 / an. Factorii limitanti ai fotosintezei (intensitatea luminii, temperatura, cantitatea de CO2 , cantitatea de apa din sol, substantele toxice etc.) guverneaza sinteza de materie organica. Randamentul în conversia energiei de catre ecosisteme are valori medii si mici: padurile 1,2 %; culturile 0,66 %; pajistile 0,66 %; tundra 0,13 %; desertul 0,06 %; oceanul 0,12 %. La nivelul biosferei randamentul mediu de conversie a energiei solare incidente este cuprins între 0,15 % si 0,18 %, respectiv 0,3 % la nivelul ecosistemelor continentale si 0,12 % la nivelul ecosistemelor oceanice. Desi randamentul productivitatii primare pare redus, anual, în biosfera se sintetizeaza o cantitate de cca 155,2 x 109 t materie organica, echivalenta cu o cantitate de energie fixata de 686,9 x 1018 cal (C. Parvu, 2001). Pe Glob productia anuala totala a industriilor chimica, metalurgica si miniera este de cca 9 x 1010 t, iar productia anuala de energie atinge doar 58,25 x 1018 cal, respectiv 9% din cea solara convertita si stocata în plante. Din comparatia acestor date, iese clar în evidenta faptul ca productia primara realizata prin fotosinteza de catre microfite si macrofite reprezinta cel mai grandios proces de transformare chimica si energetica de pe Terra. În ansamblu, productia primara va riaza cantitativ în functie de caracteristicile fitocenozelor si biotopurilor din mediul terestru si acvatic. Factorii limitativi sunt cantitatea de energie primita, umiditatea, continutul biotopului în elemente minerale, temperatura. Productia si productivitatea primara scad de la Ecuator spre poli atât în ecosistemele terestre cât si în cele acvatice. Eficienta ecologica a productiei primare consta în raportul dintre energia consumata pentru fotosinteza sau chimiosinteza si energia primita. În cadrul ecosistemelor terestre pentru stabilirea eficientei fotosintezei se iau in considerare mai multe raporturi: a) raportul dintre energia solara absorbita Ea si energia solara incidenta E1 unde valoarea medie este de 0,5; b) Raportul dintre productia primara PPB si energia absorbita Ea unde valoarea medie este de 0,004, iar valoarea maxima de 0,01; c) raportul dintre productia primara neta PPN si productia primara bruta PPB unde valorile variaza între 0,4 si 0,85, respectiv între 40– 85 %. 3.1.3.1.2. Productia secundara

Reprezinta energia acumulata în biomasa organismelor heterotrofe. Ea provine din productia primara neta realizata de plantele fotosintetizante, bacteriile fotosintetizante si bacteriile chimiosintetizante. Dintre aceste trei grupe de producatori primari, plantele au un rol cantitativ determinant în orice ecosistem, exceptând ecosistemele hidrotermale oceanice unde producatorii primari sunt bacteriile chimiosintetizante, ele constituind sursa primara de hrana pentru consumatorii biocenozelor bentonice de aici. Energia stocata în biomasa producatorilor 87

Elemente de ecologie primari este transferata sub forma de hrana prin reteaua trofica la organismele heterotrofe reprezentate de consumatori si descompunatori. O parte din hrana este asimilata si utilizata pentru sinteza de compusi proprii, o alta parte este eliminata sub forma de fecale si urina. O parte din substantele asimilate serveste pentru nevoile energetice ale consumatorilor (metabolism), iar alta parte se acumuleaza sub forma de biomasa. Viteza (rata) transferului de energie sub forma de hrana prin intermediul lanturilor trofice si acumularea ei sub forma de biomasa reprezinta productivitagea secundara. Exista productivitate secundara bruta care consta din întreaga energie asimilata de consumatorii unui nivel trofic si productivitate secundara neta reprezentata de energia acumulata în biomasa acestora. Tipul consumatorilor si biomasa lor variaza foarte mult de la un ecosistem la altul si în cadrul aceluiasi ecosistem de la un nivel trofic la altul. Eficienta energetica la animalele fitofage si zoofage are valori mai ridicate decât la plante. Plantele transforma energia radianta provenita de la soare în energie chimica (sub stanta organica). Procesul de sinteza este însotit de pierderi însemnate. Animalele consuma substanta organica gata sintetizata. Ele nu schimba forma de energie, ci doar modifica structur ile moleculare. La animalele fitofage eficienta asimilarii este mai mica decât la zoofage. Hrana vegetala (celuloza, lignina) contine mai putina energie si este mai greu digerabila decât hrana animala ce contine multa energie si este mai usor digerabila. La animalele fitofage, eficienta asimilarii depinde si de valoarea nutritiva a plantelor sau a unor parti din plante. Astfel, în ecosistemele terestre la animalele xilofage (care se hranesc cu lemn) eficienta asimilarii este de 15%; la animalele care se hranesc cu frunze, ramuri tinere, eficienta asimilarii este de 40%; la animalele ce pasc iarba (mamifere erbivore) eficienta asimilarii este de 60 %, iar la cele care consuma seminte, fructe eficienta este de 80 %. În ecosistemele acvatice, eficienta asimilarii la zooplancton variaza între 50-90 %. Factorul hotarâtor îl reprezinta calitatea hranei formata din algele planctonice. Cea mai mare eficienta a asimilarii este atunci când animalele din zooplanclon se hranesc cu alge verzi (cloroficee), iar cea mai scazuta când se hranesc cu diatomee care au schelet silicios (N. Botnariuc. A. Vadineanu, 1982). La animalele carnivore eficienta este mai mare si în limite mai strânse decât la fitofagi. Aceasta datorita calitatii hranei. Dar si aici apare o diferentiere. La animalele insectivore, unde hrana este formata din insecte eficienta asimilarii este de 70-80 %. Chitina care intra în structura scheletului lor extern este greu digerabila. La animalele carnivore tipice (lup, râs, leu, leopard) eficienta asimilarii este de cca 90 %. Eficienta productiei secundare (productiei nete) este data de raportul dintre productia secundara si energia asimilata. La animalele fitofage eficienta este mai ridicata decât la animalele carnivore. Animalele fitofage având hrana suficienta (plante) nu fac deplasari mari în cautarea ei, iar energia cheltuita este mai mica. Cantitatea de energie pe care o folosesc animalele carnivore este mare. Ea este utilizata pentru întretinere (metabolism bazal) si pentru diferite forme de miscare necesare în cautarea animalelor cu care se hranesc, urmarirea si rapunerea lor, aparare, reproducere etc. Eficienta unui nivel trofic al consumatorilor reprezinta eficienta ecologica. Ea este data de raportul dintre productia secundara a nivelului respectiv si productia nivelului precedent. Acesta evidentiaza randamentul transferului de energie de la un nivel trofic la altul, având în vedere hrana (energia) pe care a avut-o la dispozitie. Eficienta depinde de structura nivelurilor trofice. În ecosistemele naturale nivelul producatorilor primari, respectiv plantele, este consumat de animalele fitofage. Prezenta unui numar cât mai variat de specii fitofage va valorifica mai bine resursele de hrana. Productia secundara a unui astfel de nivel va fi mai mare decât acolo unde speciile de animale sunt mai putin diversificate. Eficienta ecologica va fi mai mare în primul caz si mai mica în cel de al doilea caz.

88

Elemente de ecologie 3.1.3.1.3. Fluxul de energie în ecosistem

Functionarea oricarui ecosistem este conditionata permanent de primirea energiei din exterior. Aceasta strabate ecosistemul într-un flux continuu cu debit descrescând. Energia solara incidenta este captata partial de producatorii primari si transformata în productie primara bruta PPB. O parte din energia acumulata sub aceasta forma se pierde în procesul respiratiei R. O alta parte se acumuleaza în biomasa sub forma de productie primara neta PPN. Energia fixata în productia primara neta constituie sursa de energie ca hrana pentru consumatorii primari C1 reprezentati de fitofagi, iar alta se transforma în detritus dupa moartea plantelor. Detritusul este consumat partial sau total de detritofagi si descompunatori. Din cantitatea totala de energie consumata sub forma de hrana de catre fitofagi o parte serveste pentru desfasurarea activitatii lor si se risipeste sub forma de caldura în respiratie R 1 , o alta parte este eliminata în mediu sub forma de excrete, iar o alta parte se acumuleaza sub forma de biomasa, reprezentând productia consumatorilor primari sau productia fitofagilor P1 . Aceasta constituie sursa de energie (hrana) pentru consumatorii secundari C2 reprezentati de animalele carnivore. Ele consuma o parte din energia (hrana) disponibila, iar o parte se pierde sub forma de deseuri sau cadavre care intra în alcatuirea detritusului. Pe scurt, energia solara incidenta fixata în productia neta a plantelor constituie sursa de energie pentru consumatorii primari (fitofagi, detritofagi), acestia constituind sursa de energie pentru consumatorii secundari de ordinul I sau carnivorele primare, care la rândul lor servesc ca sursa de energie pentru consumatorii secundari de ordinul II sau carnivorele secundare, iar acestea ca sursa de energie pentru consumatorii tertiari. Fluxul de energie trece de al un nivel trofic la altul prin intermediul lanturilor trofice, iar cantitatea de energie acumulata se reduce treptat de la un nivel trofic la altul. Trecerea de la un nivel trofic la altul si în interiorul fiecaruia are loc cu pierderi de energie (fig. 30).

Fig. 30. Sursa de energie si circulatia ei în ecosistem. P-producatori primari; C1 -consumatori primari; (fitofage); C2 -consumatori secundari de ordinul I sau carnivore primare; C3 - consumatori secundari de ordinul II sau carnivore secundare; C4 - consumatori tertiari sau de vârf; G - modificarea de potential energetic, energia strabate ecosistemul într-un flux continuu cu debit descrescând (C. Pirvu, 2001).

89

Elemente de ecologie Randamentul ecologic dintr-un ecosistem este guvernat de sursa de energie, de randamentul de exploatare a resurselor de energie (hrana), de randamentul de asimilare a energiei (hranei) ingerate si de randamentul productiei nete. Fluxul de energie prin ecosistem corespunde urmatoarelor legitati: § § §

productia neta scade de la nivelul producatorilor la cel al consumatorilor, raportul dintre niveluri este de 1/10; cantitatea de energie eliminata prin respiratie raportata la productia bruta creste de la nivelul producatorilor primari spre cel al consumatorilor de rang tot mai înalt, dat fiind nivelul evolutiv al speciilor; eficienta utilizarii energiei (hranei) disponibile creste de la nivelul producatorilor primari spre cel al consumatorilor de ranguri tot mai înalte.

3.1.3.2. Circulatia materiei în ecosistem La ecosistem circulatia substantelor este dependenta cantitativ si calitativ de structura biocenozei si a biotopului. Între aceste parti inconfundabite si inseparabile exista, în ambele sensuri, o migratie permanenta a elementelor chimice. Caile de migratie a elementelor se realizeaza la nivelul biotopului prin solutiile apoase sau gazoase, iar la nivelul biocenozei prin lanturile trofice. Acest circuit biogeochimic are caracter local si este pus în miscare de energia solara fixata partial de ecosistem prin producatorii primari. Trecerea de elemente chimice din biotop în biocenoza se face selectiv. Selectivitatea este asigurata de producatorii primari. Lua ti din mediu, atomii elementelor chimice sunt legati în substante organice de complexitate diferita. Prin intermediul lanturilor trofice acestia trec de la producatorii primari la consumatori. Aici sunt retinuti si utilizati în noi sinteze, iar o parte sunt eliminati ca deseuri metabolice. Procesul de eliminare sau retinere are, de asemenea, un pronuntat caracter selectiv. Elementele chimice ajung din biocenoza în biotop prin respiratie, transpiratie, excretie, fecale, prin moartea organismelor sau a unor organe în cazul plantelor (frunze, crengi etc.) care intra în sfera de activitate a descompunatorilor. Mineralizând substantele organice, descompuna torii transfera elementele chimice din biocenoza în biotop. 3.1.3.2.1. C ircuitul substantelor în ecosistemele terestre

În pajisti, tufarisuri, paduri, culturi agricole are loc un permanent circuit de elemente chimice. Proportia si viteza cu care se realizeaza acest circuit difera de la un ecosistem la altul, iar în cadrul aceluiasi ecosistem de rezerva de elemente biogene care alimenteaza ciclurile biogeochimice. Circuitul apei. În ecosistemele terestre circuitul apei depinde de factorii climatici {precipitatii, caldura), de relief, de compozitia si structura vegetatiei. Prin precipitatii, apa care cade asupra unui ecosistem are destinatii diferite: 10-25 % este interceptata de vegetatie, iar 75-90 % ajunge al sol. O parte din apa ajunsa al sol se scurge superficial, o alta parte se infiltreaza ajungând în pânza de apa freatica, iar o alta parte este retinuta de sol. În cadrul ecosistemelor terestre un rol foarte important în circuitul apei îl au padurile. Aproximativ 65% din apa precipitatiilor este retinuta de sol, 15 % se infiltreaza si cca. 5 % se scurge la suprafata solului. Din apa existenta în sol 13 % se evapora, 38-43 % este absorbita de plante si eliminata sub forma de transpiratie, iar 1 % este folosita în sinteza de substanta organica. În cursul unei zile, cantitatea de apa eliminata prin transpiratie de un hectar de padure variaza în functie de specia le mnoasa: padurea de pin, 23 000 l, molid, 4300 1, fag, 33 000 1. Consumul de apa variaza de la o padure la alta. De exemplu, un hectar de padure de fag consuma între 2000-4000 m3 apa/an, în timp ce padurea de molid consuma mai multa. Valorile consumului de apa variaza cu vârsta, clasa de productie, tipul de structura si starea de vegetatie. 90

Elemente de ecologie Comparativ cu pajistea, padurea retine de cca. 6 pâna la 25 de ori mai multa apa. Scurgerea de suprafata în pajiste este de cca. 50%, iar în padure numai de 5%. Cantitatea mare de apa infiltrata (15%) în solul padurii împiedica coroziunea suprafetei lui si asigura alimentarea constanta a pânzelor freatice de care depinde mentinerea constanta a debitelor izvoarelor si cursurilor de apa. Prin transpiratie, padurea contribuie la mentinerea unei umiditati atmosferice ridicate. În zona montana, la limita superioara a padurii de molid se întind jnepenisurile. În aceste ecosisteme cantitatea medie de precipitatii este de 7000 m3 /ha/an. Din aceasta 50% este retinuta de ecosistem, iar restul revine evaporarii, transpiratiei si infiltrarii în sol. Formatiunile vegetale din acest ecosistem joaca un rol important în protectia padurilor aflate în zonele joase, a solului, a apelor. Circuitul elementelor minerale. Pentru sinteza materiei organice, organismele vii au nevoie de cca. 40 elemente chimice. Unele sunt fo losite în cantitate mai mare (C, N, H, O, K, P, S), altele în cantitate mai mica, dar prezenta lor în mediu este indispensabila (Ca, Fe. Mg, Na, Mn, Co, Ni). Intrarile lor în ecosistemele terestre se realizeaza prin atmosfera, precipitatii, aerosoli, prin dezagregarea mineralelor din roca mama si descompunerea organismelor moarte. În agroecosisteme (culturile agricole) o parte din elementele mine rale ajunge prin îngrasamintele chimice sau organice. Îndepartarea elementelor minerale (nutrientilor) din ecosistemele terestre se realizeaza prin scurgerea apei de suprafata, scurgerea apei subterane, prin evaporarea amoniacului din excretele animalelor si denitrificare. Nutrientii ajung în apa subterana prin antrenarea lor de catre apa de infiltratie care în cazul padurii strabate litiera, stratul organic si stratul mineral al solului. Elementele minerale scoase din ecosistem ajung cu sursa de apa într-un alt ecosistem fiind absorbite de plante si integrate în materia vie. În orice ecosistem terestru pe lânga pierderi si primiri de elemente minerale, exista un circuit local al acestora prin reciclarea materiei organice moarte si spalarea, de pe frunze sau alte parti ale plantelor, de catre precipitatii a substantelor minerale ajunse aici prin tr anspiratie. Descompunerea materiei organice moarte se realizeaza mai lent în padure si mai rapid în pajiste. O mare parte din elementele chimice eliberate din structurile organice si cele aduse prin precipitatii servesc pentru noi sinteze organice în care rolul principal îl au plantele, iar o alta parte este spalata si ajunge în apa subterana sau în apa râurilor prin scurgerile superficiale. Raportul dintre intrarile elementelor minerale din sol în plante si restituirea lor mediului variaza în functie de anotimp, de biocenoza si de stadiul succesio nal al ecosistemului. Pe anotimpuri, intrarile masive prin absorbtia elementelor minerale în plante si circulatia lor prin ecosistem au loc primavara si vara. Aceste solicitari ale producatorilor primari corespund cu activitatea intensa a descompunatorilor care mineralizeaza materia organica moarta, redând mediului elementele chimice de care au nevoie plantele pentru sintezele lor organice. Intrarile de elemente minerale din biotop în biocenoza si revenirea lor în biotop depind de stadiul de maturare a ecosistemului. De pilda, în padurile tinere din zona temperata aceste procese nu sunt în echilibru. Padurea se afla în crestere si prin aceasta are loc acumularea de biomasa. Biomasa padurii sporeste prin acumularea unei cantitati importante din totalul nutrientilor din sol (0,1-0,5). Ea stocheaza temporar o cantitate mare de energie chimica în lemnul si scoarta arborilor si arbustilor, care poate ajunge la cca 1,4 x 109 kcal. Circuitul carbonului este asigurat prin fotosinteza si respiratie. Respiratia producatorilor, consumatorilor si descompunatorilor asigura îmbogatirea atmosferei cu CO2. Fotosinteza îl fixeaza în materia organica, mentinându- se în atmosfera o concentratie de cca. 0,03 %. Padurea aflata în faza de crestere si acumulare de biomasa (arboret) fixeaza cca. 13 t/an/ha CO2 . Acesta este stocat în lemn, scoarta si humus. Humusul rezulta din necromasa curenta a padurii. Circuitul oxigenului este deosebit de important. Prin fotosinteza plantele lemnoase 91

Elemente de ecologie elimina în atmosfera cca. 30 t/an/ha oxigen. Contributia padurii la îmbogatirea atmosferei cu oxigen este considerabila. Padurea asigura umezirea permanenta a unui mare volum de aer. Acest lucru este posibil prin evapotranspiratie. Apa eliminata prin acest proces se ridica pâna la 30 %. O mare parte din apa este stocata în lemn si scoarta, o alta parte este utilizata si vehiculata de consumatori si descompunatori. Circuitul apei este si el complex. Circuitul azotului are o deosebita semnificatie biologica. El este transformat din azot molecular în azot mineral si fixat pe cale biologica de catre bacteriile fixatoare de azot libere sau simbionte. Acest lucru face ca solurile forestiere sa fie bogate în azot. Consumul realizat de catre producatorii primari ai biocenozei este compensat în proportie de 60-70 % de necromasa redata anual solului. Peste 60 % din azotul folosit de arborii, arbustii si plantele ierboase ale padurii provin din mineralizarea necromasei si a humusului. Aici exista o permanenta reciclare a acestui element (D. R. Târziu, 1994). O parte din azotul padurii se pierde prin apele freatice si atmosfera. Circulatia multor elemente chimice (K, Cu, Mg, S, P) este legata de miscarea apei în ecosistem. Acestea în proportie de 60-8 0% se recicleaza anual prin intermediul necromasei. Pe ansamblu primavara si la începutul verii în frunze se acumuleaza mai mult N, P, K, S, iar acumularile maxime de Ca au loc mai târziu. Consumul de nutrienti si eliberarea lor în mediu se echilibreaza mai bine la padurile mature. La acestea nu mai are loc un spor semnificativ de biomasa. Atât la o padure tânara cât si la una matura, toamna o mare parte din elementele chimice sunt retrase din frunze si depozitate în trunchiul si radacinile arborilor si arbustilor, iar la plantele ierboase în rizomi si radacini. Caderea frunzelor formeaza litiera. Stratul ei creste catre luna decembrie. Descompunerea frunzelor, a fructelor si a crengilor uscate asigura acumularea elementelor minerale în sol. În zona ecuatoriala, reciclarea ele mentelor minerale (nutrientilor) îmbraca cu totul un alt aspect. Aici lipsesc variatiile sezoniere, iar viteza reciclarii este crescuta. Temperatura relativ ridicata din tot timpul anului si ploile abundente creeaza conditiile ecologice necesare pentru o activitate imensa a microorganismelor. Ele descompun rapid litiera si nu are loc acumularea nutrientilor în sol. Concomitent are loc o dezagregare mai energica a mineralelor din roca mama. Apa de infiltratie asigura spalarea lor rapida, drenâ ndu- le în apa subterana. Plantele contracareaza acest fenomen prin cresterea vitezei de absortie a elementelor minerale si de circulatie a acestora în biocenoza. Exista adaptari specifice în acest sens. Radacinile au ramificatii ascendente. Vârful lor se întrepatrunde cu litiera. Pe masura ce are loc mineralizarea ei de catre descompunatori, micorizele simbionte cu radacinile, asigura transferul direct si rapid al elementelor minerale în corpul plantelor. Aici se adauga si structura multistratificata a padurii, care împreuna cu epifitele au adaptari de retinere si folosire eficienta a elementelor chimice din apele de precipitatie. Azotul atmosferic este fixat în azotul mineral pe suprafata frunzelor, a scoartei si interfata radacini - humus - sol. Acestea sunt adaptari specifice si de înalta specializare care asigura persistenta si stabilitatea sistemului. În ecosistemele de pajiste plantele extrag din sol pentru nutritie cantitati însemnate de azot, fosfor, potasiu, calciu, fier si alte macro si microelemente. Pentru fiecare tona de sub stanta uscata produsa, plantele consuma 20-30 kg azot, 2-4 kg fosfor, 20-25 kg potasiu si 4-5 kg calciu. Rezervele solului în elemente nutritive asimilabile se fac prin descompunerile partilor aeriene ale plantelor care toamna târziu mor în urma instalarii conditiilor climatice nefavorabile. În sintezele organice, plantele ierboase care formeaza covorul ve getal, folosesc o gama larga de elemente chimice. Dintre ele, cele mai importante cantitativ sunt azotul, fosforul si potasiul. Circuitul azotului este asigurat de nitratii rezultati din descompunerea cadavrelor de plante, animale nevertebrate si vertebrate, excretele animalelor din ecosistem, din azotul molecular atmosferic fixat de plantele leguminoase ce fac parte din covorul vegetal, din 92

Elemente de ecologie îngrasamintele chimice sau organice pe care uneori omul le adauga pentru stimularea productiei vegetale. Pentru pajistile permanente, o sursa importanta de azot este si amoniacul schimbabil, absorbit sub forma de ioni amoniacali (NH+4 ). Nitratii nu sunt retinuti de coloizii solului. Ei se afla permanent în solutia solului sub forma de mobilitate si accesibilitate totala pentru producatorii primari. Când precipitatiile sunt abundente, azotul nitric se deplaseaza usor pe adâncime în afara zonei active a radacinilor, drenat de apa de infiltratie în solurile cu drenaj slab (soluri brune si luviosolurile albice) levigarea azotului nitric având loc numai pâna la nivelul orizontului argiloiluvial. Acest aspect este compensat prin ionii de amoniac ce sunt putin deplasati pe profil. Ei sunt retinuti, adsorbiti, de catre mineralele argiloase. Refacerea rezervelor de azot mineral în pajiste este buna. Mecanismele optime sunt fixarea lui pe cale biogena si descompunerea rapida a materiei organice din orizontul organic al solului. Azotul din compusii organici este mineralizat prin amonificare pâna la amoniac de catre microorganismele proteolitice. Apoi, amoniacul este oxidat pâna la nitrati de catre microorganismele nit rificatoare, care sunt adsorbiti de plante. Acest proces se desfasoara deosebit de intens în conditii aerobe. În solurile slab aerisite, cu apa stagnanta sau acida, mineralizarea azotului se opreste la faza de amoniac si este adsorbit de plantele specializate în folosirea acestei surse de azot. Este de retinut ca amonificarea si nitrificarea reprezinta fenomene de baza în circuitul biologic al azotului. În anaerobioza, pe lânga fazele mentionate, intervine denitrificarea. Bacteriile denitrificatoare reduc nitratii pâna la azot molecular. Acest fenomen actioneaza invers decât fixarea azotului atmosferic si poate anula câstigul de azot mineral realizat daca activitatea lor este intensa. Pentru vegetatia pajistilor azotul este elementul esential. El asigura cresterea si formarea biomasei, înfratirea gramineelor, regenerarea rapida dupa coasa sau pasunat a plantelor si cresterea continutului lor în substante proteice. Circuitul fosforului în ecosistemele de pajiste este asigurat de plante prin absortia lui sub forma de ioni ai acidului ortofosforic. Cel mai accesibil este ionul monofosfat (H2 PO-4 ). Ionii fosforici sufera în sol o serie de transformari. Ei formeaza compusi cu solubilitate mai mica si accesibilitate redusa fata de plante (D. Davidescu si colab., 1981). Trecerea ionilor în forme greu solubile este cu atât mai rapida cu cât reactia solului este mai acida. Adesea se formeaza fosfatii de fier si aluminiu. Mentinerea fosfatilor în solutia solului se realizeaza în conditii de pH acid (5,8-6,2) si reprezinta forma accesibila pentru plante. Din punct de vedere ecologic prezenta fosforului în sol declanseaza un lant functional cu implicatii deosebite în structura biocenozei, activeaza microorganismele nitrificatoare si pe cele fixatoare de azot, stimuleaza cresterea sistemului radicular la plante, înfratirea la graminee si formarea organelor de reproducere, mareste rezistenta plantelor la seceta, participa intracelular la sinteza clorofilelor si îndeplineste un rol energetic central în reactiile de sinteza si de oxidare biologica. Toate acestea se reflecta pozitiv în cresterea productiei vegetale de care se leaga trofic direct si indirect toti consumatorii si descompunatorii din ecosistem. De remarcat ca solurile erodate, solurile brune luvice si luvisolurile albice au o mare capacitate de retinere a fosfatilor. Asemenea soluri domina în ecosistemele pajistilor de deal. Circuitul potasiului în ecosistemele de pajiste este conditionat de mai multi factori care se afla în relatie directa. Accesibilitatea lui în plante si respectiv în biocenoza este influentata de excesul de umiditate din sol. Levigarea lui este mult diminuata. El trece prin schimb din solutia solului în complexul adsorbtiv. Prin descompunerea resturilor vegetale potasiul ramâne în sol sub forma de ioni de potasiu (K +) care reactioneaza în sol cu anionii de sulf, fosfor, carbon, azot. Se formeaza compusi mai mult sau mai putin usor solubili, ce pot fi valorificati de microorganisme si plante superioare. Potasiul este indispensabil vietii plantelor. Ca element chimic are o prezenta generalizata în corpul lor, mai abundenta în tesuturile tinere aflate în crestere si în cele de sustinere, în frunze, în fructe. Functional, are un rol important în metabolismul substantelor. Catalitic stimuleaza sinteza proteinelor si activarea a peste 40 de enzime, unele din ele cu participare activa în procesul de respiratie, în metabolismul hidratilor de carbon, al azotului si în sinteza proteinelor. Stimuleaza sinteza 93

Elemente de ecologie clorofilelor si intensitatea fotosintezei, translocarea substantelor organice prin fotosinteza în alte organe, mai ales în cele de depozitare (radacini, rizomi, tuberculi, seminte, fructe) care constituie hrana multor organisme animale fitofage sau omnivore. Potasiul intervine în folosirea economica a apei de catre plante scazând consumul ei, mareste rezistenta plantelor la ger si boli, îmbunatateste calitatea substantelor organice din plante si influenteaza pozitiv productia primara. Circuitul calciului este asigurat de plante prin asimilarea din mediu sub forma de cationi (Ca2+). El se încorporeaza în protoplasma, vacuole, cloroplaste, mitocondrii si în constituentul lamelei mediane. Participa la organizarea cromozomilor si desfasurarea normala a mitozei, este constituent al unor enzime. Calciul este esential pentru cresterea meristemelor si în mod special pentru cresterea si functionarea vârfurilor radacinilor, asigura echilibrul hidric celular în corelatie cu prezenta potasiului, neutralizeaza unii acizi organici (în special acidul oxalic care este toxic), înlatura actiunea unor ioni în exces (Al2+, K+, Mg2+, Zn2+, Fe3+, Na+, NH+4 , H+). Excesul de calciu în sol determina o îmbatrânire prematura. Insuficienta lui deformeaza frunzele tinere, acestea capatând o culoare verde palid, iar mugurele terminal se usuca. Intrarile de calciu în ecosistem se realizeaza prin apele de siroire, descompunerea organismelor moarte si trecerea lui din orizontul mineral si cel organic. Circuitul siliciului se realizeaza prin asimilarea lui din sol de catre plante si retinut sub forma ionica (0,5-2 %), coloidala si greu solubila (cca. 90 %). În cantitate mai mare se gaseste în graminee, acumulat în peretii celulari. El este redat biotopului prin mineralizarea plantelor moarte. Acest element stimuleaza procesul de crestere si de rezistenta la cadere. Circuitul în pajisti al celor sapte elemente (C, O, N, P, K, Ca, Si) este de mare importanta ecologica. Urmarind actiunea lor în ecosistem, ca parametri cantitativi optimi, precum si fluctuatiile lor, ne explicam modificarile care au loc în sol, în plante si în corpul animalelor. Interventia omului prin administrarea de îngrasaminte chimice, organice si îngrasaminte lichide fara a cunoaste starea de fapt poate provoca perturbari de nutritie în sol cu implicatii nefavorabile asupra calitatii plantelor ce formeaza fitocenoza si de aici în toate lanturile trofice din ecosistem.

3.1.3.2.2. Circuitul biogeochimic al elementelor chimice în ecosistemele acvatice

Cele mai importante elemente chimice biogene (nutrienti) din ecosistemele acvatice sunt azotul, fosforul, fierul, siliciul, magneziul si manganul. Circuitul lor biogeochimic este intens sau mai putin intens în functie de activitatea producatorilor si descompunatorilor. Producatorii primari repreze ntati de algele planctonice (fitoplancton), algele perifitice (perifiton), alge le din bentos (microfitobentos) si plantele mari (macrofite) au nevoie în sinteza si activitatea lor metabolica de toate aceste elemente. Exista un consum relativ mare de azot si fosfor. Cantitatile acestor doua substante, mai ales în apele statatoare, nu pot acoperi necesitatile plantelor. Carenta lor le inhiba cresterea si dezvoltarea. Factorul determinant de aprovizionare îl constituie descompunerea organismelor vegetale si animale moarte. Rolul principal pozitiv în aceasta directie îl au plantele cu existenta scurta, respectiv algele microscopice. Prin descompunerea lor se reface rapid baza chimica a apei. Aceasta mai este sprijinita si de circulatia pe verticala a apei care antreneaza catre suprafata elementele chimice biogene din orizonturile profunde, precum si intrarea în ecosistem a elementelor pe alte cai. Circuitul azotului se realizeaza sub forma de nitriti, nitrati si saruri de amoniu. Intrarile de azot în ecosistemul acvatic se realizeaza prin dizolvarea lui din atmosfera în apa, prin oxizii de azot formati în atmosfera ca urmare a descarcarilor electrice în care sunt antrenati de precipitatii, prin scurgerile superficiale terestre care antreneaza azotul sub forma de compusi amoniacali, azotati, azot organic dizolvat sau din detritus organic. Concentratia de azot în apa poate ajunge uneori si depasi 1 mg/l. Azotul liber dizolvat este fixat partial de unele alge, mai ales cianoficee si de unele bacterii facultativ anaerobe care îl 94

Elemente de ecologie transforma în azot organic. Compusii azotului (azotati, saruri amoniacale) intrati în ecosistemul acvatic prin apele de alimentatie sau alte surse sunt utilizati în metabolism de algele din fitoplancton1 , perifiton2 , microfitobentos3 si de macrofitele acvatice sub merse si emerse. De aici, prin intermediul lanturilor trofice azotul trece în corpul animalelor. Dupa moartea algelor, a macrofitelor si a animalelor cea mai mare parte a azotului organic intra în circuitul bacterian, iar o alta parte este transferat în sedimente. În circuitul bacterian, azotul din aminoacizi este mineralizat de o serie de bacterii pâna la amoniac. Alte bacterii transforma amoniacul prin oxidare în azotiti (NO2 – ), iar pe acestia în nitrati (NO3 – ). Sub forma nitrica poate fi utilizat din nou de plantele acvatice si integrat în materia vie. În circuitul acvatic azotul nu se pierde. El trece din apa în corpul plantelor sau trece în sedimente sub forma de compusi humici sau de detritus organic care intra în sfera de activitate a descompunatorilor si a consumatorilor de detritus. Circuitul fosforului se realizeaza sub forma de compusi. Intrarile acestui element în ecosistemele acvatice se realizeaza prin apele de precipitatii, care, prin siroire, antreneaza compusii fosforului. O alta parte provine din descompunerea organismelor moarte si a excretelor animalelor. Fosforul dizo lvat intra în circuitul biogeochimic al ecosistemului prin doua cicluri interconectate: unul biologic, determinat de metabolismul microfitelor, macrofitelor si animalelor si altul geochimic conditional de interactiunea sedimentelor cu compusii fosforului din apa. Ciclul biologic consta în asimilarea fosfatilor de plante atât de catre microfite cât si de macrofite. Integrat în materia vie, el va trece în corpul animalelor prin intermediul lanturilor trofice. Prin mineralizarea plantelor moarte si animalelor moarte de catre descompunatori, fosforul, ca element chimic, trece în apa de unde este din nou asimilat de plante. Circuitul în cazul microfitelor (algelor) este de aproximativ 10 zile vara si 30 zile iarna. Reciclarea se produce de cca. 20 de ori pe an. La macrofite circuitul este de durata mai lunga, determinat de perioada de vegetatie si durata de mineralizare. Ciclul geochimic se desfasoara mai încet. O parte din algele moarte ajunge din masa apei pe fundul bazinului. Tot aici ajung plantele superioare si animalele dupa moartea lor. Acestora li se adauga algele si animalele moarte din bentos. Toate intra în sfera de activitate a descompunatorilor, eliberând elementele chimice care au participat la formarea acestor organisme. Fosforul eliberat este inclus în compusii humici sau este absorbit de particulele de argila. Compusii fosforului legati de sedimente sunt scosi din circuit pentru un timp mai scurt sau mai lung. Fosforul poate fi extras din sedimentele humice de unele alge si bacterii bentonice si reintrodus în ciclul biologic, dar nu poate fi extras din sedimentele argiloase. Circuitele biogeochimice ale fierului, siliciului, magneziului si manganului sunt specifice si cu intensitate diferita în functie de anotimp si activitatea producatorilor primari, de care depinde activitatea tuturor consumatorilor. Baza oricarui circuit este rezultatul unor interactiuni complexe între componentii biologici si factorii ecologici abiotici fizici si chimici ai biotopului (masa apei, sedimente). Circuitul biogeochimic este rezultatul activitatii întregului ecosistem. 3.1.3.3 Autoreglarea si stabilitatea ecosistemului Natura este într-o continua miscare si transformare. În cadrul ei autoreglarea ecosistemelor este o conditie esentiala si necesara pentru mentinerea stabilitatii lor. Ecosistemele prin autoreglare îsi mentin relativ constante structura si functiile, în conditiile unei permanente reînnoiri chimice, energetice si informationale.

1. Fitoplancton = plancton vegetal care pluteste în partile superioare ale apelor. 2. Perifiton = alge si animale nevertebrate mici fixate pe corpul plantelor mari sau diferite obiecte din apa. 3. Microfitobentos = alge microscopice de pe fundul bazinului acvatic.

95

Elemente de ecologie În cadrul lor, evenimentele ce apar furnizeaza informatii noi care sunt receptionate, prelucrate si interpretate in vederea ciclului neîntrerupt de adaptari si reacomodari. Pentru mentinerea stabilitatii, mecanismele de autoreglare sunt rezultatul conexiunilor reciproce dintre subsisteme, respectiv conexiunile dintre speciile care compun biocenoza, dintre biocenoza si biotop. Prin ele se asigura un echilibru între marimea si structura populatiilor din biocenoza, precum si un echilibru între biocenoza si resursele existente din ecosistem. În cadrul autoreglarii exista mecanisme de prevenire (feed-before) a efectelor perturbante determinate de unii factori ecologici biotici si abiotici si mecanisme de corectare (feed-back) a perturbarilor produse. Mecanismele de prevenire a perturbarilor se realizeaza prin relatiile directe dintre biocenoza si biotop. Ele conditioneaza organizarea interna a fiecarui ecosistem. De exemplu, într-o padure eliminarea naturala a arborilor reprezinta o manifestare cheie de prevenire a perturbarilor. Este retinut în biocenoza un anumit numar de exemplare. Aceasta masura corespunde cerintelor speciilor corelate riguros cu posibilitatile mediului de satisfacere a lor. Mecanismele de corectare a perturbarilor produse constau în modelarea raspunsurilor biocenozei la actiunea stimulilor receptionati de elementele sale constitutive. Astfel, o padure în stare de masiv poate fi afectata de vânt, care doboara un numar mai mare sau mai mic de arbori ce apartin speciei dominante. Ecosistemul forestier contracareaza aceasta stare prin reactivarea cresterii arborilor. Procesul se încheie când coronamentul se reintegreaza în zona lui superioara. La prima vedere problema pare simpla. În realitate, autoreglarea care asigura stabilitatea ecosistemului si a altor tipuri de ecosisteme este foarte complexa. Ea se bazeaza pe relatiile de reproducere a tuturor speciilor ce intra în structura unui ecosistem, pe relatiile legate de raspândirea speciilor, pe relatiile de autoprotectie a speciilor (ascundere, homocromie, imitatie, mimetism) si mai ales pe relatiile trofice, toate desfasurându-se pe fondul conditiilor abiotice, care în speta reprezinta relatia directa dintre biocenoza si biotop. Dintre toate mecanismele de autoreglare ale ecosistemului, cele de ordin trofic joaca un rol esentia l. Pentru ecosistem cantitatea de energie si de nutrienti sunt limitate. Mentinerea oricarei populatii în ecosistem se bazeaza pe refacerea prin reciclare a resurselor materiale initiale si prin limitarea înmultirii fiecarei populatii. Este necesara mentinerea nivelului numeric în cadrul fiecarei populatii la o valoare apropiata de optim. Aceasta stare permite supravietuirea populatiei si realizarea cu eficienta a functiilor ei în biocenoza. Rezolvarea consta în diferentierea functionala a speciilor. Specializarea lor mai mult sau mai putin pronuntata asigura interdependenta dintre ele si organizarea sistemului cibernetic de autoreglare. În ecosistemele naturale, fiecare populatie este supusa permanent controlului mai multor populatii. Un rol deosebit în aceasta privinta îl au consumatorii polifagi. Ei actioneaza în mai multe lanturi trofice în functie de proliferarea speciilor ce le servesc drept sursa de hrana. Daca o specie are tendinta de crestere numerica, presiunea consumatorilor (rapitorilor, parazitilor) va creste stopând aceasta tendinta. Daca o populatie tinde sa scada numeric, presiunea consumatorilor se va deplasa spre alte specii. Ca urmare, populatia se va reface revenind la nivelul numeric normal. Mecanismul în sine asigura eficient stabilitatea ecosistemului. Nu acelasi rol îl au speciile monofage. Spectrul lor trofic este foarte redus. Legaturile lor trofice limitate actioneaza adeseori negativ în ecosistem. Cresterea numerica a populatiei duce la distrugerea masiva a sursei de hrana. Aceasta atrage dupa sine disparitia în masa a consumatorului si nu contribuie eficient la stabilitatea ecosistemului. Polifagii realizeaza punctele de contact între lanturile trofice integrându-le într-o retea unitara. Organizarea retelei trofice complexe pe baza relatiilor trofice din ecosistem cu dominarea populatiilor polifage asigura un autocontrol eficient concretizat în stabilitatea lui. Ecosistemele complexe, cu o retea trofica complexa, au capacitatea de mentinere relativ constanta a structurii lor. Explicatia este capacitatea eficienta de contracarare a perturbatiilor. Distrugerea retelei de interactiuni din cadrul sau provoaca prabusirea ecosistemului. Sansele de refacere sunt reduse, iar procesul de revenire la starea de stabilitate este îndelunga t. Un rol foarte important în stabilitatea unor ecosisteme îl au conditiile uniforme de biotop si structura biochimica. Conditiile uniforme de biotop sprijina existenta unei bio cenoze 96

Elemente de ecologie cu o compozitie populationala redusa si cu o existenta îndelungata în timp. Asa sunt mlastinile oligotrofe. Stabilitatea lor ca ecosisteme depinde aproape în exclusivitate de stabilitatea conditiilor abio tice ce structureaza biotopul. În cadrul lor reteaua trofica este relativ simpla si nisele sunt putin specializate. Activitatea fotosintetizanta este intensa la macrofite. Ele sunt reprezentate de briofite (Sphagnum sp.) si de câteva spermatofite erbacee adaptate la aceste conditii. Din lipsa de consumatori primari, biomasa lor se transforma, anual, în turba. În planctonul ochiurilor de apa, uneori adânci de peste 10 m, fitoplanctonul format adeseori din peste 100 de specii (populatii) de alge, cu dominanta în general a cloroficeelor, sunt consumate de protozoare, iar acestea la rândul lor de crustaceii planctonici. Reteaua trofica este simpla. Un alt tip de autoreglare putin discutat este dat de structura biochimica a ecosistemelor terestre si acvatice care joaca un rol foarte important în controlul efectivului si structurii populatiei din biocenoza. Mecanismele de autoreglare pe aceasta cale asigura evitarea unor situatii trofice extreme prin epuizarea resurselor alimentare pentru o populatie si disparitia ei din ecosistem. Proliferarea populatiei este oprita prin autointoxicare cu eliminarea în mediu de substante proprii rezultate din metabolism. Fenomenul intervine înainte de a se atinge efectivul critic. Exista o corelatie directa între cresterea diversitatii chimice determinata de numarul mare de populatii si cresterea stabilitatii ecosistemului. Având în vedere toate aspectele de autoreglare, ecosistemele naturale au ca strategie maximizarea fluxului de energie la fiecare nivel trofic. Diversitatea si complexitatea legaturilor trofice asigura stabilitatea prin aprovizionarea cu energie în functie de starea pe care ecosistemul o are la un moment dat. Orice biocenoza a oricarui ecosistem are ca sursa energetica initiala energia solara. Aceasta este captata prin procesul de fotosinteza de catre producatorii primari (plantele) si transformata în energie potentiala încorporata în substanta organica care reprezinta productia primara. De la producatorii primari are loc un transfer de materie si energie la toate nivelurile de consumatori si de la acestia (producatori si consumatori) la descompunatori care readuc în circuitul ecosistemului elementele mine rale ce sunt din nou integrate în materia organica de catre plante. Cu cât ne distantam de nivelul trofic al producatorilor primari cu atât transferul de energie de la un nivel la urmatorul se face cu cheltuiala mai mare în procesele respiratorii. Procentul de energie pierduta în respiratie creste progresiv de la nivelurile trofice inferioare spre cele superioare. Ecologic, aspectul este normal, întrucât organismele din nivelurile trofice superioare depun o activitate mai intensa pentru procurarea hranei decât cele din nivelurile trofice inferioare. Mai este de remarcat ca energia captata de un nivel trofic nu se mai întoarce la nivelul precedent. Încetarea sursei de energie furnizata de soare înseamna încetarea existentei ecosistemului. În cazul acestor ecosisteme diversitatea populationala mare este optima. Diversitatea populationala mare maximizeaza intrarea de energie si asigura stabilitatea. În ecosistemele naturale aprovizionate constant cu surse de energie bogate (ex. mlastinile sarate din zona mareelor, agroecosistemele care primesc îngrasaminte organice, anorganice) speciile sunt putine, dar specializate. Ele utilizeaza eficient sursele bogate de energie. În cadrul lor diversitatea optima este scazuta. Problema autoreglarii si stabilitatii ecosistemelor naturale si antropizate depinde de interventia chibzuita a omului în „economia" naturii. Necunoscând bine problemele naturii, omul poate determina prin actiunea sa adevarate dezastre ecologice Orice interventie în ecosistemele naturale trebuie sa se bazeze pe o profunda cunoastere a relatiilor interspecifice, a legitatilor ce guverneaza existenta si dezvo ltarea biocenozelor, a legaturii inseparabile pe care o au biocenozele cu biotopul.

97

Elemente de ecologie 3.2. Clasificarea ecosistemelor Ecosistemele din natura ocupa trei medii de viata: acvatic, terestru si subteran. Ele sunt ecosisteme naturale si artificiale, supraterane si subterane. Ecosistemele naturale supraterane sunt acvatice si terestre. Ecosistemele artificiale sunt supraterane, acvatice si terestre. Ecosistemele subterane sunt naturale si artificiale, terestre si acvatice. Fiecare ecosistem îsi are specificitatea sa. Ele sunt putin asemanatoare sau foarte diferite. Ecosisteme naturale supraterane Ecosisteme acvatice Ecosisteme limnice si saraturoase Ecosisteme lotice • Ecosistemul izvoarelor • Ecosistemul pâraielor • Ecosistemul râurilor • Ecosistemul fluviilor Ecosisteme lacustre • Ecosistemul lacurilor dulci • Ecosistemul lacurilor salmastre • Ecosistemul lacurilor sarate Ecosisteme palustre • Ecosistemul baltilor Ecosisteme mlastinoase • Ecosistemul mlastinilor oligotrofe • Ecosistemul mlastinilor mezotrofe • Ecosistemul mlastinilor eutrofe Ecosisteme marine si oceanice • Ecosistemul ne ritic • Ecosistemul litoral • Ecosistemul bentonic Estuare • Ecosistemul neritic • Ecosistemul litoral • Ecosistemul bentonic Ecosisteme terestre Ecosisteme silvice • • • • • • • •

Ecosistemul padurii de molid Ecosistemul padurii de brad Ecosistemul padurii de pin Ecosistemul padurii de fag Ecosistemul padurii de anin Ecosistemul padurii de mesteacan Ecosistemul padurii de stejar Ecosistemul padurii de amestec 98

Elemente de ecologie •

Ecosistemul tufarisurilor

Ecosisteme de pajiste • Ecosistemul pajistilor de dealuri • Ecosistemul pajistilor de stepa Ecosisteme desertice • Ecosistemul deserturilor (pustiurilor) • Ecosistemul semideserturilor (semipustiurilor) • Ecosistemul oazei • •

Ecosisteme naturale subterane Ecosisteme subterane terestre Ecosisteme subterane acvatice Ecosisteme artificiale supraterane

Ecosisteme acvatice • Ecosistemul lacurilor de baraj • Ecosistemul lacurilor de agrement • Ecosistemul iazurilor • Ecosistemul hetesteelor • Ecosistemul puturilor si fântânilor Ecosisteme semiacvatice • Ecosistemul orezariilor Ecosisteme terestre Ecosisteme cerealiere • Ecosistemul culturii de grâu • Ecosistemul culturii de orez • Ecosistemul culturii de ovaz • Ecosistemul culturii de porumb Ecosisteme legumicole • Ecosistemul culturii de cartof • Ecosistemul culturii de tomate • Ecosistemul culturii de ardei • Ecosistemul culturii de dovleci • Ecosistemul culturii de pepeni • Ecosistemul culturii de varza • Ecosistemul culturii de salata etc. Ecosisteme floricole • Ecosistemul culturii de trandafiri • Ecosistemul culturii de lalele etc. Ecosisteme pomicole si viticole • Ecosistemul cultur ii de mar • Ecosistemul culturii de par • Ecosistemul culturii de gutui • Ecosistemul culturii de prun 99

Elemente de ecologie • • •

Ecosistemul culturii de cires si visin Ecosistemul culturii de cais Ecosistemul culturii de piersic etc.

Ecosistemele culturii furajere • Ecosistemul de cultura a lucerne i • Ecosistemul de cultura a borceagului etc. Ecosisteme de agrement • Ecosistemul parcurilor intraurbane • Ecosistemul parcurilor periurbane Ecosisteme ale asezarilor umane • Ecosistemul rural (sat) • Ecosistemul urban (oras) Ecosisteme agricole acoperite • Ecosistemul culturii în sera • Ecosistemul culturii în solare • Ecosistemul culturii în rasadnite etc. Ecosisteme zootehnice • Ecosistemul avicol • Ecosistemul cresterii bovinelor • Ecosistemul cresterii porcinelor Ecosisteme artificiale subterane • • • •

Ecosistemul minelor de carbuni Ecosistemul minelor de sare Ecosistemul minelor de aur Ecosistemul minelor de uraniu etc.

100

Elemente de ecologie

Capitolul 4 ECOSFERA Ecosfera este formata din toposfera si biosfera. Toposfera1 cuprinde substratul abiotic existent pe Terra, format din stratul inferior al atmosferei, stratul superior al litosferei si întreaga hidrosfera. Biosfera este alcatuita din totalitatea biocenozelor, respectiv a biomilor existenti pe Terra. Între toposfera, ca substrat abiotic global, si biosfera, ca învelis viu al Pamântului, exista o strânsa interdependenta. Integralitatea ecosferei este rezultatul interactiunii subsistemelor sale componente, respectiv a ecobiomilor constituiti din ecosisteme.

4.1. Toposfera Toposfera are un rol determinant si exclusiv în mentinerea vietii pe Pamânt, în organizarea ecosistemelor si a ecobiomilor. Atmosfera este învelisul gazos care înconjoara Pamântul fara o limita superioara precisa, trecând treptat în spatiul interplanetar. Masa ei reprezinta 0,000001 din masa Globului. Densitatea ei scade cu altitudinea. Compozitia ei se schimba cu altitudinea. Proprietatile aerului se mentin pâna la înaltimea de 3000 m. Începând de la suprafata Pamântului pe verticala se diferentiaza straturile: troposfera, stratosfera, mezosfera, ionosfera (termosfera) si exosfera. Din toate stratele, troposfera contribuie direct la mentinerea vietii pe planeta Pamânt cuprinzând cca. 79 % din masa totala de aer. Are înaltimea medie de 10- 11 km si constituie domeniul de formare a norilor, precipitatiilor si deplasarilor orizontale si verticale ale maselor de aer. Temperatura atmosferei, starea de umezeala si circulatia aerului constituie elementele climei cu rol ecologic foarte important si determinant al manifestarilor vietii în cadrul biocenozelor biomilor. Litosfera, este învelisul extern solid al Globului, cu grosimea de cca. 1200 km. Uscatul emers al litosferei este fragmentat într-o serie de blocuri care formeaza continente si insule cu relieful reprezentat prin lanturi muntoase, podisuri si câmpii brazdate de vai. Indiferent de relief, litosfera participa la procesele de manifestare a vietii prin partea ei superficiala. Dintre toate procesele ecologice ce se desfasoara la suprafata ei, cele mai importante sunt cele de formare a solurilor, de prezenta carora se leaga existenta lumii vietuitoarelor, inclusiv a omului. În partea superficiala a scoartei terestre au loc cele mai complexe interactiuni dintre aer, apa, sol si fiintele vii. Hidrosfera este învelisul de apa al Pamântului, incluzând Oceanul Planetar si apele continentale supraterane (epigee) si subterane (hipogee), zapezile si gheturile. În atmosfera apa ajunge pâna la 10-15 km altitudine, iar în straturile subterane pâna la adâncimi de peste 50 km si este prezenta sub toate formele fizice: lichida, vapori, solida (gheata). Pe Terra volumul total de apa este aproximativ 1370 x 106 km3 , din care oceanele reprezinta 97,15 %, iar apa dulce 2,85 %. Cantitatea cea mai mare de apa dulce din procentul de 2,85 % este înglobata în gheata polara si pe altitudine (77,42 %) si numai o mica cantitate în râuri si fluvii (0,003 %), în lacuri cu apa dulce (0,328 %), în ape subterane (peste 20 %), în atmosfera (0,034 %) si în umiditatea solului (0,175 %). Între toate componentele hidrosferei exista o strânsa interdependenta si o permanenta conditionare. Între apa marilor si cea a oceanelor, a râurilor si a lacurilor, între apele subterane si vaporii de apa din atmosfera, între acestea si organismele vii exista o strânsa legatura. Ea trece de la o stare la alta într-un circuit continuu, conditionat de energia solara si de fortele gravitationale (fig. 31). Rolul apei în natura este incomensurabil. Fara apa viata este imposibila. Apa influenteaza existenta vietii din biocenozele biomilor terestri si subterani si în acelasi timp ea constituie mediul celor mai întinsi si mai complecsi biomi de pe Terra. 101

Elemente de ecologie

Fig. 31. Circuitul apei în natura (C. Pârvu, 2001) 4.2. Biosfera Biosfera constituie învelisul viu al Pamântului, reprezentat de biocenoze grupate în biomi, la care pentru edificarea lor participa partea superioara a litosferei, hidrosfera si partea inferioara a atmosferei. Vietuitoarele care participa la formarea biosferei reprezinta forma superioara de evolutie a materiei. Este cea mai recenta si superioara formatie ecologicosistemica a naturii, rezultata din interferenta energiilor generate de toate învelisurile Terrei. Biosfera ocupa locul superior în ierarhia nivelurilor de organizare a sistemelor biologice, iar sub aspect ecologic, reprezinta elementul de referinta primordial al mediului abiotic generat de lilosfera, hidrosfera, atmosfera si fa ra de care nu poate exista. Distributia biomilor pe Terra, organizarea lor si marea lor diversitate sunt determinate de conditiile mediilor abio tice si ele atât de heterogene, între care exista o permanenta interactiune si interpatrunderi bazate pe circuitul de substanta, energie si informatie desfasurate la scara planetara. Circuitul substantei se realizeaza cu cheltuiala de energie, având ca sursa principala radia tiile solare. Acestea provoaca si întretin procese ecologice care au la baza trans formarea si evolutia atât a substantelor cât si a formelor de energie. Ecosfera a luat nastere ca urmare a acestei evolutii. Transferul de substanta si energie asigura autocontrolul ecosferei.

4.3. Circuitele biogeochimice globale Circuitul de substanta în biosfera este legat de distributia atomilor elementelor chimice în scoarta terestra, care au istorie naturala comuna cu atomii din care este alcatuita substanta organica vie. Baza biogeochimica reprezinta relatiile reciproce care exista între bio sfera si mediul geochimic al toposferei. În ecosfera exista functii biogeochimice bine determinate concretizate în migratiile ciclice biogeochimice, în principal ale elementelor H, C, N, O, P, S, CI, K, Ca, Fe, Br, I, din mediul neviu în materia vie si invers. Aceste circuite se realizeaza la nivelul ecosistemelor. Ecosistemele sunt unitati functionale elementare, concrete ale ecosferei. Ele compun ecobiomii, iar acestia ecosfera. La nivelul lor se disting doua tipuri de circuite biogeochimice globale: circuite gazoase si circuite sedimentare. Circuitele gazoase sunt închise sau perfecte 102

Elemente de ecologie având în atmosfera rezervorul principal al elementelor chimice (C, N, O). Iesirile elementelor chimice din rezervor sunt aproximativ echilibrate prin intrarile lor în timp. Circuitele sedimentare sunt deschise sau imperfecte în care iesirile si intrarile de elemente chimice nu sunt echilibrate.

4.3.1. Circuitul biogeochimic al carbonului Rolul biologic al carbonului este de prim rang atât la nivelul ecosistemelor, cât si la nivelul ecosferei. Carbonul constituie baza formarii tuturor moleculelor si macromoleculelor organice. Reactioneaza cu alte elemente chimice prin cedare si acceptare de electroni, conferindu- i un rol energetic esential. Global, carbonul are un rol ecologic foarte important. Sub forma de CO2 formeaza în atmosfera un ecran care opreste radiatiile termice, infrarosii emise de suprafata terestra rezultând efectul de sera. Intensitatea acestui fenomen depinde de concentratia CO2 din atmosfera si are implicatii în influentarea conditiilor climaterice globale. În apa, dizolvarea CO2 determina formarea acidului carbonic, care combinat la acest nivel cu Ca formeaza carbonatul si bicarbonatul de calciu. Reversibilitatea acestor sub stante constituie mecanismul principal de tamponare a variatiilor pH-ului în mediul acvatic. Rezervoarele de carbon care asigura circuitul lui biogeochimic sunt atmosfera, care contine cca. 700 x 109 t sub forma de CO 2 ; biosfera, cu cca. 800 x 109 t carbon; humusul, cu 1000 x 109 t carbon; turba cu cca. 3000 x 109 t carbon; apa oceanelor cu cca. 40 000 x 109 t carbon sub forma de carbonati si bicarbonati si tot aici substanta organica dizolvata cu cca. 3000 x 109 t carbon; combustibilul fosil, care contine cca. 10 x 1012 t carbon; sedimentele de carbonati constând în calcare si dolomite estimate la cca. 20 x 1015 t carbon. Carbonul este transferat de la un rezervor la altul prin intermediul proceselor biologice si interactiunilor cu procesele fizico-chimice. Pe cale biologica carbonul este vehiculat prin fotosinteza realizata de plante si prin respiratia plantelor si animalelor. Prin fotosinteza, carbonul din atmosfera si din apa este integrat în materia organica, iar prin respiratie este restituit de plante si animale atmosferei sau hidrosferei (fig. 32). Procesele de asimilatie ale carbonului si de restituire mediului abiotic (atmosferei sau apei) sunt echilibrate, constituind un sistem tampon, mentinându- i relativ constanta concentratia. Plantele care vegeteaza pe uscat, indiferent de marimea lor, constituie un aspirator aproximativ constant al carbonului din atmosfera pe care îl iau sub forma de CO2 .

Fig. 32. Circuitul biogeochimic al carbonului. 103

Elemente de ecologie

4.3.2. Circuitul biogeochimic al azotului Azotul este un element chimic biogen important. Este indispensabil biosintezei substantelor proteice. Intra în alcatuirea aminoacizilor care sunt elementele de constructie a substantelor proteice, intra în structura acizilor nucleici, a alcaloizilor si a altor substante organice. Rezervorul principal de azot îl constituie atmosfera, în care se afla în proportie de 79% din volum, humusul, care contine 20 % azot; sedimentele de natura organica sau minerala si organismele vii. Circuitul biogeochimic al azotului este asigurat în cea mai mare parte de organismele vii realizându-se în doua subcicluri. Primul subciclu consta în fixarea azotului liber din atmosfera si introducerea lui în circuit si dentrificarea, prin care o parte a azotului din circuit este redat atmosferei. At doilea subciclu consta în degradarea sau mineralizarea compusilor organici cu azot si biosinteza compusilor organici azotati. Fazele sunt comple mentare. Fixarea biologica a azotului din atmosfera este realizata de mai multe bacterii libere sau simbionte. Bacteriile libere fixatoare de azot atmosferic sunt aerobe si anaerobe. Dintre formele aerobe cele mai importante sunt speciile genului Azotobacter ce îsi desfasoara activitatea în apele dulci si marine. Formele anaerobe cele mai importante apartin genurilor Clostridium si Rhodospirilium. Azotul atmosferic mai este fixat si de unele bacterii sulforeducatoare identificate în solurile celor mai diferite regiuni, inclusiv în solurile ecosistemelor terestre arctice. Un alt grup important de fixare a azotului din atmosfera îl reprezinta cianobacteriile, raspândite în solul mediului terestru si algele cianoficee, raspândite în mediile acvatice dulcicol si marin de pe tot Globul. În mediul terestru un rol foarte important în fixarea azotului atmosferic îl au bacteriile simbionte. Rolul lor în viata ecosistemelor este foarte important. Cele mai numeroase si cele mai active sunt speciile genului Rhizobium care traiesc în simbioza cu radacinile leguminoaselor pe care se formeaza nodozitati. Ele realizeaza simbioza cu radacinile de fasole, mazare, trifoi, lucerna, salcâm etc. Fiecare specie de planta leguminoasa îsi are simbiontul sau specific. Alte specii de plante au ca simbionti unele alge (de exemplu ferigile din genul Azolla care au ca simbionta alga Anabaenas; gimnosperma Cycas are ca simbionte cianoficee din genurile Nostoc si Anabaena etc.) Denitrificarea consta în transformari care duc la formarea de nitriti, la formarea de amoniac sau la eliberarea de azot molecular în atmosfera. Denitrificarea este produsa de diferite grupe de bacterii dintre care unele reduc nitratii la nitriti, altele reduc nitritii pâna la amoniac si un alt grup de bacterii produc eliberarea azotului molecular care revine în atmosfera. Denitrificarea este un proces reducator care se produce intens în soluri, ape si sedimente slab aerate cu continut important de substanta organica.

4.3.3. Circuitul biogeochimic al fosforului Fosforul este indispensabil organismelor vegetale si animale contribuind la formarea acizilor nucleici si a unor coenzime. Participa la procesele de fosforilare în biosinteza si la degradarea glucidelor, lipidelor si substantelor proteice. Influenteaza pozitiv cresterea plantelor, fotosinteza, respiratia, germinatia, maturarea fiziologica (coacerea) fructelor. Prin ADP si ATP contribuie la captarea si înmagazinarea energiei chimice atât la plante cât si la animale. În cadrul materiei vii este un element energetic central. Continutul de fosfor în sol si în apa reprezinta o masura a fertilitatii si a capacitatii productive a ecosistemului. Rezervorul principal natural îl constituie apatitul si guanoul. Guanoul consta din depozite de excremente ale liliecilor în pesteri si ale pasarilor acvatice în zonele de coasta ale unor continente sau pe insule oceanice. Fosforul este eliberat din rocile sedimentare si din cele vulcanice prin 104

Elemente de ecologie dezagregare chimica. Spalat din diverse locuri de apa de precipitatie este transportat prin râuri si fluvii în mari si oceane, unde se depune în sedimente, fie pe platforma continentala, fie la mare adâncime. Reîntoarcerea lui în circuit se produce doar partial. Pe acest fond de circuit geochimic global se grefeaza circuitele biologice. În ecosistemele terestre fosforul rezultat din dezagregarea rocilor este introdus în circuitul materiei vii de catre plante. Acelasi lucru se întâmpla si în ecosistemele acvatice. Fosforul anorganic dizolva t intra în circuitul biologic. Integrarea lui în materia vie o realizeaza macrofitele acvatice emerse si submerse, fitoplanc tonul si microfitobentosul. De aici el este transferat prin consumul plantelor în corpul animalelor. Descompunerea, respectiv mineralizarea plantelor si a animalelor moarte, precum si mineralizarea excrementelor, o realizeaza bacteriile descompunatoare care duc la eliberarea fosforului. O parte din el reintra în circuit, iar alta parte formeaza compusii insolubili. În cadrul circuitului realizat de fosfor au loc permanente pierderi. Pierderile sunt reprezentate de compusii anorganici si organici solubili la care se alatura pierderile sub forma de detritus organic care contin compusi ai fosforului.

4.3.4. Circuitul biogeochimic al calciului Calciul ca element chimic este necesar cresterii si dezvoltarii plantelor si animalelor. Este luat din mediul înconjurator ca element important în constitutia structurilor scheletice, la animalele vertebrate si la o serie de animale nevertebrate (foraminifere, spongieri, celenterate, briozoare, crustacei, moluste). Calciul este prezent în cantitati uriase în scoarta Pamântului sub forma de depozite de dolomit, creta, gips, marmura etc. Depozitele unor zacaminte au mii de metri grosime. Lor li se adauga cantitati importante de calciu din apa unde formeaza sistemul carbonati-bicarbonati. Circuitul global al calciului se realizeaza hidrologic. Carbonatii de calciu sunt dizolvati de apele de precipitatii si antrenati prin apa de siroire în râuri, fluvii, lacuri, mari. oceane. Procesul este influentat de clima prin frecventa si intensitatea precipitatiilor, precum si de structura învelisului vegetal. Padurile acumuleaza în masa lemnoasa o mare cantitate de calciu. Singurele ei componente care restituie solului compusii minerali sunt frunzele. Calciul rezultat din descompunerea lor este spalat din litiera de apa precipitatiilor si deplasat spre adâncime. Daca procesul este prea intens, atunci are loc saracirea solului în calciu, urmata de acidifierea lui. Din zona profunda unde se acumuleaza este extras partial de radacinile arborilor si integrat în structura materiei vii. Carbonatii de calciu din profunzime sunt dizolvati si ajung la suprafata prin apa izvoarelor. În zonele de stepa, cantitatea de precipitatii este scazuta. Vegetatia ierboasa prin descompunere determina calcifierea solului. Calciul nu mai este antrenat în adâncime din cauza precipitatiilor reduse cantitativ si distribuite inegal în cursul anului. În mediul acvatic, circuitul calciului este dependent de corelatia dintre carbonati si bicarbonati. Hidrobiontii nu pot utiliza decât bicarbonatii, adica forma solubila a calciului. În apa, solubilizarea carbonatilor o realizeaza dioxidul de carbon dizolvat. Acest lucru se întâmpla în oceane si mari la adâncimi destul de mari, unde concentratia CO2 este mult crescuta, din lipsa procesului de fotosinteza. În platforma continentala exista mai putin CO2 din cauza utilizarii lui de macrofitele submerse, de microfitobentos, perifiton si de fitoplanctonul din zona neritica. Aici au loc depuneri de sedimente calcaroase. Uneori, în apa are loc depunerea calciului pe plante sub forma de cruste. CO2 din bicarbonati este luat de plante, iar carbonatii precipita si se depun pe corpul lor.

105

Elemente de ecologie

4.3.5. Circuitul biogeochimic al sulfului Sulful este un element chimic indispensabil nutritiei plantelor. Intra în structura unor aminoacizi ca cisteina, cistina, metionina si în alte substante organice, care ajung prin consum în corpul animalelor. În corpul organismelor exista sub forma de compusi organici si anorganici. În exces, sulful si compusii lui devin toxici pentru plante si animale. În litosfera exista depozite de pirita (sulfura de fier), calcopirita (sulfura dubla de fier si cupru), gips (sulfat de calciu), carbuni, petrol care contin cantitati importante de sulf; de asemenea, humusul si detritusul organic contin sulf. În atmosfera sulful se afla în combinatia H2 S ca rezultat al emanatiilor vulcanice, al arderilor industriale, prin minerit, prin industria chimica, prin activitatea de descompunere bacteriana a substantelor organice etc. Circuitul biogeochimic al sulfului se realizeaza prin mecanisme hidrologice având la baza procese fizico-chimice corelate cu mecanismele biologice. Hidrogenul sulfurat din atmosfera prezent sub forma de gaz se transforma prin oxidare în dioxid de sulf care în prezenta apei din atmosfera se transforma în acid sulfuric. El este antrenat de precipitatii pe suprafata solului unde în prezenta cationilor se transforma în sulfati solubili, care sunt absorbiti de plante si integrati în aminoacizi sau alte substante organice. Prin consumul plantelor de catre animalele fitofage, sulful ajunge în corpul animalelor si este integrat în materia lor vie. Plantele moarte, animalele moarte, excretele animalelor sunt descompuse pe cale bacteriana si de catre ciuperci microscopice. Mineralizarea lor presupune reducerea sau oxidarea sulfului si a compusilor sai pâna la hidrogen sulfurat sau sulf. Acestia sunt transformati în sulfati utilizati de plante direct sau reiau calea hidrologica mentionata. Depozitele mari de resturi vegetale în conditii de anaerobioza sunt transformate de bacterii în H2 S si pirita. H2 S ajuns în atmosfera îsi începe circuitul descris. Pirita ajunsa la suprafata solului se transforma prin oxidare în sulfat de fier si acid sulfuric. Ultimul formeaza cu cationii diferiti sulfati pe care plantele îi înglobeaza în materia lor vie. De aici sulful intra în circuitul organismelor animale prin consumatorii fitofagi. În mediul acvatic H2 S este repede oxidat prin prezenta oxigenului si transformat în sulfat. Spre zonele adânci, oxigenul ajunge prin dizolvare în apa a carei circulatie are loc pe verticala. Aceasta circulatie sau miscare a apei pe verticala se desfasoara diurn, cu amplitudine mai mica prin curentii de convectiune, si sezonier, cu amplitudine mare, sub influenta diferentelor de temperatura si densitate prin circulatia de toamna si primavara.

4.4. Fluxurile energetice Fluxurile de energie libera la nivelul biosferei se realizeaza prin intermediul sistemelor biologice. Sursa primara principala de energie libera pentru întreaga biosfera o reprezinta Soarele. Acestuia i se alatura functional, în proportie foarte mica, energia chimica a unor substante anorganice de care beneficiaza câteva grupuri de microorganisme chimiosintetizante. Ele obtin energia metabolica prin oxidarea aeroba sau anaeroba a acestora. La nive lul biosferei ponderea lor energetica este neglijabila. Ea însa exista, iar fluxul de energie circula în cadrul ecosistemelor prin „canale” metabolice specifice. Fluxurile de energie furnizate de Soare si transformarile acesteia la nivelul biosferei sunt realizate de producatorii primari reprezentati de plantele fotosintetizante constând din microfite si macrofite. Fluxul de energie radianta solara incidenta pe atmosfera terestra este de 1,34 x 1024 cal/an. Din aceasta circa 4 % este absorbita de pigmentii clorofilieni ai plantelor si numai 1 % este convertita în energie chimica potentiala si stocata în biomasa vegetala. Prin fotosinteza, global, plantele terestre fixeaza anual din atmosfera o cantitate de aproximativ 5 x 1013 kg carbon. Lor li se alatura procesul de fotosinteza al producatorilor primari 106

Elemente de ecologie acvatici. Un mol de carbon încorporat în hidratii de carbon depoziteaza 114 kcal de energie libera. De la plante, energia este luata sub forma de materie organica prin hrana, de catre organismele heterotrofe fitofage reprezentate de animale, ciuperci si bacterii. În cadrul lor, prin metabolizare, energia este stocata în alte tipuri de substante organice proprii organismelor consumatoare. Fluxul de energie se desfasoara conform legilor termodinamicii însa, pe parcurs, în diferite momente ale desfasurarii lui, se înregistreaza pierderi sub forma de energie calorica. Din fluxul de energie, numai o mica parte este transferata altor verigi, restul se pierde pe parcursul lanturilor trofice. Fluxurile de carbon si de energie libera se desfasoara unidirectional dupa schema radiatie solara - producatori - consumatori descompuna tori. În fiecare ecosistem, pe lânga fluxul de energie unidirectional, materia are caracter ciclic. Unidirectionalitatea fluxului energetic si caracterul ciclic al materiei în cadrul fiecarui ecosistem sunt doua principii fundamentale interconexate ale ecologiei prezente în orice ecobiom. Foarte importante în cadrul ecosistemelor sunt transformarile de energie din forme inferioare în forme superioare, care apar treptat la diferite niveluri trofice, ca de exemplu energia nervoasa, energia psihica etc. Începând de la baza catre vârf are loc cresterea eficientei fiecarui nivel trofic. Organismele evoluate sunt mai eficiente. Ele au mecanisme reglatoare complexe care permit un randament sporit al folosirii surselor de hrana (I. Diaconu, 1980). Un alt aspect foarte important este calitatea si cantitatea de materie organica reprezentata de producatorii primari prin fotosinteza. Calitatea este specifica fiecarei specii de planta. Cantitatea de substanta organica produsa reprezinta productia bruta. Nu toata productia (respectiv energia libera stocata) este pusa la dispozitia nivelului trofic urmator reprezentat de consumatorii primari. O parte din substanta organica sintetizata este folosita ca sursa de energie pentru desfasurarea activitatii plantelor, concretizata prin pierderi în procesul respiratiei. Cantitatea de energie ramasa reprezinta productia neta. Aceasta este pusa la dispozitia nivelului trofic urmator. În fapt, acelasi proces se întâmpla la fiecare nivel trofic. De exemplu, fitofagele consuma o parte din substanta organica a producatorilor primari, respectiv a plantelor, pe care o transforma în substanta organica proprie. Ea reprezinta productia bruta. Ceea ce ramâne în urma desfasurarii proceselor vitale reprezinta productia neta. Aceeasi nota functionala are loc la fiecare nivel trofic, pâna la consumatorii de vârf sau tertiari. Între ecosistemele unui ecobiom sau între ecosistemele a doi ecobiomi deferiti au loc importuri sau exporturi de energie. Un ecosistem poate primi energie de la alte ecosisteme din cadrul aceluiasi ecobiom sau de la ecosisteme ce apartin altor ecobiomi. Acesta este importul. În acelasi mod ecosistemele pot exporta energie altor ecosisteme din acelasi ecobiom sau la ecobiomi uneori foarte diferiti. De exemplu, padurea ca ecosistem, apartine ecobiomului forestier. Ea poate furniza energie (hrana) unor organisme animale ce apartin unui alt ecobiom. Frunzele, crengile în putrefactie, substantele organice din litiera care partin ecobiomului forestier sunt antrenate de apa de infiltratie a precipitatiilor în pesteri care sunt ecosisteme ale ecobiomului subteran. Deci, exportul de energie prin materia organica se realizeaza între doua ecosisteme ce apartin la doi ecobiomi total diferiti. Ecobiomul lotic reprezentat de fluviu cu toata gama de ecosisteme acvatice ale afluentilor, apa lui care debuseaza în mediul marin, deci în alt ecobiom, realizeaza un export masiv de energie în mediul marin, deci în alt ecobiom acvatic, constând dintr-o multitudine de organisme vegetale si animale marunte de substante organice autohtone si alohtone, de pesti etc. Dar si ecobiomul marin asigura export de energie în ecobiomul lotic prin organismele de animale care vin aici pentru reproducere sau hrana (mai ales pestii). Este de retinut faptul ca toate sistemele biologice, indiferent de ierarhia lor, si toate sistemele ecologice, indiferent de complexitatea lor, sunt sisteme deschise. În cadrul lor, procesele energetice sunt ireversibile. 107

Elemente de ecologie Capitolul 5

DEGRADAREA ECOSFEREI, CAUZE SI CONSECINTE ECOLOGICE 5.1 Poluarea si implicatiile ei ecologice Poluarea consta în impurificarea atmosferei, apelor supraterane, a celor subterane si a solului cu diferite substante. Reprezinta una din problemele fundamentale ale umanitatii si este consecinta ruperii echilibrului ecologic dintre om si natura. Originile poluarii sunt îndepartate, dar astazi datorita dezvoltarii industriei ea s-a accentuat considerabil. Indife rent de forma ei, poluarea este o agresiune împotriva integritatii pure a mediului înconjurator. Poluarea poate da nastere unor schimbari ireversibile si dezastruoase în mediul terestru, în apele continentale, în oceane, în clima planetei. În România, dupa Revolutia din Decembrie 1989, responsabilii cu protectia mediului au realizat la nivel national inventarierea si definirea concreta a 14 mari zone intens poluate si identificarea a 1218 poluatori, din care 80 sunt mari poluatori. Stiinta care se ocupa cu studiul actiunii factorilor poluanti asupra ecosistemelor se numeste molismologie. Cuvântul poluare provine din latinescul polluere, care înseamna a murdari, a pângari, a profana. Poluarea desemneaza actiunile omului de murdarire a propriului sau mediu de viata. Curatirea mediului de viata este o lege naturala, care permite continuarea activitatii, a vietii însasi. Poluarea, in general, este definita ca “orice introducere de catre om in mediu, direct sau indirect, a unor substante sau energie, cu efecte vatamatoare, de natura sa puna in pericol sanatatea omului, sa prejudicieze resursele biologice, ecosistemele si proprietatea materiala, sa diminueze binefacerile sau sa împiedice alte utilizari legitime ale mediului”. Poluantul este un factor care aflat in mediu in cantitati care depasesc limita admisa pentru una sau mai multe specii de vietuitoare împiedica înmultirea sau dezvoltarea normala a acestora. Poluarea poate fi naturala sau artificiala. Rolul principal îl are poluarea artificiala generata de activitatea omului care, in consecinta, a evoluat odata cu dezvoltarea civilizatiei. Sunt descrise sase tipuri de poluare: microbiologica, chimica, fizica, psihica si informationala, estetica si electromagnetica. v Poluarea microbiologica este consecinta diseminarii in mediul ambiant a germenilor patogeni sau conditionat patogeni, a elementelor infestate de catre subiectii umani sau animali, bolnavi sau purtatori. v Poluarea chimica este consecinta dezvoltarii industriei, agriculturii de tip intensiv, transporturilor, urbanizarii etc. v Poluarea fizica s-a extins in paralel cu poluarea chimica si este sonora (zgomote si vibratii), termica si radioactiva. v Poluarea psihica si informationala (culturala si spirituala) este înregistrata la om, in ultimele decenii, ca o consecinta a folosirii excesive a mijloacelor mass- media. v Poluarea estetica este consecinta degradarii peisajelor printr-o urbanizare necivilizata, prin sistematizarea conceptuala improprie si prin amplasarea de obiective industriale in zone virgine sau mai putin modificate de om. 108

Elemente de ecologie v Poluarea electromagnetica apare în locurile în care anterior au fost paduri care au fost defrisate. În zonele defrisate se înregistreaza o stagnare a câmpului electromagnetic al Terrei în absenta copacilor care joaca un rol de antene.

5.1.1. Revolutiile din societatea umana si impactul acestora asupra mediului Revolutia industrial a a condus la cresterea numarului de fabrici, uzine si platforme industriale gigant, care au ocupat suprafete de teren agricol din ce în ce mai mari, afectând peisajul natural. Revolutia agrara a condus la aparitia si dezvoltarea agriculturii intensive bazata pe mecanizare, chimizare si irigatii, apoi la aparitia si dezvoltarea zootehniei intensiv- industriale si a medicinii veterinare, organizate în complexe mari, cu tehnologii energofage utilizarea de substante chimico- farmaceutice si produse biologice vii. Agricultura intensiva a condus la epuizarea resurselor de humus, la erodarea si poluarea solului. Zootehnia intensiva a condus la poluarea chimica si microbiologica a aerului, solului si apei. Revolutia în transporturi s-a concretizat prin aparitia de noi tipuri de vehicule, in numar din ce in ce mai mare. Pentru folosirea vehiculelor a fost necesara scoaterea din circuitul agricol a unor suprafete de teren din ce in ce mai întinse, consumarea unor cantitati impresionante de carburanti, prin a caror ardere s-a contribuit din plin la poluarea chimica a aerului. Urbanizarea a condus la aparitia de aglomerari de oameni si de materiale din ce în ce mai numeroase si mai mari, având drept consecinta poluarea fizica si chimica a aerului, apei si solului. Revolutia in stiintele biologice a facut posibila aparitia de noi soiuri de plante si animale, introducerea monoculturii, folosirea biotehnologiilor etc., cu implicatii în echilibrul ecologic.

5.1.2. Situatia poluarii mediului î n România Conform unor studii, poluarea mediului în România are un nivel mediu pentru Europa, existând însa 14 zone (Copsa Mica, Baia Mare, Zlatna, Ploiesti -Brezoi, Borzesti - Onesti, Bacau, Suceava, Pitesti, Târgu-Mures, Turnu-Magurele, Tulcea, Isalnita, Brasov, Govora) în care situatia este critica. •

Situatia apelor de suprafata si subterane. Se estimeaza ca, în prezent, în apele de suprafata se deverseaza anual circa 6 milioane tone substante poluante, cum ar fi amoniul, amoniacul, clorurile, azotatii, fenolii, fosforul, detergentii, pesticidele etc. Datorita acestei situatii, 3600 km, din cei 20000 km ape curgatoare cu diverse folosinte, sunt „zone moarte”. Din cauza nivelului ridicat de poluare a aerului, solului si apelor de suprafata din anumite judete (Bacau, Prahova, Timis etc.) au fost afectate si apele subterane, generând serioase probleme în asigurarea necesarului de apa potabila.

•

Situatia solului. Ca urmare a tipului de agricultura practicat in ultimii 50 de ani, mari suprafete de teren agricol sunt degradate prin eroziune (de suprafata sau adâncime), prin tasare, acidifiere, alcalinizare, exces de umiditate etc. si poluate cu îngrasaminte chimice, pesticide si prin ploi acide.

109

Elemente de ecologie •

Situatia aerului. În aerul atmosferic, sunt emanate anual circa 138 milioane tone substante poluante, reprezentate în principal de dioxid de carbon (131 milioane tone), dioxid de sulf, oxizi de azot si carbon, pulberi în suspensie si sedimentabile etc. Aerul poluat sta la baza formarii smogului, ploilor acide si efectului de sera.

•

Situatia padurilor. De la începutul secolului si pâna în prezent, suprafata ocupata cu paduri a scazut de la 9 milioane ha la 6,4 milioane ha, din care 5,5 % sunt afectate de daunatori si poluanti.

În prezent, circa 40 % din suprafata României si 4-4,5 milioane locuitori se afla sub actiunea diferitelor forme de poluare. Un numar de 1,2-1,5 milioane locuitori din zonele critice se afla sub actiunea permanenta a fenomenelor de poluare.

5.2. Poluarea atmosferei Poluarea atmosferei, prin impactul sau asupra biosferei, dar si asupra apei si solului, constituie una din problemele majore ale societatii umane. Cunoasterea surselor de poluare a atmosferei, natura si dinamica acestora este necesara pentru protectia vietuitoarelor, dar si a mediului natural în întregul sau. În functie de natura sa, poluarea poate fi fizica, chimica sau biologica.

5.2.1. Poluarea fizica Poluarea fizica a atmosferei este consecinta adaosului de ene rgie. Adaosul poate fi sub forma de energie mecanica fapt care genereaza poluarea sonora, energie calorica care produce poluarea termica si energie radianta care determina poluarea cu radiatii penetrante. 5.2.1.1. Poluarea sonora Poluarea sonora este consecinta oscilatiilor sonore ale aerului, percepute de organul auditiv ca zgomote si vibratii. Zgomotele pot fi armonice (tonale), placute auzului, sau nearmonice (atonale), neplacute auzului (se datoreaza vibratiilor). Zgomotul este cunoscut ca un fenomen sonor, datorat prezentei simultane a mai multor sunete, in general nearmonice, cu intensitate si durata diferite. Se caracterizeaza prin intensitate, frecventa si tarie. Prin cercetari stiintifice s-au stabilit urmatoarele: ü pragul minim de audibilitate, reprezentat de un sunet cu frecventa de 1000 Hz si intensitatea de 10-6 w/cm2 ; ü pragul superior de audibilitate, care depasit produce senzatia de durere, reprezentat de un sunet cu frecventa de 1000 Hz si intensitatea de 10-4 w/cm2 . Aria cuprinsa între cele doua limite se numeste suprafata de audibilitate. Intensitatea sunetului este reprezentata de presiunea undei sonore. Se masoara cu sonometrul (fonometrul) si se exprima in decibeli (dB). Frecventa sunetului se defineste prin numarul de oscilatii acustice complete timp de o secunda. Se masoara in Hertz (1 Hz = o oscilatie/sec.). Taria sunetului este data de intensitatea senzatiei auditive a acestuia. Se masoara în foni (1 fon = 1dB la frecventa de 1000 Hz). Infrasunetele (infra = dedesubt, sonitus = sunet) au frecventa cuprinsa între 0-20 Hz. Sunt emise în urma exploziilor de mare putere, cutremurelor de pamânt si a furtunilor. Animalele percep aceste sunete înainte de producerea fenomenului propriu- zis si îsi modifica comportamentul. Ultrasunetele (ultra = dincolo) au frecventa peste 20 mii Hz. Sunt produse de diferite 110

Elemente de ecologie aparate si percepute de câini si pisici, dar nu se cunoaste efectul acestora. Prin Ordinul Ministerului Sanatatii nr.526/1997, referitor la aprobarea „Normelor de igiena si recomandarilor privind mediul de viata a populatiei”, s-a stabilit nivelul acustic echivalent continuu, masurat la 3 m de peretele locuintei si la 1,5 m înaltime de sol, care nu trebuie sa depaseasca 50 dB, pe timpul zilei. Pe timpul noptii, între orele 22-6 nivelul echivalent continuu trebuie sa fie cu 10 dB mai redus decât pe timpul zilei. Intens itatea zgomotelor este resimtita cu atât mai puternic cu cât frecventa este mai mare. Curbele de zgomot sunt diferite, în functie de nivelurile de presiune (în dB) si de frecventa (în Hz). 5.2.1.2. Poluarea termica Poluarea termica a aerului se poate produce direct sau indirect. Poluarea termica directa este consecinta degajarii în atmosfera a unor cantitati mari de energie calorica, rezultata din diferite activitati umane, asa cum sunt activitatile casnice, industriale, agricole, de transport etc., fapt care atrage încalzirea aerului din atmosfera inferioara, cu modificari ale climatului local. Poluarea termica indirecta este consecinta efectului de sera, care are loc în troposfera. În aceasta se gasesc o serie de gaze, provenite din diferitele activitati umane, cum sunt dioxidul de carbon, metanul, amoniacul, dioxid ul de azot, ozonul, clorofluorocarbonii (freonii), bromofluorocarbonii (ha lonii) etc., numite gaze de sera (fig. 33, 34). Radiatiile solare, strabat atmosfera si ajung pe pamânt (46 %). O parte din acestea sunt reflectate sub forma de raze infrarosii, ajungând la stratul de vapori si gaze de sera. Cea mai mare parte din razele infrarosii ajunse în stratul de vapori si gaze de sera este reflectata din nou pe Terra, încalzind-o.

Fig. 33 Efectul de sera Efectul de sera a existat din totdeauna, dar el a devenit periculos odata cu accentuarea poluarii atmosferei. Se prevede o crestere a temperaturii medii a Terrei cu 30 C, pâna în anul 2100. Aportul cel mai important la efectul de sera, implicit la încalzirea globala a Terrei, îl au SUA, tarile CSI, tarile UE, China, Brazilia si India (fig. 35).

111

Elemente de ecologie

Fig. 34 Gazele de sera care contribuie la încalzirea globala a Terrei

Fig. 35 Contributia unor tari la încalzirea globala a Terrei

5.2.1.3. Poluarea cu radiatii penetrante Prin radiatii se întelege fenomenul de emisie si propagare în spatiu a unor unde sau particule însotite de transport de energie. Radiatiile penetrante sunt reprezentate de radiatiile electromagnetice si corpusculare. Acestea produc numeroase efecte de natura fizica, chimica sau biologica. Radiatiile electromagnetice (x si gama) sunt reprezentate de câmp uri electromagnetice variabile în timp si spatiu, care se propaga sub forma de unde electromagnetice, însotite de un transport de energie radianta. Radiatiile corpusculare, radioactive sunt reprezentate de fluxuri de particule atomice (alfa, beta, pozitroni si neutroni). Radioactivitatea este acel fenomen fizic care consta în proprietatea nucleelor de a se dezintegra spontan prin emisia de radiatii alfa, beta si gama. Ca urmare a procesului radioactiv, nucleul initial se transforma într-un nucleu final, iar atomul rezultat îsi schimba pozitia în sistemul periodic al elementelor potrivit unei reguli de deplasare, determinata de tipul dezintegrarii. Radiatiile alfa si beta reprezinta fluxul de particule care poseda energie si sarcina electrica (alfa pozitiva si beta negativa). Radioactivitatea poate avea efecte directe si indirecte asupra organismelor. Efectele directe constau în interactiunea imediata a radiatiei cu structura biologica, iar efectele indirecte constau în modificarea mediului biochimic în care este folosita structura organica. Nivelul actiunii radiatiilor ionizante asupra organismelor este data de doza de radiatii, care poate fi exprimata ca doza de expunere (în röentgen) sau doza absorbita (în rad). Doza de expunere se determina prin masurarea ionizarii totale produse de fluxul de radiatii în unitati de volum de aer. Doza absorbita se determina prin masurarea ionizarii totale produsa de fluxul de radiatii pe unitatea de masa de tesut. Cantitatea de energie absorbita nu reprezinta destul de fidel gradul de vatamare biologica, deoarece aceasta depinde si de natura radiatiilor (radiatiile alfa sunt mult mai distructive decât radiatiile beta si gama), motiv pentru care a fost introdusa în radiologie notiunea de factor de calitate. Factorul de calitate înmultit cu doza absorbita da doza echivalenta biologic, conforma cu gravitatea efectului biologic. Doza echivalenta biologic se exprima în rem (röentgen equivalent man). S-au stabilit doze biologice maxim admise/an. Astfel, pentru expunere profesionala doza maxima este de 5 rem/an, iar pentru expunere neprofesionala 1,5 rem/an, pentru persoane din populatie 0,5 rem/an. Efectele vatamatoare ale 112

Elemente de ecologie radiatiilor ionizante sunt somatice (acute, cronice) si genetice. Poluarea radioactiva se face cu radionuclizi sub forma lichida, solida sau gazoasa si poate fi naturala si artificiala. Sursele naturale sunt reprezentate în special de apele radioactive, dar si de rocile radioactive. Sursele artificiale cele mai importante sunt reprezentate de extragerea si prelucrarea minereurilor radioactive, obtinerea de combustibili nucleari, de centralele nuclearo-electrice, reactoarele si acceleratoarele de particule, aparatura de cercetare cu izotopi radioactivi etc. Un loc aparte în poluarea artificiala îl ocupa accidentele nucleare si exploziile nucleare provocate pentru perfectionarea bombelor atomice. Contaminarea radioactiva a animalelor, în functie de intensitatea acesteia, conduce la obtinerea unor produse animaliere cu nivel diferit de contaminare. În anumite situatii, gradul de contaminare a produselor animaliere poate depasi nivelurile maxime admise, motiv pentru care sunt scoase temporar sau definitiv din circuitul alimentar, conducând la importante pierderi economice.

5.2.2. Poluarea chimica Poluarea chimica a atmosferei este consecinta depasirii nivelurilor normale ale unor componenti naturali (dioxid de carbon sau ozon) sau a eliminarii în atmosfera a unor substant e straine de compozitia naturala a acesteia (gaze, pulberi etc.). Sursele de poluare chimica sunt naturale si artificiale. 5.2.2.1. Sursele de poluare chimica naturala si artificiala Sursele de poluare chimica naturala sunt reprezentate de eroziunea solului, eruptiile vulcanice, descompunerile substantelor organice, incendiile padurilor etc. Acestea au o importanta limitata pentru zonele unde se produc si sunt mult mai reduse ca sursele artificiale. Sursele de poluare chimica artificiala sunt mult mai numeroase si în crestere ca pondere, afectând zone din ce in ce mai întinse. Poluarea chimica artificiala a atmosferei nu are granite, fiind transnationala. Aceasta se realizeaza din surse stationare si mobile, încalzitul locuintelor, preparatul hranei si fumat. Sursele stationare cuprind procesele de combustie si procesele industriale diverse. Procesele de combustie se refera la arderea combustibililor fosili (carbune, petrol, gaze naturale) pentru obtinerea de energie în scopuri industriale (centrale electrice). Carbunele constituie combustibilul cel mai frecvent folosit, dar si cel mai poluant. Fumul rezultat din ardere contine suspensii si gaze. Suspensiile contin carbon, siliciu, aluminiu, oxizi de fier, zinc, cadmiu, vanadiu, nichel, seleniu etc., iar gazele contin vapori de apa, oxizi de azot, dioxid de sulf, oxid de carbon, acid fluorhidric, aldehide etc. Produsii de petrol reprezinta, de asemenea, comb ustibili cu o pondere importanta în procesele de combustie, din sursele stationa re. Din arderea acestora rezulta, ca principali poluanti oxizii de azot, oxidul de carbon, dioxidul de sulf, hidrocarburile policiclice si cenusa bogata în sulfati, seleniu, vanadiu etc. Gazele naturale sunt combustibilii fosili cu potentia lul poluant cel mai redus. Totus i si din arderea acestora rezulta oxizi de azot, oxizi de carbon si hidrocarburi. Procesele industriale diverse se refera la metalurgia feroasa, metalurgia neferoasa, industria materialelor de constructii si industria chimica. Metalurgia feroasa este poluanta în toate fazele de productie (cocsifiere, aglomerarea minereurilor, producerea de fonta în furnale, rafinarea metalelor în otela rii etc.). Aceasta polueaza atât cu substante în suspensie (oxid de fier, mangan, arsen, nichel, silicati, carbune, fluoruri) cât si cu gaze (oxid de carbon, oxizi de sulf si sulfati, hidrogen sulfurat etc.). Metalurgia neferoasa poate elimina în atmosfera oxizi de plumb, zinc, cupru, bariu, cadmiu, fluoruri, oxizi de sulf, oxid de carbon, oxizi de azot etc. 113

Elemente de ecologie Industria materialelor de constructii (fabrici de ciment, gips, var, azbest etc.) polueaza cu suspensii de materii prime si de produs finit si cu diferite gaze rezultate din arderea combustibililor fosili. Industria chimica (fabrici de îngrasaminte, pesticide, acizi, cauciuc, mase plastice, celuloza, medicamente etc.) elimina o gama variata de gaze, vapori si materiale în suspensie dintre cele mai toxice. Sursele mobile sunt reprezentate de mijloacele de transport rutiere, feroviare, aeriene si maritime. Mijloacele de transport, indiferent de natura lor, polueaza atmosfera cu produsii de ardere a combustibililor fosili lichizi, din care rezulta funingine, oxid de carbon, oxizi de azot, hidrocarburi, suspensii, plumb, antioxidanti, lubrefianti, anticorosivi, detergenti etc. Încalzitul locuintelor si prepararea hr anei polueaza cu pulberi, cenusa, oxid de carbon, dioxid de sulf, atât aerul încaperilor (în cazul încalzirii individuale), cât si al localitatilor (evacuari prin cosuri, care se acumuleaza în bazinul aerian respectiv). Realizarea unor sobe cu randament din ce în ce mai ridicat reprezinta înca o preocupare de prima actualitate în întreaga lume. Fumatul polueaza nu numai aerul inhalat de fumator, ci si aerul încaperilor, cu pulberi fine de fum, nicotina, CO, hidrocarburi si nitrozamine cancerigene si alte circa 1000 substante identificate. 5.2.2.2 Principalii poluanti ai atmosferei Principalele substante toxice refulate în aer de sursele de poluare sau formate în aer sub actiunea substantelor poluante sunt ozonul, hidrocarburile, oxidul de carbon, dioxidul de sulf, oxizii de azot, hidrogenul sulfurat, amoniacul, substantele toxice aeropurtate, pulberile sedimentabile si în suspensie, substantele radioactive. Ozonul Ozonul este forma alotropica a oxigenului, cu molecula formata din trei atomi. Acesta este un puternic oxidant, cu miros caracteristic, de culoare albastruie si foarte toxic. În atmosfera, se poate forma pe cale naturala în urma descarcarilor electrice si sub actiunea razelor solare, iar pe cale artificiala ca urmare a reactiilor unor substante nocive, provenite din sursele de poluare terestre. Ozonul care se formeaza în partea inferioara a troposferei constituie poluantul principal în tarile si orasele puternic industrializate. Se mentioneaza ca, în timp ce ozonul troposferic este daunator vietii pe Pamânt, ozonul din straturile înalte (dupa unii stratosfera, dupa altii mezosfera) protejeaza viata pe Pamânt. La baza formarii ozonului troposferic stau oxizii de azot (în special dioxidul de azot), compusii organici volatili (COV), monoxidul de carbon si razele solare, ca sursa de energie a reactiilor chimice. Ozonul sta la baza forma rii smogului (pe cale fotochimica) si a fost descris ca smogul de Los Angeles. De asemenea, se mentioneaza implicarea ozonului în afectiunile aparatului respirator (dificultate respiratorie, reducerea functiilor plamânilor si astm), iritarea ochilor, congestii nazale, reducerea rezistent ei la infectii etc. Concentratiile maxime admise conform STAS 12574-87 sunt de 0,03 mg/m3 pentru media pe 24 ore si 0,1 mg/m3 pentru media de 0,5 ore. Pentru evitarea cresterii poluarii cu ozon în troposfera si protejarea stratului de ozon din atmosfera superioara exista o preocupare deosebita pe plan international, dovada fiind întâlnirile internationale dedicate acestui scop (Viena, Geneva, Montreal, Londra si Copenhaga). Prin HG nr.243/1995 s-a înfiintat „Comitetul National pentru protectia stratului de ozon”, organism interministerial coordonat de MAPPM.

114

Elemente de ecologie Compus ii organici volatili Compusii organici volatili rezulta din prelucrarea titeiului si a produselor petroliere, de la vehicule si din compostarea reziduurilor menajere, industriale si agricole. Cei mai reprezentativi compusi organici volatili sunt benzina, eterii de petrol, benzenul, acetona, cloroformul, esterii, fenolii, sulfura de carbon, toate cunoscute si sub numele de hidrocarburi. Impactul COV este similar cu cel descris la ozon, deoarece sta la baza formarii acestuia. STAS 12574-87 prevede concentratii maxime admise pentru fenoli, benzen etc. Monoxidul de carbon Monoxidul de carbon este cel mai raspândit si comun poluant al aerului. Emisiile totale de monoxid de carbon în atmosfera le depasesc pe cele ale tuturor celorlalti poluanti la un loc. Rezulta, în principal, din arderile incomplete ale carburantilor în motoarele cu combustie interna, dar si din arderea combustibililor fosili, indiferent de destinatie. Acesta este un gaz incolor si inodor, putin mai usor ca aerul, cu mare afinitate pentru hemoglobina, cu care formeaza un compus stabil numit carboxihemoglobina. Efectele pe care le genereaza sunt diferite, în functie de cantitatea de hemoglobina fixata. Expunerea de scurta durata la concentratii reduse produce modificari în sistemul nervos central, vascular si respirator. La nivelul de fixare a hemoglobinei de 80 % induce moartea. O importanta metoda de reducere a cantitatii de monoxid de carbon a constituit-o înlocuirea benzinei cu plumb cu benzina fara plumb. Este de mentionat ca motoarele care utilizeaza benzina cu plumb vor putea folosi benzina fara plumb numai dupa montarea pe teava de esapament a unui catalizator si a unei sonde speciale. Prin folosirea catalizatorului si a sondei emisia de monoxid de carbon si oxizi de azot se poate reduce cu pâna la 90 %. În SUA, automobilele sunt dotate din 1965 cu aparatura proprie pentru controlul emisiei de monoxid de carbon si de oxizi de azot, pentru ca atât conducatorul cât si politia sa poata verifica compozitia gazelor de esapament în orice moment. Conform STAS 12574-87 (Aer din zonele poluate-conditii de calitate), concentratiile maxime admise sunt pentru media de scurta durata (30 minute) 6,0 mg/m3 , iar pentru media pe lunga durata de 2 mg/m3 . Emisiile de monoxid de carbon în gazele de esapament în România sunt normate la 2-4 % din volumul acestora, iar în SUA, la autoturism, la 2,11 g/km, iar la camion, la 6,21 g/km. Oxizii de sulf Oxizii de sulf (dioxidul si trioxidul de sulf) rezulta în proportie de 2/3 din surse naturale si 1/3 din activitati umane. Sursele artificiale sunt reprezentate în principal de arderea combustibililor fosili în surse stationare si mobile. Sursele artificiale stationare, inclusiv sobele pentru uz casnic, au o pondere de 90% din totalul emisiilor de dioxid de sulf, în timp ce sursele mobile au o pondere de numai 4%. Dioxidul de sulf este un gaz incolor, cu miros înabusitor si patrunzator. Acesta este usor transportat la distante mari datorita faptului ca se fixeaza usor pe particulele de praf. Prin combinare cu vaporii de apa se transforma în acid sulfuric, stând la baza ploilor acide. Emisiile de dioxid de sulf sunt estimate la 330 milioane tone/an. Prezenta dioxidului de sulf în atmosfera peste anumite limite are efecte negative asupra plantelor, animalelor si omului. La plante, dioxidul de sulf induce leziuni locale, în sistemul foliar, care reduc fotosinteza. La om si animale, concentratiile mai reduse (1-5 ppm) produc iritatia aparatului respirator, iar concentratii mai mari (5-10 ppm) provoaca spasm bronsic. Ajuns în circulatia generala, dioxidul de sulf produce tulburari în metabolismul 115

Elemente de ecologie glucidelor si în procesele enzimatice. Efectul toxic al dioxidului de sulf este accentuat de prezenta pulberilor. Reducerea emisiilor de dioxid de sulf se poate realiza prin montare de scrubere (scrub = gaz, instalatie de epurare a gazelor) la locul de colectare a emisiilor, transformându- le în acid sulfuric. Un scruber consta dintr-un recipient unde emisia (gazul) sub forma de bule fine, vine în contact cu lapte de var sau alta substanta chimica si se transforma în sulfat solid. Gazul epurat este îndepartat în atmosfera, iar partea solida si lichida (namolul de proces) este eliminata si ea dupa recuperarea sulfatului. STAS 12574-87, (Aer din zone protejate-conditii de calitate) prevede pentru dioxidul de sulf valorii medii CMA de 0,75 mg/m3 pentru 0,5 ore, de 0,25 mg/m3 pentru 24 ore si 0,01 mg/m3 pe an. Trioxidul de sulf lichid are o temperatura de fierbere scazuta, transformându-se în vapori, chiar la temperatura camerei; este mult mai toxic decât dioxidul de sulf, producând aceleasi efecte ca acesta asupra plantelor, animalelor si omului, dar la concentratii mult mai reduse. În plus, trioxidul de sulf este foarte coroziv. Oxizii de azot Cea mai mare parte din cantitatea de oxizi de azot prezenta în atmosfera o reprezinta oxidul de azot produs pe cale biologica, prin actiunea bacteriilor. Sursele artificiale emit în atmosfera 5x 107 t oxid de azot/an. Aceasta cantitate provine din surse de poluare mobile si stationare, fiecare având o pondere egala de 50%. Circa 2% din dioxidul de azot provine din arderea resturilor menajere sau industriale. Dintre oxizii de azot trebuie avut în vedere, în special oxidul si dioxidul de azot. Oxidul de azot este un gaz incolor, care rezulta din combinarea directa a azotului cu oxigenul la temperaturi foarte înalte. Dioxidul de azot este un gaz de culoare bruna, care rezulta din oxidul de azot în contact cu aerul. Actiunea nociva a oxizilor de azot se manifesta atât asupra plantelor, cât si a animalelor. Astfel, la o expunere de o ora la o concentratie de 25 ppm dioxid de azot, plantele îsi pierd frunzele. Asupra animalelor actiunea toxica a dioxidului de azot este mai mare de patru ori decât a oxidului de azot. Dioxidul de azot produce la om si la animale diverse afectiuni în functie de concentratie. La o concentratie mai mica apare o iritare severa a aparatului respirator, cu arsuri si sufocari, tuse violenta însotita de expectoratie de culoare galbena. La concentratii mai mari apar simptome severe de asfixiere, convulsii si blocarea respiratiei. Modul cel mai obisnuit de manifestare a poluarii aerului cu oxizi de azot îl constituie reducerea vizibilitatii, ca urmare a dispersiei si absorbtiei luminii de catre acestia. De asemenea, reduce stralucirea si contrastul dintre obiectele îndepartate si produce impresia ca orizontul si obiectele sunt colorate într-o paleta cuprinsa între galben-pal si rosu-brun. Reducerea emisiilor de oxizi de azot se realizeaza prin metode similare cu cele prezentate la monoxidul de carbon. Standardul 12574-87 prevede concentratii maxime admise medii de 0,3 mg/m3 pentru 0,5 ore, de 0,1 mg/m3 pentru 24 ore si de 0,01mg/m3 pentru un an. Hidrogenul sulfurat Hidrogenul sulfurat (acidul sulfhidric) provine în atmosfera din surse naturale si artificiale. Sursele naturale sunt reprezentate de gazele naturale, titei, depozitele de sulf, gazele vulcanice, izvoarele sulfuroase si procesele de descompunere a materiilor organice. Pe plan 116

Elemente de ecologie mondial, se apreciaza ca se produc anual 280 milioane tone, din care 80 milioane tone pe uscat si 200 milioane tone în apele oceanice. În atmosfera, concentratia este de pâna la 0,46 µg/m3 , sub limita de detectie a organelor olfactive. Sursele artificiale cele mai importante sunt industria (petroliera, petrochimica, chimica, cocsului, de fonta, de otel si alimentara), agricultura, zootehnia, apele reziduale etc. Hidrogenul sulfurat este un gaz incolo r cu efect paralizant olfactiv si miros caracteristic de oua alterate, care se percepe de la o concentratie de 0,13 ppm, fiind mai greu decât aerul si solubil în apa. Acesta este un gaz foarte toxic, care exercita o actiune iritanta locala si o alta asfixianta, generala. Actiunea locala, la nivelul mucoaselor, este consecinta dizolvarii si formarii de sulfuri alcaline, prin combinare cu bicarbonatii. Actiunea ge nerala asfixianta este consecinta hidrogenului sulfurat patruns sau format în circulatia generala, când se combina cu hemoglobina formând sulfmethemoglobina. Hidrogenul sulfurat are o actiune mai redusa asupra plantelor, decât asupra omului si animalelor. Efectele hidrogenului sulfurat asupra vopselelor si asupra unor metale asa cum sunt cuprul, zincul si aluminiul sunt evidente. Retinerea hidrogenului sulfurat la sursele de poluare se poate realiza prin mijloacele chimice (oxidare cu aer sau electrolitice), prin mijloace fizico-chimice (absorbtie pe carbune activ sau pe polimeri schimbatori de ioni). STAS 12574-87 prevede pentru hidrogenul sulfurat urmatoarele concentratii maxime admise medii: 0,015 mg/l pentru 0,5 ore si de 0,008 mg/l pentru 24 ore. Amoniacul Sursele de amoniac atmosferic sunt naturale si artificiale. Aportul surselor naturale în poluarea cu amoniac este de 20 %, iar a surselor artificiale de 80 %. Dintre sursele artificiale, cea mai importanta este agricultura, iar din cadrul acesteia zootehnia de tip intensiv, prin productia de dejectii. Cele mai mari emisii de amoniac se înregistreaza la Ecuator si Tropice. Sursele de poluare industriala cele mai mari sunt fabricile de amoniac (extragerea din apele amoniacale sau sinteza catalitica), fabricile de acid azotic, de azotat de amoniu si de uree. Amoniacul este un gaz incolor, cu miros caracteristic, întepator, care se percepe la o concentratie de 20 ppm, fiind mai usor decât aerul si foarte solubil în apa. Acesta are efect paralizant asupra receptorilor olfactivi, motiv pentru care depistarea organoleptica este valabila numai pentru o perioada scurta de la intrarea în contact cu el. Emisiile de amoniac atmosferic inhalate în cantitati superioare celor prevazute în STAS 12547-87 au actiune negativa locala si/sau generala. Actiunea locala se manifesta la nivelul mucoaselor respiratorii si oculare prin lacrimari intense, conjunctivite, cheratite, traheobronsite, bronhopneumonii si reducerea schimbului gazos pulmonar. Actiunea generala se manifesta asupra sintezei hemoglobinei si reducerea reactiilor de oxidoreducere. Se mentioneaza, de asemenea, efectul negativ al amoniacului asupra indicatorilor biologici de productie (indicele de conversie a hranei, sporul de crestere în greutate, maturitatea sexuala etc.). Reducerea emisiilor de amoniac din industrie presupune supravegherea riguroasa a fabricilor care produc sau care folosesc amoniacul. STAS 12574-87 stabileste concentratiile maxime admise medii de 0,3 mg/m3 pentru 0,5 ore si de 0,1 mg/m3 pentru 24 ore. Clorul Sursele cele mai importante de clor atmosferic sunt procesele de electroliza a clorurilor alcaline, de lichefiere a clorului, de fabricare a unor solventi organici, a celulozei si hârtiei, a fibrelor sintetice si a pesticidelor organoclorurate. 117

Elemente de ecologie La temperatura camerei, clorul este un gaz de culoare galben-verzuie cu miros sufocant. Clorul este mai greu decât aerul si solubil în apa. Reactioneaza cu hidrogenul în prezenta luminii, cu oxizii si hidroxizii, dar si cu metalele, fiind coroziv. Unele metale (sodiul si potasiul) ard în clor, indiferent de temperatura, iar altele numai în stare de pulberi fine (fier, cupru, fosfor etc.). Actiunea clorului asupra organismului uman este diferita în functie de concentratie. Astfel, la concentratii mici (1 ppm), are efect iritant asupra mucoaselor oculare si ale aparatului respirator. La concentratii de 14-21 ppm, poate deveni periculos la o expunere mai mare de 1 minut. Expunerea la concentratii mari produce edem pulmonar, pneumonii, emfizem, bronsita si, în ultima instanta, moartea prin sufocare. STAS-ul 12574-87 prevede o limita a concentratiei maxime admise medii de 0,1 mg/m3 pentru 0,5 ore si de 0,03 mg/m3 pentru 24 ore. Substante toxice aeropurtate De la începutul secolului au fost sintetizate aproape 10 milioane de substante chimice, unele foarte toxice, din care o parte sunt folosite direct, iar cea mai mare parte sunt folosite ca materii prime pentru fabricarea a milioane de produse finite necesare omului. Substantele toxice aeropurtate, asa cum sunt acrilamidele, acroleina, aldehidele, arsenul, azbestul, benzenul, bifenolii policlorurati, clorura de vinil, clorofluorcarbonii, dioxina etc., pot fi de origine organica sau anorganica. Acestea dupa ce sunt emise în aerul atmosferic sunt antrenate usor de vânt la distante mari de sursa. Oamenii si animalele pot fi expuse direct la aceste substante toxice, în primul rând prin inhalare. Expunerea indirecta survine dupa ajungerea particulelor aeropurtate pe sol sau în apa si poate afecta deopotriva oamenii si animalele terestre si acvatice, prin ingestia de apa, dar si de alimente poluate. Sursele de poluare cu substant ele toxice aeropurtate sunt reprezentate de procesele industriale de fabricare, dar si de manipularea substantelor chimice si altele. Pulberile sedimentabile si în suspensie Pulberile sedimentabile sau praful sunt reprezentate de particule cu dimensiuni si densitati care le favorizeaza depunerea conform legii gravitatiei. Cantitatea maxima admisibila de pulberi sedimentabile este de 17 g/m2 /luna. Pulberile în suspensie sunt reprezentate de particule de dimensiuni mai mici (ceata si fumul), care ramân în aer timp îndelungat. Pulberile sedimentabile si în suspensie formeaza particule aeropurtate totale. Sursele de pulberi sedimentabile si în suspensie au actiune alergica, fotodinamica, cancerigena, infectanta sau infestanta, iritanta. Substante radioactive Substantele radioactive se gasesc în atmosfera sub forma de gaze sau pulberi care provin din diferite surse naturale si artificiale. Cel mai important poluant radioactiv natural este radonul, recunoscut ca deosebit de daunator pentru sanatatea omului. Radonul a fost depistat în apa potabila, în aerul locuintelor si în materialele de constructii. În tara noastra, pentru depunerile radioactive se indica drept limita de avertizare 370 Bq/m3 zi, iar ca limita de alarmare 1800 Bq/m3 /zi. Pentru pulberile în suspensie, limita de avertizare este de 185 mBq/m3 , iar limita de alarmare este de 333 mBq/m3 .

118

Elemente de ecologie 5.2.3. Poluarea biologica Atmosfera, desi nu dispune de o microflora proprie, care sa creasca si sa se dezvolte în aer, cont ine permanent microorganisme. Microflora aerului este reprezentata de virusuri, bacterii si fungi, de origine umana, animala si din natura. Microorganismele de origine umana sau animala pot fi grupate în saprofite, conditionat patogene si patogene. Cele saprofite nu joaca nici un rol în patologie, în timp ce germenii conditionat patogeni si patogeni pot provoca îmbolnaviri specifice. În cazul contaminarii cu germeni conditionat patogeni si/sau patogeni, aerul poate constitui o cale de transmitere a bolilor. Microorganismele din natura joaca un rol important în procesele biologice (fermentatii, biodegradarea unor substante etc.). Acestea prezinta importanta pentru patologia animala în masura în care pot fi alergene. Microorganismele nu se gasesc în aer sub forma de corpi microbieni izolati, ci în general sunt înglobate sau aderente la particule de praf, fum sau vapori de apa, existând în aer sub 3 forme: picaturi de secretie, nuclei de picaturi si praf bacterian. Picaturile de secretie sunt de origine nazala, bucofaringiana sau brons ica. Se produc prin tuse, stranut, vorbire, muget etc. si sunt proiectate pâna la o distanta maxima de 5 m. Au dimensiuni de peste 100µ si sedimenteaza foarte rapid dupa eliminare. Nucleii de picaturi rezulta odata cu picaturile de secretie, dar sunt de dimensiuni mai mici, având o stabilitate mai mare în aer. Exista posibilitatea ca, înainte de sedimentare, sa piarda complet apa si sa ramâna un rest de substanta organica sau eventual un microorganism. În acest mod, dimensiunea scade si mai mult, iar stabilitatea în atmosfera creste. Praful bacterian este constituit din particule de praf pe care adera microorganismele de origine animala si umana. Acesti germeni pot sa provina din picaturile de secretie sau nucleii de picaturi depusi pe diferite suprafete sau din dejectii, secretii si excretii patologice, care prin uscare se transforma în pulberi. În aerul atmosferic, persistenta germenilor este limitata datorita absentei substratului nutritiv, a deshidratarii lor sub actiunea caldurii, a razelor ultraviolete si a denaturarii unor sisteme enzimatice, care intervin în procesul respirator. Exista si posibilitatea ca unele boli, ai caror agent i patogeni sunt mai rezistenti în mediul exterior sa se transmita prin aer, fiind recunoscute ca boli aerogene. Bolile aerogene îsi au la origine nucleii de picaturi si praful bacterian. Transmiterea bolilor prin picaturile de secretie intra în categoria contaminarilor prin contact, datorita faptului ca acestea sedimenteaza foarte rapid dupa producere. Cunoasterea acestor detalii este importanta în activitatea de profilaxie. Astfel, în cazul bolilor ce se transmit prin picaturi de secretie se vor lua masuri de izolare a exemplarelor bolnave si de igiena individuala stricta. Pentru prevenirea si combaterea bolilor ce se transmit prin nuclei de picaturi si praf bacterian, esentiale sunt aplicarea corecta a masurilor de cur atenie mecanica si hidromecanica, de decontaminare a suprafetelor si a aerului, dar si de ventilatie. Indiferent de formele sub care se gasesc în aer, sedimentabile sau nesedimentabile, microorganismele patogene sau conditionat patogene, pot provoca îmbolnaviri la animale. În cazul în care microorganismele sunt inhalate, pot declansa boli respiratorii, iar în cazul în care sunt ingerate, odata cu furajele si/sau cu apa poluata cu acestea, pot induce boli digestive. Prin sedimentarea pe plagi, microorganismele din aer pot declansa supurarea acestora. Între bacterii si ciuperci este un raport invers proportional, în functie de sezon. Bacteriile predomina primavara si vara, iar ciupercile toamna si iarna.

119

Elemente de ecologie 5.2.3.1. Criterii de apreciere a contamina rii biologice a aerului Analiza bacteriologica a aerului în scop de diagnostic epidemiologic nu se executa decât rar pentru punerea în evidenta a agentului etiologic, deoarece nu prezinta semnificatie deosebita. Importanta practica a acestei analize este de ordin sanitar si consta în aceea ca ne confera un indiciu orientativ asupra potentialului ambiantei interne a adaposturilor de a transmite pe cale aerogena unele infectii. Metoda în sine nu urmareste punerea în evidenta a germenilor patogeni si conditionat patogeni, ci masura în care aerul, în special al adaposturilor, este încarcat cu microflora de origine umana sau animala. Testele bacteriologice cele mai uzitate pentru aceasta determinare sunt: numarul total de germeni care se dezvolta la 370 C (flora mezofila din aer), streptococii hemolitici (α si β), stafilococii si germenii din grupul coli.

5.2.4. Evaluarea poluarii aerului Cel mai important act normativ dupa care se face evaluarea poluarii aerului în tara noastra este STAS 12574/1987 (Aer din zone protejate-conditii de calitate), în care sunt stabilite concentratiile maxime admise, medii de scurta si lunga durata pentru substantele chimice, cantitatea maxima admisibila si radioactivitatea. Concentratiile maxime admisibile ale substantelor chimic poluante din aerul zonelor protejate nu trebuie sa depaseasca valorile din tabelul 6. Concentratiile maxime admise, stabilite prin STAS 12574/1987, sunt considerate, conform ordinului MAPPM nr. 756/1997, drept praguri de interventie, iar 70% din valorile maxime admise, stabilite prin acelasi standard de stat, sunt considerate praguri de alerta. Deciziile autoritatilor competente pentru protectia mediului, în functie de relevanta pragurilor de alerta si de interventie, sunt urma toarele: • nici o masura speciala nu se adopta în situatiile în care concentratiile de poluanti în emisiile atmosferice sau în aerul ambiental sunt sub pragurile de alerta; • impunerea unor masuri menite sa reduca concentratiile de poluanti în emisii si sa monitorizeze suplimentar sursele identificate sau potentiale de poluare, în cazul în care concentratiile unuia sau a mai multor poluanti depasesc pragurile de alerta, dar se situeaza sub nivelurile de intervent ie pentru emisiile atmosferice sau pentru aerul ambiental; • dispunerea unor masuri de reducere a concentratiilor de poluanti, astfel încât sa nu se depaseasca nivelurile de intervent ie pentru emisiile poluante, daca provin dintr-o singura sursa; • monitorizarea suplimentara pentru identificarea surselor de poluare atunci când emisiile provin de la mai multe surse, iar concentratia unuia sau a mai multor poluant i din emisiile atmosferice sau din aerul ambiental depaseste pragurile de interventie (exista impact asupra mediului). Dupa identificarea surselor de poluare în cazul surselor multiple de poluare, autoritatea de mediu va impune reducerea concentratiei de poluanti în emisii, astfel încât sa nu depaseasca pragurile de interventie. Prelevarea probelor si analiza lor trebuie sa se faca cu respectarea prescriptiilor actelor normative în vigoare.

120

Elemente de ecologie Tabelul 6 Concentratiile admisibile ale unor substante poluante

5.2.5 Efectele atmosferei poluate asupra mediului Atmosfera, ca mediu natural de viata, se considera ca este poluata în momentul în care concentratia substantelor care intra în compozitia sa naturala si/sau a substantelor straine introduse în aceasta în mod artificial sau natural, sistematic sau accidental, ajunge la niveluri care induc efecte decelabile negative asupra mediului, inclusiv asupra structurii sale si a fenomenelor meteorologice. Se apreciaza ca, anual, în atmosfera sunt emise circa 200 milioane tone oxizi de carbon, 50 milioane tone hidrocarburi, 120 milioane tone cenusa, 150 milioane tone dioxid de sulf si mii de tone de alte substante chimice. Printre cele mai importante efecte negative ale poluarii atmosferei, se mentioneaza: distrugerea progresiva a stratului de ozon din atmosfera 121

Elemente de ecologie superioara, formarea ozonului troposferic, ploile acide, accentuarea efectului de sera si schimbarile climatice. Distrugerea progresiva a stratului de ozon din atmosfera superioara are o serie de efecte negative cum ar fi: scaderea productiei de plancton, în special din Antarctica, si a aceleia de peste marin; cresterea nivelului de iradiere cu radiatii ultraviolete si reducerea productiei de grâu, porumb, soia, cartofi, orez etc., în paralel cu cresterea procentului de cancer de piele, cataracte etc. Formarea ozonului troposferic are implicatii deosebit de grave asupra starii de sanatate a oamenilor (fiind apreciat ca unul din cei mai agresivi poluantti ) si a sanatatii si productivitatii plantelor, prin afectarea mecanismului de fotosinteza, de formare a frunzelor si de dezvoltare a plantelor. Ploile acide produc importante prejudicii mediului natural si artificial, prin modificarea calitatii apelor de suprafata si de adâncime, inclusiv a faunei acvatice, cât si a solului, prin afectarea padurilor si a cantitatii si calitatii culturilor vegetale. În ceea ce priveste mediul artificial, se mentioneaza efectul negativ asupra diferitelor constructii si instalatii, în special prin coroziune. Accentuarea efectului de sera si schimbarile climatice care se manifesta prin cresterea temperaturilor medii anuale (încalzirea globalî), prin înmultirea fenomenelor meteorologice aberante (valuri de canicula si geruri napraznice, taifunuri si furtuni devastatoare etc.), prin disparitia unor specii de plante si animale si prin reducerea productiei de alimente (1 din 5 oameni este supus foametei). Se mentioneaza, deopotriva, suferintele, dar si pierderile de vieti omenesti, consecutiv fenomenelor naturale excesive, determinate de modificarile climatice. Poluarea atmosferica este deosebit de periculoasa, prin ea însasi, dar si prin efectele negative pe care le are asupra tuturor factorilor de mediu. 5.2.6. Masuri de prevenire a polua rii atmosferei Aportul diferitelor emisii de poluant i rezultati din activitatile umane în poluarea atmosferei, dar si a celorlalti factori de mediu este diferit, în functie de gradul de dezvoltare economica a fiecarei natiuni. Prevenirea poluarii atmosferei presupune un complex de metode si mijloace cum ar fi: • Folosirea unor tehnologii nepoluante; • Amplasarea corespunza toare a surselor de poluare (departe de centrele populate); • Recuperarea reziduurilor; • Folosirea instalatiilor de purificare a emisiilor; • Îmbunatatirea calitatii aerului prin cresterea suprafetei spatiilor verzi etc.

5.3. Poluarea apelor 5.3.1. Definitia si clasificarea poluarii apelor Prin poluarea apei se întelege alterarea calitatilor fizice, chimice si biologice ale acesteia, produsa direct sau indirect de activitati umane sau de procese naturale, care o fac improprie pentru folosirea normala în scopurile în care aceasta folosire era posibila înainte de a interveni alterarea (Negulescu M). În functie de substantele dizolvate sau aflate în stare de dispersie exista mai multe feluri de poluanti ai apelor si distingem:

122

Elemente de ecologie • Poluare organica, atunci când apele sunt perturbate cu deversari masive de substante organice apartinând a trei categorii: glucide, proteine, lipide. Din acest punct de vedere, foarte poluante sunt: industria de celuloza si hârtie, industria alimentara si zootehnia. Substantele care îsi pastreaza efectul poluant sunt: fenolii, aminele, ureea, amoniacul, hidrogenul sulfurat si nitratii sau nitritii. • Poluarea anorganica, apare în urma deversarii unor produse anorganice (acid azotic, acid sulfuric, acid carbonic si saruri ale acestora) de la fabricile ce le produc si din degradarea substantelor care provoaca poluarea organica. Carbonatii si hidroxizii de sodiu, sarea de bucatarie modifica semnificativ - calitatea fizica si chimica a apelor (pH- ul acestora trebuie sa ramâna între 6,0 - 8,5 conform normelor interne si internationale). • Poluarea biologica, se datoreaza prezentei microorganismelor patogene, care gasesc conditii favorabile pentru dezvoltare în apele mai calde. Ea rezulta ca urmare a deversarilor din: aglomeratii urbane, abatoare, zootehnie, spitale, stranduri.

5.3.2. Surse de poluare ♦ Industria de celuloza si hârtie, este o consumatoare masiva de apa de calitate superioara, din care 95 % se evacueaza grav poluata; ♦ Industria petrochimica, evacueaza volume însemnate de substante toxice; ♦ Industria chimica anorganica, elimina tone de poluanti nocivi, greu epurabili, foarte persistenti (acizi, substante alcaline); ♦ Industria constructoare de masini, evacueaza apele uzate, deosebit de toxice; ♦ Industria termoenergetica, realizeaza ,,poluarea termica” prin evacuarea apelor fierbinti; ♦ Hidrocentralele - produc modificarea calitatilor naturale ale apelor, deoarece în lacurile de acumulare - scade oxigenarea si se acumuleaza substante organice si anorganice. Detergentii, îngrasamintele chimice, pesticidele, petrolul si produsele obtinute din petrol si produsele radioactive, introduse continuu în ape în cantitati infime sau deversate accidental în cantitati enorme (poluarea fluviului Dunarea cu cianura de la industria Aurul din Baia Mare) reprezinta poluantii cei mai periculosi cunoscuti din viata de toate zilele. ♦ Petrolul - de la cantitati infime pierdute la alimentarea sau întretinerea unui automobil si pâna la tragicile catastrofe ale petrolierelor gigant care varsa în ocean zeci si chiar sute de mii de tone, toate nivelurile cantitative de poluare se întâlnesc curent pe tot cuprinsul globului. O tona de petrol se poate întinde pe o suprafata de 10-12 km2 , apar ,,pete" masive care întuneca mediul acvatic si împiedica reoxigenarea. ♦ Produsele radioactive rezulta din: utilizarea pasnica a energiei nucleare, industria extractiva a elementelor radioactive, instalatiile de îmbogatire a uraniului, uzinele nuclearoelectrice, utilizarea radioizotopilor, depozitarea deseurilor radioactive solide. ♦ Reziduurile solide: cenusa, namolul, gunoiul orasenesc ameninta cu poluarea apele de suprafata si subterane.

5.3.3. Poluarea de-a lungul zonelor de coasta Apele marilor si oceanelor sunt poluate cu deosebire de-a lungul zonelor de coasta unde sunt amplasate porturile, obiectivele industriale si unde se executa forajele submarine pentru extractia hidrocarburilor. Poluarea pe tarm se face prin: pierderile de petrol în timpul descarcarii vaselor si prin deversarea apelor impurificate de pe aceste nave sau acelea provenite de la rafinarii, fabrici, uzine.

123

Elemente de ecologie Poluarea în larg are loc în timpul deplasarii petrolierelor, în urma unor accidente sau erori de manevrare a vaselor, în urma arderii sondelor de petrol (în timpul razboiului din Golf); Aproximativ 1/3 din cantitatea de hidrocarburi care contamineaza apa marilor si oaceanelor provine din cele transportate de petroliere. Oceanul mai este poluat cu reziduuri de metale grele (plumb, zinc, mercur, cupru) care se lasa spre fund, apoi cu substante pentru combaterea daunatorilor agricoli (pesticide, insectofungicide) si reziduuri radioactive.

5. 3.4. Efectele poluarii apelor Periclitarea sanatatii Elementele negative pentru populatie sunt schimbarile de aspect ale apei precum culoarea, turbiditatea, masa de substante plutitoare solide în pelicule sau spume, mirosul, gustul, care sunt sesizate de orice locuitor. Alerta maxima o dau mortalitatile piscicole, care reflecta direct nocivitatea, îndeosebi în poluarile masive foarte toxice când viata în sursele de apa este distrusa în totalitate. În acest caz apa este moarta si se instaleaza ”vidul biologic”. O amenintare generala pentru toate apele, mai periculoasa în consecinte decât poluarile acute este poluarea insidioasa, progresiva, adesea latenta. Aproape neobservata, ea se întinde ca un cancer, cumulând efectul surselor marunte cu poluarile difuze si luând forme cronice. La început se raresc unele organisme marunte si prea sensibile, urmeaza o înselatoare îmbogatire cu plante si animale din specii mai rezistente care prolifereaza în dauna celor cu valoare economica superioara care migreaza spre zone neafectate si astfel dezechilibrul capata alura unei reactii în lant. În apele statatoare modificarile sunt practic ireversibile: impuritatile se acumuleaza, iar namolurile acopera fundul, otravirea devenind progresiva pâna la degradare totala. Prin apa se pot transmite: - boli bacteriene (febra tifoida, dizenteria , holera etc.); - boli virotice (poliomielita, hepatita epidemica); - boli parazitare (giardioza, trichomonoza, strongiloidoza). Alte boli legate de apele poluante sunt cele transmise de vectori: - tântarul anofel care produce malaria; - musca Tse-tse care produce boala somnului; Unele reziduuri chimice din ape provoaca alergii sau eczeme : azotatii provoaca cianoza sugarilor, maladia albastra. Mirosurile fetide degajate de apele poluate duc la greturi si varsaturi. Sistemele obisnuite de tratare a apelor de suprafata nu au nici o eficienta fata de: virusi, substante cangerigene sau alerge ne, nitriti si nitrati, iar acesti poluanti ajung nestingheriti la consumatorul de apa curenta. Cele mai insidioase îmbolnaviri sau intoxicari sunt cauzate însa de concentrarea poluantilor prin lanturi trofice. În acest sens exemplificam ca strontiul radioactiv din pulberea exploziilor nucleare purtat de curentii de aer, depus pe sol, antrenat de ape si absorbit de plantele furajere consumate de erbivore ajunge în lapte, provocând tulburari în dezvoltarea copiilor prin substituirea calciului din oase. Misteroasa boala ”Minamata” care a facut 41 victime într-o insula japoneza a fost efectul consumarii de catre localnici a pestilor si scoicilor în corpul carora se concentrase mercur, evacuat cu apele uzate de la uzinele mecanice existente în zona.

124

Elemente de ecologie În carnea unor animale din Belgia a fost depistata o cantitate de peste 0,1 ppm dioxina, substanta foarte toxica cancerigena, chiar în doze mici. Se pare ca fenomenul se datoreaza eliberarii substantei în apa marii. Absorbtia accidentala a dioxinei de catre bancurile de pesti, conduce la o concentrare a acesteia, mai ales în grasimea de peste de aproximativ 1000 de ori. Faina de peste consumata de animale conduce la vietati precum porcii si pasarile la o noua concentrare. Omul hranindu-se timp îndelungat cu produse din carne acumuleaza si concentreaza la rândul sau, doze suficiente pentru a se îmbolnavi de cancer. Dificultati în alimentarea cu apa potabila În statiile de tratare a apelor de suprafata, filtrele si gratarele sunt colmatate de colonii de ciuperci si alge, apele acide corodeaza bazinele si conductele, detergentii acopera instalatiile cu spuma. Pericolul colmatarii cu petrol, uleiuri sau intrarea substantelor toxice în reteaua de alimentare, impune întreruperea functionarii instalatiilor, cu prejudicii pentru populatie si industrii. Agricultura si poluarea apelor Daca apele folosite pentru irigatii contin substante nocive, efectul de distrugere a vegetatiei si de poluare a solului va fi imediat. În zootehnie apele poluate duc la îmbolnavirea sau moartea animalelor, scade productivitatea si calitatea produselor iar în final tot oamenii au de suferit. Vatamarea faunei si florei - mortalitatea pestilor, iar în locul lor se dezvolta vietuitoare care pot valorifica în procesele lor metabolice poluantii: viermii, insectele, algele. Pestii care supravetuiec au gust inacceptabil, sunt infectati cu germeni patogeni sau contin substante toxice. - pasarile îsi întrerup ouatul iar oile avorteaza dupa adaparea cu apa continând saruri de zinc. - se produc otraviri acute, boli de piele, eczeme, intoxicatii cronice. Degradarea zonelor turistice si de agrement Turistul va ramâne dezamagit daca apa litoralului îi va oferi pete de pacura, gunoaie plutitoare si mirosuri fetide, daca centrele urbane vor fi întunecate de cursuri de ape respingatoare. Cauzele degradarilor progresive trebuie demascate cu vehementa: gradul de poluare a apelor de importanta urbanistica si turistica exprima deficientele celor raspunzatori de a asigura societatii un mediu de viata acceptabil. 5.3.5. Combaterea poluarii apei Cheia de baza a luptei contra poluarii apelor este legislatia adecvata, bazata pe criterii stiintifice pornind de la principiul general ca fiecare stat trebuie sa aplice riguros toate masurile care se impun la nivelul cunostintelor contemporane în domeniul protectiei calitatii apelor. În fluviile extrem de poluate ale continentului nostru se numara: Rinul, Ronul, Sena, Ebrul, Tibrul, iar din S.U.A, Mississipi. Deoarece Rinul strabate mari zo ne miniere si 125

Elemente de ecologie industriale, înca din 1950 tarile riverane (Olanda, Luxemburg, Germania, Franta si Elvetia) au semnat o conventie pentru protectia apelor sale, iar în 1963 a luat fiinta „Comisia internationala pentru protectia Rinului împotriva poluarii”, care grupeaza aceleasi tari. Lacul Baikal, care cuprinde 20 % din rezervele de apa dulce ale planetei, este supus unui regim foarte strict de protectie prin împiedicarea poluarii râurilor ce se varsa în el, suspendarea plutaritului pe aceste artere si extinderea spatiilor verzi pe malurile sale. În tara noastra protectia se realizeaza pe baza masurilor pentru protectia si conservarea mediului impuse de Ministerul Mediului înfiintat în 1990, Ministerul Apelor, Padurilor si Mediului Înconjurator înfiinatat în 1992 când, la nivelul judetelor, s-au înfiintat Agentii pentru Protectia Mediului. Anual în râurile tarii sunt deversate circa 8 miliarde mc de ape uzate, din care jumatate trebuie epurate. Se precizeaza ca epurarea apelor face parte integranta din procesul de productie. Au fost construite si puse în functiune aproape 4000 de statii de epurare. Au fost înfiintate centre de cercetare în problema protectiei apelor, urmarindu-se totodata recuperarea din aceste ape a diverselor substante refolosibile. Ca urmare a acestor masuri s-a trecut la actiuni concrete pentru protectia apelor marine. Se diversifica mijloacele tehnice de recuperare a reziduurilor marine, absorbtia peliculei de petrol produsa prin mareele negre, îmbunatatirea constructiei vaselor petroliere pentru a nu mai pierde pe parcurs din încarcatura, montarea unor instalatii flotante în largul marii pentru curatirea si spalarea vaselor, perfectionarea conducerii navelor pentru evitarea coliziunilor în timpul mersului si o organizare mai buna a circulatiei în zonele periculoase. În unele zone oceanice si maritime s-au delimitat perimetre unde este interzisa deversarea produselor petroliere. Asigurarea unor ape curate de-a lungul tarmului Marii Negre constituie o necesitate stringenta, actiune care va fi întarita si prin realizarea unor acorduri cu statele riverane. Autoepurarea apelor cuprinde toate fenomenele de reducere naturala a poluarilor. Se realizeaza prin diverse procedee: 1) Autoepurarea poluantilor organici. Prin reactie chimica directa cu oxigenul dizolvat sau prin metabolismul organismelor acvatice, substantele organice sunt transformate în compus i anorganici, adica se produce mineralizarea lor. În final rezulta: azot, amoniac, bioxid de carbon, metan si saruri minerale. Este o transformare care elimina cei mai numerosi si mai suparatori poluanti. 2) Activitatea microorganismelor Microorganismele realizeaza autoepurarea apelor în conditii aerobe si anaerobe. Prefera în general substantele de origine biologica, dar în anumite conditii pot accepta si unele produse chimice ca fenolii, cianurile, produse petroliere, detergentii, lignina. 3) Plantele acvatice, intervin în autoepurare prin faptul ca absorb bioxid de carbon si elimina oxigen. 4) Animalele buretii, scoicile, viermii realizeaza un fel de filtrare biologica prin retinerea poluantilor din apa absorbita în corpul lor. 5.3.5.1. Mijloace de protectie a calitatii apelor § § §

Diminuarea poluarii efluentilor urmareste ca reziduurile sa nu mai fie antrenate cu apa. În locul spalarii cu jet a strazilor, platformelor industriale, pardoselilor, etc. sa fie folosite aspiratoare, apoi reziduurile sa fie evacuate la halde sau crematorii. Reducerea consumului de apa industriala, prin procedee tehnologice noi cum ar fi: înlocuirea racirii cu apa cu racirea cu aer, înlocuirea apei cu solventi organici recuperabili. Recircularea apelor, duce la o economie importanta în industrie prin realizarea unor circuite închise. 126

Elemente de ecologie §

§ § §

§

§

Proiectarea judicioasa a sistemelor de canalizare. Sa existe canale separate pentru apele pluviale si respectiv menajere deoarece conducerea în amestec pe trasee lungi în sistem unitar de canalizare, înseamna a trimite murdaria în emisar pe cai scumpe si ocolite. Proiectarea edilitara, presupune perimetre de protectie sanitara în care evacuarile de poluanti sunt strict interzise în sursele naturale de apa potabila. Evacuarea efluentilor în subteran, consta în depozitarea acestora în escavatii naturale, galerii de mine, saline parasite, astfel încât sa nu mai ia parte la circuitul natural al apei. Controlul depozitelor de reziduuri solide Gunoaiele orasenesti sau deseurile industriale depozitate în halde sa nu mai fie antrenate în apele de suprafata sau sa se infiltreze în straturile subterane. Oamenii ar trebui sa înteleaga si sa previna consecintele ireparabile ale transformarii oceanului în depozit de reziduuri. Evitarea si combaterea poluarilor cu raspândire difuza Poluarea difuza cu hidrocarburi, presupune diferite sisteme de înlaturare a stratului de petrol de la suprafata apelor. Protectia contra poluarilor radioactive, prin aplicatii pasnice a energiei nucleare. Poluarea cu îngrasaminte chimice si pesticide din avion, se evita prin instruirea pilotilor în legatura cu vitezele si înaltimile de zbor, viteza si directia admisibila a vântului, distantele minime fata de ape sau zone care trebuie protejate. Epurarea apelor utilizate este masura indispensabila de protectie a calitatii apelor. Statiile de epurare reprezinta ansamblul constructiilor, aparatelor si instalatiilor prin care se efectueaza epurarea apelor uzate. Materia prima este apa uzata, iar produsul finit este apa epurata prin: Ø metode mecanice bazate pe: - strecurarea sau filtrarea pentru particule mari; - separarea prin plutire a corpurilor mai usoare ca apa; - sedimentarea corpurilor mai grele. Ø metode chimice, se bazeaza pe dezinfectarea apelor cu clor, bioxid de clor sau cu ozon. Ø metode biologice, au ca scop mineralizarea substantelor organice din apa sub actiunea microorganismelor. 5.3.5.2. Sisteme biologice utilizate în prevenirea poluarii apelor A. Epurarea biologica naturala

1) Irigatiile cu ape uzate, se bazeaza pe capacitatea microorganisemlor din sol de a mineraliza poluantii. Prezinta însa pericol de raspândire a germenilor patogeni si a parazitilor (helminti), fapt ce frâneaza extinderea. 2) Iazurile piscicole. În unele ape mai putin poluate si cu plancton abundent se pot dezvolta unele specii de pesti mai rezistenti fata de poluare (ex. în apele uzate ale orasului Munchen) 3) Iazurile biologice, realizeaza stationarea apelor uzate în adâncimi de 0,60 - 1,50 m unde se creeaza conditii pentru epurarea biologica naturala. 4) Epurarea biologica cu plante. În natura se construiesc bazine speciale în care se pot creste macrofite natante, cu radacinile foarte dezvoltate care le ajuta sa preia din apele uzate substantele organice, nutrientii si o serie de metale grele, ele functionând ca adevarate statii de epurare complexe fiind cele mai eficiente si economice.

127

Elemente de ecologie B. Epurarea biologica artificiala cuprinde doua procedee principale: 1) filtrarea biologica; 2) procedeul de namol activ; Biofiltrele - sunt instalatii constituite dintr- un material de umplutura (bucati de piatra sfarâmata, zgura, tufuri vulcanice) care se stropeste cu apa reziduala. Aceasta apa se scurge încet ca o pelicula foarte subtire la suprafata materialului de umplutura. În biofiltru se insufla aer astfel încât bacteriile ce traiesc fixate pe materialul de umplutura sa aiba - apa oxigenata, bogata în nutrienti si hrana pentru a se dezvolta. Apa reziduala din biofiltru este aerata, dar lipsita de substante organice dizolvate. Contine însa fragmente de pelicula biologica care va fi îndepartata gravit ational în decantoarele secundare. 5.3.5.3. Epurarea anaeroba a namolurilor din apele reziduale Aceste namoluri se introduc în instalatii speciale (metatancuri) în care sunt accelerate procesele de fermentare anaeroba si duse spre fazele finale de mine ralizare, cu eliberare de gaze: metan, amoniu si dioxid de carbon (denumite biogaz). Procesele de finalizare a fermentatiei anaerobe realizate îndeosebi de bacteriile metanogene se desfasoara complet în circa 38 - 40 zile. Namolul rezultat este uscat pe paturi de uscare, unde se finalizeaza procesele de fermentatie dar pe cale aeroba si poate fi folosit ca îngrasamânt pe terenurile agricole. O impozanta instalatie de oxidare umeda a namolului de la epurarea apelor exista în orasul Chicago.

5.4. POLUAREA SOLULUI Datorita poluarii, resursele de sol de pe Terra îsi reduc an de an capacitatea de productie, diminuându-se astfel posibilitatile de obtinere a alimentelor, textilelor, lemnului si altor materii prime necesare omului. Majoritatea solurilor îsi pierd din elementele nutritive si materia organica în proportie mai mare decât are loc procesul de completare a acestora, ceea ce în final duce la epuizarea lor. Solul este supus pe suprafete însemnate, la poluare datorita acumularii în exces a sarurilor solubile, eroziunii, excesul de umiditate, acumularii de metale grele, pesticide, caderilor radioactive etc. Perspectiva impactului acestor actiuni asupra solului este ca, în viitor, hrana necesara populatiei în continua crestere va trebui sa se asigure pe o suprafata de sol tot mai mica. Poluarea solului înseamna orice actiune care produce dereglarea functionarii normale a solului ca suport si mediu de viata în cadrul ecosistemelor naturale sau antropice.

5.4.1. Activitati care genereaza poluarea solului 1. Activitatea extractiva de materii prime si materiale: combustibili, minereuri, materiale de constructii; 2. Activitatea industriala pentru: energie, metalurgie, constructii de masini, chimie, materiale de constructie, industrie usoara, industrie alimentara; 3. Activitatea agricola: vegetala, animala ; 4. Activitatea rutiera; 5. Gospodaria comunala: platforme si rampe de gunoi, gropi pentru gunoi, ape uzate si namoluri menajere orasene sti ; Capacitatea solurilor de a prelua noxele societatii umane este limitata, iar abuzurile creeaza dezechilibre si disfunctionalitati greu de refacut. 128

Elemente de ecologie

5.4.2. Dereglarile solului a) fizice: fenomenul de compactare si stricarea structurii generate de lucrari necorespunza toare; b) chimice: generate de poluarea solului cu metale grele, pesticide, îngrasaminte, modificarea pH-ului solutiei solului; c) biologice: generate de poluarea solului cu germeni de boli transmisibile plantelor si animalelor. d) radioactive: solurile capteaza foarte usor poluarile radioactive pe care le transmit plantelor si animalelor pentru timp îndelungat.

5.4.3. Tipuri de poluare a solului (dupa natura si sursa poluantului) Toate aceste tipuri de poluare sunt prezente în solurile din România ba chiar ele se interconditioneaza cu alte surse de poluare (tabelul 7). Sursele de poluare a solului, cele mai extinse si cu efectele cele mai daunatoare, care vor fi analizate în continuare sunt: a) Poluarea prin îngrasaminte chimice si organice b) Poluarea cu pesticide c) Poluarea radioactiva sau nucleara Tabelul nr. 7 Tipuri de poluare a solului (C. Rauta si colab. 1989, preluata dupa Schiopu D., 1997) Simbolul Denumirea Pa Poluarea prin lucrari de escavare la zi (balastiere, cariere etc.) Pb Poluarea prin acoperirea solului cu deponii, halde, depozite de sterili de la flotare, iazuri de decantare, depozite de gunoaie etc. Pc Poluarea cu deseuri si reziduuri anorganice (minerale, materii organice, metale, saruri, acizi, baze) de la industrie Pd Poluarea cu substante purtate de aer (amoniac, bioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxizi de azot, compusi de plumb etc.) Pe Poluarea cu materii radioactive Pf Poluarea cu deseuri si reziduuri organice de la industria alimentara si usoara Pg Poluarea cu dejectii animale Ph Poluarea cu dejectii umane Pi Poluarea prin eroziune si alunecare Pj Poluarea prin saraturare Pk Poluarea prin acidifiere Pl Poluarea prin exces de apa Pm Poluarea prin exces sau carente de elemente nutritive Pn Poluarea prin compactare, inclusiv formare de crusta Po Poluarea prin acoperirea solului cu sedimente produse prin eroziune Pp Poluarea cu pesticide Pq Poluarea cu agenti patogeni contaminati (agenti infectiosi, toxine, alergenti etc.) 129

Elemente de ecologie

5.4.3.1. Poluarea prin îngrasaminte chimice si organice. Multiplele îngrasaminte chimice cum ar fi: azotatii de amoniu, potasiu, calciu, sulfatul de amoniu, superfosfatii, ureea necesare cresterii productiei agricole pot deveni factori poluanti când sunt aplicate în exces si repetat de-a lungul anilor. Efectele poluante sunt date de: -impuritatile, reziduurile din procesul de fabricatie; -dezechilibrele anumitor cicluri biogeochimice, care conduc la degradarea solurilor; -contaminarea apelor freatice; -lipsa purificarii si curatirii îngrasamintelor industriale din motive de costuri de productie; acestea contin metale si metaloizi toxici (arsenic, cadmiu, crom, cupru, plumb, zinc) cu risc pentru contaminarea solurilor apoi a alimentelor; -excesul de nitrati datorat superfertilizarii cu îngrasaminte azotate în circuitul biosferei, estimat la 9 milioane tone pe an si care se acumuleaza în hidrosfera prin procesele de levigare a solurilor degradate prin superfertilizare (folosirea abuziva a îngrasamintelor azotate). Cercetarile arata ca nitratii se acumuleaza de regula în frunzele verzi si în acest sens Rondest J.(1972) a relevat ca în frunzele de spanac si salata existau cantitati atât de mari de nitrati încât sanatatea consumatorilor era pusa în pericol. Nitratii ajunsi în intestinul omului se transforma în nitrosamine, care constituie puternici agenti cancerigeni. Azotatii ajung prin lantul trofic din plantele furajere în lapte, principalul aliment al copiilor. În zonele Galati, Braila, Ialomita în anii "80 s-au semnalat intoxicatii deoarece concentratia de nitrati în lapte a depasit 850 ppm, fata de 75 ppm stabilita ca limita maxima de OMS si FAO. Superfertilizarea cu îngrasaminte fosfatice face ca excesul de fosfor antrenat an de an de catre apele continentale în lacuri si mari sa duca la fenomenul de eutrofizare. Industria îngrasamintelor cu fosfor, industria aluminiului, industria ceramica, de sticla etc. sunt surse principale de poluare a solului cu fluor. Unele îngrasaminte minerale contribuie la aportul de fluor în sol: exemplu superfosfatul contine 1 - 1,5 % fluor, în timp ce îngrasamintele complexe contin 0,5 – 1 %. De la fabricarea îngrasamintelor cu fosfor, rezulta cantitati mari de reziduuri, cunoscute sub denumirea de fosfogips. Aceste reziduuri se utilizeaza la ameliorarea solurilor alcaline si constituie o sursa de poluare a solului cu fluor. 5.4.3.2. Poluarea solului cu pesticide Pesticidele, mai ales daca acestea nu sunt folosite rational, întotdeauna produc pericole mari dintre care amintim: -intoxicatii directe la plante si animale, datorita toxicitatii ridicate a unora dintre ele, mai ales insecticidele; -prin actiunea lor biologica, distrug nu numai organismele tinta, ci si unele utile; -persistenta în mediu, acumularea unora dintre ele si penetrarea lor în lanturile trofice. Prin circuitul apelor Lindanul, dar mai ales DDT- ul au ajuns în corpul unor specii de pesti la distante enorme de locul de aplicare si acumulare. În agricultura lumii sunt folosite anual circa 130-135 milioane tone de îngrasaminte chimice si alte milioane tone substante chimice destinate protectiei plantelor care salveaza 35 % din recoltele obtinute si aduc un spor de productie echivalent cu 40 % din productia mondiala de cereale. Protectia plantelor cu pesticide este un rau foarte necesar, acceptat de societatea internationala, în vederea asigurarii confortului alimentar. 130

Elemente de ecologie România nu trebuie sa se teama de poluarea cu pesticide, pe total fiind asigurate în proportie de 15-20 %, iar erbicidele acopera 10 % din necesarul optim. Pesticidele sunt substante chimice destinate protectiei culturilor, au o anumita toxicitate si de aceea aplicarea lor se va face cu mult discernamânt, în nici un caz abuziv. Principiile ecologice care stau la baza utilizarii pesticidelor: § la acelasi efect biologic sa se utilizeze produsele cele mai putin toxice; § sa se evite introducerea în ecosistem a pesticidelor greu degradabile biologic, a celor cu rezidualitate ridicata; § sa se evite folosirea produselor usor levigabile, care ajung mai repede în apa freatica; § nu se mai accepta produse care prin persistenta lor patrund usor în lantul trofic plante animale – om. Pentru obtinerea unor produse pesticide ecologic acceptate se cheltuiesc, pe produs, 15 - 30 miliarde dolari S.U.A., în 8 - 10 ani de cercetare si selectare a unei singure substante, din 10 - 15 mii de produsi, care sa îndeplineasca cerintele de: - eficacitate biologica; - protejare a naturii. Eforturile depuse pentru introducerea de produse noi, se justifica prin efectele economice deosebit de mari pe care le provoaca. Efectele secundare cauzate de pesticide: ü Efect prelungit de rezidualitate, îndeosebi în cazul erbicidelor care conduc la diminuarea productiei. Sunt cunoscute efectele toxice ale reziduurilor de atrazin asupra culturii de grâu ce urmeaza a fi semanata; ü Distrugerea partiala a faunei si florei solului; Fenomenul este mult mai activ în cazul insecticidelor toxice (ex.Carbofuran) care aplicate în sol distrug nematozi, lumbricide dar si multe specii utile. ü Poluarea apelor freatice si de suprafata. Prin aplicarea atrazinului, în apele freatice din zona Rhinului de Sus au fost gasite cantitati de reziduuri cu 4 % mai mari decât normele Uniunii Europene. În Germania, atrazinul a fost interzis din 1991 fiind restrictionat si în alte tari, deoarece s-a constatat ca erbicidul se degradeaza lent. Un numar mai mare de pesticide poate ajunge: - în pesti, prin apele poluate; - în grasimea animalelor care consuma hrana ce contine reziduuri; - în hrana omului. Pesticidele pot primejdui interesele omului pe termen lung daca: - se extind substante insuficient cunoscute; - nu exista solutii sigure pentru înlocuirea unor substante periculoase; - politica de conservare a mediului nu se aplica consecvent. Agricultura durabila propune o reducere a utilizarii pesticidelor. O cale sigura pentru a realiza acest deziderat o constituie introducerea protectiei integrate (managementul integrat), care se bazeaza pe: § îmbinarea metodelor: agrotehnice, fizice, biologice, chimice; § aplicarea masurilor de combatere numai când se justifica economic. Daca în trecutul nu prea îndepartat, se preconiza lichidarea, eradicarea daunatorilor pâna la ultimul exemplar, în managementul integrat, conceptia este combatuta si abandonata. În realitate, daunatorii patogeni si buruienile produc pierderi de recolta numai atunci când au o anumita densitate. O importanta deosebita prezinta utilizarea pragului economic de daunare (PED), deoarece permite sa se renunte la o lucrare de combatere când densitatea daunatorului sau nivelul de atac în sola luata în considerare nu va atinge valoarea prevazuta. Prin folosirea pragurilor, realizam doua avantaje ecologice si anume: 131

Elemente de ecologie a) Utilizând cantitati reduse de pesticide, se va reduce implicit poluarea legata de folosirea lor; b) Conservarea faunei si florei utile ecosistemului agricol, deoarece pragurile accepta un numar de buruieni, boli si daunatori. Pe masura ce costul ambiental al pesticidelor devine mai bine cunoscut, se interzice utilizarea celor mai toxice substante într-un numar tot mai mare de tari. Aceasta deoarece efectele pesticidelor asupra sanatatii omului (anomalii reproductive, tulburari ale sistemului endocrin etc.), plantelor si animalelor sunt tot mai bine cunoscute. Legea protectiei mediului precizeaza în legatura cu regimul îngrasamintelor chimice si al pesticidelor: o îngrasaminte chimice, pesticide si alte produse folosite la profilaxia fitosanitara, sanitar umana si veterinara se produc numai prin tehnologii si biotehnologii autorizate; o ministerele competente sa reglementeze regimul folosirii, sa înfiinteze laboratoare în teritoriu pentru analiza si controlul îngrasamintelor chimice si pesticidelor; o sa întocmeasca lista cu îngrasaminte chimice si pesticide din tara si strainatate precum si concentratiile maxime admise; o persoanele care produc, comercializeaza si utilizeaza îngrasaminte chimice si pesticide au urmatoarele obligatii: - sa aiba acordul sau autorizatia de mediu pentru fabricarea acestora; - transportul acestor substante sa nu provoace contaminarea mijloacelor de transport si a mediului; - depozitarea îngrasamintelor chimice si a pesticidelor, numai ambalate si în locuri protejate; - administrarea pesticidelor cu mijloace aviatice, numai cu avizul agentilor pentru protectia mediului, directiilor sanitare; - când înfloresc plantele polenizate cu insecte, se vor folosi numai insecticide care sunt selective fata de insectele polenizatoare; - sa nu foloseasca momeli periculoase, cu exceptia cazurilor special autorizate. 5.4.3.3. Poluarea radioactiva sau nucleara a solului Crusta terestra emite în mod natural diverse tipuri de radiatii: mai remarcate sunt radiatiile gama, considerate a fi de origine cosmica. Sursele de iradiere externa pentru sol si mediul viu sunt reprezentate de radionucleidele naturale de tipul K40 si C14 întâlnite în sol sau ape prezentând un risc redus de a induce leziuni somatice si genetice. Principalii radio-izotopi de importanta ecologica (dupa Romade): - carbon (C14 ) - sodiu (Na24 ) - tritium (N3 ) - potasiu (K40 ) 12 - fosfor (P ) - fier (Fe59 ) - sulf (S35 ) - mangan (Mn54 ) 45 - calciu (Ca ) - iod (I131 ) Elementele eliberate în mediu o data cu caderile radioactive sau depozitarile de reziduuri radioactive: - stontiu (Sr90 ) - plutoniu (PU139 ) - cesiu (Cs137 ) - argon (A41 ) 144 - cesiu (Ce ) - krypton (Kr85 ) - ruteniu (Ru106 ) - xenon (Xe133 ) 91 - ytriu (Yt )

132

Elemente de ecologie Radioizotopii pot deveni un factor de contaminare a biosferei, deoarece se acumuleaza în diverse organisme în concentratii foarte ridicate, daunatoare pentru organismul în cauza, descendenti si consumatori, printre care se afla si omul. Cercetarile efectuate de Duvigneaud P.(1980) asupra a doua lanturi trofice acvatice utilizând P32 au dus la concluzia unei concentrari considerabile a materialului radioactiv în anumite parti ale lantului trofic. Printre izotopii cei mai redutabili eliberati în mediu, ca urmare a depozitarii deseurilor sau a unor explozii nucleare subterane amintim: Sr90 si Cs137 , carora li se adauga: C14 , P45 , Ca35 , S131 . Ei pot fi încorporati în organisme si constituie, local, o sursa de iradiere interna extrem de periculoasa. Regimul privind asigurarea protectiei împotriva radiatiilor ionizante si securitatii surselor de radiatii prevede: o aplicarea diverselor proceduri si echipamente pentru mentinerea dozelor si riscurilor la cel mai scazut nivel, în limitele admise si în scopul prevenirii accidentelor, limitarii si înlaturarii consecintelor acestora; o activitatile în domeniul nuclear necesita asigurarea mijloacelor de protectie si securitate si se pot desfasura numai în baza acordului si autorizatiei de mediu emisa de Guvern (centrale nuclearo-electrice, uzine de fabricare a combustibilului nuclear etc.); o protectia populatiei, materialelor si instalatiilor nucleare; o controlul activitatilor nucleare de catre autoritatea centrala pentru protectia mediului, care va mentine în stare de functionare capacitatea de monitorizare a mediului local pentru a depista orice contaminare radioactiva semnificativa care ar rezulta dintr-o eliminare accidentala de substante radioactive; o masuri de protectie a ecosistemelor, conservarea biodiversitatii, gospodarirea durabila a resurselor naturale pentru asigurarea sanatatii umane. Autoritatea centrala pentru protectia mediului, cu consultarea Academiei Române si a Comisiei Nationale UNESCO stabileste criteriile pentru instituirea ariilor protejate si de conservare a biodiversitatii.

5.5. Probleme majore ale mediului în Europa centrala si de est Principala preocupare în regiune sunt daunele aduse sanatatii din cauza calitatii proaste a mediului ambiant. Aici a aparut vertiginos riscul pentru sanatate. Tipuri de poluare care au afectat sanatatea populatiei sunt urmatoarele: • plumb în aer si în sol, provenind de la topitoriile de plumb si zinc si de la mijloacele de transport; • pulberi sedimentabile în atmosfera, provenind din sobe, mici întreprinderi, centrale electrice si de termoficare, combinate metalurgice si alte uzine mari; • dioxidul de sulf si alte gaze, în special în combinatie cu pulberi; • nitrati din apa, proveniti de la statiuni de îngrasare a animalelor si ferme agricole proiectate si (sau) întretinute necorespunzator, în urma aplicarii inadecvate a îngrasamintelor si din fosele septice rurale; • contaminarea apei si a alimentelor cu substante chimice toxice si metale grele datorita depozitarii necorespunzatoare a deseurilor nucleare sau a altor deseuri periculoase; • deteriorarea sau amenintarea cu daune ireversibile a diversitatii biologice în general si în ecosistemele acvatice constând din râuri, acumulari, lacuri, a ecosistemelor de pajiste, a ecosistemelor de coasta si marine, habitatelor din paduri si a zonelor montane. Problemele enumerate au fost unanim recunoscute de tarile existente în aceasta regiune. Fiecare tara din Europa Centrala si de Est trebuie sa decida modul optim de alocare a 133

Elemente de ecologie resurselor pentru remedierea problemelor pe care le considera prioritare. Resursele limitate nu trebuie sa conduca la reducerea investitiilor în protectia mediului, pentru ca afecteaza sanatatea si viata oamenilor, a plantelor si a animalelor. În acest sens se pune problema unei politici economice generale si crearea unor combinatii judicioase între diverse tehno logii, management, institutii si politica economica aplicata. Trebuie gasita flexibilitatea necesara pentru atingerea rezultatului celui mai bun în concordanta cu resursele disponibile. Se impune o mai buna politica economica si de protectie a mediului; dezvoltarea unor institutii si formarea de capacitati privind pregatirea profesionala, educatia ecologica si programe de schimb.

Capitolul 6

EDUCATIA ECOLOGICA Perpetuarea vietii si dezvoltarea ei este conditionata de mediul ambiant reprezentat de apa, aer, sol. Arsenalul complex al activitatii tehnice subliniaza capacitatea prometeica de creatie umana. Avântul tehnic însa face civilizatia sa uite adevaratele izvoare ale vietii si paradoxal o împinge spre distrugere. Dezechilibrele ecologice ce apar în natura se repercuteaza în destinele oamenirii. În jurul centrelor industriale apele si-au pierdut limpezimea si claritatea devenind efluvii de impuritati în care flora si fauna sunt saracite pâna la diparitie. În aer sunt vehiculate mari cantitati de noxe si pulberi care formeaza smogul cu efect negativ asupra tuturor vietuitoarelor. În agricultura pe lânga mecanizare se aplica o chimizare complexa pentru a asigura o nutritie completa a plantelor si sa le protejeze de atacul bolilor si al daunatorilor. Scapata de sub controlul stiintific, chimizarea agriculturii ame ninta cu poluarea întreaga vegetatie si în totalitate lanturile trofice care depind de ea. În centrele urbane, si nu numai, poluarea sonora influenteaza negativ starea de sanatate a oamenilor. În prezent, în România 4,5 milioane de oameni sufera o poluare acuta, iar 2,5 milioane sufera de boli acute si cronice provocate de poluare. Tulburarea balantei ecologice si scaderea stabilitatii în ecosistemele naturii constituie în cea mai mare parte lipsa de cunostinte a semenilor despre actiunea si comportarea lor necumpanita fata de tot ce îi înconjoara. Astazi, majoritatea cadrelor tehnice cu responsabilitati în conducere si decizie nu au nici cea mai vaga notiune de ecologie. Totul se leaga de consecinta lipsei de informare si educatie. Învatatura si educatia cu privire la mediu dezvolta atitudinea de respect si responsabilitate fata de resursele naturale, fata de natura din care cu totii facem parte. Educatia ecologica se poate face prin scoala, biserica si mass- media. Ea se pregateste, are o motivatie si o logica. Educatia ecologica se bazeaza pe constientizare, care are un tel, acela de a proteja natura, de a o face sa-si pastreze sanatatea de care depinde în final sanatatea oamenilor. Cea mai buna forma de educatie se face pe baza unui program strategic sustinut de Guvern si de Parlament, care-i uneste pe participanti, le conjuga actiunile si le împleteste eforturile ca prin vointa si ideal sa pastreze puritatea naturii, care este astazi destul de bolnava. Vindecarea ei de nocivitatile de tot felul existente în atmosfera, sol si ape nu se poate face fara o constientizare a tuturor oamenilor si o pregatire ecologica efectiva a managerilor. Subliniem nevoia absoluta de o constientizare civica. Aici nu trebuie sa existe ambiguitati. Neîntelegerea realitatilor si neluarea de masuri corespunzatoare tehnice si mai ales de educatie ecologica a oamenilor înseamna o mare pierdere ce se va reflecta pe multiple planuri privind flora si fauna, integritatea biocenozelor si a ecosistemelor, a puritatatii lor, a productiei si a productivitatii, a sanatatii în general.

134

Elemente de ecologie 6.1. Educatia ecologica prin scoala Educatia ecologica începe, sau ar trebui sa înceapa, din frageda copilarie. Ea contribuie la formarea unei constiinte ecologice si a gândirii ecologice despre natura, din care rezulta o comportare atenta si corecta fata de ea. Definitorie în informare si formarea constiintei ecologice este rodnicia activitatii tuturor cadrelor didactice, respectiv a educatorilor, învatatorilor, profesorilor de geografie, chimie, fizica si, mai ales, a profesorilor de biologie. În cadrul lectiilor sau în excursie este necesar a se aborda si probleme de ecologie care sa contribuie gradat la formarea constiintei ecologice. Valentele informationale si corelative sunt multiple. Ele devin eficiente daca au constanta si atractivitate. Definitorie este dorinta profesorului de a se informa stiintific si de a suplimenta textul lectiilor cu probleme de ecologie, care sunt probleme de viata ale tuturor. În cadrul obiectelor de învatamânt, prin studiul facut asupra morfologiei anatomiei si fiziologiei plantelor, elevii iau cunostinta despre rolul acestora în existenta tuturor celorlalte organisme, inclusiv omul. Ei trebuie sa stie ca, functional, plantele sunt singurele în stare sa realizeze legatura între Pamânt si Soare. Folosind diferite substante anorganice din mediu (CO2 , apa si saruri minerale) ele transforma energia radianta în energie chimica potentiala, reprezentata prin substante organice ce servesc ca materie de constructie cât si ca sursa de energie în activitatea lor vitala. Plantele asigura baza vietii si existentei tuturor organismelor animale si a omului, în primul rând ca prima veriga în cadrul lanturilor trofice si apoi ca generatoare de conditii ecologice favorabile mentinerii vietii lor. În acest sens la functiile frunzei, constând din fotosinteza, respiratie, transpiratie se pot aduce date stiintifice suplimentare din care sa se vada activitatea uriasa si de mare importanta pe care o manifesta plantele pentru mentinerea vietii pe Terra. Prin utilizarea dioxidului de carbon în nutritia lor minerala plantele actioneaza ca adevarate filtre purificatoare ale atmosferei si ale apelor. Prin fotosinteza plantele consuma anual 174 miliarde tone de CO2 , din care 19 miliarde tone CO2 este consumat de plantele terestre, iar 155 miliarde tone de plantele acvatice, reprezentate de macrofite si microfite. Concomitent cu consumul de CO2 plantele îmbogatesc mediul aerian si acvatic cu oxigen, fara de care astazi pentru toate organismele, exceptând pe cele anaerobe, viata este imposibila. Asimilând o tona de carbon, plantele degaja 27 tone oxigen. Într- un singur an plantele elimina în medie între 270 si 2700 trilioane tone oxigen. Pe lânga circuitul biologic al carbonului si oxigenului, plantele asigura circuitul azotului, fosforului, sulfului, siliciului. Azotul si sulful sunt incluse în alcatuirea proteinelor, supranumite caramizile vietii. Fosforul inclus în materia vie are rol important în procesele energetice. Plantele sintetizeaza vitamine, alcaloizi si antibiotice cu mare utilitate în tratarea unor boli. Plantele asigura circulatia apei în natura. Un rol esential în aceasta directie îl au padurile. Ele reprezinta modul cel mai rentabil de folosire a terenului. Defrisarea în masa facuta fara judecata ecologica determina scaderea regimului de precipitatii, secarea unor izvoare, pâraie si chiar râuri, degradarea prin eroziune a terenurilor etc. Toate cu influenta negativa asupra tuturor organismelor vegetale adiacente, animalelor si a omului. Valorificarea resurselor naturale sa se faca pe temeiul stiintelor naturale si nu dupa criterii strict economice. Lectiile de zoologie pot furniza date pretioase privitoare la rolul animalelor în natura si în viata omului. Ele participa la circulatia substantei si energiei acumulata de plante prin intermediul a numeroase lanturi trofice. Exploatarea abuziva a faunei provoaca reducerea efectivelor unor specii, sau chiar disparitia lor. Orice specie în cadrul unei biocenoze are un rol functional bine determinat. Interventia drastica a omului asupra unor specii, sau a unei singure specii, se soldeaza cu consecinte grave asupra echilibrului biologic. La disciplina Anatomia si fiziologia omului sunt numeroase lectii unde se poate vorbi de actiunea poluantilor asupra integritatii si functio narii orga nelor si organismului în ansamblul sau. Se pot folosi date cu influente negative asupra organismului prin poluarea chimica a atmosferei si folosirea de alimente poluate chimic si radioactiv, prin poluarea 135

Elemente de ecologie sonora caracteristica centrelor urbane. Când li se vorbeste elevilor despre aparatul respirator se impune si abordarea aspectelor de ecologie. Inhalarea aerului încarcat cu noxe si praf determina aparitia de leziuni la nivelul alveolelor pulmonare. Sensibilizarea plamânilor face posibila contactarea mai usor a bolilor respiratorii. În orasele cu multe suspensii silicice si în mine sunt dese cazurile de silicoza. Inhalarea aerului cu noxe actioneaza însa si asupra altor organe. Ele pot trece în sânge. Transportate în corp au actiune toxica asupra sistemului nervos, cordului, rinichilor etc. Alaturi de noxele din atmosfera, foarte activa asupra organimului omenesc, asupra animalelor si chiar asupra plantelor este poluarea sonora. Cresterea zgomotului în marile aglomerari urbane afecteaza integritatea si fiziologia multor organe ale corpului omenesc. Zgomotul se propaga în aer, apa, sol. Sunetele dezordonate cu frecvente si intensitati diferite ale zgomotului intervin negativ asupra starii de sanatate umana. Elevii trebuie sa cunoasca toate acestea. Circulatia si transporturile, industria, constructiile si montajele, antimuzica sau negatia muzicii sunt surse de poluare sonora. Predarea sistemului nervos trebuie sa fie însotita de informatii care sa atraga atentia asupra efectelor dure ale zgomotului ce actioneaza asupra lui. Ele constau în tulburari ale somnului, tulburari vizuale, modificari neurovegetative si psihoafective. Zgomotele produc nevroze caracterizate prin hipersensibilitate, insomnii, tahicardie, cosmaruri, neliniste, halucinatii auditive etc. Deficientele electroencefalografice (EEG) sunt în mare parte consecinta nevrozei produsa de zgomot în stare de veghe cât si în somn. Zgomotele determina scaderea functiilor corticale care sunt atentia, concentrarea, precizia actiunii cu implicatii în diminuarea capacitatii intelectuale si manifestarea de oboseala marcanta. Zgo motul modifica semnificativ excitabilitatea neuromusculara. Stresul produs de zgomot actioneaza negativ asupra sistemului nervos, iar în cadrul lui mai ales asupra scoartei cerebrale debutând printr-o exteriorizare de moleseala, slabiciune, dureri musculare difuze. Efectul degradat al zgomotului asupra performantei psihice este cu atât mai puternic cu cât intensitatea lui este mai mare. Functiile psihice ca memoria de scurta durata, perceptia si vigilenta sunt puternic afectate la un zgomot de 100 dB. Predarea analizatorilor trebuie sa abordeze si poluarea sonora, respectiv efectele zgomotului asupra organelor senzoriale. Zgomotul poate perturba vederea stereoscopica si modifica simtul cromatic mai ales pentru culoarea rosie. Fenomenul se constata la peste 75 dB. Poate determina fenomenul de oboseala auditiva si integritatea anatomo- functio nala a muschilor urechii medii. Zgomotul puternic produs brusc poate cauza ruptura timpanului. La circa 160 dB zgomotul, pe lânga ruperea timpanului, poate determina patrunderea scaritei în fereastra ovala si lezarea organului Corti. Sediul selectiv al leziunilor provocate de zgomote este membrana bazilara si organul Corti. Sunetul cu intensitatea de 164 dB si o frecventa de 500 Hz produce la 3 minute distrugerea organului Corti. În tarile puternic industrializate 40-50 % dintre muncitorii expusi la zgomot manifesta hipoacuzie profesionala. În general, traumatismul sonor este însotit de durere, ameteala, asurzire temporara sau permanenta. La nivelul glandelor endocrine s-a constatat ca zgomotul produce o serie de modificari functionale. Astfel, hipofiza reactioneaza ciclic prin regresiunea initiala a activitatii, urmata de intensificarea functionala a activitatii celulelor acidofile. Actiunea prelungita a zgomotului determina disparitia celulelor beta care secreta hormonul foliculino-stimulat. La zgomot intens si prelungit tiroida intra în inhibitie totala. La nivelul sistemului cardiovascular efectele negative ale zgomotului constau în perturbarea ritmului cardiac. Are loc o crestere a numa rului de batai pe minut la stimuli sonori cu frecvente înalte si o reducere a numarului de contractii miocardice la stimuli sonori cu frecvente joase. Circulatia periferica este puternic influentata. Sub actiunea zgomotului are loc cresterea rezistentei vasculare periferice prin vasoconstrictia arterelor si capilarelor. Asemenea modificari apar chiar si la un zgomot de 40 dB, ce corespunde unei intensitati reduse. Zgomotul puternic, discontinuu si variabil provoaca tromboze, leziuni vasculare si 136

Elemente de ecologie hemoragii capilare. Zgomotul de 90 dB provoaca spasmul vascular. Zgomotul are influenta si asupra sistemului digestiv prin aparitia de contractii ale esofagului, stomacului, intestinului, hiperaciditate la nivelul stomacului, indigestii puternice etc. Zgomotul actioneaza negativ asupra sistemului reproducator, determinând scaderea activitatii ovariene la femeie si atrofierea epiteliului seminifer la barbat. La femeia însarcinata zgomotul provoaca miscari active ale fetusului sau poate sa provoace uneori chiar avortul. La disciplina Biologie, se poate interveni cu numeroase exemple care sa precizeze efectul negativ grav al poluarii atmosferei, solului si apelor cu efecte finale în mutatiile ce apar la nivelul genomului, cromozomilor sau genelor. Poluarea fizica si chimica a atmosferei, poluarea chimica a solului, poluarea chimica a apelor continentale si marine, defrisarile, pasunatul nerational, toate sunt rezultatul activitatilor umane care conduc spre dezastrul ecologic. De aceea, acum mai mult ca oricând, cadrele didactice sunt chemate sa formeze sistematic si gradat constiinta ecologica în rândul elevilor care mai târziu vor activa în industrie, agricultura, comert, urbanistica etc. Soarta viitorului vietii în ansamblul ei depinde de munca educatorilor de astazi, de gândirea si efortul nostru de a mentine echilibrul în natura prin formarea unei constiinte ecologice de sine statatoare în rândul oamenilor. Autopurificarea naturii depinde consistent si de autopurificarea atitudinii oamenilor care prin activitatea lor determina sensul ecologic regional si global. Se cere multa munca în aceasta directie. Pâna la formarea constiintei ecologice la tânara generatie, biologii au de luptat cu interese legate de profitul imediat ce implica consecinte negative asupra naturii (de exemplu, cazul deseurilor chimice extrem de toxice aduse din Germania la Sibiu), au de luptat cu inconstienta si atitudinea iresponsabila privind corectitudinea comportamentala si etica fata de natura. Activitatea stiintifica si educationala trebuie sa duca la formarea unor viitori cetateni care sa cunoasca bine perceptele vietii în sensul ei ecologic.

6.2. Educatia ecologica prin biserica Secole de-a rândul religia a fost si a ramas stapâna într- un domeniu foarte complex si intim al vietii: psihicul uman. Conduita si viata cotidiana a omului, locul si rolul sau în lume, în societate si în familie au fost rezultatul mai multor forme de educatie printre care si cel al unei educatii alese facuta de Biserica. Ea are si poate avea un rol foarte important privind formarea constiintei ecologice, aratând oamenilor prin propovaduitorii sai consecintele nefaste ale ruperii echilibrului ecologic în natura. Aceasta comunicare a realitatii naturii înconjuratoare se poate face prin intermediul cuvântarilor, al sfaturilor, al parabolelor, al versurilor, al cântecelor în cadrul oficierii ceremoniilor religioase. Totalitatea calamitatilor naturale trebuie precepute ca fiind nu o revolta a divinitatii, ci un efect al activitatilor omenesti. Biserica poate adopta un program la nivel national, care sa aiba ca scop transmiterea de cunostinte si percepte, ca omul trebuie sa fie constient de necesitatea protejarii mediului si sa înteleaga efectele actiunilor sale. El trebuie sa cunoasca de la ceremoniile religioase situatia ecologica exacta a mediului înconjurator. Biserica poate organiza populatia în functie de problemele ecologice si spirituale, ca efectele sa-i fie benefice omului. Oamenii trebuie avertizati de pericolele iminente privind distrugerea mediului, a biocenozelor si a ecosistemelor. Ei trebuie sa adopte o atitudine protectoare fata de acestea. Oamenii, prin îndrumarea facuta de Biserica, trebuie sa participe activ la protejarea tuturor ecosistemelor, de care în cele din urma depinde viata lor. Ei trebuie sa fie uniti, calmi si constanti în procesul de refacere a ecosistemelor afectate de distrugere, sau în procesul de protejare a mediului. Cei mai multi preoti recunosc ca relatia omului cu natura înseamna o relatie directa cu divinitatea. Omul a înteles gresit imperativul: înmultiti-va si stapâniti Pamântul. El a înteles acest a stapâni cu a abuza si nu cu a se armoniza cu natura de care depinde însasi existenta de astazi si viitoare. 137

Elemente de ecologie

6.3. Educatia ecologica prin mass – media Televiziunea, Radioul si Presa scrisa sunt mesagerii cei mai apti de a face o educatie ecologica uniforma pe întreg cuprinsul tarii. Emisiunile facute la obiect privind denuntarea surselor de poluare, constientizarea oamenilor privind consecintele reale negative ale poluantilor asupra sanatatii si necesitatea pastrarii echilibrului ecologic în natura prin protejarea vegetatiei si faunei sunt atentiona ri severe si exacte facute factorilor de decizie. Constientizarea ocrotirii naturii trebuie sa devina un imperativ al preocuparilor noastre. Repunerea naturii în drepturile ei legitime si firesti constituie o necesitate. România este una din cele mai frumoase tari ale Europei. Asezarea ei în cadrul continentului este conturata de pozitia sa la gurile Dunarii, la Marea Neagra si mai ales de pozitia sa pe cercul Carpatilor denumit de antici corona montium. Aceasta tara carpato-ponto-danubiana poseda majoritatea formelor de relief existente pe Terra. Ele sunt impuse de inelul muntos care asigura etajarea concentrica a celorlalte elemente geografice. Reteaua hidrografica este bogata si variata. Pâraiele si râurile îsi au obârsia în Carpati, Subcarpati si în zona înalta a câmpiilor. Apele curgatoare si lacurile, prin numarul, densitatea si debitul lor, alcatuiesc cele mai importante surse de apa pentru populatie si economia nationala. Flora si fauna ce îmbraca toate formele de relief reflecta efectele specifice ale climatului local, prin modificari sensibile ale valorilor regimului termic, umiditatii aerului si intensitatii vântului alaturi de care factorii radiativi îndeplinesc o functie profund activa. Pe fondul acestor conditii ecologice generale exista numeroase si variate ecosisteme terestre si acvatice. Diversitatea lor a constituit numeroase tematici de cercetare stiintifica pentru ecologii români, dar si un punct deosebit de atractie pentru oamenii de stiinta straini. Exceptionala biodiversitate floristica si faunistica a multor ecosisteme constituie adevarate nestemate ale naturii aflate aici. De remarcat ca în ecosistemele forestiere exista fragmente de paduri naturale virgine si cvasivirgine disparute de mult în Europa. Ele servesc ca laborator national si european pentru cunoasterea legilor naturii si stabilirii unui management ecologic al padurii cultivate. Trebuie sa recunoastem însa ca padurile României si alte ecosisteme naturale sunt afectate de un declin alarmant. Industria poluanta nationala si europeana le zdruncina grav sanatatea. Pastrarea echilibrului ecologic în cadrul ecosistemelor reprezinta o necesitate. Oprirea declinului sistemului de organizare si a puritatii naturii în România trebuie facuta indiferent de cost. Este absolut necesar de a repune natura în drepturile ei legitime si firesti.

138

Elemente de ecologie

BIBLIOGRAFIE

1. Berca M., Ecologie generala si protectia mediului, Ed. Ceres, Bucuresti 2000 2. Brown L., Probleme globale ale omenirii, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1995 3. Florea L., Protectia mediului, Ed. Fundatiei Universitare “Dunarea de Jos”, Galati, 2002 4. Godeanu S., Tehnologii ecologice si ingineria mediului, vol. 1 Ed. Bucura Mond, Bucuresti, 1998 5. Negrea V., Combaterea poluarii mediului în transporturile rutiere, Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000

6. Nikonorow M., Pesticidele în lumina toxicologiei mediului, Ed. Ceres, Bucuresti, 1981 7. Pascu D., Atmosfera si poluarea, Ed. Stiintifica si encicl., Bucuresti, 1988 8. Pârvu C., Ecologie generala, Ed. Tehnica, Bucuresti, 2001 9. Puscasu V., Protectia mediului înconjurator, Ed. Evrika, Braila, 1998 10. Rauta C., Prevenirea si combaterea polua rii solului, Ed. Ceres, Bucuresti, 1983 11. Schiopu D., Ecologie si protectia mediului, Ed. Didactica si pedagogica, Bucuresti, 1988

139