Ecologie Generala

ECOLOGIE GENERALĂ note de curs

Cuprins

CE ESTE ECOLOGIA?...................................................................................................................................... 2 TEORIA SISTEMELOR APLICATĂ ÎN ECOLOGIE ................................................................................................ 2 CARACTERUL ANTIENTROPIC AL SISTEMELOR VII ............................................................................................... 3 CATEGORII IERARHICE ÎN LUMEA VIE .................................................................................................................. 4 SCARA SPAȚIO-TEMPORALĂ ............................................................................................................................... 7 MEDIUL DE VIAȚĂ ........................................................................................................................................ 9 TEMPERATURA ................................................................................................................................................. 10 ELEMENTELE MEDIULUI HIDROLOGIC ÎN BIOTOP ............................................................................................. 13 LEGILE FACTORILOR ABIOTICI ........................................................................................................................... 15 POPULAȚIA ................................................................................................................................................ 17 STATICA POPULAŢIEI ......................................................................................................................................... 17 EFECTIVUL (N) ............................................................................................................................................... 17 DENSITATEA .................................................................................................................................................. 18 NATALITATEA ŞI RATA NATALITĂŢII .............................................................................................................. 18 MORTALITATEA ŞI RATA MORTALITĂŢII ....................................................................................................... 19 STRUCTURA POPULAŢIEI ................................................................................................................................... 21 STRUCTURA PE VÂRSTE ................................................................................................................................ 21 STRUCTURA PE SEXE (SEX RATIO) ................................................................................................................. 22 DISTRIBUȚIA SPAŢIALĂ.................................................................................................................................. 23 COMPORTAMENTUL TERITORIAL ŞI IERARHIA SOCIALĂ ............................................................................... 24 HETEROGENITATEA POPULAŢIEI................................................................................................................... 25 DINAMICA POPULAȚIEI ..................................................................................................................................... 25 REGLAREA POPULAȚIONALĂ ............................................................................................................................. 30 ANALIZA FACTORILOR DE MORTALITATE...................................................................................................... 30 METAPOPULAȚIA .......................................................................................................................................... 32 MODELE CONCEPTUALE DE CONTROL POPULAŢIONAL................................................................................ 33 RELAȚII INTRASPECIFICE (INTRAPOPULAȚIONALE) ...................................................................................... 34 RELAȚII INTERSPECIFICE (INTERPOPULAȚIONALE) ....................................................................................... 35 ECOSISTEMUL ............................................................................................................................................ 38 STRUCTURA SPAȚIALĂ ...................................................................................................................................... 38 STRUCTURA TROFICĂ ........................................................................................................................................ 39 CLASIFICAREA LANȚURILOR TROFICE ............................................................................................................ 40 PIRAMIDE ECOLOGICE .................................................................................................................................. 41 NIȘA ECOLOGICĂ ............................................................................................................................................... 42 FLUXUL ENERGIEI ȘI NUTRIENȚILOR.................................................................................................................. 44 DINAMICA ECOSISTEMULUI .............................................................................................................................. 45 SCHIMBĂRILE NEDIRECŢIONALE ................................................................................................................... 45 SUCCESIUNEA ............................................................................................................................................... 47 BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ........................................................................................................................... 51

CE ESTE ECOLOGIA?

Din punct de vedere etimologic termenul „ecologie” este format din cuvântul „oikos” care semnifică casă în limba greacă și „logos” cu sensul de cunoaștere, știință. Deci se poate intui că ecologia ar fi știința care studiază mediul înconjurător cu toate componentele sale. Termenul de „ecologie” (ecologie în forma sa originală din limba germană) a fost introdus de Ernst Haekel (1866) ca fiind știința care studiază relațiile dintre organisme și mediu. În prezent ecologia este înțeleasă din perspectiva Teoriei Generală a Sistemelor (Karl Ludwig von Bertalanffy) ca fiind știința ce studiază sistemele supraindividuale de organizare ale materiei vii (populații, biocenoze, biosfera) integrate în mediul lor abiotic, inclusiv sistemul socio-economic uman și relațiile acestuia cu componentele ecosferei.

TEORIA SISTEMELOR APLICATĂ ÎN ECOLOGIE

Înainte de a începe să discutăm despre sistemele vii trebuie să vedem cum și din ce sunt acestea alcătuite. Componentele recunoscute ale universului nostru sunt materia și energia. Modul în care materia și energia sunt distribuite în cadrul sistemelor, cantitatea, tipul și forma acestora, se numește informație. Astfel, orice sistem conține aceste trei componente: materie, energie și informație. În continuare ne vom referi la aceste trei componente și la schimburile pe care sistemele le realizează cu mediul extern. Criteriul de bază în identificarea și delimitarea sistemului îl reprezintă schimburile de materie, energie și informație pe care acesta le realizează cu mediul extern. Pe baza acestui criteriu putem descrie trei categorii de sisteme: 1.Sistemele izolate sunt acele sisteme care nu realizează schimburi de materie, energie și informație cu mediul extern. 2.Sistemele închise realizează doar schimburi de energie și informație cu mediul extern, dar nu și de materie. 3.Sistemele deschise realizează schimburi de materie, energie și informație cu mediul extern. Trebuie menționat că toate sistemele vii sunt sisteme deschise. Sistemele vii diferă radical de cele nevii deoarece sunt mobile, se pot deplasa în spațiu, se reproduc, au capacitatea de a prelua și metaboliza materie și energie din mediul extern și pot menține condiții interne diferite de mediul extern. Sistemele vii se deosebesc de cele nevii si prin faptul că sunt miniaturizate. Ele pot avea configurații foarte diferite în cantități mici și comparabile de materie, spre deosebire de sistemele nevii. O bacterie, deși este de dimensiuni microscopice, are o complexitate structurală și funcțională ce nu poate fi atinsă de un sistem neviu (cum ar fi un cristal de sare) de dimensiuni comparabile, nici chiar de dimensiuni de sute și mii de ori mai mari.

2/51

Reprezentarea schematică a structurii ierarhice a unui sistem și a schimburilor de materie, energie și informație realizate de acesta cu mediul extern.

Toate sistemele vii sunt organizate. Această caracteristică a sistemelor vii (organizarea) implică existența a două componente structurală și funcțională. Structura se referă la numărul și tipul elementelor componente, la distribuția spațială a acestora, la conexiunile existente între ele precum și la dinamica lor în timp. Funcțiile se referă la implicarea elementelor componente în fluxul de materie, energie și informație.

CARACTERUL ANTIENTROPIC AL SISTEMELOR VII

O caracteristică proprie a sistemelor vii este caracterul lor antientropic. Într-un univers în plină extindere, a cărui entropie crește și implicit gradul de organizare scade, sistemele vii de pe Pământ își mențin și chiar sporesc complexitatea și gradul de organizare. Aceasta se explică prin caracterul disipativ al sistemelor vii. Acestea preiau energie, materie și informație cu entropie scăzută din mediul extern (corespunzând unui nivel de complexitate ridicat) și exportă energie, materie și informație degradată (cu entropie ridicată). În acest mod este eliminat din sistem excesul de entropie și se permite menținerea și dezvoltarea complexității structurii sistemelor vii. Entropia este o măsură a gradului de dezorganizare a unui sistem. Cu cât entropia este mai mare, cu atât sistemul are o structură mai simplă. Cu cât sistemul este mai complex și are un grad de organizare mai ridicat, cu atât entropia va fi mai scăzută. Sistemele vii realizează un export de entropie, menținând entropia proprie la valori minime. Sistemele vii sunt însă strict dependente de un flux constant de materie, energie și informație pentru a putea elimina excesul de entropie. Orice întrerupere a acestui flux duce la creșterea entropiei sistemului și implicit la dezorganizarea acestuia. La nivel planetar, principala sursă de energie este energia radiantă solară. O mică parte din aceasta este folosită în procesul de fotosinteză, proces în urma căruia energia radiantă este transformată în energia chimică conținută în materia organică care este apoi utilizată de sistemele vii. Energia radiantă solară furnizează astfel sistemelor biologice și ecologice energia necesară pentru menținerea gradului de organizare și pentru creșterea complexității. Orice organism animal este un sistem biologic, cu un grad de complexitate mai mare sau mai mic (mic în cazul unei bacterii, mare în cazul unui mamifer), clar delimitat de mediul extern. Pentru a se menține organismul trebuie să se hrănească. Hrana este alcătuită din materie, cu un anumit conținut energetic și informațional și constituie 3/51

intrările. În același timp organismul elimină energie sub formă de căldură (energie termică) și materie degradată cu un conținut de energie și informație mai scăzut.

CATEGORII IERARHICE ÎN LUMEA VIE

Orice sistem viu este alcătuit din elemente componente (subsisteme) și este la rândul său un subsistem al unui sistem mai mare, integrator (suprasistem). Astfel putem delimita un ansamblu de sisteme cu grade de complexitate diferite constituite într-o structură ierarhizată de forma: subsistem  sistem  suprasistem

Sistemele situate pe poziții diferite în această ierarhie coexistă în mod obligatoriu. Astfel, căprioarele ce trăiesc într-o pădure se hrănesc și evită prădătorii pentru a supraviețui, dar se reproduc în cadrul populației din care fac parte. Fiecare căprioară este un subsistem al populației, care devine sistemul integrator. La rândul ei, populația de căprioare este doar un subsistem în cadrul ansamblului de populații de plante, animale și microorganisme din pădurea respectivă. O consecință importantă a organizării ierarhice este că prin asamblarea sistemelor componente în cadrul sistemului funcțional integrator (suprasistemul), apar noi proprietăți (proprietăți emergente), care nu existau la nivelul sistemelor integrate, devenite subsisteme. De aceea, o proprietate emergentă care apare la nivelul unui sistem nu poate fi dedusă doar din studiul proprietăților subsistemelor componente. Apare astfel o diferență între proprietățile emergente și proprietățile sumative (rezultate prin însumarea proprietăților subsistemelor componente). Proprietățile emergente apar datorită interacțiunilor dintre componente și nu datorită unor schimbări în structura primară a componentelor. Exemplu: Proprietăți emergente apărute prin integrarea subsistemelor: a. Organismul uman este homeoterm (are temperatura constantă), dar nu și celulele și țesuturile componente. Astfel, homeotermia poate fi observată doar la nivelul suprasistemului integrator și nu la nivelul subsistemelor componente. b. Proprietățile apei, ca moleculă alcătuită din doi atomi de hidrogen și unul de oxigen, nu pot fi deduse prin studiul atomilor componenți. Odată ce complexitatea sistemului crește, stabilitatea sa este sporită datorită dezvoltării unor mecanisme de reglaj (homeostaziei). De aceea, unele caracteristici devin mai puțin complexe și variabile. De exemplu, rata fotosintezei unei păduri este mai puțin variabilă decât cea a frunzelor sau plantelor individuale, deoarece atunci când unele plante au o rată mai scăzută altele au o rată mai crescută. Sistemele vii sunt extrem de complexe, dar pot fi grupate în patru mari categorii ierarhice: 1. Ierarhia somatică ce include totalitatea sistemelor ierarhizate, vii și nevii, ce intră ca elemente componente în alcătuirea sistemelor biologice.

2. Ierarhia organizatorică ce include toate nivelele de organizare ale materiei vii (numite în continuare sisteme biologice). Un nivel de organizare reprezintă o categorie de sisteme biologice, diferite din punct de vedere structural și funcțional, capabile de existență de sine stătătoare. Criteriul utilizat pentru a stabili dacă un sistem biologic 4/51

este sau nu un nivel de organizare al materiei vii este universalitatea. Aceasta implică ca sistemele componente ale unui nivel din ierarhia organizatorică să cuprindă întreaga materie vie. Individul reprezintă forma elementară și universală de existență a vieții. Indivizii au o existență în timp limitată genetic și realizează un schimb permanent de materie, energie și informație cu mediul înconjurător (proces numit metabolism). Toate sistemele supraindividuale sunt forme de grupare și organizare a indivizilor. Populația este alcătuită dintr-un grup de indivizi aparținând aceleiași specii, care își desfășoară activitatea în cadrul unei biocenoze. Populația este capabilă de existență de sine stătătoare, din punct de vedere reproductiv, timp nedefinit. Specia este o comunitate reproductivă alcătuită din una sau mai multe populații. Specia este în același timp un sistem biologic (un nivel în ierarhia organizatorică) și un nivel în ierarhia taxonomică. Astfel, specia ca sistem biologic, devine veriga de legătură dintre ierarhia organizatorică și ierarhia taxonomică. Biocenoza include totalitatea indivizilor grupați în populații distincte ce ocupă un anumit biotop (spațiu sau volum fizic). Principala caracteristică a biocenozei o reprezintă relațiile dintre speciile componente (relații interspecifice). Biosfera este învelișul viu al planetei, ce include totalitatea indivizilor de pe Pământ, grupați în populații și biocenoze. Speciile sunt sisteme biologice reale, bine definite, dar în același timp au un caracter contradictoriu. Pe de o parte au un caracter conservator, necesar pentru a-și păstra integritatea în timp și reduce potențialele alterări. Pe de altă parte, indivizii componenți suferă transformări datorită mutațiilor și recombinărilor în cursul evoluției, ceea ce le anulează identitatea inițială. Mai multe mecanisme operează la diferite nivele de complexitate pentru a permite menținerea naturii duale a speciilor. La nivel molecular informația genetică este redundantă: (i) ADN-ul este alcătuit din două catene, (ii) există o garnitură dublă de cromozomi la majoritatea speciilor, iar (iii) setul complet de informații pentru întregul organism este prezent în toate celulele organismelor pluricelulare. În plus, există și o serie de mecanisme, cum sunt sistemele reparatorii ale ADN-ului, precum și mecanismele semi-conservative de replicare ce asigură transferul fără modificări al informației genetice în timp. În pofida excesului de informație genetică și a mecanismelor de protecție care ar trebui să asigure transferul fără modificări sau pierderi de informație, au loc procese opuse, cum sunt mutații și recombinări. Acestea sunt induse de o multitudine de factori, ce acționează la diferite nivele de complexitate codon, genă, cromozom și genom și asigură transformarea continuă a indivizilor componenți. La nivel populațional panmixia, respectiv posibilitatea ca toți indivizii unei populații să se reproducă unii cu alții, este diminuată de o serie de bariere reproductive sau comportamentale care îi limitează importanța. Menținerea coeziunii între populațiile componente ale speciei este de asemenea restrânsă de capacitatea de dispersie limitată a indivizilor componenți și de existența barierelor geografice între populații. Astfel, speciile se dovedesc a fi sisteme contradictorii, instabile în timp, aflate într-o transformare permanentă. 3. Ierarhia sistemelor ecologice include totalitatea sistemelor ce intră în componența ecosferei. Unitatea de bază a ecosferei este ecosistemul. Acesta este alcătuit dintr-o biocenoză împreună cu biotopul pe care aceasta îl ocupă și include inter-relațiile dintre aceste două componente. În funcție de scara spațio-temporală, ecosistemele pot fi grupate în categorii cu grad sporit de complexitate. Astfel, Marea Neagră însumează o multitudine de ecosisteme, de la cele de coastă, la cele din largul mării și la cele de 5/51

adâncime, dar ea reprezintă un sistem ecologic de sine stătător. Delta Dunării este alcătuită dintr-un mozaic de ecosisteme acvatice (brațele Dunării, canale, lacuri, mlaștini etc.) și terestre (grinduri, păduri, dune de nisip, terenuri agricole etc.), strâns conectate ceea ce ne permite să o considerăm un complex de ecosisteme. 4. Ierarhia taxonomică este alcătuită din categorii taxonomice (numite taxoni) de diferite ranguri, mergând de la specie la regn. Spre deosebire de primele trei ierarhii pe care le-am prezentat anterior și care sunt bazate pe organizare, ierarhia taxonomică se bazează pe ordine. În timp ce organizarea implică ordine, ordinea nu implică organizare. Astfel, un cristal de sare are o structură ordonată dar nu și organizată. De aceea, taxonii de rang mai mare speciei sunt simple entități aditive și nu sunt sisteme ierarhizate. Astfel, un gen conține un număr de specii incluse după diverse criterii taxonomice (morfologice, morfometrice, biochimice, genetice etc.), dar nu reprezintă un nivel de organizare al materiei vii. Ecosfera integrează biosfera cu suportul ei neviu, alcătuit din hidrosferă și părți ale litosferei și atmosferei. Ecosistemul este constituit din biocenoza integrată cu biotopul ei. Reprezintă unitatea structurală elementară a ecosferei, capabilă să asigure transferul de materie, energie și informație. Biotopul este constituit din totalitatea factorilor abiotici (nevii) de la nivel local.

4. Ierarhia taxonomică este alcătuită din categorii taxonomice (numite taxoni) de diferite ranguri, mergând de la specie la regn. Spre deosebire de primele trei ierarhii pe care le-am prezentat anterior și care sunt bazate pe organizare, ierarhia taxonomică se bazează pe ordine. În timp ce organizarea implică ordine, ordinea nu implică organizare. Astfel, un cristal de sare are o structură ordonată dar nu și organizată. De asemenea, cărțile dintr-o bibliotecă sunt ordonate după diverse criterii, dar nu sunt și organizate. Taxonii de rang mai mare speciei sunt simple entități aditive și nu sunt sisteme ierarhizate. Astfel, un gen conține un număr de specii incluse după diverse criterii taxonomice (morfologice, morfometrice, biochimice, genetice etc.), dar nu reprezintă un nivel de organizare al materiei vii.

6/51

Structura ierarhică a sistemelor vii și nevii. Sunt prezentate cele patru ierarhii: (1) ierarhia nivelelor de integrare (ierarhia somatică); (2) ierarhia sistemelor biologice (ierarhia biologică); (3) ierarhia sistemelor ecologice (ierarhia ecologică); (4) ierarhia categoriilor taxonomice (ierarhia taxonomică).

SCARA SPAȚIO-TEMPORALĂ

Sistemele vii sunt dinamice în timp și spațiu. În plus, complexitatea lor crește odată ce urcăm în ierarhie, ajungând în cazul biosferei și al ecosferei la nivel planetar. Este necesar ca atunci când dorim să caracterizăm un sistem biologic sau ecologic, să delimităm clar domeniul de spațiu și de timp. Astfel, dacă vrem să caracterizăm dinamica algelor dintr-o baltă temporară vom preleva probe de apă din baltă săptămânal. Dacă vom lua o singură probă, aceasta nu ne va permite să caracterizăm procesele ce au loc. Dacă ne interesează dinamica fagilor dintr-o pădure, nu are sens să mergem și să facem observații săptămânal, ci doar de câteva ori pe an, mai mulți ani la rând. Scara spațio-temporală este un concept esențial în ecologie și evoluționism. În tabelul de mai jos sunt reprezentate principalele domenii spațio-temporale importante în ecologie. Se observă că există un oarecare grad de suprapunere între domenii, deoarece nivelele sunt integrative. Identificarea domeniului spațio-temporal la care se 7/51

studiază structuri sau procese este foarte importantă, deoarece probleme majore se dezvoltă la scări de zeci și sute de ani, pe suprafețe mari. Studiile și cercetările se desfășoară însă cel mai adesea pe termen scurt și pe zone restrânse, după care modelele elaborate sunt extrapolate. Din păcate procesele studiate la scară spațio-temporală mică cel mai adesea nu sunt valabile la scară mai mare, iar procesele dominante la scară mică nu sunt la fel de importante la scară mare. Pentru a putea adresa corect problemele de mediu cu care ne confruntăm, este necesar să dimensionăm corect scara spațiotemporală, ceea ce ne permite să punem întrebările corecte și să limităm validitatea răspunsurilor primite la domeniul lor de aplicabilitate.

Scara spațială și temporală este relativă și depinde de organism. Mediul este mult mai complex pentru animalele mici decât pentru cele mai mari. Ciclul de viață poate varia în timp de la câteva ore la microorganisme, la sute de ani pentru speciile foarte mari. De asemenea, dimensiunile variază de la câțiva microni pentru microorganisme, la zeci de metri pentru animalele și plantele mari. Un melc de câțiva mm lungime se va deplasa în cursul vieții, care poate fi mai scurtă de un an, doar pe o suprafață de câțiva metri pătrați. Pentru o acvilă care poate însă trăi zeci de ani, teritoriul pe care îl străbate este de sute și mii de kilometrii pătrați. Apare evident că sunt necesare abordări diferite pentru studiul populației de melci și al celei de acvile. Situația este la fel de complicată și pentru plante, dacă comparăm o populație de păpădie (plantă anuală) cu una de fag (la care indivizii pot atinge vârste de sute de ani). Percepția fenomenelor și scara noastră de valori variază în funcție de scara spațio-temporală. De exemplu, se estimează că pentru fiecare specie care există în prezent pe Pământ, au existat și dispărut pe parcursul perioadelor geologice între 96 și peste 900 de specii. Extincția, moartea unei specii apare ca o componentă permanentă în evoluție. Noi ca specie fie vom dispare, fie ne vom transforma în timp, astfel încât peste zeci, sute de mii sau milioane de ani descendenții noștri (dacă vor mai exista) vor fi radical diferiți de noi. Existența unui individ este efemeră, între momentul nașterii și al morții, dar un fiziolog care studiază metabolismul sau respirația la un pește îl consideră pe acesta un sistem stabil. Aceasta deși în fiecare moment mii de celule din corpul peștelui mor, iar altele se formează prin diviziune. Un ecolog care studiază o populație de musculițe de oțet nu este interesat de individ în sine, o musculiță trăind doar câteva săptămâni, ci de populație ca sistem stabil. Perpetuarea populației în timp este rezultatul natalității și al mortalității indivizilor componenți. Mergând mai departe pe scara spațio-temporală, un extraterestru care ar studia viața la nivelul galaxiei ar avea o cu totul altă percepție, asupra dispariției unei specii sau chiar a unei planete.

8/51

MEDIUL DE VIAȚĂ

Viaţa tuturor organismelor este expresia mediului în care trăiesc, fiind permanent influenţată şi condiţionată de o serie de factori ai acestuia. Ca urmare, în sens larg înţelegem prin mediul înconjurător ansamblul tuturor forţelor din univers care influenţează organismul individual sau grupările de organisme, deci în acest sens, mediul este general, adică acelaşi pentru toate organismele vii şi este infinit cuprinzând atât forţele terestre cât şi pe cele cosmice. În realitate, mediul nu este acelaşi deoarece valoarea forţelor sale este relativă ceea ce înseamnă că o anumită forţă din mediu este importantă pentru anumite specii şi nesemnificativă pentru alte specii. De exemplu, liniile de forţă ale magnetismului terestru influenţează migraţia păsărilor şi este total nesemnificativă pentru viaţa furnicilor. Fiecare specie acţionează ca şi cum ar alege din mediu anumite elemente care sunt adecvate activităţii sale. Ca urmare, din mediul general se pot delimita medii eficiente şi medii specifice. Mediul eficient este mai restrâns decât mediul general, deoarece nu cuprinde forţele cosmice. În cadrul mediului geografic se pot contura medii specifice, adică acele forţe care au influenţă nemijlocită asupra anumitor specii. În acelaşi mediu geografic se întâlnesc atât specii de Zootoca vivipara cât şi Rupicapra rupicapra, dar mediul specific pentru Lacerta este reprezentat de locurile însorite de pe pietre, unde se încălzesc, de ascunzătorile unde se retrag în caz de pericol iar hrana lor este formata din insecte, păianjeni. Pentru a doua specie (Rupicapra) este nevoie de terenuri întinse, înierbate pe care să se hrănească, ele sunt influenţate de suprapăşunatul oilor care produc degradarea pajiştilor alpine. Mediul specific este alcătuit din două component: mediul fizic abiotic : cuprinde precipitaţiile, temperatura şi umiditatea mediul biotic : alcătuit din totalitatea organismelor Această împărţire este arbitrară deoarece o serie de factori abiotici (temperatura aerului, umiditatea aerului în anumite limite) pot fi influenţate de activitatea organismelor. Tausley şi Chipp propun ca termenii de factori abiotici şi biotici să fie reuniţi sub denumirea de factori ecologici şi să fie clasificați astfel: Factori climatici: cuprind temperatura, lumina, umiditatea factori fiziografici şi orografici: formele de relief factori edafici: solul, ca mediu de viaţa factori biotici: organismele cu excepția celor edafice Dacă noţiunea de mediu se raportează nu numai la nivelul individului ci şi la niveluri de organizare supraorganismice, atunci mediul apare structurat în 8 trepte: mediul cosmic – cuprinde toate forţele extraterestre (radiaţia solară, radiaţia cosmică, lumina selenară şi planetară) mediul geofizic – forţele fizice ale Pământului (câmpul gravitaţional şi magnetic) mediul orografic – formele de relief mediul edafic – solul, ca mediu de viaţa mediul hidrologic – hidrosfera mediul geochimic – combinaţia de substanțe chimice din învelişul superficial al planetei mediul biocenotic – biocenozele 9/51

mediul biochimic – combinaţiile chimice rezultate ca urmare a metabolismului vieţuitoarelor.

Asupra mediului înconjurător omul exercită o serie de acţiuni deliberate destinate modificării mediului în raport cu necesităţile umane imediate sau de perspective. Influenţele umane s-au amplificat în ultimul timp în aşa măsură încât să se poată afirma că nu există zona din suprafaţă terestră în care să nu se facă resimţită, întro oarecare măsură influenţa omului, ca urmare, mediul înconjurător poate fi divizat în mediul natural şi mediul antropizat (artificializat). Mediul natural Cuprinde fragmente ale scoarţei terestre în care fenomenele biologice specifice se desfăşoară în cadrul unor biocicluri naturale, neinfluenţate de om. Extins în trecut la nivelul întregii planete, mediul natural şi-a restrâns progresiv aria. Mediul antropizat Este o porțiune din mediul natural în care omul desfăşoară activităţi specifice conform cu gradul de civilizaţie. Mediul locuit de oameni este un mozaic de medii naturale şi artificiale, corelate mai mult sau mai puțin din punct de vedere ecologic şi care se poate denumi în sens larg prin noţiunea de oikumen sau în sens restrâns de sit şi desemnează un peisaj modificat de om. Pentru a sublinia şi mai mult dimensiunile contribuţiei umane la formarea mediului actual şi tendinţele acestei contribuții în viitor unii autori propun utilizarea termenului de antroposfera sau noosfera sau tehnosfera. Pentru a evita disocierea completă între mediul natural şi cel creat de om, a fost introdus termenul de ecosfera, care în concepţia lui Botnariuc şi Vădineanu reprezintă unitatea dintre biosferă şi toposferă (substrat abiotic ce cuprinde straturi inferioare ale atmosferei, hidrosferei şi straturilor superioare ale litosferei. Biotopul. În sens larg reprezintă locul de viaţă al unei biocenoze iar în sens restrâns reprezintă spaţiul în care trăieşte un individ biologic, împreună cu factorii de mediu care acţionează asupra lui. Elementele componente ale biotopului provin şi aparţin atmosferei, hidrosferei, litosferei. Ca urmare, biotopul este alcătuit din substratul geologic – reprezentat de roci cu o anumită structură mineralogică şi structură chimică ; apa – cu insuşirile ei fizice şi chimice; atmosfera şi energia radiantă generată de Soare. Toate aceste componente lipsite de viaţa formează mediul abiotic.

TEMPERATURA

Temperatura condiţionează structura biocenozelor, amplitudinea fluctuaţiilor termice, determină 2 categorii de domenii termice : temperaturi capabile cu starea activă a organismelor temperaturi care determină stări latente şi fenomene de anabioza

Cel mai adesea fiinţele vii nu supravieţuiesc în stări active de viaţă decât pentru un interval termic foarte restrâns, situat între 0-50C, limite între care este posibilă activitatea metabolică normala. În sens larg viaţa este posibilă în intervalul termic de – 200C şi +100C sub forma unor stări latente cum ar fi chiştii, sporii care trăiesc în apropierea izvoarelor termale din apele oceanice la temperaturi de peste 100C. Pentru fiecare specie sau populaţie se pot delimita următoarele limite termice : 10/51

temperatura letală inferioară – corespunde temperaturii la care organismul moare de frig temperatura letală superioară – organismul moare datorită căldurii mari temperatura minimă – reprezintă cea mai scăzută temperatură la care un organism se menţine activ temperatura maximă – organismul se menţine activ temperatura optimă – temperatura căutată de animal la care procesele metabolice se desfăşoară cu cele mai mici pierderi energetice.

După modul în care suportă variaţiile de temperatură ale mediului extern animalele se împart în : stenoterme – suportă variaţii mici de temperatură euriterme – suportă variaţii mari

Organismele stenoterme Intervalul de toleranţă termică poate fi situat la valori scăzute de temperatură se numesc microterme sau oligoterme iar cele care au aceeaşi limită la temperaturi ridicate se numesc mega sau politerme. Microtermele se numesc stenoterme psihrofile ; specii nivale de artropode. Macrotermele se numesc stenoterme termofile. Stenoterme termofile : vieţuitoarele din marile calde, insectele ectoparazite pe păsări şi mamifere. Există şi specii euriterme sau termic ubicviste (broasca râioasă –Bufo bufo, felinele mari, tigrul asiatic). După situaţia schimburilor energetice dintre organisme şi mediu, animalele se împart în două grupe. poichiloterme- îşi modifică temperatura în condiţii de mediu extern : amfibieni şi reptile homeoterme : îşi menţin temperatura constantă : păsări, mamifere Există mamifere la care mecanismele de termoreglare sunt imperfecte, ele nu-şi pot menţine temperatura corpului constantă în anotimpul rece, ele se numesc heteroterme. Temperatura împreună cu alţi factori ecologici contribuie la răspândirea geografică a animalelor, stabileşte limite de areal, reprezintă un factor limitativ prin valori extreme. De exemplu, lăcusta călătoare nu depăşeşte în areal limita izotermei de 20C, musca ţe-ţe nu depăşeşte zona tropicală. Temperatura zero a dezvoltării şi temperatura eficientă Creşterea organismelor, dezvoltarea şi reproducerea lor şi alte activități fiziologice se desfăşoară la anumite temperaturi caracteristice fiecărei specii. Temperatura la care aceste activităţi încetează se numeşte temperatura zero a dezvoltării sau zero ecologic şi sub aceasta organismul nu mai este capabil să îşi reia funcţiile vitale. Zero ecologic reprezintă ultimul reper termic la care se desfăşoară funcţiile biologice. Temperatura situata deasupra zeroului ecologic se numeşte temperatură eficientă şi organismul îşi poate desfășura activitatea vitala cu eficienţa crescută. Temperatura eficientă este diferenţa dintre temperatura la care trăiește specia şi zero ecologic. O specie își desfășoară dezvoltarea ontogenetică dacă în biotopul în care trăieşte se întrunește un anumit număr de zile, o oarecare suma a temperaturii zilnice: S=(T-K)*D - S – suma temperaturilor zilnice necesare pentru desfăşurarea ciclului biologic - T- temperatura la care trăieşte specia 11/51

- K – zero ecologic - D – număr de zile

Formula este valabilă atunci când ceilalţi parametrii ai mediului sunt în limite normale. De exemplu : insuficienţa hranei poate determina prelungirea duratei de dezvoltare chiar dacă temperatura este optimă. Căi de adaptare la temperaturi extreme Mecanismele adaptative ale organismului asigură menţinerea balanței termice a individului. Scăderea temperaturii corpului în cazul riscului supraîncălzirii se poate realiza prin următoarele mecanisme : - radiaţia = cantitatea de căldura cedata pe suprafaţa - conducţia = transferul de căldură între 2 obiecte în contact, datorită diferenţelor de temperatură - convecţia = pierderea de căldură datorită convecțiilor de aer - evaporaţia - evapotranspiraţia Adaptări morfologice În funcţie de mediul la care trebuie să se adapteze, se disting adaptări la temperaturi ridicate, în scopul pierderii de energie şi adaptări la temperaturi scăzute, reducerea pierderii energetice.

1. Regula lui Bergmann – într-un grup sistematic de homeoterme talia animalelor creşte pe măsură ce ne îndepărtăm de ecuator spre latitudini mai mari. Această modificare a apărut ca o necesitate a reducerii pierderii energetice la speciile care trăiesc în zonele reci, volumul şi biomasa cresc proporţional cu valorile ridicate la 3 a dimensiunilor liniare pe când suprafaţa crește numai cu valorile ridicate la 2. Un animal de talie mai mare, o suprafaţa relativ a corpului mai mică decât un animal de talie mică. De exemplu, pinguinii cei mai mari sunt la latitudini mai mari iar speciile mici la zone temperate. Ursul brun creste în talie de la Sud la Nord. Excepţie : struții (zona ecuatoriala) sunt cele mai mari păsări ; felinele mari (zona subtropicala) sunt mai mari decât leopardul. 2. Regula lui Allen – derivă din prima, dimensiunile apendicelor corporale (membre, urechi, bot) se reduc ca dimensiuni odată cu creşterea latitudinii. Scopul este reducerea pierderii de căldură. De exemplu : fenekul sau vulpea de desert, vulpea polară.

Adaptări la temperaturi ridicate ale animalelor Dezvoltarea sub elitre (insecte) a unei cavităţi în care aerul formează un strat izolant, alungirea picioarelor, coloritul deschis, acoperirea elitrelor cu peri. Adaptări fiziologice şi comportamentale Van’t Hoff susţine că la unele animale are loc o creştere a ratei metabolice proporţional cu creşterea temperaturii până la atingerea unor valori letale. Creşterea valorilor metabolice pot fi de 2 până la 4 ori pentru o creştere a temperaturii corpului de 10 ori. Estivarea La vertebrate şi nevertebrate în verile foarte călduroase animalele se ascund în sol, frunzar sau în diferite adăposturi, îşi încetează activităţile vitale se reduce foarte 12/51

mult metabolismul bazal şi pot să revină la starea activă atunci când temperatura revine la normal. Fenomenul se poate produce o dată sau de mai multe ori pe sezon. La crustaceele terestre, gasteropode terestre, țestoase de uscat. Modificarea bioritmului circadian Unele specii pentru a evita temperaturile excesive din timpul zilei şi-au modificat bioritmul, transformându-se din specii diurne în specii nocturne. Starea de amorţeală Frecventă la numeroase nevertebrate iar dintre vertebrate la poichiloterme. În aceasta stare metabolismul se reduce foarte mult, temperatura corpului se apropie de cea a mediului ambient, animalele se adăpostesc şi uneori se adună în grupuri. Somnul de iarnă sau letargia Hibernare parţiala. Caracteristică mamiferelor homeoterme. În sezonul cald se comportă ca homeoterme obişnuite dar în timpul iernii nu își pot menţine temperatura corpului constanta, ca urmare aceasta scade pana la 5-10C. La monotreme, la unele marsupiale, la veveriţă, la urs. Hibernarea Hoffman defineşte hibernarea ca şi un proces periodic în care temperatura corpului se adaptează la un nivel scăzut apropiindu-se de cea a mediului. Frecvenţa respiratorie şi cardiacă se reduce foarte mult. La animale cu talie relativ mică, cu o suprafaţă a corpului relativ mare în raport cu volumul şi care odată cu scăderea temperaturii mediului se retrag în adăposturi şi devin inactive. În majoritatea cazurilor se declanşează la o temperatură a mediului de 1,5-5C, la unele specii la 5-10C, iar în zona tropicală uscată la temperaturi de 19-23C. Modificări induse : Scăderea temperaturii interne a corpului care ajunge să fie mai mare cu 0,5 pana la 3C faţă de temperatura mediului Reducerea metabolismului bazal de 10 până la 100 de ori din valorile normale Reducerea ritmului respirator de circa 10 ori faţă de normal Reducerea ritmului cardiac de 25-30 de ori faţă de normal Scăderea tensiunii arteriale şi a vitezei de circulaţie a sângelui până la de 20 de ori. Durata este de 3-7 luni fiind influenţată de dinamica factorilor de mediu. Creşterea bruscă a temperaturii în sezonul rece sau valorile scăzute extreme care pot periclita viaţa animalelor duc la întreruperea temporară a hibernarii. Liliecii din zona temperată, aricii, marmota, majoritatea rozătoarelor din zona temperată.

ELEMENTELE MEDIULUI HIDROLOGIC ÎN BIOTOP

Mediul hidrologic reprezintă toată hidrosfera, adică apa sub toate formele întâlnite pe Pământ. Cea mai importantă este cea lichidă care vehiculează atomii elementelor chimice dintr-un biotop în altul. Sursele de apă : în ecosistemele terestre sursele principale de apă sunt : precipitațiile care cad în cantităţi diferite pe suprafaţa plantei, în funcţie de poziţia geografică, relief, direcţia curenţilor de aer, clima, tipul de biocenoză. Astfel, în zonele - deșertice 0-250 mm/m2/an - de stepă 250-750 mm/m2/an - temperate 750-1250 mm/m2/an - pădurilor ecuatoriale peste 1250 mm/m2/an 13/51

Importanţa majoră o are şi modalitatea în care precipitaţiile din decursul unui an sunt repartizate pe anotimpuri: - zone cu precipitaţii uniform repartizate – zona ecuatorială şi temperată - zone cu precipitaţii sezoniere -

Cerinţele organismelor animale în raport cu factorul hidric În funcţie de acest factor, animalele se clasifica astfel:

specii higrofile – au cerinţe mari de apă şi trăiesc în medii umede specii mezofile – cu nevoi moderate de apă ; acestea suportă alternanţa anotimpului secetos cu cel ploios pecii xerofile – trăiesc în medii cu deficit de apă : deşerturi, stepe În funcţie de valenţa ecologică speciile se clasifica în : stenohigrice – suportă variaţii de mică amplitudine ; se includ higrofilele şi xerofilele eurihigrice – suportă variaţii mari ale umidităţii din atmosferă.

Fiecare ecosistem are un bilanţ hidric propriu în funcţie de zona, de precipitaţii, de umiditatea aerului, de structura solului. Intrările de apa în ecosistem se pot realiza de către plantele terestre care absorb apa prin rădăcină, plantele acvatice care absorb apa pe toată suprafaţa corpului, iar animalele fie prin consumul direct, fie prin hrană, pierderile realizându-se prin transpiraţie, evaporare şi excreţie. Formele de adaptare la deficitul hidric Se întâlnesc la organismele terestre, au scopul de a menţine echilibrul bilanţului hidric. La plante se realizează prin următoarele modalităţi : - reducerea pierderilor de apă : reducerea transpiraţiei, îngroşarea cuticulei, acoperirea acesteia cu peri, ceară, adâncirea stomatelor în cripte, răsucirea frunzelor, reducerea dimensiunii frunzelor şi preluarea funcţiilor de asimilaţie de tulpină - prin creşterea eficientei de utilizare a apei : prin răspândirea sistemului radicular fie pe orizontală, fie pe verticală - stimularea absorbţiei apei : prin creşterea presiunii osmotice a celulelor, absorbţia umezelii rezultată din ceaţă, acumularea de apă se face în ţesuturile acvifere. La animale reducerea pierderii de apă se realizează prin : - impermeabilizarea tegumentului - reducerea numărului de glande sudoripare - eliminarea de uraţi solizi - utilizarea apei de metabolism - adaptarea comportamentală prin îngropare în nisip sau căutarea altor adăposturi, fie prin migrarea spre zonele cu sursa de apă. Umiditatea atmosferică este un factor limitativ major pentru că atunci când valorile sale scad, organismele sunt ameninţate cu deshidratare. Se poate exprima în 3 moduri : - umiditatea absolută – se exprimă în unități de masă sau de volum - umiditatea relativă – reprezintă raportul dintre cantitatea de vapori existenţi în aer şi cantitatea maximă posibilă la o anumită valoare de temperatură şi presiune 14/51

-

deficitul de saturaţie – reprezintă diferenţa dintre presiunea maximă a vaporilor de apă în anumite condiţii de temperatură şi presiune reală şi atmosferică.

LEGILE FACTORILOR ABIOTICI

Legea minimului în noţiunea de factori limitanţi Factorii ecologici se comportă într-un anumit context al condiţiilor locale ca factori limitanţi. După Blakman factor limitant înseamnă orice factor din mediu care printr-o concentraţie prea mare sau prea mică are efect inhibitor asupra plantelor sau animalelor. Dependenţa vieţuitoarelor faţă de factorii de mediu în special de aceia care au concentraţii foarte mici a fost observat încă din secolul al XIX-lea la organismele vegetale. Ulterior acestei observaţii Leibig a formulat legea minimului: “Creşterea unei plante este limitată de elementul din sol a cărui concentraţie este inferioară unei valori minime absolut necesare desfăşurării diferitelor biosinteze şi concentraţii dincolo de care plantele sunt stânjenite în creştere sau creşterea lor încetează”. Ulterior formulării legii minimului s-a constatat că efectele limitative apar şi în cazul factorilor care au concentraţii foarte ridicate în mediu depăşind maximul cerinţelor organismelor respective şi sumând aceste observaţii se constată că în cazul organismelor creşterea şi dezvoltarea indivizilor biologici e întreţinută pentru fiecare factor abiotic între o valoare minimă şi maximă. Această lege nu se aplică numai elementelor esenţiale vieţii sau macroelementelor ci tuturor factorilor ecologici. Legea toleranţei. Valenţa ecologică a speciei Un factor ecologic nu acţionează limitativ în permanenţă ci numai atunci când concentraţia să depăşeşte anumite valori limită care nu mai pot fi tolerate de fiinţele vii. Fiecare organism viu prezintă în raport cu diferiţi factori ecologici anumite limite de toleranţă între care se situează o zonă numit optim ecologic. Legea toleranţei : « Succesul unei specii în biotop este maxim atunci când se realizează din punct de vedere calitativ şi cantitativ complexul de condiţii de care depinde reproducerea speciei ». De exemplu : larvele de Cicindella lumulata (carambid) se dezvoltă numai atunci când sunt îndeplinite anumite condiţii în ceea ce priveşte mediul abiotic, solul în care e depusă ponta e afânat, nisipos, cu un conţinut scăzut de humus, bine drenat şi cu o anumită temperatură şi umiditate. Orice specie prezintă toleranţă cu o amplitudine caracteristică fiecărui factor ecologic în parte. În intervalul amplitudinii tolerante factorii ecologici acţionează asupra indivizilor cu intensitate diferită ceea ce a determinat clasificarea de către Shelford în 5 clase de toleranţă : clasa de pesim (unde nu tolerează), două clase de toleranţă medii şi una de optim. Clasa de pesim arată limitarea existenţei individului prin valori extreme de toleranţă. Clasele de toleranţă medie cuprind condiţii care asigură existenţa populaţiilor în condiţii medii, iar clasa de optim se mai numeşte preferendum şi reprezintă zona în care metabolismul se desfăşoară cu eficienţă maximă. Valenţa ecologică Reprezintă posibilitatea unei specii de a popula medii diferite caracterizate printr-o variaţie mai mică sau mai mare în ceea ce priveşte factorii ecologici. Speciile cu toleranţă mare faţă de factorii ecologici se numesc euribionte, iar cele cu toleranţă mică faţă de factorii ecologici se numesc stenobionte. 15/51

În termeni biocenotici se numesc specii euriece cele care se întâlnesc în numeroase tipuri de biocenoze şi specii stenece cele care se întâlnesc puţine tipuri de biocenoze. Dacă ne referim numai la condiţiile abiotice vorbim despre specii euritope (în numeroase tipuri de biotopuri) şi specii stenotope (puţine tipuri de biotopuri). Există specii care sunt în același timp euriece şi euritope, acestea numindu-se specii ubicviste (cosmopolite, ubicuitare – Musca domestica). Există specii cu toleranţă largă faţă de un anumit factor şi cu toleranţă redusă faţă de alt factor. Toleranţa largă determină răspândirea geografică largă ce determină o diversitate biologica sporită. Toleranţa speciilor faţă de concentraţiile anumitor substanţe sau factori ecologici pot varia sezonier, anual, diurn sau în raport cu stadiul de dezvoltare ontogenetică a individului (insecte cu larve acvatice, adult zburător, larve stenobionte şi stenotope şi adulţii cu toleranţă mai mare – la broaşte). Interacţiunea a doi sau mai mulţi factori ecologici pot determina modificarea limitelor de toleranţă ale speciei faţă de respectivii factori (exemplu : complexul de factor temperatura şi umiditate – aceeaşi temperatură este suportată diferit la umidităţi diferite). Valenţa ecologică a speciilor este capacitatea acestora de a tolera anumite variaţii ale factorilor de mediu şi reprezintă expresia plasticităţii genetice a speciei.

Reprezentarea grafică a modului în care se distribuie indivizii unei populaţii în funcţie de valorile unui factor de mediu. Unde r reprezintă rata intrinsecă de creştere a populației

16/51

POPULAȚIA

Populația reprezintă forma elementară, necesară și suficientă, de existență de sine stătătoare a speciei din punct de vedere genetic și ecologic. Ca subsistem al biocenozei, populația este influențată atât de factorii abiotici cât și de alte populații din cadrul biocenozei, fie că este vorba de cele cu care stabilește relații trofice (populațiile ce reprezintă hrană și populațiile de prădători), relații de competiție pentru resursa trofică și/sau habitat, prezența unor paraziții sau agenți patogeni.

STATICA POPULAŢIEI

Reprezintă descrierea formală, cantitativă a unei populaţii indiferent de specia căreia ii aparţine. Din această cauză parametrii statici permit compararea populaţiilor unor specii aflate pe trepte evolutive diferite (populaţia de insecte cu populaţie de pesti).

EFECTIVUL (N) Numărul de indivizi sau biomasa (alge, bacterii, organisme unicelulare), şi reprezintă cantitatea totală de materie vie sub formă de indivizi existentă la un moment dat în populaţie. Se poate determina prin recensământ sau estimare : - recensământul Reprezintă înregistrarea directă a numărului de indivizi dintr-o populaţie, fapt care în majoritatea cazurilor e imposibil de numărat. Metoda e aplicabilă doar în cazul populaţiilor cu efective reduse şi care trăiesc pe un spaţiu restrâns (păsări, mamifere care au tendinţa de teritorialitate şi care trăiesc în colonii). - estimarea Se colectează eşantioane din arealul populaţiilor şi datele se prelucrează statistic. Prelucrarea statistică permite estimarea efectivului real. - metoda pătratelor Colectarea indivizilor de pe suprafeţe pătrate de mărimi diferite. Analiza unităţilor probă şi stabilirea numărului de indivizi pe unitatea de suprafaţă (la volum în cazul speciilor pelagice). - metoda capturării, marcării şi recapturării În cazul speciilor cu mobilitate mare. Avantaj: permite estimarea efectivului la anumite intervale de timp. Se pot determina ratele de intrare în populaţie (natalitate sau imigrație) şi ratele de ieșire (mortalitate sau emigrație). Prin aceasta metodă indivizii sunt capturaţi, marcaţi prin metode specifice (insecte se vopsesc pe elitre, la reptilele, amfibieni se taie un deget, la păsări, mamifere se utilizează emiţătoare sau chipuri sau la păsări se poate practică şi inelarea. Un alt avantaj este ca indivizii sunt eliberaţi şi se poate urmări evoluţia lor în timp.

Dinamica mărimii populației prin intrările de indivizi datorită natalității și imigrării și a ieșirilor din populație datorită mortalității și emigrării.

17/51

DENSITATEA Efectivul raportat la unitatea de spaţiu, suprafaţa sau volum. Unitatea de suprafaţă diferă în funcţie de talia speciilor (mamifere – hectare, nevertebrate – m2, la peşti – ha luciu de apă). Determinarea densităţii are importanţă ecologică deosebită deoarece exprimă gradul de încărcare al biotopului – este o măsură a capacităţii biotopului de a suporta o anumită cantitate de biomasă (resursele pe care le consumă indivizii). Capacitatea de suport şi limita de toleranţă variază în maxim şi minim care are semnificaţie de punct de pessim. Pragul inferior de densitate este cel care asigură supravieţuirea specie în biotopul respectiv, pragul maxim dă limita suprapopulaţiei ( peste care nu se mai pot înmulţi). Densitatea optimă corespunde şansei maxime de supravieţuire a populaţiei în respectivul biotop. Conform principiului lui Allee supravieţuirea în populaţii e defavorizată atât de suprapopulaţie cât şi de subaglomerare. Supraaglomerarea are ca efect epuizarea resurselor de mediu, intensificarea concurenţei intraspecifice, ceea ce duce la destabilizarea populaţiei. Subaglomerarea este defavorabilă deoarece poate micşora şansa de reproducere a indivizilor şi duce la o utilizare ineficientă a resurselor. Noţiunea de efectiv prea scăzut la nivelul populaţiei e relativă fiind dependenta de particularităţile reproductive ale speciei. De exemplu : o specie care are numai unul sau doi urmaşi sau efectivul redus e un pericol pentru existenţa populaţiei. La speciile la care are multe generaţii sau au efectivul produs crescut poate fi foarte rapid eliminat.

NATALITATEA ŞI RATA NATALITĂŢII Natalitatea reprezintă numărul de indivizi nou apăruţi pe unitatea de timp prin diviziune, eclozare, germinaţie sau naştere. Natalitatea poate avea valori pozitive sau nule. Natalitatea poate fi : - absolută – reprezintă numărul de indivizi ce pot fi produşi de o populaţie în condiţii optime de existenţă - ecologică – reprezintă numărul efectiv de indivizi produşi de o populaţie în condiţii concrete de existenţă. În natură există o serie de factori care acţionează în mod eficient pentru a frâna creşterea excesivă a efectivului unei populaţii. Cauzele modificării numărului de indivizi într-o populaţie pot să fie extrinseci sau intrinseci. Factorii extrinseci sunt legați de factorii abiotici şi biotici, se referă la influenţa bolilor, prădătorilor, paraziţilor şi factorilor abiotici nefavorabili care pot determina eliminarea unui număr de indivizi din populaţie. Factorii intrinseci sunt datoraţi populaţiei şi în general sunt sub influenţa genomului. Legat de natalitate cu influenţa asupra ei sunt fecunditatea şi fertilitatea speciei. Fecunditatea reprezintă performanţa potenţială sau capacitatea fizică a unei populaţii în ceea ce privește reproducerea. Fertilitatea e gradul în care această capacitate fizică se concretizează în indivizi viabili . Rata natalităţii reprezintă raportul dintre natalitate şi numărul total de indivizi dintr-o populaţie sau cifra etalon Rn=n/N. n/1000, n/10.000 ... Prin indivizi născuţi se înţelege şi în acest caz orice individ rezultat din orice tip de reproducere. Rata natalităţii e condiţionată ecologic şi genetic deoarece fiecare specie prezintă un anumit potenţial biotic, are o anumită capacitate de a se înmulţi şi de a supravieţui. 18/51

Factorii ecologici pot limita potenţialul biotic al speciei. Pentru a evita acest fapt, unele specii au strategii de supravieţuire care constau în apariţia urmaşilor într-un interval de timp îndelungat în mod eşalonat deşi ponta sau forma de rezistenţă a fost depusă la un moment dat. Prin această strategie (strategie de evitare a riscurilor) se asigura supravieţuirea unui număr de urmaşi din totalitatea celor eclozaţi şi anume a acelora care au apărut atunci când condiţiile de existenţă au fost favorabile vieţii. MORTALITATEA ŞI RATA MORTALITĂŢII Reprezintă eliminarea indivizilor din populaţie fie prin moarte fiziologică, fie datorită bolilor dăunătorilor, prădătorilor sau altor factori. În funcţie de mortalitate se stabileşte longevitatea unei specii. Acesta poate fi fiziologici când exprima durata ciclului de dezvoltare a individului unei specii, sau ecologică, aceasta reprezintă longevitatea medie realizată în condiţii concrete de existenţă. Rata mortalităţii e raportul dintre indivizii dispăruţi într-un interval de timp şi efectivul total al populaţiei sau o cifra etalon Rm=m/N ; m/1000 ..... Înregistrările cu privire la dispariţia indivizilor prin moarte pot fi prezentate într-un tabel de mortalitate. Pentru aceasta se utilizează noţiunea de cohortă şi generație. Cohorta = totalitatea indivizilor unei populaţii care trăiesc într-un interval de timp același eveniment (nașterea, atingerea diferitelor stadii de dezvoltare sau moartea indivizilor). Generaţia = o cohortă de tip special pentru care evenimentul comun îl reprezintă naşterea relativ sincronă a indivizilor. Cohorta se identifică de obicei prin caractere morfologice. La multe specii în principalele stadii de viaţă diferă ca înfățișare a indivizilor datorită dezvoltării prin metamorfoză. La speciile unde nu apar aceste diferenţieri morfologice se recurge la identificarea cohortelor după curba de frecvenţă. Se reprezintă grafic dimensiunea indivizilor în funcţie de proporţia claselor de dimensiuni iar maximele curbei reprezintă cohortele. Tabela de mortalitate urmăreşte modificările datorate dispariţiei indivizilor unei cohorte începând cu naşterea acestora şi până la moartea ultimului individ. Modelul este preluat din demografia umana şi permite calcularea duratei de viaţa previzibile (media de viaţa). În tabela de mortalitate se trece vârsta individului, numărul de supravieţuitori la începutul fiecărei clase de vârste, numărul deceselor ( clase de vârste şi raportul dintre mortalitate şi clase de vârstă respectivă). Prin analiza tabelei de mortalitate se poate întocmi curba de supravieţuire a speciei care poate fi de 3 tipuri : 1. curbă puternic convexă La populaţiile la care mortalitatea se produce masiv la ultimele vârste indicate de longevitate. La populaţiile umane şi la unele diptere (Drossophilla) 2. forma liniară Pierderea unui număr constant de indivizi la fiecare categorie de vârstă. Foarte rar întâlnită în natură. Apare la hidre. 3. curbă puternic concavă Mortalitatea foarte accentuată în primele vârste. In general la speciile cu prolificitate mare şi care nu îşi îngrijesc descendenţii. La acestea se mai pot adăuga încă două variante: - forma în trepte – caracteristică organismelor cu stadii de dezvoltare cu mortalități diferite. - curba ușor concavă – este caracteristică unor pești și amfibienilor 19/51

Ilustrarea curbelor de supraviețuire

2 – curba ușor concavă, 4 – forma în trepte

Cunoaşterea tipului de curbă de supravieţuire permite determinarea stadiilor cele mai vulnerabile din viaţa unei specii. Intervenind în aceste stadii se poate modifica natalitatea sau mortalitatea şi drept consecinţă evoluţia ulterioara a speciei. Se aplică în general în interes cinegetic sau în cazul insectelor dăunătoare pentru combatere. Relația dintre mortalitate și vârstă depinde de strategia de supraviețuire a speciilor. Aceste strategii alcătuiesc un continuum în lumea vie. Strategiile extreme sunt cunoscute sub denumirea de strategie r și strategie K. Strategiile de tip r, caracterizează populaţiile ce investesc mai mult în reproducere şi mai puţin în competitivitate (de exemplu, dintre mamifere populaţiile de rozătoare). Populaţiile cu strategii de tip K se caracterizează prin indivizi ce investesc mai puţin în reproducere şi mai mult în sporirea ratei de supravieţuire, prin mărirea competitivităţii (de exemplu, populaţiile de carnivore mari). Comparație între parametrii populaționali ce caracterizează strategiile tip r și K.

20/51

Indicele de creştere numerică. Rata de creştere numerică Indicele (q) diferenţa natalitate şi mortalitate. Rata (Rq) – diferenţa rata natalitate şi rata mortalitate. Indicatorii care exprimă perspectiva unei populaţii din punct de vedere demografic. - natalitatea > mortalitatea – q>0 populaţie în creştere numerica - natalitatea