Ecosistemul, Forma Elementara de Organizare a Ecosferei

BIBLIOGRAFIE

1. ANTIPA GR., La biosociologie et la bioeconomie de la [NUME_REDACTAT]. “Bull. Secț. Sci. Acad. Roumaine” 15, 1932.

2. ARȚIMOVICI L., LUKIANOV S., Mouvement des particules chargées dans des champs électriques et magnétiques. Ed. Mir, Moscova, 1975.

3. ALEE, W.C., A.E. EMERSON, O. PARK, TH. PARK, K.P. SCHMIDT, 1949, Principles of animal ecology, Ed. Saunders, Philadelphia.

4. BOTNARIUC, N., 1976 a , Concepția și metoda sistematică în biologia generală, Ed. Academiei RSR, București.

5. BOTNARIUC, N., A. VĂDINEANU, 1982, Ecologie, Ed. Didactică și Pedagogică, București.

6. BARBU VALERIA, MĂRGINEANU LAURA, Relații în lumea vie. Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1986.

7. BORZA AL., Beiträge [NUME_REDACTAT] der Problem der insularen Floren und Vegetationen. “Proc. Int. Congr. [NUME_REDACTAT].” ([NUME_REDACTAT]), 1, 1926.

8. BORZA AL., Problema protecției mediului în România, Cluj, 1928.

9. BORZA AL., Geobotany and allied problems in Roumania. “Le naturaliste Canadien” 86, 1959.

10.BUDEANU C., CĂLINESCU, EM., Elemente de ecologie umană, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1982.

11.BERTALANFFY, L. von, Problems of life, Harper, [NUME_REDACTAT], 1960.

12.CLEMENTS, F.E., Plant succession as indicators. Wilson, [NUME_REDACTAT], 1928.

13.CEAPOIU N., Evoluția speciilor., Ed. Academiei R.S.R. București, 1980.

14.COX, G.W., D.M. ATKINS, 1979, Agricultural ecology, Ed. W.H. Freeman and Co., [NUME_REDACTAT].

15.DAJOS, R., 1972, Précis d`écologie, Ed. Dunod, Paris.

16.DINU V., Mediul înconjurător și viața omenirii contemporane, Ed. Ceres, București, 1979.

17.DORNEANU A., Dirijarea fertilității solului, Ed. Ceres, București, 1976.

18. DAHL F., Grundsätze und Grundbegriffe der biozönotischen Forschung. – Zool. Anz. Leipzig 33 (1908): 349 – 353.

19.ELTON, CH. S., 1927, Animal ecology, Ed. Sidgwich & Jackson, Londra.

20. FORBES, S.A., The lake as microcosm.-Bull. Sci. Assoc. Paeoria (1887):1-15.

21.FRIEDERICHS, K., Grundsätzliches über die Lebenseinheiten höherer Ordnung und den ökologischen Einheitsfaktor. – Naturw. 15 (1927): 153 – 157.

22.GODEANU S., Monitoring ecologic integrat, Ed. [NUME_REDACTAT], București, 1997.

23.GODEANU S., Ecotehnie, Ed. [NUME_REDACTAT], București, 1998.

24.GHILAROV, M.S., Nekotorîe osnovnîe polojeniia ekologhii nazemnîh pozvonocinîh. – J. Obsc. Biol. 34 (1973): 795 – 807.

25.GRINNELI, J., 1917, The niche – relationship of the California transher.Auk, 34, 427 – 433.

26.HUTCHINSON, G.E., 1957 a, Symp. Quant. Biol., 22, 415 – 427.

27.HUTCHINSON, G.E., 1957 b, Antreatise of limnology, Ed. Acad. Press, Londra

28.IONESCU M.A., Contribuțiuni la studiul faunei frunzarului de fag, București, Inst. de [NUME_REDACTAT] Marvan, 1932.

29. KREBS, Ch., Microtus population biology: Behavioral changes associated with the population cycle in M. ochrogaster and M. pennsylvanicus. – Ecology 51 (1970): 34 – 52.

30.LACK D., The natural regulation of animal numbers, [NUME_REDACTAT]. Press, [NUME_REDACTAT], 1954.

31. MOBIUS, K., [NUME_REDACTAT] und die Austernwirtschaft. Parey, Berlin, 1877.

32.MOHAN GH., ARDELEAN A., Ecologie și protecția mediului, Ed. “Scaiul”, București, 1993.

33.MOHAN GH., ARDELEAN A., GEORGESCU M., Rezervații și monumente ale naturii din România, Casa de Editură și Comerț, Ed. “Scaiul” București, 1993.

34.MOTAȘ C., BOTOȘĂNENANU L., NEGREA ȘT., Cercetări asupra biologiei izvoarelor și apelor freatice din partea centrală a [NUME_REDACTAT], Ed. Acad. R.S.R., București, 1962.

35.MOȚIU A., Tratament elementar de fizica Pământului, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1987.

36.MĂLĂCEA, I., 1969, Biologia apelor impurificate, Ed. Academiei, București.

37.NEACȘU P., Ecologie generală., Centrul de multiplicare al [NUME_REDACTAT], 1984.

38.NEGREA ȘT., NEGREA A., Ecologia populațiilor de cladoceri și gasteropode din zona inundabilă a Dunării,. Ed. Acad. R.S.R., București, 1975.

39.NICHOLSON A.J., The balance of animal populations, J. Anim. Ecol., 2, 1933, 132 – 178.

40.ODUM, H.T., 1957, Ecological monographs, 27, 55-112.

41.ODUM, E.P., 1971, Fundamentals of ecology, 3rd, Ed. PA W.B. Saunders, Philadelphia.

42.ODUM, E.P., Fundamentals of ecology. Methuen, Philadelphia-London, 1959.

43.ODUM E., Fundamentals of ecology, Philadelphea – Londra, Ed. II, 1971.

44.PANFIL C., Genetica. Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1974.

45.PÂRVU C., (sub redacție), Ecosistemele din România, Ed. Ceres, București, 1980.

46.PÂRVU C., Îndrumar pentru cunoașterea naturii, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1981.

47.PÂRVU C., Concluzii ecologice ale cercetărilor asupra mlaștinilor de turbă din Carpații și Subcarpații de Curbură, Hidrobiologia, Tom 19, Ed. Acad. R.S.R., București, 1986.

48.PÂRVU C., Ecobiomul – un nou concept în ecologie. Natura și Omul. Comunicări și referate, [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] Prahova, Ploiești, 1997, p. 39 – 43.

49.POP E., SĂLĂGEANU N., Monumente ale naturii din România, Ed. Meridiane, București, 1965.

50.POP E., Problema relictelor glaciare în mlaștinile de turbă din România. “Studii și cercet. biol. Ser. bot.” 17, 3 – 4, 1965.

51.POP E., Mlaștinile de turbă din R.P.R., Ed. Acad. R.P.R., București, 1974.

52.POP I., Biogeografie ecologică, vol. I și II, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1977, 1979.

53.POPOVICI-BAZNOȘANU, A., Les milieux zoologiques de Roumanie.- C.R. Acad. Sci. Roum. 1 (1937): 338-342.

54.PUIA, I., 1977, Probleme ale agriculturii ecologice, în: Probleme ale agriculturii contemporane, Ed. Ceres, București, 23-37.

55.PUIA, I., V. SORAN, 1978, Agroecosisteme-importanță și perspective, în: Ecosisteme artificiale și însemnătatea lor pentru omenire, Academia RSR, [NUME_REDACTAT]-Napoca, [NUME_REDACTAT]-Biosferă 1, 22-55.

56.PUIA, I., V. SORAN, 1978, Revista economică, 52, 22-23, 1979, 1, 22-23, 5, 24-25.

57.PUIA, I., V. SORAN, 1984, Agroecologia. Ecosistem și agrosistem., Ed. [NUME_REDACTAT], Cluj-Napoca.

58.RAFES P.M., Rol i znacenie rastitelnoiadnîh nasekomah v lesu, Nauka, Moscova, 1968.

59.ROȘU AL., Terra geosistemul vieții, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1987.

60.RUDESCU L., NICULESCU C., CHIVU I.P., Monografia stufului din [NUME_REDACTAT], Ed. Acad. R.S.R., 1965.

61.SCHWERDFEGER F., Uber die Ursachen des Massenwechsels der Insekten, Z. Angew. Entomol, 28, 1941, 254 – 303.

62.STUGREN B., Ecologie generală, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1975.

63.STUGREN B., (coordinator), Probleme moderne de ecologie, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1982.

64.SACCHI, C.F., P. TESTARD, 1971, Écologie animale, Ed. Doin. Paris, 480.

65.SHELFORD V., 1913, Animal communities in temperate America. Ed. [NUME_REDACTAT] Press, Chicago.

66.STUGREN, B., 1982, Bazele ecologiei generale. Ed. Științif. și Enciclopedică, București.

67.SUKACEV, V.N., 1926, Rastitelnîe soobscestva (Vvedenie v fitisitiologhiiu), Leningrad-Moscova, Kniga.

68.ȘTEFUREAC I.TR., Elemente pontico-sarmatice în flora României. “Studii și cercet, biol. Ser. bot.”, 17, 4-5, 1965.

69.ȘTEFUREAC I.TR., Studii biologice în unele formațiuni de vegetație din România, Ed. Acad. R.S.R., Bucuresti, 1969.

70.ȘTEFUREAC I.TR., Einige betrachtungen über die “Tundra”. Vegetation der südöstichen Karpathen (Rümanien). “[NUME_REDACTAT]. Acad. Sci. Hung.” 19, 1-4, 1973.

71.TÂRZIU D., Ecologie, (Litografiat), Brașov, 1994.

72.TUFESCU V., TUFESCU M., Ecologia și activitatea umană, Ed. Albatros, București, 1981.

73.THIENEMANN, A., Grundzüge einer allgemeinen Ökologie – Arch. Hydrobiol. 35 (1939): 267 – 285.

74.TISCHLER, W., Synökologie der Landtiere. Fischer, Stuttgart, 1955.

75.TANSLEY, A.G., T.F. CHIPP, 1926, Aims and methode in the study of vegetation, Ed. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], Londra.

76.TANSLEY, A.G., 1935, Ecology, 16, 284-307.

Partea I

ECOLOGIE GENERALĂ

CAPITOLUL I

ECOLOGIA, ȘTIINȚA DESPRE GOSPODĂRIREA NATURII

Dezvoltarea societății românești, a științelor și tehnologiilor ivite de-a lungul timpului, a determinat apariția unei noi științe, ecologia. Prin răspunderea ce-i revine, ea se impune ca o știință a prudenței, destinată să asigure perpetuarea și dezvoltarea vieții. Regional și global, ecologia izvorâtă din celelalte științe este astăzi o știință de sine stătătoare.

1.1. Definiția și obiectul ecologiei

Ecologia studiază organizarea, corelațiile și interrelațiile dintre sistemele biologice supraindividuale aflate în interacțiune cu mediul de viață, producția și productivitatea, stabilitatea, dinamica și evoluția generală a ecosistemelor, precum și participarea lor în alte forme superioare de alcătuire și orânduire. În acest context, specificul problematicii sale cuprinde:

– cunoașterea componentelor structurale ale biotopului, a proceselor ecologice ce se desfășoară în biotop, a influențelor factorilor ecologici ai biotopului asupra indivizilor biologici, asupra populațiilor și biocenozei;

– cunoașterea organizării, structurii și interrelațiilor dintre indivizii unei populații, a interacțiunii lor cu mediul abiotic;

– cunoașterea organizării și structurii biocenozelor, a interrelațiilor dintre populațiile ei, a interacțiunii biocenozei cu mediul abiotic aflate în condiționare reciprocă;

– cunoașterea producției și productivității ecosistemelor, a stabilității, dinamicii și evoluției lor;

– cunoașterea biomului, ca sistem de organizare a materiei vii pe o suprafață relativ mare a Terrei, reprezentând totalitatea biocenozelor din cadrul ecosistemelor pe care le înglobează ecobiomul;

– cunoașterea ecobiomului, ca mare unitate ecologică structurală, funcțională și informațională a ecosferei;

– cunoașterea biosferei ca sistem biologic superior de organizare a materiei vii;

– cunoașterea organizării și structurii ecosferei cu incidență asupra ciclurilor biogeochimice globale, a influenței și combaterii poluării, a relației om-biosferă.

Prima definiție a ecologiei a fost dată de [NUME_REDACTAT] în 1866 ca studiul relațiilor complexe, directe și indirecte, care au la bază lupta pentru existență. În definiție, accentul principal se pune pe indivizii biologici cu evidențierea relațiilor complexe directe și indirecte ale animalelor cu mediul anorganic și organic în care intervine lupta pentru existență. El conștientizează prin definiție știința economiei naturii, a gospodăririi ei.

După aproape un secol, în spiritul definiției emise de [NUME_REDACTAT] au fost elaborate încă patru definiții:

Astfel, în 1957 A. A. MacFadyen, definea ecologia ca fiind știința care studiază relațiile dintre viețuitoare, plante sau animale și mediul lor, pentru a descoperi principiile după care se desfășoară aceste relații.

După R. Dajoz, 1970, ecologia este știința care studiază condițiile de existență a ființelor și interacțiunile de orice natură. care există între aceste ființe și mediul lor.

C. F. Sacchi și P. Testard, 1971, definesc ecologia ca fiind disciplina biologică care studiază raporturile între organisme și mediul lor înconjurător.

Ch. I. Krebs, 1972, spunea că, ecologia este studiul științific al interacțiunilor care determină distribuția și abundența organismelor.

La prima vedere toate definițiile menționate pun accentul pe organisme, respectiv pe indivizii biologici, a relațiilor existente între ei precum și al relatiilor dintre ei și mediul neviu. Mai cu atentie se poate constata că, încă de la definitia dată de E. Haeckel și până în anul 1972, definițiile abordează în conținutul lor o nuanță de tranziție științifică, accentul punându-se pe unități vitale supraorganismice în cadrul cărora are loc procesul formării materiei organice, transmiterii și prefacerii ei în lumea vie, luându-se în calcul interacțiunea cu mediul neviu.

Începând cu anul 1966 are loc. o nouă orientare în ecologie cu elaborarea de noi definiții într-o altă perspectivă științifică:

Ecologia studiază nivelurile de organizare superioare celui individual și anume- populații, biocenoze. ecosisteme și biosfera, E. Odum, 1966, 1971;

Ecologia este știința relațiilor reciproce. a interacțiunilor vieții și mediului pe niveluri supraorganismice, M. S. Ghilearov, 1973;

Ecologia este știința interacțiunilor în sistemele supraindividuale, B. Stugren, 1975;

Ecologia studiază sistemele supraindividuale de organizare ale materiei vii (populatii, biocenoze, biosferă) integrate în mediul lor abiotic, N. Botnariuc, Al. Vădineanu, 1982.

Aceste definiții scot în evidență accentuarea interactiunilor sistemelor supraorganismice în cadrul arhitecturii de organizare a lumii vii, precum și relațiile pe care acestea le au cu mediul abiotic.

După cum se vede, ecologia are o largă sferă de cuprindere și se situează la granița dintre științele naturii și cele sociale. Ea s-a format ca știintă din necesitatea cunoașterii legilor ce dirijează fenomenele de organizare, funcționare și existență a lumii vii în strânsă interacțiune cu mediul abiotic. Ecologia integrează datele și metodele de cercetare ale altor științe în propriul său domeniu de cercetare. Rezultatele cercetărilor ecologice sunt de mare utilitate pentru biologi, agronomi, silvicultori, piscicultori, sociologi, economiști, oameni politici, filosofi și, în general, pentru orice locuitor al Terrei. Ele asigură cunoașterea stării biocenozelor, biomurilor și biosferei, a ecosistemelor, ecobiomurilor și ecosferei cu formarea unor conștiințe ecologice de protejare a lor.

1.2. Ecologia și relațiile cu alte discipline de științe naturale

În natură materia este unitară. În cadrul ei disciplinele științifice studiază anumite aspecte ale unui întreg, interconexate între ele. Disciplinele biologice ca: biochimia, citologia, histologia, morfologia, anatomia, fiziologia, embriologia studiază structuri și procese funcționale la nivelul individual, iar taxonomia, sistematica, genetica, știința evoluției se adresează sistemelor supraindividuale clarificând legăturile de înrudire dintre specii, stabilind ierarhia unităților taxonomice și mecanismele de transformare adaptativă.

Științele care studiază materia nevie cum sunt climatologia, geomorfologia, pedologia, chimia solului, chimia apei, chimia aerului oferă date privind caracterele biotopului. Informatica, matematica, fizica (termodinamica) prin aplicarea de formule și calcule lămuresc aspecte ecologice importante fără de care fenomenele ecologice reale, de fond, nu pot fi înțelese.

Științele aplicative agricultura, zootehnia, silvicultura, piscicultura, urbanistica, politologia etc., oferă date însemnate pentru interpretarea și integrarea informațiilor ecologice la scară regională și planetară. Toate aceste științe, și nu numai ele, sunt folosite de ecologie pentru obținerea de date privind un studiu complex asupra biotopului, populațiilor, a biocenozei, a ecosistemului, a relațiilor dintre ecosisteme, a biomului, a ecobiomului, a biosferei și ecosferei. Pe aceste considerente apreciem că ecologia este o știință interdisciplinară sintetică ridicându-se la rangul de știință de sine stătătoare privind gospodărirea naturii.

Pe nivelul ecosistemului și biosferei, ecologia se suprapune parțial cu domeniul științelor geologice și geografice. Ecosistemul și biosfera nu sunt sisteme strict biologice, ci sisteme eterogene în care sunt integrate componente biologice și componente anorganice. Astfel a apărut o disciplină de graniță, ecologia landșaftului (peisajului) sau geoecologia, care studiază bazele naturale ale spațiului vital al omului în dimensiuni relevante pentru om. Este o disciplină geografică, deosebindu-se de ecologie (ca disciplină biologică) în primul rând prin modul de a pune problema și premisele cercetării. Ecologia accentuează procesele biogene, iar geografia procesele geomorfologice.

Unitatea fundamentală de lucru a geografiei, inclusiv a geoecologiei este landșaftul (peisajul) geografic, numit și microlandșaft, sau, mai modern, geosistem. Geosistemele se întemeiază pe interacțiunile elementelor geomorfologice, climatice și hidrologice cu lumea vie. Spre deosebire de ecosistem, care este în primul rând un sistem funcțional, geosistemul este clar definit ca obiect spațial. Ca unitate de peisaj geosistemul, spre deosebire de ecosistem, include și așezările omenești.

Regiunile carstice și înălțimile munților situate mai sus decât limita superioară a pădurii sunt geosisteme, în care se realizează o unitate structurală și funcțională în spațiu între geomorfologie, climă și sol cu covor vegetal, faună și așezări umane, adaptate unele față de celelalte.

Concepte ca ecosistem și geosistem reflectă proprietăți diferite ale realității din jurul omului. Aceeași unitate structurală a crustei terestre este diferit interpretată de ecologie și de geografie, prin urmare și diferit denumită. Ecosistemul este întemeiat pe scoaterea în evidență a vieții ca forță creatoare în mediu; dimpotrivă, geosistemul pe proprietățile și procesele morfogenetice .

Un exemplu: un grind fluvio-maritim din [NUME_REDACTAT], cum este grindul Caraorman, este un geosistem care include formații vegetale, faună și așezări omenești. Dar în cadrul unui asemenea grind deosebim mai multe ecosisteme, cum sunt dunele de nisip, pădurea de stejar, pășunile și fânețele, terenuri agricole, corpuri de apă dulce permanente sau efemere.

Un alt domeniu de interferență al ecologiei cu chimia, dar și cu științele geologice și geografice, este geochimia. Geochimia studiază distribuția și migrația atomilor elementelor chimice prin crusta terestră și aduce astfel date necesare în legătură cu compoziția chimică a landșaftului . Ecologia și geochimia sunt reunite prin biogeochimie, știința despre interacțiunile vieții cu chimia Pământului.

1.3. Subdiviziunile ecologiei

Cercetarea naturii sub cele mai variate aspecte a făcut posibilă apariția unor diviziuni și subdiviziuni ale ecologiei generate de metodologia aplicată și aspectele urmărite în investigație.

Ținând seama de principalele regnuri ale viului se disting: ecologia vegetală, ecologia animală și ecologia microorganismelor. Aceste ecologii posedă subdiviziuni cu prezentarea ecologiei grupelor sistematice.

După mediul de viață se disting:

– ecologia terestră, care cuprinde ecologia forestieră sau silvică ce studiază pădurile și tufărișurile ca sisteme ecologice, ecologia stepelor care studiază stepele ca sisteme ecologice, ecologia deșerturilor care studiază deșerturile ca sisteme ecologice, ecologia agricolă care studiază culturile agricole ca sisteme ecologice etc.;

– ecologia acvatică, care se ocupă cu studiul apelor; iar în cadrul ei se disting: ecologia marină și oceanologică care studiază mările și oceanele ca sisteme ecologice; ecologia apelor continentale care studiază izvoarele, pâraiele, râurile, fluviile, lacurile, bălțile și mlaștinile ca sisteme ecologice;

– ecologia subterană, care studiază peșterile ca sisteme ecologice.

Din punct de vedere al treptelor de cunoaștere sistemică, populațional și biocenotic, s-au diferențiat:

– autoecologia, ce are ca obiect de studiu caracteristicile ecologice ale unei anumite specii cu evidențierea adaptărilor sale la acțiunea factorilor mediului abiotic și biotic;

– sinecologia, ce are în vedere studierea raporturilor de conviețuire ale indivizilor în cadrul populațiilor și a raporturilor dintre populații în cadrul biocenozei ținându-se seama de interacțiunea lor cu condițiile mediului abiotic, de producție și productivitate.

După domeniile de cercetare ale ecologiei, considerată ca știință biologică, S. Godeanu (1984) diferențiază:

– ecologia teoretică, care cuprinde autecologia, sinecologia și ecologia globală, din care s-au individualizat noi domenii de lucru;

– ecologia mediilor de viață naturale, cu domenii de cercetare de ecologie terestră (ecologie forestieră, praticolă, a solului), de ecologie acvatică (liinnologie, oceanologie), de ecologia microorganismelor. Aceste științe desprinse din autecologie și sinecologie devin de sine-stătătoare cu cercetări de ecologie animală, ecologie vegetală, ecofiziologie animală și ecofiziologie vegetală. Din cadrul ecologiei globale fac parte paleoecologia și ecoclimatologia;

– ecologia mediilor modificate sau dependente de om (Noosfera), care cuprinde ecologia așezărilor umane și agroecologia din care se desprind ecologia umană, ecologia animalelor domestice, saprobiologia, ecotoxicologia, ecologia plantelor cultivate (acestea fiind legate indiscutabil de ecologia terestră) și ecologia acvatică, ecoclimatologia etc.;

– ecologia în interacțiune cu alte științe sau domenii cum sunt cosmobiologia, radioecologia, ecologia biochimică, ecologia biofizică, genetica ecologică, acvacultura, combaterea biologică, biotehnologia, iar în cadrul protecției mediului înconjurător – amenajarea teritoriului, conservarea naturii, prevenirea și combaterea poluării, reconstrucție ecologică.

Din punct de vedere al conceptului de ecologie ca știință de graniță, S. Godeanu (1998) diferențiază: ecologia teoretică ca știință de bază, cu subsistemele de integrare ecosistem, macroecosistem (ecobiom) și ecosferă; ramurile ecologiei teoretice, cu subdomeniile mari ale ecologiei reprezentate de sinecologie, autecologie, ecologie terestră, ecologia mediului subteran, fiecare cu alte ramuri și domeniile ecologiei aplicate așa cum s-au diferențiat ele până acum.Dezvoltarea domeniilor ecologiei a permis acumularea a numeroase cunoștințe teoretice și practice, iar informațiile legate de interacțiunile viu-neviu au permis ecologilor să dea soluții în diferite probleme legate de ambianță.

Cunoașterea ecologiei populațiilor, biocenozelor și a mediilor de viață, a corelațiilor și interacțiunilor dintre ele, a stabilității și evoluției lor este de mare importanță constituind probleme fundamentale ale ecologiei sistemice modeme și aplicate.

1.4. Istoricul ecologiei pe plan mondial

Cunoștințele ecologice au o mare vechime, ele începând practic o dată cu apariția speciei umane și constau în observații făcute asupra naturii înconjurătoare, mai ales asupra plantelor și animalelor care îi asigurau menținerea existenței. Procurarea mijloacelor de trai prin vânătoare, pescuit, adunarea fructelor, frunzelor, rădăcinilor de la plantele spontane, a presupus și dobândirea de cunoștințe ecologice. Oamenii cunoșteau bine înfățișarea și obiceiurile diferitelor animale, modul de viață al multor plante utile. S-a trecut apoi la domesticirea speciilor de animale și cultivarea speciilor de plante pe baza unor cunoștințe ecologice acumulate în timp. Toate acestea sunt dovedite de scrierile din Antichitate lăsate de Hipocrate, Aristotel, Teophrast, Dioscoride, Pliniu cel Bătrân etc. Ecologia ia naștere înaintea numelui său. Numeroasele observații asupra naturii comunicate în scris din Antichitate și până la mijlocul secolului al XIX-lea fac posibilă apariția ecologiei ca știință. Bazele ecologiei sunt puse de chimistul Justus von Liebig (1843) care scoate la iveală interacțiunea plantă – sol, demonstrând dependența organismului vegetal de concentrația elementelor chimice din sol. Dar, ideea fundamentală a ecologiei privind interacțiunile cantitative dintre ființele vii, plante și animale este exprimată clar și bine argumentată științific de [NUME_REDACTAT] (1859). EI demonstrează faptic conexiunile existente în natură, semnificația lor evolutivă, caracterul lor dinamic și istoric. Termenul ecologie (de la grecescul oikos – casă, gospodărire, economie și logos – știință) a fost introdus în știință de adeptul său Ernst Haecke1 (1866). El are o preocupare deosebită privind cunoașterea sistemului de relații complexe existente în natură, toate desfășurate în sensul gospodăririi ei. El definește ecologia ca știință a condițiilor luptei pentru existență, sau știința economiei naturii, a gospodăririi naturii. A scos în evidență relațiile complexe directe și indirecte ale animalelor cu mediul anorganic și organic în care intervine lupta pentru existență.

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea s-a demarat acumularea de material faptic, idei și interpretări ecologice în interiorul obiectelor de studiu: botanică, zoologie, bacteriologie, în cadrul cărora se dezvoltă ecologia plantelor, ecologia animalelor, ecologia bacteriilor. Prin felul de abordare a problemelor ele par uneori complet străine una de alta. Către sfârșitul acestui secol se adâncește modul de a privi și interpreta lucrurile în ecologie, ea conturându-se ca obiect de studiu de sine-stătător. [NUME_REDACTAT] (1877) concluzionează că organismele nu trăiesc independent, ci formează o grupare pe care o numește biocenoză sau comunitate. Convingerea provine din studii personale directe făcute asupra bancurilor de stridii din [NUME_REDACTAT], unde observă și face cunoscută asocierea stridiilor cu alte specii de animale și plante. Mai târziu, Forbes (1887) evidențiază în cadrul apelor dulci continentale conexiunea reciprocă a plantelor și animalelor. F. A. Forel (1892-1895) descoperă stratificația termică a apei și influența ei ecologică în gruparea organismelor. F. E. Clements (1905), în urma analizei metodelor de cercetare folosite de ecologie, introduce în această știință noțiunea de habitat. F. Dahl (1908) studiind condițiile de viață a licosidelor (un grup de arahnide) acceptă și susține noțiunea de biotop. E. Warming (1909) preia conceptul de comunitate și îl aplică în ecologia plantelor. În continuare operele botaniștilor I. BraunBlanquet și E. Furrer (1913), A. G. Tansley și T. F. Chipp (1926), V. N. Sukacev (1926), F. E. Clements (1916, 1928) și operele zoologilor V. Shelford (1913), Ch. S. Elton (1927). K. Friederichs (1927), Gr. Antipa (1933), D. N. Kașkarov (1933), A. Thienemann (1939) etc., au contribuit substanțial la dezvoltarea ecologiei generale. Pe baza cunoștințelor acumulate și în urma observațiilor personale, A. G. Tansley (1935) introduce în ecologie noțiunea de ecosistem, care cuprinde unitatea dintre biocenoză și mediul neviu (biotop). Progresele făcute în ecologie permit la mijlocul secolului al XX-lea tratarea matematică și cibernetică a fenomenelor ecologice. Se conturează observații clare privind structura și reglarea trofică a biocenozei din cadrul ecosistemului, se identifică structuri și relații din comunități mai simple ca biocenoza.

Se pun bazele fundamentale ale ecologiei trofo-energetice care explică structura și funcționarea ecosistemului pe baza schimbului de energie rezultând aprecieri corecte asupra producției populațiilor ce îl compun. Noua orientare în ecologie a dus la investigații de mare importanță pe teren și laborator datorate lui H. T. Odum și E. P. Odum (1955), J. M. Teal (1957), H. T. Odum (1957), S. Richman (1958), W. E. Ricker (1958), G. G. Winberg (1960) etc. Rezultatul cercetărilor evidențiază intrările de energie în ecosisteme și transferul acesteia pe cale trofică între populațiile din cadrul lor sau la unele populații din ecosistemele mai mult sau mai puțin apropiate.

Dezvoltarea teoriei generale a sistemelor de către L. Bertalanffy (1932,1960), a determinat o schimbare de concepție în ecologie. Pe baza acestor principii E. P. Odum (1957) deschide un drum nou prin tratarea sistemică a ecologiei, punând accentul pe calitatea de sistem în comunitățile biotice și pe aspectul energetic al proceselor ecologice. În acest fel apare o nouă gândire în ecologie, care devine o știință sistemică independentă și nu mai este o anexă a botanicii, zoologiei, microbiologiei, fiziologiei. Concepția sistemică a pătruns profund în domeniul ecologiei. Ecologia sistemică, sub aspect teoretic, urmărește cunoașterea relațiilor dintre structurile, funcțiile și legile ierarhiei sistemice. Ea realizează un studiu calitativ și cantitativ al corelațiilor sistemice dintre parametrii structurali și funcționali ai subsistemelor (populațiilor), între aceștia și cei ai sistemelor integratoare, respectiv a ecosistemelor.

Analiza sistemică în ecologie, bazată pe modelarea matematică, constituie singura cale de a face prognoza ecologică, informațiile obținute permițând controlul sistemelor ecologice.

Până în anul 1960 ecologia se găsea în categoria științelor teoretice, deoarece cercetările care se făceau, abordau medii de viață aflate cât mai puțin sub influența variatelor impacte umane. Prin activitatea sa, omul a modificat mediul, lucru care a dus la declanșarea a o serie de retroacțiuni ale căror forme de manifestare au devenit tot mai evidente, stresante și grave asupra ambianței generale, cu repercusiuni negative asupra nevoilor umane. Sub imperativul situației reale a naturii, s-a trecut de la ecologia teoretică la ecologia aplicată, aspectul în sine determinându-i pe ecologi să explice procesele nou apărute în natură și să caute să găsească prin cercetare soluții concrete pentru rezolvarea lor.

Luând în considerare toate aspectele existente în natură S. Godeanu (1998) conchide: "prin activități variate, și uneori brutale ale omului, s-au slăbit echilibrele naturale având drept consecință accelerarea succesiuni lor ecologie, s-au favorizat exploziile populaționale, s-a redus stabilitatea sistemelor ecologice, s-au declanșat migrații și invazii, s-a accelerat procesul de extincție a unor specii. Evacuarea în mediu a unei game tot mai largi de poluanți a modificat structura și intensitatea ciclurilor biochimice, a declanșat procese de bioacumulare, de bioconcentrare și de transfer de-a lungul lanțurilor trofice a celor mai diferiți poluanți". Ținând cont de toate aceste modificări ale mediului și ale stării generale a ecosistemelor la nivel planetar, au avut loc reuniuni științifice internaționale și s-au stabilit programe de cercetare ale ecologiei aplicate pentru reechilibrarea naturii. În acest scop [NUME_REDACTAT] de Ecologie (INTECOL) a elaborat cu ajutorul unui grup de experți [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] pentru [NUME_REDACTAT] Durabile.

[NUME_REDACTAT] Internațional inițiat de UNESCO în 1964 prevede pentru ecologie unificarea metodelor de cercetare și inventarierea proceselor ecologice la scară mondială. Pentru unificarea metodelor de cercetare s-a luat măsura publicării a 30 de manuale care prioritar au la bază studierea structurii și productivității sistemelor ecologice, scop în care se alcătuiesc echipe complexe care folosesc game largi de investigație. Rezultatele cercetărilor sunt de interes universal, importante pentru zonele regionale și la scară planetară. De mare importanță sunt programele de cercetare ecologică a Terrei făcute de oamenii de știință americani, prin navele cosmice.

La inițiativa 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 (sustainability), prin care toate statele se obligă să ia măsurile corespunzătoare supraviețuirii omenirii în condiții optime și de lungă durată pe această planetă. Sunt luate în considerație aspectele economice sociale și de protecția mediului la nivel local, regional și global prin acțiuni concertate multistatale sau internaționale. Recunoașterea importanței naturii și complexul de măsuri preconizate asigură dezvoltarea ecologiei, în general, și a ecologiei aplicate, în special.

1.5. Istoricul ecologiei în românia

Gândirea ecologică în România apare la începutul secolului al XX-lea. Ea descinde din activități științifice de cercetare și cuprinde domeniile: terestru, acvatic și subteran. Din activitatea de cercetare au rezultat o serie de sinteze ecologice, pe care le prezentăm în cele ce urmează.

1.5.1. Cercetări ecologice originale

În domeniul terestru s-au făcut și se fac cercetări ecologice asupra plantelor și asupra animalelor. Botaniștii întreprind numeroase și valoroase cercetări ecologice asupra covorului vegetal, fiind în același timp foarte preocupați de protejarea mediului. În acest sens, [NUME_REDACTAT] (1875-1959) realizează cercetări de floristică, vegetație și ecologie vegetală, fiind de mare importanță studiile privind ecologia plantelor halofile din România, comparate cu cele din Ungaria și șesul Tisei. Are contribuții deosebite la ameliorarea terenurilor alcaline din cadrul agroecosistemelor și la evidențierea ecologiei buruienilor vătămătoare semănăturilor, fânețelor și pășunilor.

La fel de importante sunt cercetările sub aspect ecologic asupra florei și vegetației din România făcute de [NUME_REDACTAT] (1881-1960), luptător neobosit pentru ocrotirea naturii. El înființează rezervațiile de la [NUME_REDACTAT], fânețele seculare din Bosanci și Ponoare, care au în structura covorului vegetal specii de plante endemice. [NUME_REDACTAT] (1881-1911), fondator al [NUME_REDACTAT] din Cluj-Napoca, inițiază și desfășoară o amplă activitate de cercetare și comunicare a rezultatelor prin lucrări știintifice de mare valoare. El pune bazele teoretice și practice ale geobotanicii românești, utilizând metodologia fitocenologică a lui Braun-Blanquet. Prin cercetări teritoriale identifică stadiile de climax și succesiunile vegetale din [NUME_REDACTAT] (1921), practică cercetări ecologice și fitocenologice în [NUME_REDACTAT] (1928), în [NUME_REDACTAT] (1934), [NUME_REDACTAT] (1948), în [NUME_REDACTAT] (1959) etc., fiind un mare susținător al ocrotirii naturii.

De ecologia fitocenozelor și a plantelor din mlaștinile de turbă s-a ocupat meritoriu [NUME_REDACTAT] (1891-1914), care a clarificat originea relictelor glaciare din turbăriile Europei. Prin studiile palinologice efectuate descifrează caracterul ecologic al succesiunii vegetației silvestre din Carpați în postglaciar și succesiunea vegetației silvestre în varianta est-europeană. Totodată el este unul din cei mai de seamă militanți pe tărâmul ocrotirii naturii și ambianței umane din România.

Cercetările ecologice asupra briocenozelor din România intră sub incidența activității științifice a lui [NUME_REDACTAT] (1908-1986), care stabilește raportul de coexistență și interrelații între diferite specii de briofite, între briofite și alte specii de plante caracteristice asociațiilor vegetale și formațiunii de vegetație din păduri, pajiști, mlaștini turboase aflate în diferite etaje și zone de pe teritoriul României. Studiază sub aspect ecologic briocenozele halofile, turbficole și saprolignicole. Activitatea sa este continuată de numeroși alți botaniști prin cercetări de detaliu concretizând cunoașterea în cea mai mare parte a florei și structura fitocenologică a covorului vegetal ce îmbracă teritoriul României. Așa sunt de exemplu studiile făcute de [NUME_REDACTAT] asupra florei și vegetației [NUME_REDACTAT] (1961), și ale lui [NUME_REDACTAT] asupra florei și vegetației [NUME_REDACTAT] (1968), iar mai recent cele făcute de [NUME_REDACTAT] asupra florei și vegetației din sudul [NUME_REDACTAT] (1914), cele ale lui [NUME_REDACTAT] asupra învelișului vegetal din [NUME_REDACTAT] (1915) și ale lui [NUME_REDACTAT] privind studiul geobotanic asupra [NUME_REDACTAT] (1990). Monografiile botanice cu caracter regional cuprinzând date ecologice asupra speciilor de plante, deosebirea și descrierea asociațiilor vegetale realizate prin numeroase ridicări fitocenologice executate în diferite formații vegetale cu observații și cercetări proprii sunt de mare valoare științifică.

Pe aceeași linie de preocupare ecologică privind plantele, dar cu o notă aparte, se află și cercetările privind vegetația, ecologia și potențialul productiv pe versanții din [NUME_REDACTAT], realizate de I. Rezmeriță; St. Csuros și Z. Spârchez (1968), care evidențiază interrelațiile factorilor ecologici și influența lor asupra diversității fitocenotice, relațiile complexe de interdependență, de interacțiune a valorilor, de însumare sau compensare a acțiunilor acestora asupra structurii fitocenotice și asupra ecologiei plantelor din cenozele existente. Ei constată că orice schimbare în complexul stațional atrage după sine schimbări în fizionomia și structura fitocenotică concretizate în eliminarea unor specii și stimularea altora. Lor li se adaugă cercetări ecologice, cu caracter complex efectuate asupra pădurilor de către specialiștii din silvicultură. Primele cercetări de acest gen încep la noi în 1960 în [NUME_REDACTAT], devansând cu câțiva ani cercetările de acest fel din [NUME_REDACTAT] Internațional. Asemenea cercetări continuă și astăzi asupra tuturor tipurilor de păduri din România. O contribuție deosebită în acest sens și-au adus-o Al. Beldie, I. Milescu, G. E. Negulescu, V. Stănescu, I. Florescu, D. Târziu, N. Doniță, Șt. Purcelan, I. Ceianu, C. Bândiu etc. care au impus o schimbare radicală de concepție asupra pădurii ca ecosistem și a funcțiilor ei.

Paralel și concomitent cu cercetarea covorului vegetal s-au desfășurat multiple cercetări ecologice asupra animalelor privind condițiile lor de viață și relațiile dintre specii. Ecologia animalelor terestre în România este fondată de [NUME_REDACTAT]-Bâznoșanu (l876-1969), care demonstrează interacțiunea dintre specii, precum și interacțiunea dintre ele și mediul abiotic. Tot el face și prima clasificare a tipurilor de biotopuri existente pe teritoriul țării noastre (1937) și introduce în știința ecologică termenul de bioscenă (bios – viață, scena – scenă), reprezentând habitatul elementelor în care viețuiesc indivizi biologici. Elevul său M. A. Ionescu continuă opera magistrului, inițiind și realizând cercetări asupra faunei frunzarului de pădure, rezultatele obținute fiind publicate sub titlul ,,Contribuții la studiul faunei frunzarului de fag” (1932). Aici se găsește primul studiu al structurii și dinamicii unei biocenoze, evidențiindu-se echilibrul biologic și stabilitatea ei determinată de concurența pentru hrană dintre animale, în principal acarieni și colembole. Contribuții deosebite la cunoașterea faunei din ecosistemele terestre au adus și alți numeroși zoologi. Este de remarcat activitatea de cercetare asupra gasteropodelor din [NUME_REDACTAT] făcută de [NUME_REDACTAT], care a alcătuit liste de specii, observații și interpretări ecologice în raport cu factorii de mediu din cadrul ecosistemelor. Cercetări importante sub aspect ecologic au fost și sunt realizate de zoologi de la institutele de cercetare și stațiunile de cercetare aflate în.diferite județe ale țării. Rezultatele lor sunt materializate prin publicații apărute sub egida [NUME_REDACTAT] și au un caracter fundamental.

Domeniul subteran sau hipogeu reprezentat de peșteri, fante, microcaverne etc. este luat în studiu pentru prima dată de [NUME_REDACTAT] (1868-1947). El este întemeietorul unei noi științe – biospeologia (1907) și creatorul primului Institut de Speologie din lume. Cercetările sale asupra vieții din acest domeniu au un pronunțat caracter ecologic. În perioada 1900-1904 cercetează împreună cu G. Pruvot, coasta catalană a [NUME_REDACTAT] și malurile insulelor baleare cu celebra peșteră "Cueva del Drach". Până în 1914 explorează, împreună cu R. Jeannel, peșterile din Franța, Spania, Algeria, Italia și Slovenia. După 1920, împreună cu R. Jeannel, P. A. Chappuis și [NUME_REDACTAT], întreprinde cercetările peșterilor din România. Rezultatele cercetărilor realizate sunt de excepție, descoperind noi genuri și specii pentru știință. Împreună cu Al. Borza militează pentru organizarea ocrotirii naturii în țara noastră. Activitatea sa este continuată de școala speologică pe care a lăsat-o, care s-a mărit și consolidat.

[NUME_REDACTAT] din România, semnată de [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], concretizează marea varietate de ecosisteme subterane existente în țară, cu îndemnul de cunoaștere a frumuseților și a tainelor științifice pe care le ascund. Este de remarcat activitatea științifică a lui [NUME_REDACTAT] care conturează sub numele de freatobiologie (1957) studiul ecologic al faunei acvatice subterane și al căilor ei de populare. Împreună cu S. Karaman și P. A. Chappuis pune bazele unei noi discipline freatobiologia. Cercetările în această direcție duc la acumularea de date științifice de mare importanță ecologică. În baza lor, împreună cu L. Botășăneanu și [NUME_REDACTAT], publică volumul Cercetări asupra biologiei izvoarelor și a apelor freatice din partea centrală a [NUME_REDACTAT].

Pentru mediul acvatic limnicol, bazele ecologiei sunt puse de Gr. Antipa. EI are contribuții deosebite la dezvoltarea și clarificarea mecanismului de formare a [NUME_REDACTAT], al stabilirii raporturilor de cauzalitate între regimul variațiilor anuale ale limitelor apelor și condițiile de viață ale organismelor, argumentând producția de pește. El este organizatorul unei explorări raționale a bogățiilor apelor din România. [NUME_REDACTAT] de Biooceanografie de la Constanta și Stațiunea de Hidrobiologie din Tulcea (1924). Prin activitatea sa știintifică a pus bazele școlilor românești de hidrologie, oceanologie, ihtiologie, fiind fondatorul Muzeului de [NUME_REDACTAT] din București.

Astăzi, în domeniul. acvatic, cercetările de ecologie sunt continuate de școala limnologică a lui [NUME_REDACTAT] și de școala oceanologică a lui [NUME_REDACTAT]. Activitatea de cercetare limnologică este coordonată de [NUME_REDACTAT] pentru cunoașterea ecologiei biotopurilor și a biocenozelor pe care le găzduiesc, cu relevarea structurilor trofice și energetice a ecosistemelor acvatice din lunca inundabilă a Dunării și [NUME_REDACTAT], continuând cu deosebit succes cercetările începute în această directie de către [NUME_REDACTAT]. Cercetarea oceanologică îndrumată de [NUME_REDACTAT] urmează tradiția marilor înaintași cuprinzând domenii tot mai speciale de ecologie, producție primară și producție secundară efectuate la litoralul românesc al [NUME_REDACTAT]. Activitatea de cercetare oceanologică la nivel mondial este remarcată de participarea la unele expeditii științifice internaționale făcute de [NUME_REDACTAT], în Antarctica, pe nava Belgica; de [NUME_REDACTAT], în [NUME_REDACTAT], pe nava Viteazul; de [NUME_REDACTAT], în [NUME_REDACTAT], pe nava [NUME_REDACTAT] și în apele Mediteranei pe nava Thalassa; de [NUME_REDACTAT] Gomoiu, în [NUME_REDACTAT], pe nava Estward; de G. I. Muller, în apele [NUME_REDACTAT], și de [NUME_REDACTAT] și colaboratorii, în apele de pe coastele Cubei și ale Tanzaniei. Cercetările efectuate au o deosebită contribuție la dezvoltarea științei oceanologice. Este demn de reținut că [NUME_REDACTAT] a fost unul dintre primii cercetători care a descris înainte de Gh. S. Elton piramida trofică, surprinzând lanțul trofic de la algele unicelulare (imensă pășune plutitoare) până la pinguini, foci și cetacee. Tot el este printre primii biologi din lume care s-a ocupat de etologia animală, realizând studii asupra animalelor marine în viața liberă și în acvariu, atât la statiunea oceanografică Banyuls-sur-Mer, cât și în Antarctica.

Mlaștinile de turbă eutrofe, mezotrofe și oligotrofe sunt inventariate și cercetate în mare parte floristic de către [NUME_REDACTAT], rezultatele cercetărilor fiind cuprinse în volumul Mlaștinile de turbă din [NUME_REDACTAT] Română (1960). Mlaștinile de turbă din Carpații și Subcarpații de Curbură sunt cercetate sub aspect ecologic de [NUME_REDACTAT], care în lucrarea Concluzii ecologice ale cercetărilor asupra mlaștinilor de turbă din Carpații și Subcarpații de Curbură (1986), face o scurtă sinteză a cercetărilor efectuate timp de 12 ani asupra unui număr de 16 bazine turbficole, precizând caracteristicile biotopurilor și a biocenozelor, fizionomia, structura, fiziologia, producția și productivitatea acestor ecosisteme.

În cadrul agroecosistemelor G. Ionescu-Șișești (1885-1967) aduce o contribuție deosebită la studiul ecologiei buruienilor adaptate să trăiască împreună cu plantele cultivate. El precizează că "buruienile răpesc plantelor cultivate o proporție însemnată din factorii de vegetație destinați acestora: apă, hrană, căldură, lumină, spațiu" (1955).

Remarcăm înființarea Institutului de [NUME_REDACTAT], din București, fondator și director general fiindu-i [NUME_REDACTAT] (1991). El este organizatorul și conducătorul cercetărilor științifice pe patru profiluri:

– elaborarea de soluții și tehnologii de reconstrucție ecologică a ambianței;

– cercetări teoretice și aplicative în domeniul ecologiei;

– cercetări în domeniul fenomenelor informaționale și al energiilor neconvenționale;

– testarea de noi produse și preparate ecologice.

1.5.2. Situația actuală și perspectivele cercetărilor ecologice în [NUME_REDACTAT] Revoluția din decembrie 1989, în domeniul ecologiei au fost puse bazele unei noi preocupări în cercetare, astfel că, numeroși specialiști ecologici au elaborat direcțiile principale ale cercetărilor ecologice din România pentru anii viitori. Au fost selectate și particularizate principalele domenii care pot fi abordate în cadrul unui [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT], demersuri neabordate în alte unități de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT].

În prezent, Institutul de [NUME_REDACTAT] din București este singura unitate de cercetare științifică și dezvoltare tehnologică cu profil declarat de ecologie în domeniul tehnologiilor ecologice. Aici se fac cercetări privind:

redresarea ecologică a unor ecosisteme naturale sau modificate;

controlul calității mediului;

elaborarea de metode de supraveghere ecologică a mediului;

elaborarea de sisteme integrate de epurare biologică;

realizarea de biosenzori, metode și procedee de recuperare de energie și substanțe utile din deșeuri.

Cercetări ecologice sectoriale se desfășoară în prezent în următoarele unități:

la Institutul de Biologie al [NUME_REDACTAT] – cercetări și studii de ecologie terestră și acvatică și de protecție a mediului;

la Institutul de Speologie al [NUME_REDACTAT] – cercetări privind organizarea, funcționarea și protecția ecosistemelor terestre și subterane, cu precădere carstice;

la Institutul de [NUME_REDACTAT] din Cluj-Napoca – studiul structurii și funcționării sistemelor ecologice;

la Institutul de [NUME_REDACTAT] din Iași – cercetări fundamentale în diferite tipuri de ecosisteme, fundamentarea combaterii biologice a organismelor dăunătoare;

la Institutul de Cercetări pentru [NUME_REDACTAT] Reziduale – teste biologice și studii ecotoxicologice;

la Institutul de Cercetări pentru [NUME_REDACTAT] cercetări și dezvoltare în domeniul ecologiei acvatice și terestre, refacerea echilibrului ecologic;

la [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] – cercetări privind evoluția și prognoza componentelor ecosistemelor și resurselor vii din [NUME_REDACTAT];

la Institutul de Cercetări și Proiectări "[NUME_REDACTAT]" – cercetări privind starea și evoluția ecosistemelor din [NUME_REDACTAT];

la Centrul de Cercetări pentru Piscicultură, Pescuit și [NUME_REDACTAT] Laboratorul de Acvacultură și [NUME_REDACTAT] din [NUME_REDACTAT] – cercetări ecologice în lacuri de acumulare și bazinele amenajate pentru piscicultură;

la Institutul de Cercetări și [NUME_REDACTAT] – cercetări în domeniul silviculturii privind ecologia forestieră;

la catedrele de profil ecologic din cadrul Universităților din București, Cluj-Napoca, Iași și Constanța – cercetări de ecologie acvatică și terestră;

la ICPA – lucrări de protecția solurilor etc.

1.5.3. Sinteze și manuale ecologice

Primul manual românesc de ecologie a fost elaborat de [NUME_REDACTAT] (1965) și are un caracter teoretic și experimental. Preocupările ecologice constante îl conduc pe autor la realizarea lucrărilor științifice de sinteză: Bazele ecologiei generale (1982) și Probleme moderne de ecologie (1982), ultima fiind realizată prin coordonarea unui prestigios colectiv de autori. Tot el elaborează manualul Ecologie teoretică (1994) apărut postum.

[NUME_REDACTAT] introduce în ecologia românească teoria generală a sistemelor și conceptul nivel de integrare, aspect ce se reliefează în lucrarea Ecologie (1982), publicată împreună cu [NUME_REDACTAT]. El reprezintă un autentic îndrumar teoretic și practic pentru toți ecologii. Lucrări științifice de sinteză ecologică privind pădurile constituie tezaurul activității unor cercetători români de mare probitate profesională. Așa sunt Ecologia forestieră (1977), elaborată de [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] și Făgetele din România – cercetări ecologice (1989), elaborată de un colectiv de autori de la Institutul de [NUME_REDACTAT] București, Institutul de Cercetări și [NUME_REDACTAT], Institutul de Cercetări de Pedologie și Agrochimie, sub redacția [NUME_REDACTAT]-Comănescu.

Primele sinteze privind cercetările asupra chimismului apei, planctonului și bentosului [NUME_REDACTAT] sunt publicate în seria de volume Ecologia marină (voI. I-IV), apărută în [NUME_REDACTAT].

[NUME_REDACTAT] populațiilor de cladoceri și gasteropode din zona inundabilă a Dunării (1975), semnată de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT], apărută în [NUME_REDACTAT], este o sinteză a rezultatelor obținute în cadrul cercetărilor biologice complexe a sistemului de bălți Crapina – Jijila. Realizată cu o rigoare științifică deosebită, lucrarea scoate în evidență repartiția în spațiu a acestor populații de animale nevertebrate, dinamica numărului și biomasei cu factorii care o influențează, dinamica asociațiilor de specii, evoluția lor în spațiu și timp, precum și rolul acestor organisme în hrana peștilor. Se precizează rolul gasteropodelor în evoluția morfologică a complexului de bălți.

În gândirea curentă și în practică au fost abordate și probleme de ecologie umană. [NUME_REDACTAT] umană (1979), apărut sub redacția lui [NUME_REDACTAT] și a lui [NUME_REDACTAT], susține necesitatea îmbunătățirii raporturilor dintre om și mediu, fiind prezentate bazele ecologiei umane, starea de sănătate a populației în ecosistemele contemporane și protecția ecosistemelor umane. O altă lucrare asemănătoare are titlul: Elemente de ecologie umană (1982) de C. Budeanu și E. Călinescu.

Prima sinteză ecologică asupra teritoriului țării noastre o constituie Ecosistemele din România (1980), apărută sub redacția lui [NUME_REDACTAT] și elaborată prin contribuțiile unui larg colectiv de specialiști, lucrare în care se face o caracterizare unitară a ecosistemelor fundamentale naturale și antropizate de pe teritoriul României. Un an mai târziu apare lucrarea Ecologia și activitatea umană (1981) sub semnăturile lui [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT], care prezintă caracteristicile sistemelor ecologice pe baza creșterii complexității lor în natură, ei realizând încadrarea acestora în ansamblul social-economic al țării.

Metodologia cercetării ecosistemelor este reliefată în Îndrumar pentru cunoașterea naturii (1981), apărut sub semnătura lui [NUME_REDACTAT]. Cartea CăIăuză în lumea plantelor și animalelor de [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], constituie un ghid ilustrat color privind cunoașterea plantelor și animalelor pentru șapte medii principale de viață existente pe teritoriul României: marea și litoralul, apele interioare, câmpia, pădurea și poienile, culmile munților, mediul subteran și mediul antropic. În ea se prezintă o caracterizare a principalelor ecosisteme, a condițiilor abiotice și biotice existente, precum și caracterele generale ale organismelor care trăiesc în mediul de viață respectiv.

[NUME_REDACTAT] de ecologie (1982) apare sub semnătura lui [NUME_REDACTAT] și a [NUME_REDACTAT] Stoicescu și cuprinde 3300 termeni, majoritatea cu referință la biotopuri, biocenoze, populații, ecosisteme, biosferă.

Alte lucrări cu contribuție deosebită la dezvoltarea cunoștințelor de ecologie în România și de formare a unei conștiințe ecologice la cetățeni sunt: Monumente ale naturii din România (1965) de E. Pop și N. SăIăgeanu, Biologia apelor impurificate (1969) de I. Mălăcea, Curs de ecologie generală (1970) de V. Vancea, Probleme de ecologie (1971) de [NUME_REDACTAT] și P. Neacșu, Efectele biologice ale poluării mediului (1973) sub redacția A. Ionescu, Ecologie generală (1974) de P. Neacșu, Mediul înconjurător și viața omenirii contemporane (1979) de V. Dinu, Biogeografie ecologică vol. I și II (1979) de I. Pop, Ecologie (1980) de V. Simionescu, Conservarea dinamică a naturii (1983) de I. Rezmeriță, Ecologie și protecția mediului vol. 1, II (1984, 1986) de P. Neacșu, Rezervații și monumente ale naturii din România (1992) de Gh. Mohan și colab., Ecologie și protecția mediului (1993) de Gh. Mohan și A. Ardelean, Ecologie (1994) de D. R. Târziu, Un glob fragil de lut (1994) de Al. Ionescu și V. Bobeică, Ecologie (1995) de Al. Marton, Monitoring ecologic/integrat (1997) de S. Godeanu, Ecotehnie (1998) de S. Godeanu, Diversitatea lumii vii, Determinator ilustrat al Florei și [NUME_REDACTAT] (vol. 1, 1995 – Mediu marin; vol. II, 2001 – Apele continentale), lucrări realizate de un colectiv de cercetători științifici coordonat de S. Godeanu.

Trebuie să menționăm munca depusă de [NUME_REDACTAT] pentru înființarea Muzeului de [NUME_REDACTAT] – [NUME_REDACTAT], din Pitești, el fiindu-i fondator și organizator al activității științifice de cercetare, precum și munca imensă depusă de cercetătorii științifici în problema cunoașterii și protecției ecosistemelor, preocuparea instituțiilor de cercetare în profil ecobiologic și a muzeelor de [NUME_REDACTAT], de organizare a numeroase simpozioane și sesiuni de comunicări științifice cu rezonanță națională și internațională. Materiale prezentate de specialiști din domenii diverse de cercetare a naturii, prin publicare, au devenit un bun științific, cu spectru larg, necesar pentru informarea tuturor.

CAPITOLUL II

FUNDAMENTELE TEORETICE ȘI PRACTICE ALE ECOLOGIEI

Ecologia, știința interacțiunilor vieții cu mediul înconjurător, are un dublu profil, teoretic și aplicativ. Prin conținutul său, fiecare profil devine fundament. Fundamentele, teoretice și practice sau aplicative sunt inseparabile. Ecologia teoretică are eficiență aplicativă. Ecologia aplicativă furnizează idei și concluzii rezultate din cercetare pentru ecologia teoretică.

2.1. Fundamente teoretice

Domeniul de preocupare al ecologiei îl constituie sistemele biologice supraindividuale și mediul lor. Sistemele biologice supraindividuale sunt populațiile, biocenozele, biomul (complex de biocenoze) și biosfera. Mediul de viață reprezintă un ansamblu de componente materiale sau sisteme abiotice ale Universului care influențează existența și funcționarea sistemelor biologice.

2.1.1. Organizarea sistemică a materiei

Întreaga natură este organizată în corpuri materiale vii și nevii. Corpurile materiale se comportă unele față de altele ca o unitate, păstrându-și individualitatea un timp mai mult sau mai putin îndelungat. Din punct de vedere fizic acestea sunt sisteme.

2.1.1.1. Noțiunea de sistem

Sistemul este un ansamblu de elemente identice sau diferite, unite într-un întreg prin conexiuni și interacțiuni. Interacțiunea este un factor al unificării, a interdependenței între obiectele, procesele și sistemele realității obiective (I I. Jbankova, 1972). Conexiunea și interacțiunea dintre elementele materiale aflate în alcătuirea oricărui sistem fac ca ele să se mențină ca o unitate, comportându-se ca un întreg în relațiile cu sistemele înconjurătoare. Atomii, moleculele, celulele, plantele, animalele, pădurea, lacul, mlaștina, pajiștea, societatea omenească, planeta, o nebuloasă, fiecare în parte reprezintă un sistem. După relațiile cu mediul înconjurător sistemele sunt izolate, închise și deschise.

Sistemele izolate nu fac schimburi de materie și energie cu mediul înconjurător. În natură astfel de sisteme nu există. Sunt doar postulate teoretice și reprezintă o stare "ideală de sistem".

Sistemele închise realizează schimburi de energie cu mediul dar nu și schimburi de materie. De exemplu, un vas cu apă închis ermetic întreține schimburi de energie cu mediul. Primește energie dacă temperatura din mediul înconjurător este mai mare decât a lichidului din vas sau cedează energie mediului înconjurător dacă lichidul are o temperatură mai mare decât cea existentă în mediu. Vasul închis ermetic nu primește și nu pierde materie. În natură nu există sisteme absolut închise decât cele create de om.

Sistemele deschise fac schimburi permanente de materie și energie cu mediul înconjurător. Sunt de două categorii: sisteme deschise, cu autoreglare, ce aparțin materiei vii și sisteme deschise fără autoreglare ce aparțin materiei nevii. Natura înconjurătoare posedă o nesfărșită diversitate de sisteme deschise, vii și nevii.

Sistemele vii sunt sisteme biologice, iar sistemele nevii aparțin materiei lipsite de viață și sunt sisteme nebiologice. Ele realizează schimburi permanente de materie și energie cu mediul înconjurător. O stâncă, un lac, un râu, un ocean, o plantă, un animal, o populație de plante, o populație de animale, biocenozele sunt sisteme deschise. Lacul, de exemplu, pierde o parte din apă prin evaporare, infiltrație, scurgere, consum biologic și primește altă apă prin izvoare, precipitații etc. El primește energie în timpul zilei de la Soare și cedează energia mediului înconjurător în timpul nopții. Temperatura apei din lac se schimbă în funcție de temperatura aerului căruia îi cedează căldura sau de la care primește căldură. Planta, ca sistem biologic, primește materie prin soluțiile minerale luate din sol și dioxidul de carbon luat prin frunze din atmosferă și cedează materie prin transpirație, gutație, substanțe eliminate de rădăcină în sol, iar de către frunze în atmosferă .

Planta primește energie sub formă de radiație solară și o cedează mediului sub formă de căldură sau energie chimică când este consumată de un animal fitofag. Animalul, consumă materie din mediul înconjurător sub formă de alimente și oxigen și elimină în mediu produse de dezasimilație constând din excremente, urină și CO2. El primește și pierde energie.

Sistemele biologice se deosebesc de sistemele nebiologice prin însușiri de mare importanță ecologică, reprezentate de integralitate, echilibru dinamic, program și autoreglare.

Sistemele biologice au trăsături distincte care le diferentiază fundamental față de sistemele nebiologice. Ele au caracter istoric, recepționează informații din mediu, le prelucrează și transmit informații în mediu. Informațiile sunt transmise într-un mod propriu, constând din semnale specifice (sunete, culori, mirosuri, comportamente, gesturi etc.) determinate de complexitatea structurală sau de organizare (indivizi, populatii, biocenoze) și fiziologia sistemului. Gradul optim de organizare și cantitatea optimă de informații în relațiile cu sistemele biologice și nebiologice asigură persistența sistemului. Menținerea speciilor și a altor categorii de sisteme biologice este determinată de fidelitea informației primite și transmise.

Sistemele biologice au program genetic, lor fiindu-le caracteristice integralitatea, echilibrul dinamic, autoreglarea și heterogenitatea. Programul genetic le asigură structura și comportamentul fenologic sezonal din cadrul unui an calendaristic sau ciclu de viață, fizionomia unei biocenoze depinzând de acest program.

Integralitatea. Fiecare sistem biologic este delimitat față de alte sisteme biologice și se comportă ca un tot datorită conexiunilor existente între componentele lui. Însușirile sistemelor biologice nu se reduc la însumarea însușirilor părților din care sunt formate. Orice organism vegetal sau animal este alcătuit din numeroase organe cu structuri și funcții specifice. Între organe există conexiuni și interacțiuni. Fiecare îndeplinește funcția specifică numai în cazul organismului ca întreg și nu separat. De exemplu, la plante rădăcina, frunzele, florile, la animale sistemul osos, muscular, nervos, aparatul respirator, circulator, digestiv, excretor, reproducător funcționează numai în cadrul organismului luat ca întreg. Fiecare organ luat separat nu are însușirea organismului întreg. Funcțiile de nutriție, de relație și de reproducere nu pot fi îndeplinite decât de organismul ca întreg și nu de fiecare organ luat separat.

Funcționarea părților componente ale întregului se subordonează legilor de funcționare ale sistemului ca întreg.

Același aspect este întâlnit și în cadrul unităților sistemice superior organizate cum sunt populațiile și biocenozele.

La populație apar unele însușiri care nu se găsesc la elementele ei componente, astfel, însușiri ca densitatea, distribuția vârstelor, sexelor, potențialul biotic etc. sunt specifice numai populației, nu se întâlnesc la individ. Însușirile noi, proprii populației, sunt rezultatul conexiunilor dintre indivizii ce o compun. Biocenoza formată dintr-un ansamblu de populații de pe un teritoriu determinat fizic este o unitate. Însușirile biocenozei nu se reduc la suma însușirilor populațiilor ce o formează, ci prezintă caracteristici în plus față de componenții săi individuali și populaționali. Specifice biocenozei sunt lanțurile trofice, rețeaua trofică, ciclurile trofice. În general "cu cât părțile componente sunt mai diferențiate, mai specializate în îndeplinirea unor anumite funcții în viața întregului, cu atât interdependența lor va fi mai mare, organizarea sistemului mai avansată, mai complexă, iar integritatea mai pronunțată (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982).

Echilibrul dinamic este starea caracteristică sistemelor biologice de orice rang. EI întreține un permanent schimb de substanță, energie și informații cu sistemele înconjurătoare. La sistemele nebiologice, lipsite de viață, aceste însușiri nu există. Relațiile lor cu mediul duc treptat la dezorganizarea și dispariția sistemului. "O stâncă, în contact cu mediul înconjurător, este treptat dezagregată și transformată în pietriș și nisip" (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982).

Sistemele biologice transformă condițiile mediului în propriile lor condiții. Au capacitatea de autoreânnoire reprezentând premisa dezvoltării și a evoluției. Unele elemente componente din sistem se dezintegrează și eliberează energia, care este folosită în sistem. Elementele distruse sunt înlocuite cu elemente noi. Sinteza noilor elemente se face pe seama substanțelor și surselor de energie luate din exterior. Sistemul biologic se află într-o permanentă schimbare și transformare cu păstrarea integrității lui și sporirea cantității de substanță organică.

Sistemele nebiologice evoluează în sensul creșterii eutropiei și dezintegrării cu realizarea echilibrului termodinamic. Sistemele biologice au comportament antientropic, compensează creșterea eutropiei și o depășesc, permițând desfășurarea producției biologice (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982).

Programul reprezintă o caracteristică a sistemelor biologice. Creșterea în complexitate a sistemului sporește numărul programelor posibile. Orice sistem biologic are un program propriu care este pentru sine, un program inferior de coordonare a nivelurilor sistemice inferioare și un program superior de subordonare față de nivelurile sistemice superioare.

Autoreglarea este comună tuturor sistemelor biologice. Ea este și reprezintă un mecanism cibemetic. Informațiile sunt culese de receptori (R), de unde ajung la un centru de comandă (CC), sunt selectate și se elaborează răspunsul cel mai potrivit pentru conservarea sistemului. De la centrul de comandă pornește dispoziția spre efector (E) care execută comanda primită, constituind răspunsul (Rs) sistemului față de informațiile recepționate. Răspunsul dat de efector este comunicat receptorului pe cale inversă și comparat cu comanda primită, sistemul fiind astfel informat despre valoarea răspunsului. Dacă răspunsul nu corespunde cerințelor sistemului, se emite o nouă comandă, se obține un nou răspuns și are loc o nouă comparație. Calea de transmitere a informației de la receptor la efector, poartă numele de conexiune directă, iar calea de la efector la receptor de conexiune inversă (feedback). Conexiunea inversă este obligatorie pentru orice sistem cu autoreglare. Sistemul biologic, indiferent de rang, este supus în permanență acțiunii factorilor de mediu (variația temperaturii, umezelii, luminii, cantitatea hranei, dușmani, etc.) care tind să-i deregleze echilibrul dinamic și să-i prejudicieze integralitatea. În relație cu acești factori, prin autocontrol, sistemul biologic le contracarează acțiunea, modificându-și activitatea în funcție de informațiile recepționate din mediul înconjurător în așa fel încât să-și poată conserva integralitatea și echilibrul dinamic.

Sistemele biologice au mecanisme multiple de autocontrol. Fiecare parametru este controlat (reglat) pe mai multe căi. De exemplu, scăderea temperaturii mediului ambiant face ca organismele să ia măsuri de contracarare și conservare a sistemului. Un animal homeoterm (pasăre, mamifer) va contracara scăderea temperaturii printr-o modificare a mecanismului fiziologic de termoreglare. Informațiile privind scăderea temperaturii mediului la un mamifer sunt culese de receptori (corpusculii Krause) și transmise la creier (encefal), unde se află centrul de reglare a temperaturii. La acest centru, informațiile privind valoarea temperaturii scăzute sunt aduse și de sânge care vine de la periferie. Centrul de comandă din creier emite impulsuri nervoase care comandă contracția vaselor de sânge din piele micșorând pierderea de căldură, respectiv, transpirația; evitând pierderea de căldură, părul se zbârlește, iar aerul aflat în spațiile dintre firele de păr devine un bun izolator termic oprind degajarea de căldură. Tonusul muscular se schimbă, mușchii realizând o succesiune de contracții (tremurul) cu menirea de a regla temperatura corpului, metabolismul se intensifică. Aceste părți ale mecanismului fiziologic intră în acțiune pe rând cu diferite intensități, sau toate o dată, în funcție de comenzile elaborate de centrul nervos. Dacă acest mecanism devine insuficient “animalul recurge la alte mecanisme : își poate găsi un adăpost și-l poate construi sau se poate grupa cu alți indivizi, limitând pierderile de căldură" (N. Botnariuc,A. Vădineanu, 1982). La creșterea temperaturii în mediul înconjurător mecanismul fiziologic acționează prin dilatarea vaselor de sânge din piele, intensificarea transpirației etc. care sporește pierderea de căldură, căutarea unor adăposturi mai răcoroase care să-i asigure supraviețuirea. Sistemele biologice supraindividuale au mecanisme de autoreglare specifice. O populație poate răspunde la modificarea cantității de hrană prin modificarea "ritmului reproducerii, a productivității, a structurii pe vârste, pe sexe, a ritmului de creștere, a structurii spațiale etc." (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982).

Heterogenitatea. Fiecare sistem biologic, indiferent de rang, este format din elemente diferite și posedă o diversitate internă. Elementele componente nu sunt independente, ci între ele apar corelații indispensabile existenței și integrității sistemului. În cadrul sistemelor biologice individuale există corelații, conexiuni între organe; în sistemele populaționale există corelații între sexe, între părinți și descendenți; în sistemele biocenotice există corelații între populații etc. Corelațiile duc la creșterea eficienței autocontrolului și stabilității sistemului, astfel că, gradul de incertitudine scade. Modul de organizare pe care îl au sistemele biologice le conferă "capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare și autodezvoltare" (N. Botnariuc, 1976).

2.1.1.2.1 Teoria generală a sistemelor

Sistemele sunt complexe de elemente care se afla într-o permanentă interacțiune între ele și se prezintă ca întreguri (de ex. plantele, moleculele, organismele individuale, celulele, pădurile și lacurile).

Elementele sistemice sunt lucruri materiale sau simboluri, care reprezintă pietrele fundamentale în construcția sistemului (de ex. particule ale solului și organisme individuale de plante, microorganisme și animale din sol). Mai multe elemente constituie componente sistemice (de ex. conexiunile între rădăcinile plantelor și microflora solului). Grupurile de componente sistemice formează subsisteme, care posedă și realizează funcții definite, din a căror interacțiune rezultă caracterul de întreg al sistemului. Solul pădurii, ca și coronamentul arborilor sunt subsisteme, ambele fiind integrate în sistemul pădure.

În funcționarea universului un principiu fundamental este interacțiunea, care constituie și un factor de unificare al diversității, prin care apar conexiuni între lucruri, unele dintre acestea fiind generatoare de sistem.

Așa de exemplu, conexiunea între plante lemnoase și ciupercile din sol este generatoare de sistem, fiindcă aduce o contribuție de bază la geneza pădurii. Dimpotrivă, conexiunea între viespile cecidiozoare (Cynipidae) și arbori nu este generatoare de sistem, deoarece prin apariția de cecidii pe frunzele arborilor nu se ajunge la geneza unei păduri; apariția cecidiilor fiind mai degrabă o consecință a genezei pădurii, unde cinipidele găsesc condiții favorabile de existență.

Acolo unde au loc interacțiuni nu se instalează uniformitatea, sistemul fiind astfel structurat prin neuniformitate. Structura sistemului este alcătuită din organizarea și distribuția spațială a elementelor sale și prin ordinea de succedare a evenimentelor în sistem și în timp. Este, așadar, o construcție spațio-temporală, caracterizată prin trăsături materiale și trăsături funcțional-dinamice, structura sistemului putând fi astfel descrisă prin caracteristici calitative, cantitative si relaționale.

Caracteristicile calitative, redau prezența, respectiv absența unui element definit în sistem.

Caracteristicile cantitative descriu numărul anumitor elemente sistemice în componentele sistemului, redând participarea lor la edificarea sistemului.

Caracteristicile relaționale (structurale) prezintă imaginea întregii rețele de interacțiuni ale componentelor sistemice. În esență, structura sistemului este identică cu totalitatea relațiilor reciproce între elementele sistemului .

Prezența unui individ de pițigoi moțat (Parus cristatus) într-o pădure de rășinoase din Transilvania și absența pițigoiului albastru (Parus coeruleus) în aceeași pădure este o caracteristică calitativă a pădurii. Numărul de indivizi de pițigoi moțat, procentul acestora în mulțimea indivizilor de pasări din pădure este o caracteristică cantitativă. Relațiile trofice ale pițigoilor, comportamentul lor sunt caracteristici relaționale.

Analiza sistemică. Caracterele generale ale sistemelor, forma abstractă și modul matematic al întregului sunt cercetate de teoria generală a sistemelor, care nu ia în considerare calități sistemice specifice (particulare pentru un sistem concret definit), ci scoate în evidență numai aspecte logico-matematice. Aplicarea teoriei generale a sistemelor la cercetarea și explicarea proceselor biologice este denumită analiză sistemică. Sisteme obiectiv-reale sunt abstractizate în trasăturile lor esențiale și analizate ca modele , în acest scop fiind necesară alegerea unor variabile fundamentale (numărul de indivizi ai speciilor din sol, sau distribuția concentrațiilor atomilor unor elemente chimice în sol).

Analiza sistemică aduce cu sine avantajul, că prin ea pot fi cuprinse în grupuri mai mici și distincte un număr foarte mare de lucruri (simboluri) și conexiuni; astfel sistemul poate fi studiat atât analitic cât și sintetic. Această analiză este supusă însă principiului de incertitudine, după care într-un sistem mare (complex), compus din mai multe subsisteme interconectate, starea unui subsistem și interacțiunea sa cu celelalte subsisteme, pot fi determinate simultan numai până la un anumit grad de acuratețe, ceea ce înseamnă că, în analiza sistemică este inevitabil un grad oarecare de incertitudine a rezultatelor.

Analiza sistemică utilizează adeseori modele imitative, adică descrie sisteme biologice puțin cunoscute prin analogie cu sisteme tehnice bine cunoscute. Dar, sistemele biologice sunt fundamental deosebite de cele tehnice. Unele modele matematic perfecte sunt biologic prea puțin relevante; deosebirea esențiala constând în faptul că într-un sistem tehnic scoaterea sau introducerea unui element nu este urmată de totala sa restructurare, în timp ce un sistem natural poate fi profund afectat de o asemenea operație.

Dacă într-un aparat de radiorecepție schimbăm o lampa uzată cu una nouă, nu are loc o totală restructurare a sistemului tehnic. Dimpotrivă, dacă îndepărtam sau introducem o specie într-un lac, întreaga structură și dinamică a lacului poate fi profund afectată, cum a fost de exemplu introducerea peștelui ciprinodont (Gambusia affinis), util ca distrugător al larvelor de țânțari, care sunt gazdele agentului patogen al malariei (Plasmodium vivax), care a dus la modificarea întregii compoziții de specii animale din lac.

Unele aspecte ale analizei sistemice au suscitat critici de principiu; cu toate acestea, analiza sistemică rămâne un mijloc util în cercetarea sistemelor biologice .

2.1.1.3. Niveluri de integrare și ierarhizarea sistemelor vii

Sistemele se deosebesc între ele prin mărimea și complexitatea lor. Sistemele bogate în elemente și componente, care acoperă o arie vastă de fenomene, sunt sisteme mari. Mai exact, un sistem mare este un sistem complex ca structură, constituit dintr-o mulțime de subsisteme interconectate și un subsistem coordonator, care determină comportarea sistemului în ansamblu. Sistemele mari integrează sisteme mai puțin complexe ca structură. Integrarea înseamnă subordonare funcțională a subsistemului sau sistemului cu structură mai simplă într-un sistem cu structură mai complexă. Sistemul mare determină comportarea sistemului integrat, prin integrare rezultând o arhitectonică în trepte a lumii materiale pe plan cosmic și planetar, o ierarhizare a sistemelor, care constă în diferențierea a trei niveluri: 1. nivelul fizico-chimic; 2. nivelul biologic; 3. nivelul social.

În cadrul nivelului biologic există o ierarhie internă a lumii vii, concepută ca un șir liniar de niveluri de integrare. Imaginea este simplistă și nu reflectă decât creșterea complexității morfo-fiziologice a sistemelor. După criteriul universalității, un nivel de integrare reprezintă totalitatea sistemelor incluse spațial în alcătuirea unui sistem biologic dat. La baza acestei ierarhii interne se află organismul individual. Nivelurile intraorganismice sunt integrate în nivelul de organisme individuale, nivelurile supraorganismice se formează prin integrarea organismelor. O imagine mai complexă se obține prin acceptarea ideii că arhitectura lumii vii este alcătuită din mai multe șiruri de ierarhii ale sistemelor, șiruri ce trec unele în altele.

2.1.1.4. Locul ecologiei în organizarea sistemică a științelor biologice

Ierarhia spațială a nivelurilor supraorganismice ale vieții este reprezentată de nivelurile populației ( comunități de indivizi conspecifici), biocenozei (comunități de populații), ecosisteme (sisteme eterogene de biocenoză) și biotop (sectoare restrânse ale crustei terestre, care adăpostesc biocenoza) și nivelul biosferei (ansamblul lumii vii și al biotopurilor, al condițiilor de existență a vieții pe pământ). Ecologia se ocupă cu întreaga ierarhie de sisteme biologice supraindividuale .

Toate ciocănitoarele negre (Drycopus martius) și toate merișoarele (Vaccinium myrtillus) dintr-o pădure de rășinoase reprezintă populații distincte. Ambele sunt integrate în biocenoza de pădure. Comunitatea tuturor populațiilor biologice din pădure constituie împreună cu solul, atmosfera locală, apa lichidă și vaporii de apă din pădure, adică cu condițiile de existență a plantelor și animalelor, un ecosistem. În mod similar sau poate chiar mai pregnant, apare ca ecosistem, un recif de coralieri.

Științele biologice prezintă o arhitectonică în trepte, care reflectă aproximativ ierarhia sistemelor lumii vii. Unele, ca de exemplu morfologia și fiziologia, se ocupă cu nivelul organismului individual; altele, ca de exemplu genetica populațiilor și ecologia, se ocupă cu nivelurile supraorganismice. Primele sunt denumite idiobiologie (biologia organismului individual), celelalte sinbiologie (biologia comunităților de organisme).

După definiția pe care o acceptăm și susținem aici ecologia este știința interacțiunilor vieții cu mediul pe niveluri supraorganismice sau biologia ecosistemelor. Această accepțiune se apropie de definiția originală dată ecologiei de către Haeckel în 1866, ca știința despre condițiile „luptei pentru existență”, despre „economia naturii”; în ambele definiții nefiind accentuat organismul individual. „Economia naturii” înseamnă producere, transmitere, transformare, distribuție, depozitare și degradare a materiei organice vii în ecosisteme. Cuvântul grecesc oikia sau oikos înseamnă casă și gospodărie.

Din definiția lui Haeckel rezultă că, ecologia construiește o imagine unitară a naturii vii din diverse aspecte ale luptei pentru existență prin integrarea rezultatelor unor discipline speciale. Ideea ecologică derivă din gândirea fundamentală a lui Darwin (1859), despre dependența reciprocă a organismelor vii prin interacțiunile între mărimile lor numerice. Darwin a fost acela care a arătat, că numărul de indivizi dintr-o specie dată este dependent într-un definit moment al timpului de numărul de indivizi din alte specii existente în ascelași loc, exemplificând ideea prin cunoscuta interdependență a trifoiului roșu (Trifolium pratense) cu bondarii polinizatori, cu șoarecii care distrug cuiburile bondarilor și cu pisicile care vânează șoarecii în sudul Angliei.

Dar înainte de Darwin și Haeckel, a demonstrat necesitatea întemeierii unei noi discipline botanice, având ca subiect de cercetare relațiile reciproce între plante și mediu, [NUME_REDACTAT] de Candolle în 1833. Contemporanul său, chimistul von Liebig a descoperit în 1840 circulația atomilor elementelor chimice în sistemul plantă ↔ sol, bazându-se pe experiența agriculturii europene. Noțiunea de circulație a materiei reunește câteva procese naturale, și anume: nutriția minerală a plantelor, vehicularea materiei prin verigi animale care sunt consumatori ai plantelor și restituirea atomilor în sol prin fermentare și putrefacție. Ideea de bază a circulației materiei a fost experimentată și de Lavoisier în 1792. Mersul natural al descompunerii materiei organice moarte a fost descris exact, abia de Pasteur în 1861, fapt pentru care Lavoisier și Pasteur sunt considerați ca întemeietori ai ecologiei „avant la lettre”. Precursori ai ecologiei din antichitate sunt considerați Aristotel și Teofrast.

Gândirea ecologică constă în descoperirea și accentuarea relațiilor între viață și mediu, în considerarea fiecărei unități vitale ca fiind membru într-un nivel superior de integrare. Spre deosebire de morfologie și fiziologie, ecologia nu este interesată în manifestările vitale ale organismului individual, ci în funcționarea populațiilor.

De exemplu, morfologul studiază cărăbușul-de-mai ca un organism care posedă anumite trăsături pe elitre și la antene, prin care ies în evidență relațiile sale filetice, fiziologul îl studiază în ceea ce privește funcțiile sale vitale, iar ecologul vede în cărăbușul-de-mai individual un membru al unei populații din specia Melolontha melolontha, populație care îndeplinește într-o pădure o definită funcție în economia acesteia, adică inhibă creșterea copacilor prin roaderea frunzelor acestora. Tot ecologul este interesat în cunoașterea variațiilor numerice ale cărăbușului-de-mai, a cauzelor apariției sale masive în anumiți ani și abundenței reduse în alți ani.

În ce privește limitele ecologiei, în limita sa „superioară”, ecologia ajunge până la biosferă, limita„inferioară” nefiind clar stabilită. În mod obișnuit, ca limită inferioară a ecologiei este considerat nivelul organismului individual, dar unii autori vorbesc despre o citoecologie și o ecologie moleculară, discipline care nu vor fi tratate în prezenta carte, ele depășind sfera de competență profesională a autorilor. Alți autori accentuează populația ca obiect al ecologiei sau, în general, unitatea vieții și mediului. în mod concret, ecologia putând fi studiată din mai multe puncte de vedere: general-ecologic (sintetic), special-ecologic (analitic), mezologic și istorico-geologic.

Esența ecologiei generale sau ecologiei teoretice îl reprezintă punctul de vedere general-ecologic, care scoate în evidență structurile bazate pe relația viață-mediu, ceea ce este comun pentru diferite structuri în toate sectoarele biosferei, adică principiile și mecanismele interacțiunii ecologice. Acest punct de vedere, conduce la interpretarea sintetică a proceselor ecologice, ca părți ale unui întreg, care este ecosistemul și respectiv, biosfera. Punctul de vedere special-ecologic sau analitic se referă la ecologia anumitor sectoare ale lumii vii. Punctul de vedere general-ecologic, în special interacțiunile dintre populații corespunde cu ceea ce autorii vechi numeau sinecologie , iar punctul de vedere special-ecologic cu autecologia. De fapt este vorba de două poziții complementare, sinecologia și autecologia fiind două moduri numai relativ deosebite pentru cercetarea condițiilor luptei pentru existență și a economiei materiei vii.

Astfel, numim autecologie studiul migrațiilor forfecuței (Loxia curvirostra) și a relațiilor sale cu pinii și molizii. Dimpotrivă, vom numi sinecologie studiul pădurii de rășinoase ca întreg, în care forfecuța este numai un element structural.

Evoluția ecologiei. Punctul de vedere general-ecologic, deși istoric mai vechi decât cel special (analitic) nu s-a putut afirma în cursul celei de-a doua jumătăți a secolului al 19-lea, deoarece lipsea încă temelia faptică pentru sinteze ecologice. S-au dezvoltat, adeseori în mod cu totul independent una de cealaltă, mai întâi ecologia plantelor și ecologia animalelor, mai târziu și ecologia microbiologică. A fost dezvoltat punctul de vedere special, în timp ce punctul de vedere general a fost cultivat de foarte puțini autori, cum au fost zoologii Karl Möbius în Germania și S.A. Forbes în S.U.A. Autecologia a fost dezvoltată cu deosebire pe plan botanic, unde ecologia constă în studiul influențelor factorilor fizici și chimici ai mediului asupra vieții plantelor; iar biocenoza ar fi obiectul biocenologiei, o ramură a geobotaniocii, a studiului vegetației. Din punct de vedere al botanicii, autecologia este o ecofiziologie a plantelor, care se ocupă cu funcțiile vitale ale populațiilor, cu desfășurarea fotosintezei în condiții de climă și sol diferite, adică cu relațiile între plantă și mediul fizic.

Din punct de vedere al zoologiei, autecologia este un fel de „continuare a fiziologiei în aer liber”, o fiziologie ecologică, care studiază influențarea manifestărilor vitale ale animalelor de către mediu, dar, prin reflectarea legării speciilor la condițiile lor de existență autecologia „completează punctul de vedere sinecologic, fiind o analiză minuțioasă a componentelor animale ale ecosistemului”.

Cele mai multe concluzii ale ecologiei au rezultat din cercetarea biosferei actuale. De aceea, ecologia generală se suprapune cu neoecologia, ecologia perioadei geologice actuale. Ea este completată de paleoecologie, ecologie bazată pe punctul de vedere al geologiei istorice, fiind ecologia perioadelor geologice trecute.

Abia în prima jumătate a secolului al 20-lea a fost reactualizat punctul de vedere general sintetic al ecologiei și demonstrat prin date faptice din diverse sectoare ale biosferei. Prin sintezele moderne, din doctrina lui Darwin și Haeckel despre „lupta pentru existență” și „economia vieții” a rezultat ecologia generală (teoretică), ca știință fundamentală a naturii vii. După mijlocul secolului 20 , ecologia generală a obținut o configurație nouă prin conectarea principiilor ecologice la teoria generală a sistemelor, prin opera zoologului american E.P.Odum. Ecologia remaniată de Odum a devenit o ecologie sistemică. Ecologia modernă este caracterizată prin matematizarea crescândă a cercetărilor, ca și prin adâncirea ideii de unitate de principiu între ecologia diferitelor medii majore. Edificarea ecologiei ca știință fundamentată cu teorii matematice a fost în mare măsură opera zoologilor. Ecologia sistemică aste fundamentată pe paradigma ecosistemului, în sensul că, toate fenomenele ecologice sunt interpretate prin prisma conceptului de ecosistem.

Ecologia generală este temelia teoretică pentru intervenția rațională a omului în funcționarea biosferei, pentru gospodărirea proceselor biologice de pe suprafața Pământului; este un corp de principii pe baza cărora au fost elaborate numeroase discipline aplicative ca : protecția mediului, ocrotirea monumentelor naturii, arhitectura landșaftului, ecologia forestieră, ecologia pescuitului ș.a.

Extinderea obiectului ecologiei asupra întregului mediu de viață al omului înglobează și domenii extrabiologice. În acest mod s-a constituit o ecologie globală, care nu mai este o disciplină biologică, ci o știință interdisciplinară. Aici este cuprinsă și ecologia omului, o disciplină medicală, dar și cu implicații social-economice. Prin această lărgire a sferei ecologiei, aceasta devine un fel de „supraștiință”, greu de definit, cu obiect și metodologie diluată.

2.1.2. Concepte fundamentale în ecologie

2.1.2.1. Mediu și biotop

Denumim mediu în sens larg ansamblul forțelor fizice și biotice, care influențează o unitate vitală (sistem viu). Astfel conceput, mediul apare ca un sistem infinit, care cuprinde atât fenomene fizice obișnuite, cum ar fi vântul și ploaia, cât și forțe majore ale cosmosului (de exemplu radiațiile cosmice). Este un sistem cosmo-biologic, sau „o îmbinare cosmică a tot ceea ce se întâmplă”. Acest mediu corespunde cu termenul de „Umgebung” al lui von Uexküll. Dar nu toate forțele active în mediu au aceeași semnificație pentru ființele vii.

Astfel radiațiile cosmice sunt o forță mutagenă, cauza probabilă pentru gradul înalt de diversificare a primulaceelor pe nivel de specie în munții înalți. Această forță este însă prea puțin însemnată pentru animalele din peșteri deoarece particulele elementare cu conținut înalt de energie ajung în cantități foarte mici în mediul subteran.

Așa e cazul, de exemplu, constatat în peștera Moulis din Arriege (Pirinei), unde aceasta duce la scăderea reproducerii la Paramaecium aurelia.

În ecologie se folosește foarte mult termenul de factor de mediu sau factor ecologic. Explicarea sa nu este însă prea simplă, și ridică multe probleme. De regulă, în mod tradițional, factorii sunt clasificați în abiotici (fizici) și biotici. Dar însăși noțiunea de factor trebuie explicată în prealabil. Factorul de mediu are un sens energetic și nu unul substanțial; de aceea a vorbi despre factori abiotici și biotici nu este tocmai corect. Numai componentele mediului pot fi abiotice și biotice. Factorii de mediu sunt numai abiogeni sau biogeni, adică dependenți de componentul abiotic sau de unul biotic.

Nici un factor al mediului nu poate fi exclusiv abiogen sau biogen. Fiecare factor biogen suferă influența factorilor abiogeni, iar la rândul lor factorii abiogeni sunt uneori profund afectați de factorii biogeni, astfel încât delimitarea celor două categorii de factori rămâne pur relativă.

Astfel, temperatura și lumina sunt factori abiogeni. Temperatura este o formă fizică de manifestare a căldurii; lumina este o formă fizică de manifestare a energiei radiante a Soarelui, dar în condițiile suprafeței terestre, atât temperatura cât și lumina sunt modificate prin acțiunea ființelor vii. Se cunoaște faptul că vegetația modifică temperaturile de la suprafața solului și cantitatea de lumină ce cade pe un definit punct de pe suprafața solului, astfel că, una este iluminarea unui sol nud și alta a unui sol acoperit cu un covor vegetal.

Factorii ecologici sunt factori abiogeni de mediu transformați de către ființele vii.

Factorii ecologici în mod artificial sunt clasificați în: climatici, orografici, edafici și biotici. Alte clasificări sunt bazate pe modurile fiziologice de acțiune ale factorilor ecologici asupra organismelor vii, diferențiindu-se factorii stabili (factori cosmici) de factorii puternic variabili (de exemplu, cei climatici).

Pe diferite niveluri de integrare a vieții, mediul este diferit structurat, factorii ecologici constituind o unitate funcțională împreună cu organismul individual. Fragmentul de spațiu fizic în care trăiește în mod nemijlocit un organism și respectiv spectrul sau sistemul de factori ecologici care-l influențează constituie habitatul acestuia, termen corespunzător cu cel de „Standort” în literatura germană și „site” în cea americană. Știința habitatului sau mezologia (în germană „Standortslehre” cercetează influențele sistemului de factori ecologici asupra morfologiei și fiziologiei organismului. Pe nivelul populației se deosebesc chiar mai multe componente ale mediului; în general sunt recunoscute nouă tipuri de mediu:

Mediul cosmic, forțele fizice, care provin din spațiul cosmic, cum ar fi : radiația solară, radiațiile cosmice, pulberea cosmică, forța de atracție a Lunii.

Mediul geofizic, forțele fizice dependente de alcătuirea Pământului: forța gravitațională, mișcarea de rotație a planetei, câmpul magnetic planetar, tectonica planetei, compoziția și structura crustei terestre.

Mediul climatic, adică distribuția geografică, zonarea valorilor temperaturii și umidității pe suprafața planetei.

Mediul orografic, formele de relief ale suprafeței crustei terestre și ale substratului submarin

Mediul edafic, compoziția și structura solului (în greacă edafon = sol).

Mediul hidrologic, factorul apă sub diversele sale stări fizice.

Mediul geochimic, adică compoziția chimică a substratului, respectiv sistemul de soluții apoase ale atomilor elementelor chimice din substrat care reacționează cu fiziologia organismului.

Mediul biocenotic, totalitatea ființelor vii care formează biocenoza.

Mediul biochimic, totalitatea produșilor metabolici eliminați de organism care influențează alte organisme.

Pe nivelul biocenozei mediul apare ca biotip, ca totalitatea condițiilor externe, care fac posibilă existența biocenozei.

2.1.2.2. Lanțuri trofice și niveluri trofice

Baza materială pentru creșterea masei vii (biomasei) pe pământ este dată de schimbul de substanțe între organism și mediu. Migrația substanțelor se desfășoară de la un organism la altul, cauzată de hrănirea unui organism pe seama altuia, formându-se astfel lanțuri trofice, adică unități funcționale ale transformării și transmiterii nutrienților (substanțe nutritive).

În cadrul unui lanț trofic, organisme cu poziții taxonomice diferite prezintă adeseori o comportare similară pe planul fiziologiei nutriției. Ele sunt grupate în niveluri trofice comune, după criteriul natura hranei și modul de obținere a acesteia. În biosferă se deosebesc trei niveluri trofice majore: a. producătorii; b. consumatorii; c.distrugătorii sau descompunătorii.

a. Producătorii sunt organisme autotrofe, care formează materia organică primară din substanțe minerale, fie prin fotosinteză de către fotoautotrofe (plante), fie prin chemosinteză (bacterii chemoautotrofe).

b. Consumatorii sunt organisme heterotrofe, care nu sunt capabile să producă materia organică din substanțe minerale, ci se hrănesc cu materia organică din corpul altor organisme vii.

Consumatorii sunt clasificați în trei componente: consumatorii primari, consumatorii secundari și consumatorii terțiari.

Consumatorii primari (fitofage) – sunt animale care se hrănesc cu țesuturi vegetale vii precum ciuperci, bacterii și virusuri fitopatogene.

Consumatorii secundari (zoofage, carnivore) – sunt animale care se hrănesc cu animale fitofage; microorganisme zoopatogene.

Consumatorii terțiari (consumatori de vârf) – sunt animale care folosesc ca hrană consumatori secundari și primari. Aici aparțin și paraziții animalelor. În principiu, un parazit aparține de nivelul trofic situat deasupra nivelului pe care se află gazda. Paraziții consumatorilor terțiari sunt un fel de consumatori cuaternari.

Aceste trei niveluri de consumatori sunt reunite sub termenul de biofage (consumatori de hrană vie), în contrast cu saprofagele sau detritivorele (consumatori de substanță organică moartă).

c. Distrugătorii sau descompunătorii – sunt bacterii și micromicete, care transformă materia organică moartă în materie anorganică prin fenomenul de descompunere (fermentare și putrefacție).

De exemplu: cerbul carpatin (Cervus elaphus), șoarecele-de-pădure (Apodemus sylvaticus) și ploșnița-de-frunze (Pentatoma) reprezintă fiecare un alt grup de animale, dar din punct de vedere al fiziologiei nutriției toate aceste animale aparțin aceluiași nivel trofic, anume consumatorilor primari, fiindcă se hrănesc cu țesuturi de plante vii. La fel, păienjenii și gastropodele marine prădătoare, lupul și știuca aparțin de nivelul consumatorilor secundari, fiindcă se hrănesc toți cu alte animale. Pe nivelul consumatorilor terțiari se află cașalotul (Physeter catodon) în ocean și tigrul (Panthera tigris) pe continent.

Teoretic, nivelurile trofice par a fi clar și net delimitate unele de altele, dar încadrarea speciilor în concret pe anumite niveluri trofice prezintă dificultăți dearece specialiștii trofici sunt foarte rari în lumea animală.

Cele mai multe specii de animale aparțin însă de mai multe niveluri trofice, în funcție de condițiile concrete de existență, astfel că, nu există sau sunt extrem de rare carnivorele absolute, ca și fitofagele exclusive.

De exemplu, chiar și un consumator de vârf, cum este tigrul-de-Ussuri (Panthera tigris sibiricus) consumă vara ocazional și hrană vegetală. Insectele nectarivore își completează necesarul de proteine, consumând din cadavre de animale.

Apartenența la un nivel trofic nu rămâne imuabilă în tot cursul vieții animalului.

Exemple: mormolocii de broască se hrănesc cu vegetație acvatică, dar broaștele adulte sunt zoofage (insectivore).

Nu sunt perfect diferențiate între ele nici nivelurile autotrofelor și heterotrofelor.

De exemplu, algele albastre (cianobacterii) duc atât un mod de viață autotrof cât și heterotrof: în timpul reproducerii lor masive când nevoia de energie este foarte mare, unele dintre ele, pe lângă travaliul de fotosinteză pe care-l îndeplinesc, sunt și consumatori de aminoacizi dizolvați în apă. Algele din sol sunt fotosintetice active, atunci când trăiesc la suprafața solului, dar sunt heterotrofe în orizontul de 50 – 100 cm adâncime.

2.1.2.3. Principiile proceselor ecologice

Procesele ecologice se desfășoară pe baza unor legități ale realității obiective cărora le lipsește însă exactitatea legilor mendeliene, ceea ce face imposibilă predicația cu precizie cristalină a desfășurării proceselor ecologice. Totuși, anumite principii și legități sunt formulate cu suficientă claritate, fără echivoc: unitatea viață – mediu, principiul feedback, legile factorilor limitativi.

2.1.3. Unitatea viață – mediu

Acest principiu, se referă la faptul că, pe toate nivelurile de integrare ale lumii vii, viața este dependentă de mediu, inseparabilitatea vieții și mediului fiind exprimată morfologic prin geneza de forme biotice, iar fiziologic prin schimbul de substanță între viață și mediu.

2.1.3.1. Forme biotice

Foarte adesea există o dependență între natura mediului și construcția externă și internă a organismelor: particularitățile mediului se regăsesc sau sunt exprimate în specificul configurației organismului dat, dar laturile concrete ale acestei corelații nu sunt întotdeauna univoce și, de aceea, sunt interpretate în diverse moduri. Ca formă biotică este considerată o grupă de organisme vii, care a fost scoasă în evidență nu pe baza unui punct de vedere idiobiologic – taxonomic, ci după trăsături de configurație, care prezintă adaptări pregnante la economia naturii.

Exemple: sunt forme biotice formele fundamentale de creștere a plantelor terestre (arbori, arbuști, tufe ș.a.); de asemenea și obișnuitele denumiri ale grupărilor ecologice ale animalelor: marine, terestre, silvobionte (de pădure), eremice (de deșert), cățărătoare, alergătoare.

Dar, de foarte multe ori, natura mediului nu este pregnant exprimată în habitusul organismelor date, sau nu poate fi dedusă din forma și modul de viață.

Configurațiile organelor de importanță fundamentală în viața organismelor nu sunt întotdeauna dependente univoc și definit de un factor al mediului.

În general, la plante, habitusul xeromorf, cu frunze de consistență și aspect de piele este asociat cu viața în condiții de mediu arid. Dar laurul (Ilex aquifolium) cu habitus tipic xeromorf este o plantă iubitoare de umiditate.

Deoarece economia vieții organice depinde de numeroși factori de mediu, este imposibilă construirea unui sistem de forme biotice atotcuprinzător; fiind necesare mai multe sisteme de forme biotice, atât la plante, cât și la animale. De regulă ecologia lucrează în analiza biocenozelor mai frecvent cu forme biotice decât cu specii.

Astfel, biocenozele marine și de apă dulce sunt caracterizate prin abundența procentuală a următoarelor forme biotice: plancton (gr. planktos = rătăcitor) – plante, animale și bacterii care plutesc pasiv în grosimea apei (fito-, zoo-, bacterioplancton); neuston (gr. neuo= eu alunec) – organisme care alunecă pe suprafața apei; necton (gr. neo= eu înot) – animale libere înotătoare; pleuston (gr. pleo = ce călătoresc pe mare)- macrofite care plutesc pe suprafața apei sau sub aceasta, dar foarte aproape de suprafață împreună cu fauna agățată de ele; bentos (gr. benthos= adâncime) – plante și animale locuitoare pe substratul bazinului acvatic (fito- și zoobentos).

2.1.3.2. Schimbul de substanțe între viață și mediu

Materia apare în formă de substanță (masa = m) și energie (E). Substanța este realitatea alcătuită din molecule și atomi, fiind în același timp și purtătorul material al energiei. Energia este însă o noțiune abstractă, colectivă pentru relațiile între căldură, travaliu (lucru mecanic), radiația solară și reacțiile chimice. În principiu, substanța și energia sunt echivalente și trec una în alta.

După comportarea lor în schimbul de substanțe și energie cu mediul, toate sistemele finite (non – infinite) sunt grupate în trei clase:

Sisteme izolate, care nu schimbă cu mediul materie nici sub formă de substanță și nici sub formă de energie. Sunt sisteme trofice postulate pentru experiențe conceptuale asupra transformărilor fizice ale materiei în condiții de stare neinfluențată prin variațiile mediului.

Sisteme închise, care schimbă cu mediul materie numai sub formă de energie.Un bazin de apă fără scurgere din zone aride este un sistem închis.

Sisteme deschise, care schimbă cu mediul materie atât energie cât și substanță. Ecosistemele, de exemplu un lac de câmpie, un țărm de mare, un recif de coralieri, o pădure sunt sisteme deschise.

Ecosistemele nu se comportă întotdeauna total univoc ca sisteme deschise, substanța adusă din afară nereprezentând peste tot în biosferă baza pentru travaliul sistemului. Unele ecosisteme lucrează mai cu seamă pe baza proceselor interne, având loc un circuit intern al materiei în care consumarea substanței este compensată prin eliberarea atomilor pe calea degradării materiei organice moarte prin activarea descompunătorilor, furnizând astfel o nouă cantitate de atomi pentru biosinteza de materie organică. Asemenea ecosisteme sunt autonome (autarhice), care sunt practic independente de intrarea substanței din mediu, fiind dependente numai energetic de resursele mediului. Schimbul de substanță cu mediul al unor asemenea ecosisteme parțial închise nu este însă total anulat, ci numai considerabil redus.

Exemple: un lac alpin sărac în nutrienți realizează activități ecologice pe baza echilibrului său intern între fotosinteză, consum și descompunere, fără ca acest circuit intern al materiei în sistem să fie asociat cu formarea sedimentelor pe fundul lacului. Schimbul redus de substanță cu mediul este compensat prin evenimente aleatorii ca: ploi torențiale, apă de rouă și uragane; acestea aduc în lac resturi vegetale, microcrustacee, realizând astfel legătura între un lac și altul în zona alpină. Lacurile subalpine situate în mijlocul pădurilor sunt îmbogățite cu materie organică prin import de materie alohtonă (străină). Ca sisteme autonome lucrează și aglomerările de ape din mlaștinile de mangrove de la țărmurile mărilor tropicale; aici circuitul intern al materiei repetându-se de mai multe ori, rezultând chiar un randament ridicat al fotosintezei. În recifii de coralieri, circuitul intern este strict închis, ducând la o producție ridicată de biomasă, în contrast cu apele înconjurătoare sărace în nutrienți.

Sub presiunea condițiilor extreme de existență și a aprovizionării incerte cu nutrienți, sistemele deschise tind spre dobândirea stării de sisteme închise.

Dar un ecosistem cu adevărat închis se realizează numai experimental în chemostat, alcătuit de microorganisme unicelulare autotrofe și heterotrofe, aprovizionat din exterior numai cu energie.

2.1.3.3. Principiul feedback

Populațiile lucrează ca surse de informații, fiindcă emit semnale privind activitățile lor vitale în mediu (biocenoză). Biocenoza limitează, adică reglează nivelul lor funcțional prin ceea ce se numește retroacțiune sau feedback. În felul acesta, populațiile și biocenozele se aseamănă cu sistemele cibernetice, fiindcă sunt legate cu mediul printr-un număr mare de sisteme input și output (intrări și ieșiri). Fiecărei intrări îi corespund mai multe ieșiri. Acestea reprezintă mai multe răspunsuri posibile ale sistemului la informația ce i-a fost adusă prin input. Informația este înțeleasă în acest context numai ca o unitate de măsură a ordinii din sistem. Biocenoza este comparabilă cu un obiect abstract, care este străbătut de o mulțime de perechi de input – output, biocenoza lucrând pe baza unor feedback-uri pozitive și negative. Feedback-ul pozitiv favorizează creșterea volumului de substanță, energie și informație în sistem și astfel crește și intensitatea metabolismului pe cale input. Feedback-ul negativ limitează volumul substanței, energiei și informației în sistem și astfel scade intensitatea metabolismului pe cale input. Biocenoza creează ea însăși prin activitățile sale condițiile care vor stăvili dezvoltarea sa în viitor.

Astfel, consumul crescând de substanțe minerale și apă de către plante conduce în zonele aride la sărăcirea mediului, ceea ce devine un factor de inhibiție în creșterea plantelor tinere și, prin urmare, dezvoltarea structurală a bicenozei va fi menținută între anumite limite.

2.1.4. Legile factorilor limitativi

2.1.4.1. Noțiunea de factor limitativ

Un factor al mediului poate fi numit limitativ, atunci când prin activitatea sa menține performanțele unei unități vitale între anumite limite și atunci când produce o reacție printr-o variație minimă a intensității sale. Nu există însă factori limitativi în sine și factori non – limitativi, fiecare factor al mediului fiind potențial limitativ, factorul devenind limitativ numai în definite condiții, anume atunci când concentrația sa devine prea mică sau prea ridicată.

De exemplu, atunci când concentrația atomilor de Mn, Zn, Cu, Co crește în apă dincolo de un anumit prag, aceste elemente chimice se comportă ca factori limitativi în raport cu concentrația algelor; aceasta se reduce.

Semnificația factorilor limitativi este relativă, deoarece aceștia se schimbă mereu după situația ecologică de ansamblu.

Nu întotdeauna absența unei specii dint-un biotop este urmarea acțiunii unui factor limitativ, chiar atunci când o specie suportă variații ample de factori limitativi, ea putând fi absentă din cauza eliminării sale de către o specie concurentă.

Exemplu: stejarul (Quercus robur) este absent din unele biotipuri centraleuropene ecologic potrivite, fiindcă este eliminat de fag (Fagus sylvatica). Distribuția anumitor specii de păianjeni pe terenuri saline din vecinătatea mării nu este urmarea variațiilor concentrațiilor de săruri din sol, ci a izgonirii lor de către alte specii de păianjeni.

Există 3 legi ale factorilor limitativi și anume: legea toleranței, legea minimului și legea relativității.

2.1.4.2. Legea toleranței (legea lui Shelford)

Se referă la faptul că succesul unei specii date într-un biotop va fi maxim atunci când sunt îndeplinite complet și perfect toate condițiile de care depinde reproducerea acesteia.

Biomasa realizată depinde adeseori de un singur factor, anume de factorul prezenței concentrațiilor prea ridicate sau prea reduse.

Creșterea toleranței și creșterea numerică a speciei este posibilă numai între anumite valori limită, adică între concentrația minimă și maximă a factorului limitativ la care este posibilă realizarea funcțiilor vitale. Aceste variații limită sunt denumite valori pessimum, madică între ele se întinde domeniul de toleranță, amplitudinea variațiilor factorului limitativ tolerată de specia dată. Amplitudinea acestui factor de mediu este specifică și dependentă de specie, întrucât același factor de mediu poate da în aceleași condiții reacții variate din partea speciilor coexistente. Amplitudinea variațiilor factorilor de mediu tolerate de o specie este redată prin curba simetrică sau asimetrică de toleranță , caracterizată prin trei puncte cardinale: două puncte pessimum și un punct optim, adică concentrația factorului limitativ la care specia atinge biomasa maximă și fondul numeric maxim de indivizi. În limitele acestor puncte cardinale există variații de toleranță, anumite populații tolerând doar anumite concentrații ale factorului limitativ, între limite mai restrânse decât amplitudinea tolerată de specie.

Pe lângă punctul optim poate apare și un optim secundar, adică optimul poate fi deplasat în vecinătatea unui pessimum. Așa de exemplu situația la unele mamifere rozătoare din deșerturi, care realizează biomasa maximă și numărul maxim de indivizi în apropiere de punctul pessimum minim, adică lângă acel punct de temperatură care corespunde cu riscul de deshidratare.

Uneori există o zonă optimă largă, alteori ea este îngustă. Atunci când organismele sunt adaptate fiziologic la concentrații inferioare, foarte reduse ale unui factor limitativ, acest punct pessimum nu este asociat cu acțiunea inhibitoare asupra dezvoltării speciei.

Astfel, microfauna din sistemul de interstiții ale nisipului din plajele marine este insensibilă la scăderea concentrației de oxigen din apă, deoarece aceste animale au un metabolism lent, care se desfășoară normal și la intensitate joasă a proceselor oxidative.

Punctul optim poate chiar să lipsească, atunci când dezvoltarea unei specii este declanșată prin variațiile factorilor de mediu.

De exemplu numeroase plante din insula Java (Indonezia) înfloresc în aceeași zi, după ploi torențiale care au determinat scăderea temperaturii de la 300 C la 200 C.

Valența ecologică, este amplitudinea variațiilor condițiilor de existență între care este în stare să trăiască o specie, astfel speciile cu valență ecologică restrânsă sunt denumite stenoice (gr. stenos = restrâns), iar speciile cu valență ecologică largă, eurioice (gr. eurys = larg).

Exemple: bacteria termală Sulfolobus acidocaldarius este stenoică, deoarece temperatura sa optimă se află la 800 C, iar temperatura pragului inferior la 550 C. O arhebacterie din biotopuri submarine vulcanice, din vecinătatea [NUME_REDACTAT] crește numai la temperaturi ce depășesc 800 C, temperatura sa optimă fiind la 1050 C. La extrema cealaltă a scării termice se află radiolarii și tardigrade deshidratate, care supraviețuiesc și la temperaturi de zero absolut.

Bacterii psihrofile (iubitoare de frig) din apele superficiale ale mărilor polare și din apele de adâncime ale mărilor tropicale cresc normal numai între temperaturi de 0 – 200 C (optim la 150 C).

Golomățul (Dactylis glomerata) este eurioic fiindcă crește atât la soare puternic, cât și la umbră. Speciile strict stenoice locuiesc numai în biotopuri strict specifice, nefiind apte de a supraviețui în afara condițiilor lor naturale de existență, spre deosebire de speciile eurioice populează biotopuri variate.

Valența ecologică este influențată de distribuția zonelor optime și a zonelor de tranziție (marginale). Unele specii sunt eurioice în centrul arealului, devenind stenoice la periferie.

Optimul ecologic.În vecinătatea optimului specia este în stare să reziste cu succes presiunii factorilor ecologici limitativi. Cu cât se îndepărtează mai mult sistemul de factori de punctul optim, cu atât se reduce și capacitatea de rezistență a organismelor. În apropiere de pessimum factorii limitativi noi pot provoca urmări catastrofale.

În condiții ecologice naturale, condiții de coexistență cu alte specii, performanțele speciei date de plantă sunt mai reduse decât în cultura pură. De regulă în centrul arealului există o constelație favorabilă de factori limitativi, dar condițiile de existență sunt mai rele la periferia arealului.

Poate că nici o specie nu atinge mediul ideal (optimul ecologic) unde toate condițiile de existență, toți factorii limitativi prezintă valori optime. Aceasta este legea inoptimului. Succesul unei specii este cu atât mai mare cu cât mediul său real este mai aproape de mediul ideal.

Exemple: molidul (Picea abies și P. abovata) își găsesc mediul optim în Europa de nord pe soluri podzolice, cu veri răcoroase și ierni friguroase lungi. Numai acolo cresc codri de molid. Climatul puternic oceanic din Europa atlantică nu favorizează formarea de codri de molid, deși molidul este larg răspândit în Europa de Vest, din cauza umidității prea ridicate. La fel, este departe de optimul molidului și Siberia răsăriteană, din cauza climatului său continental excesiv.

Optimul ecologic apare sub formă de mai multe componente: optim climatic, optim chimic, optim sinecologic, toate redând relațiile speciei cu diverși factori ecologici ai mediului.

Optimul climatic apare prin suprapunerea valorilor optime ale temperaturii și umidității în momentul fiziologic cel mai potrivit pentru specie, astfel în raport cu variațiile valorilor climatice, se deosebește zona de rezistență (care se referă la segmentul din scara termică și de umiditate în limitele căruia poate supraviețui organismul din specia dată) și zona de performanță a speciei (se referă la acele valori climatice între care este posibilă reproducerea speciei). Numeroase specii de plante și de animale sunt capabile să suporte amplitudini vaste ale variațiilor de temperatură, dar performanțele lor fiziologice sunt restrânse la o zonă îngustă. În concret, această zonă de performanță este determinată de temperatura preferată a speciei.

Astfel, speciile de păienjeni din europa au în general zone identice de toleranță (rezistență) față de temperatură, dar diferă fiziologic între ele prin temperatura preferată.

De mare importanță este de asemenea durata necesară a temperaturii optime pentru performanțele speciei.

De exemplu, alunul (Corylus avellana) are nevoie timp de 26 zile de temperaturi medii peste 4,50 C; laurul (Ilex aquifolium) suportă timp de 213 zile temperaturi minime sub 20 C (1635). La 420 C, durata de bătaie a cililor din celulele branhiale ale scoicilor marine Modiolus modiolus este de 5 – 25 de minute, iar a scoicii Pinna nobilis de 120 minute.

Atunci când concentrația elementelor chimice în sol și apă sunt optime, se formează optimul chimic. Curbele de toleranță ale plantelor la oscilațiile concentrațiilor factorilor chimici sunt bimodale, atunci când intervenția altor specii produce abateri de la curba unimodală, caracteristică pentru culturile pure. În felul acesta curba fiziologică de toleranță, care își schimbă forma datorită interacțiunilor între speciile de plante în culturi mixte .

Optimul sinecologic apare atunci când factorii inhibitori „alte organisme” ating concentrații periculoase cu întârziere sau lipsesc total. Discontinuități în configurația terenului duc la rezistența spațială împotriva acțiunii prădătorilor asupra unei specii date, fapt pentru care nu se realizează optimul ecologic între fitofage și zoofage, iar în absența acestei coincidențe, combaterea biologică a insectelor dăunătoare nu are perspective de reușită în practică.

Nici unul dintre componentele optimului ecologic nu poate în mod izolat decide asupra dezvoltării speciei date. Dacă se realizează numai unul dintre componente, iar celelalte rămân inhibate, apar fenomene de inhibare a întregii specii.

De exemplu, mamiferele lagomorfe și rozătoare realizează în condiții de optim climatic un fond enorm de indivizi, a căror supraviețuire depinde însă de optimul sinecologic.

2.1.4.3. Legea minimului (Legea lui Liebig)

Legea minimului este un caz particular al legii toleranței. După enunțul original al legii, dezvoltarea unei plante depinde, în afară de factorii fizici, de acel element chimic, care este prezent în sol în cantitățile cele mai mici.

Astfel, după Liebig, plantele ce cresc pe soluri sărace în substanțe alcaline dau recolte slabe, deși posedă resurse suficiente sau chiar bogate în azot, bioxid de carbon și oxigen.

De exemplu, plantele terestre nu realizează o creștere mai ridicată atunci când concentrația factorului minim crește, deci nu urmează exact legea lui Liebig. Dimpotrivă, algele unicelulare din apele dulci prezintă creșteri de biomasă, proporționale cu creșterea concentrației factorului minim, urmând exact legea lui Liebig. În lacurile arctice, creșterea concentrației de azot și fosfor este urmată de creșterea rapidă a biomasei fitoplanctonului, dar nu și în lacurile arctice.

Se vede că valabilitatea legii lui Liebig este selectivă. Creșterea concentrației factorului cu concentrația minimă nu este urmată imediat de o creștere a biomasei componentului dat al biocenozei, creșterea fiind mai degrabă logaritmică. De aceea, în locul legii lui Liebig a fost propusă o altă lege, anume legea acțiunii factorilor de creștere, numită și legea lui Mitscherlich, după care creșterea biomasei vegetale urmează proporțional creșterea concentrației fiecărui factor de creștere în funcție de intensitatea specifică a acestui factor. Concluzia datelor experimentale este că, nici legea lui Liebig și nici legea lui Mitscherlich nu are valabilitate universală, ci fiecare este valabilă în funcție de situație, într-o situație ecologică concretă, în care nu este valabilă legea alternativă.

2.1.4.4. Legea relativității

Legea relativității se referă la faptul că, forma curbei de creștere nu depinde de un singur factor chimic, ci de concentrația și natura altor factori limitativi, (de exemplu, dezvoltarea populațiilor de insecte dăunătoare pădurii nu depinde de factorul minim, ci de interacțiunile și suprapunerile tuturor factorilor de creștere).

După principiul efectelor extreme în dezvoltarea animalelor, rolul decisiv revine factorilor din zona de pessimum, această interacțiune fiind periculoasă în mod special în perioadele critice ale vieții, (de exemplu, mortalitatea lui Panolis flammea este cea mai mare în timpul fazei de pupă).

2.1.5. Ierarhia sistemelor biologice

Ecologia contemporană privește întregul Univers, întreaga natură ca o ierarhizare de sisteme ce se intercondiționează. În cadrul ierarhiei sistemice a materiei vii se deosebesc niveluri de integrare și niveluri de organizare.

Nivelul de integrare constă în procesul de asamblare într-un tot unitar a subsistemelor ce formează un sistem conferindu-i acestuia calități noi, specifice, inexistente la nici una din părțile componente. În natură orice sistem este alcătuit din subsisteme. Sistemul de dimensiuni mai restrânse devine subsistem pentru un sistem mai cuprinzător. Un organism monocelular sau pluricelular, plantă sau animal, fiecare în parte este un sistem biologic. El integrează în structura sa o ierarhie întreagă de sisteme, care sunt subsisteme pentru sistemul imediat superior. Ierarhia sistemelor integrate sunt particule subatomice (protoni, neutroni, electroni), atomi, molecule, agregate moleculare, organite celulare, celulă, țesuturi, organe, sisteme de organe, organism. Planta sau animalul ca sisteme biologice integrează sisteme nebiologice (particule subatomice, atomi, molecule) și sisteme biologice (celule, țesuturi, organe etc.), rezultând organismul ca un tot unitar.

Sistemele biologice monocelulare integrează sisteme până la nivel celular, unde celula cu o structură proprie și funcții vitale reprezintă un organism, ca de exemplu algele monocelulare, protozoarele. În toate cazurile, pornind de la atom cu nivel simplu de organizare, cornplexitatea sistemelor crește până la nivelul individual al organismului ca sistem biologic superior organizat față de sistemele integrate. Indivizii din cadrul unei specii sunt elemente (subsisteme) pentru sistemul populațional, iar acesta este un subsistem pentru sistemul biocenotic. Biocenozele devin subsisteme pentru nivelul biosferei. Dacă biomul se ia în considerare ca nivel de organizare, atunci biocenozele sunt subsisteme ale biomului, iar biomul un subsistem al biosferei. Ele coexistă în timp și spațiu pe principiul integrării. Integrarea componentelor unui sistem este maximă la nivel individual și scade la niveluri superioare supraindividuale (populație, biocenoză, biom, biosferă).

Nivelul de organizare reprezintă un ansamblu de sisteme biologice echivalente sau sisteme ecologice echivalente cu caracter de universalitate. Un nivel dat trebuie să cuprindă fără excepție întreaga materie vie. Sistemele din natură posedă diferite niveluri de organizare. Pornind de la cele mai simple niveluri de organizare ele devin din ce în ce mai complexe, rezultând o adevărată ierarhie organizatorică. Aceasta este o caracteristică a materiei în general.

În cadrul materiei vii, nivelurile de organizare cuprind exclusiv sisteme biologice. Acestea sunt nivelul individual, populațional, biocenotic, biomic (complex de biocenoze) și al biosferei. Fiecare nivel de organizare se caracterizează prin funcții și legi caracteristice specifice.

Nivelul individual are ca unități reprezentative indivizii biologici indiferent de complexitatea organizării lor. Acest nivel include indivizi celulari procarioți (bacterii, alge albastre – verzi) și indivizi monocelulari eucarioți (unele alge verzi, protozoare) până la indivizi eucarioți pluricelulari de mare complexitate, constând din plante, fungi (ciuperci) și animale. Nivelul individual cuprinde întreaga materie vie. Nu există materie vie în afara indivizilor biologici. Caracteristicile principale ale indivizilor biologici sunt: metabolismul, ereditatea, variabilitatea, reproducerea, dezvoltarea, excitabilitatea, mișcarea etc.

Metabolismul constituie legea specifică sistemelor de nivel individual. El este un proces biochimic și fiziologic care se desfășoară în sine și pentru sine, permițând integrarea sistemului în mediul ambiant. El determină celelalte însușiri sau caracteristici menționate. Datorită metabolismului, sistemele de nivel individual, se mențin în viață, cresc, se dezvoltă, se înmulțesc, asigurând capacitatea sistemelor de niveluri superioare de a acumula, tranforma și transfera materia, energia și informația.

Nivelul populațional (sau al speciei) are ca unități reprezentative populațiile formate din indivizii ce aparțin aceleiași specii. Specia este unitatea taxonomică fundamentală a lumii vii. Caracterul universal al speciei a fost postulat de [NUME_REDACTAT]. Fiecare individ biologic aparține unei specii, care evidențiază aceeași zestre ereditară și caractere distincte. Nu există indivizi biologici în afara speciilor. Spațial, specia este reprezentată prin una sau mai multe populații, izolate reproductiv de populațiile altor specii. Pe o suprafață restrânsă (insulă mică, lac, masiv muntos, vale izolată) indivizii speciei formează o singură populație. În acest caz specia se confundă cu populația. De exemplu, planta Astragalus peterfii (cunoscută sub numele de cosaci) este întâlnită într-un singur loc pe glob, în pășunile de la Suatu, județul Cluj din România, unde formează o singură populație.

În arealul său o specie este reprezentată de regulă printr-un număr mai mare sau mai mic de populații. "Populația este unitatea elementară specifică a proceselor ecologice" (R. Stugren, 1982). Indivizii care compun populația se diferențiază între ei prin vârstă, sex, precocitate, dimensiuni, comportament. Existența lor, definită genetic, este scurtă, ei ajungând la maturitate, îmbătrânesc și mor; Populația însă, ca sistem biologic continuă să existe un timp mult mai îndelungat. Longevitatea populației este determinată ecologic. Populația se menține ca sistem biologic cât timp există condiții ecologice corespunzătoare cerințelor ei. În cadrul populației (speciei) există relații intraspecifice, care sunt contradictorii și totodată unitare, concretizând în populație o anumită structură și funcție. Relațiile intraspecifice se desfășoară pe fondul acțiunii factorilor abiotici și al relațiilor interspecifice. Diviziunea activității indivizilor în cadrul unui stup de albine, a unui cuib de furnici, constituie un exemplu de relație intraspecifică. Dar în cadrul indivizilor aceleiași specii (populații) poate, exista și concurența pentru hrană sau pentru anumiți factori abiotici (lumină, umiditate etc.). La fel reproducerea sexuată, care din punct de vedere fiziologic este o trăsătură a indivizilor din cadrul speciei ce asigură supraviețuirea populației și deci a speciei. Ecologic, pentru un nivel de organizare superior (biocenoza), populația devine unitatea reproductivă elementară, asigurând organizarea și heterogenitatea ei, cu incidență asupra stabilității și evoluției. Legea evoluției, cea mai însemnată lege care acționează la nivelul populațional este selecția naturală, prin care se rețin în cadrul unei populații indivizii cei mai apți, cei mai bine adaptați cerințelor ecologice, care joacă un anumit rol în viața speciei sau populațiilor acesteia în înmulțire, în răspândire, în apărare, menținerea spațiului, menținerea densității, a numărului, în concurență cu alte specii etc. Relațiile din interiorul unei populații (specii) constituie elementul esențial de autocontrol și echilibrul dinamic.

Nivelul biocenotic are ca unități reprezentative biocenozele. Biocenoza este formată dintr-un ansamblu de populații care trăiesc pe un teritoriu sau într-un volum de apă bine determinat. Teritoriul sau volumul de apă pe care și în care își duc viața constituie biotopul, căruia îi corespund anumite condiții abiotice. Biocenoza este legată indisolubil de biotopul ei, împreună cu care formează ecosistemul. Într-o biocenoză coexistă populații de plante producătoare de materie organică, populații de animale care sunt consumatoare de materie organică și populații de microorganisme care descompun materia organică corespunzătoare părților de organisme sau organisme moarte. Diviziunea funcțională a populațiilor asigură integritatea biocenozei și caracterul ei unitar, baza unității constituind-o relațiile interspecifice care se desfășoară pe fondul condițiilor abiotice ale biotopului. Relațiile dintre specii și relațiile speciilor cu factori abiotici ai mediului asigură homeostazia sistemului biocenotic și productivitatea biologică a lui.

Nivelul biomic reprezintă o grupare de biocenoze aparținând ecosistemelor de pe o suprafață relativ mare a Terrei pe care ecobiomul le înglobează. Biomul ca nivel de organizare este format din biocenoze aproximativ asemănătoare (cazul pădurilor) sau diferite (cazul deltelor), între care există relații biotice complexe.

Nivelul biosferei este reprezentat de biosferă ca sistem biologic unic al planetei noastre. Biosfera este formată din totalitatea biocenozelor terestre, subterane, acvatice care constituie biomii în componența cărora există circa 500.000 specii de plante și 1.500.000 specii de animale. Sunt răspândite mai ales în zona de interferență a geosferelor sau în apropierea acestora. În atmosferă au fost identificate viețuitoare, sau părți ale acestora, până la altitudinea de 15 – 20 km. Dincolo de pătura de ozon, cuprinsă între 20 – 40 km altitudine, viața nu este posibilă din cauza razelor ultraviolete. Majoritatea viețuitoarelor se concentrează în părțile inferioare ale atmosferei. Păsările se mențin în zbor până la înălțimea de câteva sute de metri, rareori ajung la peste 1000 m. Insectele bune zburătoare se ridică până la înălțimea de 20 m. Viețuitoarele mărunte ale biosferei (bacterii, sporii de ciupercă, sporii de ferigi, polenul, algele monocelulare și insectele foarte mici) sunt susținute și duse în altitudine de curenții ascendenți și de vânturi. În litosferă, organismele vii sunt prezente mai mult pe sol și în straturile superficiale ale solului. Unele specii de animale ajung la 5 – 6 m adâncime, de exemplu marmotele, unele specii de râme și rădăcinile copacilor ajung la 8 m adâncime, bacteriile din zăcămintele de petrol ajung până la 2500 – 3000 m adâncime. În hidrosferă, viețuitoarele biosferei ajung până la l1.000 m adâncime.

Biosfera, aflată în limite relativ largi de 15 – 20 km în atmosferă, 3.000 m adâncime în litosferă și 11.000 m în hidrosferă, funcționează ca un ansamblu, asigurând circulația materiei sub formă de circuite (al carbonului, azotului, fosforului, calciului, sulfului). Biosfera, ca înveliș viu al Terrei, constituie baza geochimică cea mai puternică a ei.

Niveluri de organizare în ecologie. În ecologie, nivelurile de organizare sunt reprezentate de totalitatea sistemelor ierarhizate, cuprinse în alcătuirea unui sistem ecologic dat. Nivelurile de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consorțiu1, sinuzia, ecosistemul, ecobiomul, ecosfera. Bioskenele (merocenozele) sunt subsisteme ale consorțiului; consorțiile sunt subsisteme ale sinuziei; sinuziile sunt subsisteme ale ecosistemului; ecosistemele sunt subsisteme ale ecobiomului, iar ecobiomii sunt subsisteme ale ecosferei. .

Bioskena (merocenozal) este cel mai mic spațiu cu condiții neuniforme de existență și cu un fond propriu de organisme (Popovici-Băznoșanu, 1937), reprezentând "cărămida fundamentală în structura mozaică a ecosistemului" (B. Stugren, 1982). Pe lângă organismele vii, bioskena cuprinde și părți ale substratului fizic, de sol, de apă etc. De exemplu, un mușuroi de cârtiță este format din două bioskene. Pe suprafața lui stau la soare coleoptere (Opatrum sp.) și larve de diptere (Microdon sp.). În tunelurile din mușuroi trăiesc stafilinide și râme, uneori șoareci. Bălțile mici pot avea cel puțin trei bioskene: 1) suprafața apei acoperită cu lintiță (Lemna sp., Wolfia arrhiza) și fugăii (Gerris, Hydrometra) care alunecă în toate direcțiile; 2) stratul de apă cu mătasea broaștei (Spirogyra sp.), brădiș (Myriophillum spicatum) și broscariță (Potamogetum sp.); 3) substratul cu larve de chironomide și trihoptere. Ca bioskene pot funcționa și viețuitoare sau organe vii. De exemplu, frunza de nufăr stă la limita dintre două medii diferite: aerul și apa, posedând o asociație proprie de animale. Pe fața superioară a frunzei stau numeroși purici verzi (Aphis nymphaeae) și gândacul de trestie (Donacia crassipes) care mănâncă din frunză; tot aici stau la pândă diverși păianjeni din genurile Dolomedes, Pirata ș.a.; se odihnesc numeroase muște, bondari, libelule etc., majoritatea căzând pradă broaștelor, care și ele stau pe frunzele de nufăr. În interiorul frunzei se găsesc, de regulă, larve minere de chironomide sau de alte diptere. Pe fața inferioară se află numeroase ponte de gasteropode: în cordoane groase de Limnaea, în cordoane mai subțiri de Bythinia sau grămăjoare rotunde și turtite de Planorbis. Tot pe fața inferioară se găsesc ouă de libelule (Agrions sp.) sub forma unor șiruri arcuite de liniuțe mici; există mulți coconi de lipitoarea melcilor (Glossosiphonia sp.), nenumărate planarii împreună cu ouăle lor fixate printr-o codită, apoi grămăjoare gelatinoase ale pontei de chironomide și larve de chironomide, ponte de trichoptere sub formă de șiruri spiralate, uneori colonii de briozoare. Nu lipsesc nici larvele de fluturi, așa cum este omida de Nyphula nymphaeata ascunsă într-o căsuță făcută din două bucățele ovale de frunză, lipite pe margini dedesubtul găurilor rotunde unde frunza a fost mâncată, sau discurile verzi, mari de 1-2 mm, ale algei verzi Coleochaete scutata. Mai este întâlnit micul gasteropod Ancyelus lacustris. Bioskene pot fi tulpinile plantelor acvatice, tulpinile plantelor terestre, frunzele plante lor terestre, fructele.

Consorțiul reprezintă o parte structurală a ecosistemului și este format din reunirea bioskenelor în părți structurale mai mari. Consorțiul este format dintr-un nucleu central și unul sau mai multe inele de viețuitoare de diverse specii, mod în care consorțiul reunește în aceeași arie mai multe bioskene (merocenoze), care se influențează reciproc și nu pot exista independent unele de altele (B. Stugren, 1982). Ele sunt centre de acțiune efemere în ecosisteme. Un arbore cu viețuitoarele sale specifice, o ciupercă cu pălărie cu stafilinidele și colembolele sale, un ciot de copac cu organismele de nevertebrate aflate pe el și în el, o piatră semiângropată cu animalele de pe suprafața liberă, dar mai ales de pe partea semiângropată, vizuina unui animal cu numeroasele organisme nevertebrate, fiecare în parte din toate exemplele menționate reprezintă un consorțiu. Nucleul central în aceste consorții sunt: arborele, ciuperca, ciotul, piatra, organismul, animale din vizuine. De exemplu, ciotul de copac este un consorțiu alcătuit din mai multe bioskene: scoarța, spațiul subcortical, liberul și lemnul. Ciotul este nuceul central al consorțiului. În. adăposturile mamiferelor se dezvoltă consorții având ca nucleu central organismul animal, care ocupă adăpostul. "Consorțiul nu este un sistem de populații ci un sistem de indivizi, care aparțin diverselor populații" (B. Stugren, 1982). El cuprinde și o parte a biotopului, reprezentând aria de viață sau microbiotopul care nu este o unitate de durată. Microbiotopul este supus distrugerii prin acțiunea organismelor sau a unor forțe extreme.

Sinuzia este formată din mai multe consorții reunite în părți structurale de rang superior. Ea are ca nucleu central o populație, un fond vegetal sau animal (și nu un organism așa cum are consorțiul) care își desfășoară activitatea într-o anumită porțiune a biotopului cu factori abiotici specifici. Aici este vorba de un complex de organisme din cadrul biocenozei pe o porțiune de biotop, care se menține prin interconexiuni specifice puternice, interdependente și care nu pot exista în afara ecosistemului. De exemplu, movilițele din turbăriile oligotrofe, o poiană din luminișurile unei păduri, zona de stuf de la marginea lacului, viața sub zăpadă în jnepenișuri sunt sinuzii (S. Godeanu, 1997). În ecosistemul pădurii de stejar pufos (Quercus pubesces) există poieni unde specia dominantă este iarba calului (Festuca sulcata). Poienile diferă prin fizionomia lor de fondul de arbori, dar și prin speciile de nevertebrate asociate. În poieni sunt întâlnite ca dominante ploșnița Cydnus flavicornis și izopodul Tracheoniscus balticus care nu se află în frunzar, iar nevertebratele din frunzar lipsesc în poieni.

Ecosistemul reprezintă în ecologie o unitate structurală, funcțională și informațională de bază și de sine-stătătoare. Ecosistemul este format din biotop/biotopi și biocenoză/biocenoze. Configurația ecosistemului este determinată de selecția de biotop asupra fondului de specii, el fiind în acest mod locul în care se desfășoară procesul evoluției. [NUME_REDACTAT] există ecosisteme marine, limnice, semiterestre (mlaștini), terestre și subterane. La fiecare din ele există combinația viață – mediu, iar volumul schimburilor interne este mai mare decât volumul schimburilor externe de substanță, fapt ce menține integritatea sistemului. În cadrul ecosistemului se găsesc unități ecologice mai mici, care în ordinea complexității de organizare sunt: bioskena (merocenoza), consorțiul și sinuzia.

Ecobiomul reprezintă o mare unitate ecologică, structurală, funcțională și informațională a ecosferei, are un aspect relativ omogen și este format dintr-o grupare de ecosisteme cu relații complexe între ele (C. Pârvu, 1997). El este format din macrobiotop și biom. Macrobiotopul reprezintă mediul neviu cu elemente mai generale ale atmosferei, hidrosferei, litosferei și cosmosului, iar biomul reprezintă partea vie formată din biocenoze diverse. De exemplu, [NUME_REDACTAT] este un ecobiom în alcătuirea căruia se află ecosisteme acvatice (lacuri, bălți, mlaștini, canale, etc.) și ecosisteme terestre (păduri, tufărișuri, pajiști, dune de nisip fixate etc.).

Ecosfera este sistemul ecologic global format din toposferă (atmosferă, hidrosferă, litosferă) și biosferă reprezentând sistemul biologic global care prin interacțiunile biomurilor integrate în ecosferă determină desfășurarea circuitelor biogeochimice globale și asigură astfel continuitatea vieții pe pământ.

2.2. Fundamente practice

Ecologia fundamentează activitățile de protecție a mediului, stă la baza tehnologiilor industriale alternative, determinând noile orientări în agricultură, silvicultură, acvacultură, urbanism și sociologie. În această direcție, studierea sistemelor de orice nivel presupune intervenția omului asupra lor în scopul cunoașterii organizării, stării funcționale și a tendințelor evolutive.

2.2.1. Cercetarea în ecologie

În ecologie, fundamentele practice constau în cercetarea sistemelor biologice supraindividuale, a tuturor tipurilor de relatii existente, a interferențelor și a influentelor sistemelor biologice asupra biotopului, precum și influența factorilor ecologici ai biotopului asupra sistemelor biologice. Prin cercetare se poate cunoaște structura populației pe sexe, vârstă și alte aspecte care pot oferi date care duc la concluzii ecologice importante. Cunoașterea structurii biocenozei presupune identificarea tuturor populațiilor (specii lor) de plante ca producători primari, a populațiilor (speciilor) de animale fitofage (consumatori primari) și zoofage (consumatori secundari, terțiari), a populațiilor de bacterii și ciuperci microscopice (descompunătorii), precum și cunoașterea raporturilor directe și indirecte între producători și consumatori, stabilirea productivității și producției primare și secundare, cunoașterea calității factorilor ecologici ai mediului abiotic care acționează asupra populațiilor, respectiv asupra biocenozei sau biocenozelor din ecosistem. Datele obținute se compară și se interpretează științific, concluzia rezultată evidențiind starea și fizionomia de ansamblu a biocenozei într-o perioadă de timp.

Ținută sub control, prin cercetare se poate cunoaște activitatea populațiilor din cadrul biocenozei și a relațiilor intraspecifice și interspecifice destășurate pe fondul abiotic al biotopului în condițiile normale și în condiții de "stresare" a naturii realizată de om prin multiplele sale activități. Ecologia aplicată cunoscută sub numele generic de ecotehnie, ceea ce înseamnă tehnologii ecologice, urmărește prin cercetare menținerea ecosistemelor naturale în condiții de funcționare normală; gospodărirea ecologică a ecosistemelor aflate sub control uman; prevenirea și combaterea degradării mediului; gospodărirea așezărilor umane și a ecosistemelor artificiale, evaluări și măsuri de stăvilire a schimbărilor la nivel global prin creșterea demografică, starea calității mediului în lume, problemele de asigurare de hrană omenirii, scăderea biodiversitiții, reducerea suprafețelor forestiere, gospodărirea mai judicioasă a resurselor oceanului planetar și a zonelor de coastă, a rezervelor de apă dulce și de combustibil fosil etc.

Cunoașterea problemelor de structură și funcție a sistemelor biologice supraindividuale devine argument sigur sprijinit pe realitate, pentru stabilirea fundamentelor teoretice și practice în ecologie. Prin cercetare se pot descifra legile care guvenează desfășurarea vieții în ecosisteme, mecanismele de reglaj ale stărilor în ecosisteme, precum și cunoașterea complexelor de ecosisteme cum este ecobiomul. Sub acest aspect, ecologia impune o concepție unitară despre lume având ca fundament obiectivitatea științifică.

2.2.2. Formele ecologiei aplicate

Activitatea umană destinată producerii de bunuri materiale în vederea satisfacerii nevoiior sale are un impact, deosebit asupra naturii, de cele, mai multe ori cu consecințe negative. Aceste realități au determinat elaborarea și extinderea tehnologiilor ecologice care se realizează prin ingineria mediului și ecotehnie.

Ingineria mediului cuprinde ansamblul activităților inginerești cu rolul de protecție și amenajare a mediului. Ea are în vedere realizarea sistemelor de epurare a apelor, realizarea lucrărilor de îmbunătățiri funciare și hidrotehnie, realizarea aparaturii de măsură și control etc. Preocuparea la zi a inginerilor de mediu este legată de prevenirea poluării, ei asigurând luarea unor măsuri tehnice concrete, sectoriale și țin mai puțin seama de ansamblul și de complexitatea interacțiunilor.

Ecotehnia consideră mediul înconjurător ca un sistem unic, integrat, cu interacțiuni viu – neviu și are rolul de utilizare a mijloacelor tehnologice pentru o mai bună gospodărire a ecosistemelor. Ansamblul de activități ecotehnologice se bazează pe cunoașterea profundă a principiilor de structură și funcție a sistemelor ecologice naturale. În cadrul ecotehniei se diferențiază două ramuri: ingineria ecologică și ecotehnia propriu-zisă.

Ingineria ecologică se ocupă de interacțiunile societății cu mediul natural în cursul proceselor de producție, avându-se în vedere sistemele care se formează și care funcționează timp îndelungat în industrie și agricultură, în cadrul localităților. Se urmărește cu perseverență acțiunea produselor rezultate din aceste activități asupra mediului inconjurător.

Ecotehnia propriu-zisă cuprinde ansamblul lucrărilor tehnice care se sprijină exclusiv pe conceptele ecologice. În ecotehnie, interesele omului și cele ale naturii nu pot fi disociate. Mediul înconjurător este un sistem unic, integrat, în care se intervine în scopul optimizării proceselor naturale de autoreglare și de acceptare a introducerii de noi specii dorite de om. Costurile de realizare sunt mici, dar au efecte semnificative pe termen îndelungat. În scopul dorit ecotehnia manipulează, de la caz la caz, factorii fizici, chimici sau pe cei biologici, rezultând activități subtile, extrem de complexe în ecosisteme care vizează optimizarea relațiilor om – mediu înconjurător, lăsând natura să facă singură ceea ce este mai important.

Ecotehnia este un domeniu tânăr, de graniță, între ecologie și științele tehnice. Ea este în plină dezvoltare, la realizarea sa participând cercetători din numeroase specialități care conlucrează pentru viitorul omenirii, punându-se problema de realizare a unei dezvoltări economice bazate pe principii ecologice.

2.2.3. Dezvăluirea tendinței de eludare a aspectelor ecologice negative

La sfârșitul secolului al XX-lea, ecologii și specialiștii din domenii învecinate au constatat că industria și societățile în curs de dezvoltare se confruntau cu probleme acute în care se re găseau principiile ecologiei. Astfel meteorologii, hidrologii, pedologii, agronomii, silvicultorii, biologii semnalizau în presă numeroase aspecte privitoare la interacțiunea vieții și mediului. Dinamica populațiilor în cadrul biocenozelor și reglarea acestora, existența, evoluția, producția și productivitatea lor în cadrul ecosistemelor naturale și antropice sufereau modificări prin intervenția umană, adeseori fără a ține cont de principiile ecologiei. În plan general, toate aspectele negative au apărut la nivelul interferenței societății cu biosfera. Adesea retroacțiunea ecologică negativă a evenimentului produce uneori efecte catastrofale locale sau zonale. Așa este de exemplu lipsa vieții în râul Trotuș, pe secțiunile [NUME_REDACTAT] și Cornățel, distrusă prin poluare excesivă de către unitățile petroliere și de transport al petrolului, în zonele Moinești, Comănești și [NUME_REDACTAT]. Aici concentrațiile maxime admisibile la produsele petroliere au fost depășite de 30 până la 140 ori. Pe râul Săsar, secțiunea Pod – Spital, din pricina agentului economic ROMPLUMB [NUME_REDACTAT], au fost depășite concentrațiile admisibile la mangan de 2 ori și la cupru de 3 ori.

[NUME_REDACTAT], apă curgătoare ce trece prin orașul Ploiești se află sub imperativul dezastru ecologic, fiind drastic poluată cu petrol și alte produse chimice. Mai mult, în primăvara anului 1997 prin deversarea în pârâu a unei substanțe inflamabile de către [NUME_REDACTAT], aceasta a luat foc, incendiind casele aflate în apropiere. Un alt exemplu, în mod repetat, noaptea și în special în zilele de sărbătoare, agenții economici, profitând de lipsa de monitorizare a echipamentelor, deversează masiv în râul Dâmbovița substanțe petroliere. Pe albia râului, în jos de Glina, flora și fauna au fost complet distruse, iar substanțele petroliere au ajuns până în apele Dunării. Specialiștii din [NUME_REDACTAT], Pădurilor și Mediului au constatat că pe râul Dâmbovița, în zona localității Budești, ca și în aval de confluența Dâmboviței cu Argeșul, pe luciul apei curg produse petroliere coagulate, iar pe maluri sunt depuneri. [NUME_REDACTAT] curg discontinuu produse petroliere coagulate, iar între kilometrii 424 – 432, în zona Oltenița – Chiciu sunt depuneri vizibile. Aceste aspecte ecologice negative și încă multe altele, începând cu anul 1992, impun luarea urgentă de măsuri pentru eradicarea cauzelor.

Astăzi, gândirea tehnologică este obligată de realitatea împrejurărilor să-și reconsidere proiectele ținând cont de problemele pe care le ridică ecologia. Pătrunderea într-un sistem natural a unui factor fizic, chimic sau biotic trebuie bine chibzuită, deoarece se pot produce dezechilibre ecologice cu consecințe negative imprevizibile asupra vieții.

Mai mult ca oricând, factorii de răspundere, și nu numai, trebuie să intervină în apărarea sănătății naturii. Oamenii de bună credință, cu pregătire diversă, pot lua decizii de atenționare prin presă asupra aspectelor ecologice negative promovate de unele societăți industriale și comerciale. Acțiunea se cere generalizată. Frontul comun la scară planetară evidențiază relația om – biosferă, concretizând activitatea societății umane în cadrul biosferei și ecosferei. Preocupările au incidență asupra tuturor tipurilor de ecosisteme. Se pune problema cunoașterii stării atmosferei, hidrosferei, pedosferei de care depind calitatea producției vegetale și animale. Contribuția tuturor științelor de ținere sub control a stării sănătății naturii face să se dezvolte ecologia globală ca o știință de graniță pluridisciplinară cu mod de acțiune la nivel planetar.

CAPITOLUL III

ECOSISTEMUL, FORMA ELEMENTARĂ DE ORGANIZARE A ECOSFEREI

Ecosistemul este unitatea organizatorică și funcțională fundamentală a ecosferei. EI este format din combinații de sisteme vii și ne vii pe un are al specific al scoarței Pământului. Posedă stabilitate relativă în timp, o circulație internă a substanței, energiei și informației, cu transformarea și acumularea de substanță și energie. Sistemele nevii reprezenta te de elemente ale mediului fizic o-chimic local, clima tic, geofizic, cosmic formează biotopul. Sistemele vii constând din populații de plante, animale și bacterii formează biocenoza. Biotopul și biocenoza ca părți reuni te în ecosistem devin indivizibile. Ecosistemul posedă calități proprii de sistem și nu sume ale părților. El integrează viața și mediul într-un tot unitar. Compoziția și fizionomia lui sunt date de conexiunile existente între biotop și biocenoză.

În cadrul unui ecosistem se diferențiază: structura organizatorică și funcțională, structura spațială, dinamica și succesiunea ecologică.

3. 1. Structura spațială a ecosistemului

Biotopul și biocenoza sistemului formează o unitate, în spațiul ecosistemului, aceste părți reunite fiind eterogene. Biotopul nu este uniform și în consecință nici biocenoza. În cadrul biotopului o variație cât de mică a factorilor ecologici locali atrage după sine o structură specifică a biocenozei formată din anumite populații de organisme. Elementele biotopului și cele ale biocenozei sunt în strânsă corelație conferind ecosistemului o anumită structură pe orizontală și verticală.

3.1.1 Structura orizontală a ecosistemului.

Categoriile structurale care pot exista în spațiul unui ecosistem sunt următoarele: bioskena, consorțiul și sinuzia.

Bioskena reprezintă cel mai mic spațiu din biotop cu condiții uniforme de existență unde se află o combinație proprie de plante și animale. Părțile substratului fizic de sol sau apă la care se adaugă alte elemente ale biotopului se află în corelație cu existența anumitor specii de plante și animale. Duna de nisip are cel puțin două bioskene reprezentate prin suprafața și interiorul ei. La suprafață există o situație microclimatică particulară: ziua insolație puternică, noaptea răcire considerabilă. Acestora li se adaugă vântul. Pe fondul acestor condiții suprafața dunei este acoperită cu o peliculă de alge albastre verzi (cianoficee) și este umblată de furnici, pândite la tot pasul de leul furnicilor. În interiorul dunei, microclimatul este total diferit, temperatura este mai scăzută și este mai umed. Aici se adăpostesc viespi răpitoare. Un mușuroi de cârtiță are două bioskene. Pe suprafață există larve de diptere (Microdon) și coleoptere (Opatrum) care se însoresc, iar în galeriile săpate în mușuroi există râme și stafilinide (B. Stugren, 1982). În apele stătătoare de mică adâncime, reprezentate de mlaștini, lacuri puțin adânci sau marginea acestora, există mai multe bioskene: unele la suprafața apei unde există specii de lintiță (Lemna minor, L. trisulca), peștișoară (Salvinia natans) și fugăi (Hydrometra, Gerris) care aleargă pe suprafața ochiurilor de apă sau înaintează sărind; altele în stratul de apă ca mătasea-broaștei (Spirogyra), cosor (Ceratophyllum submersum) sau brădiș (Myriophillum spicutum, M. verticillatum) etc. pe care, și între care, există numeroase organisme de animale mărunte; iar altele pe sau în substratul bentonic cu diferite specii de alge, larve de trichoptere și chironomide, viermi de diferite specii.

Viețuitoarele sau organele lor pot funcționa ca bioskene. De exemplu, frunzele de nufăr alb (Nimphea alba) sau galben (Nuphar luteum) au pe suprafața lor numeroși purici verzi (Aphis nymphaeae), păienjeni care stau la pândă (Pirata), grămăjoare gelatinoase ale pontei de chironomide, unde formează o bioskenă, iar pe fața inferioară aflată în contact cu apa ponta melcilor de apă în cordoane groase (Limnea), mai subțiri (Bythinia), grămăjoare rotunde și turtite (Planorbis), ponta unor libelule (Agrion), unde ouăle sunt dispuse în șiruri arcuite de mici liniuțe, larve de chironomide, uneori colonii de briozoare etc. unde formează o altă bioskenă. Frunzele de trestie (Phragmites australis) și de papură (Typha latifolia) adăpostesc diferite insecte, îndeosebi un fel de molii castanii, cu larve minere în tulpină. Scoarța, ramurile, frunzele și florile copacilor formează cu unele larve de nevertebrate diferite bioskene.

Consorțiul este format din reunirea mai multor bioskene, rezultând un sistem complex de bioskene. Bioskenele consorțiului depind topografic și trofofiziologic de un nucleu central. Când nucleul central al consorțiului este o plantă dintr-un microbiotop, reprezentând producătorul primar, în jurul ei se stabilesc inele consecutive de consumatori primari, secundari, terțiari. Pe aceeași arie trofică există mai multe mecanisme din diverse specii, mai multe bioskene. Ele se influențează reciproc și nu pot exista independent unele de altele. Consorțiul în ansamblul său este o parte structurală a ecosistemului. Un molid (Picea abies) ca individ biologic formează un consorțiu, un fag (Fagus silvatica) ca individ biologic formează un consorțiu, la fel un stejar (Quercus robur). Fiecare în parte se află în relație directă și indispensabilă cu micorizele din jurul rădăcinilor, se află în relație cu lichenii și mușchii care cresc pe tulpină și ramuri, cu ciupercile și bacteriile fitopatogene, cu artropodele fitofage, iar acestea cu cele zoofage, la rândul lor invadate de anumiți paraziți.

Nucleul consorțiului poate fi un animal. În jurul lui se grupează ectoparaziți și endoparaziți, saprofagi. Un mamifer erbivor este un consorțiu. El este însoțit de o floră bacteriană și faună specifică. Poate fi parazitat de bacterii, ciuperci, viermi, insecte, iar acestea se află la rândul lor în relație cu alte organisme.

Consorțiul format în jurul unui organism vegetal sau animal a culminat printr-o echilibrare între acțiunile antagoniste dintre cei doi parteneri. Homeostazia lor rezultă din coevoluție.

Sinuzia este formată din consorții. Nucleul central îl reprezintă o populație în jurul căreia sunt grupați mai mulți indivizi sau populații. Sinuziile apar ca microbiocenoze, legate de porțiuni elementare de biotop cu grad ridicat de omogenitate, dar nu perfect omogene. Ele se delimitează topografic. Poienile cu iarba-calului (Festuca sulcata) dintr-o pădure de gorun (Quercus petraea) diferă prin fizionomie și fondul de specii, de celelalte sinuzii existente aici. Speciile de plante însoțitoare și speciile de nevertebrate asociate sunt caracteristice acestei sinuzii. Pe aceeași porțiune de biotop se pot succeda mai multe sinuzii. Dacă perioada de vegetație a plantei care edifică sinuzia este mai redusă decât sezonul climatic favorabil, în locul ei poate apare o altă populație de plante, căreia îi corespund alte specii consumatoare și descompunătoare. Deci, schimbarea populației dominante a producătorului primar atrage după sine schimbarea compoziției și conexiunilor de la nivelul consumatorilor și descompunătorilor.

Într-un ecosistem de pajiști halofile (sărăturoase) sinuziile au determinare edafică. Modificarea valorii factorilor de biotop privind umiditatea, pH-ul, concentrația de săruri provoacă înlocuirea unei sinuzii cu o altă sinuzie pe același spațiu. Înlocuirea unei sinuzii cu o altă sinuzie este dirijată și de fenologia plantelor.

Sinuzii sunt întâlnite și în agroecosisteme. Într-o cultură de porumb în depresiuni există condiții de umiditate mai mari decât biotopul din jur. Aceste microbiotopuri sunt ocupate cu pâlcuri de costrei (Echinochloa crus-galli) însoțite de alte specii de plante hidrofile și animale nevertebrate care se hrănesc pe seama lor. Sunt sinuzii ale ecosistemului culturii de porumb.

În ecosistemele subterane reprezentate prin peșteri, sinuziile sunt combinații de specii animale fără plante. Substratul de guano format din excrementele liliecilor constituie o sinuzie de guano. Aici există o faună specifică de acarieni, colembole, coleoptere stafilinide, diptere. Densitatea lor maximă se află până la adâncimea de 5-6 cm.

Sinuziile sunt părți componente ale ecosistemului. O pădure de brad, fag, de stejar, un tinov (mlaștină oligotrofă), o pajiște de câmpie, de deal etc. reprezintă un ecosistem. Fiecare în parte are în structura sa mai multe sinuzii.

3.1.2. Structura pe verticală a ecosistemului

Elementele constitutive ale unei biocenoze se grupează inegal pe verticală rezultând stratificarea lor. Cauza stratificării este determinată de particularitățile biologice de creștere ale plantelor și de spectrul de forme biotice. Plantele care au aceeași înălțime deasupra solului, în cazul ecosistemelor terestre, și aceeași înălțime în apă sau deasupra apei, în cazul ecosistemelor acvatice, formează un strat. Grosimea straturilor crește odată cu înălțimea. Stratificarea vegetației atrage după sine stratificarea multor populații de animale și modifică în mare măsură pe verticală calitatea factorilor ecologici abiotici privind lumina, temperatura, umiditatea, vântul. Fiecare strat este alcătuit din elemente de biotop, un fond vegetal, animale și bacterii. Starturile sunt legate între ele prin procesele de transformare și distribuție a materiei vii, iar sursele de hrană sunt exploatate cu mai mare eficiență de către consumatori. De obicei, fitoindivizii biocenozei sunt cuprinși în mai multe straturi. Rădăcinile fac parte din orizontul organic al solului, tulpinile formează un strat, iar coroana un alt strat. Aceeași plantă prin organele vegetative realizează legătura dintre mai multe straturi. Funcționalitatea organelor plantei asigură circulația substanței dintr-un strat în altul. De la nivelul rădăcinii apa cu sărurile minerale dizolvate în ea (seva brută) circulă prin vasele liberiene la părțile supraterane verzi (ramuri, frunze) unde are loc fotosinteza cu formare de materie organică, iar de aici, aceasta, sub formă de sevă elaborată circulă prin vasele liberiene spre straturile inferioare din care fac parte organele vegetative supraterane constând din tulpini sau organele vegetative subterane cum sunt rădăcinile, rizomii, tuberculii. Legătura dintre straturile ecosistemului mai este asigurată și de animalele permeante (Odum, 1959). Ele străbat zilnic ecosistemul pe verticală asigurând o permanentă redistribuire a biomasei și o remaniere a compoziției faunistice a straturilor. De exemplu, bufnița locuiește în scorbura copacilor. Noaptea vânează rozătoarele de pe suprafața solului. Prada vânată este adusă în scorbură, unde este consumată de pui sau de ea. Pe această cale, o anumită cantitate de substanță trece din stratul erbaceu în stratul de arbori. Foarte multe animale sunt strict atașate de anumite stratri. De exemplu, protozoarele nu părăsesc niciodată capilarele acvifere din sol(sunt edafobionte), iar maimuțele platirine și leneșii din pădurile tropicale pluviale ale [NUME_REDACTAT] nu coboară niciodată din coronamentul copacilor.

3.1.2.1 Stratificarea verticală a ecosistemului forestier

În zona temperată, o pădure de foioase are o stratificare subterană, continuată cu o stratificare supraterană. Stratificarea din mediul subteran este reprezentată de orizontul mineral și orizontul organic. Orizontul mineral este cel mai profund. El constă în stratul inferior de sol situat pe roca mamă, este bogat în substanțe minerale și sărac în biomasă și materie organică moartă. Orizontul organic constă în stratul superior de sol bogat în biomasă și materie organică moartă, mai sărac în substanțe minerale. Orizontul organic împreună cu ansamblu de viețuitoare formează edafonul sau hipogaionul. Rădăcinile arbuștilor, plantelor erbacee, animalele nevertebrate și unele vertebrate (cârtița) sunt concentrate în orizonturile superioare ale solului, mai ales în orizontul de humus, unde rezerva de apă, aer și substanțe minerale este maximă. Tot aici există miceliul ciupercilor de micoriză (Boletus, Lactarius, Thelephora etc.) care trăiesc în simbioză cu rădăcinile arborilor. Aceste ciuperci au corpul de fructuficare suprateran. Stratificarea din mediul suprateran constă din patoma și mai multe straturi epipatomice. Patoma, tradus din limba greacă înseamnă planșeu. În alcătuirea patomei se află o peliculă de alge pe suprafața solului, perna de mușchi, consorțiile de ciuperci, populațiile de descompunători (bacterii, actinomicete, ciuperci), toate reprezentând substanța organică moartă. Patoma funcționează ca o verigă de legătură între edafon și lumea vie supraterană. Straturile epipatomice cuprind unul sau mai multe straturi de plante erbacee de diferite înălțimi, urmate de stratul de arbuști, stratul de arbori tineri reprezentând subarboretul, stratul de tulpini ale copacilor reprezentând arboretul, coronamentul pădurii sau bolta formată din coroana arborilor și pătura de aer adiacentă coroanei arborilor. Într-o pădure de șleau, suprateran există patoma, iar straturile epipatomice sunt reprezentate de mai multe straturi de plante erbacee, după care urmează stratul de arbuști și mai multe straturi de arbori diferențiați ca înălțime. Coronamentul pădurii este neuniform ca înălțime. Stratificarea plantelor într-o pădure permite prezența pe verticală a multor nișe ecologice (rădăcinile, tulpinile, scoarța, lemnul, mugurii, frunzele, florile, fructele). În stratul de aer aflat deasupra coroanei arborilor și tufărișurilor plutesc granule de polen, spori de ciupercă (Cladosporium), afide. Sub masivul arboretului distribuția spațială a arbuștilor și plantelor erbacee este neuniformă. Apar în pădurile unde consistența arboretului este mai mică și în unele goluri dintre coroanele arborilor. Factorul limitant și selectiv este lumina. Sub coronamentul arboretului lumina are frecvent intensitatea sub 20% din lumina plină, uneori ajunge la 5 sau 1%. Populațiile de arbuști și plante erbacee care trăiesc aici sunt adaptate la aceste condiții de iluminare prin dispunerea orizontală a frunzelor sau pe un singur nivel, precum și printr-o decalare a principalelor fenofaze, înfrunzind și înflorind înainte de înfrunzirea arborilor. Populațiile de animale nevertebrate și vertebrate se găsesc în toate etajele supraterane. Ele sunt adaptate să-și desfășoare activitatea în unul sau mai multe straturi de vegetație. În litiera pădurii trăiesc numeroase animale nevertebrate reprezentate de artropode (acarieni, insecte, miriapode), diferiți viermi. Artropodele de litieră sunt active mai ales noaptea. Artropode există în toate straturile. Așa sunt insectele fitofage de tulpină, insectele fitofage defoliatoare, insectele care atacă fructele și semințele. Dintre insectele defoliatoare domină cele din ordinele Lepidoptera, Hymenoptera și Coleoptera. Populațiile de păsări sunt adaptate mediului forestier și ocupă nișe ecologice variate. Adaptările constau în scurtarea aripilor, alungirea cozii, dezvoltarea musculaturii pectorale, au picioare anizodactile, constând în trei degete înainte și unul înapoi, sau zigodactile cu două degete înainte și două înapoi. Păsările de pradă (ului, bufnița) au penajul astfel structurat încât în zbor nu declanșează nici un zgomot. Efectivele păsărilor variază în funcție de compoziția, structura verticală și vârsta arboretului. Populațiile de mamifere variază ca mod de viață. Unele trăiesc pe solul pădurii căutându-și hrana sau adăpostindu-se, așa sunt: șoarecele de pădure, cervidele, porcii mistreți, lupul, ursul, vulpea; altele își desfășoară viața mai mult în straturile superioare ale arboretului, ca de pildă veverița, jderul etc. Acestea reprezintă adaptări corespunzătoare mediului de viață constând din picioare înarmate cu gheare puternice și recurbate, talpa are pernițe iar degetele sunt lățite, coada este stufoasă și joacă rol de cârmă, perii lungi de pe bot, pe labe și partea ventrală a corpului le asigură orientarea rapidă în timpul săriturilor de pe o ramură pe alta. Ele trăiesc în adăposturi temporare sau improvizate. Pădurea tropicală este formată din mai multe specii de arbori. Aici există mai multe straturi de tulpini. În coronament se află aglomerări permanente de sol cu humus acumulat la baza frunzelor și în cupele florilor de bromeliacee rezultând „soluri suspendate”. Fauna edafică trăiește în interiorul și deasupra solului. Fauna arboricolă este foarte bogată în comparație cu cea din pădurea temperată. Pădurea tropicală este lipsită de stratul de arbuști, iar structura sinuzială este mult redusă față de pădurea din zona temperată. Având în vedere toate efectele ecologice, stratificarea biocenozei ecosistemului forestier reprezintă o specializare a populațiilor de plante și animale pentru folosirea cât mai completă și eficientă a mediului având ca rezultat realizarea unei productivități maxime.

3.1.2.2. Stratificarea verticală în ecosistemul de pajiște(fâneață)

În ecosistemul de pajiște există o stratificare evidentă. Într-o pajiște de luncă stratificarea subterană este reprezentată de orizontul mineral, urmat de orizontul organic. Orizontul organic are materie organică moartă aflată în descompunere și biomasă reprezentată de rădăcinile plantelor și numeroase specii de animale nevertebrate, precum și adăposturi de animale nevertebrate, așa cum este cazul grilidelor. Stratificarea supraterană este reprezentată printr-un strat subțire format dintr-o peliculă de alge aderente la suprafața solului, mușchi, ciuperci (destul de rare) și resturi de plante aflate în sfera de activitate a descompunătorilor. Straturile următoare sunt de obicei în număr de trei: Unul din plante scunde cum este trifoiașul (Trifolium campestre), trifoiul alb (Trifolium repens), bălăușca (Ornithogalum umbellatum), apoi startul următor format din ierburi cu înălțime medie așa cum sunt firuța (Poa pratensis), trifoiul roșu (Trifolium pratense) și ultimul strat format din plante erbacee cele mai înalte cum sunt pirul (Agropyron repens), coada-vulpii (Alopecurus pratensis) etc. În toate straturile supraterane există corespunzător populații de animale. Ele sunt reprezentate prin specii de coleoptere, ortoptere (lăcuste, greieri), larve de lepidoptere etc.

Microclimatul de la baza primului strat suprateran este diferit de cel al starturilor superioare. La bază umiditatea este mai accentuată decât în straturile superioare, iar temperatura puțin mai scăzută. Luminozitatea este mai mică.

Structura verticală a ecosistemelor de pajiște diferă în funcție de altitudine. Astfel, în golurile alpine orizontul organic este bogat în turbă. Aceasta a rezultat din turbificarea plantelor moarte ca efect al condițiilor de climă și pH-ului acis existent aici. Compoziția floristică și faunistică diferă.

3.1.2.3. Stratificarea verticală în ecosistemele acvatice

În lacuri viața este reprezentată prin numeroase populații de plante și animale grupate în biocenozele: neuston, plncton, bentos. În cadrul biocenozelor populațiile de plante și animale se asociază specific formând sinuzii în funcție de condițiile oferite de biotop, fiecare având adaptări corespunzătoare. Structura verticală este prezentată în fiecare biocenoză. Ea devine evidentă în bentosul din zona litorală unde se evidențiază mai multe straturi de macrofite și unul de microfite (alge), ultimul aflându-se ca o peliculă pe suprafața substratului (microfitobentos). În zona litorală la contactul apei cu uscatul, bentosul poartă brâul de stufăriș format din specii ce aparțin mai multor genuri de plante (Thypha, Carex, Juncus, Symphytum, Eleocharis). În cadrul stufărișului există unul sau mai multe straturi de plante emerse. Urmează stratul plantelor natante (Nuphar, Nymphaea etc.) și apoi stratul plantelor submerse (Ceratophylum, Helodea). Animalele din zona litorală ocupă diferite nișe în funcție de adaptările lor. Aici există numeroase specii de scoici, melci, larve de insecte, crustacei, briozoare, protozoare. Plantele emerse, plantele cu frunze plutitoare și plantele submerse adăpstesc o faună foarte bogată. În stufărișul lacurilor cuibăresc numeroase specii de păsări și trăiesc specii de mamifere.

Sublitoralul este zona de tranziție între litoral și profundal. Se întinde de unde nu mai există vegetație bogată până acolo unde se mai găsesc moluște în număr mare. Profundalul nu are plante, ci numai depuneri uniforme de mâl.

În pelagial, care constă din masa apei, se diferențiază o stratificare a acesteia în epilimnion, metalimnion și hipolimnion. Epilimnionul este zona trofogenă. Aici există lumină suficientă, nutrienți, oxigen și otemperatură optimă pentru desfășurarea vieții. Metalimnionul se cartacterizează printr-o scădere bruscă a temperaturii și oxigenului care se accentuează cu adâncimea. Hipolimnionul este stratul de apă din adânc foarte sărac în oxigen în timpul verii. Ultimele două straturi de apă sunt trofolitice. Aici au loc procese de descompunere a organismelor moarte.

Epilimnionul este domeniul neustonului, planctonului și nectonului. Nectonul este o asociație formată din diferite specii de animale care înoată activ în toată masa apei. Neustonul este o biocenoză prezentată în pelicula de apă formată la locul de contact dintre mediul acvatic și cel aerian. Tensiunea superficială a apei creată la nivelul de contact dintre cele două medii servește ca suport suficient de stabil pentru desfășurarea activității vitale a multor organisme vegetale și animale. Neustonul este format din mai multe populații de alge microscopice din care una este dominantă ca număr de indivizi, iar restul au caracter accesoriu, din alte plante mai mari, din animale nevertebrate, din bacterii și ciuperci microscopice. Neustonul se menține ca biocenoză numai pe suprafețele liniștite ale apei. Când vânturile răscolesc apele lacului neustonul dispare. În neuston există o stratificare evidentă de populații de plante și animale nevertebrate. Unele plutesc sau se deplasează activ la suprafața peliculei de apă, unele se află în grosimea peliculei de apă, iar altele sunt ancorate pe fața lor inferioară. Primele alcătuiesc epineustonul, iar ultimele formează hiponeustonul. Epineustonul este format din diferite populații de alge microscopice, din plante macroscopice, cum sunt peștișoara (Salvinia natans), iarba-broaștei (Hydrocharis morsus rane). Plantele mari din epineuston formează o nișă numită pleuston. Suprafața superioară, dar mai ales cea inferioară a acestor plante adăpostesc numeroși consumatori reprezentați de celenterate, viermi, moluște, crustacee, larve de insecte. Populațiile de animale nevertebrate care se deplasează pe suprafața apei sunt adesea reprezentate prin insecte și păianjeni. Dintre insecte este prezent gândacul dansator (Gyrinus natador), mic, de culoare neagră care descrie curbe elegante pe suprafața apei; fugăii (Gerris, Hydrometra)care patinează lin sau rapid pe suprafața apei; colembolele Hydropodura și Sminthurus care se mișcă pe suprafața apei în căutare de hrană. Hiponeustonul este format din alge microscopice, protozoare, hidre, unele cladocere, bacterii.

În zona litorală a lacului, neustonul este mai bogat în specii și mai bine reprezentat decât în zona din largul lacului. Macrovegetația din zona litorală favorizează instalarea neustonului și întreține existența lui adăpostindu-l de factorii care tind să-l dezechilibreze.

Planctonul este o biocenoză tipică. El se află în zona eufotică a bazinului. Populațiile care îl compun sunt formate din fitoplancteri și zooplancteri de dimensiuni mici. Repartiția lor pe verticală este variabilă în funcție de însușirile factorilor ecologici (lumină, temperatură, nutrienți). Factorul care dirijează cel mai bine stratificarea lor este lumina. Fitoplanctonul format din populații de alge albastre-verzi (cianoficee), alge verzi (cloroficee) și alge silicioase (diatomee) se află în cantitate mai mare unde lumina este optimă. Zooplanctonul format din populații de protozoare (rizopode, flegelate, ciliate), de viermi (mai ales rotiferi), artropode (cladocere, copepode) prezintă o stratificare variabilă pe verticală în cursul a 24 de ore în funcție de intensitatea luminii. Ziua unele specii migrează către adâncime, iar în amurg vin către suprafață.

3.2. Dinamica ecosistemelor

Ecosistemul are caracter dinamic. Structura și funcțiile lui suferă transformări necontenite. Acestea sunt declanșate și dirijate de variațiile factorilor ecologici abiotici și biotici. Schimbările produse în cadrul ecosistemului sunt aritmice și ritmice, iar în timp, prin acumulare, modificările se ordonează progresiv într-un proces complex unidirecțional rezultând succesiunea ecologică, când un ecosistem este înlocuit cu un alt ecosistem.

3.2.1. Schimbările aritmice

Schimbările aritmice sunt determinate de modificarea spontană a intensității însușirilor unor factori ecologici abiotici. Variațiile bruște și de scurtă durată ale unui factor ecologic din biotop, schimbă intensitatea însușirilor funcționale ale altor factori ecologici, diminuându-le sau intensificându-le potențialul. Primul rol esențial, ceilalți factori ecologici au rol secundar, dar cu implicații în modificarea activității din biocenoză, de exemplu, pe timp de vară, într-o zi senină și călduroasă, prezența bruscă a unui nor gros acoperă soarele. Interpunerea norului între soare ca sursă directă de energie și biocenoză modifică intensitatea radiației solare, respectiv intensitatea luminii, temperatura și mai apoi umiditatea prin precipitații. Ca răspuns producătorii primari (plantele) își modifică proporțional intensitatea fotosintezei dacă iluminarea coboară sub 50.000 lucși. Animalele din biocenoze răspund specific la această modificare. În biocenozele ecosistemelor terestre (pășuni, livezi de pomi fructiferi, păduri, vii, culturi de legume și cereale), insectele care erau în plină activitate intră în repaus. La fel fac păsările. Mamiferele din vizuină se retrag în adăposturile lor (veverițe, vulpile). Precipitațiile care urmează consolidează această lipsă de activitate și stimulează activitatea altora. Gasteropodele (melcii), cu și fără cochilie, devin foarte active, la fel lumbricidele (râmele). În ecosistemele acvatice există manifestări similare. Plantele își micșorează activitatea fotosintezei. În centura de plante emerse (rogoz, trestie, papură) și în asociațiile de plante cu frunze plutitoare, populațiile de insecte trec de la starea de activitate la cea de repaus. Păsările specifice mediului acvatic se adăpostesc. La fel fac mamiferele. Amfibienii (broaștele) după ce vestesc schimbarea vremii cu mult înainte prin semnale sonore specifice, în apropierea sosirii precipitațiilor sau a furtunii se adăpostesc. Animalele nevertebrate și vertebrate din masa apei coboară mai spre adânc. După trecerea acestui eveniment climatic organismele își reiau activitatea. Răspunsul lor La modificarea condițiilor de viață prin întreruperea activității constituie un mecanism de protejare și menținere a populațiilor în ecosistem. Dacă acțiunea factorului abiotic intervine drastic, numărul de indivizi din unele populații se micșorează prin moartea unora dintre ei. Acest eveniment aduce după sine o perturbare în rețeaua energetică a ecosistemului. Schimbări aritmice mai sunt provocate de eclipsa de soare, seceta în an, inundații etc.

3.2.2. Schimbările ritmice

Au caracter periodic. Același eveniment se repetă ritmic la intervale aproximativ fixe de timp. Schimbările sunt determinate de oscilațiile periodice ale factorilor ecologici abiotici (lumină, temperatură, umiditate, fazele lunii) și de ritmicitatea lumii vii reprezentată prin populațiile de plante și animale care structurează biocenoza. Primele sunt ritmuri exogene. Următoarele sunt ritmuri endogene. Ritmul endogen, deși independent, este sincronizat cu ritmurile exogene. Această ajustare este rezultatul selecției naturale care a favorizat supraviețuirea indivizilor biologici din populațiile care au reușit să-și coreleze ritmul endogen cu ritmul mediului. Modificările survenite nu afectează stabilitatea ecosistemului. Speciile (populațiile) din ecosistem sunt adaptate la aceste modificări, integrându-le în genomurile lor ca modele proprii de activitate ritmică. Totul se desfășoară după anumite legități și corespunde însușirilor ritmice fundamentale ale fenomenelor din Univers. Alternanța lumină-întuneric pe parcursul a 24 de ore, fazele lunii, fluxul și refluxul, secvențele anotimpurilor sunt elemente complexe ale mediului cosmic și geofizic în biotop, care se află în corelație cu biocenoza modificându-i specific activitatea. Ritmul reprezintă pentru orice ecosistem modalitatea optimă de desfășurare a proceselor energetice din sistemele vii.

Ritmul circadian. Se desfășoară în ecosistem pe parcursul a 24 de ore și este determinat de alternanța zi-noapte. Această alternanță stimulează în biocenoză o activitate a unor populații în timpul zilei și o activitate a unor populații în timpul nopții. Astfel, biocenoza ca o unitate sistemică suprapopulațională are în activitatea ei o fază de lumină (fotofaza) și o fază de întuneric (scotofaza).

În faza de lumină are loc intrarea întregii cantități de energie în ecosistem. Producătorii primari (plantele indiferent de mărimea lor) transformă prin fotosinteză o parte din energia solară în energie chimică potențială. Energia fixată sub formă de substanță organică depășește consumul propriu pentru realizarea proceselor fiziologice vitale. Surplusul este stocat sub formă de biomasă. O parte din biomasă servește drept hrană pentru animalele fitofage care sunt consumatori primari și de care se leagă alte verigi ale lanțului trofic prin consumatorii secundari și terțiari diurni.

În faza de întuneric, activitatea fotosintetică a plantelor încetează sau este foarte slabă în clarul de lună. În corpul lor au loc procese fiziologice care necesită consum de energie cum sunt respirația, creșterea, înflorirea etc. Consumul de energie este însă mic. Biomasa se menține la o cotă superioară și aceleași plante servesc drept hrană pentru alte populații de animale fitofage care devin active în timpul nopții. De ele se leagă activitatea zoofagilor care sunt consumatori primari, secundari și terțiari specializați în depistarea și capturarea hranei pe timpul nopții.

Aceste aspecte ecologice se pot observa foarte ușor în ecosistemele terestre. Biocenozele lor își schimbă activitatea în funcție de alternanța lumină-întuneric. În timpul zilei, pornind de la plante, există numeroase lanțuri trofice care au drept consumatori primari insectele, care la rândul lor sunt consumate de păsările insectivore, iar acestea de păsările carnivore. În timpul nopții devin inactive. Locul lor este luat de alte specii care definesc alte lanțuri trofice. Insectele nocturne înlocuiesc insectele de zi care au ca bază trofică tot plantele, acestea servesc ca hrană păsărilor insectivore nocturne sau liliecilor dintre mamifere, care activează numai în timpul nopții. Există lanțuri trofice de zi care pornesc de la plante, iar consumatorii primari sunt mamiferele rozătoare, acestea servind drept hrană mamiferelor carnivore. Lanțurile trofice diurne și nocturne sunt conexate între ele prin verigile zoofage de vârf. De exemplu, în timpul zilei plantele erbacee dintr-o pajiște de stepă servesc drept hrană pentru insectele fitofage (lăcuste). Indivizii din această populație constituie hrană pentru păianjeni, cicindelide și șopârla de câmp (Lacerta agilis), indivizi care sunt vânați și consumați la rândul lor de șoimi (Falco tinnunculus) și de șarpele de alun (Coronella austriaca). În timpul nopții șopârlele și șoimii sunt inactivi. Noaptea insectele sunt vânate de broaștele râioase (Bufo bufo, B. viridis). Conexiunea între lanțurile trofice de zi și noapte o realizează vipera de stepă (Vipera ursinii) care activează noaptea și vânează șopârla de câmp componentă a lanțurilor trofice diurne, vipera fiind vânată la rândul ei de arici (Erinaceus europaeus) care activează tot noaptea.

În pădurea din zona temperată activitatea fitofagilor este mare în timpul zilei și redusă în timpul nopții. O activitatea deosebită este întâlnită noaptea în litieră unde numeroase animale nevertebrate își caută hrana. În pădurea tropicală activitatea fitofagilor este foarte redusă în timpul zilei și foarte ridicată în timpul nopții. Aceasta constituie o adaptare realizată în timp îndelungat prin care pot evita mai ușor prădătorii. Aici litiera este absentă.

În ecosistemele acvatice (lacuri, mări, oceane) compoziția floristico-faunistică a straturilor de apă variază puternic pe parcursul a 24 de ore. Ea diferă din punct de vedere al structurii pe verticală. În timpul fazei de lumină viețuitoarele planctonice coboară mai spre adânc până la nivelul unde acest factor ecologic fizic are intensitatea optimă pentru desfășurarea proceselor vieții și de protecție. Planctonul este însoțit în migrația sa de consumatorii direcți cu care realizează lanțuri trofice. Spre seară, planctonul migrează către suprafață și odată cu el și peștii planctonofagi.

În biocenozele ecosistemelor terestre și în cele acvatice, lanțurile trofice diurne alternează funcțional cu cele nocturne. Ele asigură permanent funcțiile de transfer ale energiei și substanței prin ecosistem. Creșterea diversității specifice și maximalizarea fluxului de energie și de atomi care străbat biocenoza și, respectiv, ecosistemul, este asigurată de ocuparea aceleiași nișe ecologice de către două specii, una cu activitate diurnă și alta cu activitate nocturnă. Lor li se adaugă cuplarea lanțurilor trofice diurne și nocturne prin producătorii primari și speciile de animale zoofage de vârf sau speciile de animale cu ritmuri nespecializate.

Ritmul sezonier. În ecosistemele din regiunile temperate există o sincronizare între secvențele anotimpurilor și manifestările vitale ale producătorilor, consumatorilor, descompunătorilor care formează biocenoza. Anotimpurile aduc modificări calitative și cantitative factorilor ecologici din biotop. Intensitatea luminii, temperatura, precipitațiile, intensitatea vânturilor sau absența lor se modifică în fiecare anotimp. Factorii ecologici abiotici cu specificitate variabilă pe anotimpuri produc modificări în fizionomia, structura și funcția ecosistemelor. Pentru fiecare anotimp în biocenoza ecosistemului există o componentă activă și alta pasivă. Schimbarea anotimpurilor provoacă înlocuirea speciilor active din biocenoză. De exemplu, în pădurile de foioase din România începutul primăverii este semnalat de activitatea plantelor cu ciclu biologic scurt. Apar mai întâi în vegetație ghioceii (Galanthus nivalis) care sfidează prin prezența lor existența încă a petecelor de zăpadă. Urmează puțin mai târziu viorelele (Scilla bifolia), floarea Paștilor (Anemone nemorosa), brebenelul (Corydalis solida) etc. Aceste specii care populează pădurea conferindu-i o deosebită frumusețe, folosesc din plin lumina până la înfrunzirea arborilor, apoi intră în repaus așteptând primăvara următoare. Tot acum unele specii de insecte și animale vertebrate poikiloterme ies din hibernare. Pădurea începe să fie populată de păsări sosite de pe alte meleaguri, uneori foarte îndepărtate. Descompunătorii din litieră devin foarte activi. Înfrunzirea pădurii schimbă total aspectul biocenozei și ecosistemului. Ea coincide cu schimbarea condițiilor climatice. Locul plantelor erbacee care și-au încheiat ciclul de activitate, este luat de alte iubitoare de umbră cum sunt colțișorul (Cardamine bulbifera), pochivnicul (Asarum europaeum), măcrișul iepurelui (Oxalis acetosella) etc. În timpul verii activitatea în biocenoză se desfășoară din plin. Către sfârșitul verii și începutul toamnei au loc modificări în structura și funcțiile biocenozei. Fotosinteza își reduce intensitatea ca urmare a schimbării condițiilor de mediu, ca mai târziu, toamna frunzele să se îngălbenească și să cadă. Multe dintre populațiile animale își reduc activitatea și se adăpostesc pentru iernare, altele migrează. Iarna rămân active mamiferele erbivore mari (căprioare, cerbi), mamiferele omnivore (porci mistreți), mamiferele carnivore (lupi, râși) și unele păsări. Configurația ecosistemului, schimbată an de an, la intervale regulate de timp, poartă numele de aspect. W. Tischler (1955) distinge în Europa cu climă temperată următoarele aspecte:

iarna (hiemal), care ține din noiembrie până în martie;

primăvara timpurie (prevernal), care cuprinde lunile martie-aprilie;

primăvara (vernal), care cuprinde luna mai-început de iunie;

toiul verii (estival), mijlocul lunii iunie-mijlocul lunii iulie;

vara târzie (serotinal), care ține de la mijlocul lui iulie-mijlocul lui septembrie;

toamna (automnal), septembrie-sfârșitul lui octombrie.

Înlocuirea aspectelor în funcție de anotimpuri poartă numele de secvența aspectelor sau secvențe sezoniere. Acestea sunt prezente și în apele continentale. Bacterioplanctonul își schimbă compoziția și relațiile interspecifice în funcție de variațiile sezoniere. Fitoplanctonul are mai multe aspecte. Structura lui populațională este determinată de ciclul de viață pe care îl au speciile de alge corelat cu condițiile abiotice și biotice din mediu. Lumina, temperatura, elementele minerale au rol esențial. Zooplanctonul are și el modificări ritmice în compoziția pe specii. Unele specii de cladocere, copepode, rotiferi sunt întâlnite numai primăvara, numai toamna, numai vara, numai primăvara și toamna, pe tot parcursul anului, mai puțin iarna. În bentos, ritmul sezonier este prezent atât la fitobentos cât și la zoobentos. Macrofitele acvatice emerse și submerse ca înconjoară marginal bazinele acvatice au un ritm sezonier specific privind parcurgerea ritmului biologic. La fel algele care formează microfitobentosul. Zoobentosul, format din animale nevertebrate diferă ca structură pe parcursul anului. Schimbarea compoziției populațiilor active atât la algele bentonice cât și la animalele nevertebrate bentonice corespunde ciclului de viață pe care îl au corelate cu evoluția condițiilor de viață în cursul sezoanelor.

Ecosistemele își modifică sezonier structura și fizionomia. Are loc înlocuirea unor sinuzii cu alte sinuzii. Aceasta asigură fixarea cât mai eficientă a energiei solare în orice moment și un transfer de elemente chimice cât mai eficiente. Sinuziile se completează foarte bine când ecosistemul se află în stadiul de climax sau de maturitate, fază în care diversitatea și stabilitatea sunt maxime.

3.3. Succesiunea ecologică

În timp toate ecosistemele se modifică. În cadrul biocenozei fiecăruia are loc înlocuirea unor specii dominante și însoțitoare prin altele. Treptat, biocenoza este înlocuită cu o altă biocenoză. Caracteristicile structurale funcționale și informaționale ale noii biocenoze sunt diferite față de cele ale precedentei. Dezvoltarea ecosistemelor are la bază un proces ecologic ordonat care determină succesiunea ecologică. Cauza succesiunii ecologice constă în interacțiunea biocenozei cu biotopul ei. Prin activitatea ei, biocenoza modifică biotopul afectând diferiți factori ecologici. Biotopul modificat devine impropriu pentru speciile care au determinat schimbarea lui. Ele regresează și treptat dispar, fiind înlocuite cu alte specii care găsesc aici condiții favorabile pentru întreținerea proceselor vitale și de reproducere.

În dinamica succesională ecosistemele parcurg mai multe faze sau stadii. O succesiune completă de stadii constituie o serie. Aceasta poate fi xeroserie, când stadiul inițial începe cu un biotop arid și se încheie cu un biotop umed, sau poate fi hidroserie, când succesiunea începe cu un biotop umed și se termină cu un biotop arid. În primul caz ecosistemul evoluează de la un teren denudat arid și ajunge la pădure, iar în cel de al doilea caz pornește de la o baltă care prin colmatare ajunge la un teren uscat. În procesul ecologic succesional stadiile di8n cadrul seriei (xeroserie, hidroserie) se caracterizează prin condiții fizico-chimice proprii și anumite combinații de specii. Parcurgerea stadiilor are un caracter unitar și continuu.

Ecosistemele parcurg o succesiune ecologică primară sau o succesiune ecologică secundară.

Succesiunea ecologică primară se desfășoară având ca punct de plecare colonizarea biotopului nud cu specii din ecosistemele înconjurătoare. Biotopul nud poate proveni surpături de pante, din alunecarea gravitațională a unei depresiuni cu rocă la vedere unde se acumulează apă de izvor, rezultând un bazin acvatic, stâncării golașe proaspăt formate, dune de nisip nou formate, un izvor nou apărut, o insulă vulcanică nou formată, lava răcită a unui vulcan, coaste erodate, grohotișuri etc.

Succesiunea ecologică secundară are loc prin colonizarea unui biotop ocupat anterior de o altă biocenoză. Aici, succesiunea secundară începe într-un biotop pregătit de activitatea biocenozei precedente, unde există un sol structurat, există substanță organică, detritus, nutrienți, suficiente elemente minerale asimilabile etc. Astfel, că biotopul având de la început ă cantitate mai mare sau mai mică de energie acumulată, permite ca succesiunea secundară să se desfășoare mai rapid decât succesiunea primară. În fapt succesiunea secundară se desfășoară pe locul unde o biocenoză a fost distrusă pe cale naturală sau artificială. Defrișarea sau arderea unei păduri, colmatarea unei bălți, abandonarea unui teren agricol, bararea unui râu pe cale naturală sau artificială sunt evenimente care amorsează fiecare câte o succesiune secundară caracteristică pe locul unde a existat anterior o altă biocenoză a unui alt tip de ecosistem, la fel o erupție vulcanică etc.

În toate situațiile, succesiunea primară sau secundară începe printr-un stadiu pionier când biotopul este colonizat cu specii de plante și animale pioniere posesoare a unei mari capacități biologice de adaptare, diseminare și reproducere. Între aceste specii se stabilesc legături de ordin structural, funcțional și informațional. Diversitatea lor este redusă. Au cicluri scurte de viață și mecanisme slabe de control privind mărimea populațiilor. Între populații sunt legături trofice scurte și simple, iar interdependența chimică este slabă. Nișele ecologice sunt puțin specializate și permit pătrunderea de noi specii. Producătorii primari sunt reprezentați prin puține specii de plante. Competiția lor pentru resurse de energie și substanțe este redusă, iar rata de acumulare a energiei prin biomasă este rapidă.

Pe parcursul succesiunii, treptat au loc remanieri ale compoziției floristice și faunistice și ale conexiunilor dintre părțile lor componente. Biocenoza se diversifică. Toate nișele ecologice se ocupă. Speciile caracteristice sau dominante au durată lungă de viață. Mijloacele de apărare și control ale creșterii populațiilor sunt din ce în ce mai perfecționate. Între indivizii aceleiași populații ce compun biocenoza se stabilesc conexiuni multiple de natură trofică și biochimică, conferind ecosistemului o stabilitate tot mai ridicată. Pe măsura apropierii de faza de maturitate ritmul de acumulare energetică în ecosistem scade. Ecosistemele mature sunt definite prin stadiul de climax. În acest stadiu între biocenoză și biotop există un echilibru relativ asigurând menținerea îndelungată a acelorași structuri și funcțiuni.

Observațiile noastre ecologice pe parcursul a 20 de ani asupra unor bazine acvatice din zona de deal și de munte aflate în Carpații și Subcarpații de Curbură ne-au permis stabilirea succesiunii ecologice cu evoluții diferite. Procesele de viață modifică în decursul timpului starea morfologică a bazinelor. În cadrul dinamicii lor ecosistemele sunt transformate ireversibil din lac în baltă, mlaștină și uscat. Un ecosistem acvatic este înlocuit de unul uscat pe care se instalează pajiștea și apoi plante lemnoase dacă se află în apropierea unui ecosistem forestier. Are loc o succesiune ecologică primară urmată de o succesiune ecologică secundară. Rolul principal în procesul ecologic de fond al modificărilor îl au macrofitele. Biomasa vegetală acumulată depășește cu mult consumul și determină colmatarea. Animalele fitofage sunt slab reprezentate, la fel consumatorii secundari. Acumularea biomasei vegetale determină colmatarea. Procesul de colmatare organică se desfășoară în două moduri. Macrofitele formează an de an depozite pe fundul apelor, mai ales în zona litorală. Acestea permit înaintarea țărmului în interiorul lacului micșorându-i suprafața și adâncimea. Cu timpul ajunge în faza de baltă, apoi mlaștină și, în cele din urmă, devine mediu terestru. În alte situații, la marginea lacurilor se formează peste oglinda de apă un plaur de țărm care înaintează treptat, ocupându-l și colmatându-l ca urmarea a depunerilor organice.

Plaurul format în lacurile cantonate pe dealurile înalte și în zona montană se datorește macrovegetației ierboase din care nu lipsesc speciile: rogozul (Carex sp.), trifoiștea (Menyanthes trifoliata) și mușchiul de turbă (Sphagnum sp.). Aceste specii formează un adevărat pod care înaintează pe luciul de apă, colmatând an de an spațiul acvatic de sub el. Aciditatea apei nu permite mineralizarea decât într-o foarte mică proporție. Materia organică depozitată este transformată progresiv în turbă. Cu timpul, în cuveta lacurilor colmatate se instalează mlaștina oligotrofă unde vegetația este dominată de mușchiul de turbă, rogozul și alte specii caracteristice acestei biocenoze. Cele menționate se pot vedea în sfagnetul Bâlbâitoarea din [NUME_REDACTAT], jud. Prahova, sfagnetele [NUME_REDACTAT], Lacul cu mușchi, [NUME_REDACTAT] cantonate pe dealul cu lacuri din com. Bisoca, [NUME_REDACTAT] sub vârful Mălâia din [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] din [NUME_REDACTAT], sfagnetul [NUME_REDACTAT] din com. [NUME_REDACTAT], jud. Buzău. Pe suprafața acestor mlaștini oligotrofe înaintează speciile lemnoase ca aninul negru (Alnus glutinosa), zălogul (Salix cinerea). Dintre toate succesiunea cea mai tipică, unde procesele de colmatare organică sunt în plină desfășurare, se poate vedea acum în sfagnetul Bâlbâitoarea, localizat în partea de sud-vest a [NUME_REDACTAT], pe versantul stâng al [NUME_REDACTAT], din punctul Stângaciul, jud. Prahova.

3.3.1 Clasificarea ecosistemelor

Ecosistemele din natură ocupă trei medii de viață: acvatic, terestru și subteran. Ele sunt ecosisteme naturale și artificiale, supraterane și subterane. Ecosistemele naturale supraterane sunt terestre și acvatice. Ecosistemele artificiale sunt supraterane, acvatice și terestre. Ecosistemele subterane sunt naturale și artificiale, terestre și acvatice. Fiecare ecosistem își are specificitatea sa. Ele sunt puțin asemănătoare sau foarte diferite.

Clasificarea ecosistemelor:

Ecosistemele naturale supraterane

Ecosisteme acvatice

Ecosisteme limnice și sărăturoase

Ecositeme lotice

Ecosistemul izvoarelor

Ecosistemul pâraielor

Ecosistemul râurilor

Ecosistemul fluviilor

Ecosisteme lacustre

Ecosistemul lacurilor dulci

Ecosistemul lacurilor salmastre

Ecosistemul lacurilor sărate

Ecosisteme palustre

Ecosistemul bălților

Ecosisteme mlăștinoase (semiacvatice/semiterestre)

Ecosistemul mlaștinilor oligotrofe

Ecosistemul mlaștinilor mezotrofe

Ecosistemul mlaștinilor eutrofe

Ecosisteme marine și oceanice

Ecosistemul neritic

Ecosistemul litoral

Ecosistemul bentonic

Ecosisteme terestre

Ecosisteme silvice

Ecosistemul pădurii de molid

Ecosistemul pădurii de brad

Ecosistemul pădurii de pin

Ecosistemul pădurii de fag

Ecosistemul pădurii de anin

Ecosistemul pădurii de mesteacăn

Ecosistemul pădurii de stejar

Ecosistemul pădurii de amestec

Ecosistemul tufărișurior

Ecosisteme de pajiște

Ecosistemul pajiștilor montane

Ecosistemul pajiștilor de dealuri

Ecosistemul pajiștilor de stepă

Ecosisteme deșertice

Ecosistemul deșerturilor (pustiurilor)

Ecosistemul semideșerturilor (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 heleșteelor

Ecosistemul puțurilor și fântânilor

Ecosisteme semiacvatice

Ecosistemul orezăriilor

Ecosisteme terestre

Ecosisteme cerealiere

Ecosistemul culturii de grâu

Ecosistemul culturii de orez

Ecosistemul culturii de ovăz

Ecosistemul culturii de porumb

Ecosisteme legumicole

Ecosistemul culturii de cartof

Ecosistemul culturii de tomate

Ecosistemul culturii de pătlăgele vinete

Ecosistemul culturii de ardei

Ecosistemul culturii de dovleci

Ecosistemul culturii de pepeni

Ecosistemul culturii de varză

Ecosistemul culturii de salată etc.

Ecosisteme floricole

Ecosistemul culturii de trandafiri

Ecosistemul culturii de lalele

Ecosistemul culturii de crizanteme etc.

Ecosisteme pomicole și viticole

Ecosistemul culturii de măr

Ecosistemul culturii de gutui

Ecosistemul culturii de prun

Ecosistemul culturii de cireș și vișin

Ecosistemul culturii de cais

Ecosistemul culturii de piersic etc.

Ecosistemul culturii furajere

Ecosistemul de cultură a lucernei

Ecosistemul de cultură a borceagurilor etc.

Ecosisteme de agrement

Ecosistemul parcurilor intraurbane

Ecosistemul parcurilor periurbane

Ecosisteme ale așezărilor umane

Ecosistemul rural (sat)

Ecosistemul urban (oraș)

Ecosisteme agricole acoperite

Ecosistemul culturii în seră

Ecosistemul culturii în solare etc

Ecosisteme zootehnice

Ecosistemul creșterii bovinelor

Ecosistemul creșterii suinelor

Ecosistemul creșterii ovinelor etc.

Ecosisteme artificiale subterane

Ecosistemul minelor de cărbuni

Ecosistemul minelor de aur

Ecosistemul minelor de sare etc.

Majoritatea acestor ecosisteme sunt prezentate în cadrul ecobiomilor

3.4. [NUME_REDACTAT] reprezintă o mare unitate ecologică structurală, funcțională și informațională a ecosferei, are aspect relativ omogen și este format dintr-o grupare de ecosisteme cu relații complexe între ele. Partea vie a ecobiomului este biomul alcătuit din totalitatea biocenozelor din cadrul ecosistemelor pe care le înglobează. Partea nevie a ecobiomului este macrobiotopul format din componente ale mediului cosmic, atmosferic, geofizic, orografic, edafic, hidrologic, geochimic care definesc biotopul ecosistemelor. Aceste componente acționează pe o mare suprafață ca sistem complex de factori ecologici abiotici, conferind biocenozelor din componența biomului aproximativ aceleași condiții de viață. Sistemul complex de factori ecologici abiotici de natură cosmică, atmosferică, geofizică, orografică, edafică, hidrologică, geochimică cu interferențe regionale și generale specifice determină tipologia și distribuția ecobiomilor la scară planetară. Având în vedere aceste relații existente în natură, macrobiotopul ecobiomului este un complex de biotopuri format din totalitatea biotopurilor care găzduiesc biocenozele ce formează biomul, adică partea vie a ecobiomului.

3.4.1.Clasificarea ecobiomilor

Pe glob există ecobiomi acvatici, tereștri și subterani.

Ecobiomi acvatici:

Ecobiomi limnicoli

Ecobiomul lotic

Ecobiomul lacustru

Ecobiomul palustru

Ecobiomul mlaștinilor

Ecobiomul deltaic

Ecobiomi marini și oceanici:

Ecobiomul marin

Ecobiomul oceanic:

Ecobiomi tereștri

Ecobiomi tundrici

Ecobiomul tundrelor arctice

Ecobiomul tundrelor antarctice

Ecobiomi silvici (forestieri)

Ecobiomul pădurilor de conifere boreale

Ecobiomul pădurilor și tufărișurilor de foioase cu frunze căzătoare din zona temperată

Ecobiomul pădurilor tropicale umede sempervirescente și semisempervirescente

Ecobiomul pădurilor tropicale xerofite cu frunze căzătoare

Ecobiomi savanici

Ecobiomul savanelor din [NUME_REDACTAT] savanelor din sudul [NUME_REDACTAT] savanelor din nordul și estul [NUME_REDACTAT] stepici

Ecobiomul stepelor din [NUME_REDACTAT] stepelor din America de [NUME_REDACTAT] stepelor din America de [NUME_REDACTAT] deșertici

Ecobiomul deșerturilor reci (nivogluciare)

Ecobiomul deșerturilor temperate subtropicale și tropicale

Ecobiomi montani

Ecobiomi agricoli

Ecobiomul culturilor ierboase anuale și bienale

Ecobiomul pășunilor și fânețelor permanente

Ecobiomul plantațiilor de pomi și arbuști fructuferi

Ecobiomul culturilor protejate

Ecobiomul complexelor zootehnice de creștere intensivă a animalelor

Ecobiomi subterani

Ecobiomul subteran natural

Ecobiomul subteran antropic

3.4.2. Repartizarea ecobiomilor pe suprafața [NUME_REDACTAT] ecobiomilor pe suprafața Terrei este inegală. Din suprafața de 510 milioane km2 ai planetei, suprafața ocupată de ecobiomi acvatici marini și oceanici este de 361 milioane km2, adică 71%, iar uscatul, cu multitudinea de ecobiomi ai săi, întrunește 149 milioane km2, adică numai 29%. În cadrul celor două emisfere polare, repartizarea domeniilor acvatice și terestre diferă. În emisfera de nord (boreală), suprafața uscatului este de 100 500 000 km2, iar a mărilor și oceanelor 154 500 000 km2, raport de 1:1,5, iar în emisfera de sud (astrală) uscatul are 48 500 000 km2, în timp ce mările și oceanele au 206 500 000 km2, raport 1:4. Data fiind diferența dintre ele, prima se numește emisfera continentală, iar a doua emisferă oceanică.

Pe longitudinea și altitudinea suprafeței terestre, ecobiomii sunt repartizați în funcție de climă, unde principali factori genetici sunt temperatura medie anuală, cantitatea medie anuală de precipitații și evapotranspirația.

În cadrul fiecărui domeniu de viață există mai multe tipuri de ecobiomi. Pe suprafața terestră a globului pământesc, de la nord la sud, exclizând ecobiomii limnicoli, se identifică următorii ecobiomi: deșerturile reci, tundra, taigaua, pădurile de foioase și tufărișurile cu frunze căzătoare din zona temperată, pădurile mixte de conifere și foioase din zona temperată, stepele, pădurile sclerofile rare tropicale, pădurile tropicale cu frunze căzătoare și pădurile umede cu frunze persistente.

Clima are un rol determinant în zonalitatea vegetației și respectiv a ecobiomilor tereștri unde vegetația îi edifică. Zonalitatea este latitudinală și altitudinală. Pe latitudine și altitudine temperatura și cantitatea de precipitații au un caracter zonal. Pe latitudine aspectul este gennerat de repartiția diferită a energiei radiante având în vedere poziția pământului față de soare, de relieful variat pe care îl are uscatul, de distribuția solurilor, de repartiția neuniformă a uscatului și a apelor, de temperaturile diferite ale curenților oceanici care se află în relație directă cu coastele continentale. Pe altitudine apare o diferențiere zonală privind temperatura și cantitatea de precipitații. Pe măsura creșterii altitudinii, aceste condiții ecologice generate de factorii abiotici, asigură o zonalitate a vegetației și a ecosistemelor mult mai bine exprimată în raport cu latitudinea.

Pe alocuri, distribuția vegetației latitudinală și altitudinală este perturbată de factorii ecologici azonali de natură fizico-geografică care realizează tipuri de vegetație azonală sau inversiuni de vegetație cu exprimare clară în edificarea unor anumite tipuri de ecosisteme.

În concluzie, climatul exprimat prin variația căldurii și umidității asigură răspândirea speciilor de plante, animale și respectiv a ecosistemelor terestre configurând la scară planetară tipurile de ecobiomi tereștri.

3.5. Structura organizatorică a ecosistemului

În fiecare ecosistem părțile esențiale de organizare sunt: biotopul și bioceneza. Biotopul, format din factori ecologici abiotici, se află în strânsă corelație cu biocenoza, formată din populații de plante, animale și bacterii. în biocenoză există o stare complexă de funcționare dependentă de starea structurală a biotopului.

3.5.1. [NUME_REDACTAT] reprezintă un sistem abiotic sau abiogen format dintr-un complex de factori ecologici prezenți Într-o anumită porțiune a suprafeței Pământului sau a părții lui sub tera ne care asigură mijloacele materiale necesare biocenozei. El constituie o unitate cu cel mai divers conținut. Diversitatea și variabilitatea componentelor îi conferă specificitatea. Faptic, condiționează compoziția biocenozei și are rol de unificare, integrare.

Elementele componente ale biotopului provin și aparțin litosferei, hidrosferei, atmosferei și cosmosului. La formarea lui participă solul și substratul geologic format din roci cu anumite însușiri fizice și chimice, apa și atmosfera cu însușiri fizice și chimice proprii, energia radiantă generată de Soare, gravitația și magnetismul Terrei.

Între elementele biotopului și biocenozei există o întrepătrundere totală. Natura lor fizică și compoziția chimică le permite să realizeze forme de îmbinare foarte variate, formând un complex ecologic deosebit de sudat de care depinde existența vieții.

Factorii abiotici sau abiogeni ai mediului, ca părți sau elemente ale sistemelor nevii în dinamica lor, sunt și acționează ca factori ecologici. Factorul ecologic reprezintă o componentă a biotopului cu însușiri de forță motrice ce determină apariția și întreținerea unui proces ecologic. Procesul ecologic constituie o succesiune de acțiuni, de stări sau fenomene prin care se produce transformarea, respectiv evoluția în timp a sistemului sub influența unui factor ecologic sau a unui complex de factori ecologici. Factorii ecologici sunt diferiți și specifici pentru anumite zone de longitudine, altitudine și relief, determinând particularitățile fiecărui biotop ce condiționează la rândul său instalarea și existența unui anumit tip de biocenoză.

În fiecare ecosistem, factorii ecologici ai mediului nu au valori constante, ci variază între anumite limite. Variațiile pot avea sau nu periodicitate. Variațiile cu periodicitate și o anumită amplitudine au caracter de regim. Populațiile ce compun biocenoza prin selecție naturală s-au adaptat la variația periodică a diferiților factori ecologici manifestați între anumite limite de toleranță. Prin adaptare, biocenoza răspunde corelativ regimului, ritmului și amplitudinii variațiilor periodice impuse de factorii ecologici., Variațiile externe ale acestor factori constituie limitele de toleranță pentru menținerea vieții unor populații sau specii. Variațiile fără periodicitate apar neașteptat și adesea depășesc ca amploare limitele variațiilor de regim. Asemenea variații au caracter de perturbare, de "zgomot" pentru sistemul biocenotic și devin factori limitanți. Efectul constă în eliminarea unui număr mai mare sau mai mic de indivizi din cadrul populațiilorbiocenozei. Implicațiile sunt diverse, în unele cazuri catastrofale. Reducerea sub anumite limite a numărului de indivizi poate duce la dispariția unor populații din cadrul biocenozei. Acest aspect este determinat de presiunea dușmanilor și a concurențelor care acționează destructiv asupra lor. Dispariția unei populații sau a mai multor populații presupune o restructurare a relațiilor dintre populațiile rămase în biocenoză. În situația când totuși, pornind de la un număr mic de indivizi populația se reface, genotipul ei va fi diferit față de cel al populației inițiale. Caracteristicile adaptati ve ale populației se schimbă atrăgând după sine mai mult sau mai puțin pregnant modificarea relațiilor cu alte populații.

Factorii ecologici ai biotopului joacă un rol determinant în activitatea ecosistemului. Ei provoacă sau influențează fenomene fizice, chimice și biologice cu exteriorizarea unei anumite stări structurale și funcționale a ecosistemului. Ei provin din mediile cosmic, geofizic, orografic, edafic, hidrologic, atmosferic, geografic, biocenotic. În cadrul învelișului terestru, apa, aerul și solul sunt elemente fini te. Transformările și prefacerile lor nu generează cantități în plus. Din acestea aerul, apa, o parte din elementele minerale ale scoarței terestre și din organismele biocenozei se află într-un continuu circuit.

3.5.2. Elemente ale mediului cosmic, diversitatea și actiunea lor în ecosistem

Lumina și temperatura sunt factori ecologici abiotici fizici care provin în principal din mediul cosmic. Ele sunt generate de radiația solară și se propagă sub formă de raze calorice, luminoase, electromagnetice. Fiecare componentă a radiației solare are o anumitălungime de undă: radiațiile ultraviolete 0,28 – 0,38μ; radiațiile luminoase 0,38 – 0,78 μ; radiațiile infraroșii 0,78 – 3 μ. În radiațiile luminoase are loc procesul de fotosinteză. Radiațiile infraroșii și ultraviolete sunt invizibile, dar percepute prin efectele lor termice. Acțiunea lor este covârșitoare pentru stimularea și existența vieții. Ele generează multipfe fenomene climatice care infuențează prezența și funcționalitatea ecosistemelor.

Lumina, proveniența și rolul ei ecologic

Lumina are importanță ecologică maximă. Sursele cosmice de lumină sunt Soarele și stelele aflate în afara sistemului nostru solar. Izvorul de lumină și energie termică provine din reacțiile termonucleare. Lumina venită de la Soare este cea mai importantă. Ea este produsă de radiațiile cu lungimea de undă de 0,39 – 0,76 μ și reprezintă principala sursă de energie pentru viața de pe Pământ.

Compoziția, intensitatea și durata de iluminare în ecosisteme se schimbă în funcție de mai mulți factori: unghiul de cădere a fazelor solare, transparența atmosferei, nebulozitatea etc. Prezența norilor, a ceții, a unor gaze în atmosferă micșorează intensitatea luminii, care devine difuză. Lipsa lor face ca luminozitatea să fie maximă. Formele de relief modifică intensitatea luminii. Văile adânci sunt mai slab luminate decât vârfurile munților. Intensitatea luminii diferă, de asemenea, de la nivelul mării spre vârfurile înalte ale munților. Local, intensitatea luminii este modificată de factorii biotici. Într-o pădure luminozitatea este mult mai slabă decât în afara ei. Prezența arborilor și desimea lor influențează intensitatea luminii din interiorul ecosistemului de pădure și tufărișuri.

În cursul a 24 ore, ziua alternează cu noaptea. Iluminarea în cursul unei zile are o curbă ascendentă și una descendentă. Iluminatul debutează slab dis-de-dimineață și crește în intensitate către amiază, după care începe să scadă progresiv până la instalarea nopții. Lumina variază în intensitate și ca durată în cursul anotimpurilor. Durata iluminării crește primăvara către vară, când ajunge maximă, apoi începe să scadă către toamnă și până iarna, când este cea mai scurtă.

Ecologic, lumina permite perceperea lumii înconjurătoare, face posibilă comunicarea între indivizii populațiilor, între populațiile unui ecosistem și mai mult decât atât servește ca sursă de energie pentru fotosinteză. Sub acțiunea luminii are loc fotoliza apei, reducerea CO2 și biosinteza de substanță organică. Procesul are loc în toate plantele ce conțin clorofilă indiferent de dimensiunea lor și ecosistemul din care fac parte, terestru sau acvatic. În ele materia anorganică este transformată în materie organică, ce constituie direct sau indirect sursa de hrană Într-un ecosistem. Sub acest aspect, sursa solară de lumină reprezintă baza existenței și funcționalității ecosistemelor din cadrul ecosferei. Dispariția luminii solare ar duce catastrofal la dispariția plantelor fotosintetizante, atrăgând după sine dispariția animalelor și a omului, din lipsă a posibilității de nutriție, a creșterii concentrației de CO2 în natură, paralel cu diminuarea oxigenului.

Lumina are importante efecte În dirijarea ritmurilor de viață diurn și anual, precum și parcurgere a diverselor stadii de dezvoltare. Ea acționează asupra organismelor prin compoziția, intensitatea și durata ei diurnă și anuală.

Rolul informațional al luminii se materializează prin perceperea de către viețuitoare a unor semnale ale lumii exterioare ce implică anumite activități În cadrul ecosistemelor. Unele plante la sosirea serii [NUME_REDACTAT] florile, iar dimineata le deschid. de exemplu păpădia (Taraxacum officinale). inul (Linum usitatissimum), măcrișul (Oxalis acetosel/a). Altele își deschid florile seara și le închid dimineața, de exemplu regina nopții (Nicotiana alata), tutunul (Nicotiana tabacum), barba-împăratului (Mirabilis jalapa). Multe specii de plante' își orientează frunzele în jos peste noapte, de exemplu hrișca urcătoare (Polygonum convolvulus), iar altele le orientează în sus, de exemplu inul, varza (Brassica oleracea) etc. Aceste modificări morfofuncționale sunt provocate de variații ale intensității luminii și sunt cunoscute sub numele de fotonastii. La animale perceperea culorilor, formelor. și a mișcărilor determină numeroase și variate corelații funcționale în cadrul populației și între populațiile biocenozei. Prezența sau absența luminii sau intensitatea diferită a luminii etimulează sau încetinesc activități trofice, de reproducere. de apărare etc. Durata perioadelor de lumină influențează înflorirea plantelor, căderea fi-unzelor. formarea bulbilor și a tuberculilor; la multe animale nevertebrate le provoacă intrarea în diapauză. la păsări influentează maturizarea sexuală și începerea mi grațiilor etc. Lumina declanșează și reglează procesele functionale diurne, ale fenofazelor și ale stadiilor de dezvoltare. Desfășurarea proceselor ecologice și a multiplelor activități stimulate de lumină sunt la rândul lor influențate de temperatură.

Temperatura, proveniența și rolul ei ecologic

În cadrul ecosistemelor temperatura provine din surse cosmice, surse interne planetare, surse artificiale și surse biologice. Sursa cosmică a temperaturii generate de Soare prin radiatiile infraroșii și ultraviolete este de cea mai mare importanță pentru toate ecosistemele pe care le are Terra. în cadrul ecosistemelor, fluctuatiile de temperatură au caracter de regim. Oscilațiile mari au caracter de zgomot. Direct sau în corelație cu alți factori ecologici condiționează structura și activitatea biocenozelor din ecosisteme. Ea induce elaborarea adaptărilor la nivelul populațiilor prin care se asigură persistenta speciilor. Sursa de încălzire a atmosferei, a solului, a apei etc. este radiația solară. care se propagă sub formă de raze calorice luminoase și electrice. Efectele termice ale radiatiei calorice sunt date de radiațiile infraroșii și ultraviolete. Energia radiantă venită de la Soare se numește insolație. O parte a energiei este absorbită de mediile fizice și biotice, iar altă parte este reflectată în spatiu. Cantitate a de energie calorică ajunsă la suprafața ecosistemelor depinde de constanta solară. unghiul de incidență al fazelor solare, grosimea și coeficientul de transparență al atmosferei. încălzirea prin radiatia solară nu este uniformă în spatiu și nici constantă în timp. Încălzirea mediilor de viață diferă. Aceeași cantitate de căldură încălzește uscatul de două ori mai mult decât apa. Deosebirea de încălzire între uscat și apă este dată de însușirile lor fizice și de structură. Apa are o căldură specifică mai mare decât uscatul. Se încălzește mai încet și se răcește mai încet decât el. Sub acest aspect condițiile de încălzire ale aerului la suprafața mării sau la suprafața unui lac mare sunt cu totul altele decât cele existente deasupra uscatului, unde o mare importantă în încălzirea lui o are configuratia reliefului. natura și structura solului, prezenta sau absența covorului vegetal, prezența zăpezii etc.

Relieful influențează condițiile încălzirii prin altitudine și expunerea versanți lor. Altitudinal temperatura medie anuală scade cu loC la 200 m. Din această cauză temperatura de la nivelul câmpiilor este mai ridicată decât la nivelul dealurilor și podișurilor și cu atât mai mult fată de culmile munților. Temperatura de la baza muntelui este mai ridicată decât în zona alpină. Expunerea versantilor față de căderea razelor solare este diferită. Unii versanți sunt bine însoriti, alții mai puțin, iar alții deloc. În raport cu acestea ecosistemele diferă considerabil între ele.

Solul nisipos sau argilos, uscat și aÎanat. umed și compact, acoperit cu vegetație sau complet descoperit influentează procesul de încălzire. Puterea de absorbție a radiatiilor calorice de către sol depinde de gradul său de conductibilitate. Solurile închise la culoare absorb 85 – 90% din radiațiile calorice primi te, iar restul de 10 – 15% se reflectă. Solurile uscate și afânate au conductibilitate redusă, se încing foarte repede; cele compacte și umede au conductibilitate mare, se încălzesc mai greu și se răcesc mai greu.

Covorul vegetal are o mare suprafață de recepție a razelor solare, absoarbe 74% și reflectă 26%. Consumul de căldură realizat de plante le stimulează fotosinteza, transpirația și respirația, stimulează în corpul lor circulația sevei brute și elaborate; stimulează producți_ și productivitatea plantelor care formează baza trofică într-un ecosistem.

Zăpada, ziua reflectă razele solare în proporție de 75 – .90%; iar noaptea intensifică iradiația terestră. Nopțile de iarnă cu zăpadă sunt mai reci decât cele fară zăpadă.

Prin radiație, suprafața Pământului (uscat și apă) cedează atmosferei cea mai mare parte din căldura primită de la Soare producând încălzirea ei.

Valorile termice zi/noapte și anotimpurile nu sunt aceleași pe suprafața Terrei. Diferențele sunt foarte mari. în aceeași unitate de timp există o anumită temperatură în zona tropicală, subtropicală temperată și poiaTă. Se înregistrează diferențe mari de temperatură și pe teritorii mai restrânse. în zona temperată, există variații termice regionale dirijate de o multitudine de factori care acționează în ecosistem în funcție de valoarea lor, iar sumele medii anuale ale radiației corespund intensității în timp a insolației. Ținându-se cont de menționările Iacute, pe teritoriul României, sumele medii ale radiației solare prezintă deosebiri în raport de nebulozitate, latitudine, altitudine, particularități meteorologice ale peisajului geografic etc. Pentru jumătatea de nord a țării sumele se grupează între 110 – 117 kcal/cm2/an, iar pentru jumătatea de sud se grupează între 120 – 127 kcal/cm2. În decursul anului, pentru partea de nord a României, valorile lunare alebilanțului radiativ sunt pozitive în intervalul martie – noiembrie iar pentru partea de sud și sud-est între lunile februarie – noiembrie. Iarna, valorile bilanțului radiativ sunt în general negative, fără a scădea sub – lkcal/cm2/lună.

Primăvara, valorile bilanțului radiativ cresc cu circa 2 kcal/cm2 în fiecare lună, vara ajung și se mențin în jurul valorii de 8 kcal/cm2 pe lună, iar începând din jumătatea lunii august și în luna septembrie bilanțul radiativ scade, prezentând diferențieri mai mari de 1 kcal/cm2/lună între regiunile nordice și cele sudice.

În cadrul ecosistemelor, limitele minime și maxime de fluctuație a temperaturii variază de la specie la specie și induc stări latente în cadrul populațiilor din biocenoză. Temperaturile aflate între cele două extreme induc stări active. Temperatura optimă stimulează activitatea trofică și de reproducere a populațiilor, cu cele mai mici pierderi de energie. Temperatura optimă cerută de populațiile unei biocenoze variază. Ele sunt adaptate la un anumit regim termic optim. Rostul adaptărilor este de a meriține balanța termică a fiecărui individ din cadrul populației. Pierderile de energie trebuie să fie compensate prin intrări de energie, realizată de radiație, conducție, convecție, nutriție, ultima asigurând căI dura metaboli că.

Adaptările organismelor în cadrul ecosistemelor la fluctuațiile termice cu caracter de regim sunt corelate morfologic, fiziologic și comportamental. Morfologic, adaptarea la frig se realizează în mare parte prin desimea penajului la păsări și creșterea numărului de peri la mamifere o dată cu năpârlirea. Animalele din regiunile reci au extremitățile corpului mai scurte (urechi, bot, picioare, coadă) decât animalele din aceeași familie care trăiesc în regiunile calde. Scurtarea extremităților împiedică pierderea de căldură. De exemplu, renul polar are urechile și coada mai scurte decât renul roșcat din zone mai sudice. Este ușor de observat la animalele poichiloterme și homeoterme reacția la scăderea temperaturii mediului ambiant. Ele trec la stări fiziologice și comportamentale speciale și sunt caracteristice unor anumite populații. Adaptările constau în starea de amorțire, somnul de iarnă și hibernare. Starea de amorțire este frecventă la viermi, moluște, insecte în diferite stadii de dezvoltare, pești, amfibieni, reptile. Metabolismul devine extrem de redus, iar temperatura se apropie mult de a mediului ambiant. Unele animale vertebrate poichiloterme cum sunt peștii (crapul, plătica) iemează în grupuri în locuri mai adânci din apă, unele specii de șerpi se adună mai mulți sub rădăcinile arborilor etc. Sonmul de iarnă este întâlnit la veverițe, cârtițe și urși.

Vara aceste animale se comportă ca homeoterme, iarna însă temperatura corpului coboară până la 5 – 10°C. Prin această adaptare supraviețuiesc sezonului rece al anului. Hibernarea este întâlnită la multe populații de animale homeoterme cum sunt: ariciul, popândăul, pârșul, hârciogul, diferite specii de șoareci, liliecii etc. Temperatura corpului scade, apropiindu-se de cea a mediului ambiant. Scade frecvența respiratorie, scade ritmul cardiac, iar procesele metabolice se reduc la minimum. Migrația de iarnă este caracteristică multor specii de păsări și este determinată de lipsa hranei. Ele vin pe teritoriul României primăvara și pleacă toamna. Migrația se realizează pentru multe populații pe distanța de mii sau zeci de mii kilometri. Sosirea păsări lor migratoare în România și plecarea lor din România determină modificări periodice importante în structura și funcționarea ecosistemelor. Acest aspect se poate ușor constata în toate ecosistemele supraterane, dar mai ales în ecosistemele [NUME_REDACTAT].

Focul, proveniența și rolul lui teologic. Focul este un factor ecologic fizic natural rezultat în urma supraîncălzirii terestre, descărcărilor electrice sau factor ecologic artificial ca rezultat al activității sau acțiunii umane. El poate avea caracter destructiv asupra pădurilor, culturilor de cereale și efecte favorabile asupra altor ecosisteme așa cum sunt bălțile cu stufării din [NUME_REDACTAT] sau în stepele semideșertice africane. El influențează structura biocenozelor, succesiunea ecologică și productivitatea biologică și nu modifică structura și însușirile solului. Acționează, de asemenea, ca factor de selecție asupra populațiilor din cadrul biocenozeJor. De exemplu, în [NUME_REDACTAT], arderea stufului provocatăde om aduce îmbunătățiri calitative considerabile. Prin ardere, sărurile minerale conținute în corpul plantei sunt redate solului și apei. Acestea, sub formă de săruri ușor solubile, reintră în circulația materiei vii prin intermediul plantelor. Stuful prezintă adaptări pentru continuitatea biocenozei. Mugurele central de pe rizom este protejat prin suprapunerea tecilor a numeroase frunze. Acestea îl apără de frig și de acțiunea focului. Aerul și umezeala aflate între straturile frunzelor reprezintă un excelent termoizolator. Regiunile stuficole incendiate dau o producție mai mare de stuf și de calitate superioară (L. Rudescu, C. Niculescu, 1. P. Chivu, 1965).

3.5.3. . Elemente ale mediului geofizic, diversitatea și acțiunea lor în ecosistem

Elementele mediului geofizic aparțin globului pământesc. Ele sunt reprezentate printr-un sistem de factori ecologici, fizici, constau din gravitație, magnetism, căldură și radioactivitate și intervin în structura și funcțiile ecosistemului.

Gravitația reprezintă forța de atracție pe care o exercită Pământul asupra tuturor corpurilor ce se află în aer, pe suprafața sau în interiorul său. Intensitatea gravitației nu este uniformă la suprafață și nici repartizată egal în adâncime. Cauza o constituie neomogenitatea de structură, neregularitățile scoarței și mișcările de rotație a Pământului. Accelerația gravitației variază în funcție de relief. Este mai mare în zonele de câmpie și în ariile ocupate de mări și mai mică în regiunile muntoase. Ea scade de la poli spre Ecuator. Tot ea determină presiunea maselor de apă.

Ecologic, gravitația influențează configurația și evoluția biotopurilor terestre și marine. Sub influența forței gravitaționale au loc prăbușirile de roci, alunecările de teren, solifuziunea, tasarea rocilol sub influența forței gravitaționale mișcarea apei pe suprafața scoarței terestre are un singur sens, din puncte mai înalte ale reliefului spre cele mai joase, rezultând apele curgătoare, pâraiele, râurile, fluviile. Gravitația intervine parțial în stratificarea apei din ecosistemele lacustre, mări și oceane. Apele mai calde și respectiv mai ușoare se află către suprafața pelagialului ca biotop, iar cele mai reci și deci mai grele la adâncime. În mediul acvatic marin forța gravitațională impune curenți verticali ce pornesc de la suprafață spre adâncime. Forța gravitațională antrenează în toate ecosistemele acvatice căderea organismelor moarte din masa apei spre fundul bazinelor, iar fu ecosistemele terestre căderea organismelor sau a unor părți din organism (frunze, petale, fructe, crengi etc.) spre sol. Organismele vii din mediul acvatic (plante și animale) și din mediul aerian (animale) cheltuiesc multă energie pentru a le explora. Forța gravitațională este învinsă de organisme prin adaptări speciale morfo-funcționale.

Câmpul magnetic terestru se manifestă prin linii de forță magnetice asupra unor corpuri din jurul Pământului. Acul magnetic se așază de-a lungul acestor forțe pe direcția nord-sud. Liniile de forță ale câmpului magnetic converg spre polii magnetici care nu coincid cu axa polilor geografici. Polul negativ magnetic (N) se află la 73° latitudine nordică și 100° longitudine vestică; polul pozitiv magnetic (S) la 69° latitudine sudică și 145° longitudine estică. Intensitatea magnetică este maximă la polii magnetici și scade la Ecuator. Declinația magnetică variază ca valoare spre vest și spre est față de meridianul geografic. În țara noastră declinația magnetică variază de la 0°, la Timișoara, la 2° declinație vestică in partea de est a țării, la Galați. Înclinația magnetică, constând din unghiul pe care îl face acul magnetic cu planul orizontal al locului, nu este aceeași. Izoclinele reliefului sunt variabile.

Elementele magnetismului terestru reprezentate de intensitate, declinație, înclinație nu sunt constante ci suferă variații diurne, anuale, seculare. Uneori acestea suferă modificări bruște rezultând furtuni magnetice determinate de petele solare, cutremurele de pământ, erupțiile vulcanice, aurorele boreale etc. Furtunile magnetice sunt variatii ale câmpului magnetic terestru cu manifestări neregulate din care rezultă curentii telurici care circulă la suprafața Pământului. Aceștia produc perturbații in ecosisteme, în orientarea navigației și în telecomunicații. Perturbațiile din ecosisteme constau în dereglarea funcțională a activităților din cadrul biocenozelor.

Radiația termică a Pământului își are origine a într-o sursă externă, Soarele, și alta internă, degajată din interiorul globului pământesc.

Căldura extraterestră este simțită în scoarta terestră până la 30 cm adâncime pentru zona temperată și până la 4 m adâncime pentru zona caldă a globului. De la suprafață și până la aceste adâncimi în scoarță se găsește pătura cu temperatura constantă. Aici se resimt variațiile de temperatură desfășurate la exteriorul Pământului. [NUME_REDACTAT] Română pătura cu tempera tură constantă se află la adâncimea de 25 – 30 cm, iar temperatura ei este de 11,50C. [NUME_REDACTAT] crește cu adâncimea, în funcție de conductibilitatea termică a rocilor și de poziția stratelor. Temperatura crește în medie cu l 0C la fiecare 33 m adâncime. Creșterea pe această adâncime a temperaturii cu 1 0C se numește treaptă geotermică, iar numărul de grade cu care crește temperatura la 100 m pe verticală se numește gradient gebtermic. Treapta geotermică este mai mică în regiunile vulcanice (l0 m), in regiunile cu izvoare termale și în regiunile petroliere unde au loc reacții chimice externe. De asemenea, ea variază în funcție de natura petrografică a roci lor, tectonica regiunii și procesele geochimice din scoarță. Gradientul geotermic crește numai în litosferă, unde prezența elementelor radioactive ajută la mărirea treptată și continuă a energiei termice.

Căldura intraterestră este importantă pentru ecosistemele subterane. Ea influențează activitatea din ecosistemele terestre și acvatice ale peșterilor. Influențează, deasemenea, desfășurarea activității organismelor și în ecosistemele aflate deasupra scoarfei terestre. Multe organisme de animale nevertebrate, în anotimpul rece, coboară în pătura cu temperatura constantă a scoarței, de asemenea, unele animale vertebrate se protejează împotriva temperaturii scăzute a iernii săpându-și adăposturi în această pătură.

Radioactivitatea este proprietatea pe care o au unele elemente chimice de a se dezintegra și transforma în alte elemente chimice, cu eliberare de energie calorică și radiații de tip alfa, beta, gamma. [NUME_REDACTAT] posedă o cantitate importantă de materie radioactivă. Ea se află într-o continuă dezintegrare atomică cu generare de noi elemente chimice și emiterea de radiații energetice. Dezintegrarea aduce cu sine pierderea unei părți din masa corpului sub formă de atomi stabili. Elementele uraniul, thoriul, actiniul și radiul aflate în scoarța terestră au pondere atomică mare în comparație cu alte elemente radioactive. Atomul lor prin dezintegrare se transformă, în final, în elemente chimice cu greutate atomică mai mică, respectiv în plumb. În seria dezintegrărilor prin care aceste elemente se transfonnă în izotopi ai plumbului se produc nuclee de heliu. Prin emiterea de particule din atomul lor și formarea de noi corpi se degajă energie. Toate racile Pământului conțin elemente radioactive. Dezintegrarea radioactivă este însă mai intensă în scoarța terestră decât în învelișurile mai interne. Probabil aici frecvența elementelor chimice radioactive este mai mare.

Energia radioactivă joacă un mare rol în determinarea regimului termic al Pământului și constituie principalul izvor de energie ce alimentează forțele endogene care acționează asupra scoarței terestre. Anual, Pământul pierde prin radiație în spațiul cosmic o însemnată cantitate de căldură. Căldura terestră iradiată este completată de energia termică rezultată din procesele radioactive desfășurate în masa Pământului. Energia radioactivă pune în mișcare materia intratelurică ce implică geneza proceselor geomorfologice. .

În zonele unde scoarța terestră are concentrații foarte ridicate de radiu, uraniu și thoriu (provincii uranice), biocenozele ecosistemelor sunt puternic influențate de radioactivitate.

Mediul geochimic radioactiv acționează prin dezintegrarea elementelor ca factori ecologici radioactivi. În toate tipurile de ecosisteme procesele ecologice sunt controlate de factorii ecologici radioactivi. În mod obișnuit, se realizează pe cale naturală un echilibru între substanța vie reprezentată de biocenoză și fondul radioactiv al biotopului. Echilibrul este perturbat însă de utilizarea energiei nucleare în scopuri pașnice și militare. Izotopii radioadivi fonnați prin fisiune nucleară și fuziune nucleară au influență ecologică imprevizibilă asupra biocenozelor din ecosisteme, de cele mai multe ori catastrofală. Iradierea cu doze mari determină scăderea numerică a indivizilor unor specii (populații) până la dispariția din biotop. Alte specii realizează în aceste condiții creșterea numărului de indivizi. Eliminarea speciilor cu slabă radiorezistență implică restructurarea biocenozei. În cadrul ei se impune inevitabil regruparea interacțiunilor. Iradierea scade rezistența copacilor la atacul dăunătorilor, mai ales la atacul afidelor. În făgetele iradiate apar dezechilibre în relații1e ecologice dintre populații. Insectele fitofage dăunătoare realizează populații excesiv de mari. Cauza o reprezintă dispariția prădătorilor. Eliminarea acarienilor din scorburiIe copacilor (prădători) favorizează creșterea numerică a colembolelor și a altor insecte dăunătoare.

Ecologic, mecanismele de apărare a ecosistemelor înlătură parțial consecințele iradierii prin formarea de noi structuri ce păstrează integralitatea ecosistemului.

Circulația elementelor radioactive în ecosistem este determinată de activitatea de nutriție a plantelor. Rădăcinile plantelor din mediul terestru, algele monocelulare, algele pluricelulare, plantele cormofite din mediul acvatic își iau din mediul de viață și integrează în structura materiei vii diferite elemente radioactive. În acest mod plantele transferă din biotop în corpul lor mari cantități de radionuclizi. De aici, o parte din ei sunt vehiculați prin lanțurile trofice în corpurile organismelor animale din cadrul aceluiași ecosistem, în ecosisteme vecine sau foarte îndepărtate. De exemplu 90Sr este vehiculat din ocean pe uscat. În apa marină 90Sr este consumat de alge, acestea de pești, iar peștii de om. Dintr-un bazin acvatic radionucleizii pot ajunge în apa freatică, de aici în corpul plantelor dintr-o pășune, apoi în corpul animalelor ierbivore care pășunează (bovine, ovine, caprine) și de aici prin lapte sau carne în corpul omului. Activitatea vitală a plantelor realizează integrarea în circuitul trofic al biocenozelor din ecosisteme a izotopilor 90Sr, 144Ce, 106Rn. În ecosistem circuitul local de radioizotopi constă în trecerea lor din biotop în plante și animale și revenirea în biotop prin moartea și descompunerea acestor organisme. Izotopii radioactivi pot străbate de mai multe ori substanța vie reprezentată prin sistemele biologice.

Industria termonucleară poate deveni o puternică sursă de contaminare cu radionucleizi solizi, lichizi și gazoși. Un exemplu îl constituie avaria centralei nucleare de la Cernobâl (1986) și (mai recent 9 aprilie 1993) accidentul nuclear la o uzină de prelucrarea plutoniului din orașul Tomsk. În urma catastrofei de la Cernobâl, doza de iradiere în România a fost între 1 mai 1986 și I mai 1987 cu 125 miliremi/an peste normal. Particulele radioactive emanate în mediu acționează local și la mari distanțe. Ele ajung pe sol sau în bazinele acvatice prin ploaia radioactivă, reprezentată de precipitații care antrenează către suprafața Pământului particule radioactive din atmosferă. Evoluția, efectele radioactive și stoparea negativă a lor în cadrul ecosistemelor de la nivelul ecosferei constituie preocuparea permanentă a radioecologiei.

3.5.4. Elemente ale mediului orografic, diversitatea și însușirile lor ecologice

Asperitățile pe care le îmbracă suprafața scoarței terestre la scară planetară, continentală, regională sau la suprafețe mai mici constituie relieful. El este rezultatul acțiunii contradictorii al forțelor endogene și exogene ale Pământului cu rol important în structura ecosistemului. Forțele endogene sunt constructive, iar cele exogene destructive sau sculpturale. Ambele forțe lucrează simultan și interdependent. Nu pot fi separate. Forțele endogene, izvorâte din energia intraterestră, se transmit scoarței pământești prin mișcările orogenice, epirogenetice, cutremure, vulcanisme, deplasarea plăcilor și gravitația terestră, având drept rezultat trasarea aspectelor morfologice generale ale reliefului.

Forțele exogene se manifestă corelativ și interdependent pe cale alterativă, hidrologică, nivoglaciară, eoliană și biogenă prin intermediul acțiunii apei, aerului, temperaturii și organismelor vii aflate sub influența directă a energiei solare care este mai puternică decât cea intraterestră. Ea asigură un dinamism pronunțat proceselor ecologice fizico-geografice de suprafață, rezultând particularizarea formelor de relief inițiale, pozitive și negative). La scară planetară, după mărime și geneză există: forme de relief de ordinul I reprezentate de continente din bazinele oceanice; forme de relief de ordinul II care se configurează în cadrul continentelor (munți, podișuri, dealuri, câmpii) și în cadrul bazinelor acvatice (platforma continentală, abruptul continental, platforma oceanică, dorsalele oceanice, gropile abisale); forme de relief de ordinul III suprapuse pe formele anterioare, reprezentate prin forme de eroziune, reziduale și de acumulare. Ele sunt creația apelor curgătoare, ghețarilor, valurilor, vânturilor, diferențelor de temperatură între zi / noapte. Formele de eroziune sunt văile fluviatile, văile glaciare, circurile glaciare, depresiunile eoliene, canioane, caverne marine. Formele reziduale constau din culmi, vârfuri, cornete, interfluvii, terase fluviatile, custuri, roci vălurite, faleze, terase marine. Formele de acumulare sunt conurile de dejecție, luncile, deltele, câmpiile aluviale, morenele, câmpiile de loess, dunele etc.

Prin însușirile lor fizice, marile și micile unități de relief configurează starea fizică a biotopului, iar pe de altă parte particularizează însușirile unor factori ecologici abiotici, cosmici, atmosferici, hidrologici ce direcționează particularitatea biocenozelor, activitate a în biocenoze și funcționalitatea ecosistemelor.

3.5.5. Morfologia și insușirile ecologice ale reliefului major oceanic și marin

Marile depresiuni care adăpostesc apele oceanice și marine posedă un relief propriu rezultat din dinamica și structura generală a scoarței, pe de o parte, și dinamica apelor, pe de altă parte. Acțiunea de modelare a fundului acvatic aparține mareelor, valurilor, curenților marini, transgresiunilor și regresiunilor marine.

Forma reliefului întrunește multiple variații ecologice privind sedimentarea, distribuția temperaturii, compoziția și circulația apelor. Regiunile morfologice ale reliefului suboceanic și submarin sunt diferențiate și variabile în spațiu. Ele constau din:

– platforma continentală (șelful), relativ netedă și acoperită cu apă, reprezintă 8,4% din suprafața oceanului planetar. Pornește de la cota zero metri și coboară până la -200 m, uneori chiar -400 m. Se extinde prin abraziune și transgresiune marină. Se restrânge ca suprafață prin regresiune marină. Corespunde cu zona neritică. Aici apele au o dinamică deosebită. Formele de viață și biocenozele au o mare variabilitate. Fundul este acoperit cu sedimente terigene; .

– abruptul continental reprezintă fruntea platformei continentale. Se mai numește taluzul continental. Relieful abruptului este mai mult sau mai puțin accidentat. Are o pantă moderată (4 – 7°), în alte locuri este mai pronunțată. Se întinde de la -200 – 400 m la -1500 – 2500 m, în unele zone până la -3000 – 4000 m. Pe pantă se formează curenții subacvatici locali din acțiunea cărora rezultă canioane subacvatice. Îi mai sunt caracteristice văile rezultate din activitatea apelor curgătoare în perioadele de regresiune și apoi acoperite cu ape marine prin transgresiune. La gurile văilor, canioanelor și la baza întregului abrupt se acumulează sedimente formând conuri și piemonturi subacvatice;

– platforma oceanică se întinde până la -6000 m. Se află acoperită cu sedimente fine, acumulate prin căderea gravitațională a particulelor minerale și organice în masa apei;

– dorsala oceanică, reprezintă un lanț muntos subacvatic. Își are geneza în solidificarea magmei ieșite prin rift. Lățimea ei este cuprinsă între 1000 – 2000 m;

– gropile abisale (fosele) constau din adâncimi de peste 6000 m. Forma lor este alungită și îngustă. Sunt reduse ca suprafață. Cea mai adâncă groapă abisală este în regiunea [NUME_REDACTAT] din Pacific și măsoară peste 11.500 m . În adâncimea marilor gropi oceanice există o faună relictă. Adâncimile oceanelor sunt mai mari decât înălțimile uscatului.

Global, relieful oceanic sau marin întrunește caractere ecologice aparte în funcție de învelișurile lui morfologice. Apare o etajare ecologică descendentă, de la cota zero către adâncime, cu o specificitate a biocenozelor determinată de însușirile fizico-chimice ale substratului.

3.5.6. Morfologia și însușirile ecologice ale reliefului major continental

Pe suprafața continentelor se deosebesc ca forme de relief: muntele, podișul, dealul, câmpia. Diferențele dintre ele sunt date de altitudine, adâncimea fragmentării de către văi și inclinarea pantelor. Ele au însușirea de a particulariza majoritatea factorilor ecologici climatici și edafici. Calitatea și amplitudinea factorilo ecologici la scara acestor forme de relief întrunește difetențieri altitudinale, sezonale și circadiene care influențează specific existența vieții. Acționează selectiv, iar componența floristică și faunistică regională și zonală este consecința activității lor, a influențelor directe asupra speciilor ca forme de viață. Forma reliefului influențează regimul termic și cantitatea de apă ce pătrunde în sol.

Muntele este fonna de relief ce trece de 1000 m altitudine. Râurile care îl brăzdează sunt la o adâncime de cel puțin 500 m în raport cu culmile interfluviale. În cadrul lui domină suprafețe puternic înclinate, de tipul versanților. Structura de bază este orogenică. Posedă o vegetație și o faună caracteristică cuprinsă în suprafața anumitor tipuri de ecosisteme corespunzătoare însușirilor ecologice pe care le au, constând dintr-un climat umed, rece și cu vânturi frecvente. Majoritatea munților au luat naștere de pe unna mișcărilor orogenice, alții din acțiunea vulcanilor. Au înălțimi mari și foarte mari, conținând ecosisteme diverse. Lungimea lor măsoară mii de kilometri.

Podișul constă în asocierea de terenuri plate, situate la peste 300 m altitudine. Adâncimea fragmentării depășește 100 m. Este înconjurat de văi adânci și versanți abrupți. Are la bază o structură de platformă, cu o mare rigiditate și stabilitate.

Dealul reprezintă forma de relief cu înălțimi cuprinse între 300 – 1000 m, în care adâncimea fragmentării trece de 100 m. Versanții ocupă peste 80 % din suprafață. Interfluviile au aspect de culmi rotunjite, iar uneori de creste aproape ascuțite. Structura de bază este orogenică.

Pentru podișuri și dealuri condițiile climatice și edafice sunt diferite față de cele existente în regiunea montană. Clima are un caracter intermediar între climatul de munte și cel de câmpie. Configurația generală a reliefului imprimă specificitatea ecologică. Pe fundul văilor și depresiunilor, iarna cantonează aer rece. Chiciura, poleiul și bruma sunt frecvente. Acestea au implicații ecologice deosebite asupra biocenozelor din ecosisteme.

Câmpia are suprafața întinsă, plană, puțin ridicată ce nu trece de 200 – 300 m altitudine. Fragmentarea este redusă, fără a depăși 100 m. Puținele văi existente nu au versanți și maluri. La originea lor, câmpiile sunt de acumulare marină, lacustră, fluviatilă sau de eroziune (peneplenă). Ea are structură de platformă cu mare rigiditate și stabilitate. Durata anotimpului cald este mai mare, precipitațiile mai reduse cantitativ și mai tare față de celelalte forme de relief. Iarna, gerul alternează cu perioade de dezgheț. Primăvara este scurtă. Trecerea de la iarnă la vară se face aproape brusc. Condițiile ecologice climatice de aici stabilizează existența unei anumite vegetații și faune, corespunzătoare anumitor tipuri de biocenoze.

În cadrul unităților de relief menționate se individualizează particularități ale factorilor ecologici. Ariile mai mari ale diferitelor tipuri de climă manifestă local o nebănuită serie de variante cu influențe directe asupra biocenozelor din cadrul ecosistemelor. Factorul determinant îl reprezintă micile unități de relief, unde se formează un climat de adăpost sau de expunere.

3.5.7. Modificarea macroreliefului litoral și continental sub actiunea factorilor ecologici externi

Relieful major format prin forțe tectonice interne sau intratelurice s-a modificat și continuă să fie modificat sub influența unor forțe ecologice exogene cum sunt variațiile de temperatură, precipitațiile, vântul, apele curgătoare, valurile, curenții oceanici și marini, ghețarii, organismele vii. Actiunea lor este intensificată sau moderată sub influența factorilor ecologici cosmici și gravitaționali. Acțiunea combinată a forțelor ecologice exogene determină procese ecologice geomorfologice de eroziune, transport și acumulare, procese ecologice fizico-chimice de dezagregare, descompunere și dizolvare a rocilor, procese ecologice gravitaționale bruște constând din prăbușiri și alunecări sau procese ecologice gravitaționale lente reprezentare de solifuziune, tasare și sufuziune. În complexitatea lor forțele ecologice exogene sprijinite și de forțe ecologice endogene, cum sunt gravitația, cutremurele, produc modificări asupra reliefului ce se reflectă în tipul și structura ecosistemelor.

Actiunea factorilor ecologici externi asupra reliefului litoral

Apele mărilor și oceanelor nu sunt niciodată perfect liniștite. Mișcările lor sunt reprezentate de valuri, maree, curenți marini și oceanici. Ei acționează ca agenți ecologici externi care influențează morfologia și structura reliefului.

Valurile sunt mișcări ritmice ondulatorii de la suprafață ale apei. Ele sunt generate de vânturi și cutremure. Valurile de origine eoliană amestecă apa până la adâncimea de 50 m. Ele reprezintă o caracteristică a mărilor și oceanelor. Există valuri eoliene de larg numite hulă și valuri eoliene litorale. Valurile din zona litorală se comportă în funcție de țărmul întâlnit. Țărmul înalt, abrupt este lovit de valuri la temelie, îl scobesc și el se prăbușește. Acest sistem de eroziune constituie abraziunea. Forța valurilor asupra țărmului este foarte mare. Țărmul jos (plaja) nu mai ridică problema abraziunii de această amploare. Valurile sunt provocate de frecarea aerului în mișcare de suprafața apei. Înălțimea, lungimea, viteza de deplasare a valurilor depind de forța vântului și configurația bazinului. În mări, valurile sunt mai mici decât în oceane. Lungimea valurilor poate avea câteva sute de metri (200 – 500 m), iar viteza de deplasare a crestelor de 7 – 14 m/secundă.

Valurile de origine seismică sunt provocate de erupții vulcanice sau alunecarea unor straturi ale reliefului submarin. Se manifestă sub forma unor valuri înalte, puternice ce se extind de la hipocentrul cutremurului către suprafața apei. Valurile pot atinge la mal înălțimi ce depășesc 30 m. Viteza valurilor poate ajunge până la 200 m/secundă, [NUME_REDACTAT] Pacific acestea se numesc tsunami.

Prin acțiunea valurilor, relieful țărmului se modifică și o dată cu el se modifică structura și apartenența biocenozelor. Biocenozele terestre sunt înlocuite cu cele acvatice.

Mareele constau în mișcarea de ridicare și coborâre a apelor oceanice sau marine în apropierea țărmurilor. În larg mareele se manifestă prin mișcarea apei numai pe verticală; în regiunea litorală valul mareic are și o mișcare pe orizontală. Apele se ridică în fața țărmurilor înalte sau înaintează pe uscat în cazul țărmurilor joase. Înaintarea apelor constituie fluxul iar retragerea refluxul. În timpul fluxului valurile atacă părțile mai înalte ale țărmului sau pătrund pe gura văilor. La reflux cară aluviunile și depunerile de la țărm către largul mării sau oceanului. Acțiunea mareelor este dirijată de forța de atracție a Lunii și a Soarelui, iar pe de altă parte de gravitație și forța centrifugă a Pământului. Sub acțiunea combinată a acestor forțe ia naștere fluxul și reflexul ce constau din două ridicări și două coborări ale apei în 24 de ore și 50 minute. Unda mareică prezintă mare importanță ecologică. Ea acționează continuu asupra țărmurilor modificându-le relieful prin eroziune în timpul fluxului și refluxului. Lărgește gura de vărsare a fluvii lor și a râurilor, spală estuarele marilor fluvii prin înaintarea și retragerea apelor. Favorizează noi condiții de viață pentru plante și animale. În acest fel se constituie noi biocenoze adaptate la situația concretă, cea de înaintare și retragere a apelor, la noi condiții de temperatură și salinitate.

Curenții marini sau oceanici litorali sunt provocați de vânt și sunt cunoscuți și sub numele de deriva litorală. Transportă pietriș și nisip, depunându-le în zone adăpostite. Acționează cu factori ecologici limitativi asupra biocenozelor aflate pe substratul litoral.

Acțiunea factorilor ecologici externi asupra reliefului continental. Asupra reliefului major creat de forțe tectonice interne intervin forțe ale factorilor ecologici externi cum sunt: temperatura, precipitațiile, apele curgătoare, ghețarii, vântul și organismele vii. Acțiunea lor combinată modelează relieful prin procese ecologice de eroziune, transport, acumulare, procese ecologice fizice, fizico-chimice și biochimice, determinând astfel dezagregarea, descompunerea și dizolvarea rocilor. Acestora li se adaugă procesele ecologice gravitaționale dirijate de forțe interne, exteriorizate prin prăbușiri, alunecări de teren, solifuziune, tasare și sufuziune.

a. Procese ecologice de alterare a scoarței terestre. Părțile superficiale ale scoarței terestre sunt supuse permanent acțiunii de alterare prin procese ecologice fizice, fizico chimice și biochimice. Asupra sa intervin concomitent toți factorii ecologici externi ducând la transformări profunde ale rocilor și mineralelor. Rezultatul constă în evoluția structurală și geomorfologică a reliefului, cu implicații de corespondență specifică structurală și funcțională în ecosisteme.

Procesul ecologic de alterație fizică este prezent oriunde pe glob. Rocile care alcătuiesc scoarța terestră, de obicei, sunt acoperite cu o pătură de sol. Uneori sub acțiunea forțelor endogene sau a celor exogene rocile sunt scoase la suprafață sau dezvelite. Variațiile de temperatură între zi și noapte, între vară și iarnă determină dezagregarea lor. În regiunile înalte ale munților și în deșert încălzirea peste zi și răcirea peste noapte sunt foarte puternice. Diferențele de temperatură zi/noapte pot ajunge la 50 – 60°C. Contrastele mari și relativ bruște de temperatură determină dilatări și contractări ale rocilor având ca rezultat final fisurarea și dezagregarea lor în bucăți colțuroase mai mari sau mai mici, Rocile cu o structură mineralogică mai omogenă (gresii dure, șisturi cristaline) se desfac în bucăți, iar cele cu structură mineralogică eterogenă se macină, Dezagregarea se realizează prin slăbirea coeziunii între molecule ca urmare a dilatării neuniforme a mineralelor.

Dezagregarea prin îngheț este determinată de doi factori ecologici exogeni: temperatura și apa. Apa se infiltrează prin cele mai fine porozități ale rocilor. Prin îngheț își mărește volumul și exercită în interiorul lor o presiune de până la 5000 kg/cm2 producându-le crăparea.

Alterația fizică prin insolație și îngheț are ca rezultat fisurarea, apoi fragmentarea rocilor, formarea pietrișurilor din a căror fărâmițare în continuare rezultă nisipurile și praful sau pulberile.

Procesele ecologice de alterație fizico-chimică și biochimică se manifestă atât asupra sfărâmăturilor de roci provenite din dezagregare cât și asupra rocilor masive prin actiunea chimică a oxigenului, dioxidului de carbon, azotului, hidrogenului din atmosferă, vaporilor de apă și a apei, secrețiilor și excrețiilor plantelor și animalelor, rezultând procese ecologice de oxidare, dizolvare, hidratare, carbonatare și hidroliză. Rocile, sarea, gipsul, calcarul suferă un proces de dizolvare. Acțiunea proceselor ecologice menționate este corelativă. Totul depinde de calitatea și intensitatea factorilor ecologici care intervin asupra rocilor și a mineralelor din roci, rezultând descompunerea sau dizolvarea lor. Procesul ecologic de alterare se amplifică atunci când apa încărcată cu diferiți compuși chimici circulă prin ele. Un rol important îl are apa de ploaie. Conținutul bogat în acid carbonic și alți acizi pe care aceasta îi are, acționează puternic asupra rocilor mai ales în procesul ecologic de dizolvare și carbonatare. Ele descompun mai ușor diferite minerale, ducând la formarea de carbonați. Sărurile rezultate din dizolvare sunt duse de apele de infiltrație în păturile mai joase ale scoarței.

Procesele ecologice de dezagregare, descompunere chimică și dizolvare nu se desfășoară independent, ci interdependent, determinând modificarea în timp a reliefului și a ecosistemelor.

Scoarța de alterare. Produsele rezultate prin descompunerea chimică a rocilor îmbracă funcțional două aspecte: o parte este antrenată de scurgerea apei sub formă de soluții, iar o altă parte rămâne pe loc participând împreună cu produsele dezagregării la formarea scoarței de alterare, unde mineralele se ordonează după granulație. De la suprafață, unde există un strat fin și argilos, granulația crește spre adâncime, unde apar bucăți colțuroase de rocă. Partea superioară a scoarței de alterare încorporează materie organică având ca rezultat formarea solului, permeabil, permițând circulația apei, favorizând existența vieții prin prezența în ecosistem a populațiilor de plante, animale și bacterii ce formează biocenozele.

b. Procese ecologice superficiale ale scoarței terestre determinate de gravitație. În urma acțiunii de dezagregare a rocilor, acestea nu rămân pe loc, ele se deplasează sub forța gravitației prin cădere sau alunecare, din părțile mai înalte ale reliefului către cele mai joase. După natura rocilor și înclinarea pantei se deosebesc: deplasări bruște, constând în prăbușiri și alunecări de teren, sau deplasări lente, reprezentate prin soliflucțiune, lasare și sufuziune.

Prăbușirile au loc pe pante abrupte. La baza malurilor din podișuri, sub falezele reamenajate ale mărilor, sub versanții stâncoși ai muntelui, există mari cantități de material desprins și surpat din părțile lor mai înalte.

În urma proceselor ecologice de alterație fizică, fizico-chimică și biochimică asupra rocilor din zonele muntoase, rezultă grohotișul acumulat gravitațional la baza pantei. El este format din blocuri colțuroase de mărime diferită desprinse din masa rocilor. La baza unor fisuri pot apare conuri de grohotiș, pe pante abrupte se pot forma perdele de grohotiș etc. [NUME_REDACTAT], acumulări importante de grohotiș există în [NUME_REDACTAT], Hăghimaș, Bucegi. Ele sunt frecvente în etajul subalpin. Printre pietrele grohotișului există o mică cantitate de pământ provenit din praful adus de vânt și cel mineral rezultat din dezagregare, care favorizează instalarea unei vegetații ierboase, subarbustive și arbustive caracteristice. Speciile subarbustive și arbustive cu tulpini sau ramuri repente contribuie la fixarea grohotișurilor. Asociațiile vegetale de aici sunt însoțite de anumite specii de animale care împreună formează o biocenoză caracteristică corespunzătoare biotopului respectiv.

Alunecările de teren sunt deplasări ale masei de roci desprinse de substrat sub acțiunea apelor de infiltrație și gravitație. Apar frecvent în regiunile cu relief accidentat și pe pante abrupte unde peste stratul argilos se află nisipuri sau gresii. Sunt provocate de greutatea rocilor, presiunea hidrostatică din fisuri, de șocurile seismice etc. Rocile afIate deasupra argilei permit infiltrația apei, care ajunsă la ea o înmoaie și o umfIă, favorizând alunecarea. Elementele alunecării sunt: masa alunecată, linia de desprindere, suprafața de alunecare și fruntea alunecării. Implicațiile ecologice locale sunt deosebite. Ele antrenează și alte terenuri, distrug culturi, locuințe, căi de comunicație. Împăduririle previn alunecările.

Soliflucțiunea este o alunecare superficială, discontinuă și lentă a păturii superficiale de sol ce ondulează ușor panta înierbată. Cauza o reprezintă procesul ecologic de îngheț și dezgheț. Prin scăderea temperaturii mediului, apa acumulată în unele lentile îngheață. În acele locuri pătura de sol înierbată se umfIă ușor. Prin dezgheț aceeași apă umectează inegal stratul argilos al păturii de alterări provocând alunecări de câțiva centimetri. Pătura înierbată nu se distruge. Soliflucțiunea este însoțită de ușoare ondulări. Ea are loc mai ales în regiunile cu climă rece. Pentru culturi solifIucțiunea produce pagube economice. La fel în cazul drumurilor slab consolidate, pe care le degradează.

Tasarea se desfășoară gravitațional prin presarea sedimentelor. Ea se produce în regiuni unde au loc surpări ale unor goluri subterane datorită compactizării rocilor. Este adesea întâlnită în regiunile unde există loessul, rocă prăfoasă și poroasă, având în structura sa nisip, argilă și praf calcaros. Fenomenul în sine se desfășoară datorită propriei greutăți a rocilor. Dacă tasarea este neuniformă se formează zone depresionare rotunde sau ovale numite crovuri; dacă acestea sunt mai mari li se spun găvane și padine. Toate sunt forme negative de relief. [NUME_REDACTAT], pe timp ploios, se acumulează apă formând lacuri. Tasarea modifică existența parțială sau totală a ecosistemelor. Un ecosistem poate fi înlocuit parțial sau total cu un alt ecosistem. Apa adunată în formele negative de relief înlocuiește un ecosistem terestru cu unul acvatic

Sufuziunea este un proces ecologic de spălare și de transportare a particulelor fine din rocile afânate, realizate prin circulația apelor subterane.

Prăbușirile, alunecările de teren, soliflucțiunea, tasarea, sufuziunea modifică anumite părți din cadrul unui ecosistem. Pot înlocui un ecosistem cu un alt ecosistem. Prin bararea unei ape curgătoare se formează un lac de acumulare, de exemplu [NUME_REDACTAT]. Biocenozele râului sunt înlocuite cu biocenozele de apă stătătoare. Exemplele pot continua. Procesele ecologice superficiale ale scoarței acționate gravitațional pot afecta întregul ecosistem ori numai anumite zone sau părți din el. Modificările survenite influențează structura biocenozelor prin noile condiții abiotice create.

c. Procese hidrologice de modelare a scoarței terestre. [NUME_REDACTAT] este supusă permanent unei intense transformări sub acțiunea apei lichide și a apei solide reprezentată prin zăpadă și gheață. Procesul în sine se desfășoară prin dezagregare, înmuiere, roadere, transport și depunere a materialului aluvionar rezultat. Paralel cu activitatea erozivă apa acționează și chimic prin oxidare, hidratare, silicifiere și fizico-chimic prin dizolvare. Complexitatea activității apei asupra scoarței terestre aduce după sine modificarea ei. Relieful existent astăzi este în mare parte consecința activității ecologice desfășurată de apă. Modelările de relief pe cale destructivă duc la schimbarea structurii biocenozelor și a ecosistemelor.

PROCESUL ECOLOGIC DE PLUVIODENUDARE se desfășoară prin acțiunea erozivă a apei de ploaie ce cade pe solul aflat pe terenuri înclinate, lipsite de vegetație sau cu vegetație redusă și discontinuă de pe versanții munților, dealurilor, colinelor etc. Procesul eroziv devine activ numai la ploi puternice. Apa care nu s-a putut infiltra în sol intervine mecanic asupra scoarței terestre prin eroziune și fizico-chimic prin dizolvare. Acțiunea începe prin izbirea solului de către picăturile mari ale apei de ploaie, urmată de o spălare a particulelor fine. Spălarea particulelor fine de la suprafața solului reprezintă eroziunea de suprafață sau eroziunea de versant. Intensitatea spălării depinde de înclinația pantei și a lipsei vegetației. Apa de ploaie se concentrează în șuvoaie și realizează șiroirea, înfăptuind eroziunea, transportul și depunerea materialului aluvionar rezultat. Pe rocile solubile cum sunt sarea, gipsul, calcarele are loc o eroziune fizico-chimică prin dizolvare, rezultând șănțulețe aproape paralele numite lapiezuri. [NUME_REDACTAT] se întâlnesc în regiunile salinifere (Slănic-Prahova, Cojocna, Praid) și în regiunile calcaroase (podișul Mehedinți).

Eroziunea mecanică a apelor de șiroaie se exercită îndeosebi asupra rocilor friabile, puțin rezistente cum sunt conglomeratele nisipoase moi, argilele, loessul etc. În drumul său apa de șiroaie roade linear terenul producând rigole, ce constau din șănțulețe adânci de câțiva centimetri. Dacă nu se astupă pe cale naturală. rigola progresează eroziv în adâncime după fiecare ploaie și devine ravenă cu aspect de șanț ce are pereții instabili și apoi ogaș care atacă nu numai solul ci și pătura de alterări . Relieful local se schimbă în final, prin continuarea eroziunii se formează torenții, care sunt cursuri de ape scurte și efemere. Torenții au efecte foarte dăunătoare. Ei spală solurile de pe pante, degradează terenurile, iar când ajung prin eroziune la pânzele freatice produc prin drenare, scăderea nivelului hidrostatic al acestora cu importante consecințe ecologice negative pentru covorul vegetal și rețeaua hidrografică a regiunii. În orice parte a scoarței terestre, accentuarea eroziunii și evoluția ei progresivă prin stadiile de rigolă, ravenă, ogaș și torent modifică local relieful.

Peisajul geomorfologic și condițiile de viață anterioare se schimbă cu altele noi. Biocenozele și respectiv ecosistemele sunt înlocuite cu altele.

PROCESUL ECOLOGIC FLUVIATIL. Puterea erozivă a pâraielor, râurilor și fluviilor asupra scoarței terestre este determinată de viteza de curgere și debitul apei. Ambele formează forța de care depinde intensitatea și sensul eroziunii.

Eroziunea constă în distrugerea rocilor întâlnite și transformarea lor în bolovănișuri, pietrișuri, nisipuri și mâluri. Apa activează prin roadere în cazul rocilor compacte și prin spălare în cazul rocilor friabile. Eroziunea se desfășoară pe verticală (eroziune de adâncime) și pe orizontală (eroziune laterală). Efectul destructiv al eroziunii pe verticală constă în formarea văilor prin care apele curgătoare își croiesc albia. Ea încetează când se ajunge la profilul de echilibru. Eroziunea laterală produce lărgirea văii și se desfășoară concomitent cu cea de adâncime. Ea devine evidentă când eroziunea în adâncime slăbește în intensitate. Se manifestă prin roaderea malurilor și accentuarea meandrelor. Progresarea acestei eroziuni schimbă profilul transversal al văilor. Rezultatul final îl reprezintă formarea și dezvoltarea luncilor. În plan longitudinal, eroziunea în adâncime este evidentă în cursul superior și mijlociu al râului, iar cea laterală în regiunile cu pantă redusă, respectiv in cursul mijlociu și inferior al râului.

Transportul aluviunilor. Materialele provenite din eroziunea albiei și din spălarea particulelor de pe suprafața bazinului formează aluviunile. Transportul lor se face in funcție de viteza de curgere a apei și de greutatea specifică a particulelor. Unele aluviuni sunt transportate în suspensie, altele sunt târâte pe fundul albiei. Nisipul este transportat la o viteză a apei de 0,15 – 0,20 m/s, pietrișul la o viteză a apei de 0,50 – 1,50 m/s, bolovănișul la o viteză a apei 2,25 – 12 m/s. În afara aluviunilor în suspensie sau de fund, apa râurilor mai transportă însemnate cantități de substanțe dizolvate (soluție). Exceptând substanțele dizolvate, transportul aluviunilor diferă în funcție de altitudine, mărimea și natura lor. În cursul superior din regiunea montană apa transportă aluviuni de la particulele cele mai fine până la bolovănișurile cele mai mari. In cursul mijlociu, unde panta se reduce și viteza se micșorează, materialul aluvionar suferă o selecționare. Particulele aluvionare fine sunt duse mai departe, iar cele mai mari sunt rostogolite pe fundul albiei unde se rotunjesc și încep să se depună treptat în ordinea mărimii lor. În cursul inferior al râului ajung numai particulele cele mai fine. Cele care ajung până la vărsare se depun sub formă de mâluri argiloase. Cantitatea materialului aluvionar transportat în suspensie este mult mai mare decât cel târât sau rostogolit.

Sedimentarea aluviunilor are loc când viteza de curgere a apei se încetinește. Procesul constă din trecerea unei particule din starea de suspensie sau rostogolire în starea de repaus ce reprezintă sedimentarea. Calitatea aluviunilor depuse depinde de viteza de curgere a apei și constau din bolovănișuri, pietrișuri (prundișuri), nisipuri, mâluri. Prin sedimentare aluviunile pot forma ostroave (insule), diguri naturale, delte, lunci, terase. Fiecare în parte întrunesc particularități ecologice specifice unde se conturează și subzistă diferite tipuri de biocenoze și respectiv ecosisteme.

PROCESUL ECOLOGIC DE NIVAȚIUNE este declanșat și întreținut de zăpadă. Ea se comportă ca factor ecologic abiotic modelator al scoarței terestre și de alimentare a apelor curgătoare. Activitatea zăpezii asupra scoarței devine evidentă în locurile unde staționează pe sol cea mai mare parte a anului. Stimularea și desfășurarea procesului ecologic abiotic nival asupra scoarței îl constituie distribuția spațială a formelor de relief și înclinarea pantei care favorizează lunecarea, spulberarea sau staționarea zăpezii. Uneori pe versanții munților înzăpeziți au loc avalanșe. Mase considerabile de zăpadă alunecă sau se rostogolesc la vale. Avalanșele de dimensiuni mari, antrenează cu ele copaci, pietre și chiar stânci, barează valea râurilor producând inundații locale, deteriorează drumuri, șosele, căi ferate. Prin topire, acționează eroziv asupra scoarței terestre și prin infiltrarea masivă a apei în sol adesea determină alunecări de teren. Prin multiplele ei valențe ecologice zăpada modelează încetul cu încetul scoarța, relieful se schimbă în timp și o dată cu el condițiile ecologice ale biotopului ce atrage după sine evoluția biocenozei și respectiv a ecosistemului. În această direcție procesul ecologic abiotic de nivațiune a lăsat urme evidente în masivele muntoase Bihor, VIădeasa, Siriu etc.

PROCESUL ECOLOGIC DE GLACIAȚIUNE este realizat de ghețari. Ei constituie un factor ecologic modificator al scoarței terestre, influențează regimul apelor curgătoare pe care le alimentează și răcește climatul local. Ghețarii se formează numai în locurile unde zăpezile sunt persistente sau veșnice în anumite condiții de temperatură și presiune. În formarea ghețarilor temperatura și presiunea sunt factori determinanți. Procesul ecologic declanșat parcurge anumite etape. Zăpada formată din cristale fine trece în zăpada grăunțoasă numită firn și apoi în gheață. Trecerea se face prin topirea stratului superficial de zăpadă datorită creșterii temperaturii în timpul zilei, prin apa de ploaie care îngheață în contact cu stratul de zăpadă și prin presiunea exercitată de straturile noi asupra celor de la bază. În acest context straturile de zăpadă adunate an de an, supuse unei tasări continue, treptat, se transformă într-o masă de gheață spongioasă ce conține bule de aer, iar apoi în gheață masivă cu o greutate de circa 900 kg/m3. Pentru a se forma un metru cub de gheață este nevoie de 10 m3 de zăpadă. Ghețarii înmagazinează o mare cantitate de apă și constituie sursa de alimentare a multor ecosisteme acvatice. Pe suprafața globului există ghețari continentali care acoperă continentul Antarctica sau Groenlanda și ghețari montani sau locali subdivizați în ghețari de vale, ghețari de circ, care sunt cei mai răspândiți și ghețari de podiș cu răspândire redusă (Pamir). Grosimea ghețarilor continentali este de 1500 – 3300 m și chiar mai mult. Tipul de ghețar continental antarctic se extinde până în ocean unde formează adevărate banchize plutitoare de gheață din care se desprind aisberguri (constând din blocuri de gheață care plutesc pe oceane spre zona caldă, influențând clima regiunilor învecinate) . Tipul de ghețar continental groelandez se canalizează pe văi, sub formă de limbi, până la nivelul mării. Ghețarii montani sau locali au grosime mai mică. Acțiunea lor este mai energică datorită pantelor.

Ghețarii exercită asupra scoarței terestre o drastică acțiune de eroziune, transport și depunere. Întregul proces se desfășoară sub suflarea aspră a vânturilor reci și energiei gravitaționale. Erodarea se face lateral, frontal și pe fund. Masa ghețarului cuprinde un bogat material provenit din dezagregarea rocilor numit morene, variate ca formă, dimensiuni și natură geologică, pe care le transportă și le depune la topire . Depunerile lor sunt morenele frontale cu aspect semilunar, morenele laterale și de fund. Morenele laterale și de fund se păstrează mai greu. Ele sunt antrenate de râul care ia locul vechiului ghețar. În spatele morenelor frontale se poate acumula apă rezultând lacuri de baraj morenic. În general, zona de topire a limbii ghețarului cu depunerile menționate formează complexul fluvio-glaciar ce face trecerea de la ghețar la rău. Activitatea ghețarilor asupra scoarței terestre dă naștere reliefului glaciar cu însușiri ecologice locale specifice. Însușirile reliefului glaciar montan impun corelativ existența anumitor biocenoze.

Formele morfologice sculpturale ale glaciațiunii continentale sunt văile largi, rocile vălurite, escavațiuni ce adăpostesc lacuri, coline morenice, material morenic împrăștiat haotic,care asigură existența anumitor tipuri de biocenoze și respectiv de ecosisteme. Trăsăturile morfologice ale reliefului glaciar sunt monotone, iar în cadrul lor domină formele de acumulare. Acțiunea glaciațiunii continentale limitează semeția altitudinală a munților, le frânează tendința de ridicare și chiar poate șterge de pe suprafața pământului lanțuri întregi de munți, din care nu rămâne decât temelia răstocită, cu formarea de întinse câmpii de acumulare morenică.

Formele morfologice sculpturale ale glaciațiunii montane sunt văile în formă de U mai largi sau mai înguste, văi suspendate, circuri glaciare, custuri, constând din creste ascuțite între circuri, roci striate, lustruite și vălurite, morene. Văile glaciare în formă de U au variații bruște ale profilului longitudinal și transversal. Văile glaciare suspendate au formă de defileu. Morenele sunt formate din roci de la cele mai fine nisipuri până la uriașe blocuri eratice de mărimea unei case.

Pe teritoriul României, în condițiile climatului actual, munții nu intră în zona zăpezilor veșnice, ea se topește complet în cursul anului. Părțile înalte ale Carpaților noștri au fost afectate de glaciațiunea cuaternară cuprinzând masivele: Retezat (dezvoltare excepțională), Parâng, Surianu, Făgăraș, Bucegi, Căliman, Rodna, Maramureș. Extinderea ghețarilor a depins de înălțime și de expunerea versanți lor. S-au dezvoltat mai mult ghețarii de circ (tip pirenean) și mai puțin ghețarii de vale (tip alpin). Ei au determinat distrugerea ecosistemelor anterioare lor, iar prin modelarea reliefului și influențarea climei au creat condițiile instalării de noi ecosisteme. Zăpezile eterne aveau limita inferioară la circa 1800 m în [NUME_REDACTAT] și 1700 m în [NUME_REDACTAT]. Limbile ghețarilor coborau excepțional până la 1100 – 1200 m. Pe versanții nordici și vestici au predominat ghețarii de vale, iar pe cei sudici ghețarii de circ. Formele de relief rămase în urma activității ghețarilor sunt circurile glaciare (căldări, zănoage), lacurile glaciare numite iezere, văile glaciare cu profil transversal, în formă de U, văile glaciare suspendate, custuri, roci striate, lustruite și vălurite, morene de toate felurile. Circuri glaciare și custuri bine conservate se întâlnesc în masivele Godeanu, Țarcu, Retezat, Parâng, Făgăraș, Căliman și Rodna. Circurile glaciare sunt urmele fostelor bazine de alimentare a ghețarilor. [NUME_REDACTAT], Parâng, Făgăraș circurile glaciare adăpostesc lacurile glaciare. [NUME_REDACTAT], Făgăraș, Retezat etc. există și lacuri glaciare de vale. Ca ecosisteme acvatice acestea se deosebesc prin multe caractere de lacurile aflate la mică altitudine și au o cu totul altă geneză. Creste de eroziune glaciară (custuri) bine păstrate se întâlnesc în Retezat și Parâng. [NUME_REDACTAT] Făgărașului din acestea nu au rămas decât resturi în formă de ace ce apar din loc în loc. Morene frontale tipice sunt prezente în [NUME_REDACTAT]. Aici la altitudinea de 1770 m, există lacul Gârdoman format prin baraj morenic și constituie un ecosistem acvatic de altitudine. În aceste zone s-au mai format ecosisteme caracteristice constând din mlaștini oligotrofe în care s-au păstrat specii de plante și animale relicte.

d. Procesul ecologic eolian de modelare a scoarței terestre. Vântul ca factor ecologic acționează asupra scoarței terestre într-un mod cu totul deosebit față de ceilalți factori exogeni. Puterea lui de modelare este mai redusă decât a apelor curgătoare și a ghețarilor. El nu poate reduce înălțimea munților sau să-i distrugă așa cum fac râurile și ghețarii. În calitate de sistem gazos aerul se mișcă după alte legi ale dinamicii, decât apele curgătoare și ghețarii. Vântul este puțin supus forței gravitaționale. Dinamica atmosferei îngăduie vântului o activitate foarte vastă în cadrul ecosistemelor. EI exercită asupra scoarței terestre o acțiune de eroziune, transport și sedimentare. Ordinea de desfășurare însă este alta. Mai întâi are loc procesul deflației urmat de transport, coroziune și sedimentare. În anumite condiții geografice din toți factorii exogeni vântul devine factorul ecologic principal în determinarea caracteristicelor geomorfologice ale biotopului local. Așa sunt ținuturile deșertice. Desfășurarea procesului ecologic eolian de modelare a scoarței terestre este favorizat prin diferența de rezistență a rocilor: lipsa unei pături de sol bine fixat și absența covorului vegetal. Asemenea condiții se întâlnesc în regiunile aride, semiaride și cu climat continental excesiv, unde roca vie rămâne descoperită și expusă în permanență dezagregării termice și acțiunii vântului.

Deflația realizată de vânt constă în răscolirea produselor mărunte și nefixate ale dezagregării așa cum sunt praful și nisipul pe care apoi le transportă la distanțe mari sau foarte mari, adeseori mii de kilometri, în funcție de viteza lui și prezența sau absența unor obstacole. Puterea de transport a vântului depinde de viteza și mărimea elementelor răscolite. Procesul deflațiunii lasă în urmă stânci golașe și mormane de pietrișuri ce conferă reliefului un aspect aparte. Așa sunt hamadele sau pustiurile de stânci și ergurile sau pustiurile de nisipuri. În drumul său vântul încărcat cu praf și nisip exercită asupra scoarței terestre un proces ecologic de coroziune. Proprietatea corozivă a vântului este asigurată de firicelele de nisip care izbind continuu în roci, le pilește, roade sau scobește stâncile dându-le uneori forme curioase. Puterea corozivă este dată de puterea vântului, durata lui și mărimea materialului pe care îl transportă. Praful are o acțiune corozivă mică, în vreme ce nisipul mare și dur are o putere corozivă mare.

Procesul ecologic de coroziune depinde foarte mult de structura geologică și morfologică a terenului. Natura rocilor și modul de stratificare le conferă gradul de rezistență la roadere. Efectul coroziv al stâncilor înfăptuit de vânt se înregistrează mai mult la bază decât la vârful lor. Această diferențiere corozivă este determinată de mărimea elementelor pe care le transportă vântul. Particulele de nisip mari, fiind mai grele, lovesc în partea de jos a stâncii, iar cele mai mici și mai ușoare spre partea de sus. Gradul diferit de rezistență al rocilor și felul cum acționează vântul încărcat cu particule de nisip, realizează forme sculpturale diferite: de ciuperci, de sfere, de stâlpi, de ace, stânci sculptate etc. Un exemplu îl constituie Babele și Sfinxul din [NUME_REDACTAT] sau [NUME_REDACTAT] din [NUME_REDACTAT] sau [NUME_REDACTAT] din Ceahlău.

Pe stânci vântul mai produce șlefuiri, nișe de coroziune de 10 – 20 cm diametru, marmite – reprezentând excavații mai mari de 20 cm, iar dangurile – reprezentând șănțulețe formate pe suprafața rocilor aliniate pe direcția vântului etc.

Sedimentarea este ultima acțiune mecanică a vântului, din care rezultă formațiuni de nisip și formațiuni de loess.

Formațiunile de nisip sunt dunele care se formează integral sau parțial în zona deșerturilor, în regiune a litorală a țărmurilor joase și în zonele inundabile largi ale râurilor. Morfologic se disting dune în formă de valuri, semilună și movile conice. Formele dunelor sunt determinate de întinderea suprafeței înnisipate, intensitatea și direcția vântului. Dunele sub formă de valuri iau naștere în terenuri larg deschise frecventate de vânturi constante. Ele se întâlnesc în regiunile deșertice și litorale. Dunele sub formă de movilă conică se formează în conditii de vânturi foarte neregulate din deșerturi. În general se formează sisteme de dune cu poziții atât transversale cât și longitudinale pe direcția vântului. Starea dunelor poate fi mobilă sau stabilă. Dunele stabile sunt caracteristice în ținuturile cu climat umed. Fixarea lor se realizează prin înrădăcinarea plantelor. [NUME_REDACTAT] se întâlnesc dune continentale între localitățile Carei și Valea lui Mihai, ele sunt bine consolidate și constituie prelungirea regiunii nisipoase a [NUME_REDACTAT] din Ungaria; dune litorale pe țărmul marin la Mamaia, Agigea, Techirghiol și în deltă la Caraorman, Letea și Crasnicol; dune fluviatile între [NUME_REDACTAT] și Islaz, în Bărăgan și la confluenta Bârladului cu Siretul.

Formațiunile de loess au rezultat de pe urma acțiunii de sedimentare sub acțiunea vântului, a prafului fin. Sedimentarea s-a produs pe suprafețe considerabile în jurul marilor pustiuri și a vechii glaciatiuni cuaternare. Pe glob ele ocupă circa 13 milioane km2. Formațiunile de loess au o grosime de 4 – 50 m în jurul Bucureștiului, 30 – 40 m în Bărăgan. [NUME_REDACTAT] grosimea lor este de circa 400 – 600 m. În formațiunile de loess sunt întâlnite șanțurile de eroziune, dolinele de loess numite în România crovuri sau găvane, depresiuni mici și rotunde rezultate din lăsare, piramide de loess format de întretăierea șanțurilor de eroziune. În câmpiile noastre de loess sunt răspândite șanțurile de eroziune și crovurile.

Formele de relief date de activitatea eoliană conferă biotopurilor anumite particularităti ecologice care în corelație cu alți factori ecologici locali, regionali sau generali creează atât specificitatea lor, cât și a biocenozelor și respectiva ecosistemelor.

e. Procesul ecologic biogen de modificare a scoarței terestre. Față de scoarța terestră plantele, animalele și omul ca sisteme vii sunt factori ecologici biogeni. Ei exercită asupra scoarței o permanentă acțiune destructivă și constructivă. Procesul în sine nu este și nu trebuie să fie neglijabil.

Organismele vii joacă un rol însemnat în procesul ecologic alternativ, al scoarței, contribuind într-o mare măsură la geneza solurilor. Plantele determină dezagregarea și alterarea rocilor. Rădăcinile lor pătrunse prin fisurile și golurile acestora le produc fărămițarea. Ele dezagregă, despică sau chiar dislocă stâncile. Rezultatul acestui proces ecologic biogen poate fi ușor observat în regiunea montană, unde rădăcinile arborilor și arbuștilor au produs si produc dezagregarea și dislocarea stâncilor. Plantele ierboase prin activitatea lor mecanică și biochimică contribuie substanțial la formarea și structurarea solurilor. Rădăcinile lor secretă sucuri cu o mare putere de dizolvare. Ele secretă acid carbonic și extrag cantități însemnate de silice. De asemenea, diatomeele extrag silicea din silicați producând modificări ale acestora. Lichenii și mușchii care se stabilesc pe suprafața mineralelor și rocilor le atacă structural modificându-le. Rădăcinile unor plante sunt fixatoare de azot molecular, pe care după moartea lor, îl redau solului fertilizându-l. Bacteriile produc oxidarea din rocă a diferitelor minerale. Animalele acționează asupra scoarței terestre mai mult pe cale mecanică și prin excrețiile lor. Animalele tericole, prin galeriile pe care le sapă, facilitează pătrunderea apei și a aerului. Dioxidul de carbon provenit din respirația lor contribuie la măcinarea rocilor. La suprafață mișcarea animalelor copitate, frământă solul, îl bătătoresc dând naștere la poteci sau drumuri. Acestea pot fi adâncite în anumite zone de apele de șiroire și torențiale, acestea conducând la o schimbare a reliefului local. Unele animale marine cum sunt litofagii și aricii de mare distrug rocile prin scobiturile pe care le fac în ele.

Acțiunea destructivă asupra scoarței Pământului realizată de organismele vii este flancată de acțiunea constructivă. Prin existența și activitatea organismelor vii au luat și iau naștere rocile biogene caustobiolite cum sunt cărbunii și petrolul, imensele formațiuni de calcare biogene, recifii de corali etc.

Omul, prin activitatea sa exercită felurite acțiuni asupra scoarței terestre. Oprește acțiunea destructivă a torenților, sapă canale și leagă râurile între ele, schimbă cursurile apelor curgătoare, realizează baraje și lacuri de acumulare pe cursul apelor curgătoare, ameliorează structura și fertilitatea solurilor, scormonește adâncurile Pământului pentru a-i extrage bogățiile prin foraj, săparea de mine subterane și de suprafață, contribuie la degradarea solului, prin pășunatul excesiv și defrișarea nesăbuită a pădurilor unde se instalează eroziunea cu modificarea atât a reliefului cât și a climatului local.

În ansamblu, procesele ecologice biogene, realizate asupra scoarței prin acțiunea mecanică, excrețiile și secrețiile organismelor vii, dar mai ales activitatea atât de variată și intensă a omului determină schimbarea macroreliefului, mezoreliefului și microreliefului biotopurilor terestre și acvatice, cu implicații asupra structurii biocenozelor și respectiv a ecosistemelor. Evoluția orografică a biotopurilor presupune și evoluția biocenozelor, respectiv a ecosistemelor.

3.5.8. Caracterele ecomorfologice generale ale reliefului [NUME_REDACTAT] cadrul spațiului geografic al României format din munți, dealuri, podișuri, câmpii iar în cadrul lor din văi adânci și mai puțin adânci transversale și longitudinale, văi în formă de V, defileuri, culoare de vale, chei, văi torențiale, ogașe și ravene, văiugi, dune de nisip continentale, litorale și fluviatile fixate sau stabile, crovuri, șanțuri de eroziune în loess, factorii ecologici sub influența acestor forme de relief capătă însușiri și valori diferite. Coronamentul carpatic numit de antici corona montium determină întreaga configurație a reliefului. Etajarea relativ concentrică a munților cu dealuri, podișuri și câmpii proporțional distribuite și armonios îmbinate, asocierea văilor și interfluviilor într-o dispunere radiară sau uneori inelară față de Carpați, impun o diversitate de factori ecologici locali, o diversitate a biocenozelor și respectiv de ecosisteme din care rezultă unitatea ecologică armonioasă a teritoriului României, cu mult deosebită față de teritoriile altor țări de pe continentul european. Din suprafața României munții reprezintă 28%, dealurile și podișurile 42%, câmpiile 30%. Munții se desfășoară la altitudini între 700 și 2544 m; dealurile și podișurile între 300 și 1227 m; câmpiile între 0 și 300 m. [NUME_REDACTAT] și Subcarpați văile longitudinale se desfășoară paralel cu unitățile muntoase și deluroase. Văile transversale secționează Carpații parțial sau total, formând defilee de o rară frumusețe, cu îngustări și lărgiri, rezultând bazinete depresionare și depresiuni. Îngustarea lor dă aspectul unor culoare strâmte, cu versanții abrupți ce domină cu câteva sute de metri, patul albiei apelor curgătoare. Așa sunt defileul Mureșului, defileele Oltului, defileul Jiului, defileele Crișurilor, defileul Dunării. Dealurilor și podișurilor le sunt specifice culoarele de vale cu lunci și terase unde se impune un aspect depresionar, de exemplu culoarele Siretului, Someșului, Târnavelor, Jiului, OItului, Mureșului etc. Cheile sunt caracteristice zonelor carpatice calcaroase, cum sunt de exemplu [NUME_REDACTAT], Ialomiței, Bistriței, Nerei, Carașului etc. Văile torențiale fragmentează versanții văilor și prezintă o mare densitate în regiunile deluroase și de podiș. Ogașele și ravenele sunt frecvente în zona de obârșie a bazinelor torențiale și pe versanții văilor din regiunea dealurilor și de podiș. Văiugile constituie singurele denivelări de pe suprafețele netede ale [NUME_REDACTAT], Câmpiei de Vest și ale [NUME_REDACTAT].

Interfluviile, prin aspectul, ierarhizarea și dispunerea lor definesc fizionomia de ansamblu a marilor trepte și unități de relief. Lățimea interfluviilor crește o dată cu trecerea de la munți către dealuri, podișuri și câmpii, iar versanții văilor cu înclinații diferite realizează racordul între patul văilor și coamele interfluviale. Versanții compun cea mai mare parte din unitățile montane deluroase, de podiș și se reduc în unități piemontane și de câmpie. Majoritatea sunt versanți de echilibru acoperiți cu păduri și pajiști. Pantele versanților se micșorează treptat de la munte la câmpie.

Sub aspect ecologic – orografic România posedă în suprafața granițelor ei toate formele de relief cu diferențe de nivel de peste 2500 m, unde există o clară deosebire pe verticală a parametrilor factorilor ecologici și în funcție de ei o distribuție caracteristică a biocenozelor și respectiva ecosistemelor, dispuse pe zone și etaje de înălțime.

3.5.9. Elemente ale mediului edafic. Solul ca mediu de viață

Factorii ecologici edafici aparțin solului, strat afânat moale și fiabil de la suprafața scoarței Pământului, capabil să întrețină împreună cu alți factori ecologici ai naturii, viața plantelor și prin acestea pe cea a animalelor și a omului. Solul este un sistem eterogen deschis, extrem de complex, în masa căruia se desfășoară neîntrerupt ample procese ecologice fizice, chimice, biochimice și biologice. Substratul desfășurării acestor procese îl reprezintă părțile lui componente anorganice și organice. Prin dinamica componentelor sale chimice, textură și structură asigură existența în timp a ecosistemelor, el însuși fiind parte integrantă din ele.

3.5.9.1. Părțile componente ale solului și implicațiile lor în ecosistem

Masa de roci existentă în geometria reliefului este îmbrăcată pe o grosime mai mare sau mai mică de sol. El constituie un vast laborator natural sistemic unde continuu au loc transformări ale substanței și energiei. "Urzeala" solului prin diversitatea sa, evidențiază afinitate pentru "întreaga gamă de structuri ale substanței și energiei" (Al. Roșu, 1987).

Solul este alcătuit dintr-o parte solidă, minerală și organică, una lichidă, reprezentată de apă și alta gazoasă, constând din aer. Partea lichidă și gazoasă provin și aparțin mediilor hidrologic si atmosferic cu care interferează.

în cadrul solului ca sistem, partea minerală este formată din particule de diferite dimensiuni rezultate din dezagregarea și alterarea fizică, chimică și biochimică a rocilor. Pietrele, pietrișul, nisipul și praful (pulberile) sunt fragmente și particule de roci primare nealterate. Mineralele argiloase sau argilele, diferite săruri provin din alterarea chimică a rocilor. Pietrele și pietrișul se află în număr restrâns în soiuri. Celelalte componente se întâlnesc în toate tipurile de sol. Masa solului în structură naturală conține 60 – 90% compuși minerali reprezentând toate substanțele anorganice din sol. Aceste substanțe prezente sub formă de compuși minerali cu constituție fizico-chimică omogenă sau sub formă de roci, reprezentând amestecuri de minerale, asigură solului o compoziție mineralogică și chimică foarte complexă. Sărurile minerale, hidroxizi, mineralele argiloase, pulberile și nisipul, pietrișul și pietrele cu însușirile lor proprii imprimă solului particularități ecologice distincte în funcție de ponderea pe care o ocupă și puterea de manifestare față de ceilalți. Partea organică însumează 1 – 10% din masa solului natural și este formată din compuși nehumici și humici. Compușii nehumici includ resturile organice proaspete și produșii intermediari rezultați din descompunerea masei vegetale și animale moarte încorporate în sol, la care se adaugă microflora, microfauna, macroflora și macrofauna, toate vii. Incorpore ele participă activ la diferite procese ecologice. Compușii humici includ acizii humici și huminele ce rezultă din descompunerea produșilor intermediari organici. în masa solului natural substanțele nehumice reprezintă 10 – 15%, iar cele humice 85 – 90%. Fiecare componentă organică mai puțin complexă sau complexă, moartă sau vie, cu particularități și însușiri ecologice proprii, prin încadrarea funcțională în ecosistem îi conferă însușiri distincte în raport cu ponderea pe care o au. În acest context este de reținut că procesul de solificare este declanșat, condiționat, întreținut și dezvoltat de către organismele vii. În cadrul lor, un rol important îl au plantele și microorganismele descompunătoare. Fără prezența și activitatea plantelor nu poate exista sol. Materia organică sintetizată de plantele cu clorofilă reprezintă baza majorității proceselor ecologice atât de complexe din ecosistem. Ea constituie fondul nutrițional pentru animale. Existența animalelor și a omului depind de plante. Plante întregi moarte sau componente ale acestora, microorganisme vegetale moarte, macro – și microorganisme animale moarte sunt descompuse de microorganisme specializate în acest scop. Produșii intermediari și produșii finali ai descompunerii au mare importanță în configurația fizionomiei și complexității de organizare structurală și funcțională a ecosistemului. Pe de altă parte, organismele vii prin schimbul de gaze declanșează și întrețin procese ecologice de oxidare și reducere a diferitelor elemente chimice, cum sunt: carbonul, azotul, sulful, fosforul, manganul, fierul etc., declanșează și întrețin procesele ecologice de alterare a mineralelor primare, asigură migrarea și redistribuirea unui mare număr de macroelemente și microelemente în sol, fixează și acumulează în materia organică supraterestră și în sol cantități enorme de elemente chimice. Fiecare organism viu, în exercitarea activității sale, acționează asupra scoarței terestre ca un puternic agent, transformând-o biochimic și stabilind însușirile generale ale biotopului.

Partea lichidă, ce provine și aparține mediului hidrologic, este reprezentată prin apa de constituție care intră în structura substanțe lor minerale și organice hidratate; apa peliculară, absorbită la suprafața microparticulelor sau macroparticulelor minerale, organice și organo – minerale; apa liberă care circulă în spațiul capilar și necapilar; apa sub formă de vapori care circulă cu aerul în spațiul poros al solului; apa sub formă de gheață când temperatura coboară sub 0°C. Apa liberă din sol este o soluție diluată conținând acizi minerali, acizi organici și săruri ale diferitelor baze. Cu substanțele coloidale ea formează suspensii și geluri. Apa din sol, indiferent de starea ei, constituie un factor ecologic de maximă importantă si acționează puternic în alterarea mineralelor prin hidratare hidroliză, dizolvare, favorizează circulația elementelor chimice și contribuie în mare măsură la stabilirea însușiri lor ecologice generale ale solului.

Partea gazoasă, ce provine și aparține atmosferei, este reprezentată prin aerul care umple spațiul necapilar și parțial pe cel capilar, când conținutul de apă se reduce. Ea asigură respirația organismelor animale din sol, respirația rădăcinilor, rizomilor, bulbilor și tuberculilor plantelor vasculare, declanșează și întreține, diferite procese ecologice în ecosistem.

Geneza solurilor, părțile componente, textura și structura sunt complexe. Compoziția mineralogică și organică, alcătuirea granulometrică, modul de aranjare a particulelor elementare în agregate imprimă solului o serie de însușiri ecologice fizice și fizico-mecanice specifice cu influențe considerabile integratoare sau de excludere asupra organismelor din cadrul biocenozelor.

3.5.9.2. Textura solului și rolul ei ecologic

Textura reprezintă alcătuirea mecanică sau granulometrică a solului dată de proporția și orientarea în spațiu a diferitelor particule minerale (argilă, praf, nisip, pietriș) care conferă solului însușiri ecologice specifice. Textura solului este nemodificabilă și acționează în ecosistem ca factor ecologic. Părțile minerale care participă permanent la definirea texturii solului sunt argila, praful (pulberile) și nisipul. Fiecare în parte posedă anumite însușiri ecologice. Proporția lor în textura solului îi definește calitățile structurale cu influențe ecofiziologice asupra plantelor și organismelor, de animale ce formează partea vie a ecosistemului.

Însușirile ecologice ale nisipurilor. Ca parte anorganică în sistem, nisipurile provin 80% din cuarț și alte minerale foarte rezistente la alterarea chimică, iar aproximativ 20% din diferiți silicați ușor alterabili. Ele pot fi grosiere sau fine (tabelul 1), cu diametre cuprinse între 0,02 – 2 mm, și se află în toate tipurile de sol. Coeziunea între particulele de nisip este mică (sub 50%). Nu au aderență și nici plasticitate. Masa nisipoasă are permeabilitate mare pentru apă și aer. Spațiul dintre particulele de nisip este macroscopic și necapilar. Capacitatea de reținere a apei și de reținere ionică este foarte redusă. Ele nu înmagazinează apa. Sărurile minerale și ceilalți produși de alterare sunt levigați de apa ce se infiltrează în profunzime. Nu se formează o soluție a solului de tip electrolit complex care să contacteze particule de nisip. Alterarea devine mai puternică la nisipurile fine cu compoziție complexă, unde există particule poliminerale de silicați. Coeficientul de conductibilitate termică este ridicat. Masa nisipoasă se încălzește și se răcește repede. Amplitudinea termică diurnă este mare. Gradul de afânare este ridicat, iar permiabilitatea pentru rădăcinile plantelor este bună. Condițiile ecologice impuse de nisipuri definesc calitativ un anumit tip de biocenoză unde vegetează plante psamofile,(deci caracteristice lor) și o faună de nevertebrate și vertebrate corespunzătoare. Viața animalelor se leagă ecologic de prezența anumitor specii de plante, dar și de însușirile ecologice ale substratului unde adesea își caută adăpost.

Însușirile ecologice ale prafului. Praful este alcătuit din particule minerale. de mărimi intermediare între nisip și argilă, al căror diametru variază între 0,02 – 0,002mm (tabelul l) și reprezintă un constituent prezent în toate tipurile de sol. Are în compoziție 30 – 35% particule poliminerale de silicați, iar restul sunt particule de cuarț aflate într-un stadiu foarte avansat de dezagregare. Însușirile ecologice sunt situate între cele ale nisipului și argilei. Spațiul dintre particule, este predominant microscopic-capilar. Are capacități însemnate de reținere a apei sub formă capilară. Coeficientul de permeabilitate pentru apă și aer este relativ mare. Coeziunea între particule este slabă.

Constituția este fragilă și manifestă penetrabilitate favorabilă pentru rădăcinile plante lor. În masa prafului (pulberilor) procesele de alterare sunt intense conducând la formarea argilei și a sărurilor minerale care sunt reținute sub formă ionică (în cantitate foarte mică) la limita particulelor minerale și în soluțiile capilară, peliculară și ca apă suspendată la punctele de contact între particule. Nu are însușiri coloidale. Termic se încălzește și se răcește relativ repede. Amplitudinea oscilațiilor termice este mai mică decât cea a nisipurilor. Formează suspensii cu apa. În masa solului, în funcție de macroporozitate, fracțiunile cele mai fine ale pulberilor coboară pe verticală. Prin procesul de alterare imprimă solului însușiri de fertilitate. Capacitatea de reținere pentru aer, apă, substanțe nutritive și însușirile termice favorabile, constituie condițiile elementare necesare vegetației microflorei și macroflorei și legat de acestea a faunei din sol și a celei de deasupra solului care definesc biocenoza.

Tabelul 1

Clasificarea fracțiunilor granulometrice minerale

însușirile ecologice ale fracțiunii argiloase. Argila este un component permanent al solului. Particulele minerale argiloase au dimensiuni mai mici de 0,002 m (tabelul 1) și provin din alterarea secundară a rocilor. Este greu penetrabilă sau impermeabilă datorită spațiului microporic predominant subcapilar. Mineralele argiloase alumino-silicice și ferosilicice la care se mai adaugă și alte metale definesc în mare parte proprietățile și însușirile ecologice ale solului. Acestea îi conferă capacitatea de a reține durabil o cantitate importantă de apă și substanțe nutritive sub formă ionică, asigură aglutinarea particulelor granulometrice în agregate. În sol, fracțiunea argiloasă prezintă însușiri de coeziune, aderență, vîscozitate și plasticitate mare. Însușirile coezivă și adezivă sunt asigurate prin suprafață mare de contact, iar vîscozitatea și plasticitatea prin starea de hidratare unde mineralele argiloase manifestă însușiri de consistență între limitele de la suspensie până la masa friabilă. Sub aspect ecologic, masa mineralelor argiloase au permeabilitate redusă pentru aer, capacitate mare de hidratare, coeficient redus de conductibilitate termică, Se încălzesc și se răcesc încet, înmagazinează cantități mari de căldură, iar oscilațiile termice diurne au amplitudine mică. Mineralele argiloase formează soluții sau dispersii coloidale și au capacitate mare de reactivitate fizico-chimică. Însușirile de coeziune, consistență, aderentă, gonflare, contractare sunt manifestabile în gradul cel mai înalt. Fracțiunea argiloasă ameliorează însușirile solului.

Manifestarea însușirilor ecologice ale nisipurilor, prafului (pulberilor) și mineralelor argiloase scade în intensitate în funcție de ponderea lor în alcătuirea solului (tabelul 2). Acțiunea combinativă a însușirilor pe care fiecare categorie granulometrică le posedă, conferă însușirile ecologice generale ale unui anumit tip de sol. Ponderea constituentelor definesc însușirile fizice, chimice și biologice ale solurilor de la un tip textural la altul.

Tabelul 2

Clasificarea texturală a solurilor

Solurile nisipoase au proprietăți asemănătoare nisipului: sunt relativ afânate,au densitate mică și grad ridicat de permeabilitate, spațiul dintre particule este în cea mai mare parte necapilar ceea ce favorizează o puternică aerare, permițând mineralizarea cu ușurință a materiei organice, capacitatea de reținere a apei este mică, se pierde prin infiltrație,se încălzesc ușor și pierd cantități mari de apă prin evaporație, se răcesc ușor și determină condensarea vaporilor de apă în proporții apreciabile, rezultând în masa lor mari cantități de rouă internă, complexul coloidal lipsește sau este slab constituit. Acest ultim caracter este imprimat de conținutul redus de materie organică (substanțe humice) și argilă. Nu au structură.

Solurile argiloase au proprietăți asemănătoare argilei sunt compacte, cu mare coeziune, au densitate mare, prezintă suprafață mare de contact, între particule, spațiul lacunar este redus, în majoritate capilar și subcapilar, capacitate mare de hidratare a agregatelor sau cristalelor de minerale argiloase, permiabilitate redusă și capacitate mare de reținere a apei, caractere imprimate de spațiul lacunar și capacitatea de hidratare, conținut mare de argilă, bune condiții de acumulare a substanțelor humice, complex coloidal dezvoltat, asigurat de argilă și prezența substanțelor humice, în contact cu apa gonflează, când se usucă se contractă și crapă.

Solurile lutoase au proprietăți asemănătoare prafului sau pulberilor: sunt afânate, spațiul lacunar este relativ dezvoltat și aproximativ jumățate capilar, permeabilitate dezvoltată, capacitate mare de reținere a apei, complex coloidal dezvoltat. Sub aspectul texturii sunt solurile cele mai bune. Proprietățile lor sunt intermediare între proprietățile solurilor nisipoase și ale celor argiloase.

Solurile nisipo-lutos, luto-nisipos, luto-argilos și argilo lutos-lutos au proprietăți apropiate de prima componentă.

În practica agricolă solurile nisipoase și cele apropiate acestora sunt considerate soluri ușoare sau grosiere, cele lutoase și cele apropiate acestora sunt soluri mijlocii, iar cele argiloase și cele apropiate acestora sunt soluri grele sau fine.

Unele soluri conțin fragmente rotunjite sau nerotunjite de minerale și roci constând din pietriș (diametrul 2 – 20 mm), pietre (diametrul20 – 200 mm) și bolovani (diametrul peste 200 mm) care constituie scheletul solului. Există sol nisipo-lutos cu schelet puțin, mult, foarte mult și excesiv.

Ca factor ecologic, textura constituie o însușire importantă. Atât în solul subacvatic cât și în cel terestru, în funcție de granulație, textura selectează organismele ce îl populează. În toate cazurile textura este determinată de roca mamă sau parentală. Pe roci argiloase se formează soluri grele, pe loessuri soluri mijlocii, iar pe nisipuri soluri ușoare. Procesul de solificare poate modifica proporția inițială dintre diferite grupe de particule. Textura determină sau influențează toate proprietățile și însușirile ecologice fizice, fizico-mecanice, chimice și biochimice ale solului cu implicații asupra fertilității care stimulează viața plantelor și prin ele întregul sens ecologic structural și fiziologic din ecosistem.

Proprietățile și implicația părții coloidale în sol. În alcătuirea solului se intercondiționează diferiți coloizi minerali, organici sau organo-minerali. Coloizii minerali sunt reprezentați de argilă, oxizi de fier, coloizi de aluminiu, silice etc. Argila este principalul coloid mineral. Coloizii organici sunt reprezentați de acizii bumici, acizii fulvici și de humine.

Acizii humici (cenușii și bruni) sunt prezenți în toate tipurile de sol. Predomină în soiurile de stepă și silvostepă, formându-se prin descompunerea resturilor vegetale ierboase sub acțiunea bacteriilor. Acizii humici cenușii sunt puternic legați de mineralele argiloase. Ei constituie masa principală a humusului din cernoziomuri și alte soiuri bogate în calciu. Acizii humici bruni au o pondere mai mare decât cei cenușii în podzoluri, soluri podzolite brune și brune roșcate de pădure. Proporția acizilor humici în masa humusului diferă în funcție de sol și condițiile ecologice de humificare. Acizii humici cu metale alcaline formează humații solubili în apă. În combinație cu metalele alcalino-pământoase și metalele grele formează compuși insolubili. Au capacitate de schimb cationic mare, iar valoarea schimbului diferă în sol în funcție de pH.

Acizii fulvci se formează în cantitate mare în solurile din zona forestieră prin descompunerea resturilor vegetale sub acțiunea ciupercilor și în proporție mai mică a bacteriilor și actinomicetelor. Sunt solubili în apă și acizi. Alcătuiesc masa principală a humusului din podzoluri, predominând în solurile podzolice, brune și brune-roșcate de pădure. Formează săruri sau compuși solubili în apă, soluții moleculare sau semicoloidale. Au capacitate de schimb ionic mai mică decât a acizilor humici.

Huminele constituie o fracțiune importantă a humusului. Sunt solubile în soluții alcaline, acizi și apă, prezentând capacitate de schimb ionic. Cu ionii de aluminiu formează săruri complexe. Sunt rezistenți la acțiunea de descompunere realizată de microorganisme. Pentru fertilitate au mare importanță. Formează compuși organominerali foarte stabili în combinație cu mineralele argiloase, hidroxizii de fier și hidroxizii de aluminiu. Ecologic, condiționează în mare parte gradul de formare și stabilitate a structurii solului.

Însușirile funcționale ale coloizilor în sol constau în adsorbție, schimbul de cationi și coagulare. Adsorbția ca proces ecologic constă în atragerea și reținerea la suprafața particulelor coloidale a unor ioni. Particulele coloidale de humus și argilă cu sarcini electrice negative atrag și fixează ionii pozitivi, respectiv cationii. Aceștia pot fi înlocuiți cu alți cationi. Capacitatea de adsorbție și de schimb cationic diferă de la sol la sol în funcție de cantitatea coloizilor și a cationilor. Cationii care au sarcină electrică pozitivă provoacă unirea mai multor particule coloidale la un loc rezultând agregate de particule coloidale, fenomen cunoscut sub numele de coagulare. Unii cationi (Ca, Mg) provoacă o coagulare ireversibilă, iar alți cationi (Na, K, H) o coagulare reversibilă. În cazul coagulării reversibile, agregatele se desfac în particulele din care s-au format. Coloidul trece din stare coagulată în stare dispersă. Coagularea ireversibilă nu realizează desfacerea agregatului în părțile componente. Coloizii în sol sunt asociați, uniți, formând complexul coloidal sau argilohumic, care funcțional devine un complex adsorbtiv. Prin componenții săi coloidali solul reține o serie de substanțe minerale și organice, opunându-se tendinței de deplasare a lor spre adâncime. Capacitatea de reținere poate fi moleculară, cationică și anionică.

Capacitatea de reținere moleculară constă într-o reținere fizică, atrăgând la suprafața particulelor de sol moleculele unor substanțe aflate în soluție. Procesul se desfășoară în baza sarcinilor electrice libere existente la suprafața particulelor (mai ales a celor coloidale) și a molecule lor cu structură dipolară aflate în soluție. Fenomenul în sine se desfășoară la suprafața particulelor. Reținerea moleculară este mai accentuată în solurile cu textură fină, de exemplu, solul uscat adsoarbe vapori de apă. Particulele de sol se îmbracă cu o peliculă subțire formată din straturi de molecule de apă. În același mod sunt reținuți acizii humici și oxizii de fier ca substanțe coloidale, amoniacul etc. formând pelicule în jurul particulelor texturale. .

Capacitatea de reținere cationică constă în adsorbția unor cationi la suprafața particulelor coloidale de argilă și humus cât și înlocuirea acestora cu alți cationi din soluție. Reținerea se face pe cale fizico-chimică. Complexul coloidal al solului, în condiții naturale, adsoarbe și schimbă frecvent cationi de Ca, Mg, Na, K și H. Schimbul este reversibil, ionii trec din soluție în complex și invers, din complex în soluție. Ionii de Ca și Mg ,sunt reținuți puternic, cei de Na și K mai slab, iar cei de H cel mai puternic. Implicația ecologică de reținere cationică definește proprietățile și funcțiile ecologice ale solurilor în cadrul biotopurilor, respectiv, complexul coloidal saturat cu cationi influențează și determină proprietățile ecologice, fizice, chimice și biologice ale solurilor, condiționează starea lor de fertilitate. Reținerea cationică îi ferește într-o mare măsură de spălare, după care prin procese de schimb trec în soluția solului și sunt folosiți de către plante. Saturarea complexului coloidal cu ioni de Ca sau apropierea de această stare, determină creșterea fertilității. Creșterea proporției de H și mai ales de Na exercită influențe negative. Unele soluri din România din cauza levigării, au în complexul coloidal atât cationi bazici (Ca, Mg, Na, K), cât și cationi de hidrogen, ultimii conferind solului aciditate.

Capacitatea de reținere anionică de către sol, numită și chemosorbție sau reținere chimică, constă fie în reținerea de anioni prin adsorbție la suprafața particulelor coloidale, fie în trecerea anionilor în componența unor substanțe insolubile sau greu solubile. Reținerea anionică are mare importanță în ceea ce privește regimul fosforului în sol. Anionii fosforici sunt trecuți în componența unor substanțe insolubile sau greu solubile. În sol există fosfați de fier, de aluminiu și de calciu (ultimii fiind cei mai importanți pentru nutriția plantelor), iar fosfații de sodiu, de potasiu fiind ușor solubili, nu se rețin.

Procesele fizice, fizico-chimice, chimice și biochimice ce se desfășoară în sol, având ca rezultat formarea de coloizi minerali, organici și organo-minerali, definesc, în mare parte, însușirile ecologice cu implicații deosebite în fizionomia și structura ecosistemelor naturale și agricole.

3.5.9.3.Ecologia formării structurii solului

Componentele minerale, organice, apa și aerul formează în sol un complex eterogen de sisteme polidisperse cu suprafață chimică activă mare. În cadrul solului particulele solide, minerale și organice sunt grupate în agregate de diferite forme și mărimi. Acestea alcătuiesc structura solului, care pentru organismele vii, respectiv pentru plantele fixate de sol și organismele animale din sol acționează ca factor ecologic. Fiecare agregat este format din particule de diferite mărimi, cimentate între ele mai ales prin coloizi care prin cuagulare le solidarizează. La formarea agregatelor mai participă cu însușiri de liant secrețiile (mucilagii, gume) provenite de la bacterii, ciuperci și rădăcinile plantelor. Coloizii care realizează cimentarea particulelor aparțin argilei și humusului.

Procesul de formare a agregatelor le conferă anumite însușiri ecologice provenite din însușirile ecologice ale elementelor participative, dar cu rezultantă ecofuncțională superioară acestora. Agregatele formate prin cimentare de către argilă sunt mai mari, cu aspect colțuros și stabilitate hidrică mică. Prin umezire argilele se pot desface în particulele din care sunt alcătuite. Puterea de cimentare a humusului este mai mare decât a argilei. Agregatele cimentate de humus sunt de dimensiuni mici, cu aspect prăfos și stabilitate hidrică foarte mare. Agregatele cu structura cea mai bună se realizează prin participarea la cimentare atât a argilei cât și a humusului. Aceste două componente trebuie să fie în cantități corespunzătoare, saturate cu cationi de calciu, iar humusul să fie format mai ales din acizi humici. Agregatele cu structură slabă rezultă din existența în sol a unor cantități mici de argilă și humus, saturate îndeosebi cu ioni de hidrogen, iar humusul alcătuit predominant din acizi fulvici. Situația devine și mai nefavorabilă când în sol se află săruri solubile sau complexul coloidal este saturat cu ioni de sodiu, așa cum este cazul unor soluri halomorfe.

Partea vie a solului, reprezentată prin microorganisme celulozolitice, proteolitice, fixatoare de azot, nitrificatoare, denitrificatoare, sulfooxidante, reducătoare ale compuși lor de sulf, descompunătoare de numeroase organisme animale nevertebrate (și mai puține animale vertebrate), miceliul ciupercilor, rădăcinile plantelor, mai ales a celor ierboase, joacă un rol important în definirea structurii, stabilității și evoluției în timp a solului și ecosistemului. Participarea organismelor vii, la definirea și stabilitatea structurii solului este variată și complexă. Ea corespunde activității de ansamblu a biocenozei. De exemplu, un rol important în aglutinarea agregatelor îl joacă polizaharidele care se formează în timpul descompunerii materiei organice. Aceste substanțe mucilaginoase de natură microbiană sunt adsorbite puternic la suprafața externă și internă a mineralelor argiloase rezultând complexe organominerale. Miceliul ciupercilor formează în pământ o rețea cu efect de reținere a particulelor în agregate. Rădăcinile plantelor exercită o importantă acțiune de lipire a agregatelor unele de altele, de presare și fragmentare, respectiv de agregare a solului. Prin creștere, rădăcinile exercită în perimetrul lor presiuni însemnate forțând asocierea particulelor de sol. După moartea lor prin putrezire dau naștere humusului care împreună cu alți coloizi cimentează particulele de sol asociate. Perii radiculari pătrund în microagregate pentru absorbția apei și substanțe lor nutritive. După moarte, aceștia se descompun predominant anaerob și sporesc conținutul de materie organică în interiorul macroagregatelor realizând menținerea stabilității lor. Formarea agregatelor structurale pe această cale este foarte mare. Ea se repetă an de an, iar hidrostabilitatea structurii este mare. Râmele, prin ingerarea resturilor organice și a materiei minerale din sol participă efectiv la unirea particulelor de sol în agregate. Procesul ecologic de agregare a particulelor de sol este amplificat prin îmbibarea cu apă. Solul își mărește volumul, gonflează, mai ales dacă conține multă argilă. Prin uscare se contractă, își micșorează volumul rezultând crăpături în diferite direcții. La baza acestui fenomen stau procese fizico-chimice complexe de interacțiune între particulele coloidale ale solului și moleculele de apă. Variația de volum permite asocierea microagregatelor în macroagregate. Formarea agregatelor structurale este sprijinită și de îngheț. O parte din microorganisme mor, iar prin descompunerea lor crește conținutul substanțelor coloidale, influențând favorabil acțiunea de formare a agregatelor structurale. .

Agregatul posedă în interiorul său o anumită porozitate care poate conține apă capilară, apă peliculară slab legată sau puternic legată, cu rol important în menținerea vieții plantelor fixate de sol, bacteriilor, actinomicetelor, miceliului de ciuperci, organismelor animale din sol ce sunt părți componente ale biocenozelor. Există o mare varietate de agregate structurale. Agregatele cu structură grăunțoasă, glomerurală, poliedrică angulară, poliedrică subangulară, prismatică, columnară, lamelară configurează un anumit tip de sol cu însușiri ecologice caracteristice. Ele au o anumită textură și structură, o anumită armonizare a funcțiilor, reflectând condițiile majore și permanente în care s-au format. Solul format și stabilizat ca textură și structură se află în stadiu de climax, ceea ce îi conferă păstrarea caracteristicilor o perioadă extrem de lungă. EI acționează în biotop .prin funcții specifice. Calitățile solului ce configurează însușirile sale ecologice sunt exteriorizate în biotop prin însăși componența și calitatea covorului vegetal, de care se leagă trofic viața tuturor populațiilor de animale. Fiind parte componentă din biotop, solul, alături de alți factori ecologici, direcționează viața în ecosistem. Prin factorii săi ecologici acționează ca sistem deschis, ce devine subsistem în cadrul ecosistemului. Funcțiile lui sunt extrem de complexe. Ritmul funcțiilor, nivelul la care se desfășoară și raportul dintre ele configurează însușirile ecologice generale ale solului.

3.5.9.4. Insușirile ecologice generale ale solului

Însușirile ecologice ale solului se desprind din complexitatea sa de organizare și funcționare în cadrul ecosistemului. Ele sunt neobservabile pentru un nespecialist. Interdependența lor stabilizează caractere care se pot "citi" în ecosistem prin însăși fizionomia sa. Acestea sunt determinate de porozitate, însușirile fizice și fizico-mecanice, hidrofizice, aerofizice, termice, fizice-chimice și chimice, biologice și biochimice, dinamica substanțelor asimilabile din sol.

Însușirile ecologice ale porozității solului. Porozitatea solului este condiționată de textură și structură. Ea reprezintă spațiul lacunar din sol. Particulele și agregatele din sol sunt în așa fel așezate încât formează o rețea de spații sau pori rezultând o porozitate capilară și o porozitate necapilară. Porozitatea capilară este alcătuită din pori capilari, cu diametrul sub 1 mm, în care, de obicei, se află apă. Porozitatea necapilară constă din existența în sol a porilor cu diametrul mai mare de 1 mm, în care, de obicei, se află aer. Solul posedă ambele tipuri de porozități. Raportul dintre porozitatea capilară și necapilară variază în funcție de modul de așezare afânată sau îndesată, a elementelor texturale și structurale ce alcătuiesc masa solului. O bună porozitate au solurile cu textură mijlocie și structură glomerulară. La acestea mai mult de jumătate din porozitatea totală este reprezentată de porozitatea necapilară sau de aerație. În sol, între volumul agregatelor, mărimea porilor, conținutul de apă și aer există o strânsă interdependență. Creșterea umidității determină mărirea volumului agregatelor, porozitatea spațiilor mai largi se reduce, se mărește numărul spațiilor cu porozitate fină. Consecința constă în reducerea conținutului de aer și agregare. Prin pierderea apei, agregatele se contractă și volumul se micșorează. Între agregare apar spații mari (porozitatea dintre agregate), iar în agregare spații mici, fine (porozitatea agregatelor). Aceste modificări influențează fiziologia normală a organismelor care se află în sol și a plantelor care au rădăcinile penetrare în sol. Solurile cu textură lutoasă, luto-nisipoasă, nisipo-lutoasă și structură dezvoltată, bogate în materie organică, au porozitatea cuprinsă între 55 – 60%. Solurile nisipoase și luto- argiloase cu structură și bogate în materie organică au porozitatea între 50 – 55%. Solurile luto-argiloase și argiloase cu structură slab dezvoltată și sărace în materie organică au porozitatea cuprinsă între 47 – 50%. Dezvoltarea rădăcinilor la plante este normală când porozitatea este cuprinsă între 50 – 60%, satisfăcătoare la o porozitate cuprinsă între 45-50% și puternic inhibată la o porozitate sub 50%. Porozitatea asigură regimul hidric și regimul aerului în sol. Relațiile apă – aer condiționează o multitudine de procese ecologice anorganice și organice de care depinde existența și activitatea populațiilor în biocenoză. Activitatea microbiană din sol depinde de relațiile ce se creează între apă și aer. La fel în privința plantelor și a organismelor animale nevertebrate.

În natură, în cadrul biotopurilor, există numeroși factori ecologici care favorizează formarea structurii solului. Aici există o porozitate bună. În opoziție cu acestea sunt factori ecologici care produc distrugerea structurii acestuia, modifică porozitatea, relațiile apă – aer, iar efectele ecologice sunt negative pentru viață. Distrugerea structurii este mai puternică în solurile cultivate decât în cele cu vegetație naturală. Dintre factorii ecologici naturali care acționează asupra solului, o mare importanță o au picăturile de ploaie. Acestea la contactul cu solul dezvoltă o energie ce provoacă distrugerea parțială sau totală a agregatelor de la suprafața lui. Are loc levigarea electroliților polivalenți din partea superioară profilului. Mișcarea apei capilare în interiorul agregatelor închide bule de aer. Acestea sunt compresate sub acțiunea forțelor de menisc. Când forțele de compresiune sunt mai mari decât rezistența agregatelor se produce ruperea și destrămarea lor. În solurile cu argile, la ploi, fenomenul de gonflare produce rupturi în micro- și macroagregate etc. Ținându-se cont de toate acestea, și nu numai, în ecosistemele agricole se asigură refacerea sau ameliorarea periodică a structurii, pentru ca prin porozitate să se mențină relații optime apă – aer, stimulatoare pentru viața plantelor.

însușirile ecologice fizice și fizica-mecanice ale solului. Culoarea, greutatea volumetrică, consistența, plasticitatea, adezivitatea sunt însușiri ecologice ale solului imprimate de compoziția mineralogico-organică, alcătuirea granulometrică și modul de dispunere a particulelor elementare în agregate.

Culoarea solului este conferită de compoziția mineralogico-organică. Ea variază de la un sol la altul și rezultă din combinarea componentelor participativ structurale. Proporția lor în sol conferă o anumită culoare. Dintre componentele structurale humusul imprimă solului culori închise, de la brun până la negricios; carbonatul de calciu, silicea și sărurile ușor solubile le imprimă culori albicioase; oxizii de fier, culori de la gălbui până la roșcat etc. Combinarea culorilor date de componentele solului, realizează numeroase alte culori caracteristice unor soluri și orizonturi pe profil.

Acumulările și separațiile în sol ale diferitelor substanțe se deosebesc pe profil prin culoare, formă și compoziție. Ele apar în cursul procesului de solificare, datorită eluvierii -iluvierii, oxidării și reducerii, acțiunii plantelor și animalelor etc. În acest sens există neoformații rezultate din acumularea de săruri, de oxizi, de argilă, neoformații reziduale și biogene. Neoformațiile rezultate din acumularea de săruri (carbonați, cloruri, gips etc.) se întâlnesc sub formă de pseudomicelii, asemănătoare miceliilor de ciupercă, eflorescențe, cu aspect de inflorescență,vinișoare, depuneri alungite pe traseul rădăcinilor descompuse, tubușoare, mai groase decât vinișoarele, pete, depuneri pe fețele agregatelor structurale sau pe pereții crăpăturilor, pungi sau cuiburi, depuneri în spațiile libere din sol, concrețiuni, depuneri cimentate. Neoformațiile rezultate din acumularea oxizilor (FeMg) se prezintă sub forme de pete, pete cu ramificații fine, concrețiuni etc. Neoformațiile din acumularea argilei se prezintă sub formă de pelicule în jurul granulelor de nisip sau pelicule pe fețele agregatelor structurale. Peliculele pot fi subțiri, moderat de groase și groase, iar ca dezvoltare rare, discontinue, continue. Neoformațiile reziduale constau din pudrări de silice și granule de nisip neacoperite de pelicule. Neoformațiile biogene rezultă din activitatea organismelor în sol. Ele sunt reprezentate de coprolite – realizate de râme, crotovine constând din galerii facute de cârtițe, hârciogi, popândăi etc. umplute sau nu cu materii din alt orizont, cervotocine – galerii de râme sau alte animale nevertebrate mici, cornevine canale formate de rădăcinile plantelor.

Culoarea solului și neoformațiile lui sunt deosebit de importante pentru implicarea și desfășurarea altor procese ecologice. Prin culoare, solul acumulează o cantitate mai mare sau mai mică de căldură ce constituie declanșarea și desfășurarea multor procese ecologice de natură biochimică și biologică. Neoformațiile solului reprezintă o sursă de nutrimente minerale pentru plantele și organismele animale din sol. Ele constituie o bună posibilitate de aerisire a solului, ce favorizează respirația radiculară, respirația normală a animalelor din sol, aprovizionarea cu apă a solului etc. Toate aceste procese sunt conexate în sistemul general de procese din ecosistem ce direcționează starea lui. .

Greutatea volumetrică a solului este o însușire ecologică importantă condiționată de compoziția mineralogico-organică, textură și structură. Greutatea volumetrică variază de la un sol la altul și pe profil. Ea exprimă atât compoziția cât și starea de afânare. Valorile cele mai mici ale greutății volumetrice se întâlnesc în stratul arabil, 1 – 1,2 gf/cm3. în stratul subarabil până la adâncimea de 50 cm valorile variază între 1,2 -1,5 gf/cm3. În orizonturile compacte de eluviere a argilei greutatea volumetrică depășește 1,5 gf/cm3, iar în orizonturile de glei ajunge la 1,8 gf/cm3. Pentru sistemul radicular al plantelor, greutatea volumetrică a solului acționează ca factor ecologic. Plantele își dezvoltă normal rădăcinile și asimilează atunci când greutatea volumetrică este mai mică de 1,3 gf/cm3. La densități mai mari ale solului, cu o greutate volumetrică de 1,3 – 1,5 gf/cm3, schimbul de gaze și absorbția apei cu săruri minerale la nivel radicular este stânjenită. Creșterea greutății volumetrice peste aceste valori stânjenește sau chiar împiedică pentru unele plante dezvoltarea fizico-mecanică a sistemului radicular, îngreunează, pentru unele animale, și împiedică, pentru altele, săparea de găuri etc. Pe terenurile agricole, prin arare, solul se afânează. Aici greutățile volumetrice sunt cuprinse între 0,8 – 1 gf/cm3. Prin lucrările de întretinere pentru afânarea solului, fără întoarcerea brazdei, greutatea volumetrică se reduce cu 20 – 40% mai puțin fată de arătură (A. Domeanu, 1976). Pentru agroecosisteme, cunoașterea greutății volumetrice a solului pe orizonturi permite calculul porozității, rezervei de apă și de elemente nutritive ce trebuie aplicate culturilor.

Consistența, plasticitatea, adezivitatea sunt proprietăți ale solului cu implicații asupra proceselor biologice din sol și la suprafața lui. Ele variază funcțional de la un anumit tip de sol structurat la altul și cu atât mai mult la cele nestructurate fată de cele structurate. În ansamblul lor condiționează însușirile ecohidrofizice ale solului, care direcționează în mare măsură tipul de ecosistem și structura lui.

Însușirile ecohidrofizice ale solului. Apa din sol provine din precipitații, iar în anumite condiții din pânzele freatice, scurgerile de suprafață, scurgerile din interiorul solului și irigații.

O sursă mai putin importantă o reprezintă vaporii de apă atmosferici care pătrunși în sol se condensează și trec în apă lichidă. Indiferent de sursă, în sol apa este supusă acțiunii unor forțe care determină reținerea sau mișcarea ei. Asupra apei din sol acționează forța gravitațională, adsorbția, capilaritatea, forțele hidrostatice sau de presiune, forțele osmotice.

Forța gravitațională, determină pătrunderea apei în adâncime sau curgere a ei din părțile mai înalte spre cele mai joase din sol. În aceste conditii apa se mișcă descendent. Adsorbția asigură atracția dintre particulele soli de ale solului și apă. Acest proces este favorizat de caracterul dipolar al apei și sarcinile (valente) libere existente la suprafata particulelor de sol. Capilaritatea constă în reținerea și mișcarea apei în porii fini ai solului. Fortele capilare mișcă apa prin porii solului în toate direcțiile, inclusiv de jos în sus. Forțele de presiune, hidrostatice sau de submersie sunt exercitate de stratul de apă aflat deasupra solului după ce a fost saturat cu apă. Forțele osmotice își au originea în interacțiunea dintre apă și substanțele dizolvate. Acestea sunt prezente și acționează în soiurile ce conțin cantități mari de săruri solubile. Numărul mare de forțe și natura diferită a lor ce acționează asupra apei constituie forța de sucțiune a solului.

În sol există: apă de higroscopicitate, retinută prin forte de sorbție la suprafața particulelor de sol, la care plantele nu au accesibilitate; apă peliculară, reținută prin forțe de sorbție, sub formă de pelicule în jurul particulelor de sol, are o slabă mobilitate și se află peste apa de higroscopicitate, mișcarea ei se realizează lent, de la peliculele mai groase spre cele mai subțiri, accesibilititate redusă la plante; apă capilară, reținută în porii capilari ai solului prin fenomenul de capilaritate, circulă relativ ușor de sus în jos și de jos în sus, are o bună accesibilitate la plante, este sau nu în legătură cu apa freatică; apă gravitațională de infiltrație, curge în adâncime sub influența gravitației, se află în porii mari, necapilari ai solului unde este foarte slab reținută, apare după ploi abundente sau după irigații și se adună în adâncime deasupra unui strat impermeabil unde formează apa freatică.

În sol fluxul de migrație al apei variază în funcție de sursa de apă, cantitatea ei, textura și structura solului. Aceste elemente ecologice definesc în mare parte fizionomia biotopului și, respectiv, a ecosistemului. Prezența apei în sol în cantitate prea mică sau prea mare definește popularea lui cu plante și animale specifice condițiilor ecologice hidrofizice. Biotopul și biocenoza ce îi corespunde definesc un anumit tip de ecosistem natural sau antropizat.

În natură biotopul poate fi format din soluri saturate sau nesaturate cu apă, iar mișcarea apei se realizează diferit, efectul ecologic fiind corespunzător acestor procese. Solurile saturate, situate sub apele freatice, sub băltirile de durată ale apelor stagnante naturale sau în orezării pe durata submersiei, și solurile alimentate capilar de apele freatice ce se află la mică adâncime au apă în tot spațiul capilar și necapilar. În aceste condiții mișcarea apei este constantă și se realizează prin filtrație. Aspectul este caracteristic solurilor naturale hidromorfe și celor din orezării în timpul submersiei. .

Solurile nesaturate cu apă domină spațiul terestru. Sunt umectate periodic prin precipitatii în cazul ecosistemelor naturale terestre și prin irigatii în cazul agroecosistemelor. În ele mișcarea apei ca proces ecologic se realizează prin forțele de sucțiune ce constituie factorul ecologic, dirijat de actiunea forțelor capilare și osmatice. Apa circulă de la o sucțiune mai mică la o sucțiune mai mare. În aceste soluri umectarea la capacitatea totală are loc cât durează precipitatiile sau irigația, deci o perioadă scurtă, după care cantitatea de apă se reduce până la o nouă umectare. Pătrunderea și mișcarea apei în solul nesaturat se realizează prin infiltrație. Mișcarea are un caracter dinamic, imprimat de saturația incompletă cu apă a porilor și intervenției forței de sucțiune a solului uscat aflat sub stratul umezit. Capacitatea de infiltrație a solului depinde de porozitatea totală a lui, de proporția spațiului capilar față de cel necapilar și mărimea porilor capilari. Viteza de infiltrație se diferențiază mult datorită texturii și structurii, astfel: soiurile nisipoase au coeficienții de infiltrație foarte mari, între 50 – 100 cm/h și chiar mai mult, solurile lutoase între 10 -50 cm/h, iar cele argiloase sub 7 cm/h. Solurile lutoase prin raportul favorabil între spațiul necapilar și capilar asigură o infiltrație corespunzătoare cerințelor ecologice ale multor specii de plante. Solurile primesc și lasă să treacă cu ușurință în masa lor o mare cantitate de apă, care nu se pierde în adâncime. În solurile nisipoase, cu spațiul necapilar puternic dezvoltat, infiltrația este foarte mare. Apa se pierde prin pătrunderea în adâncime de unde plantele nu o mai pot folosi. Solurile argiloase, cu spațiul capilar foarte dezvoltat, au o capacitate de infiltrație mică. O mare parte din apa ajunsă la suprafața solului se pierde prin evaporare de pe terenurile plane, unde băltește sau se scurge în cazul terenurilor în pantă.

Ascensiunea capilară a apei în solul nesaturat din apa freatică reprezintă un proces ecologic important al mișcării apei. Înălțimea de ridicare a apei în capilarele solului depinde de raza acestora, astfel apa se ridică cu atât mai sus cu cât raza este mai mică. Pentru solurile cu textură grosieră înălțimea de ridicare a apei prin capilare nu depășește 0,5 – 1 m, iar pentru cele cu textură fină, 2 – 3 m. Ascensiunea capilară a apei din pânzele freatice poate juca un rol ecologic pozitiv sau negativ în cazul agroecosistemelor și un rol ecologic normal în cazul ecosistemelor naturale. Rolul pozitiv constă în aprovizionarea suplimentară cu apă a plantelor, iar cel negativ în formarea de soluri specifice halomorfe, hidromorfe, salinizate, gleizate etc.

Există biotopuri cu soluri care nu se găsesc sub influența pânzelor freatice, caz în care ascensiunea capilară prezintă mare importanță ecologică atât pentru ecosistemele naturale cât și pentru agroecosisteme. Apa din precipitații sau din irigații poate pătrunde pe adâncimea solului cu mult sub zona de răspândire maximă a rădăcinilor plantelor. Datorită ascensiunii capilare, apa din adâncime se ridică la suprafață sau către suprafață și poate fi folosită de plante. Umezirea solului pe o adâncime mai mare de către precipitații sau prin irigații determină creșterea rezervei lui de apă. Prin ascensiunea capilară, apa servește asimilării ei de către plante. În agroecosisteme, în anii secetoși, solului i se aplică irigări de aprovizionare, având ca scop o umezire profundă a lui pentru asigurarea rezervei de apă, ea constituind un element și un factor ecologic esențial pentru viața plantelor și are ca scop final creșterea producției agricole.

Adâncimea circulației apei în sol, natura curentului predominant de apă, descendent sau ascendent, sursa și gradul de umectare asigurate prin porozitatea solului diferențiază regimurile hidrice percolativ, percolativ evapodesucativ și exudativ. Acestea au o semnificație ecologică deosebită, imprimând biocenozelor caractere specifice. Populațiile de plante și animale au adaptări corespunzătoare condițiilor de viață constituind comunitatea.

Regimul hidric percolativ (drenajul) este caracteristic zonelor unde precipitațiile depășesc evapotranspirația). Apa se deplasează predominant descendent, de la suprafață către adâncime. În aceste conditii apa provenită din precipitatii umectează solul până la mari adâncimi, respectiv până la pânza de apă freatică. În regiunile unde precipitațiile variază cantitativ regimul hidric percolativ este alternant. În anii cu precipitatii reduse percolarea apei se face până la baza profilului de sol, iar în cei cu precipitații bogate apa ajunge la adâncimi mai mari. Regimul hidric percolativ alternant este caracteristic mai ales cernoziomurilor mediu levigate din silvostepă. Aici precipitațiile ajung la valori aproximativ egale cu evapotranspirația. Regimul hidric percolativ profund este caracteristic solurilor brune roșcate, solurilor brune și podzolurilor din zona forestieră. Percolarea are loc până la apa freatică. Mișcarea apei este predominant descendentă..

Regimul hidric percolativ evapodesucativ numit și regim hidric neperculativ este specific zonelor cu deficit de umiditate. Apa din precipitații are un volum redus și nu poate străbate solul și roca până la apa freatică. Grosimea stratului umectat este de 100 – 120 cm. Între acestea și apa freatică se interpune un strat cu umiditate redusă constituind orizontul mort al secetei. Umiditatea orizontului se apropie de nivelul coeficientului de ofilire. Acest regim hidric este caracteristic cernoziomurilor normale și cernoziomurilor slab levigate din silvostepa limitrofă cu stepa.

Regimul hidric exudativ este caracteristic solurilor umectate prin precipitații și prin apa din pânza freatică. Evapotranspirația poate produce o pierdere de apă mai mică sau mai mare decât cea provenită din precipitații. Apa freatică asigură pierderea de apă prin evapotranspirație. În cadrul acestui regim hidric se deosebesc regimul hidric exudativ-desucativ caracteristic zonelor cu nivel freatic sub limita inferioară a profilului de sol și regimul hidric-exudativ propriu-zis caracteristic zonelor cu nivelul apei freatice periodic sau permanent în profilul solului. Regimul exudativ-desucativ este caracteristic solurilor freatic-umede, iar regimul exudativ propriu-zis este specific solurilor lăcoviștite și lăcoviștilor, solurilor saline, solonețurilor, solurilor humico-gleice și gleice .

Starea de umiditate a solului în toate aspectele prezentate conturează fizionomia biocenozei și a ecosistemului. Schimbările mai tranșante în ce privește starea de umiditate a lui, delimitate în intervale, trepte, puncte la care apa își modifică mobilitatea: și deci accesibilitatea pentru plante reprezintă indici hidrofizici, de mare importanță în ecologia biocenozelor, mai ales în cazul agroecosistemelor. Corespunzător stării de umiditate, indicii hidrofizici ai solului sunt:

– capacitatea totală CT – care corespunde solului saturat cu apă;

– capacitatea de câmp CC – ce constă în umiditatea pe care solul o păstrează mai mult timp după ce solul saturat cu apă pierde o parte din ea prin scurgerea gravitațională în adâncime;

– coeficientul de ofilire – care indică lipsa apei accesibile în sol fapt ce determină ofilirea plantelor ca urmare a scăderii în continuare a conținutului de apă prin consum biologic, evaporare etc.;

– capacitate de apă utilă CU – care reprezintă apa cuprinsă între capacitatea de câmp și coeficientul de ofilire, ce servește plantelor și multor organisme animale din sol pentru desfășurarea proceselor fiziologice;

– coeficientul de higroscopicitate CH – care reprezintă umiditatea corespunzătoare solului uscat la aer sau umiditatea pe care un sol complet . uscat o absoarbe dintr-o atmosferă saturată cu vapori de apă .

Evoluția stărilor de umiditate a solului variază în funcție de cantitatea și periodicitatea precipitațiilor. După o ploaie, solul devine saturat cu apă (capacitatea totală), din care începe să piardă prin scurgerea gravitațională în adâncime până se ajunge la umiditatea pe care o păstrează mai mult timp (capacitatea de câmp), servind desfășurării proceselor vitale ale plantelor, iar prin ele a organismelor animale. Datorită consumului biologic, al evaporării și al altor cauze conținutul de apă se reduce în sol ajungându-se la situația când plantele se ofilesc din lipsa apei accesibile. În sol, apa care a mai rămas este reținută de către ele cu forțe mai mari decât cele de absorbție ale rădăcinilor (coeficientul de ofilire). Valorile indicilor hidrofizici, exprimați în procente de apă, variază de la sol la sol, îndeosebi, în funcție de textură (tabelul 3). Cunoașterea indicilor hidrofizici ai solurilor și starea precipitațiilor definesc hotărârea aplicării irigații lor în agroecosisteme.

Tabelul 3

Variația valorilor indicilor hidrofizici la diferitele tipuri de soiuri

Însușirile ecologice aerofizice ale solului. Ca și apa, aerul din sol reprezintă un factor ecologic important pentru întreținerea vieții organismelor din sol și a celor prinse de sol. Regimul aerului din sol influențează direct sau indirect viața multor populații din ecosistem.

Conținutul de aer al solului depinde de porozitate și de umiditate. Porii solului pot fi ocupați în măsură mai mare sau mai mică cu apă. Spațiile rămase libere sunt ocupate cu aer. În general, aerul ocupă spațiul lacunar necapilar și o parte a spațiului macrocapilar în care apa nu este reținută durabil. Porozitatea la rândul ei depinde de textură, structură și gradul de afânare sau îndesare a solului. Sub acest aspect conținutul de aer crește de la soiurile argiloase spre cele nisipoase, de la soiurile nestructurate la cele structurale, de la solurile îndesate la cele afânate. Volumul aerului în sol este deci condiționat de porozitate și umiditate, iar în cadrul porozității de raportul între spațiul necapilar și cel capilar. „La același grad de afânare a solului, volumul aerului este condiționat de prezența cantitativă a apei" (A. Domeanu, 1976). Cu cât solul este mai umed, cu atât apa ocupă un procent mai mare de pori, conținutul de aer este mai mic și invers. Solul saturat cu apă, practic nu conține aer. În solul uscat conținutul de aer corespunde porozității totale (pori capilari și necapilari). Capacitatea de aer a solului corespunde porozității de aerație, respectiv porozității necapilare (porozitatea) la, umiditatea corespunzătoare capacității de câmp. Conținutul de aer din sol, reprezentând capacitatea de aer, la o umiditate corespunzătoare capacității de câmp, variază între 5 și 40 %, în funcție de sol. Capacitatea de aer este mică la soiurile argiloase nestructurate, îndesate și mare la soiurile nisipoase, afânate, structurate. În agroecosisteme, conținutul de aer reprezentând 15 – 30 % din volumul total al solului oferă condiții bune de creștere și dezvoltare pentru plante. .

Aerul din sol asigură desfășurarea proceselor ecologice oxidative de alterare a mineralelor, ce se realizează prin consum de oxigen. Cantitățile reduse și insuficient reînnoite de oxigen conduc la predominarea proceselor chimice de reducție. Oxidarea și reducția influențează însușirile ecologice ale solului. În soiurile cu procese ecologice de oxidare predomină nitriții, fierul feric, manganul tetravalent, sulfații etc. Acolo unde au loc procese ecologice de reducție există nitriți, fier feros, mangan bivalent, sulfuri etc. Caracterele chimice ale solului date de oxidare și reducție influențează compoziția floristică și faunistică a biocenozelor. Pe de altă parte, aerul din sol este absolut necesar pentru întreținerea vieții rădăcinilor de plante, miceliilor de ciupercă, bacteriilor aerobe, actinomicetelor, organismelor animale nevertebrate și a celor vertebrate care trăiesc permanent sau temporar în masa solului. Aerul din sol pe care aceste organisme îl respiră provine din cel atmosferic. Compoziția lui chimică însă este diferită în ce privește proporția principalilor constituenți. Aici o serie de procese de natură biologică, biochimică și chimică tind să reducă cantitatea de oxigen și să o sporească pe cea a dioxidului de carbon. În aceste condiții, în orizonturile superioare ale solului, aerul pe care îl conține posedă 10 – 20% oxigen față de circa 21 % cât există în aerul atmosferic; 78,5 – 80,0% azot față de 78% în atmosferă; 0,2 – 3,5% dioxid de carbon față de circa 0,03% cât există în atmosferă. În orizonturile profunde dioxidul de carbon poate ajunge până la 10%. Aerul din sol este mai bogat în vapori de apă și în amoniac. Uneori el poate conține și unele gaze cum sunt hidrogenul sulfurat, metanul etc. În sol micșorarea conținutului de oxigen este însoțită de creșterea celui de dioxid de carbon. Scăderea sub anumite limite a conținutului de oxigen în sol și creșterea conținutului de dioxid de carbon, influențează negativ germinația semințelor, înrădăcinarea plantelor, absorbția apei cu sărurile minerale de către rădăcină, desfășurarea normală a activităților biologi ce a microorganismelor descompunătoare, a organismelor animale nevertebrate și vertebra te, se micșorează intensitatea proceselor de oxidare ale compuși lor minerali etc. De exemplu, micșorarea concentrației de oxigen în sol la 6 – 9% determină scăderea energiei de germinație a semințelor și asfixierea organismelor animale. La concentrația de 10- 15% oxigen în sol, dezvoltarea rădăcinilor unor plante este stânjenită sau chiar oprită. Conținutul de dioxid de carbon în solurile cultivate este inferior aceluia din soiurile de sub pajiștile naturale. Fiziologic, scăderea conținutului de oxigen în sol, îngreuiază sau inhibă respirația radiculară, respirația bacteriilor aerobe, a ciuperci lor microscopice, mi celiului ciupercilor superioare, organismelor nevertebrate monocelulare și pluricelulare, a organismelor animale vertebrate cu galerii în sol cu consecințe depresive în metabolismul lor. Normalizarea compoziției aerului în sol este asigurată prin difuziunea gazelor. Acestea se află într-o continuă mișcare realizând o răspândire uniformă. Concentrația diferită de gaze determină difuziunea lor din sol în atmosferă. Dioxidul de carbon în concentrație mai mare în sol difuzează în atmosferă. Oxigenul, având o concentrație mai mare în aerul atmosferic difuzează în aerul din sol. Schimbul de gaze dintre sol și atmosferă este foarte activ. Normalizarea compoziției aerului din sol este influențată și de alți factori ecologici cum sunt temperatura, umiditatea, presiunea atmosferică și vântul. Prin ridicarea temperaturii solului, gazele din el se dilată, își măresc volumul și presiunea și trec în atmosferă. Scăderea temperaturii determină micșorarea volumului aerului din sol, permițând pătrunderea aerului atmosferic bogat în oxigen. Pătrunderea apei în sol, presează aerul și îl elimină în atmosferă. Pierderea apei din sol eliberează porii, care imediat sunt ocupați de aerul venit din atmosferă. Creșterea presiunii atmosferice provoacă comprimarea aerului din sol, favorizând pătrunderea de aer atmosferic. Scăderea presiunii atmosferice determină destinderea și trecerea de aer din sol în atmosferă. Aceste procese ecologice impun mișcarea aerului în sol prin curgere în masă și difuzie. Prin curgere a în masă sau convecție are loc transportul unei cantități de aer sub influența unui gradient de presiune. Forțele motrice determinate sunt diferențele de presiune și temperatură pe care le are aerul în interiorul și exteriorul solului, vântul și precipitațiile. Mișcarea aerului prin difuzie constă în răspândirea în spațiu a moleculelor unuia sau unor gaze componente ale lui sub influența unui gradient de concentrație. Foarte importantă este difuzia aerului prin peliculele de apă din jurul rădăcinilor. Prin acest proces se realizează transportul oxigenului din spațiul poros al solului către rădăcini asigurându-le respirația. Aici difuzia este de circa zece mii de ori mai mică decât în spațiul poros liber de apă, dar suficient pentru a asigura rădăcinilor oxigenul. Un mecanism al mișcării aerului în sol este dat și de "circulația apei bine aerate în orizonturi saturate, adică sub nivelul freatic, deși solubilitatea gazelor componente ale aerului în apă este mică" (6 ml oxigen la 1 litru apă) (A. Canache, 1990).

În sol aerul acționează ca factor ecologic. Cantitatea de aer și ritmul de primenire a lui depinde de porozitatea solului, generată de textură, structură, gradul de afânare sau tasare. Porozitatea solului în aceste condiții acționează în biotop ca factor ecologic stimulativ sau inhibant al vieții. Ea dirijează direct și indirect o multitudine de procese ecologice cu efecte pozitive sau negative asupra populațiilor de plante și animale din biotop. În cadrul agroecosistemelor porozitatea cea mai corespunzătoare cerințelor populațiilor de plante se poate crea și menține prin lucrări de afânare și amestecare a solului. Aplicarea diferitelor tipuri de lucrări separat și combinate au ca rezultat ameliorarea structurii solului. Ele realizează diferite grade de afânare, cu diferite raporturi în favoarea porozității de aerație în limitele cerințelor de vegetație ale plantelor cultivate ce constituie partea principală a ecosistemului.

însușirile termice ale solului. Solul în calitatea lui de sistem deschis pe de o parte primește, iar pe de alta pierde energia calorică. Principala sursă de energie calorică o constituie radiația solară și secundar provine din sursele interne ale Terrei, din procesele exoterme de descompunere a resturilor organice și de hidratare a coloizilor. Solul pierde energie calorică prin difuzie în atmosferă, prin evapotranspirația apei și prin propagarea ei din părțile superioare în adâncime.

Proprietățile termice ale solului constau în capacitatea de absorbție a razelor solare, capacitatea calorică și conductibilitatea termică.

Capacitatea de absorbție a radiațiilor solare depinde de culoarea solului. Solurile închise la culoare au capacitate mai mare de absorbție a radiațiilor solare decât cele deschise, iar soiurile roșcate au capacitatea mai mare decât cele gălbui. Capacitatea de absorbție a radiațiilor solare mai este influențată de umiditatea solului, de acoperirea lui cu vegetație, acoperirea cu resturi organice, cu zăpadă, la care se adaugă latitudinea, panta, expoziția, starea atmosferei, anotimpul, ora etc. Din cantitatea de energie solară ajunsă la sol, o parte este absorbită iar alta reflectată. Cantitatea de energie reflectată poartă numele de albedou și variază în limite largi, astfel: până la 20% pentru solurile închise la culoare; 20 – 70% pentru soiurile deschise la culoare; până la 50% la soiurile acoperi te cu vegetație naturală; 10 – 20% la soiurile acoperite cu plante de cultură; până la 10% la soiurile umede și 10 – 20% la soiurile uscate. Pierderea prin difuzie a radiațiilor este mai mică la soiurile închise decât la cele deschise, mai mică la soiurile umede decât la cele uscate, mai mică la soiurile acoperi te decât la cele neacoperite.

Capacitatea calorică constă în cantitatea de căldură necesară unui gram de sol în așezarea naturală pentru a-și ridica temperatura la loC. Ea este rezultanta căldurii specifice a constituentelor care intră în alcătuirea masei sale. De asemenea, conductibilitatea termică a solului este rezultanta conductibilității termice a constituenților. În baza acestor două proprietăți (capacitate calorică, conductibilitate termică) solurile nisip oase se încălzesc și se răcesc mai repede decât cele argiloase și lutoase. Solurile umede se încălzesc mai greu și pierd căldura mai repede decât cele mai uscate. Fenomenele de încălzire și de răcire a solului configurează regimul termic diurn, lunar, anotimpual, anual și multianual, care exercită o persistentă influență asupra proceselor ecologice fizice, chimice și biologice din sol cu reflectare în formarea, stabilizarea și evoluția lui și a biocenozelor din ecosistem. Regimul temperaturii solului din ecosistem include variația acesteia în timp și pe adâncimea profilului de sol. În adâncimea profilului temperatura solului reflectă situația termică existentă în atmosferă la o dată anterioară. Din martie – aprilie până în septembrie solul este cald la suprafață și mai rece în adâncime, iar din octombrie până în februarie – martie este mai cald în adâncime și rece la suprafață. Variațiile diurne ale mediilor termice lunare în perioada de vegetație se evidențiază până la adâncimea de 60 cm, iar în timpul iernii până la mai puțin de 40 cm. La adâncimi mai mari, de obicei de ordinul zecilor de metru, temperatura este constantă. Dinamica anuală, sezonieră, lunară și diurnă prezintă o mare importanță ecologică în declanșarea, întreținerea, stimularea sau diminuarea unor stări fiziologice ale fitoindivizilor și zooindivizilor din populațiile biocenozei, a diferitelor relații intrapopulaționale sau interpopulaționale din cadrul biocenozei, a relațiilor populație – biotop sau biocenoză – biotop. De exemplu, germinarea semințelor, pornirea în vegetație, creșterea sistemului radicular și a altor organe vegetative subterane, coborârea sau ridicarea către suprafață a organismelor animale nevertebrate din sol, reproducerea sau alte activități ale lor depind de temperatură care este specifică fiecărei plante sau animal. Fiecare specie solicită un optim de temperatură. Depășirea limitelor extreme le poate compromite viața. Variația temperaturii din sol influențează direct starea biocenozei.

însușirile ecologice ale solului determinate de compoziția chimică și reacția ionică. Solul prin compoziția sa chimică condiționează reacțiile dintre constituenții masei sale cu rol ecologic deosebit în dinamica sărurilor nutritive. Coloizii reprezentați de mineralele argiloase, hidroxizii de fier, hidroxizii de aluminiu, silicea, compușii organici și sărurile cristaloide de carbonați, fosfați, sulfați, azotați, cloruri etc. definesc compoziția chimică a soluției solului. În ea se află toate elementele chimice ce servesc nutriției plantelor și care intră în alcătuirea plantelor. Soluția solului este foarte diluată dar complexă prin substanțele care participă la formarea ei, precum și prin aspectul de dispersie a componentelor chimice. Unele componente chimice se, află și în soluție sub, formă de dispersie ionică, moleculară sau coloidală. Cea mai mare parte a compușilor chimici (săruri, acizi etc.) sunt prezente în soluție în stare disociată, sub formă de ioni, (Ca++, Na+, K+, NH4+, H+, CI- OH-, N02-, so4- -, P04- -), zaharurile se află în stare de dispersie moleculară, iar acizii humici, hidroxizii de fier, hidroxizii de aluminiu, siliciul coloidal sub formă de dispersii coloidale. În mod obișnuit concentrația soluției nu depășește câteva grame la litru. Atât concentrația cât și compoziția chimică variază foarte mult de la un sol la altul cât și în cadrul aceluiași sol. Factorii ecologici ce guvernează compoziția și concentrația soluției solului sunt conținutul de humus, natura substanțe lor minerale, complexul coloidal al solului, activitatea micro organismelor, activitatea plante lor, activitatea animalelor ne vertebra te din sol și cantitatea de apă. Pentru solul din agroecosisteme se mai adaugă măsurile agrotehnice, agrochimice și ameliorative. Faza solidă a solului cedează continuu diferite substanțe care trec în soluția solului, iar de aici ajung în plantă, de unde prin intermediul lanțurilor trofice ajung în corpul animalelor. Procesul ecologic de circulație a elementelor chimice în natură prin intermediul materiei vii, începe la interfața rădăcină – sol – soluția solului. În pelicula lichidă din interfață se desfășoară o activitate complexă de schimb ionic. "Schimbul ionic sol – soluție este puternic influențat de rădăcinile plantelor, care la interfața rădăcină – sol – soluție desorb cantități mari de dioxid de carbon și absorb diferiți ioni nutritivi" (A. Dorneanu, 1976). Soluția solului constituie deci sursa directă de aprovizionare a plantelor cu substanțe nutritive, condiționând creșterea și dezvoltarea lor. În solurile unde soluția conține toate elementele chimice de nutriție și în raporturile cerute de plante, creșterea și dezvoltarea lor este optimă. În solurile unde soluția solului nu conține toate elementele de nutriție sau raportul dintre acestea este necorespunzător plantele suferă, iar aspectul ecologic negativ poate fi observat în ecosistem.

Activitatea plantelor și microorganismelor din sol este influențată de reacția ionică sau pH-ul soluției solului. Ea poate fi acidă, neutră sau alcalină. În funcție de pH există soluri extrem de acide, pH sub 3,5; foarte puternic acide, pH 3,5 – 4,3; puternic acide pH 4,3 – 5,0; moderat acide,pH 5,0 – 5,8; slab acide,pH 5,8 – 6,8; neutre ,pH 6,8 – 7,2; slab alcaline, pH 7,2 – 8,4; alcaline, pH 8,4 – 9; puternic alcaline, cu pH peste 9,0. pH-ul solului acționează în biotop ca factor ecologic limitant; schimbarea pH-ului elimină unele populații de plante și acceptă altele cu adaptări corespunzătoare. Dispariția unor populații de plante și înlocuirea lor cu altele presupune excluderea unor populații de animale și acceptarea altora în funcție de legăturile trofice fitofage preferențiale ale acestora. Reacția ionică (pH-ul) influențează în mod direct activitatea plantelor, microorganismelor, ciupercilor și în mod indirect pe cea a animalelor. Ciupercile se dezvoltă îndeosebi în mediul acid, bacteriile îndeosebi în mediul neutru, slab alcalin sau slab acid, plantele spontane și cultivate au preferințe diferite pentru un anumit tip de pH. Pentru multe plante spontane reacția ionică contează atât de mult încât nu pot fi întâlnite decât pe anumite soluri. Acestea sunt folosite adesea ca indicatoare de pH, de exemplu: țepoșica (Nardus stricta), indică existența în sol a unui pH puternic acid; măcrișul iepurelui (Oscalis acetosella) indică în sol un pH acid; floarea paștilor (Anemone nemorosa) indică în sol un pH slab acid sau neutru, brânca (Salicornia europaea) indică un sol bazic foarte bogat în săruri. Plantele de cultură, în majoritatea lor, preferă soIurile cu pH neutru, slab acid sau slab alcalin. Schimbarea pH-ului peste limitele normale influențează negativ viața plantelor, excepție fac: secara, ovăzul, lupinul, cartoful care suportă aciditatea. Reacția puternic alcalină (pH peste 8,5) nu este suportată de plantele de cultură. În practica agricolă, corectarea pH-ului în sol se face prin aplicarea diferențiată a îngrășămintelor. Pe solurile acide se aplică îngrășăminte cu reacție alcalină, iar pe solurile alcaline, îngrășăminte cu reacție aci dă.

Ecologic, solul posedă o anumită capacitate de tamponare, constând în însușirea de a se opune modificării reacției la apariția în soluția solului a unei surse de acid sau bază. Capacitatea de tamponare constituie regulatorul reacției solului. Sub acest aspect oscilațiile de pH sunt frânate în sol de către complexul coloidal și alte active cu însușiri de tampon cum sunt sistemele carbonat de calciu – acid carbonic, carbonat de magneziu – acid carbonic, sistemele fosfați – acid fosforic, hidroxizii de fier și aluminiu cu comportare amfoteră etc. Rolul ecologic activ cel mai important îl are complexul coloidal. Acesta, aflându-se În echilibru dinamic cu soluția solului, reține o parte însemnată din ionii sărurilor dizolvate oprind levigarea lor. Mărirea concentrației soluției solului se aduce la normal sau aproape de normal prin adsorbția în complexul coloidal a ionilor liberi. Când soluția solului sărăcește în săruri dizolvate datorită consumului plantelor sau levigării, acesta își reface concentrația prin trecerea ionilor din complexul coloidal în soluția solului și prin mineralizarea și solubilizarea diferiți lor compuși minerali și organici din sol. În agroecosisteme există posibilitatea de ameliorare a capacității de tamponare a solului prin tratamente tehnologice. Solurile cu complex coloidal slab sau degradat se ameliorează prin îngrășăminte organice. Sistemul se aplică mai ales la soiurile nisipoase și podzolice. Substanțele organice adăugate acestora măresc capacitatea de tamponare, cu acțiune imediată în schimbarea însușiri lor ecologice ce influențează în bine creșterea și dezvoltarea plantelor, conducând în final la creșterea producției agricole.

însușirile biologice și biochimice ale solului. Solul ca biotop este rezultatul interacțiunii unei biocenoze cu o structură foarte variată și a unui material parental mineral. EI reflectă condițiile climatice și geografice în care a luat naștere. Bacteriile heterotrofe, microflora fotosintetizantă și chimiosintetizantă, ciupercile microscopice și macroscopice, rădăcinile plantelor, animalele nevertebrate ca specii faunistice ale solului declanșează și întrețin procese biologice și biochimice de mare însemnătate. Organismele vii acționează în masa solului ca factori ecologici stimulativi. Declanșarea și întreținerea proceselor menționate pun în mișcare alte procese ecologice de care depind funcționarea și stabilitatea în timp a ecosistemului. În aceste condiții solul și biocenoza evoluează paralel. Stabilitatea în timp a celor două componente inseparabile constituie ecosistemul în faza de climax.

Activitatea organismelor din sol, mai ales a microorganismelor, amplifică considerabil procesele ecologice de hidroliză, dizolvare, carbonatare, oxidare, determinate de apă, dioxid de carbon și oxigen care acționează asupra rocilor și mineralelor din scoarța terestră. Procesele ecologice generate în sol de microorganisme sunt foarte vaste și complexe. Ele afectează atât materia organică cât și pe cea minerală. Acumulează materie organică, descompun și resintetizează materie organică, elimină în mediu produse de metabolism ca ergoni, vitamine, auxine și alte substanțe stimulatoare de creștere pentru plante, bacterii și unele organisme animale nevertebrate. Mineralizarea materiei organice și sinteza substanțelor humice din sol se realizează prin intervenția microorganismelor. O parte din microorganisme au capacitatea dea fixa azotul atmosferic în corpul lor. Pe această cale se realizează înglobarea lui în materia organică din sol, cu efecte pozitive pentru desfășurarea normală a vieții plantelor și prin acestea a tuturor populațiilor de animale din ecosistem. Prin descompunerea părților organice mortificate sau a organismelor moarte, microorganismele readuc în circuitul materiei substanțele anorganice care au fost înglobate în materia vie. Organismele animale moarte, părți de plante sau plante întregi moarte, ciupercile moarte, masa microorganismelor moarte constituie principala sursă de azot, dar și de alte elemente chimice, care sub acțiunea microorganismelor vii (bacterii și ciuperci microscopice) trec în formă minerală. Acestea reintră în circuit prin reabsorbția lor de către plante. Prin specificitatea lor, microorganismele, pe lângă azot, pun în libertate fosforul din compușii organici și minerali, fosforul și potasiul din silicați. Acestora li se adaugă microorganismele care oxidează compușii sulfului, fierului, manganului etc.

În funcțiile ecologice ale solului se integrează și animalele nevertebrate. Populațiile animale din sol preiau materia organică, o fărâmițează și realizează amestecul intim al particulelor organice cu cele minerale. Mai mult decât atât, "excrementele unei specii devin un mediu nutritiv pentru alte specii faunistice" (P. Papacostea, 1976). În acest mod, materialul organic parcurgând mai multe tuburi digestive, se degradează treptat. Un rol deosebit îl au râmele. Ele își sapă galerii înghițind solul brut. După utilizarea substanțelor organice în nutriție, îl elimină într-o stare mai avansată de humificare, care face posibilă stocarea elementelor nutritive ușor accesibile plantelor Activitatea râmelor este favorizată sau încetinită de pH-ul, materia organică, calcarul, oxigenul și apa din sol. Activitatea cea mai intensă o desfașoară în solurile cu pH = 7 – 8, bogate în materii organice și carbonat de calciu. Ele acționează asupra structurii la cinci niveluri diferite de agregare. Influența lor se întinde de la elemente structurale de ordinul micronilor până la cele de ordinul decimetrilor (P. Papacostea, 1976). În caprolitele lor structura primară este complet refăcută. Rețeaua de galerii reorganizează structura de ansamblu a solului, permite circulația aerului, apei etc. De aceea, râmele au un rol deosebit de important în procesele de humificare.

Acțiunea microorganismelor, a plantelor superioare prin rădăcinile lor și a multor specii de animale nevertebrate în transformările biochimice ale unor substanțe minerale în sol, constând din mineralizarea și formarea compușilor solubili, dar și în imobilizarea temporară a o parte din ele în corpul lor, constituie procesul ecologic de fond pentru stimularea fertilității solului și menținerea complexității biocenozei.

Generatorul de energie al tuturor proceselor biologice și biochimice din sol îl reprezintă plantele. Ele acumulează energie solară sub formă de energie chimică potențială. Rămasă în corpul lor sau ajunsă pe calea lanțurilor trofice în organismul animalelor sub formă de materie organică constituie în timpul descompunerii izvorul permanent de energie pentru întreținerea vieții și desfășurarea activității microorganismelor și a multor organisme animale nevertebrate de unde descinde întregul complex ecologic funcțional. Procesul ecologic de transformare și circulație în ecosistem a materiei minerale și organice într-un ritm mai lent sau mai rapid, într-o cantitate mai mare sau mai mică, are loc fără întrerupere datorită condițiilor naturale în care evoluează solul aflat sub influența multor factori ecologici de proveniență cosmică, hidrologică, atmosferică, geofizică, geografică etc.

În agroecosisteme se folosesc mijloace de ameliorare și dirijare a activității microflorei solului. Adăugându-i-se reziduuri vegetale și dejecții de animale, se intensifică considerabil activitatea microorganismelor care afectează descompunerea și humificarea, dar și alte activități ale lor cu rol în mărirea fertilității. Afânarea solului, stimulează activitatea microorganismelor aerobe care realizează mineralizarea substanțelor organice nitrificarea și oxidarea substanțe lor minerale.

Luând în considerare toate aspectele ecologice discutate, solul ca mediu de viață prin însușirile fizice, chimice și biologice ce le posedă asigură condițiile înfiripării, întreținerii și desfășurării vieții biocenozei. El are capacitatea de a reține durabil și sub formă accesibilă plantelor substanțe chimice anorganice și organice. Plantele ca producători primari asigură viața animalelor din ecosistem prin intermediul lanțurilor trofice.

3.5.10..Elemente ale mediului atmosferic și rolul lor ecologic

Atmosfera este învelișul gazos al Pământului pe care îl înconjoară ca un văl fără o limită superioară precisă. Nu se dispersează în cosmos datorită forței de gravitație terestră, iar densitatea scade cu înălțimea. Având în vedere poziția atmosferei față de Pământ, toate sistemele biologice terestre indiferent de gradul lor de organizare trăiesc pe fundul unui ocean de aer pe care îl respiră. Atmosfera are o structură specifică, însușiri fizice și chimice specifice, o anumită culoare, presiune, dinamică și termicitate specifice care acționează în biotop ca factori ecologici. Conexiunea lor, în corelația cu alți factori ecologici abiotici configurează starea biotopului care guvernează existenta și activitatea biocenozelor în ecosistem. În plan general, atmosfera ca înveliș gazos al Pământului realizează funcții ecologice esențiale cu implicații asupra tuturor ecosistemelor. Ea constituie o frontieră de rezistență în fata presiunilor extraterestre, reglează și selectează intrările și ieșirile de substanță, energie și informație în schimburile ce se realizează între Pământ și sistemul solar sau galaxie. Atmosfera se constituie în ecran termoizolant. Ea se lasă străbătută selectiv în timpul zilei de razele solare și reține peste noapte căldura primită în timpul zilei, făcând ca variațiile termice dintre zi și noapte să nu fie mari.

3.5.10.1. Structura atmosferei și rolul ei ecologic

Grosimea și structura atmosferei constituie elemente ecologice importante pentru întreaga biosferă. Ea este mai subțire la poli și mai groasă la Ecuator. Datorită mișcării de rotație are aspectul unei sfere turtite în sensul Polul nord – Polul sud. Limita exterioară a atmosferei este situată la circa 10 000 km (unii o apreciază la 35 000 km), dar influența Pământului se tace resimțită până la 100 000 krn. Până la 35 km înălțime se concentrează 99% din masa atmosferei. În partea ei inferioară se desfășoară majoritatea fenomenelor meteorologice cu implicații ecologice directe asupra tuturor ecosistemelor. Structura atmosferei nu este omogenă. Are mai multe straturi, suprapuse, fiecare cu însușiri ecologice proprii din care rezultă însușirile ecologice generale ale atmosferei.

Troposfera este stratul atmosferic situat în imediata apropiere a suprafeței Pământului. 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 și 90% din vaporii de apă ai acesteia. Absoarbe cea mai mare cantitate de căldură radiată de suprafața terestră.În partea ei inferioară pe o grosime de 3,5 km se desfășoară cele mai importante fenomene meteorologice; aici au loc puternice perturbații atmosferice constând din furtuni, cicloni, mari fluctuații barometrice.

Mișcările aerului se desfășoară în toate sensurile, mai ales la suprafața Pământului unde relieful și prezența ecosistemelor din cadrul lui deviază curenții în desfășurarea lor. În zona superioară mișcările aerului au loc pe verticală. Temperatura aerului scade cu înălțimea relativ uniform, cu o valoare medie de 6,4°C la 1 km. La limita superioară a troposferei temperatura medie este de -60°C, respectiv -80°C la Ecuator și -55°C la latitudini medii. În troposferă vaporii de apă se condensează rezultând ploaie, grindină, burniță, zăpadă, lapoviță, tot aici se produc vânturile, fenomenele de luminozitate, colorație etc. Fiecare element meteorologic al troposferei intervine în ecosistem ca factor ecologic. Actiunea lor este în majoritatea cazurilor conjugată, de exemplu, precipitațiile din timpul verii sunt însoți te totdeauna de o scăderea temperaturii și uneori de vânt. Aceste aspecte și altele din timpul iernii ca: ninsoarea liniștită, ninsoarea viscolită etc. își pun amprenta pe funcționalitatea biocenozelor din ecosisteme, fie ele terestre sau acvatice.

Stratosfera urmează după troposferă (18 km) și înainte de stratopauză (50 km). Este rarefiată și lipsită de curenți de convecție și nori, iar umiditatea atmosferică este aproape nulă. Conține un strat de ozon (O3) între 20 – 40 km care protejează suprafața terestră de actiunea ucigătoare a razelor ultraviolete. Stratul de ozon absoarbe radiațiile ultraviolete solare și reflectă radiațiile cosmice. Temperatura aerului crește de la bază către înălțime de la -60°C la -4°C spre partea ei superioară. Prin complexitatea sa de organizare, stratosfera face posibilă existența vieții pe Terra. Principalul rol ecologic constă în neutralizarea acțiunii distrugătoare a fazelor ultraviolete și a radiațiilor cosmice asupra organelor vii. Această intervenție cu caracter constant creează condițiile optime de manifestare a vieții.

Mezosfera urmează după stratosferă (50 km) până la mezopauză (80 km). Îi este caracteristică scăderea temperaturii din partea inferioară -4°C, spre partea superioară, -83°c.

Ionosfera urmează după mezosferă, situându-se între 80 și 1000 km. Conține gaze foarte rarefiate, hidrogen, heliu, geocoronium. Temperatura crește din partea inferioară (-83°C) spre cea superioară unde ajunge la 1100 – 1600°C. Din cauza creșterii temperaturii se mai numește termosferă. Este alcătuită din mai multe strate ionizate (D, E, F, G). Ionizarea se desfășoară sub influența radiațiilor solare și a celor cosmice. Gradul de ionizare variază in funcție de intensitatea radiațiilor solare. Absorbția radiațiilor ultraviolete solare produce încălzirea foarte puternică în timpul zilei, iar noaptea se răcește foarte mult. Stratele mai putin ionizate au proprietatea de a reflecta undele radio permițând efectuarea legăturilor radio pe tot globul. Interacțiunea gazului rarefiat din ionosferă cu fluxul de particule provenind de la Soare (vântul solar) generează aurora polară, fenomen optic deosebit de spectaculos constând în luminescență difuză, de culoare verde-pal sau roșiatică, sub forma unui arc de lumină din care țâșnesc raze, benzi, draperii, coroane etc., cu aspecte feerice. Aurora apare în timpul nopții în straturile înalte ale atmosferei, îndeosebi în regiunile polare, ca efect al devierii de către câmpul magnetic terestru a traiectoriilor particulelor electrizate emise de Soare. O altă consecință a acestei interacțiuni este formarea centurilor de radiații ale Pământului. O primă centură este la altitudini între 1000-4500 km, o a doua centură are centrul la o altitudine de 22 000 km. Centurile sunt formate din particule cu mare energie, mai ales electroni și protoni. Astfel de particule cu mare energie ar avea un efect dezastruos asupra vieții dacă ar ajunge pe Pământ. Traiectoria navelor cosmice este calculată astfel încât să nu traverseze aceste centuri (A. Moțiu, 1987; L. Arțimovici, S. Lukionov, 1975).

Exosfera este ultimul strat al atmosferei, urmând după ionosferă. Se află la înălțimi mai mari de 1000 km și reprezintă stratul atmosferic exterior. La înălțimile de 3000 – 4000 km și 15 000 – 20 000 km există două centre de radiații formate din particule electrice provenite de la Soare și captate de câmpul magnetic terestru. Câmpul magnetic al Pământului se simte în spațiul cosmic până la o distanță de peste 100 000 km. Deși aflate la distanțe foarte mari de Pământ, toate aceste fenomene fizice se află în conexiune funcțională. Pe verticală și orizontală influențează și întrețin stările altor fenomene cu reflectare în părțile inferioare ale atmosferei ce se implică funcțional în ecosistemele Terrei.

Sub aspect ecologic atmosfera anihilează efectul distrugător al razelor solare. Reflectă, absoarbe și difuzează 57% din radiațiile solare primite. La suprafața Pământului nu ajung decât 43%, din care 27% radiație directă și 16% radiație difuză. De foarte mare importanță este oprirea razelor ultraviolete care ajunse pe Pământ într-o cantitate mare ar provoca un dezastru în lumea viețuitoarelor. Prin structura și compoziția sa atmosfera nu permite pierderea în spațiul cosmic a căldurii acumulate la suprafata terestră.. Atmosfera face posibilă circulația apei în natură. Conexiunea și interacțiunea funcțională a tuturor fenomenelor din atmosferă generate de structură în corelație cu elementele ecologice edafice, orografice, hidrologice, geofizice, geografice condiționează existența și diversitatea ecosistemelor.

3.5.10.2. Compoziția atmosferei și rolul ei ecologic

Prin compoziția sa, atmosfera direcționează existența vieții pe Terra. Ea este formată dintr-un amestec fizic de gaze simple, gaze rare, substanțe gazoase compuse și corpuri străine. Aceste componente au un rol ecologic determinant, care acționează constant pozitiv sau negativ asupra biocenozelor. În compoziția sa gazele simple sunt reprezentate de azot 78%, oxigen 20,95%, iar proporția de 1,05% este formată din gaze rare (argon, hidrogen, krypton, xenon, neon, heliu, radon-gaz radioactiv etc.) și substanțe gazoase compuse (dioxid de carbon, metan, amoniac), vapori de apă și corpuri străine. Această compoziție este specifică zonei inferioare a atmosferei. Pe verticală compoziția se schimbă. Dintre toate componentele atmosferei, azotul și oxigenul sunt singurele elemente gazoase care există pe tot intervalul acesteia. în partea inferioară se găsesc în stare moleculară, iar în cea superioară în stare atomică.

Azotul este gazul cel mai răspândit al cărui rol ecologic în natură constă în neutralizarea puterii de oxidare a oxigenului.

Oxigenul determină în mare măsură însușirile fizice și chimice ale aerului, însușiri ce fac din atmosferă un adevărat scut la adăpostul căruia se desfășoară viața pe Pământ. Ei este prezent în viata organismelor vii (plante, animale. bacterii aerobe), participă în toate procesele arderii și descompunerii substanțelor organice, este prezent sub formă de combinație chimică în alcătuirea dioxidului de carbon și a altor substanțe aflate în aer. în păturile înalte ale atmosferei, oxigenul se găsește sub formă de ozon.

Ozonul reprezintă starea alotropică a oxigenului. Se formează în straturile superioare ale atmosferei prin disocierea moleculelor de oxigen sub acțiunea razelor ultraviolete ale soarelui în părțile inferioare ale atmosferei se formează în urma descărcărilor electrice și prin oxidarea unor substanțe organice, în principal unele alge marine și rășina coniferelor. Aceasta explică prezența aerului ozonificat în atmosfera pădurilor de conifere (brad, molid, pin) sau pe malul mării. În stratosferă stratul de ozon este cuprins între 20 – 40 km. Concentrația de ozon în atmosfera Pământului s-a evaluat la 1 x 10 procente volumetrice. La sol, concentrația lui este extrm de scăzută. Rolul său ecologic este de mare importanță, servind ,drept scut și calorifer. El reține în păturile superioare ale atmosferei o mare parte din razele ultraviolete periculoase pentru organismele vii: plante, animale și bacterii și reflectă radiațiile cosmice. În ecosistemele Terrei, grație stratului de ozon, razele ultraviolete nu ajung într-o cantitate mai mare, a căror acțiune ucigătoare asupra organismelor vii ar face imposibilă viața. Funcția de calorifer a ozonului se impune prin însușirea de a fi mai ușor încălzit de razele salate și de înmagazinare a căldurii. Variațiile de temperatură din stratosferă se explică prin variația cantitativă a ozonului între zi și noapte. Ozonul ia naștere numai ziua când asupra oxigenului acționează razele ultraviolete, se încălzește și înmagazinează căldură. Noaptea, în absența razelor solare, ozonul se împuținează, iar temperatura scade. Sub aspect ecologic dispariția stratului de ozon ar face imposibilă viața pe Pământ.

Argonul (0,93%), al treilea gaz atmosferic ca proporție, nu are un rol ecologic deosebit.

Dioxidul de carbon, în stratele inferioare ale atmosferei, se află în concentrație de 0,03%. în jurul orașelor mari industrializate poate ajunge la 0,05- 0,07%. Provine din arderea combustibililor, putrezirea plantelor, animalelor și bacteriilor moarte, erupțiile vulcanilor și respirația viețuitoarelor. Cantitatea de CO2 variază pe parcursul unei zile și pe anotimpuri. Este mai redus ziua decât noaptea, mai redus vara decât iarna, mai crescut primăvara și toamna decât vara și iarna. Ziua, concentrația de CO2 scade puțin deoarece este folosit de plante în fotosinteză. Noaptea crește ușor, datorită respirației organismelor (plante, animale, bacterii) și lipsei fotosintezei. Concentrația de CO2 crește la începutul primăverii datorită respirației microorganismelor din sol și a lipsei fotosintezei. Crește, de asemenea, la începutul toamnei din cauza reducerii intensității fotosintezei și intesificării intensității respirației microorganismelor din sol care descompun substanțele organice. Vara are loc o scădere a concentrației de CO2 din cauza intensității fotosintezei, iarna crește concentrația datorită respirației organismelor, arderii combustibililor și lipsei fotosintezei. Se constată o corelație funcțională directă între activitatea organismelor din ecosistemele Terrei și concentrația dioxidului de carbon în natură. Prezența lor în atmosferă în limitele admise permite desfășurarea normală a fotosintezei, ceea ce presupune formarea de substanță organică concretizată în masa vegetală, ea constituind baza trofică pentru toate lanțurile trofice din ecosistem. În regimul termic al Pământului, în condițiile de concentrații normale, dioxidul de carbon joacă un rol termoregulator. Slăbește radiația terestră în timpul nopții. Face posibilă menținerea la suprafața Pământului a unei temperaturi mai ridicate și cu variații reduse de la zi la noapte și de la vară la iarnă. În lipsa CO2 din atmosferă variațiile ar fi foarte mari. Rolul ecologic prin acțiunea sa în regimul termic al Pământului este benefic pentru biocenoze.

Particulele solide din atmosferă influențează negativ transparența și favorizează încălzirea aerului prin acumularea unei părți din căldura solară. Particulele solide provin din praful cosmic, cenușa și fumul vulcanilor, dezagregarea rocilor ale căror particule minuscule sunt ridicare în atmosferă de vânt și apoi de curenții ascendenți, săruri marine rezultate din pulverizarea valurilor, particule solide din fumul fabricilor, particule organice constând din polen, spori (de ciuperci, mușchi, ferigi), bacterii, alge monocelulare, ciuperci monocelulare etc. Foarte multe din particulele fine aflate în atmosferă formează nucleele de condensare pentru vaporii de apă. Deși aerul pare curat, el conține deasupra mărilor și oceanelor sute de mii de particule solide într-un centimetru cub; aerul continental, în zone neindustrializate, conține mii și zeci de mii de particule, iar în zonele industrializate din orașele mari, sute de mii de particule într-un centimetru cub. Cantitatea lor scade cu înălțimea. La 2 km înălțime există câteva sute într-un centimetru cub, iar la 5 km sub o sută de particule într-un centimetru cub. Cantitatea totală a particulelor din atmosferă este evaluată la câteva milioane tone. Prezența excesivă în atmosferă a unor particule, chiar dacă este temporară, poate da naștere unor ploi uimitoare. Așa a fost ploaia roșie din anul 1880 căzută în Maroc, având în componența sa alga Protococcus fluviatilis.

Prezența particulelor solide în atmosferă influențează clima regională și chiar microclima unei zone, cu implicații ecologice în ecosistem privind transparența atmosferei, slăbirea intensității radiațiilor solare. față de normal, acumularea căldurii solare care ridică temperatura aerului și schimbarea regimului precipitațiilor. Uneori prezența particulelor străine în aer poate fi nocivă pentru viețuitoare, producând iritații, intoxicări, otrăviri atunci când se găsesc într-o concentrație mai mare. Toate acestea intervin negativ în fiziologia biocenozelor.

3.5.10.3. Culoarea atmosferei, proveniența și rolul ei ecologic

Atmosfera nu are culoare proprie. Culoarea aparentă generală a aerului e datorată difuzării razelor solare de către stratele superioare ale atmosferei sau de particulele solide și de vaporii de apă aflate în părțile ei inferioare. Din spectrul solar cel mai mult difuzate sunt razele cu undă scurtă albastre și violete, care conferă culoarea albastră generală a aerului atmosferic. Atmosfera însă nu are întotdeauna aceeași culoare. Ea prezintă diferite nuanțări, după loc și timp, precum și după prezența în cantitate mai mare sau mai mică a particulelor străine aflate în compoziția ei. Acestea din urmă îi pot genera diferite nuanțe. Privită de la zenit spre orizont, atmosfera poate evidenția nuanțele de culori albastru închis, albastru deschis, alb lăptos, galben, roșu purpuriu. Aerul încărcat cu vapori de apă are culoarea albastră închisă, iar cel încărcat cu .praf îi poate conferi culorile: galben, roșu sau violet-vinețiu, în funcție de culoarea și cantitate a particulelor aflate în suspensie.

Transparența scăzută a atmosferei dată de cauzele menționate are repercusiuni negative asupra biocenozelor prin micșorarea intensității fotosintezei și alte procese funcționale ale plantelor, micșorează activitatea trofică, activitatea de reproducere și alte manifestări ale animalelor, dereglează parțial relațiile dintre populațiile ecosistemului. Permanentizarea transparenței scăzute a atmosferei sub influența poluantă a unor unități industriale determină schimbări structurale și funcționale în biocenoză și ecosistem.

3.5.10.4. Termicitatea atmosferei, proveniența și rolul

ei ecologic

Sursa de încălzire a atmosferei este radiația solară. Condițiile încălzirii sunt determinate de proprietățile fizice ale maselor de aer, situația atmosferei în complexul fizic al globului, gradul de radiație solară în funcție de rotația Pământului în jurul axei sale și în jurul Soarelui. Atmosfera se încălzește foarte puțin (15%) la străbaterea ei de către razele solare, restul încălzirii o realizează indirect prin radiația calorică a Pământului, care a acumulat energie termică solară. Straturile de aer cu care pământul vine în contact se încălzesc, devin mai ușoare și se deplasează ascendent sub formă de curenți calzi. Locul lor este luat de aer mai rece și deci mai greu, prin curenți descendenți. Curenții de convecție rezultați asigură încălzirea unei pături mai groase de aer. Sunt mai pronunțați în jurul orelor 13 – 15, mai intenși vara decât iarna și mai puternici deasupra continentelor decât asupra mărilor și oceanelor. Scăderea temperaturii atmosferei cu înălțimea este consecința poziției ei în complexul fizic al globului, încadrată între două medii complet diferite termic, suprafața pământului încălzită de Soare și spațiul cosmic cu temperatura zero absolut (-273°C). Regimul termic al atmosferei este determinat de aceste două medii, de gradul de radiație solară în funcție de rotația Pământului în jurul axei sale și în jurul Soarelui, de proprietățile fizice ale maselor de aer. În acest context atmosfera înregistrează numeroase variații termice și o anume distribuție a temperaturii atmosferice pe orizontală și verticală cu efecte ecologice directe asupra biocenozelor din ecosisteme.

Variațiile temperaturii atmosferice.Temperatura atmosferică manifestă variații zilnice și anuale cu implicații funcționale în ecosistem. Zilnic atmosfera prezintă o succesiune mai mult sau mai puțin constantă de valori termice. Aceste variații redau mersul zilnic al temperaturii atmosferice. în zona geografică unde se află România, pe timp de vară, temperatura aerului înregistrează valoarea maximă la orele 15, iar pe timp de iarnă la orele 14. Până la aceste ore insolația depășește radiația terestră și bilanțul devine pozitiv, după aceste ore, radiația terestră depășește insolația și bilanțul devine negativ. În primul caz are loc creșterea temperaturii aerului, în cel de al doilea caz temperatura începe să scadă către seară, în cursul nopții și până la răsăritul soarelui. Variațiile anuale ale temperaturii sunt determinate de mișcarea de translație a pământului și de înclinarea axei lui. Apare inegalitatea zilelor și nopților. Local se produce schimbarea înclinației razelor solare având ca efect modificarea duratei și puterii insolației.

Variațiile termice în cursul a 24 ore intervin direct în activitatea biocenozelor. Ele accelerează sau încetinesc viteza de reacție a tuturor proceselor chimice din biotop, a proceselor fotochimice și biochimice din corpul plantelor, a multiplelor activități desfășurate de animalele nevertebrate și vertebrate, a comportamentului general al acestora. Temperatura atmosferei prea scăzută sau prea ridicată devine dăunătoare pentru toate grupele de organisme existente în ecosistem.

Variațiile anuale ale temperaturii alături de alți factori ecologici din biotop direcți influențează fenologia ecosistemului. Temperatura cu fluctuațiile ei anuale reprezintă un factor ecologic de primă importanță și intervine direct în stabilirea umidității în biotop, în succesiunea de momente ale ciclului de creștere și dezvoltare cu exteriorizarea caracterelor morfologice, fiziologice și comportamentale ale organismelor, plantelor și animalelor, pe parcursul unui an de zile. Datorită schimbării în timp a temperaturii, biocenozele din ecosisteme își modifică aspectul exterior și. activitatea din interior exprimată prin relațiile intrapopulaționale și interpopulaționale.

Repartiția teritorială a temperaturii aerului. Încălzirea aerului este influențată de neomogenitatea suprafeței Pământului, de longitudine și altitudine.

Neomogenitatea suprafeței terestre în plan general, regional și local impune condițiuni de insolație și încălzire foarte diferite ale atmosferei. Configurația reliefului, natura solului, prezența sau absența covorului vegetal, prezența sau absența zăpezii, mărimea suprafețelor acoperite cu lacuri, mlaștini constituie multiple cauze răspunzătoare de căldura atmosferei. În cadrul reliefului există o diferență a temperaturii atmosferei cu creșterea altitudinii. În munți temperatura aerului scade cu înălțimea aproximativ cu un grad la 170 m. Pe longitudine temperatura aerului variază de la Ecuator către poli.

[NUME_REDACTAT] temperatura aerului prezintă variații mici pe latitudine și variații mari pe altitudine, determinate de interacțiunea radiației solare cu circulația generală a atmosferei și suprafața activă subiacentă. Pe latitudine, izotermele anuale au variații foarte slabe. [NUME_REDACTAT] Română mediile termice anuale sunt cuprinse între 10 și 110C, în lungul Dunării pe o fâșie lată de 20 – 30 km, în sudul Dobrogei și pe litoralul [NUME_REDACTAT] mediile termice anuale depășesc 11oC. Variațiile medii ale temperaturii anuale diferă foarte puțin de la o localitate la alta: Timișoara 10,9°C, Oradea 10,5°C, Bârlad 9,8°C, Botoșani 8,6°c. Pe altitudine, variațiile termice sunt mari. Mediile termice anuale scad spre vârful munților. Pe culmile munților înalți valorile medii termice anuale sunt zero și sub zero grade. Pe vârful Omu din Bucegi media termică anuală este de -2,6°C. În unele regiuni relieful montan produce efecte de "adăpost", unde au loc încălziri adiabatice ale aerului în mișcare descendentă. Aici mediile termice anuale sunt mai ridicate decât cele ale zonelor din jur. Aspectul este întâlnit în sud-estul [NUME_REDACTAT], în [NUME_REDACTAT] Olteană și în regiunea de câmpie situată la sud-est de Subcarpații de Curbură.

Extremele termice pozitive sau negative, acționează în ecosistem ca factori ecologici limitanți. Particularitățile regimului termic al atmosferei pe teritoriul României, cu valori minime și maxime, încadrează între ele valori termice care intervin favorabil sau nefavorabil asupra biocenozelor din ecosisteme. Regimul termic local este cel care determină înghețul la sol cu efecte negative asupra vegetației și populațiilor de animale nevertebrate și vertebrate poichiloterme. Invazia de aer tropical și continental puternic încălzit schimbă aspectul climatic local, operând modificări fiziologice de adaptare sau de excludere din biocenoze ale indivizilor ce nu fac față noilor condiții impuse în ecosistem de căldura atmosferică.

3.5.10.5. Presiunea atmosferică, proveniența și rolul ei ecologic

Ca orice corp fizic, aerul are greutatea sa. La latitudinea de 45°, unde accelerația gravitației este de 980,665 cm/secundă, aerul apasă pe un centimetru pătrat cu greutatea de 1,03 kg. Considerată la nivelul mării și la temperatura de zero grade, presiunea poate fi echilibrată de o coloană de mercur înaltă de 760 mm cu secțiunea de un centimetru pătrat. Sistemele biologice de nivel individual, plante și animale, echilibrează presiunea atmosferică prin presiunea interioară a corpului lor. Presiune atmosferică nu este influențată de activitatea viețuitoarelor, ci din contră, influențează desfășurarea activității lor în ecosisteme prin variații periodice în timp și spațiu ce antrenează modificări de temperatură, umiditate și mișcarea maselor de aer rezultând curenți și vânturi. Variațiile neregulate sunt accidentale. Variațiile periodice ale presiunii atmosferice se succed la anumite intervale în cadrul unui an. Pe parcursul a 24 de ore variațiile presiunii sunt consecința variațiilor termice. Amplitudinea diurnă a presiunii este dată de maxima termică de dimineață și minima termică de după-amiază. Amplitudinea nocturnă a presiunii este dată de maxima termică de seară și minima termică din zori. Amplitudinea diurnă a presiunii este mai mare vara decât iarna, iar cea nocturnă este mai mare iarna decât vara. Există deci o dublă oscilație. De exemplu, la București, în luna ianuarie, amplitudinea diurnă a presiunii este de 0,83 mm, iar vara în luna iulie de 1,33 mm. Amplitudinea nocturnă în ianuarie este de 0,38 mm, iar în iulie de 0,13 mm.

Variațiile anuale ale presiunii atmosferice sunt influențate de variațiile anuale ale temperaturii și în plan secundar de repartiția uscatului și de altitudine , în regiunea ecuatorială mersul anual al presiunii este aproape uniform. În regiunile temperate, pe continente, presiunile minime apar vara, iar cele maxime iarna, deasupra oceanelor și mărilor presiunile minime se înregistrează iarna, iar cele maxime vara. La noi, presiunea atmosferică prezintă un maximum în ianuarie și un minimum în iulie, cu o amplitudine de 5 – 6 mm. Prin variațiile sale, presiunea atmosferică determină mișcările aerului care implică schimbări de temperatură și umiditate. Mersul vremii, cu consecințe ecofuncționale în ecosisteme, este determinat de presiunea atmosferică.

Pe verticală, presiunea atmosferică scade de jos în sus. La nivelul mării 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 scăzute. În ecosistemele sătești, ecosistemele urbane și cele naturale de altitudine organismele au adaptări la presiunea scăzută a atmosferei.

Distribuția pe orizontală a presiunii atmosferice la suprafața pământului este inegală și determinată de temperatura atmosferică, rezultând ciclonul cu presiune mai coborâtă și anticiclonul cu presiune ridicată. Ciclonul se formează datorită temperaturii ridicate, iar anticiclonul unei temperaturi scăzute. Ciclonul reprezintă o formă barică de natură depresionară, cu conturul circular sau eliptic al cărui diametru variază între 1500 și 4000 km. În structura sa se află o masă de aer cu o presiune mai mică decât presiunea maselor de aer ce-l înconjoară. În ciclon presiunea descrește de la exterior către interior. Ciclonul se mișcă de la vest la est cu o viteză variabilă cuprinsă între 25 și 50 km pe oră, în ciclon vântul bate din exterior spre interior. Mișcarea aerului este convergentă, cu devierea lui sub influența mișcării de rotație a pământului. În centrul ciclonului se formează curenții ascendenți care prin condensarea vaporilor de apă produc precipitații. Ciclonii aduc nebulozitate și ploi. Anticiclonul este forma izobarică opusă ciclonului. În zona lui centrală presiunea este mare (maximum barometric) de unde scade progresiv către exterior. Vântul bate de la interior spre exterior și este deviat de forța mișcării de rotație a pământului. Originea lui este termică sau dinamică. Aria lui este mare, putând cuprinde continente întregi. Se deplasează lent pe anumite traiectorii. În mijlocul anticiclonului se formează curenți descendenți, lipsește condensarea vaporilor de apă, cerul este senin, favorizând insolația și radiația terestră. Un anticiclon se caracterizează local prin timp frumos. Anticiclonii pe timp de iarnă dau geruri și pe timp de vară călduri mari.

Activitatea ciclonică și anticiclonică generează aspecte climatice diferite pe același teritoriu cu influențe directe asupra biocenozelor din ecosisteme. Prezența lor ca factori ecologici abiotici în atmosferă sunt de mare importanță pentru tot demersul ecologic al sistemelor ecologice existente pe pământ. Fronturile atmosferice adună și împrăștie încărcătura ionică a atmosferei . Prezența fronturilor atmosferice, ca zone ce separă masele de aer rece de cele calde aflate în permanentă deplasare, favorizează modificări parametrice asupra altor factori ecologici care intervin funcțional în ecosisteme. Lor li se asociază acțiunea dipolilor ce însoțesc fronturile atmosferice de-a lungul lor.

3.5.10.6. Dinamica atmosferei, geneza și rolul ei ecologic

În partea de jos atmosfera este neliniștită. Încălzirile inegale ale suprafeței pământului și de aici încălzirile inegale ale maselor de aer determină o continuă mișcare a aerului pe verticală și orizontală, rezultând curenții de convecție și vânturile.

Curenții de convecție își au geneza în diferențele de temperatură existente pe verticală între stratele de aer. Aerul mai cald rezultat din radiația terestră fiind mai ușor, se ridică, iar locul lui este luat de un aer mai rece aflat în straturile superioare. Curenții de convecție se formează deasupra oricărui ecosistem și implică stări ecofuncționale de mare finețe caracteristice biocenozelor. Curenții de convecție ca factori ecologici, intervin în modificarea progresivă a microclimatului pe parcursul a 24 de ore. Starea microclimatului condiționează o anumită intensitate a fotosintezei, respirației și transpirației la plante, o anumită stare funcțională intrapopulațională la animale și o anume intensitate a relațiilor trofice între populațiile biocenozei.

Vânturile reprezintă deplasările aerului pe orizontală. Ele au geneza în diferențele de presiune care se formează între două regiuni ale suprafeței Pământului. Masele de aer se deplasează dintr-o regiune cu presiune ridicată (anticiclon) spre o regiune cu presiune joasă (ciclon). Diferențele de presiune atmosferică sunt determinate de variația neîntreruptă a temperaturii aerului. Vânturile au structură și caracteristici deosebite și nu au totdeauna un curent uniform de aer, aceeași direcție și viteză. În mișcarea lui orice vânt se mai liniștește, iar după câtva timp își reia viteza inițială sau chiar și-o mărește. În general, caracteristicile vântului sunt: direcția, intensitatea, durata. Acestea îi conferă însușiri ecologice dinstincte cu implicații pozitive sau negative în ecosistem. Direcția vântului este imprimată de sensul gradientului barometric. În mișcarea sa suferă un proces de deviație care, în plan general, este influențat de mișcarea de rotație, iar pe plan local de diferite obstacole constând din munți, dealuri, păduri, clădiri. Frecarea masei de aer de obstacolele pe care le întâlnește în cale, îi reduce viteza și efectul forței deviatoare. Tăria vântului este imprimată de viteza cu care se mișcă masa de aer și se măsoară în metri pe secundă. Durata lui variază în funcție de existența diferențelor de presiune atmosferică apărute între regiuni. Vântul încetează când între masele de aer se stabilește un echilibru. [NUME_REDACTAT] sunt vânturi temporare și permanente, cu periodicitate și fără periodicitate, de scurtă și de lungă durată, reci și calde. Un tip aparte în mișcarea aerului îl reprezintă ciclonii, care sunt vânturi în formă de vârtejuri ce aduc cele mai mari perturbații în circulația generală a atmosferei. Apar sub formă de minime barometrice de-a lungul frontierelor termice ale maselor de aer. În zonele temperate ciclonii sunt mari, iar în zonele tropicale mai mici și mai violenți. Gradientul barometric al ciclonilor tropicali este mare, rezultând vânturi foarte puternice (190 – 260 km/oră), adeseori însoțite de ploi torențiale. Ele produc adevărate dezastre ecologice. [NUME_REDACTAT] ciclonii vin dinspre vest, se formează în regiunea Atlanticului de Nord și înaintează în direcții diferite, dar mai ales spre Norvegia, [NUME_REDACTAT] și Mediterană, deplasându-se cu o viteză medie de 30 – 40 km/oră. Vara circulă cu circa 25 km/oră, iar iarna cu 30 km/oră, uneori cu 50 km/oră. Dispar când masele de aer își omogenizează presiunea.

Ecologic, ciclonii favorizează schimbul între diferite mase de aer și contribuie la repartiția precipitațiilor pe glob. Dezastrele ecologice sunt provocate prin întreținerea unor furtuni foarte puternice, cu consecințe negative, asupra multor ecosisteme naturale și antropizate. Produc mari inundații, smulgerea sau ruperea copacilor, distrugerea culturilor agricole, distrugerea locuințelor pentru oameni și a adăposturilor pentru animale, răsturnarea trenurilor și a altor mijloace de transport în comun, distrugerea rețelelor de comunicații și a rețelelor electrice, produc moartea multor animale sălbatice și domestice, moartea oamenilor. Pagubele produse în câteva ore se ridică adesea la miliarde de dolari.

Un exemplu îl reprezintă acțiunea ciclonului Mitch care la sfârșitul lunii octombrie începutul lunii noiembrie 1998 s-a abătut și asupra [NUME_REDACTAT]. El a provocat mari inundații și mari alunecări de teren în Nicaragua, Honduras, Salvador, Guatemala, [NUME_REDACTAT] și Panama. Cele mai afectate au fost Nicaragua și Honduras. Ploile torențiale și vânturile foarte puternice au durat 7 zile fără întrerupere. Acțiunea lor violentă a provocat 26 000 morți și dispăruți, 2,5 milioane de sinistrați, zeci de mii de case au fost distruse, zeci de mii de animale din toate speciile au fost omorâte, mii de copaci au fost smulși din pământ sau rupți și sute de mii de hectare cultivate au fost inundate. Priveliștea tinuturilor peste care a trecut ciclonul Mitch corespunde imaginilor apocaliptice: bucăți de arbori peste tot locul, roci, resturi de case, utilaje și mașini fragmentate, corpuri umane sfârtecate și mâini ieșite din nămol la suprafață, animale moarte împrăștiate peste tot etc. Mai mult decât atât în Nicaragua zeci de sate de pe flancul stâng al [NUME_REDACTAT] (1405 m) au fost acoperite de pământ în urma alunecărilor de teren. Torente de noroi largi de circa 7 km și lungi de 16 km au îngropat de vii mii de oameni.

Vânturile obișnuite ale circulației generale și vânturile locale au o semnificație ecologică deosebită. Intervin în ecosisteme, iar efectele lor se resimt atât în structura cât și în activitatea biocenozei. Vântul transportă energia termică dintr-o regiune în alta cu influența ecologică de rigoare mai mult sau mai puțin intensă asupra activității populațiilor din biocenoze, transportă norii, umiditatea, praful, nisipul fin, cenușa vulcanică, radionuclizii proveniți din exploziile atomice sau alte surse; transportă polenul plantelor anemofile, realizează polenizarea, asigurându-le reproducerea și menținerea lor în ecosistem; transportă sporii de bacterii, ciuperci, ferigi, semințe, fructe, mici plante, ouă de rezistență ale multor animale din apele temporare cum sunt cele de filopode, cladoceri, copepode, transportă insecte slab zburătoare, păianjeni etc., asigurând diseminarea lor. Toate au adaptări corespunzătoare pentru a se răspândi prin vânt. Alte organisme din cadrul ecosistemelor au adaptări pentru a opune rezistență forței vânturilor. Rezistența plantelor la rupere, la cădere fac ca ele să se mențină în cadrul biocenozelor. Reducerea taliei la plantele de altitudine constituie o adaptare față de actiunea vânturilor. Multe specii de insecte au adaptări structurale și comportamentale care înlătură pericolul distrugerii lor de către forța vânturilor.

Vânturile cu periodicitate acționează ca factori de regim, iar cele neperiodice exercită efecte de perturbare și constituie factori limitanți pentru multe specii. Vânturile de mare intensitate și cu durată provoacă dezrădăcinări și ruperea copacilor în ecosistemele silvice, putând distruge parțial sau total o pădure, determinând omorârea faunei în interiorul ei. În ecosistemele acvatice marine și lacustre cu suprafață mare, vânturile puternice provoacă valuri mari cu consecințe negative asupra plantelor și animalelor din regiunea litorală. Multe organisme sunt lovite de stânci sau aruncate pe plajă unde își găsesc moartea.

Dinamica atmosferei pe teritoriul României. Regimul vânturilor pe teritoriul României este generat de activitatea centrilor barici care afectează continentul Europa.

Particularitățile vânturilor cu influență asupra ecosistemelor sunt determinate de poziția și specificul condițiilor fizico-geografice. La mare înălțime predomină circulația eoliană zonală de vest. La altitudine mică direcția deplasării maselor de aer este dirijată de relieful carpatic care impune o mișcare a curenților de aer aproximativ paralelă cu aliniamentele principalelor masive carpatice. În nordul Moldovei predomină vânturile de nord-vest, în centrul Moldovei domină vânturile cu direcția nord și sud. [NUME_REDACTAT] Române se află sub influența vânturilor de nord, sud și sud-vest. Transilvania, aflată în interiorul arcului carpatic, cu numeroasele fragmentări ale reliefului, prezintă un regim eolian variat. Dobrogea, [NUME_REDACTAT], litoralul românesc al [NUME_REDACTAT] au specifice vânturile de nord-est, nord-vest, sud-vest. Pentru ansamblul regional al țării la sfârșitul toamnei și iarna, crește frecvența vântului de sud. În general, pe timp de iarnă, în regiunile depresionare domină calmul atmosferic. Viteza vântului variază după cum urmează: pentru regiunile montane înalte viteza vântului se intensifică în lunile de iarnă, mai ales în decembrie și februarie. Din luna noiembrie și până în luna martie viteza medie depășește 10 m/s, respectiv 36 km/oră. Pe cele mai înalte vârfuri viteza vântului depășește 20 m/s, respectiv 72 km/oră. Acest aspect este întâlnit pe Nehoiu, Moldoveanu, Omu, [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] etc. în perioada caldă a anului pe culmile carpatice se reduc mișcările aerului pe orizontală, dar se intensifică circulația lui ascendentă. Valorile medii ale vitezei vântului se micșorează la 5 – 6 m/s. în regiunea de câmpie valorile medii ale vitezei vântului cresc primăvara și 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 vară.

în sistemul dinamic al regimului eolian se individualizează vânturi care se deplasează obișnuit pe anumite direcții, au denumiri specifice și cunoscute în limbajul poporului român sub numele de Austrul, vânt umed din vest, sud-vest și chiar nord-vest; [NUME_REDACTAT], format din aer continental uscat și foarte cald prin care masele de aer înaintează primăvara și vara de la sud și sud-est; Bora, vânt de sud-vest care afectează Banatul, format din mase de aer ce coboară de pe culmile [NUME_REDACTAT]; Crivățul, vânt deosebit de rece și uscat, cu origine a în anticiclonul siberian, se manifestă iarna și înaintează pe teritoriul țării din direcția nord-est și est; Băltărețul, vânt format deasupra bălților și luncii Dunării care provoacă în Bărăgan ploi de scurtă durată.

În afară de aceste vânturi există o circulație eoliană locală care acționează pe spații geografice mici, cun sunt vânturile tip Fohn, brizele montane și brizele marine. Vântul de tip Fohn escaladează versanții montani își pierd umiditatea și coboară pe versanții opuși, transformându-se în curenți de aer cald și uscat. Brizele montane își au geneza în condițiile inegale de încălzire și răcire între munte și văi sau șes. Ele apar numai vara și în condiții anticiclonale. Se desfășoară ziua și noaptea. începând de la orele 9-10 se declanșează un vânt cald și umed de mică intensitate, cu direcția din vale spre munte ce durează până la apusul soarelui (briza de vale). Sunt numite de localnici vânturile de vale, când aerul urcă pe versanți. Primăvara și vara vântul de vale suflă între orele 9 și 18, iar vara între 9 și 19. De pe la orele 21 apare un vânt răcoros de mică intensitate cu direcția din munte spre vale ce durează toată noaptea (briza de munte) numit de localnici vântul de munte. Brizele montane indică timp frumos. Brizele marine sunt cauzate de deosebirea de încălzire a uscatului și a apei ce influențează încălzirea aerului de deasupra lor. Sunt afectate numai structurile inferioare ale atmosferei, până la altitudinea de maximun 500 m. Aceste vânturi bat țărmul mării și cel al lacurilor de acumulare mai mari. Își au geneza în diferența de presiune, nu prea mare dar continuă, între aerul aflat deasupra uscatului și 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 coastă). Au intensitatea cea mai mare pe la orele l4-15 când insolația este cea mai puternică. Viteza vântului este mică, foarte rar atinge 4-5 m/s. În anotimpul cald briza suflă dinspre apă pe uscat și invers, iar în anotimpul rece numai dinspre uscat spre apă. Aceste vânturi intervin direct în ecosisteme stimulând sau inhibând diferite procese funcționale, activități intrapopulaționale și interpopulaționale din cadrul biocenozelor. în biotop intervine prin schimbarea temperaturii și umidității atmosferei, cu implicații ecofuncționale în ecosistem.

3.5.10.7. Clima și vremea, rolul lor ecologic

Clima reprezintă regimul mediu multianual al proceselor și fenomenelor meteorologice caracteristice unei anumite regiuni. Este determinată de radiația solară, circulația generală a maselor de aer din atmosferă și mișcările Pământului. Se manifestă în partea inferioară a troposferei, la zona de contact cu suprafața terestră. Așezarea geografică, relieful, solul, vegetația și animalele din biocenoze îi imprimă anumite caractere locale.

Principalele componente ale climei sunt temperatura medie a aerului, nebulozitatea, precipitațiile atmosferice și vântul. Fiecare din ele constituie un factor ecologic care în ecosistemul acționează specific și adeseori în corelație. Pentru orice ecosistem clima constituie un complex de factori ecologici, iar sensul este dinamic.

Repartiția diferită pe glob a radiației solare, a uscatului, apei, reliefului, mișcărilor maselor de aer definesc macroclima. Ea este independentă de activitatea viețuitoarelor și reprezintă consecința interrelației factorilor ecologici, cosmici, atmosferici și tereștri mai generali. În acest sens se diferențiază clima ecuatorială, subecuatorială, musonică, tropicală, subtropicală (mediteraneană), temperat-oceanică, temperat-continentală, subpolară și polară. În cadrul macroclimei factorii ecologici fizico-geografici locali definesc mezoclima. Așa sunt de exemplu clima Transilvaniei, clima Dobrogei, clima Bărăganului etc. Pe aceste suprafețe se găsesc diferite forme de relief, iar în cadrul lor diferite tipuri de ecosisteme naturale și antropizate, terestre și acvatice care sunt participative la formarea climei ținutului. Pornind de la aceste considerații, mezoclimei i s-a atribuit și numele de topoclimă sau climă locală. Condițiile strict locale care cuprind solul și stratul de aer adiacent formează microclima. Se poate vorbi de microclima unui versant, microclima unei depresiuni, a unui defileu etc. Chiar pe teritoriul unui singur oraș pot exista mai multe microclime. Diferențele de relief, chiar neînsemnate, neuniformitățile suprafeței solului generează microclima. Solul nud realizează schimburi termice cu atmosfera. Conducerea căldurii în interiorul scoarței terestre diferențiază microclime diferite pe spații restrânse. Se poate vorbi de o pedoclimă, respectiv de o climă a solului, generată de însușirile ecologice pe care le are solul. Culoarea solului, structura și textura, umiditatea lui influențează însușirile ecologice ale microclimei. Sunt soluri care reflectă o cantitate mai mare sau mai mică de raze solare, acumulează și iradiază în atmosferă o cantitate mai mare sau mică de căldură etc. Existența pe sol a covorului vegetal îi modifică substanțial însușirile microclimatice. Covorul vegetal transformă multilateral schimbul termic, umiditatea atmosferică, cantitatea de precipitații și deplasările maselor de aer. Clima condiționată de vegetație reprezintă fitoclima. Însușirile ecologice ale fitoclimei depind de compoziția asociațiilor vegetale și de încadrarea lor în structura covorului vegetal. În asociațiile vegetale ierboase microclima se întinde de la suprafața solului până la înălțimea de 2 – 3 m. "În fondurile vegetale mai înalte decât 2 m influența vegetației asupra situației climatice se resimte pe verticală și mai sus decât limita superioară a stratului de aer adiacent solului" (B. Stugren, 1982). Pădurea determină o scădere a temperaturii medii anuale, reduce oscilațiile ei diurne, mărește umiditatea atmosferei și frecvența precipitațiilor. Aviatorii au observat o răcire a aerului deasupra pădurii până la altitudinea de 1500 m. În covorul vegetal format din plante ierboase și în frunzarul (litiera) pădurilor trăiesc o sumedenie de animale nevertebrate mici sau mai mari care prin activitățile lor vitale condiționează însușirile microclimei. Marea masă a micro faunei dintr-un covor ierbos sau din litieră formează zooclima. Aceste animale cedează cantități importante de căldură și influențează considerabil schimbul termic din stratul de aer adiacent solului. În pădurile de conifere și pădurile de foioase pedoclima are influență mică asupra condițiilor climatice din coroanele arborilor. Aici primează fitoclima și zooclima. În frunzarul pădurii, scorburile copacilor, cuiburile de păsări din scorburi sau din coroana copacilor, vizuinele de mamifere și existența animalelor în ele influențează parametrii climatici ai biotopului. În acest caz zooclima are efect mai puternic decât pedoclima. Grupele de animale distribuite în vizuini săpate în sol sau sub rădăcinile copacilor, distribuite în litieră sau în coroana copacilor .reprezintă puncte de schimb termic cu atmosfera, rezultând o climă de punct. Microclima în aceste condiții este un complex de climate de punct.

Clima solului sau pedoclima, clima proprie asociațiilor vegetale sau fitoclima, clima condiționată de activitățile vitale ale animalelor sau zooclima, toate componente ale microclimei nu se suprapun întotdeauna și diferențiază valori de la un ecosistem la altul în funcție de structura sa.

Ecosistemul posedă o climă proprie care se formează din interacțiune a microclimei biocenozei cu mediul cosmic, geofizic și orografic. Prezența luminii și radiației Soarelui ca elemente ale mediului cosmic în biotop, prezența gravitației, magnetismului, căldurii terestre și radio activității ca elemente ale mediului geografic în biotop, prezența munților, dealurilor, văilor etc., în general, în biotop, toate în interacțiune cu microclima biocenozei defmesc ecoclima unui biotop parte componentă a ecosistemului.

O analiză sumară din cele expuse diferențiază în ecologia terestră mai multe trepte climatice corespunzătoare ierarhiei diferitelor unități ecogeografice, de la cele inferioare până la cele superioare.

Macroclima și mezoclima se caracterizează prin valorile medii ale temperaturii și umidității. Ecoclima se caracterizează prin indicatori biclimatici. În locul unde crește, "fiecare plantă este o măsură pentru condițiile de climă și sol" (F. E. Clements, 1928). Într-un biotop variațiile climatice sunt greu de surprins prin măsurarea valorii factorilor ecologici meteorologiei. Aceștia sunt edificați prin creșterea plantelor sau prin prezența anumitor specii de animale în biotop. Existența într-un ecosistem a speciilor de plante sau de animale iubitoare de uscăciune și căldură, indică însușirile ecoclimei privitoare la starea de uscăciune și umiditate. Vegetația alunului turcesc (Corylus colurna) pe masivul Domogled, de la [NUME_REDACTAT] și existența șopârlei de ziduri (Lacerta muralis) la [NUME_REDACTAT], indică o microclimă submediteraneană a acestor locuri (B. Stugren, 1982). În această privință pot fi date o mulțime de exemple, mai ales din lumea plantelor. Microclima acționează ca factor limitativ. Pe un spațiu restrâns este răspunzătoare de distribuția speciilor.

Vremea este starea fizică a atmosferei unui anumit loc și la un moment dat, caracterizată prin specificul elementelor și fenomenelor meteorologice constând din presiunea aerului, temperatura aerului, umiditatea aerului, nebulozitatea, precipitațiile și vântul. Vremea poate fi definită pe un interval de timp de o oră, câteva ore, o zi și câteva zile. Caracteristicile vremii sunt date de proprietățile maselor de aer care au o relativă omogenitate și uniformitate a principalelor elemente meteorologice. Pot avea întinderi variabile între 500 și 5000 km2 și înălțimi diferite, de la 1 – 2 km până la limita superioară a troposferei. Caracteristicile meteorologice ale maselor de aer devin specifice. Acestea rezultă din contactul maselor de aer cu suprafața terestră. Zona de separație a două mase de aer cu proprietăți diferite formează un front atmosferic. Fronturile atmosferice pot fi calde sau reci, cele calde se deplasează 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: așezare geografică, relief, sol, vegetație, ape, care îi imprimă caracteristici meteorologice locale.

Starea vremii influențează activitatea în biocenozele ecosistemelor. Vremea frumoasă stimulează activitatea pe toate planurile, iar vremea rea o încetinește. Multe organisme, animale se adăpostesc pentru a înlătura efectele ei negative. Prin analiza evoluției situației sinoptice și a studierii periodicității unor fenomene meteorologice se poate prevedea o evoluție a vremii pentru un interval de 3 – 5 zile, aceasta având o mare însemnătate practică pentru agroecosisteme și toate activitățile social-economice.

3.5.11. Elemente ale mediului geografic

Au incidență asupra caracteristicilor și relațiilor spațiale ale unui ecosistem și acționează prin particularizarea majorității factorilor ecologici fizici ai mediilor cosmic, atmosferic și hidrologic.

3.5.11.1. Poziția geografică

Indică integrarea ecosistemelor într-o anumită zonă climatică ce corespunde la anumiți factori ecologici. România se află în zona temperată, unde parametrii factorilor ecologici climatici au caracter total diferit față de alte zone climatice ale globului pământesc (ecuatorială, subecuatorială, polară). în cadrul acestei zone climatice apar însă diferențe ale valorilor factorilor ecologici în funcție de poziția geografică. [NUME_REDACTAT] se află la interferența principalelor sectoare climatice ale Europei. Aici se termină influențele maselor de aer atlantice manifestate prin dominarea vânturilor de vest; în est se pierd ultimele influențe ale continentalismului excesiv manifestate prin crivățul de iarnă și prin unele arșițe de vară; în nord-est pătrund influențe climatice scandinavo-baltice, iar în sud, sud-vest influențe climatice submediteraneene sau dinarice. Interferența acestor sectoare climatice impun prezența pe teritoriul României a unui climat temperat continental moderat, favorabil vegetației spontane și cultivate, faunei sălbatice și domestice caracteristice diferitelor tipuri de ecosisteme.

3.5.11.2. Expoziția geografică

Are mare influență ecologică asupra ecosistemelor terestre și acvatice. Expunerile diferite față de Soare, față de direcția vânturilor amplifică sau moderează parametrii factorilor ecologici de proveniență cosmică, atmosferică sau hidrologică ce acționează în biotop. Versanții munților, versanții dealurilor, unele văi pot fi bine însorite, parțial sau deloc însorite. Unele părți din relief suferă un proces de insolație mai intens altele mai redus, pot sta o mare parte din an în bătaia vânturilor sau pot fi adăpostite de curenții eolieni. În funcție de expoziția geografică temperatura, umiditatea și curenții de aer pot întruni valori diferite in cadrul aceleiași trepte de relief. Se formează un anumit climat local care își schimbă funcționalitatea circadiană și sezonală în raport cu gradul de insolație și iluminare generate de rotirea Pământului în jurul axei sale și în jurul Soarelui. Gradul de insolație, intensitatea vântului, umiditatea aerului și intensitatea precipitațiilor impun anumite condiții de viață care acționează asupra structurii biocenozelor din ecosisteme. În cadrul aceleiași trepte de relief pot exista ecosisteme asemănătoare, puțin diferite sau total diferite.

Structura lor este impusă de factorii ecologici locali ca particularizare a factorilor ecologici generali ce aparțin cosmosului (lumină, temperatură), atmosferei (vânturile), hidrologici (ploi, ceață, burniță, chiciură, zăpadă). Trebuie reținut și faptul că la valorile climatului local în cadrul aceleiași expoziții geografice participă apele curgătoare, bazinele lacustre, sectorul de litoral românesc al [NUME_REDACTAT]. Ca ecosisteme acvatice influențează funcționalitatea elementelor climatice din arealele limitrofe, printr-o umezire suplimentară, schimbări in regimul temperaturii aerului, producerea unor fenomene meteorologice (ceață, chiciură etc.). Factorii radiativi solari in cadrul aceleiași zile, săptămâni sau anotimp acționează intens sau, mai puțin intens în ecosisteme in funcție de expoziția geografică, declanșând diferite procese atmosferice.

3.5.12. Elemente ale mediului biologic

În cadrul ecosistemului se găsesc elemente ecologice funcționale emise de organismele vegetale și animale care acționează în biotop ca factori ecologici. Rolul lor și implicațiile în ecosistem diferă., dar se desfășoară în interesul speciei pentru nutriție, apărare, reproducere. Reprezintă un sistem de interacțiuni biotice.

3.5.12.1. Bioluminiscența, geneza și rolul ei ecologic

în biotop, pe lângă lumina provenită din surse cosmice și surse artificiale, există și lumină de natură biologică. Lumina generată de sursele cosmice (Soare, stele din afara sistemului solar) este pentru toate ecosistemele Terrei de cea mai mare importanță. Ea rezultă din reacțiile termonucleare. Lumina provenită din surse artificiale are la bază procese tehnice determinate de activitatea omului. Este importantă pentru ecosistemele antropizate (sate, orașe etc.). Lumina de natură biologică este produsă de organisme vii (bacterii. ciuperci, animale). Ea se cunoaște sub numele de bioluminescență și are originea în procese chimice care se desfășoară la nivel individual.

Fenomenul este puțin răspândit la organismele terestre. În cadrul ecosistemelor silvice (păduri, tufărișuri) și ecosistemele de pajiști există unele specii de bacterii, unele specii de ciuperci și unele insecte (licurici) care manifestă fenomenul de bioluminescență. De exemplu, la licuricii din regiunea euro-asiatică, organele lor luminoase funcționează numai seara și noaptea, ziua se sting. În ecosistemele acvatice, dar mai ales în cele marine, bioluminescența este mult mai răspândită. Este întâlnită la unele specii de bacterii, unele specii de alge din genurile Peridinium și Ceratium, la 50 specii de protozoare, 100 specii de celenterate, 50 specii de viermi anelizi. 150 specii de moluște, 140 specii de crustacei, 100 specii pești (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982). Bacteriile luminescente libere din apele marine ajung la o densitate de 1 x 103 – 6 x 103/litru, cu variații sezoniere, exemplu zona de est a [NUME_REDACTAT]. Bacteriile luminescente saprofite sunt prezente pe suprafața animalelor marine (pești, crustacei); bacterii luminescente comensale întâlnite în tractul digestiv și pe suprafața unor animale marine nevertebrate și pești dintre animalele nevertebrate; bacterii luminescente parazite marine și nemarine; bacteriile din organele luminoase, având forme exosimbiote prezente la 11 familii de pești teleosteieni și forme endosimbionte cu bacterii localizate în organele luminoase ale tunicierilor care produc fulgerări de scurtă durată, respectiv o zecime de secundă, asemănătoare blitzului. Aproximativ 25 familii de pești generează lumină proprie, fără a folosi bacteriile luminescente (G. Zarnea, 1984). Majoritatea lor trăiesc la adâncimi de 500 m unde există semiobscuritate, iar alții în abisurile de peste 1500 m unde este întunericul absolut. Organele luminoase se găsesc pe locuri determinate ale corpului: în imediata apropiere a ochilor cu o lumină îndreptată în jos (Photoblepharon sp.), pe laturile corpului (Argyropelecus sp.), pe partea ventrală a corpului (Spinax sp.). Variația dispoziției topografice a organelor luminoase este foarte largă, dar, pentru aceeași specie, este fixă (E. Pora, 1975).

Lumina produsă de organismele vii este de nuanțe albastre și verzi, este continuă sau intermitentă, este lipsită de radiații portocalii, roșii, infraroșii și ultraviolete. Este o lumină "rece" cu foarte slabe reacții fotochimice. Radiațiile emise au lungimea de undă de la mijlocul spectrului vizibil: 405 – 640 μm. De exemplu, celenteratele Aequora și Mitrocoma, 460 – 600 μm; polichetul Chaetopterus variopedatus, 405 – 605 μm; ostracodul Cypridia hilgendorft, 415 – 620 μm; peștii Anomalops și Photoblepharon, 450 – 640 mm. Biochimic, ea rezultă din transformarea energiei de oxidare a luciferinei în lumină sub acțiune a enzimei luciferaza.

Semnificația ecobiologică a bioluminescenței în ecosistem nu este în totalitate cunoscută. Pentru unele organisme (bacterii, alge, animale nevertebrate) bioluminescenței i s-a atribuit mult timp un caracter secundar,ipoteză devenită astăzi improbabilă și numai la grupele evoluate de organisme li s-a atribuit rol informațional.

Astăzi se consideră că emisia de lumină are importanță ecofuncțională. Perceperea ei de către alte organisme din ecosistem, creează, în final, o serie de avantaje pentru fotobacterii. Pentru bacterii habitatul simbiotic implică un avantaj natural prin hrana și adăpostul oferit de gazdă față de competitorii lor (G. Zamea, 1984).

Pentru organismele din mediul acvatic marin, emisia de lumină favorizează atacul asupra pradei prin acțiunea de atracție și captură, implică reacțiile de apărare prin evitarea prădătorilor,servește comunicării intraspecifice. Procedeul de atracție și captură prin emisia de lumină este specifică unor animale nevertebrate și vertebrate. De exemplu, licuricii din genul Photuris, imită semnalele luminoase ale altor specii de licurici, atrag femelele acestora și le mănâncă. Femelele unor specii de pești osoși procedează la fel, de exemplu Oneirodes bulbosus, care își atrage prada cu ajutorul unui organ luminos suspendat deasupra capului pe un peduncul lung. Alți pești, posedă organe luminoase cu o altă poziție. Ei poartă baterii luminescente simbiotice ca sursă de lumină. Controlul emisiei de lumină la exterior este asigurat de organismul-gazdă prin mecanisme specifice. Pe lângă peștii cu organe luminoase "de momeală", care servesc pentru atragerea și capturarea pradei, există specii de pești cu iluminare preponderent ventrală. Așezarea organelor luminoase pe această parte a corpului are scopul de a speria și îndepărta prădătorii sau a masca silueta prin contrailuminare.

3.5.12.2. Bioelectricitatea, geneza și rolul ei ecologic

În mediul acvatic există specii de pești osoși cu însușiri de a produce și descărca curent electric. Sistemul de apărare și de atac le-a conferit numele de torpile. Această însușire pe care o au, a atras atenția vechilor greci și romani care îi desenau pe vasele lor ca semn al puterii și învingerii. Organul electric se află situat între spațiul dintre cap, branhii și înotătoarele pectorale, este divizat în compartimente prin pereți despărțitori transversali formați din țesut conjuctiv, rezultând mai multe cămăruțe suprapuse, asemănătoare plăcilor de acumulator. În fiecare cămăruță se află câte o placă electrică. Fețele plăcilor au structură diferită. Una din fețe este acoperită cu un strat epitelial numit strat celular electric și se află în legătură cu o fibră nervoasă ce se ramifică într-o rețea. Funcțional este electronegativă. Fața cealaltă este puternic vascularizată, iar funcțional este electropozitivă. Bateria biologică astfel constituită prin plăci așezate în coloană ca și elemenții într-un acumulator, funcționează la fel ca acesta. Curentul produs atinge 50 – 70 wolți. Activitatea acestei baterii se află sub controlul voit. Un exemplu îl reprezintă specia Torpedo marmorata, prezentă în toate mările calde și temperate până în [NUME_REDACTAT]. Organul ei electric este folosit pentru paralizarea sau omorârea prăzii care îi servește drept hrană, precum și pentru apărare la respingerea unor pești răpitori mai mari. Aceste acțiuni constituie o parte dintre interrelațiile organismelor din ecosistem. La fel sunt unii pești de apă dulce din bazinul Amazonia.

3.5.12.3. Substanțe chimice de natură biologică emise în biotop și rolul lor ecologic

în ecosistem speciile de plante și animale emit substanțe chimice ca produse proprii de sinteză, care au în ecosistem un rol funcțional bine determinat. Ele reprezintă un mijloc de apărare sau de comunicare intraspecifică și interspecifică. Cunoașterea interacțiunilor biochimice dintre organismele vegetale, a interacțiunilor biochimice dintre plante și animale, dintre animale, dintre acestea și biotop este de mare importanță și reprezintă canalele de comunicații intraspecifice și interspecifice între biocenoză și biotop.

3.5.13. [NUME_REDACTAT] este un sistem biologic supraindividual format dintr-a comunitate unitară și complexă de populații cu funcții ecologice complementare interconexe ce conviețuiesc organizat într-un spațiu specific ai Terrei. Ea constituie un nivel de organizare a materiei vii. Este alcătuită din populații de plante, fungi, animale, bacterii și virusuri. Funcțional sunt interdependente. Au evaluat în comun și au adaptări reciproce. Din activitatea lor rezultă însușirile biocenozei care nu se reduc la suma însușirilor populațiilor. În cadrul biocenozei se realizează acumularea, transformarea și transferul de materie, energie și informație nominalizând productivitatea biologică ca însușirea ei esențială. În ierarhia sistemică, biocenoza reprezintă primul nivel la care apare însușirea productivității biologice. Ea se realizează prin activitatea corelată și interdependentă a populațiilor ce o formează. În aceste condiții biocenoza devine o unitate structurală și funcțională complexă. Prin organizarea ei prezintă caracteristici în plus față de componenții săi reprezentați de indivizi și de populații. Biocenoza însă este indisolubil legată de biotopul ei, ca urmare, structura și funcțiile ei sunt integrate în structura și funcțiile ecosistemului ca întreg.

Sistemul biocenotic format din populații de plante, animale, bacterii și virusuri comportă relații spațiale și temporale. Fiecare populație se integrează funcțional în biocenoză. În ansamblul ei biocenoza constituie componentul organic al ecosistemului cu rol de transformare a substanței și energiei. Are o fizionomie tipică floristico-faunistică și posedă un sistem automat de reglare. În cadrul biocenozei, fiecare sistem populațional are structura sa și îi corespunde o anume stare ecologică.

3.5.13.1. Populația, element ecologic structural și funcțional al biocenozei

Populația este un sistem biologic deschis reprezentat de un grup de indivizi interfecunzi din cadrul aceleiași specii ce viețuiesc într-un habitat al biotopului sau în întregul biotop ocupat de biocenoză. Habitatul este acea parte din biotop care oferă populației toate condițiile de dezvoltare și de prosperitate. El nu trebuie confundat cu biotopul ce este ocupat de biocenoză în ecosistem și nici cu arealul, care reprezintă spațiul geografic în care se află răspândită o specie. De obicei, în interiorul arealului unei specii se întâlnesc mai multe populații. La formele cu o arie de răspândire restrânsă., specia se confundă cu populația. Indivizii ce formează populația sunt subsisteme pentru sistemul populațional și constituie elementele genetice și ecologice structurale și funcționale ale populației. Populația are istoria ei și posedă o relativă izolare teritorială față de alte populații similare. Indivizii unei populații, în principiu, au posibilitatea de a comunica cu alte populații vecine. În caracteristicile de grup ale populației se regăsesc anumite atribute biologice ale indivizilor constând din ontogenie, înmulțire, dispariție, homeostazie, dar și caractere structurale proprii reprezentate de efectiv, densitate, distribuție în habitat, migrație. În ansamblu, populația constituie o unitate organizatorică complexă și obligatorie pentru indivizii tuturor speciilor. Ea este un element de bază în structura și funcția biocenozei și este un subsistem pentru sistemul biocenotic. În biocenoză și respectiv în ecosistem, populația constituie unitatea sistemică naturală de existență, adaptare, stabilitate și evoluție locală. Se circumscrie ca unitate elementară în procesele ecologice biotice fiind prezentă în toate ecosistemele de același tip cuprinse în arealul său. Fiecărei populații îi sunt caracteristici anumiți parametri de statică, structură și dinamică.

3.5.13.2. Statica populației

În ecologie, statica exprimă starea populației la un timp dat privind efectivul, densitatea, rata natalității, rata mortalității, imigrarea, emigrarea, rata creșterii numerice. Cunoașterea staticii unei populații presupune culegerea de date informaționale din teren și prelucrarea lor matematică. Parametrii biostatistici obținuți prin calcul dovedesc starea populației exprimată cantitativ. Orice populație este o mulțime. Caracterizarea numerică a populației constituie numărul de elemente care alcătuiesc mulțimea. Elementele mulțimii sunt indivizii biologici ce formează populația. Din punct de vedere matematic populația este o colectivitate statistică.

Efectivul populației reprezintă numărul total al indivizilor care alcătuiesc populația unei specii la un moment dat. Cunoașterea efectivului real presupune realizarea unui recensământ asupra populației care se poate face când spațiul este restrâns. Pe spații mari recensământul cere mult timp, este anevoios și adesea inexact pentru populațiile de animale care realizează deplasări zilnice. În ecosistemele acvatice lucrul acesta nici nu este posibil. În aceste condiții pentru cele mai multe specii efectivul se obține pe baza eșantioanelor recoltate din mai multe puncte aflate în arealul populației din ecosistem. Intervalul de recoltare se stabilește în funcție de durata ciclului de viață și nu trebuie să depășească timpul unei generații. Fluctuațiile factorilor ecologici abiotici condiționează durata stadiilor care alcătuiesc ciclul de viață pentru multe populații din ecosistemele terestre, dar mai ales în cazul populațiilor planctonice (fitoplanctonice și zooplanctonice) din ecosistemele acvatice. Un număr mare de eșantioane asigură o estimare mai corectă a efectivului populației. După prelevare, prin calcul matematic se obține un efectiv relativ. El estimează cu aproximație efectivul absolut. În general, efectivul fluctuează cu ritmuri diferite în funcție de presiunea mediului. Populațiile sunt inegale ca mărime a suprafeței sau volumului de apă pe care îl ocupă și implicit al numărului total de indivizi ce le compun. Numărul de indivizi găsit la o populație se raportează la unitatea de suprafață sau volum și se obține densitatea.

Densitatea populației este un parametru ecologic important și reprezintă numărul de indivizi care se află pe unitatea de suprafață (m2, ar, ha, km2) sau volum (cm3, m3). Este un indiciu în cunoașterea stării populației privind numărul de indivizi raportați la posibilitățile de suport ale spațiului. Pot exista situații de supraaglomerare sau subaglomerare a spațiului. Supraaglomerarea depășește posibilitățile de suport ale spațiului. În cazul subaglomerării densitatea se află sub capacitatea de suport a spațiului. Aceste aspecte sunt valabile atât pentru populațiile de plante cât și pentru cele de animale. Spațiul de întindere finită posedă o capacitate limitată de suport și hrănire. În general, mărimea densității variază între două mărimi limită, o minimă și o maximă care permit supraviețuirea. Între mărimile limită se află densitatea optimă, unde există cele mai mari șanse de supraviețuire. Depășirea valorilor limită (superioară și inferioară) se concretizează în imposibilitatea de compensare a pierderilor. În natură selecția intrapopulațională avantajează familiile și clanurile la care reproducerea și pieirea sunt echilibrate. Aici densitatea se menține pe un nivel care va asigura un număr maxim de supraviețuitori (B. Stugren, 1972). Supraaglomerarea amplifică lupta pentru existență. Apare subnutriția și degenerarea indivizilor. În agroecosisteme are loc etiolarea plantelor, epuizarea apei și elementelor nutritive din sol, apariția de epidemii etc. Subaglomerarea micșorează riscul apariției epidemiilor. Șansele de contaminare sunt mai mici. Resursele naturale oferite de spațiu sunt valorificate la maximum dar fără a rezulta o producție corespunzătoare. În ecosistemele naturale există populații cu densități numerice mici comparativ cu alte populații. Valorificând la maximum condițiile de existență, acumulează o cantitate de substanță organică sau energie echivalentă sau mai mare. Pentru orice populație însă densitatea optimă asigură un număr maxim de supraviețuitori, iar producția biologică se ridică la un nivel corespunzător.

Metodele de estimare a densității populațiilor sunt numeroase și diferă în funcție de talie, gradul de mobilitate, distribuție în habitat, mod de viață etc. Se poate aplica metoda numărării directe a indivizilor pe m2 sau pe o suprafață mai mare; metoda capturării și recapturării, constând din capturarea și marcarea unui lot de indivizi, urmând după o perioadă o nouă capturare unde pot exista indivizi nemarcați și marcați, cei din urmă fiind recapturați; metoda extragerii de probe din mai multe puncte ale populației și numărarea indivizilor; metoda indirectă prin estimarea numărului de indivizi după urme, galerii, vizuini, cuiburi, dejecții, grad de parazitare și dăunare etc.

Densitatea se calculează prin relația:

D= N/S sau D= N/V,

în care: D este densitatea; N – numărul de indivizi găsiți pe suprafața dată sau la un volum dat de apă; S – mărimea suprafeței; V – mărimea volumului ce a servit pentru stabilirea numărului.

În cazul capturării și recapturării se folosește relația:

A/N= c/b,

în care: N = ab/c; a este numărul de indivizi marcați; b – numărul de indivizi recapturați; c – numărul de indivizi recapturați marcați anterior; N – populația investigată.

Densitatea populației depinde de natalitate, mortalitate, imigrare și emigrare. În populațiile naturale cu mobilitate foarte slabă sau absentă intrarea și ieșirea de indivizi se realizează prin natalitate și mortalitate. La populațiile mobile se adaugă imigrarea și emigrarea. Factorii ecologici care converg spre populație cum sunt factorii climatici constând din ploi torențiale, îngheț, secetă, vânturi violente, factorii ecologici poluanți cum este poluarea cu pesticide și noxe industriale, factorii ecologici biotici constând din acțiunea prădătorilor, a paraziților, a bolilor ce afectează anumiți indivizi din populație, concurența interspecifică pentru spațiu, hrană, locuri de reproducere mai ales la păsări și mamifere, acțiunea omului asupra animalelor cu valoare cinegetică sau asupra unor plante cu valoare silvică, zootehnică, fitofarmaceutică, alimentară, apoi variația hranei disponibile, unele din ele sau toate la un loc acționează direct asupra populației ca sistem supraindividual influențând într-un grad mai mare sau mai mic componența numerică și respectiv densitatea.

Natalitatea asigură intrarea de indivizi în populație ca urmare a nașterilor care au loc. Fiecare populație are capacitatea de a se menține în ecosistem prin perpetuarea indivizilor. Înmulțirea lor sexuată, asexuată sau vegetativă asigură prezența populației, respectiva speciei, în biocenoză. Fiecare specie posedă un anumit potențial biotic concretizat prin lăsarea de urmași. Rata natalității constă în raportul dintre indivizii nou apăruți într-un interval de timp prin naștere, ecloziune, germinare, diviziune și efectivul populației. Totdeauna există un anumit raport între realitatea ecologică a mediului și efectivul populației. Rata natalității se calculează prin relația:

Rn = n/N,

în care: Rn este rata natalității; n – numărul de indivizi apăruți prin înmulțire; N – efectivul populației.

Potențialul biotic al populației este supus presiunii mediului. Factorii ecologici ai mediului împiedică înmulțirea exagerată a indivizilor. Potențialul biotic al populației și rezistenta mediului nu sunt mărimi măsurabile. Rata natalității nu este o constantă, ea se modifică în funcție de starea populației aflată în relație directă cu factorii ecologici ai mediului. Variațiile sezoniere ale climatului condiționează în multe cazuri numărul indivizilor în populație. Pot exista explozii de natalitate ale populațiilor pentru un timp scurt ori de câte ori condițiile se îmbunătățesc. Un exemplu îl constituie plantele unicelulare (alge planctonice) din oceanele temperate, din bălți, lacuri, uneori pe soiuri umede unde are loc "înflorirea". Creșterea exponențială a populației nu durează mult deoarece intervin factorii ecologici limitanți, constând din epuizarea unui element chimic esențial, atacul prădătorilor sau eliminarea în mediu de metaboliți (ectohormoni) ce frânează în continuare înmulțirea etc.

în general, fluctualitățile natalității se datorează presiunii mediului dar și altor cauze cum sunt cantitatea și calitatea hranei, densitatea populației în cauză sau a populațiilor competitoare, fecunditatea și fertilitatea populației. Fecunditatea reprezintă performanța potențială sau capacitatea fizică a populației în reproducere, iar fertilitatea, capacitatea fizică de a introduce în populație indivizi viabili. Pentru aceleași condiții rata natalității se diferențiază în raport cu structura pe vârste a populației.

Mortalitatea constituie procesul de eliminare prin deces a anumitor indivizi din populație. Moartea survine fiziologic după ce a parcurs întregul ciclu de dezvoltare ce îi este caracteristic sau sub acțiunea prădătorilor, bolilor sau a altor cauze. Mortalitatea fiziologică presupune limitarea duratei de viață prin factorii genetici și uzura funcțională a organismului, aspect ce are loc în condiții optime de viață. Viabilitatea organismelor și manifestarea lor în populație și în ecosistem într-o perioadă dată constituie longevitatea fiziologică și este specifică fiecărei populații. Populația se află însă în relație nemijlocită cu factorii ecologici de mediu abiotici și biotici. Din cadrul populației mulți indivizi pier fiind exterminați de prădători, paraziți, boli infectocontagioase, lipsa hranei, condiții climatice defavorabile etc. Toate acestea constituie presiunea mediului asupra populației la un moment dat, iar dispariția indivizilor din cadrul ei reprezintă mortalitatea ecologică. Indiferent de cauză, rata mortalității se calculează cu relația:

Rm = n/N,

în care: Rm este rata mortalității; n – numărul de indivizi morți într-un interval de timp; N – efectivul populației.

Rata mortalității reprezintă raportul între mortalitate n și efectivul populației N sau un număr standard (100 sau 1000 de indivizi). Privind aspectele menționate "mărimea ratei mortalității este condiționată genetic, fiziologic și ecologic" (B. Stugren, 1982). În ecosistem longevitatea indivizilor din cadrul unei populații se reduce la durata pe care o permite mediul în corelație cu genotipul. Selecția naturală favorizează genotipurile care mențin populația la un nivel numeric mediu. Caracterul adaptativ asigură densitatea optimă de supraviețuire a populației.

Imigrarea și emigrarea. Într-o populație naturală intrarea de indivizi se realizează preponderent prin natalitate, iar ieșirea de indivizi prin mortalitate. La multe populații, acestora li se adaugă imigrarea și emigrarea. Imigrarea constă în intrarea de indivizi în populație proveniți de la o altă populație. Emigrarea constă în ieșirea de indivizi din populație și trecerea lor într-o altă populație. În multe cazuri rata natalității este suplimentată și chiar înlocuită prin imigrație, iar mortalitatea prin emigrație. Populațiile de organisme sesile sau sedentare, lipsite de reproducere vegetativă cresc numeric prin imigrație. Așa sunt plantele anuale de uscat și majoritatea plantelor și animalelor care trăiesc pe fundul sau la fundul lacurilor sau al mării. Indivizii acestor populații eliberează gameți sau larve în aer sau apă. Ele sunt transportate prin diferite mijloace (vânt, valuri, pe corpuri sau în corpul animalelor) în alte locuri și depuse. Ecologic, acest aspect se desfășoară la întâmplare și se face cu mare risipă de semințe și larve. La unele populații, cel puțin în anumite perioade, echilibrul dinamic se realizează prin dispersie, respectiv prin imigrare sau emigrare. Unele populații cu dispersie pronunțată configurează concluzii ecologice importante. Deși rata intrărilor de indivizi în populație prin imigrare și rata ieșirilor de indivizi din populație prin emigrare se mențin la valori ridicate, ele nu contribuie semnificativ la modularea în timp a mărimii populației din cauză că se completează reciproc. Rata imigrării și rata emigrării sunt de valori apropiate.

Mărimea populațiilor și rata creșterii numerice. În orice populație numărul de indivizi nu rămâne constant, ci oscilează într-o măsură mai mare sau mai mică. Rata creșterii numerice a populației reflectă realitatea ecologică din ecosistem și se realizează prin natalitate, schimburi de indivizi cu alte populații similare. Organismele care se reproduc adaugă populației noi indivizi care determină creșterea densității. Apariția noilor indivizi în populație mărește capacitatea de producere a altor indivizi. Se tinde la o creștere numerică autoaccelerată a populației. Teoretic, numărul indivizilor ar tinde rapid spre infinit. Practic, în populațiile din orice ecosistem lucrul acesta nu se întâmplă. Factorii ecologici abiotici și biotici ai mediului intervin și modifică mersul creșterii numerice a populației menținând-o la o constantă de echilibru. Rezistența mediului determinată de factorii ecologici climatici, resursele de hrană limitate, la care se adaugă interacțiunile dintre membrii săi în lupta pentru existență, dintre aceștia și alte specii competitoare, prădătorii sau paraziții frânează creșterea numerică a populației. În funcție de starea ecosistemului, mărimea populațiilor raportată la numărul de indivizi suferă salturi anuale. Oscilațiile creșterii numerice din cadrul unei populații pe parcursul unui an sunt determinate de oscilațiile intensității factorilor ecologici din ecosistem. Inevitabil populațiile biocenozelor sunt direct sau indirect sub influența acestor factori. Rata de creștere numerică la un moment dat reprezintă consecința acțiunii lor.

3.5.13.3. Structura genetică a populației

Structura genetică a unei populații este determinată de fondul de gene prezente în genomul indivizilor biologici. Totalitatea acestor gene formează genofondul populației (speciei). Fiecare populație de plante și fiecare populație de animale din cadrul biocenozei ecosistemului, posedă propriul său genofond. Genofondul cuprinde informația genetică pe care o are orice populație la un moment dat.

Indivizii care formează-populația se deosebesc genotipic și fenotipic între ei. Polimorfismul genetic este o însușire a oricărei populații. în cadrul lui, unele caractere individuale au valoare adaptativă (selectivă) ridicată, altele au caractere individuale cu valoare adaptativă medie și, în sfârșit, există și caractere individuale cu valoare adaptativă scăzută. Pe lângă acestea, există și caractere neimportante pentru adaptare, care sunt eliminate mai devreme sau mai târziu de selecția naturală. În natură, adaptarea este de mare importanță și reprezintă una din însușirile fundamentale ale ființelor vii. Adaptarea este "determinată genetic, iar genele care condiționează adaptarea indivizilor conspecifici se integrează în constelația de gene a speciei" (N. Ceapoiu, 1980). În ecosisteme, genele adaptative aflate în stare heterozigotă acționează cel mai puternic. Ele conferă indivizilor din populațiile de plante și animale vigoare și stabilitate.

În cadrul populației selecția naturală acumulează genele cu cea mai ridicată valoare adaptativă necesare supraviețuirii speciei. Procesul ecologic constă în promovarea indivizilor cu valoare selectivă ridicată și eliminarea celor slabi adaptați. în aceste condiții populația se încadrează în parametrii de existență ai unor factori ecologici privind resursele de hrană, temperatura, umiditatea, lumina etc. Cerințele fiecărei populații se află în concordanță cu mediul de viață și preferă un anumit habitat, adică parte din biotopul biocenozei care oferă acestora toate condițiile de dezvoltare și prosperitate. De exemplu, în jurul unui lac, se află o centură de macrofite formată cu preponderență din stuf (Phragmites australis) și papură (Typha latifolia), care reprezintă habitatul lor, cu cele mai bune condiții de viață. Aceste două specii care se asociază, se deosebesc între ele prin constelația de gene pe care fiecare le posedă, constelație care s-a format în cursul unui lung proces de evoluție.

Atât la plante cât și la animale, fiecare specie ce intră în structura biocenozei sub formă de populație reprezintă un sistem genetic bine închegat, bazat pe colaborarea genelor intraspecifice. Fără această colaborare vigoarea speciei scade, i se reduce vitalitatea și stabilitatea. Coeziunea genelor din patrimoniul de gene al speciei, conferă acesteia, respectiv populației pe care o formează, calitatea de sistem biologic unitar. În cadrul acestui sistem, modul cum cooperează genele între ele și cum reacționează la factorii ecologici ai mediului înconjurător sunt caracteristice fiecărei specii. Pe baza normei de reacție, în fiecare populație se realizează structura cea mai potrivită la momentul potrivit.

Modificarea structurii genetice la populații. Echilibrul genetic al unei populații este relativ. Orice populație este supusă permanent unor acțiuni, care schimbă echilibrul genetic anterior prin modificarea frecvenței genotipurilor și genelor în populație. Factorii care intervin în mecanismul schimbării sunt: migrația, mutația, selecția, izolarea, driftul genetic, condițiile de existență și numărul indivizilor din populație. Unul sau mai mulți factori care intervin în modificarea structurii genetice se exteriorizează în populație prin anumite efecte de la o generație la alta. Sub acest aspect se poate vorbi despre existența unei dinamici genetice a populațiilor.

Migrația modifică frecvența genelor într-o populație, în urma schimbului de indivizi cu o altă populație, în care frecvența acelorași gene este diferită (C. Pamfil, 1974). Prin migrație se realizează o infiltrație de gene străine într-o populație. Efectul migrației este prezent în toate populațiile, dar devine mai evident în populațiile mici. Sosirea în cadrul lor a indivizilor din altă populație le poate modifica puternic echilibrul genetic. Ritmul schimbării depinde de diferența dintre frecvența genelor imigrante și a celor inițiale. De cele mai multe ori, migrația este inevitabilă și este întâlnită atât la plante cât și la animale. La plante, se realizează prin grăunciorii de polen aduși de vânt sau de insecte de la o altă populație. La animale procesul devine mai simplu și constă în imigrarea indivizilor, uneori de la mari distanțe. Consecințele genetice se continuă cu cele ecologice, unde selecția naturală reține în populație, din descendenți, indivizii cei mai apți.

Mutația constă în modificări privind structura și funcția materialului genetic, fără a fi consecința recombinărilor genetice. Mutațiile genomice, cromozomiale și genice într-o populație constituie sursa primară a variabilității indivizilor biologici. Mutațiile sunt capabile să determine caractere ereditare modificate. Procesul mutațional poate fi foarte rar sau permanent. Procesul mutațional permanent sau recurent este cel mai important. El poate produce modificări în structura genetică și echilibrul genetic al populației. Mutația la un moment dat și în anumite condiții de mediu, poate exercita o presiune asupra frecvenței genelor dintr-o populație. Răspândirea noilor mutații în genofondul unei populații depinde de viabilitatea și fecunditatea indivizilor mutanți, de penetrabilitatea și expresivitatea lor, de acțiunea lor pleiotropă și de valoarea lor selectivă. Este de reținut, că răspândirea mutațiilor, depinde de mărimea populației, înmulțirea mutațiilor se realizează mai repede în populațiile mici, pe când în cele mari este nevoie de o perioadă mai îndelungată. Și în cazul indivizilor mutanți intervine selecția naturală, reținând formele utile speciei și înlăturându-le pe cele slabe sau dăunătoare.

Selecția este procesul ecologic de supraviețuire în cadrul populației a indivizilor ale căror genotipuri le asigură în ecosistem cea mai mare adaptabilitate față de condițiile de mediu, abiotice și biotice. Aceștia vor da naștere la cei mai numeroși urmași. În cadrul ecosistemului selecția nu creează gene noi, ci modifică frecvența lor relativă, respectiv a unor genotipuri, de la o generație la alta. Modificările sunt ireversibile, în sensul menținerii lor și după încetarea selecției. Prin selecție, se limitează răspândirea genelor nefavorabile și sunt reținute, prin indivizii biologici, genele cele mai utile populației (speciei). În populațiile mici selecția elimină mai repede genele dăunătoare și acumulează pe cele folositoare. Eliminarea lor se face prin eliminarea indivizilor biologici care le dețin. Măsurarea eliminării de către selecție a unor astfel de gene nu duce la dispariția lor completă, deoarece iau naștere altele asemănătoare, datorită mutațiilor noi ce apar. Selecția este un proces ecologic continuu.

Izolarea contribuie substanțial la modificarea compoziției genetice a populațiilor. Factorii izolării sunt de natură geografică, ecologică, etologică și biologică.

Izolarea geografică sau spațială este preludiul izolării reproductive. Ea este provocată de bariere naturale. Acestea apar pe teritoriul de răspândire a populației și sunt cauzate de fenomene geologice, de fluvii, diferite forme de relief etc. Asemenea fenomene au avut loc în trecutul geologic al Pământului când s-a realizat despărțirea și fragmentarea continentelor, deplasarea unor mase continentale, prăbușirea unor zone de uscat, formarea lanțurilor muntoase, formarea insulelor vulcanice, a mărilor și oceanelor, transgresiunile marine, apariția ghețarilor, formarea fluviilor etc., dar ele se manifestă și azi. Barierele naturale constituie piedici pentru încrucișarea liberă a indivizilor din cadrul unei specii. Ori, acest lucru, suprimă schimbul de gene, iar sistemele de populații se vor diferenția treptat sub acțiune a forțelor primare ale evoluției, sfârșind prin a se izola la nivel reproductiv (N. Ceapoiu, 1980). Prin izolare geografică au evoluat toate speciile de plante și de animale. Izolarea geografică a jucat și joacă un rol foarte important în procesul speciației alopatrice (geografice).

Izolarea ecologică este determinată de climatul teritorial, de climatul sezonier, de microclimat, de alți factori ecologici tereștri sau acvatici. Față de acești factori ecologici unele grupuri de indivizi sau populații preferă anumite nișe ecologice în care se găsesc cele mai favorabile condiții de viață. Preferințele se referă la condiții pedologice de climă, de umiditate, condiții bune de hrană, de reproducere etc. De exemplu, există mai multe specii de pești care își desfășoară viața în mare, dar când se reproduc își depun icrele în apa dulce, a fluviilor sau râurilor. S-a constatat că, aceeași specie, are mai multe populații determinate de specificul fluviului sau râului, deosebite între ele în timpul reproducerii prin mărimea și culoarea corpului, vârsta maturației sexuale, momentul migrației, cantitatea și mărimea icrelor etc. Aceste caracteristici sunt ereditare. Peștii se duc pentru reproducere numai în fluviul unde s-au născut. Fenomenul de adaptare ontogenetică a provocat la pui formarea unui lanț de reflexe condiționate față de mediul lor specific de viață. Din punct de vedere ecologic, ele reflectă influența mediului de viață, care prin anumite particularități, devine caracteristic pentru fiecare fluviu și pentru fiecare populație. Aceasta implică suprimarea schimbului reciproc de gene între populațiile care au origine comună. În acest mod apare o separație genetică. Izolarea ecologică duce până la urmă la speciația simpatrică. Izolarea ecologică este mai eficientă și mai bine vizibilă la plante.

În mod curent, clima are un rol important în direcționarea structurii genetice a populațiilor, afectează structura genetică și dinamica oricărei populații. Prin durata fluctuațiilor ei, clima determină alegerea mecanismelor de reglare a indivizilor ce alcătuiesc o populație, care pot fi fiziologice sau genetice. Mecanismele fiziologice de reglare se asociază adesea cu cele comportamentale. Reglarea temperaturii corpului, schimbarea penajului la păsări, năpârlirea la mamifere, găsirea de adăposturi etc. sunt măsuri de contracarare a fluctuațiilor climatice mici, de scurtă durată. Fluctuațiile mari și de lungă durată determină înlocuirea mecanismelor fiziologice și comportamentale de reglare a mecanismelor genetice. Selecția reține în populație indivizii biologici cei mai apți. Aceștia prin adaptare și reproducere refac populația, dar ea va fi modificată genetic. Supraviețuitorii schimbă structura genetică a populației prin transmiterea la urmași a însușiri lor care i-au ajutat să treacă peste modificările ce au apărut în mediul de viață.

Izolarea etologică este proprie regnului animal și constă în lipsa parțială sau totală de atracție sexuală și psihologică între partenerii de sex opus (N. Ceapoiu, 1980). Pe această cale unii indivizi, mai ales masculi, sunt înlăturați de la reproducere. Cauzele sunt multiple: frumusețea "hăinii" nupțiale, comportamentul de tandrețe, ingeniozitatea confecționării cuibului, forța unor masculi (cerbi, țapi) care se bat între ei, iar cel care învinge pune stăpânire fecundă pe femele etc. Izolarea etologică prin selecție naturală reține pentru populație exemplarele cele mai utile.

Driftul genetic constă în acțiuni întâmplătoare de modificare a frecvenței relative a genelor dintr-o populație cu un număr mic de indivizi. Șansele de întâlnire a tuturor tipurilor de gameți se reduc proporțional cu efectivul populației. În aceste condiții combinările care vor apare pentru formarea noilor zigoți sunt întâmplătoare (C. Pamfil, 1974).

Numărul de indivizi din cadrul unei populații are un rol ecologic semnificativ, reflectând starea ei de prosperitate sau de decădere, aflată în relație cu celelalte populații ale biocenozei și elementele abiotice ale biotopului din ecosistem. Supraviețuirea indivizilor celor mai apți, modifică structura genetică a populației.

Având în vedere cele menționate până aici, căile și mecanismele care asigură autoreglarea și dinamica unei populații din cadrul biocenozei unui ecosistem, care rețin sau modifică structura genetică, sunt caracteristice fiecărei specii, prin răspunsuri adecvate date mediului înconjurător.

3.5.13.4. Structura ecologică a populației

Structura ecologică evidențiază adaptarea populației la anumite condiții

de existență. Ea cuprinde structura de vârstă, raportul între sexe, configurația funcțională, distribuția spațială, agregarea.

Structura pe vârste a populației constituie un parametru ecologic real pentru fiecare populație. Ea este definită de numărul claselor de vârstă, amplitudinea lor și distribuția efectivului populației pe clase de vârstă. Structura de vârstă la o populație depinde de numărul de generații și succesiunea lor în timp. Numărul și amplitudinea claselor de vârstă reprezintă numărul și amplitudinea stadiilor de dezvoltare. Acestea variază în limite foarte largi determinate de schimbarea intervalului acoperit de ciclul de dezvoltare aflat sub influența factorilor ecologici. Etapele prin care trece un organism în dezvoltarea sa ontogenetică începând cu un anumit tip de celule germinative -reproducătoare (gameți, spori, zigot) și până ajunge la formarea aceluiași tip de celule reproducătoare diferă de la o perioadă la alta. Pe grupe mari de viețuitoare intervalul ciclului de dezvoltare este de 1 – 3 zile pentru bacterii, 1 – 4 săptămâni pentru algele monocelulare și zooplancton, 3 – 12 luni pentru speciile de plante anuale și multe specii de animale nevertebrate, 1 – 5 ani pentru unele specii de plante, moluște, pești etc., până la 60 – 100 ani, chiar sute de ani pentru unele specii de plante superioare și unele specii de reptile și mamifere. În cadrul populațiilor naturale se admit trei vârste ecologice: prereproductivă, reproductivă și postreproductivă. În cazul fiecăreia din aceste vârste ecologice la speciile cu ciclul de dezvoltare mai mare de 2 – 3 ani se diferențiază mai multe clase de vârstă. Acest aspect reprezintă o constantă pentru plante. De exemplu, la plantele de fâneață în cadrul populațiilor se evidențiază șase clase de vârstă (T. A. Rabotanov, 1945, 1955, 1956, 1958, 1975, citat de B. Stugren. 1982): 1. semințe viabile în sol și pe suprafața 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 și sexual mature; 6. plante regresive, vegetativ pe deplin dezvoltate, dar care au pierdut capacitatea generativă.

În cadrul biocenozei orice populație de plante cu dezvoltare normală trebuie să aibă clasele de vârstă menționate. Dacă condițiile de mediu permit, specia se extinde în biotop. Populația invadatoare este alcătuită numai din semințe și plantule. Biocenoza poate avea și populații regresive. La acestea clasa plantelor juvenile este absentă. În fapt structura de vârstă redă adaptarea populației la biocenoză (B. Stugren. 1982). În cadrul biocenozei există mai multe populații de plante. Aspectul este valabil atât pentru ecosistemele terestre naturale și antropizate cât și pentru cele acvatice. Se admite că într-o biocenoză de pajiște, pe baza structurii de vârstă se disting șapte tipuri de populații vegetale: 1. populații stabile, cu monodominanță, ex. obsiga (Bromus inermis); 2. populații stabile cu dominanță de grup, ex. iarba-calului sau părul-porcului (Festuca sulcata); 3. populații invadatoare instabile, ex. piciorul-cocoșului târâtor (Ranunculus repens); 4. populații secundare, ex. gălbăjoară (Lysimachia nummularia); 5. populații cu structură de vârstă puternic oscilantă, ex. trifoiul (Trifolium sp.); 6. populații anuale de semiparaziți; 7. populații anuale de buruieni.

Populațiile de plante sau fitopopulațiile de regulă sunt colectivități mari. Cunoașterea claselor de vârstă se face prin determinări asupra întregii colectivități, lucrându-se cu eșantioane reprezentative și suficient de numeroase pentru obținerea unui rezultat cât mai exact.

Populatiile de animale sau zoopopulațiile posedă trei clase de vârstă: 1. juvenili, indivizi aflați în diferite stadii de dezvoltare (de la fecundare până când ajung la maturitatea sexuală); 2. adulți, indivizi aflați în perioada de reproducere; se desfășoară în timp (de la prima reproducere și până la ultima reproducere); 3. bătrâni, indivizi aflați în senescență (de la ultima reproducere până la moarte).

Durata fiecărei clase de vârstă variază de la o populație la alta și chiar în cadrul aceleiași populații în funcție de valorile factorilor ecologici abiotici ai mediului unde temperatura, umiditatea, presiunea parțială de oxigen sau sursa de energie au un rol determinant. Distribuția indivizilor pe clase de vârstă se modifică continuu sub presiunea mediului. Modificarea are loc în limite largi.

Determinarea vârstei corespunde unei anumite metodologii. Criteriile de cunoaștere a vârstei pentru distribuirea indivizilor pe clase de vârstă diferă în lumea plantelor și animalelor. La arborii din regiunile temperate vârsta se stabilește prin numărarea inelelor anuale pe o secțiune a trunchiului făcută cât mai aproape de sol, sau pe probe de lemn extrase din arbore cu burghiul Pressler. La mulți arbori inelele anuale se văd foarte bine. La alte specii cum sunt fagul, plopul, salcia, arțarul, teiul etc. inelele se disting greu. Pentru evidențierea lor, suprafața secționată a lemnului se treacă cu una din următoarele substanțe: vopsea contrastantă, glicerină, albastru de metil (soluție 1 %), clorură de fier etc. Substanța pătrunde în pori și delimitează inelele anuale. Numărarea inelelor anuale indică un număr de ani căruia i se adaugă vârsta pe care o avea arborele tânăr în momentul când vârful lui se afla la înălțimea secțiunii sau probei folosite pentru numărarea inelelor anuale. În acest scop se aleg câțiva puieți de înălțime corespunzătoare ce aparțin aceleiași specii. Se secționează la nivelul coletului. Se numără inelele anuale pe secțiuni, numărul rezultat se adaugă la numărul de inele anuale găsit la arbore rezultând vârsta precisă a acestuia. Coniferele (brad, pin, molid etc.) formează anual câte un verticil de ramuri. Vârsta lor se poate stabili după număru1 verticilelor sau a urmelor pe care acestea le lasă pe trunchi. Pentru aflarea vârstei arbuștilor, Serebreacov (1954) recomandă formula:

A = a + nb, .

în care: A este vârsta arbustului; a – vârsta celei mai tinere tulpini determinată prin numărarea pe secțiune a inelelor anuale; n – numărul de tulpini ce aparțin la vârste diferite, sau numărul de cicatrici, dacă unele tulpini s-au uscat; b – intervalul de timp între formarea a două tulpini stabilit prin numărarea inelelor anuale a tulpinilor vecine.

Vârsta plantelor ierboase perene este greu de stabilit. Determinări mai mult sau mai puțin precise de vârstă se realizează la plantele cu bulbi și la cele cu rizomi. Aceste organe se păstrează subteran de-a lungul întregului ciclu de viață. Ele conservă cicatricile de fixare a organelor aeriene anuale, resturi de pețioluri sau de teci ale frunzelor ([NUME_REDACTAT], 1979). Se numără cicatricile sau resturile de organe aeriene. Pentru observarea corectă se folosește o lupă. Organele scoase din pământ se curăță și apoi se numără. La plantele ierboase structura de vârstă a populației nu necesită cunoașterea vârstei fitoindividului, ci numai a stadiului de vârstă în care se află.

Determinarea vârstei la animale se face după anumite criterii morfo-anatomice. La chironomide determinarea vârstei se face după dimensiunea capsulei cefalice; la scoici (lamelibranhiate), după numărul de inele diferențiate pe cochilie; la pești după numărul de inele diferențiate pe solzi; la iepure, după greutatea cristalinului; la cervide, prin sporirea cu o unitate a numărului de ramificații ale coamelor etc. Prezența caracterelor morfo-anatomice pentru determinarea vârstei indivizilor și gruparea lor pe clase de vârstă există la puține specii de animale comparativ cu numărul lor mare existent în natură (1.500.000). Sunt frecvente situațiile când în biocenoză, în cadrul populațiilor de animale care o compun, apar marcate morfo-anatomic grupuri sau clase de vârstă. O serie de specii de animale suferă de la ou la adult o dezvoltare etapizată numită metamorfoză. În cadrul lor indivizii au o înfățișare diferită. Acest sistem de dezvoltare este întâlnit la artropode. De exemplu, la copepode (ciclopi) formele prereproductive sunt reprezentate de ou, nauplius (cinci stadii diferite) și copepodit (cinci stadii), urmate de stadiul reproductiv. La insecte formele prereproductive cuprind stadiile de ou, larvă și nimfă.

în unele cazuri, la animale, lipsesc modalitățile morfo-anatomice de înregistrare pentru individ a vârstei sau clasei de vârstă. Acest aspect este întâlnit la majoritatea protozoarelor, spongierilor, celenteratelor, viermilor, unele moluște, artropode, vertebrate. În această situație ecologii apelează la aprecierea structurii populației după dimensiunile indivizilor, realizându-se clase de dimensiuni, știut fiind că atingerea unei vârste corespunde unei anumite dimensiuni. La această apreciere se ține cont de sensibilitatea organismelor față de presiunea mediului și a prolificității pe categorii de indivizi integrați în populație. Sunt situații când în populație apar cazuri cu indivizi de aceeași vârstă ce au dimensiuni relativ diferite sau indivizi care la dimensiunile respective să nu aibă maturarea reproductivă și pe care trebuia să o aibă, având în vedere că pentru specie la această dimensiune se produce maturarea. Fenomenul în sine este un proces al variabilității genetice adesea în corelație cu factorii ecologici ai biotopului. în aceste condiții la unii indivizi apar diferențe de dimensiune pentru aceeași vârstă sau de întârziere a maturației reproductive.

Distribuția indivizilor pe clase de vârstă sau clase de dimensiuni se poate exprima grafic pentru fiecare moment de prelevare a unităților de probă. Pe ordonată se trec clasele de vârstă sau clasele de dimensiuni, iar pe abcisă proporția de indivizi pentru fiecare vârstă în procente. Se obțin piramidele vârstelor. Baza piramidei semnifică formele tinere, ea va fi mai mare ca pondere decât treptele următoare datorate proporției vârstelor succesive până la ultima întâlnită în cadrul populației (V. Tufescu, M. Tufescu, 1981). Grupele indivizilor pe clase de vârstă edifică starea populației la un moment dat.

Structura pe sexe a populației. Majoritatea populațiilor au indivizii diferențiați pe sexe. Cunoașterea proporției celor două sexe în cadrul unei populații permite o caracterizare ecologică corectă, constituind expresia polimorfismului genetic. Raportul sexelor indică starea populației sub acest aspect la un moment dat și se menține relativ stabil sau se modifică în timp. Numărul femelelor este egal sau aproape egal cu al masculilor, lucru extrem de important. În alte situații numărul femelelor crește sau scade comparativ cu al masculilor. Numărul crescut la femele și prolificitatea lor asigură intrarea indivizilor în populație și implicit creșterea densității, a mărimii ei numerice.

Dimorfismul sexual al majorității 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. Populațiile de fluturi și păsări posedă o situație genetică inversă. Femelele sunt heterogametice cu cromozomii XY, iar masculii homogametici cu cromozomii xx: Gameții sunt haploizi și posedă numai unul din cromozomii sexului. Proporția unui sex sau altul în populație este orientată de genele aflate pe cromozomul X sau Y care în timpul meiozei avantajează producerea de gameți ce conțin cromozomul X sau Y.

Creșterea sau scăderea numărului femelelor în populație este dirijată genetic. Numărul femelelor poate crește în detrimentul masculilor și invers. De pildă, la vrabia comună (Passer dometicus) pe un eșantion de 20 000 exemplare s-au găsit 55% masculi și 45% femele. La unele specii de rate sălbatice s-au pus în evidență 73% masculi și 27% femele.

în condiții normale raportul sexelor este echilibrat (1:1). Fenomenul se explică prin existența de gene represoare pe cromozomul X și cromozomul Y care represează genele ce conferă o anumită orientare în producerea unui anumit tip de gameți cu cromozomi X sau Y. Pe măsura parcurgerii ciclului de dezvoltare raportul între sexe în cadrul populației se poate schimba. Acest aspect este legat de sensibilitatea lor la presiunea mediului. Raportul între numărul de femele mature sexual și efectivul populației constituie indicele sexual (sex ratio) al populației și se calculează cu relația:

i = n♀/N,

în care: i este indice sexual; n♀ – numărul de femele mature sexual; N – efectivul populației.

Studiindu-se proporția sexelor la numeroase specii de animale, s-au evidențiat trei tipuri: distribuția sexelor aproximativ egale; distribuția sexelor cu predominarea masculilor (de exemplu la unele specii de insecte, păsări, mamifere rozătoare); distribuția sexelor cu predominarea femelelor (la afide, albine etc.). Dominarea femelelor presupune o populație în plin progres numeric, dominarea masculilor un regres al dezvoltării numerice, iar raportul de 1: 1 între sexe o populație staționară (P. Neacșu, 1984).

La populațiile de plante structura pe sexe este puțin folosită. După sex ele se grupează în hermafrodite, unisexuat monoice și unisexuat dioice. Majoritatea sunt hermafrodite și unisexuat monoice. Plantele hermafrodite au stamine (sex bărbătesc) și carpele (sex femeiesc) în aceeași floare, de exemplu: măceșul (Rasa canina), fragul (Fragaria vesca), cartoful (Solanum tuberosum) etc. Plantele unisexuat monoice au flori de sex femei (numai cu gineceu) și de sex bărbătesc (numai cu androceu) pe aceeași tulpină, de exemplu: alunul (Corylus avellana), mesteacănul (Betula pendula), nucul (Juglans regia) etc. Structura pe sexe a populației este întâlnită la speciile de plop (Populus sp.), cânepă (Cannabis saliva) etc. unde există indivizi ce poartă flori de sex femei, iar alții flori de sex mascul. Acestea sunt plante unisexuat dioice. Sub aspectul celor discutate, în natură există populații de plante hermafrodite sau bisexuate, populații de plante unisexuat monoice și populații de plante unisexuat dioice.

Configurația funcțională a populației. Configurația funcțională a populației ca sistem supraindividual este dată de totalitate a relațiilor existente între indivizii biologici sau dintre părțile acestui sistem. Indivizii ce formează populația sunt diferiți între ei din punct de vedere genetic și comportamental. Polimorfismul genetic al populației înseamnă neuniformitatea genetică a populației. Acest aspect constituie o realitate în orice populație a biocenozei indiferent din ce ecosistem face parte. Neuniformitatea genetică evidențiază neuniformitatea comportamentală a indivizilor. Într-o biocenoză "șansele de supraviețuire a populației sunt influențate de interrelațiile grupelor genetice (biotipurilor) care alcătuiesc populația" (B. Stugren, 1982).

Distribuția. Distribuția în spațiu a indivizilor reflectă modul cum este repartizată populația în biotop. Distribuția spațială influențează valoarea densității ecologice, constând din numărul de indivizi pe unitatea de spațiu locuit. La realizarea ei participă un complex de factori ecologici interni și externi care condiționează repartiția spațială. Populațiile de plante și animale pot avea distribuția spațială uniformă, întâmplătoare și grupată .

Distribuția uniformă este întâlnită mai rar în natură și apare ca rezultat al competiției severe între indivizi pentru hrană sau spațiu. În cadrul ei indivizii se află la distanțe aproape egale. Acest aspect este întâlnit într-un mediu relativ omogen. La plantele spontane, în condiții de ariditate sau condiții normale, precum și în culturile de plante din cadrul agroeosistemelor, o specie în lipsa altor specii, are indivizii distribuiți uniform în spațiu, la distanța minimă necesară sistemului radicular pentru a putea utiliza apa din sol necesară supraviețuirii. Arborii unei păduri mature sunt distribuiți uniform, ca urmare a comportamentului lor identic față de lumină, care determină o concurență ce duce la menținerea unei distanțe egale între indivizi. Tufărișurile în pustiu datorită concurenței pentru umiditate se distanțează aproximativ uniform între ele. La multe agroecosisteme distanțele dintre fitoindivizi sunt aproximativ egale. Culturile de porumb, grâu, cartofi, pomi fructiferi, viță-de-vie au o distribuție uniformă. La unele populații de animale indivizii au o distribuție uniformă în mediu, caz întâlnit și la unele populații de păsări, mamifere. La acestea spațiul ocupat de populație este scindat în teritorii unde acționează un individ, o pereche de indivizi sau un grup de indivizi. În acest caz teritoriul este apărat cu înverșunare. Râsul (Linx linx), pisica sălbatică (Felis silvestris lybica) sunt mamifere cu teritorialitate permanentă. Vipera (Vipera berus) se comportă strict teritorial pe toată durata vieții, iar distribuția spațială este uniformă .

Distribuția întâmplătoare presupune distanțe diferite între indivizii populației. Este întâlnită frecvent în natură la organismele care trăiesc în medii omogene și nu au tendință de agregare. Unele populații de plante spontane, mai ales cele ierboase au indivizii grupați în acest mod. La animalele nevertebrate distribuția întâmplătoare este prezentă la protozoare, la unele moluște, la crustaceii amfipozi așa cum este Iătăușul (Gammarus pulex), la unele populații de cbironomide (Tanytarsus gregarius), arahnide așa cum sunt păianjenii de câmp, unele insecte galicole și producătoare de mine etc. La animalele vertebrate este întâlnită la amfibieni, unele reptile, păsări și mamifere .

Distribuția grupată corespunde unei densități ridicate de indivizi, separati prin spații rare sau spații cu densități minime. Semnificația ecologică a distribuției grupate corespunde organizării interne a populației sau a relațiilor cu componentele abiotice și biotice din ecosistem. În privința organizării interne a populației ea poate evidenția o viață socială dezvoltată, un comportament colectiv de apărare, comportament colectiv de căutare a hranei etc. În al doilea caz heterogenitatea mediului determină indivizii populației să evite zonele unde valorile factorilor ecologici se îndepărtează de optimul caracteristic speciei, aglomerându-se în segmentele de spațiu unde valorile factorilor se apropie foarte mult de optim.

Ecosistemul poate avea cazuri de răspândire a indivizilor unor populații în interiorul său care nu se încadrează în modelele distribuției prezentate. Acestea sunt determinate de comportamente individuale originale care duc la dezvoltarea și diversificarea structurii spațiale. Pe lângă teritorialitate în ecologie se abordează noțiunile de domeniu și spațiu vital. Domeniul cuprinde segmentul de spațiu ce este vizitat frecvent de un individ pentru căutarea hranei. Spațiul vital, cuprinde întregul spațiu unde își desfășoară activitatea individul de la naștere și până la moarte. Pentru unele populații teritoriul, domeniul și spațiul vital sunt delimitate clar. Pentru altele însă această delimitare nu este atât de precisă și corespunde populațiilor de animale sesile unde teritoriul, domeniul și spațiul vital se suprapun, nu pot fi deosebite. [NUME_REDACTAT] (l982) aduce exemple edificatoare în această direcție. Delimitare precisă între spații există la rândunică (Hirudo rustica) unde teritoriul este reprezentat de cuib, domeniul este reprezentat de grădinile, livezile, viile, pajiștile, biotopuri pe care le vizitează zilnic în căutarea de hrană, iar spațiul vital îl reprezintă aria de clocire din Europa, calea de migrație și cartierul de iernare din Africa. La cocoșul de munte teritoriul este reprezentat de coronamentul de arbori ocupat și aria de pe sol numit loc de toacă. Locuințele subterane ale rozătoarelor constituie teritoriul, iar suprafața terestră de pe care își procură hrana reprezintă domeniul.

Teritorialitatea este un fenomen caracteristic lumii animale. Comportamentul teritorial este exclusiv agresiv. El este apărat cu înverșunare pentru satisfacerea nevoilor nutritive, pentru împerechere și reproducere. La pești, ghidrinul (Gastrosteus aculeatus), păstrăvul (Salmo trutta fario), lostrița (Hucho hucho), comportamentul teritorial pentru reproducere este foarte dezvoltat. Masculii, într-o măsură mai mare decât femelele, apără cu îndârjire locurile de pontă, "cuiburile". În acest teritoriu are loc reproducerea și creșterea puilor. Reptilele au teritorii individuale de mărime variabilă în funcție de talia ocupantului, regimul de hrană și modul de viață. Speciile din stepe și deșerturi au teritorii întinse, cele pentru condiții optime de viață au teritorii mici, de câțiva metri, așa cum este cazul șopârlei de câmp (Lacerta agilis), șopârlei de stepă (Lacerta taurica) și gușteru1ui (Lacerta viridis) de la noi. Comportamentul lor apără teritoriul împotriva indivizilor din propria specie. Apărarea teritoriului se realizează numai în perioada reproducerii caz întâlnit la șopârla de câmp sau permanent ca la șopârla de stepă și viperă. De exemplu, vipera de stepă (Vipera ursinii) din Moldova trăiește tot anul în același teritoriu. Aici stau la pândă, se adăpostesc, se însoresc, se reproduc. Păsările își apără teritoriul prin semnale vocale reprezentând cântece de avertizare, iar la nevoie recurge la lupta fizică. Ele utilizează teritoriul în funcție de mai multe scopuri:

a) pentru satisfacerea nevoilor nutritive și ca habitat," de exemplu: măleandru (Erithacus rubecula), ochiul-boului (Troglodytes troglodytes) etc;

b) ca domiciliu, teritoriul fiind limitat la suprafețe mici constând în cuib și împrejurimile sale, o tufă, un arbore pe care îl folosesc ca loc de odihnă, ca de exemplu: ciocănitoarea verde (Picus viridis), speciile de sturz (Turdus); teritoriu exclusiv pentru hrănire care poate avea o suprafață mică, ca de exemplu: sturzul de vâsc (Turdus viscivorus); teritorii cu raza de 100 m, caz întâlnit la muscarul negru (Muscicapa atricapilla); cu o rază de 300 m. de exemplu codroșul (Phocnicurus), sau pe un diametru de 4 – 6 km ca la șorecarul încălțat (Buteo lagopus); .

c) teritoriu pentru împerechere unde se realizează jocurile nupțiale cum sunt locurile pentru toacă la cocoșul de munte (Tetrao urogllus), locurile pentru luptă între masculi la fluerarul gulerat (Philomachus pugnax);

d) teritoriu pentru depunerea ouălor, clocirea lor și creșterea puilor, reprezentând cuibul și spațiul din jurul său. El este apărat de ambii părinți.

Mamiferele au teritorialismul foarte dezvoltat. Dintre rozătoare, veverița își păstrează teritoriul și în timpul iernii. Perechile se formează toamna și își amenajează locuri de refugiu și rezerve de hrană. În anii cu hrană puțină apar conflicte între indivizi care își dispută teritoriul. Cei învinși migrează spre alte locuri. Hârciogul (Cricetus cricetus) își apără teritoriul cu energie atunci când este încălcat de alți congeneri. La castor (Castor fiber) teritoriul este amenajat și apărat de un cuplu (mascul și femelă) pentru o perioadă mai îndelungată sau pentru toată viața. Carnivorele cum sunt râsul (Linx linx), pisica sălbatică (Felis silvestris lybica) sunt mamifere cu teritorialitate permanentă, ele își marchează teritoriul prin urină, la fel lupul (Canis lupus). La mamiferele erbivore, teritoriile sunt întinse dar slab marcate. Comportamentul lor teritorial are mai mult sens de a apăra accesul la femelă, de exemplu, la căprioară (Capreolus capreolus carpaticus), în turmele care sunt formate din mai multe femele și un mascul, ultimul apără teritoriul tot timpul verii, în timpul fătării și până când rutul a luat sfârșit.

Primatele din cadrul ecosistemelor ecuatoriale au comportamentul teritorial foarte complex. Acesta este determinat de varietatea contextelor ecologice aflate mână în mână cu organizarea relațiilor dintre indivizi și grupuri ([NUME_REDACTAT], 1982). Teritoriul este apărat prin strigăte foarte puternice și marcări olfactive. Manifestările comportamentale vocale de apărare a teritoriului sunt întâlnite la speciile care trăiesc în locuri deschise, exemplu cetele de babuimi (Papio cynocephalus). Maimuțele de pădure au o teritorialitate puțin dezvoltată, deși biotopul pe care îl populează posedă hrană abundentă. Aici comunicarea vocală și optică este mai dificilă. Cazul este întâlnit la cimpanzeu (Pan troglodytes) și maimuțele urlătoare (Alouatta). De exemplu, maimuțele emit sunete foarte puternice, care se aud la mari distanțe. Gibonul (Hylobates) își apără teritoriul fără prea mult zel.

Studiile ecologice realizate asupra populațiilor de animale evidențiază faptul că dimensiunea teritoriului este legată de densitatea populației. El se reduce sau dispare la unele populații după parcurgerea perioadelor critice (pontă, creșterea puilor etc., de exemplu la pești, păsări). Teritoriul folosit pentru reproducere este mult mai bine apărat decât cel folosit pentru hrănire, caz întâlnit la pești, reptile, păsări și mamifere erbivore gregare.

Agregarea reprezintă gruparea indivizilor unei populații în familii, colonii, cârduri, turme, ciopoare, ciurde, haite, bancuri etc. Cauzele agregării indivizilor sunt variate. Pot folosi mai bine condițiile de mediu, se pot apăra mai bine de dușmanii lor naturali și favorizează reproducerea speciei.

În ceea ce privește reproducerea, gradul de agregare este în raport invers cu mobilitatea. La plantele care se înmulțesc vegetativ prin stoloni, rizomi, tuberculi, agregarea este densă. Agregarea obligatorie este dată și de sinaptospermie. Semințele dintr-un fruct germinează rezultând un număr de indivizi egal cu numărul de semințe pe care l-a conținut acesta. Agregarea poate fi consecința diferențelor locale ale mediului terestru sau acvatic. Într-un biotop terestru pe care se află instalată o biocenoză există o neunifonnitate de agregare a indivizilor populațiilor de plante sau animale. Unele specii de plante sau animale preferă locuri mai umede, altele locuri semiaride sau mai uscate. O altă condiție o prezintă textura și structura solului, concentrația elementelor minerale în sol, prezența rocilor-mamă în adâncime, aerația solului, termica solului etc. În mediul acvatic luminozitatea, aerația, prezența elementelor minerale în apă sau în bentos etc. favorizează agregarea microfitelor, macrofitelor și legate de acestea a animalelor nevertebrate și vertebrate. În lumea animală, mai ales la multe populații de vertebrate, agregarea determinată de reproducere sau factorii ecologici îmbracă forme specifice.

Familia, constituie pentru unele animale gruparea de bază a populației și reprezintă asociația dintre părinți și descendenți. Durata existenței familiei este variabilă, la unele populații, ea se reduce numai la epoca de ecloziune sau de naștere a progeniturii lor. La unele insecte, după eclozare, femela se ocupă de larve, caz întâlnii la gândacii de scoarță (fam. Scolytidae, genul Xylosterus). La multe animale vertebrate, mai ales la păsări și mamifere, familia este formată dintr-un singur părinte și puii săi, sau din doi părinți și puii lor. La unele păsări femela îngrijește și apără puii, de exemplu femela cocoșului de munte (Tetrao uroflallis), caz întâlnit și la unele mamifere cum este căprioara (Capreolus capreolus). În aceste condiții familia este constituită din femelă și puii săi. La multe populații de păsări, familia este formată din femelă, mascul și pui. Acest aspect este întâlnit la graur, potârniche, corcodel, barză., pelican etc. La hrănirea, protejarea puilor și învățarea îndeletnicirilor vieții participă ambii părinți. Este specifică și emoționantă grija adulților pentru puii lor. În natură există însă și populații unde familia este formată din mascul și pui. Un exemplu îl reprezintă căluțul de mare (Hippocanipus guttulatus microstephanus), unde după eclozare puii sunt protejați 2 – 3 săptămâni în punga incubatoare de sub abdomen, apoi îi lasă să-și vadă singuri de rosturile vieții.

În natură, în cadrul populațiilor se constată relații interfamiliare. Așa sunt stolurile, cârdurile, bancurile, turmele, ciopoarele, ciurdele și haitele. Aceste agregări apar la schimbările de climă diurne sau sezoniere pentru a rezista unei perioade reci și sunt determinate de necesitatea procurării hranei, reproducerii și apărării de dușmani. La animalele nevertebrate se întâlnesc într-o măsură mai mică și uneori au caracter de invazie (lăcuste, fluturi etc.). La animalele vertebrate , ele sunt frecvente și impresionează printr-o organizare ierarhică, mai ales la mamifere. Modul de organizare le asigură eficiența acțiunilor întreprinse. Condițiile climatice, abundența sau precaritatea resurselor alimentare influențează frecvența, durata și amploarea acestor forme de asociere. Mamiferele erbivore mari (renul, zebra, antilopele) formează turme imense care se deplasează permanent în căutarea hranei și a apei. Taurii tineri de cerb comun (Cervus elaphus hippelaphus) și ciutele se asociază în ciurde de iernare. Femelele de căprior (Capreolus capreolus transsylvanicus) împreună cu iezii se asociază frecvent încă din timpul verii, în ciopoare cu alte căprioare cu sau fară iezi. Adesea se întâlnesc ciopoare mixte, alcătuite din femele și masculi. Acest mod colectiv de viață este mult mai frecvent în câmpul agricol, unde asigură o apărare mai eficientă a grupului. Mamiferele carnivore cum sunt lupii, câinii sălbatici, șacalii se organizează în haite pentru a prăda turmele de animale domestice sau sălbatice. Raita este condusă de un individ cu experiență. Tactica de atac este specifică și aproape infailibilă. Nu se acționează la întâmplare.

Multe păsări (ciori, sturzi, grauri etc.) după terminarea perioadei de reproducere alcătuiesc stoluri, uneori imense, care zboară de ici-colo căutând hrana. Când vremea se înăsprește, lișitele (Fulica atra) se adună în stoluri și pornesc în căutarea porțiunilor de apă neînghețată din care își procură hrana. La apariția unui dușman, întregul stol se apără reușind înlăturarea pericolului, punându-l pe fugă. .

La pești, bancul reprezintă o grupare de indivizi ce aparțin aceleiași specii, cu importanță adaptativă. Se cunosc cazuri când indivizii unei specii de pești se asociază permanent la bancurile formate de reprezentanții unei alte specii. În timpul migrației peștii se concentrează adeseori în mase enorme, formate din milioane și chiar miliarde de indivizi. Bancul de pești are o anumită structură, mărime și formă în scopul asigurării unor condiții hidrodinamice favorabile pentru mișcare și orientare. La unele specii de pești forma bancului în mișcare se deosebește de forma bancului imobil. În timpul mișcării în banc peștii se aranjează unii față de alții într-un anumit mod, în funcție de câmpul de forțe ce se formează în jurul corpului. Orientarea peștilor în banc se face cu ajutorul organelor vizuale și al liniei laterale. Agregarea în bancuri a peștilor are loc pentru protecția împotriva dușmanilor, pentru căutarea hranei sau a căilor de imigrație, pentru reproducere, când își depun ponta (icre și lapți) și pentru iernare. Importanța ecologică adaptativă trofică a bancului se manifestă cel mai puternic la peștii gregari pelagici care se hrănesc cu zooplancton. Astfel grupați, descoperă mai repede aglomerările de organisme trofice, păstrează mai ușor contactul cu ele, iar hrănirea este mai intensă decât în stare solitară. Peștii adunați în banc descoperă la timp răpitorii, evitarea acestora este mai ușoară și identifică mai repede drumul de migrație, găsind mai lesne punctele de orientare. La atacul unui răpitor bancul adeseori se împrăștie dezorientându-l pe agresor. Alteori bancul are acțiune protectoare directă impotriva răpitorilor. De exemplu, la apropierea stavridului ca răpitor, hamsia se organizează într-o aglomerare compactă, desfășurând o mișcare în cerc. Dacă stavridul nu reușește să spargă această aglomerare a bancului, el nu va putea prinde nici măcar un exemplar. La rândul lui, stavridul, când este atacat de pălămidă ca răpitor, formează o aglomerare compactă din care cu greu poate extrage câte un exemplar.

Multe specii de pești care în timpul zilei se mențin adunați în bancuri, în timpul nopții se despart în mici grupuri sau stau izolați. Această acțiune este un excelent mijloc de protecție a populației împotriva răpitorilor care se hrănesc noaptea.

Colonia este o treaptă superioară în agregare și reprezintă o grupare temporară sau permanentă de indivizi. Ea poate avea caracter temporar și este organizată în scopul reproducerii. Se întâlnește la unele specii de păsări și toate mamiferele marine ce populează regiunile arctice și antarctice. La păsări, cauza asocierii în colonii o constituie existența unor locuri limitate de cuibărit și a unor resurse bogate în hrană. Colonia cu caracter permanent este întâlnită la albine, viespi, furnici, termite sau insecte sociale. Agregarea poate crește competiția între indivizii populației pentru hrană, spațiu, apă. Acest inconvenient este contrabalansat de o creștere a supraviețuirii populației sau a grupului. Indivizii grupați au o mortalitate mai scăzută decât indivizii izolați. Acest aspect este valabil atât în timpul perioadelor climatice nefavorabile, cât și în alte condiții. Între animalele din cadrul coloniei se stabilesc relații complexe. Fiecare individ are un loc propriu pentru odihnă și pentru cuibărit sau creșterea puilor. Locurile de hrană sunt comune, iar procurarea ei se face individual.

Coloniile formate în perioada reproducerii se prelungesc pe întreaga perioadă de creștere a puilor. Speciile de păsări cum sunt pelicanii, cormoranii, lopătarii, țigănușii, pinguinii acvatici și altele formează colonii ce numără sute și mii de indivizi. Multe din coloniile lor se întâlnesc în deltele unor fluvii ([NUME_REDACTAT], a Ronului, a Volgăi). Acestea valorifică bine teritoriul de cuibărit și resursele alimentare. Coloniile sunt pure și aparțin unei singure specii sau există colonii mixte, care cuprind păsări de diferite specii. În cadrul coloniilor mixte, viața colonială determină la membrii ei reproducerea într-o oarecare măsură a instinctului teritorial. În regiunile arctice și antarctice mamiferele marine: leul de mare (Olaria byronia), elefantul de mare (Mirounga leoniml) formează colonii. în perioada reproducerii. Liliecii, care sunt mamifere cavemicole formează colonii în care se odihnesc, dorm și își cresc puii ([NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], 1986). Animalele coloniale influențează favorabil microclimatul și se pot apăra mai bine împotriva eventualilor "dușmani.

Insectele sociale realizează colonii permanente. Colonia este formată dintr-un număr imens de indivizi. În interiorul comunităților există relații de cooperare între indivizii populațiilor care au o diviziune a muncii. Există categorii de indivizi care îndeplinesc funcții precise ceea ce corespunde unei organizări sociale. Ecologic, acest aspect este de mare importanță. Indivizii care alcătuiesc colonia se deosebesc între ei prin aspectul morfostructural, prin comportament și rolul pe care îl îndeplinesc. Termitele au colonia formată dintr-un număr imens de indivizi. Cuiburile termitelor sunt bine construite, mari, uneori ajung la înălțimea de 6 m, diametrul de 15- 20 m, greutatea deasupra solului până la 1000 t, iar împărțirea interioară este "inginerească", acoperind nevoile de confort și utilitate. Indivizii coloniei sunt organizați în caste. Femela reproducătoare asigură depunerea ouălor necesare apariției unei noi progenituri; masculii fecundează femela; lucrătoarele sunt oarbe, ele se îngrijesc de hrănirea progeniturii și construcția termitierei; soldații apără colonia de dușmani La furnici familia coloniei este formată din una sau mai multe mătci, singurele capabile de a lăsa urmași prin depunerea de ouă; masculii au rol în fecundarea mătcii; lucrătoarele au rolul de procurare a hranei, hrănirea progeniturii, repararea cuibului, îndepărtarea deșeurilor etc.; "soldații" au rolul de pază și apărare a comunității. Ei ucid sau alungă dușmanii. La unele specii (Colobopsis truncata) "soldații" joacă rol de "uși". Stau postați în dreptul galeriilor subterane care duc la cuib. Furnica care vrea să treacă îl atinge pe soldatul-ușă cu antenele. Acesta recepționează semnalul de liberă trecere și se dă la o parte. În cazul unor intruși, el acționează adecvat. În perioadele de liniște soldații multor specii de furnici ajută la aducerea sau depozitarea hranei. Ocuparea unei funcții depinde de vârsta indivizilor. Furnicile foarte tinere îndeplinesc munci în interiorul cuibului și cât mai în profunzime. Prin înaintarea în vârstă pot trece la posturi de pază sau alte activități în afara cuibului. Albina meliferă (Apis mellifera) are în colonie relații bine organizate. Matca depune ouă pentru asigurarea unei noi progenituri; trântorii fecundează matca; lucrătoarele construiesc și repară celulele, hrănesc larvele, vizitează florile pentru culegerea de nectar și polen, primesc și depozitează nectarul și polenul, produc mierea, asigură curățarea și paza stupului, asigură microclimatul stupului. Ordinea în stup este asigurată de matcă, care le influențează comportamentul prin feromonii ce îi secretă și pe care lucrătoarele îl ling de pe corpul ei.

Agregarea indivizilor în familii, a familiilor din cadrul aceleiași specii în stoluri, cârduri, turme, ciopoare, ciurde, baite, bancuri și agregarea indivizilor în colonii pure sau mixte sunt caracteristice multor populații de animale și corespund unor adaptări ecologice de menținere a populațiilor și integrarea lor în anumite tipuri de ecosisteme.

3.5.13.5. Energetica populației

Productivitatea în ecosistemele naturale se desfășoară pe baza legităților care guvernează modularea în timp a ratelor fluxului de energie și a circuitelor elementelor minerale. În cadrul ecosistemului, populațiile componente au rolul lor în această privință. Fiecare populație își are un buget energetic propriu. Fluxul de energie în termenii intrărilor, transformărilor și ieșirilor de energie este prezent la orice populație. Aprecierea bugetului energetic al unei populații se face după ecuația:

C=P+R+F+U,

în care: C este energia consumată sau ingerată, în calorii; P – producția; R – cheltuiala de energie; F – egesta, reprezentată de fecale; U – excreta, respectiv excretații prin urină și piele.

Menținerea vieții se realizează cu cheltuială de energie. Ea se face pentru diferite tipuri de activități, respectiv lucru mecanic, sinteze chimice, transport activ, conversia hranei în metaboliți activi etc. la care se adaugă energia degradată în căldură. Egesta reprezintă energia conținută de resturile alimentare neasimilate eliminate prin fecale F. Excreta U constă din energia conținută de o serie de metaboliți rezultați prin dezaminarea aminoacizilor înainte de a fi folosiți ca substrat în respirație, rezultând uree, acid uric, amoniac, creatină, creatinină etc. substanțe excretate prin urină și piele. Bazele teoretice ale ecuației constau în faptul că, exceptând energia calorică, toate formele de energie sunt interconvertibile în condiții de izotermie și presiune constantă; în timpul transformărilor energetice, energia nu este creată și nu dispare; relațiile se produc spontan numai dacă sunt însoțite de o degradare parțială a energiei în căldură (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982). Unitatea de măsură frecvent folosită în energetica populațiilor este caloria. Bugetul energetic al populației se exprimă în calorii raportate la unitate a de timp. Se poate pune în evidență pentru multe populații folosind ecuația menționată și reflectă evaluarea fluxului energetic. La alte populații, cum sunt cele de moluște terestre, insecte și păsări, evaluarea fluxului de energie se face folosind termenul FU adică:

C= p+ R+ FU

La aceste populații fecalele și urina sunt eliminate împreună sub formă solidă.

3.5.13.6. Dinamica populației

Dinamica populatiei reprezintă totalitatea schimbărilor cantitative și structurale suferite de o populație de plante sau animale din ecosistem. Fluctuațiile cantitative sunt consecința condiției interne a populației în relație directă cu factorii ecologici ai mediului. Factorii ecologici generează diverse procese ecologice, uneori foarte complexe, care influențează continuu sau intermitent, direct sau indirect, intens sau mai puțin intens componența cantitativ-numerică a populației și respectiv structura sa.

Creșterea numărului de indivizi. Orice populație naturală posedă o rată de supraviețuire diferențiată pe clase de vârstă, o rată a natalității diferențiată pe vârste și o rată medie de creștere sau viteză de dezvoltare. Valorile acestor parametri ai populației sunt determinate de o serie de calități pe care le are indivizii ce intră în structura ei, precum și de factorii ecologici abiotici și biotici existenți în ecosistem. Toate la un loc definesc rata intrinsecă de creștere a populației. Rata maximă de creștere a populației corespunde valorilor optime ale mediului. Mediul însă este variabil în timp și spațiu, iar factorii ecologici manifestă fluctuații zilnice și sezoniere care intervin în populație. Variația presiunii mediului și acțiunii asupra populației îi modifică structura pe vârste. Distribuția pe clase de vârstă, structura genetică, ratele natalității, ratele mortalității globale și specifice de vârstă, imigrările și emigrările determină modificarea ratei de creștere numerică a populației. Se știe că procesele care asigură intrările de indivizi în populație sunt natalitatea și imigrarea, iar ieșirile din populație sunt realizate prin mortalitate și emigrare. Rata de creștere numerică a populației va avea valori pozitive când rata natalității va fi mai mare decât rata mortalității, în caz invers populația va întruni valori numerice negative. Deci rata de creștere numerică și de biomasă a populației constituie rezultanta interacțiunii complexe dintre populație și mediul de viață variabil.

Dinamica mărimii populațiilor naturale este așadar rezultanta corelației directe între populație ca sistem biologic supraindividual și factorii ecologici ai mediului unde populația subzistă. Mărimea numerică și de biomasă a populației se modifică continuu ca urmare a modificării presiunii mediului exercitat asupra sa. Sunt afectate capacitatea de reproducere și capacitatea de supraviețuire a indivizilor. Trecerea de la naștere la moarte este decisivă pentru dinamica populației. Prin modificarea mărimii cantitative, populația realizează tranziții de la o stare la alta cu tendință de a se apropia și atinge starea de echilibru staționar ceea ce corespunde capacității de suport a mediului. În consecință, echilibrul staționar este rezultanta interacțiunilor complexe dintre populații ca sistem biologic supraindividual cu o structură bine conturată și totalitatea factorilor ecologici din ecosistem. Presiunea variabilă a mediului îndepărtează mai mult sau mai puțin populația din starea de echilibru staționar. În aceste condiții și echilibrul staționar devine variabil. În ecosistem populația se află în foarte puține cazuri în echilibru staționar. Cunoașterea dinamicii populației presupune colectarea unei mari cantități de informații pe parcursul unuia sau mai multor ani privind ratele: natalității, mortalității, imigrării și emigrării. Procedeul asigură o gamă largă de valori ale mărimii populației, cu evidențierea mecanismelor de reglaj ce îi asigură existența, stabilitatea și fluctuația. Factorii climatici (temperatura, precipitațiile sub diferite forme, nebulozitatea) acționează direct asupra dezvoltării, fertilității și supraviețuirii, controlând efectivele multor populații naturale de plante și animale nevertebrate, mai ales de insecte, precum și unele populații de animale vertebrate, mai ales cele poikiloterme. Cu aceleași influențe și cu efecte asemănătoare sunt afectate populațiile din agroecosisteme. Factorilor abiotici li se alătură relațiile intraspecifice și interspecifice. În cadrul aceleiași populații apare competiția pentru hrană, spațiu etc. Competiția între indivizi este o caracteristică universală în orice populație. Ea nu lipsește decât în stadiile inițiale de colonizare unde indivizii sunt foarte îndepărtați între ei. Competiția se naște și crește odată cu densitatea populației a cărei arie este determinată de factorii limitanți ai biotopului. Acest lucru devine evident când cererea indivizilor în spațiu privind lumina, apa, alimentația depășește posibilitățile mediului. Suprapopularea duce inevitabil la fenomenul de competiție intrapopulațională, intraspecifică. Competiția intraspecifică este prezentă atât la plante cât și la animale. De exemplu, când plantele aceleiași specii sunt foarte apropiate, competiția începe imediat. Lupta lor se dă pentru lumină și apa din sol. În urma competiției, în păduri apare o diferențiere de habitus între indivizii aceleiași specii deși au aceiași vârstă. Unii sunt mari și puternici, alții mici și plăpânzi. Producția lor de fructe și semințe este inegală. În competiție prosperi indivizi care au o constituție genetică mai bună și valorifică eficient condițiile de mediu. Selecția naturală reține în populație indivizii cei mai bine adaptați. Populația evoluează. La plantele cultivate, densitatea mare a populației cu indivizi egali și competiția nu duc la diminuarea numărului indivizilor, ci la o reducere simultană a producției tuturor indivizilor. De aceea, în culturile agricole se practică rărirea indivizilor pentru obținerea unei densități optime necesare în mărirea producției.

În biocenoză, între populații predomină relațiile trofice. Aici apare competiția între specii de prădători sau paraziți. Factorii ecologici abiotici și biotici fac ca din punct de vedere numeric fiecare populație să se mențină în jurul unei stări de echilibru (densitate medie). Aceasta nu presupune menținerea unei valori constante a efectivului, ci evidențierea unei valori medii în jurul căreia efectivul suferă fluctuații. Mărimea fluctuantă a populației constituie un parametru de stare. Modificarea sa în timp se concretizează prin tranziția de la o stare numerică la alta. Se constată deci, că mărimea populațiilor naturale se află permanent sub controlul unui complex de factori ecologici. Fluctuațiile în spațiu și timp a întregului complex de factori ecologici determină fluctuații numerice și adesea de structură în interiorul populației. Schimbarea condițiilor de viață sau alte cauze determină migrația, caracteristică mai multor populații de animale.

Cicluri populaționale. La populații apar periodic oscilații numerice. Ele sunt fluctuații sezoniere în cursul ciclului anual. Primăvara are loc perioada de reproducere, unde se manifestă potențialul biotic. Populația crește numeric, devine maximală. În cursul anului, respectiv în celelalte anotimpuri, datorită presiunii mediului, prin factorii ecologici climatici și biotici, populația se reduce numeric la o populație de bază care rezistă până la următoarea perioadă de reproducere. Asemenea cicluri există la plante, animale nevertebrate și vertebrate. Plantele superioare au în general un singur ciclu anual de reproducere. Plantele inferioare au unul, două sau mai multe cicluri de reproducere. De exemplu, populațiile de alge care produc "înflorirea apei" posedă una sau mai multe înmulțiri pe an. Are loc creșterea numerică bruscă a populației. Apa ia culoarea organismelor fitoplanctonice dominante. Fenofazele corespund fluctuațiilor sezoniere.

Ciclul anual al populației considerate se desfășoară normal în aceeași manieră în fiecare an, dar cu mari diferențe de intensitate de la un an la altul. Cele mai spectaculoase sunt fluctuațiile ciclurilor seculare. La un interval de 9 – 10 ani se produc oscilații regulate cu piscuri și depresiuni unde densitatea populației crește sau scade.

Factorii ecologici declanșatori ai dinamicii populației. Dinamica oricărei populații este consecința acțiunii unor factori ecologici interni și externi. Factorii ecologici interni ai populației sunt dependenți de densitate. O populație puțin densă sau cu o densitate optimă va poseda o mortalitate redusă. La densitate ridicată, ceea ce corespunde cu suprapopularea, mortalitatea este ridicată. Rata mortalității va fi cu atât mai mare cu cât densitatea este mai mare. Factorii ecologici dependenți de densitate sunt variabili; cei mai întâlniți sunt lupta intraspecifică pentru existență, paraziții, epidemiile, prădătorii etc. Independenți de densitate sunt factorii ecologici externi, în primul rând cei fizici (temperatura, luminozitatea, precipitațiile, vânturile puternice, radiațiile), urmate de bolile necontagioase, tulburările trofofiziologice date de calitatea inferioară a hranei etc. Între factorii ecologici interni și externi care intervin în dinamica populațiilor există o corelație reciprocă de influență. Vremea, cu toate valențele oscilante, intervine asupra productivității covorului vegetal. Aceasta influențează la rândul ei densitatea populațiilor de consumatori primari, iar densitatea acestora pe cea a populațiilor de consumatori secundari. Plantele, prin potențialul lor, pot influența circulația apei în natură, a oxigenului, a dioxidului de carbon, modificarea termică locală și, în general, modifică intensitatea factorilor ecologici fizici. Astfel, efectul vremii asupra unor populații de animale este dependent de covorul vegetal. Toți factorii ecologici au rol reglator asupra mărimii populației.

Privitor la factorii dinamicii populațiilor M. E. Solomon (1959) propune următoarea clasificare:

1. factori independenți de densitate;

2. factori direct dependenți de densitate;

3. factori invers dependenți de densitate;

4. factori alternativ dependenți de densitate.

Orice clasificare însă este nesatisfăcătoare, deoarece împletirea factorilor ecologiei este intimă și multilaterală. În reglarea numerică și structurală a populației trebuie să se țină cont de capacitatea de reacție a populației față de factorii ecologici reglatori.

Reglarea efectivului în populație. Efectivul unei populații nu este constant. Oscilația mărimii efectivului este determinată de factorii ecologici interni ai populației și factorii ecologici externi ce aparțin mediilor abiotic și biotic ce acționează în ecosistem. Prin factorii ecologici, tranziția de la o stare a mărimii la alta a efectivului este un proces controlat, reglat. Cunoașterea reglajului structurii și activității populațiilor naturale și antropizate are o deosebită importanță teoretică și practică. Problema urmăririi și constatării lui este foarte dificilă. Asupra reglării efectivului populațional ca fenomen ecologic, s-au emis mai multe teorii. Fiecare din ele are ca fundament cercetarea făcută de specialiști pe diferite domenii de cunoaștere a naturii.

1. Teoria reglajului climatic. A rezultat din observațiile făcu te de F. S. Bodenheimer (1928) și B. P. Uvarov (1931) asupra populațiilor de insecte. Primul a subliniat influența temperaturii și umidității asupra ratei de dezvoltare și a ratei mortalității la populațiile de insecte. Cel de-al doilea precizează că fluctuațiile efectivului populațiilor de insecte este în strânsă corelație cu fluctuațiile factorilor climatici. Fluctuațiile vremii modifică nemijlocit condițiile de hrănire și biotopurile insectelor. În condițiile climatice favorabile au loc explozii numerice ale acestor populații. Vremea rea împiedică promovarea unor astfel de aspecte ecologice. Valorile factorilor ecologici climatici influențează puternic dezvoltarea, fertilitatea și rata de supraviețuire a insectelor. Formulează concluzia că efectivele populațiilor naturale se află sub controlul factorilor ecologici climatici. Concepția emisă neglijează echilibrul stabil al populațiilor.

2. Teoria reglajului trofic. A rezultat din cercetările autoecologice efectuate la începutul secolului nostru de L. D. Howard și F. W. Fiske (1911), A. I. Nicholson (1931), H. S. Smith (1935), iar mai târziu de P. M. Rafes 1968), B. Stugren (1982). Cercetările autoecologice efectuate de primii doi asupra speciilor de insecte dăunătoare culturilor au condus la ideea că orice specie de insecte ce formează o populație locală se află pentru un interval de timp într-o stare de echilibru stabil. În aceste condiții fiecare specie posedă o valoare a mărimii sale, iar fluctuațiile numerice păstrează tendința de revenire la valoarea medie caracteristică. Echilibrul stabil este realizat și menținut de unul sau mai mulți factori ecologici "facultativi". Ei controlează dinamica efectivului. În acest sens se acordă un rol deosebit paraziților. Factorii ecologici climatici cu acțiune extremă cum sunt temperaturile mari sau scăzute, furtunile, au efecte catastrofale. Acțiunea lor este considerată independentă de densitatea populațiilor. Fondatorul teoriei reglajului prin factorii ecologici biotici este I. Nicholson (1933) care reia și dezvoltă ideile cercetătorilor L. D. Howard și F. W. Fiske. Nu acceptă elementele teoriei fundamentată de Bodenheimer și Uvarov. El susține că menținerea echilibrului între mărimea populațiilor și mediul lor de viață este asigurat numai de factorii biotici. Factorii biotici controlează efectivul populațiilor prin competiția întreprinsă pentru hrană, spațiu sau competiția dintre speciile de prădători sau paraziți. Această concepție este întărită de H. S. Smith (1935) care admite că orice populație se caracterizează prin stabilitate menționându-se în jurul unei stări de echilibru (densitate medie). În jurul densității medii există fluctuații permanente ale efectivului induse de acțiune a perturbatoare a variațiilor condițiilor de mediu. Mai recent D. Lack (1954), P. M. Rafes (1968), B. Stugren (1982) consideră că efectivul populațional este reglat de cantitatea hranei din biocenoză. Metabolismul substanței și energiei în biocenoză determină mărimea sursei de hrană, mai ales de biomasa totală a producătorilor. Scăderea și creșterea efectivului populațional în jurul densității medii sunt funcții ale întregului din ecosistem. O importanță fundamentală revine poziției populației reglate în rețeaua trofică a ecosistemului (B. Stugren, 1982).

3. Teoria reglajului prin acțiunea globală a factorilor de mediu. Se referă la reglarea efectivului populațiilor naturale prin acțiune a globală, directă și indirectă a factorilor de mediu. Ideea a fost lansată de W. R. Thompson (1929) cu observații din domeniul ecologiei insectelor. Mărimea populațiilor naturale sunt controlate de un complex de factori ecologici constituind o unitate bine integrată. La formarea acestui complex unitar participă factorii ecologici biotici și abiotici. Fluctuațiile în spațiu și timp a întregului complex de factori ecologici determină limitarea și controlul efectivului populațiilor naturale. Această concepție este susținută și de entomologul F. Schwerdtfeger (1941) care apreciază că toate componentele mediului biotice și abiotice aflate în interacțiune determină direct sau indirect variațiile numerice în efectivul populației. Acordă un rol important efectelor indirecte asupra proceselor ecologice răspunzătoare de intrarea și ieșirea indivizilor în populație. Mai recent, C. B. Huffaker și S. B. Messenger (1964) considerau ca reale soluțiile reglării mărimii populațiilor prin factorii ecologici climatici și biotici, integrate în medii de tipuri diferite. Mecanismele de reglare au natură stohastică. Factorii ecologici dependenți de densitate și cei independenți se înlocuiesc ca două faze ale unui sistem unic de control în funcție de variațiile structurii de biotop. În ecosisteme, efectivul este reglat prin procese dependente de densitate atunci când condițiile de mediu se află la valorile optime pentru populație. Acolo unde condițiile de mediu sunt foarte instabile și se îndepărtează de optimul caracteristic populației, reglajul se realizează prin procese independente de densitate. Între cele două situații extreme, pentru populațiile aceleiași specii, se întâlnesc în natură cazuri intermediare în care reglajul se realizează prin actiunea ambelor categorii de factori, unii sau alții având rol determinant.

4. Teoria reglajului populației prin mecanisme interne. Orice populație are o structură internă unde indivizii sunt diferențiați fenotipic și genotipic. Populația evoluează. În structura ei internă selecția naturală produce modificări care stau la baza unor mecanisme proprii de reglaj, autocontrol. Prin creșterea efectivelor crește variabilitatea individuală. În structura genetică se integrează o serie de genotipi inferiori. Creșterea densității însă atrage după sine intensificarea acțiunii selecției naturale. În cadrul populației se intensifică competiția pentru hrană și spațiu. Genotipii inferiori sunt eliminați, iar variabilitatea individuală se reduce odată cu reducerea efectivului (E. B. Ford, 1931). Această concepție este susținută de D. Chitty (1969) care, studiind dinamica unor populații de rozătoare mici, ajunge la "concluzia că reglarea efectivului se realizează prin mecanisme interne fără a fi necesară intervenția factorilor biotici și abiotici exogeni" (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982). Studiind populațiile de păsări cu însușiri eficiente de dispersie [NUME_REDACTAT] (1962) acestea se concentrează în zonele cu hrană abundentă. Zonele sărace în hrană sunt evitate. La aceste populații mecanismul cel mai eficient de autoreglare a efectivului este comportamentul de teritorialitate și structura socială unde între indivizi există relații de dominanță și de subordonare. Formele de competiție pentru hrană reglează efectivul populațiilor menținându-le la un nivel care să nu epuizeze resursele alimentare. În condiții naturale un fenomen ecologic atât de complex nu poate fi explicat numai prin factorii interni. Mecanismele de autoreglare nu pot să mențină efectivul populațional constant, fără a se corela cu mecanismele exogene de reglare.

5. Teoria sintetică. Abordează unitar ansamblul de factori ecologici interni și externi care acționează asupra efectivului populațional. Contribuții în acest sens sunt aduse de a populațiilor GA Victorov (1971), N. Botnariuc (1976), A. Vădineanu (1980), B. Stugren (1982) care adoptă procesul de modulare a intrărilor și ieșirilor de indivizi dintr-o populație ca o soluție integratoare. Se ține cont de organizarea populațiilor, organizarea biocenozei și particularitățile biotopului care sunt componente majore ale ecosistemului. Sunt luate în considerație polimorfismul, relațiile dintre indivizi și funcțiile lor în cadrul populațiilor; numărul de specii (populații) reprezentate, caracterul lor polifuncțional prin ocuparea mai multor nișe ecologice, relațiile dintre ele și gradul de maximalizare a fluxului de energie din biocenoză; domeniile de fluctuație ale factorilor ecologici fizici, chimici și mecanici din biotop. Ajustarea intrărilor de indivizi în populație prin natalitate și imigrație și ieșirile de indivizi din populație prin mortalitate și emigrație sunt interpretate în raport cu modificările survenite în organizarea ecosistemului. La nivel populațional adaptările de ordin structural și funcțional sunt consecința acțiunii selecției naturale desfășurate la nivelul ecosistemului. Adaptările mai mult sau mai puțin diversificate "conferă populației tot atâtea mijloace de răspuns la fluctuațiile cu caracter de regim ale factorilor de mediu în așa fel încât efectivul acesteia să se mențină in limitele unui domeniu compatibil cu persistența sa" (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982).

3.5.13.7. Structura pe specii a biocenozei

În biocenoză primul element al structurii îl reprezintă componența speciilor. Grupele funcționale de organisme constând din producători, consumatori și descompunători, fiecare în parte, sunt formate dintr-un număr mai mare sau mai mic de specii. Indivizii speciilor subzistă în biocenoză sub formă de populații. Numărul de specii diferă de la o biocenoză la alta și chiar în cadrul aceleiași biocenoze pe parcursul unui an. Cu cât o biocenoză crește în complexitate privind numărul de specii cu atât este mai stabilă, iar posibilitățile de autoreglare sunt multiple. Efectivele numerice în cadrul fiecărei populații și biomasa lor, proporțiile dintre specii, variația lor în timp, dinamica raporturilor intre populații, relațiile între generații în cadrul populațiilor, corelațiile dintre populații (specii), relațiile populațiilor cu mediul abiotic sunt extrem de variate și complexe de la o biocenoză la alta și chiar în cadrul aceleiași biocenoze pe timp de un an. Asupra lor apar modificări diurne și sezoniere, conferind o anumită fenologie biocenozei. Cunoscând fenologia biocenozei se poate aprecia pe o perioadă mai lungă aspectul său calitativ și cantitativ. Orice aspect se poate pune în evidență prin cercetare.

Biocenoza reprezintă o individualitate sistemică. Indicii structurali îmbracă aici caractere ce corespund condițiilor de mediu cu care interconexează. Ei exprimă raporturile cantitative, relațiile de grupare între speciile biocenozei, rolul diferitelor specii în activitatea biocenozei. Cunoașterea lor permite compararea cantitativă și calitativă între biocenoze.

3.5.13.8. Indici structurali ai biocenozei

Pentru biocenoză cunoașterea indicilor structurali asigură aprecierea mai exactă a ponderii numerice, a contribuției și rolului fiecărei specii în realizarea producției biologice. Indicii structurali ai biocenozei sunt frecvența, constanța, abundența, dominanța, fidelitatea, echitabilitatea, densitatea.

1. Frecvența exprimă proporția în procente a prezenței unei anumite specii în cadrul sistemului biocenotic. Oglindește densitatea, omogenitatea sau eterogenitatea unei anumite specii pe întinderea biocenozei. Aspectul este valabil atât pentru fitocenoze ca producători primari, cât și pentru zoocenoze ca fiind consumatori (primari, secundari sau terțiari). Frecvența se află în relație directă cu densitatea, fără a corespunde întotdeauna cu o densitate mare. La o densitate mare există și o frecvență mare, pe când la o densitate mijlocie frecvența poate fi în unele cazuri mare, iar în altele mică, fiind dependentă de uniformitatea repartiției speciei pe suprafața ocupată de biocenoză. La o densitate redusă și frecvența este redusă. Frecvența se stabilește prin recoltarea de probe. Se calculează procentul probelor în care se află specia dată, din numărul total de probe colectate. Pentru aceasta se aplică relația:

F= p/p x 100,

în care: F este frecvența; p – numărul probelor în care apare specia; P – numărul total al probelor recoltate.

Pentru ca acest coeficient să reprezinte situația cât mai reală, este necesar ca numărul de probe să fie suficient de mare, stabilit prin metoda randomizării, în general de minimum 30.

La producătorii primari, frecvența speciilor în fitocenoză constituie un caracter permanent, iar acoperirea, numărul lăstarilor și greutatea sunt supuse variației sezonale. La consumatori, frecvența speciilor constituie în general un caracter nepermanent. Pentru multe specii ea este supusă drastic variației sezonale a factorilor ecologici.

Pe baza acestui indice se trag concluzii privitor la omogenitatea factorilor ecologici staționari din ecosistem. De exemplu, aciditatea solului impune pentru plante frecvența speciilor acidofile; fertilitatea solului favorizează prezența speciilor de plante megatrofe etc. În primul caz factorul ecologic determinant este aciditatea, iar în cel de al doilea caz fertilitatea. În cadrul unui ecosistem terestru sau acvatic condițiile ecologice nu sunt perfect uniforme. Variația lor teritorială, mai ales condițiile ecologice de substrat determină o anume grupare a fitocenozelor și legat de ele o anume populare cu animale, mai ales nevertebrate, dar și vertebrate în cazul pădurilor. În cazul producătorilor primari frecvența fundamentează științific limita dintre fitocenoze. În perimetrul unei biocenoze pot exista una sau mai multe fitocenoze diferite între ele ca structură.

2. Constanța exprimă invariabilitatea sau consecvența prezenței speciilor în biocenoză. Este un indice sintetic. Într-o biocenoză constanța speciei se exprimă în funcție de frecvența ei. În funcție de frecvență în biocenoză există specii constante cu frecvență mai mare de 50% (F = 50 – 75%), specii accesorii cu frecvență cuprinsă între 25 – 50% și specii accidentale cu frecvență sub 25%. Caracteristica biocenozei este conferită de speciile constante.

Constanța speciilor dintr-o biocenoză, ca și frecvența, depind de mai mulți factori cum sunt numărul speciilor, densitatea și omogenitatea lor, vârsta biocenozei, mărimea suprafeței de probă pe uscat și la suprafața apei sau volumul probei în masa apei, ca și de numărul probelor. Cu cât o biocenoză este mai bogată în specii, cu atât constanța este mai mare și invers. Densitatea și omogenitatea speciilor sunt în raport direct cu constața. Cu cât densitatea speciilor este mai mare și mai uniformă pe suprafața sau volumul cercetat, cu atât și constanța este mai mare. Constanța este foarte variabilă în fitocenozele cu vegetație neuniformă. Vârsta biocenozei influențează considerabil constanța speciei. In biocenozele tinere constanța speciilor este foarte variabilă și invers, în biocenozele maturizate, stabilizate, bine structurate, ea este ridicată.

3. Abundenta exprimă bogăția în indivizi a unei specii în cadrul biocenozei. Abundența este relativă și nu absolută. Se exprimă în procente. Se află, raportând numărul indivizilor sau biomasa unei specii din probele analizate, la numărul total de indivizi sau biomasa totală a tuturor speciilor. Se calculează cu formula:

A = n/N x 100,

în care: A este abundenta; n – numărul indivizilor unei specii date sau biomasa lor; N – numărul total de indivizi cercetați sau biomasa lor aparținând unei specii.

Abundența exprimată prin numărul de indivizi și biomasa (greutatea) lor ce aparțin unei anumite specii reflectă mai corect starea structurală a biocenozei. De exemplu, într-o probă colectată numărul de indivizi cu talie mică și biomasă mică poate să ajungă la mii de exemplare, în timp ce o altă specie să aibă un număr mic sau foarte mic de indivizi dar cu talie mare și biomasă mare. Cunoscând abundenta numerică și biomasa se poate aprecia mai bine rolul unei populații în cadrul biocenozei. Organismele mici ce aparțin unei anumite specii în echivalență cu biomasa speciilor mari, dar cu un număr mic în biocenoză, desfășoară o activitate metabolică mult mai intensă, iar influența lor asupra mediului înconjurător este mult mai pregnantă. În cadrul unei biocenoze însă speciile cele mai abundente nu sunt totdeauna și cele mai importante. O specie de răpitor, deși are o abundență relativ scăzută, are un rol foarte important în controlul speciilor cu care se hrănește în cadrul biocenozei și intervine preponderent în controlul ei. Ținând cont de relațiile complexe dintre populațiile biocenozei, fiecare specie își are rolul său în angrenajul structural și funcțional.

4. Dominanța exprimă influența uneia sau mai multor specii asupra structurii și funcționării biocenozei în ecosistem. Într-o biocenoză nu toate speciile au aceeași importanță pentru menținerea ei. "Unele specii prin numărul indivizilor și biomasa lor (abundența) prin productivitatea lor sau alte activități îndeplinesc un rol esențial în controlul biocenozei, pentru menținerea structurii și funcționării ei" (N. Botnariuc, A. Vădineanu, 1982). O pădure de molid, o pădure de pin, o pădure de fag, o pădure de stejar etc., fiecare în parte este dominată de o specie care conferă denumirea biocenozei și ecosistemului. În fiecare tip de pădure, în etajul producătorilor lemnoși domină prin număr, prin biomasă și prin spațiul ocupat specia caracteristică, respectiv molidul pentru pădurea de molid, pinul pentru pădurea de pin, fagul pentru pădurea de fag, stejarul pentru pădurea de stejar. Fiecare specie lemnoasă specifică pentru un anumit tip de pădure are un rol esențial în desfășurarea fluxului de energie și productivitate biologică. În funcție de caracteristicile sale solul este mai mult sau mai puțin umbrit, impunând absența sau prezența unui număr mai mare sau mai mic de alte specii autotrofe erbacee sau arbuști, de animale nevertebrate și vertebrate. Rărirea speciei dominante sau eliminarea ei prin tăierea în ras duce inevitabil la desființarea biocenozei și a ecosistemului. [NUME_REDACTAT] Dunării, stuful (Phragmites australis) este specia dominantă pentru terenurile umede sau cu ape nu prea adânci. El contribuie la crearea unei anumite fizionomii a ecosistemului. Distrugerea stufului ar duce la dispariția a numeroase specii fitofage care se hrănesc cu el, a paraziților vegetali, a animalelor care cuibăresc (păsări) sau se dezvoltă la adăpostul acestei plante, la dispariția a numeroase specii de plante cu care se asociază, iar dintre animale, dispariția specii lor de acarieni, insecte, rozătoare etc., care sunt caracteristice acestui tip de biocenoză.

Într-un ecosistem de pădure, de tufăriș, de pajiște, dominanța în suprafață se referă la suprafața acoperită de organele aeriene ale plantelor, de volumul ocupat de aceste organe și la biomasa produsă (greutatea lor). Dominanța în suprafață evidențiază gradul de acoperire a solului prin protecția părților aeriene ale plantelor, unde se disting acoperirea generală, acoperirea specifică pe straturi, pe specii, pe indivizii fiecărei specii. Acoperirea generală variază în funcție de condițiile ecologice în care se dezvoltă și este caracteristic tipului biologic al speciilor componente. De exemplu, într-o pădure acoperirea speciilor lemnoase din stratul arborilor, se deosebește de acoperirea speciilor arbustive sau erbacee. Speciile de plante crescute în condiții ecologice prielnice se dezvoltă bine, biomasa este bogată, iar acoperirea solului este mare. Acoperirea specifică, relevă dominanța spațială a unora sau altora dintre speciile componente, evidențiind rolul și puterea de folosire a spațiului unde există factori ecologici specifici de lumină, umiditate, hrană etc. Pentru orice biocenoză terestră acoperirea generală sau specifică a solului prin producătorii primari constând din plante lemnoase sau ierboase constituie un bun indiciu privind puterea de reținere a apelor din ploi, din topirea zăpezilor, precum și un indicator fenologic al schimbărilor sezoniere naturale.

Dominanța, ca expresie a influenței exercitată de o specie într-o comunitate se calculează împărțind numărul indivizilor unei specii, prin numărul indivizilor speciilor la nivelul producătorilor, la nivelul consumatorilor sau la nivelul descompunătorilor. Logic, se apreciază funcția fiecăruia în biocenoză determinată de relația directă dar și indirectă între populații (specii).

Într-o biocenoză gradul de acoperire a vegetației se poate stabili prin aprecieri vizuale la diferite scări și prin măsurători precise utilizând diverse etaloane, aparate și instrumente speciale. Ele se aplică după tipul vegetației.

Dominanța indivizilor unei specii într-o fitocenoză macrofitică arată gradul de acoperire al unei suprafețe de sol de către părțile aeriene ale populațiilor de plante. Ea se apreciază vizual pentru fiecare specie după următoarele 5 trepte:

1 – acoperire slabă, mai puțin 1/10 din suprafața de probă;

2 – acoperire de la 1/10 la 1/4 din suprafața de probă;

3 – acoperire de la 1/4 la 1/2 din suprafața de probă;

4 – acoperire de la 1/2 la 3/4 din suprafața de probă;

5 – acoperire de la 3/4 la 4/4 din suprafața de probă;

Cifrele de la l la 5 se trec în tabelele sinoptice ale asociațiilor în urma aprecierii vizuale făcute în teren și notate în dreptul fiecărei specii. Aceste observații se fac de mai multe ori în cursul ciclului de vegetație și în special când plantele au ajuns la dezvoltarea lor maximă. Astăzi se folosește tot mai mult aprecierea combinată formată din abundență și dominanță. Exprimarea lor se face astfel:

+ – specii prezente prin indivizi rari, cu acoperire sub 1 %;

1 – indivizi abundenți, dar cu acoperire mică de 1 – 5%;

2 – indivizi abundenți, cu acoperire 1/5 – 1/4 din suprafață sau 5 – 25%;

3 – indivizi abundenți cu acoperire 1/4 – 1/2 din suprafață sau 25 – 50%;

4 – indivizi abundenți cu acoperire de peste 3/4 din suprafața de probă sau 75 – 100%.

Dominanța indivizilor unei specii din zoocenoză, se calculează împărțind numărul indivizilor unei specii prin numărul indivizilor tuturor speciilor de animale existente în comunitate și înmulțind rezultatul cu 100. Astfel, în urma investigațiilor efectuate într-o biocenoză se colectează de pe o suprafață sau dintr-un volum determinat al ei toate animalele ce se asociază, formând zoocenoza. Se separă apoi pe specii și se numără indivizii fiecăreia. Specia A are un număr de indivizi, specia B alt număr de indivizi etc. Pentru a se afla valoarea și ordinea dominanței în biocenoză a fiecărei specii se aplică formula:

DA = n/N x 100,

în care: DA este dominanta speciei A; n – numărul de indivizi ce aparțin speciei A; N – numărul total de indivizi ce aparțin tuturor speciilor puse în evidență în biocenoză.

Dominanta se poate calcula și pentru fiecare grupă taxonomică în parte. Aceasta presupune cunoașterea numărului de exemplare pe fiecare grupă taxonomică și numărul total rezultat prin numărarea acestora. Formula aplicată este aceeași.

Dominanța greutății unei specii (biomasa) dintr-o fitocenoză sau zoocenoză, respectiv biomasa unei specii de plante sau a unei specii de animale, se obțin calculând dominanța greutății speciei A, divizând greutatea totală a indivizilor unei specii m la greutatea totală a tuturor indivizilor speciilor M și înmulțind rezultatul cu 100. În acest sens se aplică formula:

GA= m/M x100.

Dominanța numerică a indivizilor unei specii și dominanța greutății lor sunt direct proporționale. Totdeauna într-o biocenoză există un număr mai mare de animale mici, decât de animale mari; un număr mai mare de plante mici decât plante mari. Volumul și suprafața corpului sunt invers proporționale. De exemplu, suprafața a 30 animale de 60 g este mai mică decât cea a 300 000 animale de 6 mg.

5. Fidelitatea exprimă puterea legăturilor unei specii cu alte specii ale biocenozei sau cu factorii de mediu. Vigoarea acestor legături evidențiază cauzalități și imprimă caracteristici fenotipice ce configurează cu precizie starea și caracterul biocenozei. Prezenta unor specii sau a unor grupuri de specii devin indicatoare prețioase ale structurii și stării biocenozei din ecosistem. În biocenoză există specii caracteristice, preferențiale, întâmplătoare și indiferente (ubicviste, cosmopolite).

Speciile caracteristice se leagă strict de o anumită biocenoză sau de un anumit ecosistem, unde cauzalitatea o constituie factorii ecologici abiotici. Fiecare specie nu poate trăi decât în anumite condiții de umiditate, temperatură, luminozitate, sol etc. Aceste cerințe ecologice specifice pentru fiecare sunt prezente pe anumite zone de longitudine și altitudine ale Terrei unde se instalează și formează ecosisteme tipice. Ele există în timp, atâta vreme cât există condiții ecologice corespunzătoare. Aici este vorba de fidelitatea speciei față de anumite cerințe ecologice. Pentru pădurea de fag specia caracteristică este fagul, pentru pădurea de molid specia caracteristică este molidul, pentru pădurea de stejar este stejarul ș.a. Speciile caracteristice unui anumit tip de pădure sunt însoțite de plante și animale ca specii preferențiale, specii întâmplătoare sau străine și de specii indiferente (ubicviste). Aceeași situație este întâlnită pentru orice biocenoză, indiferent din ce ecosistem face parte.

În ecosistemele acvatice hipersaline, așa cum sunt lacurile sărate de la [NUME_REDACTAT], speciile caracteristice de plante autotrofe sunt unele alge care nu pot trăi decât în apa foarte sărată. în asemenea lacuri animalele nevertebrate caracteristice sunt specia Artemia salina (crustaceu) și larvele de Halliella (dipter din fam. Chironomidae). În apele curgătoare de munte constând din pâraie, râuri, specia nectonică caracteristică este păstrăvul.

Speciile unei biocenoze sunt legate între ele direct sau indirect. Există o strânsă legătură între ele și factorii ecologici ai biotopului. Între speciile biocenozei, între biocenoză și biotop, se stabilesc conexiuni de sine stătătoare. În cadrul rețelei de interdependență afectarea unei verigi determină modificarea multor corelații. Starea structurală și funcțională a biocenozei se schimbă.

Prin mijloace statistice se pot determina asamblări caracteristice de specii pentru o biocenoză sau alta. În acest scop se calculează indicele de afinitate a speciilor luate câte două, după formula lui Jaccard:

q = c/(a+ b-c) x100,

în care: q este afinitatea; a – numărul de probe conținând specia A; b – numărul de probe conținând specia B; c = numărul de probe conținând ambele specii A și B.

Aplicarea coeficientului de afinitate trebuie să fie însoțită și de cunoașterea cerințelor și modului de viață al speciilor. Stabilirea afinității prin calcul între două specii diferite nu înseamnă că ele depind direct una de alta. Prezența lor într-o biocenoză cu o anumită proporție este favorizată de existența unuia sau a mai multor factori ecologici care le avantajează viața. Prezența a două sau a mai multor specii ale mușchiului de turbă Sphagnum într-o mlaștină oligotrofă este determinată de aciditate, slaba aprovizionare cu elemente minerale și o anumită climă. Pentru mlaștinile oligotrofe de altitudine speciile mușchiului de turbă Sphagnum sunt caracteristice. În bălțile invadate de vegetație acvatică și palustră, submersă și emersă se întâlnesc de regulă două specii de gasteropode pulmonate Lymnaea și Planorbis. Coexistența acestor populații sunt corelate cu vegetația și capacitatea de oxigenare a apei. În timpul nopții ca urmare a respirației intense, cât și din cauza descompunerilor organice cantitatea de oxigen din apă scade mult, se ajunge uneori la anoxie. Moluștele și alte animale cu respirație branhială nu rezistă și pier. Gasteropodele pulmonate menționate supraviețuiesc pentru că folosesc în respirație oxigenul atmosferic. Aceste specii sunt caracteristice ecosistemelor cu asemenea condiții ecologice.

Speciile preferențiale existente în biocenoza unui ecosistem constituie o altă categorie a gradului de fidelitate. Ele pot exista în mai multe tipuri de biocenoză, dar preferă o anumită biocenoză caracteristică unui anumit ecosistem. Dintre plante, limba-broaștei (Alisma plantago-aquatica) este întâlnită în puține exemplare pe malul umed al râurilor de șes, pe malul mlăștinos al lacurilor sau iazurilor, dar preferă biocenozele din unele mlaștini eutrofe cu apă de câțiva centrimetri adâncime unde populația este formată dintr-un număr mare de exemplare pe întreaga suprafață. Lamelibranhiatele din genul Unio preferă biocenozele apelor curgătoare cu viteze mici. Ele sunt întâlnite însă și în bălți.

Speciile străine (întâmplătoare) ajung accidental într-o anumită biocenoză. Pot apare într-o biocenoză în care în mod obișnuit nu trăiesc. Un exemplu îl reprezintă prezența animalelor nevertebrate filopode în apa Dunării și în tubul digestiv al peștilor din Dunăre. Filopodele sunt specii caracteristice pentru bălțile temporare, nu trăiesc în Dunăre, fiind aduse în ea în timpul inundațiilor. Prezența lor temporară în biocenozele Dunării este întâmplătoare. Pentru biocenozele Dunării filopodele sunt specii străine. Tot specii străine sunt elemente ale planctonului din bălți (alge, rotiferi, crustacei) care ajung în biocenozele Dunării în timpul scăderii apelor de inundație. Retragerea apelor antrenează aceste specii din bălți în Dunăre. Speciile indiferente (ubicviste, cosmopolite) sunt euritope. Au valențe ecologice foarte mari. Pot exista în multe tipuri de biocenoze, într-un mare număr de ecosisteme din diferite zone geografice. Multe specii de alge, protozoare, rotiferi, viermi nematozi, viermi oligocheți sunt întâlnite în diferite biocenoze ale apelor continentale cum sunt lacurile, bălțile, mlaștinile eutrofe, mezotrofe, oligotrofe. Unele buruieni pot fi întâlnite în mai multe tipuri de agroecosisteme.

Fidelitatea speciilor nu rămâne întotdeauna constantă pentru aceeași biocenoză sau ecosistem, ci se schimbă după regiunea geografică. Floarea-Paștilor (Anemone nemorosa) crește în [NUME_REDACTAT] în pădurile de stejar, în România în pădurile de stejar și de fag până în etajul molidului, în Rusia este caracteristică molidișurilor.

6. Echitabilitatea exprimă modul cum este distribuită abundența relativă a speciilor unei biocenoze sau a unui comportament în biocenoză. Echitabilitatea ar fi ideală când toate speciile din biocenoză ar avea un număr egal de indivizi (P. Neacșu, 1984). În realitate așa ceva nu există. Numărul indivizilor la majoritatea specii lor se reduce (uneori reducerea este considerabilă) datorită relațiilor interspecifice. Entropia scade. În biocenoză se realizează o acțiune antientropică. Biocenozele au în general puține specii cu indivizi numeroși și numeroase specii cu indivizi puțini.

Echitabilitatea ca indice biocenotic cantitativ se calculează ținând seama de abundenta relativă numerică cu relația:

E= dr/dm,

în care: E este echitabilitatea; dr- diversitatea reală, stabilită folosind indicele lui Shannon; dm – diversitatea maximă = log 2 din numărul speciilor găsite în probe a căror abundență depășește 1 %. .

În biocenozele din ecosistemele naturale valoarea echitabilității este scăzută din cauza abundenței relative diferite a speciilor.

7. Diversitatea exprimă gradul de saturație în specii a unei biocenoze naturale. Este un indice complex al structurii biocenozei. Semnificația lui biologică nu este încă pe deplin cunoscută. Fiecare biocenoză cuprinde un număr limitat de specii. În zona temperată, pădurile de conifere posedă mai puține specii decât pădurile de fag, iar acestea din urmă mai puține specii decât pădurile de stejar. În zona tropicală pădurile se caracterizează printr-un număr mare de specii, iar complexitatea structurală este foarte accentuată. Aici numai plantele superioare sunt reprezentate prin cca. 45 000 specii. La fel, există o mare diversitate a speciilor de animale.

Diversitatea unei biocenoze este determinată de numărul de specii care intră în structura ei. Bogăția în specii crește diversitatea. Cu cât numărul de specii va fi mai mare cu atât și diversitatea va fi mai mare. Diversitatea speciilor impune mărirea numărului de relații dintre specii, a autocontrolului, stabilității și evoluției biocenozei.

Bogăția în specii a biocenozei depinde de factorii ecologici existenți în biotopul ecosistemului. În condiții favorabile, numărul de specii din biocenoză este relativ mare, dar fiecare specie posedă un număr relativ redus de indivizi. În condiții severe numărul speciilor din biocenoză este mic, dar fiecare specie este reprezentată printr-un număr mare de indivizi. De exemplu, în planctonul [NUME_REDACTAT] din [NUME_REDACTAT], unde condițiile de viață sunt normale, au fost puse în evidență 330 specii de alge (fitoplancton) și 112 specii de animale nevertebrate mărunte (zooplancton). În planctonul din [NUME_REDACTAT] de lângă Brăila în condiții severe de viață, unde salinitatea este mare (până la 220%) au fost puse în evidență 31 specii de alge și 28 specii de animale nevertebrate mici. Condițiile ecologice favorabile în primul caz au permis creșterea numerică a speciilor și a relațiilor dintre specii, iar condițiile ecologice severe din cazul al doilea, au condus la micșorarea numărului de specii și a relațiilor dintre specii. Biocenoza (planctonul) din [NUME_REDACTAT] este mult diversificată față de cea a [NUME_REDACTAT].

Factorii principali de creștere a diversității biocenozelor îi au variabilitatea biotopurilor, iar în cadrul lor stabilitatea factorilor ecologici abiotici, fară amplitudini mari de temperatură, lumină, umiditate, cantități de nutrienți ș.a. În biocenoză structura taxonomică a producătorilor primari reprezintă un factor esențial în creșterea diversității consumatorilor.

Diversitatea biocenozei este un indice cantitativ. Se poate stabili prin calcul, pornind de la numărul speciilor și abundenta lor relativă. Prezentăm 3 modalități de stabilire a diversității:

1. Indicele lui Fischer, Corbert și Williams se bazează pe distribuția statistică a abundențelor relative a speciilor în biocenoză. Se folosește atunci când abundenta relativă sau numărul de indivizi prin care speciile sunt reprezentate în biocenoză aproximează o distribuție logaritmică. Se scrie:

ax, ax2/2, ax3/3, ax4/4 …,

unde: ax reprezintă numărul de specii reprezentate în probă printr-un singur individ; ax2/2 – numărul de specii prezente în probă prin 2 indivizi … etc.

Relația dintre numărul de specii și numărul de indivizi din probă se află prin aplicarea relației:

S= α ln (1 + N /α ),

în care: S este numărul speciilor din probă; N – numărul de indivizi din probă; a – indicele de diverisitate.

2. [NUME_REDACTAT] derivă din aplicarea teoriei probabilităților. Se aplică relația:

D = N(N – 1) / Σ n(n – 1),

în care: N este numărul indivizilor tuturor speciilor din probă; n – numărul indivizilor unei singure specii din probă.

3. [NUME_REDACTAT] permite calcularea diversității pe baza teoriei informației. Ajută la estimarea gradului de organizare a sistemului dat. Se aplică relația:

Sh = Σ x qi/ Q log2 x qi/Q,

în care: qi este numărul indivizilor unei specii din probă; Q – numărul indivizilor tuturor speciilor din probă.

Folosind log 10 și înmulțind cu constanța de echivalare a logaritmilor în bază 10 cu logaritmi în bază 2 (care este de 3,322) atunci formula devine:

3,322[Σ x qi / Q(log Q -log qi)] = 3,22[log Q – i/Q x Σ qi log qi].

Utilitatea estimării diversității diferitelor biocenoze nu este negată. Ea are însă și neajunsuri. Acestea au fost evidențiate de N. Botnariuc și A. Vădineanu (1982). Nu se ține seama de importanța unei specii în biocenoză, ci doar de abundența relativă. Speciile sunt tratate ca sisteme inerte, ori în biocenoză între elementele ei componente apar numeroase corelații. Corelațiile limitează numărul de combinații libere și această acțiune duce la scăderea cantității de informație, cu creșterea în anumite limite a gradului de stabilitate a sistemului. Calculele nu țin seama de diversitatea funcțională, de numărul nișelor ecologice pe care le ocupă speciile biocenozei.

3.5.13.9. Nișa ecologică

Noțiunea de nișă ecologică a fost introdusă în știință de Johnson (1910), ca fiind unitatea de distribuție a speciei, determinată de resursele de hrană și de factorii abiotici. Puțin mai târziu, conceptul îmbracă noi sensuri în gândirea ecologică. Astfel, J. Grinnell (1918, 1928) înțelege prin nișă locul pe care-l ocupă o specie în biocenoză incluzând relațiile ei cu hrana și cu dușmanii. Pe aceeași linie de gândire se află și Ch. Elton (1927) care pune accentul pe sensul funcțional al noțiunii de nișă în cadrul căruia se evidențiază relațiile energetice și alimentare ale unei specii. în concepția ecologilor americani (W. C. Allee, A. E. Emerson, O. Park, Th. Park, K. P. Schmidt, 1949), nișa nu are un sens pur trofic. Ei disting o nișă spațială sau nișă de biotop și o nișă trofică. Nișa de biotop reprezintă fragmentul de spațiu în care se adăpostește animalul așa cum sunt galeriile subterane la unele rozătoare, vizuina la vulpe, scorbura de copac la veveriță. Opt ani mai târziu G. E. Hutchinson (1957) lărgește și aprofundează conținutul nișei ecologice. O consideră multidimensională. Include în ea componentele spațiale, trofice și altele implicate în interacțiunea cu diverși factori de mediu. Distinge spațiu de biotop și spațiu de nișă. Spațiul de biotop reprezintă un fragment al spațiului fizic măsurabil din suprafața Terrei. Spațiul de nișă sau spațiul ecologic este reprezentat de ansamblul factorilor ecologici abiotici și biotici de care depinde existența unei anumite specii. Privită astfel nișa include atât reprezentarea sistemelor de relații ale speciilor de plante cu mediul, cât și a speciilor de animale. Trebuie luat în considerare în primul rând ansamblul relațiilor trofice și al relațiilor speciei cu mediul fizic.

Se admite că într-o biocenoză, o populație ocupă o nișă. Două populații, aparținând la două specii diferite nu pot avea nișe identice. Ele pot coexista în aceleași locuri dar folosesc hrană diferită. De exemplu, speciile de biban Upomis macrochirus și bibanul negru cu gură mare (Micropterus salmoides) coexistă în aceleași locuri dar folosesc hrană diferită. Primul se hrănește cu crustacei planctonici și insecte mărunte, iar al doilea cu animale nevertebrate mai mari și pești. Păsările congenerice Iăcarul țârâiac (Acrocephalus scirpaceus) și Iăcarul mic (Acrocephalus schoenobaenus) ce cuibăresc în [NUME_REDACTAT], își fac cuiburi în locuri diferite dar consumă aceeași hrană. Prima specie cuibărește în stuf mai departe de mal, iar a doua specie cuibărește lângă mal în stufăriș sau păpuriș. Ambele sunt insectivore, consumă drept hrană aceleași specii de insecte și explorează aceleași locuri. Nișele trofice se suprapun, dar există hrană abundentă și impactul trofic este înlăturat, speciile coexistă. În privința abundenței hranei nișele trofice dintr-un ecosistem se suprapun într-o măsură mai mare sau mai mică. În general, nișa ecologică privită din punct de vedere spațial, trofic și alte relații în interacțiune cu factorii de mediu este pluridimensională. Într-o baltă pe un spațiu restrâns există o specializare a păsărilor în privința hranei.

Majoritatea ecologilor admit relația o specie – o nișă ecologică. Ecologii români N. Botnariuc și A. Vădineanu (1982) demonstrează că situația reală în majoritatea cazurilor este cu totul alta. În acest sens aduc mai multe exemple convingătoare. Orice populație de plante și mai ales de animale are o anumită structură pe vârste și sexe. Aceste structuri au adesea funcții diferite în biocenoză. De exemplu, populația unui fluture parcurge mai multe stadii de dezvoltare (vârste): ou, omidă, pupă, adult. Fluturele în stadiul de ou nu consumă nutrienți. Constituie însă o sursă de hrană pentru unele ciuperci, pentru anumiți paraziți care își depun ouăle în cele de fluturi. În stadiul de omidă, consumă frunze sau alte părți din plantă. Ea reprezintă o sursă mai importantă de hrană pentru alți paraziți decât cei din stadiul de ou și pentru diferiți răpitori (furnici, păianjeni, păsări). În stadiul de pupă este pasiv. În stadiul de adult, fluturele consumă nectarul florilor, le polenizează și servește drept hrană pentru păsări. În acest caz structura populației nu este omogenă ci polimorfă și apare ca polifuncțională. O asemenea populație ocupă mai multe nișe ecologice. Un alt exemplu, o scoică în stadiul de larvă (glochidiu) este un parazit obligatoriu pe branhiile peștilor. Apoi se desprinde și duce o viață liberă, devenind animal nevertebrat bivalv, stabilindu-se pe fundul bazinului acvatic. Cât e mică servește ca hrană peștilor. Devenită mare peștii nu o mai consumă. Pentru ei devine indiferentă (relații de neutralitate). Acum este consumată de unele păsări (stârci) și mamifere (porci). Parcurgând diferite stadii (vârste) ocupă nișe diferite. Nișele adulților sunt total diferite de cele ale stadiilor tinere.

La unele specii există și o diferențiere a nișelor pe sexe. La țânțari, masculii se hrănesc cu lichide de origine vegetală, iar femelele cu sânge de mamifere. În cazurile menționate și în multe altele polimorfismul (fenotipic și genotipic) populațional reprezintă caracterul polifuncțional al ei. Creșterea diversității nișelor ocupate de populație în ecosistem asigură menținerea unui număr suficient de mare de indivizi. În cadrul unei biocenoze creșterea diversității prin creșterea complexității legăturilor dintre specii implică realizarea unui control multiplu reciproc fapt ce asigură stabilitatea ecosistemului.

3.5.13.10. Relații interspecifice

Între speciile care compun biocenoza se stabilesc relații diverse, directe și indirecte. Ele imprimă biocenozei trăsături fundamentale, caracteristice. Fiecare sistem populațional cu trăsăturile lui structurale, funcționale și comportamentale se interconexează ecologic cu alte sisteme populaționale din biocenoză. Pe lângă conexiunile între populații se realizează conexiuni între acestea și mediul de viață, între biocenoză și biotop. Rețeaua de conexiuni dintre populațiile biocenozei, dintre biocenoză și biotop asigură integralitatea biocenozei și a ecosistemului. Relațiile interspecifice, (interpopulaționale) directe și indirecte, reprezintă un fapt structural autarhic. De diversitatea și complexitatea lor depinde gradul de organizare, funcționare, transferul de informație, cantitatea și calitatea producției biologice din ecosistem.

3.5.13.10.1. Relații interspecifice cu efect direct

În cadrul biocenozei populațiile nu sunt izolate. Între ele se stabilesc relații directe care surprind prin efectul imediat. Manifestarea lor definește structura fenomenologică a biocenozei care poate fi percepută ecologic. Relațiile interspecifice (interpopulaționale) directe constituie rezultatul adaptărilor reciproce a populațiilor din biocenoză desfășurate pe fondul condițiilor abiotice din biotop. Sunt întâlnite relații ecologice de neutralism, competiție, mutualism, protocooperare, comensalism, amensalism, parazitism, prădătorism. În consens didactic acțiunile pozitive se notează cu plus (+), cele negative cu minus (-), iar cele neutre sau indiferente zero (O).

Relațiile interspecifice bilateral neutre sau neutralismul (00) reprezintă relațiile de neutralitate între două specii (populații) din cadrul biocenozei. Ele nu se influențează în nici un fel, nu utilizează aceeași sursă de hrană. Într-o pădure populația de veverițe este indiferentă, respectiv neutră față de populațiile de coleoptere. Într-o cultură de porumb, râmele care populează solul și populația formată din sfredelitorul porumbului nu se influențează direct. Între aceste populații și multe altele din numeroase ecosisteme nu există reciprocitate directă de influență deși ele fac parte din structura aceleiași biocenoze.

Relațiile interspecifice unilateral neutre sau amensalismul (-0) reprezintă relațiile dintre două populații ale biocenozei când indivizii uneia sunt opriți să se înmulțească de prezența indivizilor celei de a doua. Relația nu este obligatorie pentru nici unul din componenți. Când se produce, amensalul este inhibat în creștere sau dezvoltare de produsele elaborate de parteneri. Substanțele eliminate în mediu de bacterii, de alge, de unele plante superioare, de unele animale au efect inhibitor asupra dezvoltării indivizilor unei alte specii (N. Botnariuc, 1974). De exemplu, cladocerul Chydorus sphaericus nu se dezvoltă în vecinătatea melcilor de apă, în special a speciilor din genul Planorbis.

Relațiile interspecifice unilateral pozitive sau comensalismul (+0) reprezintă relația unilateral neutră și relația unilateral pozitivă dintre indivizii unei specii (populații) și indivizii unei alte specii (populații) din biocenoză. Relația este directă între indivizii speciei (populației) comensale cu indivizii unei alte specii (populații) ce constituie gazda. Pentru comensal relația este obligatorie. Gazda nu este afectată de această conviețuire. Organismele trăiesc în biocenoza aceluiași ecosistem. Există numeroase cazuri de comensalism. O plantă sau un animal, fiecare în parte, poate servi drept suport sau adăpost pentru organismele altei specii. Corpul unei specii de macrofite acvatice servește ca suport pentru hidre, dar și pentru multe specii de alge microscopice, fără ca acestea să aducă vreun rău gazdei. Interiorul corpului unor animale nevertebrate poate servi drept adăpost pentru alte organisme nevertebrate mărunte din cadrul biocenozei acvatice. Spongierii adăpostesc în cavitatea corpului numeroase organisme comensale care profită de adăpost și de particule de hrană aflate în apa filtrată permanent de gazde. Fiecare spongier își are comensalii săi care pot fi bacterii, alge monocelulare, celenterate, viermi, microcrustacei ș. a. În camera paleală a scoicilor, în camera branhială a racilor pot exista specii de viermi, larve de insecte, care profită de aceste adăposturi în care circulă apa cu particule nutritive. Dacă numărul nu este mare gazda nu este afectată. Un alt caz îl reprezintă larvele de scoică. La început stau fixate pe branhiile materne. Primăvara ies în apă și se fixează de branhiile și înotătoarele peștilor. După un timp se desprind și cad la fundul bazinului acvatic, unde își continuă viața. Acest mod de comensalism asigură răspândirea scoicii cu ,ajutorul peștilor. În cuiburile de furnici, există adesea numeroase insecte care profită de adăpost și se hrănesc cu resturile lor alimentare. Relația de comensalism există între unele specii de păsări și mamiferele copitate. Ciocârlia (Alauda arvensis), pițigoiul cu cap negru (Parus articapillus), potârnichea comună (Perdix perdix), potârnichea albă (Lagopus lagopus) însoțesc în cursul iernii turmele copitatelor domestice și sălbatice hrănindu-se împreună cu ele.

Relații interspecifice bilateral pozitive sunt reprezentate de mutualism și protocooperare.

Mutualismul (+ +) constă în relații interspecifice bilaterale pozitive. În biocenoze există numeroase populații care în relația directă sunt afectate reciproc. Acțiunea este pozitivă și devine dependentă. Funcțional constituie o modalitate de conviețuire. Relațiile interspecifice de mutualism cu una sau mai multe specii sunt foarte răspândite și diversificate. Simbioza este o asociere durabilă între două organisme de specii diferite. Relațiile sunt reciproc favorabile. Ambele populații au avantaj din această conviețuire și au importanță în evoluție. Prin simbioză se creează posibilități noi de viață. Organismele pot depăși unele dificultăți privind aprovizionarea cu substanțe nutritive sau pot învinge vitregia unor factori de mediu. Lichenii au luat naștere ca rezultat al relațiilor de mutualism dintre o ciupercă și o algă. Bacteriile fixatoare de azot conviețuiesc obligatoriu cu plantele. Multe specii de bacterii trăiesc în simbioză cu plantele superioare. Speciile de bacterii din genul Rhizobium se află în relație directă de metabolism cu speciile plantelor leguminoase (mazăre, fasole, lucemă, trifoi, salcâm). Ele fixează azotul molecular necesar plante lor, iar plantele le asigură nutriția. La locul de existență al bacteriilor pe rădăcini se formează nodozități. În afară de leguminoase există numeroase specii de plante din familiile Coniferae. Betulaceae, Ericaceae, Myricaceae, Rhamnaceae, Rosaceae, Liliaceae, Orhidaceae etc. care se află în relație de mutualism (simbioză) cu alte specii de bacterii. Fenomenul este pus în evidență la peste 200 specii de angiosperme.

Micorizele ectotrofe și endotrofe constituie conviețuirea dintre anumite specii de ciuperci și specii de arbori forestieri, dintre anumite specii de ciuperci și specii de plante erbacee. Așa sunt ciupercile din genurile Rhizoctonia, Boletus, ciuperci din familiile Agaricaceae, Tuberaceae. Conviețuirea este esențială pentru dezvoltarea arborilor sau a altor plante unde există această relație. Raportul simbiotic constă în schimbul reciproc de substanțe. Planta furnizează glucide ciupercii, iar aceasta apă cu sărurile minerale și produșii asimilabili cu azot. Ciuperca se substituie perișorilor radiculari îndeplinind funcția de absorbție.

Există, de asemenea, conviețuiri obligatorii dintre diferite specii de plante și animale, dintre diferite specii de animale și bacterii, dintre diferite specii de animale (insecte) și ciuperci. Unele specii de protozoare se află în relație de mutualism cu diferite specii de alge monocelulare. Relații asemănătoare se cunosc la spongieri, celenterate, viermi turbelariați, moluște. Speciile de insecte care se hrănesc cu celuloză conțin în intestin bacterii simbionte care o degradează. Termitele au în intestin specii de protozoare flagelate care intervin în degradarea lemnului sau a celulozei ingerate. Între multe specii de plante și unele specii de insecte există strânse relații de mutualism. Florile plantelor și corpul insectelor au adaptări morfologice perfecte pentru a realiza polenizarea. Florile asigură prin nectar și polen hrana insectelor, iar acestea în căutarea ei înfăptuiesc trecerea polenului de pe stamine pe stigmat. Polenizarea este un act ecofiziologic important și indispensabil vieții plantelor. Continuată de fecundare și fructificare asigură perpetuarea speciei. Pe de altă parte nectarul și polenul servesc ca hrană insectelor menținându-le în ecosistem.

Protocooperarea (+ +) constă în alt fel de relații bilaterale pozitive, în care ambele specii sunt avantajate. Ea se stabilește între două specii din biocenoză pe o perioadă limitată, unde fiecare profită de prezența celeilalte. Conviețuirea nu este obligatorie și este de scurtă durată. Ele pot trăi și independent. Asemenea relații se întâlnesc la actinii și crabi. Actinia, specie sedentară. se fixează pe spatele crabului. Ea profită de mobilitate și nutriție prin mișcarea crabului. În plus poate utiliza resturile de hrană rămase crabului. Crabul este apărat de actinie, protejându-l de paraziți și alți dușmani prin tentaculele ei urzicătoare. Unele insecte, cum sunt cantaridele care trăiesc pe flori, realizează incidental și polenizarea lor.

Relațiile interspecifice bilateral negative sau competiția (- -) corespund atitudinii de concurență, de întrecere între indivizii a două sau mai multor populații privind unele activități trofice sau de altă natură din biocenoză. În biocenoză există populații care se află în concurență pentru aceleași resurse ale mediului, pentru aceeași hrană, același fel de adăpost, același factor ecologic indispensabil vieții. În cadrul competiției pentru aceeași cauză sau scop pot fi afectate ambele populații. Concurența acționează negativ pentru ambele populații în privința creșterii, reproducerii și supraviețuirii lor. În cele mai multe cazuri, în cadrul acestei lupte, una dintre populații care este cel mai puțin adaptată scopului competițional poate fi eliminată din biocenoză. Competiția interspecifică are în acest mod un rol important în reglarea compoziției biocenozelor. De exemplu, la formarea unei păduri există mai multe specii (populații) de plante lemnoase. Aflate în competiție pentru lumina atât de necesară fotosintezei, rămân în biocenoză speciile care au potențialul cel mai rapid de creștere. Speciile care nu pot folosi suficient lumina sunt eliminate din biocenoză și respectiv din ecosistem. În pădurile de foioase plantele ierboase intră în competiție cu arborii pentru lumină și apă. Vegetația ierboasă este mai bogată înainte ca frunzișul arborilor să se dezvolte complet. Unele specii își desfășoară ciclul de dezvoltare până la creșterea frunzișului arborilor. Așa sunt plantele vernale: ghiocelul, vioreaua etc. Când în sol apar deficite de apă, ea devine factorul predominant al competiției. Competiția între populațiile de plante poate apărea și pentru un element mineral sau altul (azot, fosfor).

La animale competiția se duce în special pentru teritoriu sau pentru resursele de hrană. Ea îmbracă aspectul unei lupte directe de înlăturare a concurentului. Acest aspect este întâlnit la păsări, mamifere. În timpul creșterii puilor necesitățile pentru resursele alimentare sunt sporite. În funcție de ele diferite specii ocupă și apără un teritoriu de dimensiuni variate. Odată cu încheierea stadiului de creștere a puilor, comportamentul competitiv slăbește la unele specii, mai ales la cele migratoare. Păsările sedentare își păstrează teritoriul și în timpul iernii. Rozătoarele au simțul teritoriului foarte dezvoltat.

Relațiile interspecifice unilateral pozitive și unilateral negative sunt reprezentate de parazitism și prădătorism. .

Parazitismul (+ -) reprezintă relațiile unilateral pozitivă și unilateral negativă dintre două organisme aparținând la specii diferite. Relația este obligatorie. Implică efect pozitiv pentru parazit și efect negativ pentru gazdă. Paraziții aduc totdeauna prejudicii gazdelor. Parazitismul este o adaptare secundară la un moment de nutriție particular a unor organisme care inițial au fost libere. Schimbarea condițiilor de mediu, prin modificarea componentelor mediului a tulburat echilibrul între ele și biotopurilor.

Adaptarea la noile condiții a unor grupe de viețuitoare a constat în apariția de modificări chimice, fiziologice, morfologice și comportamentale ce le-au permis trecerea la viața parazitară. Parazitismul ca fenomen ecologic este foarte răspândit în natură. Virusurile sunt în totalitate parazite. Unele micoplasme, bacterii, ciuperci, animale nevertebrate sunt parazite și ele. Parazitismul este întâlnit la unele plante superioare și chiar la unele animale vertebrate.

Relațiile dintre parazit și gazdă sunt deosebit de complexe. Parazitul profită de pe urma gazdei. Își procură de la ea toate cele necesare vieții. Gazda manifestă diferite grade de suferință. Uneori între parazit și gazdă se stabilește un echilibru. Alteori pe lângă spolierea hranei de către parazit se adaugă inocularea gazdei cu substanțe toxice, care îi tulbură metabolismul, îi afectează funcția reproducătoare, ducând în cele din urmă la moarte (fapt care se întâmplă de obicei după terminarea dezvoltării parazitului). Organismul parazitat adesea își mobilizează mijloacele de apărare pentru a supraviețui. Are loc hipertrofierea celulelor parazitate, izolarea parazitului de țesăturile din jur ale gazdei, formarea de anticorpi etc. Intensitatea relațiilor dintre parazit și gazdă sunt influențate într-un sens sau altul de condițiile ecologice externe. În majoritatea cazurilor, metaboliții produși de paraziți provoacă gazdei simptome de boală.

În biocenoză parazitismul poate fi accidental, facultativ sau obligatoriu. Există asocierile parazit animal pe gazdă animal sau om, de exemplu viermii paraziți la animale și om; parazit animal și gazdă plantă, de exemplu insectele galicole minere; parazit plantă și gazda tot plantă, exemplu ciupercile parazite pe plantele superioare, plante superioare parazite tot pe plante superioare așa cum sunt muma-pădurii (Lathraea squamaria) parazită pe rădăcinile arborilor și arbuștilor din păduri, lupoaia (Orobanche minor) parazită pe rădăcinile de trifoi, lucernă, mazăre, floarea-soarelui și alte plante, cuscuta (Cuscuta campestris) plantă volubilă parazită pe tulpinile de lucernă, trifoi, viță-de-vie.

Prădătorismul (+ -) este relația dintre două viețuitoare în care una numită prădător, are avantaje pozitive, iar a doua, numită pradă suferă efecte negative. Între indivizii a două specii ce se află pe nivele trofice diferite relația este antagonistă și obligatorie. Prădătorul (răpitorul) își omoară prada. Prădătorismul este întâlnit atât în ecosistemele terestre cât și în cele acvatice. În ecosistemele terestre afidele sunt vânate de coccinele; șobolanul negru este prădător, vânează insecte, puii unor păsări etc., dar devine pradă pentru răpitoarele de noapte cum sunt cucuveaua și buha; lupul este prădător, iar indivizii din populațiile de ierbivore devin pradă, exemplele pot continua. În ecosistemele acvatice peștii răpitori știuca, șalăul, somnul, bibanul sunt prădători, având ca pradă pești din cadrul altor populații sau chiar puiet din populația lor. La rândul lor prădătorii devin pradă când sunt pescuiți de om sau prinși de păsările ichtiofage. Între populația prăzii și cea a prădătorului apar oscilații numerice ce duc la reglarea numărului și densității în biocenoză. Prădătorul și prada au o serie de adaptări ce devin caracteristice pentru specie. Prădătorul are simțul mirosului și văzul bine dezvoltate, agilitate în mișcări, gheare și dinți puternici, viteza mare de deplasare, culoare de protecție ș. a. Comportamentul de prindere a prăzii diferă de la o specie la alta. Prada se sustrage prădătorului prin modificarea aspectului morfologic și al culorii, prin comportament adecvat, prin ascundere, fugă, apărare activă etc. În afară de animale există și ciuperci prădătoare. Ele fac parte din Entomophthorales sau din Moniliales. Prada este constituită din protozoare, nematode din sol, mai rar rotiferi. Modalitățile de capturare a prăzii sunt prezentate în cadrul lanțurilor trofice zoofage.

În biocenoză toate relațiile menționate au semnificație ecologică deosebită. Relațiile bilateral neutre, unilateral neutre, unilateral pozitive sau negative, bilateral pozitive și bilateral negative demonstrează legăturile complexe care există între populațiile biocenozei ce interacționează direct. Multitudinea de aspecte a acestor relații și dinamica factorilor ecologici abiotici în prezența cărora se desfășoară conferă biocenozei o individualitate sistemică suprapopulațională fenomenologică caracteristică.

3.5.13.10.2. Relații interspecifice fabrice, forice, de

reproducere,apărare și trofice

În biocenoză pe lângă relațiile interspecifice cu efect direct, există numeroase alte relații interspecifice cu caracter mai general sau particular care integrează populația în sistem. Fiecare din aceste relații posedă o anumită semnificație ecologică.

Relațiile interspecifice fabrice sau de construcție apar atunci când indivizii unei specii folosesc ca material de construcție indivizii unei alte specii sau rămășițele lor (B. Stugren, 1982). Larvele de tricoptere trăiesc pe fundurile apelor curgătoare. În funcție de specie, unele își construiesc căsuțe din frunzele plantelor căzute în apă. Castorii, produc mari modificări în regimul râurilor construind baraje din tulpinile arborilor. Barajele cunoscute și sub numele de zăgazuri ridică nivelul apei râului menținând-o la o cotă constantă. Locuințele lor aflate deasupra nivelului apei sunt niște movile în formă de cuptor cu pereții groși construiți din ramuri, scoarță de copac, pământ, lut și nisip. Interiorul este divizat în cameră de locuit și camere pentru provizii. Adăposturile au mai multe căi de acces care pornesc de sub apă. Prin activitatea castorilor multe pâraie mici sunt transformate într-un șir de bălți dispuse în lungul albiei. Ei transformă aproape în întregime peisajul unde trăiesc.

Relațiile interspecifice forice sau de transport sunt numeroase în natură. Ele servesc la răspândirea unor populații de plante și animale, care poate fi întâmplătoare. Semințele unor plante, părți din plante, ouă de animale nevertebrate, ovule fecundate de pești, mici animale nevertebrate pot fi transportate la mari distanțe de păsări prin agățarea lor pe corp. Există însă relații interspecifice specializate în răspândirea speciilor. Relațiile de această natură se stabilesc între populațiile a două specii. Indivizii unei specii din biocenoză transportă și răspândesc indivizii unei alte specii. Pentru aceasta există adaptări morfologice corespunzătoare. Fructele și semințele unor plante au cârlige care permit agățarea lor de blana animalelor. Alte semințe de plante (Viola,Chelidonium) au formațiuni nutritive mult căutate de furnici, cu care ocazie le asigură răspândirea. Semințele multor specii de plante ajung în tubul digestiv al animalelor (păsări, mamifere); ele nu sunt vătămate; eliminate la exterior pot fi răspândite în alte locuri, uneori pe întinderi mari. Semințele de măcriș mărunt (Rumex acetosella) trec prin intestinul de vacă, cal, porc fără a fi distruse. La fel multe semințe de plante trec prin intestinul păsărilor fără a li se afecta integritatea și puterea germinativă. Prin deplasarea acestor animale dintr-un loc în altul le asigură transportul și diseminarea. În mediul acvatic ouăle de rezistență ale unor crustacee (Phyllopoda, Copepoda, Cladocera) trec prin intestinul peștilor, păsărilor, mamiferelor fără a fi vătămate. Mulți acarieni acvatici sunt transportați în stadiul larvar de către insecte etc.

Relațiile interspecifice legate de reproducere se găsesc la populațiile a două specii aflate în interacțiune. Una asigură condițiile necesare pentru construirea cuibului sau pentru depunerea pontei celeilalte (P. Neacșu, 1984). Arborii cu scorburi asigură cuibăritul și depunerea pontei pentru unele specii de păsări. În mediul acvatic plantele submerse și emerse servesc ca substrat pentru depunerea pontei a numeroase animale nevertebrate. Unele specii de păsări cum sunt lișița (Fulica atra), corcodeiul (Podiceps cristatus) își fac cuiburile în desișul stufărișurilor. Lipsa acestora din perimetrul acvatic exclud aceste specii din biocenoză deși hrana este suficientă. Peștii din genul Rhodeus nu se pot înmulți dacă nu există scoici din genul Unio. Ei își depun icrele în camera paleală a acestora. Insectele galicole nu-și pot depune ponta dacă în biocenoză lipsește planta gazdă. Plantele entomofile nu se pot înmulți dacă lipsesc insectele polenizatoare. Uneori, la multe specii de plante există o strânsă relație ecologică de reproducere între conformația morfologică a florii și corpul insectei.

Relatiile interspecifice de apărare se stabilesc între două specii în care una asigură protecția celeilalte. Asemenea relații există între plante și animale, precum și între diferite specii de animale. Desișurile plantelor ierboase, desișul arbuștilor și arborilor asigură excelente ascunzișuri pentru diferite specii de animale. Unele specii de animale își găsesc adăpost în locuințele altor animale. Peste 1000 specii de animale nevertebrate găsesc adăpost în furnicare. Alte animale își caută adăpost pentru apărare în corpul altor animale. Așa sunt diferiți viermi, larve de insecte, microcrustacei care se adăpostesc în camera branhială a racilor, în interiorul spongierilor etc. În pereții cuiburilor mari ale unor păsări răpitoare își fac cuibul unele păsări mici, primind din partea acestora adăpost protector sigur. Unele specii de pești se adăpostesc printre tentaculele unor specii de actinii care sunt datate cu celule urticante. Unele insecte imită animale care sunt înzestrate cu mijloace eficiente de apărare. Numeroase diptere imită prin forma corpului și colorație numeroase himenoptere veninoase. Există specii de fluturi care imită viespile și albinele. Mimetismul este pentru ele o adaptare eficientă contra unor răpitori.

Relațiile interspecifice trofice sunt diversificate, se merge de la forme simple de comensalism, mutualism până la prădătorism și parazitism. Conținutul legăturilor trofice însă este întotdeauna același. Fiecare specie prin indivizii săi biologici reprezintă o verigă în transferul și transformarea substanțelor și energiei în ecosistem. Relațiile interspecifice trofice se realizează între niveluri trofice succesive, ce corespund verigilor succesive ale lanțurilor trofice. Relații trofice există și între speciile aceluiași nivel trafic.Între ele nu există schimb de substanță și energie, dar apare competiția pentru sursele de hrană, de lumină, de spațiu. Competiția interspecifică se desfășoară pentru surse de trai asemănătoare. Rezultatul competiției este elaborarea diferitelor adaptări ale populațiilor prin specializări nutritive, comportamente și succesiuni la locul de hrană, separarea parțială sau totală a nișelor, separarea spațială ș. a. Adaptările reciproce ale speciilor din același nivel trofic și din niveluri trofice diferite determină creșterea interdependenței și integralității biocenozei.

După caracterul nutriției,în biocenoză există specii autotrofe și heterotrofe. Speciile autotrofe fotosintetizante folosesc în nutriție substanțe minerale și pentru sinteză energia solară. Bacteriile chemosintetizante se hrănesc cu substanțe minerale și folosesc pentru sinteza materiei organice energia proceselor oxidative. Speciile heterotrofe cuprind animalele, bacteriile și ciupercile saprofite. După felul hranei animalele sunt fitofage, zoofage și omnivore. În biocenoză există populații stenofage cu nutriție strict specializată, de exemplu lipitoarea care se hrănește numai cu sânge sau unele insecte care se hrănesc numai cu nectar și polen, și animalele eurifage, cu nutriție variată. Relațiile interspecifice atât de diversificate se realizează între aceste grupuri mari de organisme.

3.5.13.11. Structura trofică a biocenozei

Între populațiile biocenozei există numeroase raporturi și relații de nutriție. După modul de hrănire toate populațiile biocenozei se grupează funcțional în producători primari, consumatori și descompunători sau reducători.

Producătorii primari sunt reprezentați prin toate plantele fotosintetizante, bacteriile fotosintetizante și bacteriile chimiosintetizante. Plantele fotosintetizante terestre, plantele fotosintetizante acvatice submerse și emerse, indiferent de mărimea lor, au însușirea de a transforma prin sinteză materia anorganică (CO2, săruri minerale, apă) în materie organică (glucide, lipide, protide) folosind ca sursă de energie lumina solară. Sinteza se realizează în prezența și sub acțiunea clorofilei. Bacteriile fotosintetizante folosesc ca sursă de energie tot lumina solară, iar fotosinteza se realizează sub acțiunea pigmenților purpurii bacteriopurpurina și bacterioclorina. Bacteriile chemosintetizante folosesc pentru sinteza substanțelor organice energia chimică rezultată din oxidarea unor substanțe anorganice. Din această categorie fac parte bacteriile nitrificatoare, bacteriile sulfuroase și bacteriile feruginoase care trăiesc în ecosistem atât în condiții de aerobioză cât și de anaerobioză. Bacteriile nitrificatoare sunt foarte răspândite în soluri, cele sulfuroase în soluri și ape sulfuroase, iar bacteriile feruginoase în ape și soluri care conțin compuși feroși. .

Consumatorii sunt organisme heterotrofe care nu pot sintetiza substanțe organice pornind de la componente abiotice constând din apă, CO2, săruri minerale, energie solară și energie chimică. Ele consumă alte organisme sau părți din alte organisme. După hrana pe care o consumă aceste organisme se diferențiază în consumatori primari și consumatori secundari.

Consumatorii primari sau fitofagii folosesc ca hrană plantele. Din această categorie fac parte unele specii de moluște, crustacee, insecte și animalele vertebrate erbivore.

Consumatorii secundari sau carnivorele cuprind diverse grupe de animale care se hrănesc cu alte animale. În funcție de hrana consumată acestea sunt carnivore primare, secundare și terțiare. Carnivorele primare sunt consumatori secundari de ordinul I. Se hrănesc cu animale fitofage. Din această categorie fac parte insectele prădătoare, păsările răpitoare, mamiferele carnivore. Carnivorele secundare sunt consumatori secundari de ordinul II, III etc. Se hrănesc cu carnivorele primare dar și cu alte animale. Așa sunt unii hiperparaziți și prădătorii carnivorelor primare. Carnivorele terțiare sau de vârf sunt consumatori tertiari sau de vârf. Acestea sunt organisme animale de talie mare care nu cad ușor pradă și nu sunt consumate de alte animale. Din această categorie fac parte acvila, ursul, râsul, leul, rechinul etc. Funcția lor în ecosistem constă în utilizarea ultimelor resurse energetice ale substanței vii. Carnivorele de vârf pier prin moarte fiziologică (de bătrânețe) sau provocată de boli.

Un loc aparte în categoria consumatorilor îl ocupă organismele detritofage, necrofage și saprofage. Detritofagii sunt animale care se hrănesc cu detritus vegetal sau animal. Detrirosul este format din fragmente de material organic provenit de la plantele și animalele moarte. Necrofagii sunt organisme animale care se hrănesc cu cadavrele unor organisme moarte. Din această categorie fac parte vulturul pleșuv negru, hiena, gândacii din genurile Necrophorus, Silpha, Dermestes, Saedurus etc. Saprofitele sunt ciuperci din genurile Saprolegnia, Mucor, Rhizopus. Acestea se hrănesc cu resturi de plante, uneori și de animale care grăbesc fragmentarea și descompunerea lor.

Descompunătorii sunt reprezentați de bacterii și ciuperci microscopice care au rolul de degradare a materialului organic până la substanțe simple accesibile producătorilor. În activitatea lor descompunătorii folosesc parțial produsele descompunerii. Bacteriile atacă mai ales cadavrele animalelor, iar ciupercile corpul plantelor moarte sau părți din acestea. Substanțele organice complexe sunt aduse la stadiul de elemente chimice, redate biotopului și refolosite de producătorii primari.

Aceste grupe mari de organisme diferențiate între ele după funcția trofică formează în ecosistem niveluri trofice diferite între care se stabilesc relații trofice interspecifice.

Nivelul trofic este format din totalitatea organismelor care îndeplinesc în biocenoză aceeași funcție trofică și se despart de producătorii primari prin același număr de trepte. De exemplu, plantele verzi producătoare de materie organică reprezintă primul nivel trofic. Consumatorii primari reprezentați prin organismele fitofage formează al doilea nivel trofic. Consumatorii secundari de ordinul I sau carnivorele primare formează al treilea nivel trofic etc. Numărul niveluri lor trofice într-o biocenoză variază. De regulă, nu este mai mic de trei. Nivelurile trofice într-o biocenoză indică funcțiile lor trofice. Există specii care prin regimul lor de hrană fac parte din mai multe niveluri trofice, sunt polifuncționale. Ele se încadrează în mai multe niveluri trofice, proporțional cu ponderea componentelor hranei (a biomasei) folosite. Mulțimea de indivizi și masa se reduc de la nivelul consumatorilor primari spre consumatorii tertiari sau de vârf. Relațiile cantitative între nivelurile trofice formează grafic piramidele ecolgice. Piramidele cuprind în trepte numărul indivizilor, biomasa lor sau energia.

Piramidele numerice sau eltoniene au fost introduse în știință de Ch. Elton (1927). Ele redau relațiile cantitative dintre nivelurile trofice existente în biocenoză și reprezintă o piramidă a numerelor. Numărul de indivizi dintr-un nivel trofic este dependent de numărul de indivizi din alt nivel trafic. În mediul acvatic lacustru sau marin, planctonul ca biocenoză posedă o ierarhizare negativă a numărului de indivizi pe niveluri trofice de la bază către vârf. Aici producătorii primari sunt algele planctonice, organisme mici, microscopice. Numărul lor este foarte mare, au longevitate mică și ritm de reproducere intens.

În celelalte niveluri trofice ce se succed numărul de indivizi scade treptat, acestora le crește talia, longevitatea și le scade ritmul de reproducere. Într-o pajiște sau fâneață, producătorii primari reprezentați de plantele ierboase formează baza trofică. Nivelurile nutriționale următoare sunt consumatorii primari reprezentați de insectele fitofage, consumatorii secundari de ordinul I sau carnivorele primare constând din insecte zoofage, consumatorii secundari de ordinul II sau carnivorele secundare constând din păsări insectivore și consumatorii (carnivori) tertiari sau de vârf. Insectele fitofage din pajiști sau fânețe sunt reprezentate prin specii de homoptere, hemiptere, himenoptere care se hrănesc cu nectar și polen, coleoptere. Insectele zoofage sunt specii de coccinelide și cicindelide la care se adaugă speciile de păianjeni. Păsările insectivore sunt specii de pițigoi și rândunele. Păsările răpitoare sunt uliul păsărilor.

Cu totul altfel se prezintă situația într-o pădure sau într-un lac unde producătorii primari sunt plante mari. Într-o pădure de molid sau de fag numărul producătorilor primari este mai mic decât al insectelor fitofage. Nivelurile trofice următoare corespund scadent numeric spre consumatorii terțiari. Într-un lac plantele emerse și submerse au un număr mai mic de indivizi în comparație cu numărul animalelor fitofage, majoritatea nevertebrate. De la acest nivel trofic numărul consumatorilor scade progresiv către consumatorii de vârf. Și într-un caz și în altul piramida trofică are o cu totul altă configurație.

Piramida de biomasă exprimă greutatea indivizilor de pe diferite niveluri trofice. Fiecare nivel trofic înmagazinează o anumită greutate sau biomasă, avantajând speciile care au talia mare. Pădurile de fag sau de molid au biomasa mult mai mare decât biomasa din nivelurile trofice următoare. În mediul acvatic, lac, mare sau ocean, producătorii primari reprezentați de algele microscopice (fitoplancton) au biomasa mai mică decât a consumatorilor fitofagi (zooplancton fitofag), precum și față de restul consumatorilor (secundari, terțiari). Și totuși, întreaga biocenoză se bazează trofic pe activitatea de sinteză a materiei organice realizată de producători. Explicația constă în reînnoirea rapidă a biomasei producătorilor prin reproducere, față de consumatori aflați pe diferite niveluri trofice. Acest lucru face posibilă susținerea unui număr de consumatori ce depășesc prin biomasă pe cea a producătorilor. .

Piramidele energetice evidențiază cel mai bine prezența cantitativă a organismelor în ecosistem. Raporturile între nivelurile trofice sunt exprimate prin producție în kcal.

Piramidele inverse de biotop au în vedere activitatea de explorare a teritoriului pentru căutarea de hrană a animalelor zoofage. Acest model elaborat de [NUME_REDACTAT] (1966) al piramidei cu vârful în jos evidențiază faptul că numărul de biotopuri în care este activă o specie este mai mic pe niveluri trofice inferioare și mai mare pe niveluri trofice superioare. Piramida are în considerare existența în biotop a tuturor specii lor specializate trafic. Speciile fitofage sedentare sunt atașate trofic de un singur ecosistem unde găsesc hrană suficientă pentru a supraviețui și a se reproduce. Speciile zoofage însă, mai ales consumatorii tertiari, sunt nevoite să parcurgă distanțe mari pentru a-și procura hrana. Ele depășesc limitele biotopului specific și pătrund în mai multe biotopuri. De exemplu, speciile din familiile stafilinide, crisomelide etc. care sunt fitofage găsesc într-o fâneață hrană suficientă. O pasăre insectivoră însă, cum este rândunica (Hirudo rustiea), trebuie să parcurgă mai multe câmpii și livezi în căutare de insecte. O pasăre răpitoare controlează lanțurile și rețelele trofice din mai multe biocenoze ce aparțin la ecosisteme diferite. Șorecarul (Buteo buteo), pasăre răpitoare, își face cuibul în liziera pădurii. El își caută hrana acolo dar și în alte biotopuri. Explorează trofic pajiștile, pășunile, terenurile de cultură, perdelele forestiere de câmpie și alte locuri .Conceptul de piramidă inversă de biotop introdus de Ch. Elton evidențiază faptul în sine: cu cât este situat mai sus nivelul trofic în piramida numerelor, cu atât mai mare este suprafața exploatată ca sursă de hrană de membrii săi și cu atât mai mare este numărul biotopurilor vizitate în căutare de hrană.

Piramida inversă de biotop corespunde lanțurilor trofice puse în mișcare de insectele fitofage. Nu același lucru se întâmplă când lanțul trofic este pus în mișcare de păsări carnivore și mamifere erbivore. Situate pe nivelul consumatorilor primari exploatează suprafețe întinse ce aparțin mai multor biotopuri. Așa sunt guguștiucul (Streptopelia decaoto), porumbelul gulerat (Columba palumbus), iepurele de câmp (Lepus europaeus), cerbul (Cervus elaphus). Rețeaua lor trofică însă nu este organizată după principiul piramidei inverse de biotop, deși ca și consumatorii terțiari, aceste specii constituie o a doua intreprindere productivă migratoare (B. Stugren, 1982).

Toate biocenozele ecosistemelor posedă niveluri trofice. Între nivelurile trofice ale fiecărei biocenoze există o înlănțuire a fenomenelor nutriționale. Indivizii biologici dintr-un nivel trofic sunt consumați de indivizii unui alt nivel trofic: Producătorii primari sunt consumați de animalele fitofage, acestea, consumate de animalele carnivore primare, la rândul lor sunt consumate de carnivorele secundare. Fiecare grup de organisme devine sursă de hrană pentru un alt grup de organisme, rezultând lanțurile trofice.

Lanțuri trofice. Lanțul trofic exprimă seria de specii din cuprinsul biocenozei care consumă și sunt consumate. El reprezintă o unitate trofodinamică de transformare și circulație a substanței și energiei în ecosistem. Substanța organică care înglobează energia circulă de la o specie la alta într-un singur sens. Lanțurile trofice se realizează între niveluri trofice diferite. Fiecare verigă a lanțului trofic este formată dintr-o populație a unei specii cu un anumit număr de indivizi. Numărul verigilor din lanțul trofic este în general mic. Biomasa verigilor finale depinde de lungimea lanțului trofic, cu cât lanțul trofic va fi mai scurt, cu atât biomasa va fi mai mare. În cadrul lanțului trofic biomasa animalelor erbivore va fi mai mare decât a carnivorelor.

Legăturile trofice cimentează relațiile dintre specii contribuind la integralitatea biocenozei. Biocenoza are de obicei următoarele tipuri de lanțuri trofice: fitofage (pradă prădător), detritivore, necrofage și saprofage, bacterivore, parazitice, zoofage (de plante carnivore). Numele lanțului trofic este conferit de sursa de hrană care fonnează prima lui verigă. Săgețile indică sensul transferului de substanță organică și energie. În cadrul lanțului trofic, consumatorul are de obicei un spectru destul de larg privind sursa de hrană. El consumă organismele vegetale și animale care aparțin mai multor specii ce provin din ecosistemul respectiv sau din alte ecosisteme limitrofe. De exemplu, mamiferele erbivore, când pasc, prind cu limba și introduc în gură mai multe fire de iarbă care aparțin mai multor specii. Ele pot trece dintr-un ecosistem de pajiște în unul de pădure unde procedează la fel. Libelulele sunt specii carnivore răpitoare, care aparțin ecosistemului acvatic. În nutriția lor folosesc insecte de diferite specii care aparțin ecosistemului acvatic (țânțari, diferite specii de efemere și de agrionide etc.) dar și specii de insecte care provin din ecosistemele terestre limitrofe cum sunt unele specii de coleoptere (cărăbușul), himenoptere (viespe), diptere (tăun, muscă) etc. pe care le prind din zbor .

Lanțuri trofice fitofage (pradă – prădător) sunt comune biocenozelor. Se întâlnesc foarte frecvent. Relația pradă – prădător constituie tipul principal de relație trofică din ecosistem. Sunt formate din 5 – 6 verigi, rar se depășește acest număr. La baza sau originea acestor lanțuri trofice se află producătorii primari autotrofi reprezentați prin plantele verzi. Producătorii pot fi plante mari (macrofite) sau plante mici, microscopice reprezentate de alge (microfite). Prima verigă o formează plantele, motiv pentru care se mai numesc și lanțuri trofice erbivore. Apreciem că acordarea denumirii de lanț trofic fitofag (pradă – prădător) este corectă, având în vedere că plantele sunt ființe vii și părți din corpul lor sau corpul în întregime (cazul algelor) devin pradă pentru animalele fitofage după care urmează 2 – 3 grupe de animale zoofage. Există numeroase exemple de lanțuri trofice. În pădurile noastre unul din lanțurile trofice este constituit din următoarele verigi: frunze arbore → afide → coccinelide → păianjeni → păsări insectivore → păsări răpitoare (sau mamifere răpitoare); într-o pajiște: plante erbacee → iepure → nevăstuică (sau vulpe, râs, lup, câini hoinari, pisici hoinare); sau plante erbacee → Iăcuste → păsări insectivore → păsări răpitoare (uliul); pe goluri de munte de la 2000 m în sus: plante erbacee → marmotă→ răpitoare de zi (vulturi) sau câini ciobănești; într-o livadă de meri: măr→ cariul mare de scoarță → ciocănitoarea pestriță mare → uliul păsărelelor; într-o cultură de grâu: grâu → om, grâu → hârciog → pasăre răpitoare, porumb → porc → om; într-o baltă sau în lac: alge → crustacei filtratori (cladocere, copepode) → puiet de pește → pești răpitori → păsări ihtiofage (sau omul); în tundră: licheni → reni → om.

Pe traiectul acestor lanțuri trofice de obicei are loc o descreștere a numărului de indivizi pentru fiecare verigă concomitent cu creșterea taliei consumatorului. Substanța organică sub formă de hrană trece de la plante la animale fitofage și de la ele la cele carnivore. Consumatorii fitofagi vin direct în legătură cu plantele care sintetizează substanța organică, Ei prelucrează un volum mare de biomasă vegetală pe care o transformă în biomasă animală cu conținut mai mare de energie. Aceasta trece mai departe în organismul carnivorelor până la consumatorii terțiari. Consumatorii nu pun în circulație întreaga biomasă a specii lor, o parte din ea devine masă organică moartă (necromasă) care intră în sfera de activitate a organismelor detritivore, necrofage și saprofage.

Lanțuri trofice detritivore joacă un mare rol în natură, fiind în toate ecosistemele. Au la bază detritusul organic de origine vegetală sau animală.

Detritusul reprezintă prima verigă care furnizează energia pentru întreg șirul de populații din lanț. Veriga a doua este ocupată de un animal detritivor, următoarele verigi sunt ocupate de animale zoofage. Asemenea lanțuri trofice sunt întâlnite din abundență în orizontul organic al pajiștilor, în orizontul organic și litiera pădurilor, pe fundul apelor cu depozite organice etc. De exemplu, într-un lac, într-o baltă lanțul trofic are următoarele verigi: nămol cu detritus organic → larve chironomide → plătică → pește răpitor → om ; în orizontul organic al pajiștilor: detritus → râme → cârtiță. La ingerare, detritusul nu este pur. El conține microorganisme (bacterii, protozoare), care împreună cu detritusul formează prima verigă a lanțului trofic detritivor.

Lanțuri trofice necrofage și saprofage. Nutrițional sunt apropiate de detritivore, fără a se confunda cu acestea. Lanțul necrofagilor este format din animale care se hrănesc cu plante moarte, netransformate în detritus sau din animale care se hrănesc cu cadavrele altor animale. Cu plante moarte se hrănesc termitele și multe specii de coleoptere. Cu cadavrele animalelor se hrănesc larvele unor insecte din grupul dipterelor și coleopterelor, unele specii de crustacee, unii pești, păsări (vulturi, pescăruși), unele mamifere (hiene). Lanțul saprofitelor este format din ciuperci și bacterii care se hrănesc cu resturi de plante și animale. Cu ciupercile mari (macromicete) se hrănesc unele larve de insecte, insecte adulte, gasteropode (limax), unele mamifere (porc sălbatic, omul). Ciupercile mari, ciupercile microscopice și bacteriile prin activitatea lor nutrițională produc rnineralizarea organismelor moarte. Procesul este complex și are loc în mai multe etape succesive. În fiecare etapă intervin anumite grupe de bacterii sau ciuperci care duc în final la eliberarea elementelor minerale și reutilizarea lor de către plantele autotrofe. În general, lanțul trofic este format dintr-un număr mai mic de verigi decât la precedentele.

Lanțuri trofice bacterivore au ca sursă de hrană biomasa bacteriilor și sunt consumate de alte viețuitoare. În apele continentale (lacuri, bălți) bacterioplanctonul este utilizat drept hrană de zooplancton. Aici lanțul trafic are următorul aspect: bacteriile din plancton → parameci → pureci de apă (Daphnia pulex); bacterii → ciclop; bacterii → rotiferi. În sol, lanțurile trofice bacterivore se desfășoară în capilarele și lacunele acvifere. Aici bacteriile constituie hrana protozoarelor. În peșteri lanțurile trofice bacterivore sunt integrate în lanțurile trofice detritivore. Bacteriile ajung în corpul animalelor cavernicole prin nutriția saprofagă a acestora. În abisurile oceanelor lipsite de lumină, bacteriile chimiosintetizante constituie punctul de plecare pentru numeroase lanțuri trofice, fiind singura sursă de producție organică primară. Ele contribuie esențial la hrănirea animalelor abisale.

Lanțuri trofice parazitice sunt numeroase și diversificate și au ca sursă de hrană materia vie, cu acțiune permanentă asupra ei. Lanțurile trofice pot fi ectoparazite și endoparazite sau o combinație între acestea. Lanțurile trofice parazitice pot fi formate din două verigi, de exemplu, tutun → virus (V. M. T). Există numeroase lanțuri trofice parazitare între plante superioare spontane și o altă plantă superioară spontană, între plante superioare cultivare și o plantă superioară spontană: lucernă → cuscută; trifoi → cuscută; rădăcina arborilor → muma-pădurii; rădăcini de floarea-soarelui (lucernă, trifoi, mazăre) → lupoaia. Dar nu este exclus ca acești paraziți să fie parazitați la rândul lor. Sunt numeroase cazurile când lanțurile trofice au trei verigi: plantă → insectă fitofagă → virus, respectiv frunzele de dud alb (Morus alba) → viermii de mătase (Bombyx mori) → virus (Borrelina bombycis). În natură există și lanțuri trofice parazitice lungi. Lanțul funcționează prin parazitarea succesivă a unei specii de o altă specie. Succesiunea parazitară în cadrul lanțului trafic constituie hiperparazitismul. Contrar lanțurilor trofice precedente numărul de indivizi pe specie în cadrul verigilor crește de la stânga la dreapta, iar indivizii descresc ca talie. Dimensiunea corpului lor scade de la prima verigă spre ultima. De exemplu, unele specii de muște depun ouă pe omizi. Larvele ieșite din ouă pătrund în corpul omizilor, parazitându-le. Unele specii de himeoptere depun ouă în larvele muștelor parazite pe omizi. Din ele ies larve care parazitează larvele de muște, rezultând hiperparazitismul. Un caz asemănător este întâlnit la viermii paraziți intestinali, unde se constată lanțul trofic: om → vierme parazit → bacterii → virusuri. La animalele fitofage există urrnătorul lanț hiperparazitic: plantă → oaie → muscă → flagelat (Leptomonas) → bacterie → bacteriofag.

Lanțurile trofice zoofage sunt lanțuri trofice de plante carnivore și ciuperci carnivore care formează o categorie aparte față de precedentele. Sursa lor de hrană o reprezintă animalele mici (insecte, microcrustacei, viermi). Denumirea de lanț trofic zoofag introdusă de noi o considerăm corectă. Are la bază logică științifică nediscriminatorie, fiind în concordanță cu geneza denumirilor celorlalte lanțuri trofice. Aici relația hrană – consumator se inversează, animalul constituie veriga inițială a lanțului trofic. Animalul este hrana, iar planta consumatorul.

Plantele carnivore au însușirea de a-și sintetiza singure substanțele organice prin fotosinteză, dar datorită cantităților extrem de reduse de substanțe minerale și în special azotoase, s-au adaptat pentru reținerea sau prinderea de animale foarte mici (insecte, crustacei), din corpul cărora, prin digerare, își procură substanțele necesare dezvoltării lor normale. Prezintă anumite conformații și structuri adecvate, limitate exclusiv la frunze. Ele constau din capcane pentru reținut și digerat prada: pâlnii, urne, vârșe, plăci sau peri glandulari lipicioși. Manifestă mare sensibilitate la excitațiile fizice și chimice, exprimată în mișcări mai lente sau mai rapide pentru reținerea prăzii. Plantele carnivore capturează prada cu ajutorul perilor glandulari (Drosera, Drosophyllum), cu ajutorul unor capcane provenite din transformarea frunzelor (Aldrovanda, Dionaea, Pinguicula), cu ajutorul urnelor provenite din transformarea parțială sau totală a frunzelor (Cephalotus, Nepenthes, Serracenia, Utricularia). Glandele lor digestive secretă proteaze, esteraza și fosfataza acidă care degradează substanțele organice complexe în substanțe organice. simple care sunt absorbite în corp. Lanțurile trofice au două verigi. La marginea bălților, lacurilor, mlaștinilor cu substrat turbos: microcrustacei (Cladocere, Copepode) → otrățelul de baltă (Aldrovanda vesiculosa); la marginea apelor stătătoare și foarte lin curgătoare cu substrat turbos: microcrustacei (Cladocere, Copepode) → otrățelul de apă (Utricularia vulgaris); în pernele mușchiului de turbă (Sphagnum sp.) din mlaștinile oligotrofe: insecte (Odonate, Collembole, Diptere etc.) → roua-cerului (Drosera rotundifolia). Speciile de Aldrovanda, Drosera, Utricularia vegetează în flora spontană a țării noastre.

La ciuperci prădătorismul reprezintă o excepție. Din numărul imens al speciilor de ciuperci, un procent foarte mic sunt prădătoare. Acestea posedă adaptări speciale pentru capturarea animalelor vii cu care se hrănesc. Adesea prada este mult mai mare decât prădătorul. Ciupercile prădătoare fac parte din Entomophthorales (Zoopagaceae) și Moniliales. Prada este formată din protozoare, nematode din sol, mai rar rotiferi. Unele specii de ciuperci (Zoopage phanera și Stylopage hadra) au filamentele miceliene lipicioase. Rețin cu ușurință rizopodele. Ciuperca trimite imediat în corpul animalelor haustori și le absoarbe întregul conținut. Aceste ciuperci sunt mult răspândite în sol. Alte specii de ciuperci (Zoophagus insidians, Z. tentacu/atum, Olpidium macrosporum, Woronia elegans ș.a.) pradă rotiferii. Victimele sunt capturate cu ramuri laterale ale filamentelor (hife) care sunt lipicioase. Ramura este introdusă în orificiul bucal, se umflă și se ramifică. Filamentele miceliene invadează corpul animalului. Toate părțile moi sunt în scurt timp digerate sub acțiunea enzimelor pe care le elaborează și apoi sunt absorbite în corpul ciupercii.

Există ciuperci (Arthrobotrys oligospora, A. robusta etc.) care atacă nematodele (viermi cilindrici) din sol. Victimele sunt retinute cu ajutorul unei rețele formate din anastomozarea filamentelor miceliene. Prinse acestea se zbat puternic să scape. După circa o oră lupta încetează. Din rețea au pătruns deja în corp filamentele nutritive care digeră și absorb tot conținutul organelor. În câteva ore nu rămâne decât tegumentul. Alte ciuperci (Dactylaria candida) au un sistem foarte ingenios de capturare a prăzii. Pe traiectul filamentelor miceliene se formează inele din curbarea unor ramuri scurte. Inelul capcană este atașat de hifă printr-un mic suport. Nematodul în căutare de hrană poate pătrunde cu partea anterioară în inelul capcană. Acesta se luptă să învingă obstacolul. Reușește sau nu reușește să rupă inelul. În ambele cazuri este sortit pieirii. Dacă reușește să-l desprindă pleacă mai departe încins cu inelul morții. Din inel pornesc hife trofice care pătrund în corp și îi consumă conținutul.

În orice biocenoză există lanțuri trofice principale și secundare. Lanțurile trofice principale sunt formate din specii dominante ca număr și ca biomasă. Rolul lor este decisiv în transferul materiei și energiei în ecosistem. Ele există însă și se bazează tot pe transferul materiei și energiei în ecosistem. Lanțurile trofice secundare au rol mai scăzut în ecosistem. Toate lanțurile trofice asigură structura, funcția și autoreglarea ecosistemului, dar din ele lanțurile trofice principale au un rol determinant. Între lanțurile trofice există numeroase puncte de atingere rezultând în ecosistem rețeaua trofică.

Rețeaua trofică și nodurile trofice. În ecosistem lanțurile trofice principale și secundare nu sunt unități izolare. Ele interconexează. Unele specii sunt active în mai multe lanțuri trofice realizând numeroase puncte de contact între ele. Interconexiunea lanțurilor configurează rețeaua trofică a ecosistemului. În ecosistem rețeaua trofică este un sistem dinamic. Ea reflectă organizarea fluxului de substanță și energie. Punctele de contact între lanțurile trofice funcționează ca noduri asigurând stabilitatea rețelei trofice. Numărul de noduri din rețea corespunde cu abundența speciilor polifage din biocenoză. În afară de speciile cu regim alimentar larg (omnivore), această funcție mai este îndeplinită de carnivore care controlează foarte multe lanțuri trofice. În acest sens menționăm păsările răpitoare de noapte (bufnița, cucuveaua, ciuful de pădure, ciuful de baltă, huhurezul etc.) cu ochii mari și adaptați la vederea în întuneric, care sunt polifage, activând pe multiple planuri. Se hrănesc numai cu animale vii (șoareci, șobolani, iepuri, păsări) pe care le prind singure. Striga (Tyto alba guttata) , aflată lângă gospodăria omului stârpește mai mulți șoareci și șobolani decât ar stârpi trei pisici. Huhurezul mic (Strix aluco), prezent în toate pădurile din țară, vânează la întuneric rozătoare, cât și păsărele mici ce dorm în arbori. El este inclus în aproximativ 30 de lanțuri trofice care constituie rețeaua trofică a ecosistemelor forestiere. Prezența acestui prădător de vârf în cadrul rețelei trofice joacă un rol esențial în reglarea numerică a tuturor populațiilor de rozătoare. O importanță deosebită în acest sens o au și carnivorele mici cum sunt jderul, nevăstuica, hermina și pisica sălbatică.

Rețelele trofice ale biocenozelor au puncte de contact cu alte biocenoze. Rețeaua trofică a unei biocenoze de baltă intră în contact cu rețeaua trofică a biocenozei terestre învecinate. Poate intra în legătură cu rețeaua trofică existentă într-o pădure, într-o pajiște, fâneață sau agroecosistem. Legătura rețelelor, uneori atât de diferite este realizată de speciile animale care sunt active în două sau mai multe rețele trofice. De exemplu, stârcii sunt păsări ihtiofage. Hrana lor constă din pești pe care îi procură din mediul acvatic. Aceștia se cuibăresc însă pe uscat într-un alt ecosistem. Uliul de baltă (Circus sp.), care vânează păsări de baltă înfăptuiesc contactul trafic între cele două biocenoze ce aparțin la două ecosisteme diferite. Alte exemple, pescărușul se hrănește cu pește. El poate cădea pradă păsărilor răpitoare de uscat. Așa cum arătam anterior, libelula se hrănește cu diferite specii de insecte. Unele provin din ecosistemul acvatic, altele din ecosistemul terestru. Cu insecte provenite din mediul terestru și acvatic, inclusiv cu libelule, se hrănesc păsările insectivore ce aparțin ecosistemelor terestre. Acestea din urmă cad pradă păsărilor răpitoare care sunt consumatori terțiari. Se constată că lanțurile trofice dintr-o rețea trofică depășesc limitele ecosistemului și realizează conexiuni cu alte structuri trofice ce aparțin altor tipuri de ecosisteme. Verigile de legături active dintre rețelele trofice ale mai multor ecosisteme, diferite între ele, sunt consumatorii terțiari care își caută hrana în biocenozele acestora. La limita uscat – lac, uscat – baltă și uscat – mare lanțurile trofice sunt active și conexate discontinuu. De asemenea, lanțurile trofice detritice conectează ecosistemele terestre cu cele acvatice. Veriga de tranziție o formează colembolele și alte animale nevertebrate din interstițiile nisipului sau de pe mâl care realizează trecerea de la un ecosistem la altul. Aceste legături între rețelele trofice ale ecosistemelor sunt foarte importante. Prin ele se asigură migrația biogeochimică a atomilor elementelor chimice care reunesc biocenoze îndepărtate și diferite intre ele.

Multitudinea de aspecte privind relațiile din orice biocenoză și dintre biocenoze diferite se desfășoară pe bază de informații. Ele asigură dinamica biocenozei.

Partea a II

ECOLOGIE SPECIALĂ (AGROECOLOGIE)

CAPITOLUL I

CONSIDERAȚII GENERALE

Dintre științele interdisciplinare care leagă ecologia de alte ramuri ale științei cea mai importantă pentru existența și prosperitatea omenirii este fără îndoială agroecologia. Ea ar putea fi astfel definită: Agroecologia este aceea ramură sau disciplină aplicativă a ecologiei generale care se ocupă de studiul multilateral, îndeosebi sub raport productiv, a influențelor exercitate de factorii de mediu asupra plantelor cultivate și animalelor domestice (așa-numita autecologie agricolă), precum și de cercetarea ecologică a sistemelor agricole (așa-numita sinecologie agricolă). Astfel formulată, definiția agroecologiei caută să cuprindă întreaga varietate a preocupărilor legate de ecologia sistemelor agricole care în cursul timpului s-au dezvoltat și diferențiat o dată cu geneza și promovarea, adeseori independent unele de altele, a tuturor științelor ce intră în structura agronomiei contemporane ( PUIA și SORAN, 1977, 1978, 1984; COSTE, 1986; FERRARI și colab., 1998).

Agroecologiei îi revine menirea de a contribui la fundamentarea bazelor teoretice și de-a extrage din ele învățămintele practice necesare dezvoltării unei agriculturi ecologice durabile și performante, conform cu natura proceselor ecologice din ecosferă și cu cerințele sănătății ființei umane.

De-a lungul vremurilor în funcție de cerințele dezvoltării agriculturii, s-au dezvoltat adesea independent unele de altele diferitele discipline ale științei agricole moderne. Agroecologia, prin conceptul ei fundamental – agroecosistemul – ar putea constitui, fără să se erijeze într-o superștiință, atât în prezent cât și în viitor, punctul de convergență al tratării unitare, de pe poziții sistemice și cibernetice, a biologiei sistemelor agricole.

CAPITOLUL II

GENEZA ȘI DEZVOLTAREA AGROECOLOGIEI CONTEMPORANE

Ca ramură aplicativă a ecologiei generale, agroecologia s-a născut abia în secolul al XX-lea, după ce îndeosebi botaniștii și după ei entomologii și alți zoologi au publicat lucrări de amploare în domeniul ecologiei indivizilor, populațiilor și comunităților vii.

Ecologia agricolă s-a născut în Italia, un pământ cu vechi tradiții în agricultură încă din neolitic, iar de aici plecând a cucerit țările din vest cu o agricultură dezvoltată, îndeosebi Franța, Belgia, Olanda, Anglia și [NUME_REDACTAT] ale Americii. În țările din estul Europei, ecologia agricolă ca disciplină independentă și preocupare a cercetătorilor s-a dezvoltat abia începând cu a doua jumătate a secolului al XX-lea, de prin anii 1970 spre zilele noastre.

Prima jumătate a secolului al XX- lea este marcată de 2 apariții editoriale marcante :a) Ecologia agraria (1928) a profesorului G. AZZI de la Universitatea din Torino și b) Ecologie agricole (1938) din Gembloux (Belgia). Aceste prime tratate de agroecologie pe plan mondial (menționăm că aceea a lui G.AZZI s-a bucurat în 1956 de o traducere în limba engleză) s-a ocupat mai mult de acțiunea factorilor de mediu asupra plantelor cultivate sub raporturi ecofiziologice (problematică a autecologiei vegetale). Acest domeniu de investigație a fost dezvoltat și în Franța de către ALBERT DEMOLON (1881 – 1954) care a publicat două monografii deosebit de importante pentru cunoașterea ecofiziologiei plantelor cultivate și anume: Croissance de vếgếtaux cultivế (1934) și La génétique des sols (1949). Din seria manualelor celebre pentru această epocă și importante pentru agroecologie nu trebuie uitată nici semnificativa monografie a suedezului H. LUNDEGARDH , Klima und Boden (Clima și Solul) din 1930.

Prima jumătate a secolului al XX-lea a oferit agroecologiei și ecologiei generale primele date certe despre productivitatea unui agrosistem în dependență de suprafața cultivată și condițiile de mediu. Cercetările au fost efectuate în deceniul al III-lea al secolului al XX-lea de către E.N. TRANSEAU (1926) în câmpurile experimentale ale Academiei de Agricultură a U.S.A. din statul Illinois.

Rezultatele agronomului și fiziologului E.N. TRANSEAU au constituit primul pas spre cunoașterea mai exactă a proporției în care se acumulează și utilizează energia solară absorbită și fixată sub formă de substanțe organice bogată în energie chimică potențială. Acest randament nu este mai mare de 1,6 % (din care circa 0,4% se pierd prin respirație) în condițiile unei plante, azi cunoaștem acest lucru pe deplin cu un sistem metabolic potrivit unei înmagazinări mari de energie (planta având căile metabolice fotosintetice de tip C4). Al doilea fenomen important relevat de măsurători a fost acela că planta cultivată (porumbul) este în agrosistem o ființă care participă activ la circuitul apei în natură prin mijlocirea energiei solare. Ea cheltuie 96,5% din energia solară absorbită într-un proces mai mult fizic decât biologic (transpirația vegetală).

Această risipă de energie este benefică pentru organismul vegetal în 3 sensuri: a) prin transpirație planta menține temperatura din interiorul aparatului fotosintetizator la o valoare optimă pentru o specie dată; b) în cazul hidratării puternice a solului în urma precipitațiilor bogate, planta este o „pompă vie” ce extrage apa din sol și o redă atmosferei și c) în atmosferă plantele creează în interiorul ecosistemului un grad mai ridicat de umiditate favorabil germinării polenului pe stigmat în perioada cea mai vulnerabilă a vieții plantelor – polenizarea urmată de fructificare.

În cea doua jumătate a secolului al XX-lea agroecologia a parcurs o dezvoltare explozivă, apărând pe plan mondial mai multe manuale aproape exhaustive în momentul editării, iar unele tratate de ecologie generală, cum este cel al lui M. BEGON și colab. (1996) având un capitol de agroecologie intitulat sugestiv: Manipularea abundenței: nimicire și selectare (ultimul cuvânt se poate traduce și „recoltare”). Dar și în celelalte capitole se găsesc pe larg dezvoltate unele procese ecologice care aparțin atât agroecologiei, cât și ecologiei generale și teoretice.

Manuale dedicate exclusiv ecologiei agricole, dar expunând variate puncte de vedere proprii autorilor lor sunt:1) Agrarökologie (Ecologie agrară) a lui TISCHLER (1965), 2) Food production and consumption: The efficiency of human food chains and nutrient cycles ( Producerea și consumarea hranei: eficiența lanțurilor trofice umane și ciclurilor nutrienților), de editorii DUCKHAM, JONES și ROBERTS (1976), 3) [NUME_REDACTAT]: [NUME_REDACTAT] of the [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] (Ecologia agriculturii: o analiză a sistemelor mondiale de producere a hranei) de COX și ATKINS (1979), 4) Agricultural ecology (Ecologie agrară) de TIVY (1990), 5)Ecologia agraria (Ecologie agrară) de M.FERRARI, E. MARCONI, M. MARCONI și A. MENTA (1998) și altele. Pe lângă acestea se pot adăuga o mulțime de lucrări monografice dedicate agroecosistemului, agroecologiei, diferitelor tipuri de sisteme agricole și lanțuri trofice de alimentare ale omului pe care le vom găsi în diverse capitole ale acestei lucrări.

Oricărui ecolog îi este cunoscut numele lui E.P.ODUM, de aceea nu este de mirare că acesta a fost pe plan teoretic părintele mai multor concepte, autor de definiții exacte și concise, elaborator al unor idei care fac parte din corpul de cunoștințe actuale ale acestei ramuri a biologiei care rivalizează cu cercetările din domeniul biologiei celulare, moleculare și electronice. E.P. ODUM (1984) a dat o definiție aproape de realitate, ecosistemului agricol într-o lucrare dedicată mezocosmosului în ecologie, adică unui habitat artificial sau artificializat în care se pot desfășura experiențele ce nu se efectuează în laborator, ci în condiții de câmp multilateral controlate de om. El susține că agroecosistemele sunt biosisteme ideale pentru studierea naturii fluxurilor de substanțe și energie fiindcă ele reprezintă comunități vegetale cu structuri simple, limite bine conturate de către om, iar intrările și ieșirile de nutrienți și energie culturală pot fi ușor controlate de experți. Altfel spus, agroecosistemele în macrocosmosul biosferei sau ecosferei (totalitatea ecosistemelor naturale) reprezintă din punct de vedere al ecologiei scalare o lume aparte – mezocosmosul – a cărei dimensiuni permite analizarea proceselor ecologice esențiale în lipsa perturbărilor generate de o mare complexitate.

Pentru a înțelege locul ecosistemelor agricole în bioeconomia ecosferei terestre, o altă idee fructuoasă a fost aceea a lui WOODWELL și PECAN de a organiza în anul 1973 la Springfield (statul Virginia, USA) un simpozion dedicat elementului carbon în biosferă. La acest simpozion WHITTAKER și LIKENS au arătat că media conținutului de carbon în biomasa uscată vegetală exprimată în grame de carbon pe m2 într-un an în cazul ecosistemelor agricole este de 1,2 – 3,1 ori mai mică decât a silvoecosistemelor dislocate (defrișate) pentru a face loc culturilor agricole de plante anuale. Mai mult însă, mlaștinile și turbăriile, posedă o bioproductivitate de 3,9 ori mai mare decât a agroecosistemelor și paradoxal, cea mai mare (1125 g C pe m2 anual) dintre toate ecosistemele lumii vii de pe Terra .

Până în prezent pe agronomi i-a interesat și au investigat, cu prioritate, recolta utilă din punctul de vedere al agroecosistemelor, al procurării hranei și în legătură cu ea fluxul energetic din agroecosisteme. În aceste privințe contribuții importante a adus H.T. ODUM (1971,1995) și școala sa făcând necesară legătura dintre fluxul energetic, producția agricolă și economia sau bioeconomia umană. Aspectele ecologice ale fluxului de energie în agrosisteme au fost studiate de mai mulți cercetători.

Atât în fața agricultorului cât și a agroecologului, utilizarea pe scară întinsă în spațiu și timp a diverselor agrochimicale în două direcții diferite, fiind vorba de fertilizanți chimici ai solului și de pesticide, cu unicul scop de a mări cantitatea de produse agricole prin creșterea recoltelor și de a stârpi sau cel puțin a diminua printr-un sever control dăunătorii agricoli, a ridicat problema gravă a poluării alimentelor, a poluării întregii biosfere (BEEBY, 1993 și alții).

CAPITOLUL III

RAMURILE AGROECOLOGIEI CONTEMPORANE

Ramurile agroecologiei contemporane se împart în trei categorii distincte după cum urmează:

agroecologia scalară;

agroecologia factorială;

agroecologia teoretică sau conceptuală.

Vom încerca să definim fiecare din aceste ramuri cu preocupările lor principale:

a) Agroecologia scalară. În ultimele două decenii cercetările întreprinse în diferite ecosisteme naturale, au arătat că diferite procese ni se relevă sub diverse aspecte în dependență de dimensiunile fizzle, fiind mai importante dimensiunile timpului și spațiului, prin mijlocirea cărora a fost observată și măsurată o structură fixă sau o schimbare dinamică. Această constatare rămâne valabilă și în cazul aprofundării studiului agroecosistemelor.

Mai înainte de a da definiția agroecologiei scalare, prezentăm etimologia adjectivului "scalar, scalară". El provine din adjectivul latinesc scalaris, e = despre ceea ce aparține scării și substantivul scalare, is = ce semnifică grad sau scară de mărime.

Deși conceptul de scară are mai multe sensuri, noi ne vom limita numai la cel ecologic. Prin scară, MILNE (1991, 1992) înțelege gradul rezoluției la care un sistem ecologic oarecare poate fi perceput, observat (detectat) și măsurat în spațiu și timp. În acest caz scara, reprezintă o relație între mărimi ce pot fi gradate într-un sistem metric. Cea mai potrivită definiție a ecologiei scalare o putem extrage pornind de la circumscrierea recentă a ecologiei elaborată de KING (1997).

Derivată din ecologia scalară și agroecologia scalară se ocupă de dimensiunile fizice (mai ales în spațiu și timp) între care poate fi studită o structură sau investigat un proces (desfășurare temporală) ecologic în unități metrice specifice. Strâns legată de ecologia scalară este teoria matematică a fractalilor ce a fost aplicată cu succes în biologie și mai ales ecologie în diverse situații (dimensiunea fractală a vegetației și distribuția artropodelor sau insectelor dăunătoare în funcție de lungimea corpurilor acestora, MORSE și colab., 1985).

Ecologia scalară, în primul rând ar avea ca obiect de cercetare mărimea sau dimensiunea spațiilor agroecologice și în dependență de acestea aflarea în funcție de caracteristicile unui landșaft agricol a posibilei recolte obținute cu toate efectele ei asupra economiei locale și regionale (naționale). În al doilea rând, agroecologia scalară ar trebui să se ocupe de evoluția în timp a proceselor agroecologice începând cu geneza, dezvoltarea, starea actuală și prognozele agricole pe scurtă durată și lungă durată.

b) Agroecologia factorială. Adjectivul “factorial" (adăugat substantivului ecologie generează o expresie analoagă în matematică analizei factoriale) derivă din latinescul "factor, oris", ce are mai multe înțelesuri (frecvent ecleziastic înțelegându-se prin factor Creator divin, Autorul a tot ce există sau Legiuitorul a toate ce se întâmplă). Din mulțimea acestora, am selectat o semnificație rară în latină dar foarte frecventă în limbile moderne romanice și germanice și anume aceea de agent care de regulă acționează într-o anumită ambianță pentru obținerea unui anumit rezultat. În acest sens se poate vorbi de factori naturali, originari din acțiunea forțelor și structurilor naturale și factori artificiali, favorizați de anumite activități umane.

Într-o lacunară enumerare aceste discipline auxiliare înțelegerii desfășurării proceselor agroecologice și constituirii agroecosistemlor și landșafturilor agrare ar fi:

Meteoagroecologia, disciplina care studiază influența agenților meteorologiei din atmosfera terestră asupra structurii agroecosistmelor și a producției acestora;

Agrohidroecologia, care se ocupă de irigații și bilanțul hidric din agroecosisteme sub influența acțiunilor umane, dar și de agentul natural – apă în exces ori deficit, ambele situații stresante pentru existența agroecosistemelor și producția lor;

Pedoecologia sau ecologia solului, o ramură deosebit de importantă fiindcă studiază structura solului sub raporturi abiotice – componenții chimici ai solului și biotice – componenții vii din sol, cuprinzând: flora bacteriană și fungică, apoi microfauna și mezofauna solului; tot în sarcina ecologiei solului rămâne investigația complexă a ciclurilor biogeochimice din biosferă sau ecosferă;

Ecoagrochimia, o foarte importantă ramură a ecologiei agricole ce are ca obiect de cercetare: natura, dinamica și efectul îngrășămintelor chimice asupra recoltelor; natura, dinamica și, efectul chimicalelor naturale, feromonilor și a celor de sinteză, în speță pesticidele în controlul speciilor socotite dăunătoare și asupra producerii recoltelor;

Agroecotoxixologia, este o disciplină înrudită cu agroecologia chimică fiind în fapt una interdisciplinară în dependență de ponderea punctului de vedere adoptat și anume: a) prezența substanțelor toxice în produsele agricole – ecotoxicologia agrară și b) efectul substanțelor toxice asupra organismelor animale și umane în calitate de consumatori,ecofiziologia animală aparținătoare zootehniei și ecofiziologia umană ca subramură a ecologiei umane;

Agroecofiziologia stresului, care constituie o disciplină care studiază acțiunea tuturor factorilor fizici și chimici stresanți în cantități minime – carențele de tot felul – sau prezenți în exces, dincolo de actiunea lor optimă încălcând legea ecologică sau principiul ecologic al optimalității.

c) Agroecologia teoretică sau conceptuală, constituie un capitol însemnat al ecologiei agricole deoarece el se ocupă de aspectele teoretice și conceptuale pe care le ridică în fața cercetării diverse demersuri aplicative ale agroecologiei. Din acest punct de vedere agroecologia teoretică poate fi în continuare o sursă de inspirație nu numai pentru explicarea proceselor agroecologice, dar în aceeași măsură și pentru experimentarea unor noi procedee de cultură și creștere a organismelor domesticite și cultivate, urmate în final de elaborarea unor metodologii novatoare de gospodărire integrată și sustenabilă a agroecosistemelor de cele mai variate tipuri.

În cadrul larg al agroecologiei teoretice și conceptuale s-ar putea include următoarele subramuri ale ecologiei agricole:

Taxonomia agroecologică, care este o disciplină a cărei menire este de a elabora felurite modele de clasificare a diverselor tipuri de ecosisteme având ca și punct de plecare unul sau mai multe criterii de alcătuire al unui sistem toxonomic;

Agroecologia restaurativă, o ramură a ecologiei agricole teoretice care are drept scop elaborarea metodelor și metodologiilor practice de refacere a fetilității solurilor prin variate metode de cultivare a plantelor și de gospodărire ecologică a șeptelului; agroecologia restaurativă este totdeauna un demers practic de menținere a tuturor proceselor agronomice, zootehnice și în sinteză agroecologice, între limitele optime ale desfășurării lor conform cerințelor ecologice, economice și de protejare a ambianței;

Agroecocibernetica, este o nouă disciplină de un real folos în prezent agroecologului, dar mai ales în viitorul apropiat căci ea va permite înțelegerea complexității agroecosistemului și landșaftului agricol prin următoarele demersuri practice: – modelarea matematică a proceselor agroecologice; – descifrarea și dirijarea fluxurilor agrocibernetice ele cuprinzând și aspectele materiale, enrgetice și informaționale ale realizării ciclurilor agrobiogeochimice; și în fine, elaborarea pe baza modelelor matematice și a principiilor ecocibemetice ale unor prognoze agricole de scurtă și lungă durată în folosul unei dezvoltări sustenabile a omenirii.

CAPITOLUL IV

OBIECTIVELE AGROECOLOGIEI

Ne punem o întrebare principială: – de ce au astăzi nevoie omenirea și științele agronomice de ecologie agricolă? Răspunsul este dat de un străvechi proverb latin: "Primum vivere, deinde philosophari" (= mai întâi trăim, apoi filozofăm) ce altfel spus poate însemna și o chemare la acțiune în scopul obținerii resurselor necesare traiului. Dar acestea odată obținute, ne este permisă și posibilă pe lângă îndestulare, filozofarea.

În cazul intelectualului preocupat de soarta multilaterală a făptuiri cugetătoare, agroecologia, judecată la cel mai înalt nivel de generalizare, semnifică și o modalitate particulară și specială de a considera lumea. În centrul acestei lumi, agroecologia așează viața ființei umane. Și cum aceasta din urmă nu poate exista în afara biosferei și a veșnicelor ei circuite biogeochimice care îi oferă toate elementele chimice ale lui Mendeleev necesare ființării, agroecologia este reprezentanta unui punct de vedere crucial existenței omului în și prin cultură. Primul pas spre cultură a fost confecționarea uneltelor auxiliare vânatului și culesului; al doilea pas, de astădată de primă importanță pentru intrarea de facto în universul cultural, a fost cultivarea de către om, a unor specii de plante și domesticirea unor animale. Aceată cultură primară (agricultură, în esență, însoțită de creșterea animalelor) a fost unica posibilitate pentru larga deschidere spre cultura spirituală bazată pe patru mari coloane de susținere ale ei (culturile: religioasă, artistică, științifică și filozofică). Baza dezvoltării lor trebuie să o căutăm în găsirea mijloacelor de procurare a pâinii cea de toate zilele. Reflectarea literară a acestei căutări în cultura creștină ivită din cea ebraică o găsim în "Cântecul pământului" (Psalmul 64) și "Imnul creațiunii" (Psalmul 103) din [NUME_REDACTAT]. Ele sunt laude aduse Universului, agriculurii și păstoritului. Citirea lor atentă și într-o bună traducere (vezi: LIVIU PANDREA, [NUME_REDACTAT], Ed. a Il a, în [NUME_REDACTAT] Viu, ClujNapoca, 1998) ne dezvăluie ecologii și agroecologii arhaici, dinainitea ecologiei științifice.

După această prefațare culturală și filozofică să ne întoarcem la zilele noastre și să încercăm să surprindem care ar putea fi obiectivele agroecologiei contemporane.

Primul obiectiv ar fi încercarea de a da agroecologiei definiția de sistem de idei, ceea ce lucrarea noastră o și face, centrat in jurul principiilor fundamentale proprii agriculturii contemporare și dezvăluite sistematic de ecologia agricolă.

Al doilea obiectiv ar fi stabilirea unor relații trainice între agroecologie și celelalte științe ale naturii teoretice sau aplicate, pe baza interdisciplinarității, multidisciplinarității și transdisciplinarității din sfera cunoașterii contemporane.

Și, în fine, cel de al treilea obiectiv ar fi dezvăluirea prin agroecologie a strategiilor de abodare a relațiilor dintre om și natură, adică dintre om și universul său cultural cu natura, mai cu seamă vie, ce întreține viața întregii omeniri prin resursele regenerabile ce i le pune continuu la dispoziție.

Aceste stategii, care merită să fie mai pe larg discutate din punctul de vedere general al societății, necesită o suită de precizări pe care le vom dezbate într-o esențială sinteză.

Încă din deceniile al VIII -lea și al IX -lea din secolul al XX-lea socioecologul rus FEDOROV (1977,1981) a distins patru tipuri de strategii alternative, de modalități de realizare a raporturilor om-natură la elaborarea cărora agroecologii și ecologia agricolă au un cuvânt greu de spus. Acestea sunt:

a) Strategia sau alternativa "radical pozitivă",

b) Strategia sau altenativa "radical negativă",

c) Strategia sau alternativa "moderat pozitivă"

d) Strategia sau alternativa oportunistă.

Să analizăm succesiv aceste posibile strategii:

a) Strategia sau alternativa "radical pozitivă"

Susținătorii acestei strategii sunt: economiștii (în majoritatea lor), tehnocrații (ce cred că tehnica poate rezolva orice impediment), afaceriștii sau bancherii (care consideră că resursele naturale și valoarea lor sunt similare speculațiilor financiare), politicienii (în special acei conduși de ideea că mai important este scaunul lor decât stările reale din lume, confom cuvintelor consolatoare ale doamnei de Pompadour adresate lui Ludovic al XV-lea al Franței în 1757 "Nu te întrista după noi potopul", precum și de unii ideologi, mai cu seamă marxiști, dar și de alte orientări de stânga (ce cred în sloganurile lor lipsite de o pertinentă analiză ecologică, economică și morală a realităților).

La baza acestei strategii se află opinia că tehnica de care dispune actualmente omenirea este atotputernică ea putând înlocui, cel puțin parțial, natura de pe Terra, în particular biosfera (ecosfera) prin tehnosferă.

Adoptarea de către forurile de decizie a cestei alternative ar putea conduce spre inevitabile eșecuri din pricina numeroaselor capcane biologice pe care le ascunde realizarea ei (PUIA, SORAN și ROTAR, 1998).

b) Stategia sau alternativa "radical negativă"

Această strategie sau alternativă este îmbrățișată de unii reprezentanți ai ecologismului contemporan (mișcarea ecologistă mondială reprezentată parțial de așa numita "ecologie fundamentalistă", în engleză "[NUME_REDACTAT]") și este în esență opusul strategiei "radical pozitive".

Exponenții strategiei radical negative se întemeiază pe premisa antiștiințifică, susținută prin argumente de ordin subiectiv, că orice tehnologie nu poate fi decât rea și prin aceasta dăunătoare omului și vieții. În consecință, partizanii alternativei radical negative, recomandă dezvoltarea unei civilizații atehnice, bazată pe o agricultură tradițională, meșteșuguri și o economie domestică. O astfel de alternativă, afirmă apărătorii ei, ar conduce la instaurarea unor raporturi echilibrate între om și natură, ar asigura continuitatea indefinită a vieții și a societății în afara pericolelor poluării și a crizelor ecologice de tot felul.

Adepții strategiei radical-negative pierd însă din vedere câteva lucruri esențiale, dintre care pe câteva le vom aminti concis:

– Orice întoarcere la natură pe calea primitivismului este legată de o scădere a bunăstării omului și calității vieții, de o apreciabilă diminuare numerică a populației umane simultan cu înăsprirea condițiilor de trai.

– Renunțarea la actualul standard de viață ar duce sub raport igienico-sanitar, la instaurarea unor situații (epidemii frecvente) existente în sânul omenirii înaintea epocalelor descoperiri ale lui LOUIS PASTEUR (1822-1895) și ale altora.

– Adoptarea strategiei radical-negative ar însemna renunțarea la toate cuceririle culturii și știiinței.

– Strategia radical-negativă este inacceptabilă în virtutea opririi evoluției economico-sociale a omenirii.

– Si, în fine oricare ar fi forța ce ar încerca instaurarea unui sens contrar, aceasta uită faptul că evoluția istorică a omenirii este un proces independent de voința oamenilor și ea nu poate fi anulată de o întâziere sau alta.

c) Strategia sau alternativa "moderat- pozitivă"

Această strategie constituie soluția optimă ce corespunde țelurilor dezvoltării sustenabile (PUlA și colab., 1998 și PUIA și SORAN, 1999) pentru înțelegerea căreia trimitem cititorii la partea a IV a acestei cărți dedicată "Dezvoltării sustenabile" sau "Ecodezvoltării".

Strategia sau alternativa "moderat pozitivă" sau "ecodezvoltarea" pleacă de la premisa dezvoltării atât a elementelor pozitive din evoluția biosferei, cât și a tehnosferei. Adepții acestei alternative (FEDOROV, 1977, 1981; PUIA, 1977; SORAN și BORCEA; 1985) oamenii de știință care în apilie 1992 au semnat Apelul de la Heidelberg adresat șefilor de state și guverne ce s-au întrunit în iunie 1992 la Rio de Janeiro, apoi a celor prezenți care au semnat Declaratia de la Rio, Convenția asupra biodiversitătii, Agenda pentru secolul al XXI-lea și alte înțelegeri au fost de părere că în prezent și în viitor există condiții propice promovării și realizării unei revoluții tehnologo-ecologice. Esența acestei revoluții, în principiu postindustrială, ar consta în tranziția de la tehnologia cantitativă contemporană, bazată pe o exploatare rapace a resurselor planetei, la o tehnologie ecologică fundamentată pe reciclarea materialelor și utilizarea, oriunde acest lucru este posibil a energiilor joase. În cazul din urmă, conform celei de-a doua legi a termodinamicii, cantitatea de entropie generată este minimă. În consecință și poluarea ambianței este redusă.

Inițierea și apoi dezvoltarea revolutiei tehnico-ecologice sau a ecodezvoltării (dezvoltării sustenabile) fără o schimbare a mentalității forurilor de decizie, mai cu seamă a economiștilor, față de sistemele naturii ce ne întrețin sub rapoturi multilaterale, existența nu este posibilă.

Primenirea comportamentală individuală a cetățeanului și a grupurilor de interese necesită mutații de ordin etic ce nu pot fi înfăptuite în afara unei puternice conștiințe ecologice. De aceea, unul din obiectivele prioritare ale agroecologiei trebuie să fie generarea și dezvoltarea unei conștiințe agroecologice a inginerilor agronomi,zootehniștilor și fermierilor ,compatibilă cu dezvoltările materiale și spirituele din secolul al XXI-lea. În altă parte (PUIA și colab., 1999) noi am denumit această strategie ca moderat antropocentrică și am caracterizat-o lapidar prin o axiomă preluată din limba strămoșilor noștrii: uti non abuti, (adică: folosiți dar nu abuzați), folosiți-vă de darurile naturii și de cele oferite de știință și de tehnică dar nu abuzați de ele.

d) Strategia sau alternativa "oportunistă"

Păcatul cel mai mare al acestei alternative este că ea, cultivată în cea mai mare parte de tehnocrați, nu se fundamentează pe nici o idee călăuzitoare. Ea constă dintr-o mozaicată paletă de intervenții, începând cu cele propagandiste și pompierești, în scopul reducerii momentane a influnțelor nefaste datorate unor tehnologii învechite și defectuoase sub raport ecologic, și săvârșind cu păstrarea în diferite regiuni ale globului a unor tehnologii rudimentare.

Datorită caracterului său pompieristic această strategie nu este capabilă să stăvilească apariția crizelor ecologice, fie locale, fie globale. Această neinspirată strategie constituie doar un paliativ a cărui eficiență este de câțiva ani sau maxim pentru o generație de oameni.

Acum un deceniu MILLER jr. (1988) a redus aceste strategii ale raporturilor om natură la două și anume:

a) natura socotită ca un corn al abundenței pornind de la ideeea că resursele planetei ar fi inepuizabile și în consecință ele ar putea susține o creștere economică nelimitată și un consum de bunuri materiale fără margini în timp și spațiu;

b) natura considerată realist ca un sistem finit cu toate limitările lui (MEADOWS și colab.,1972).

În încheierea acestui subcapitol dedicat obiectivelor agroecologiei ar trebui să subliniem faptul că ele în linii generale au fost încă din zorii agriculturii aceleași cu cele de astăzi și de mâine, de a asigura hrana unei omeniri deocamdată în continuă creștere. Ceea ce s-a schimbat de la o epocă la alta o dată cu perfecționarea uneltelor agricole a fost aplicarea unor metode din ce în ce mai științifice în cultivarea pământului și creșterea animalelor domestice. Acest efort a cerut sistematizarea cunoștiințelor achiziționate și a determinat în final geneza agronomiei și în cadrul ei a ecologiei agricole în calitatea sa de știință de graniță multidisciplinară. .

CAPITOLUL V

INTRODUCERE ȘI SCURT ISTORIC PRIVIND CONCEPTUL DE LANDȘAFT

Noțiunile de landșaft și peisaj, aproape sinonime (diferențele dintre ele țin mai mult de nuanțe), au fost împrumutate de oamenii de știință (geografi, pedologi, ecologi și ingineri peisagiști) din aria culturii artistice a artelor plastice și a descrierilor literare ale naturii.

Primul care a intuit existența sistemului natural pe care-l numim astăzi landșaft a fost naturalistul german ALEXANDER von HUMBORDT (1769-1859). El, după ce a cercetat din punctul de vedere al istoriei naturale mai multe regiuni ale globului (Amazonia, [NUME_REDACTAT] în Peru și Chile, Cuba și Mexicul, apoi Rusia din [NUME_REDACTAT] până în [NUME_REDACTAT]) și-a făcut o idee despre marile formațiuni biogeografice ale lumii. Cu această ocazie a observat și descris conexiunile existente pe mari întinderi între vastul regn mineral și complexul domeniu al lumii vii, distingând numeroase "tablouri ale naturii" ce se integrează în "sfera vie" ("Lebensphăre"). Aceste concepte în ecologia au fost înlocuite prin termenii mai exacți de "landșaft ", "biosferă" și "ecosferă" ).

Ulterior pedologul rus VASILII V. ASILIEVICH DOKUCHAEV (1846-1903) a încetățenit în anul 1899 în limba rusă cuvântul german "Landșaft" dându-i o semnificație pedologică și ecologică.

În circumscrierea conceptului de landșaft Dokuchaev, strâns legat în preocupările sale de științele agronomice, a pornit de la constatarea că soiurile naturale și cele cultivate de om sunt sisteme complexe în a căror structură se întâlnesc simultan în spațiu și timp cele trei regnuri mari ale naturii:mineral,vegetal și animal. Această constelație de factori conferă landșaftului sau peisajului pe mari întinderi o anumită caracteristică locală, regională sau chiar continentală (prin includerea biomurilor, n.n.).

Alți cercetători au fost înclinați să vadă în peisaj numai fizionomia exterioară și mult mai puțin structura lui cu toate elementele alcătuitoare; așa numita compunere sau compoziție internă. Un exemplu în această privință îl constituie renumitul geograf român SIMION MEHEDINTI (1869-1962). În opera sa fundamentală "Terra" (2 volume, 1930), dar mai ales în "Premise și concluzii la Terra" (1946) el a situat studierea landașftului într-un capitol (al X-lea) intitulat "Geografia pitorească". MEHEDINTI a căutat, folosindu-se de stilul beletristic ce-l caracteriza, să precizeze natura științifică și artistică a conceptului de peisaj. El fiind de formațiune intelectuală francofonă a evitat termenul landșaft. Problema a rămas, după cum ne informează ALLABY și colab. (1994), nerezolvată până astăzi, căci ideea de frumusețe naturală a unui loc anume (peisaj) este contradictoriu discutată. .

S.MEHEDINTI, comparând aspectele fizionomice ale unui ținut cu tablourile din natură ale lui ALEXANDER Van HUMBOLDT, consideră peisajul ca o formă episodică a unei regiuni limitate în spațiu,ale cărei dinamici reprezintă momentele mai scurte din drama ce se desfășoară zilnic pe suprafața pământului (catastrofele naturale sau artificiale cu repercusiuni ecologice, n.n.). Această circumscriere a peisajului constituie o reușită metaforă care sugerează, dar nu precizează în termenii unei definiții logice esența conceptului în discutie.

În încheierea acestui subcapitol privind istoria tennenului de landșaft merită să menționăm faptul că în prima jumătate a secolului al XX-lea știința despre "tablourile naturii" a atras în primul rând atenția geografilor. Ecologia în această perioadă fusese preocupată de cercetările autecologice și sinecologice (teoria ecosistemului).

Printre lucrările din acea vreme dedicate cunoașterii landșaftului și care rămân de bază în acest domeniu trebuie să amintim pe acele ale elvețianului S. PASSARAGE ("Esența, domeniul și limitele științei despre landșaft", 1930 și "Introducere în știința landșaftului", 1930; ambele în limba germană) urmate de considerațiile lui LEV SEMENOVICH BERG (1876-1950) din lucrarea "Regiunile naturale ale [NUME_REDACTAT]" (1931) care post mortem a cunoscut și o editare în limba franceză (Les regions naturelles de l'URSS", Payot, Paris, 1960). Fiind un excelent ichtiolog, BERG acordă, în sensul lui DOKUCHAEV, o deosebită importanță corelațiilor dintre litosferă, hidrosferă, pedosferă și biosferă în geneza landșafturilor descriind și legile zonale de evoluție ale acestor complexe biosisteme.

Evoluția, în cea de a doua jumătate a secolului al XX-lea, a cunoștințelor noastre despre landșaft a fost determinată de înscrierea acestui biosistem complex în seria cenotică a biosistemelor naturale și prin aceasta în tematica ecologiei contemporane.

Înainte de a expune și a discuta câteva definiții contemporane ale conceptului,în discuție trebuie să menționăm că noi vom folosi predilect denumirea de landșaft fiindcă ea se pretează din punctul de vedere al istoriei limbajului științific cel mai bine asocierii la o realitate obiectivă din natură deja analizată științific. Denumirea de peisaj, mai cu seamă în limba română, posedă o pregnantă conotație artistic

Dezvoltarea în ultimele două decenii a două ramuri noi ale ecologiei generale și aplicative (FORMAN și GORDON, 1986; BEEBY, 1993) – ecologia landșaftului și metodele scalare (inclusiv modelele scalare în ecologie) – a readus în discuție definirea landșaftului ca biosistem supraindividual de o suficient de mare întindere și complexitate scalară.

Dar înainte de a prezenta câteva definiții contemporane ale landșaftului în general, trebuie să amintim că spre finele primei jumătăți a secolului al XX-lea și apoi în deceniile ce s-au scurs după începutul celei de a doua jumătăți a secolului al XX-lea câțiva ecologi de seamă au descris landșaftul. Dintre acești a nu putem să omitem pe americanul HAWKINS (1940) primul care într-o monografie documentată ("Istoria lumii sălbatice din crângurile de la faville"), statul Wisconsin, (SUA) a descris amănunțit evoluția unui peisaj pe o durată mai mare de un secol (1838-1940) conform datelor oficiului de cadastru al statului Wisconsin. El a zugrăvit toate transformările din peisaj ce au dus la restrângerea pădurilor de stejar, pin și alte specii lemnoase și înlocuirea lor cu terenurile arabile. Lucrarea reprezintă prima descriere științifică a prefacerilor unui peisaj silvestru într-un landșaft agricol și consecințele acestor modificări, atât benefice, cât și malefice.

Este deosebit de meritoriu faptul că în aceeași perioadă (1941) la noi fostul academician EMIL POP (1897-1974) făcea o constatare similară observațiilor Hawkins, fiindcă iată ce scria distinsul botanist român:

,,În rezumat, suprafețele împădurite produc asupra climei generale dintr-un ținut o seamă de modificări, al căror efect se manifestă convergent print-o mai bună și mai sigură recoltă agricolă" (POP, 1941,1945, 1943,retipărit 1999)

E. P. ODUM (1983) mai recent se ocupă și de arhitectura landșaftului în [NUME_REDACTAT] ale Americii și a ajuns la constatarea că există landșafturi prielnice vieții (păduri, prerii, lacuri, râuri, mlaștini, țărmuri marine) dar și din acelea în care viața întâlnește condiții extreme în care viețuiesc biosisteme extremofile ("pustiuri" de nisip și gheață în regiunile subtropicale, sau în cele arctice și antarctice, ori la altitudini mari peste limita înghețului permanent).

Conform opiniilor lui FORMAN și GORDON (1986), iar mai recent a lui BEEBY (1993) principiile pe care se poate fundamenta ecologia landșaftului sau peisageră ar fi cele ce urmează:

– Caracteristica principală a landșafturilor naturale este marea lor eterogenitate, fiindcă în interiorul lor subsistemele alcătuitoare diferă structural și funcțional prin distribuirea speciilor și al fluxului energetic;

– Dacă eterogenitatea crește în interiorul landșaftului se reduce suprafața subsistemelor alcătuitoare astfel încât ecosistemele componente fie rămân fragmente de o mărime semnificativă, fie coridoare sau părți din matricea fundamentală; consecința acestei fragmentări este augmentarea numărului de specii care aparțin ecotonului (Prin ecoton se înțelege fâșia îngustă dintre două sau mai multe comunități dintr-un landșaft; (ALLABY și colab., 1994);

– Migrația speciilor între subsistemele landșaftului și mobilitatea lor este rezultatul eterogenității biosistemului în discuție;

– Circulația substanțelor nutritive (adică ciclurile biogeochimice), a fluxurilor energetice precum și biomasa obținută în diversele compartimente ale unui landșaft cresc pe măsura augmentării eterogenității acestui;

– În fine, gradul și frecvența perturbărilor într-un landșaft contribuie la întreținerea și creșterea diversității și eterogenității biosistemului natural analizat.

5.1. Landșaftul agricol

Definițiile landșaftului și principiile lui FORMAN și GORDON (1986) ne permit ca în contrapondere cu landșaftul natural să elaborăm o definiție a landșaftului agricol:

Landșaftul agricol corespunde unei arii pre-naturale care a fost modificată de om prin diferite grade și etape de artificializare așa încât astăzi reunește mai multe tipuri de sol separate în fragmente de către diverse enclave naturale (păduri, crânguri, tufișuri, răzoare, râuri, lacuri) și construcții artificiale ( căi de comunicație, canaluri, așezări rurale și urbane) rezultând o matrice formată predominant din terenuri cultivate.

Ideea existenței unui landșaft agricol s-a conturat și în țara noastră prin strădaniile lui TEACI de a elabora o teorie a "teritoriului ecologic omogen". Conform acestui punct de vedere, mai degrabă administrativ decât agroecologic, terenurile cultivate se pot subdiviza în "celule spațiale" denumite "teritorii ecologic omogene" (Teaci, 1982, 1984) care se conturează în concordanță cu marile unități ecologice naturale, iar din punct de vedere economic și cu granițele unităților administrative.

În lumina noilor cercetări din domeniul ecologiei landșaftului ideea lui Teaci nu trebuie abandonată ci reconsiderată și modemizată.

Să încercăm a realiza acest lucru în lumina considerațiilor lui Forman și Gordon (1986), apoi a celor recente ale lui Klopatek și Gardner (1999) :

a) Diferența dintre felul cum a fost concepută noțiunea de landșaft agricol de către Forman și Gordon și cum a fost gândit "teritoriul ecologic omogen" de către Teaci constă în dimensiunea scării (sau a metodei scalare) utilizată pentru a releva realitatea din teren. La o scară redusă și delimitată administrativ la câteva sute, mii sau eventual zeci de mii de hectare pe o câmpie plană cultivată "celula spațială" ni se înfățișează ecologic omogenă. Dar, de îndată ce scara de înregistrare se extinde până la limitele geomorfolofice naturale, dimensiunea magnificată a spațiului ecologic ne permite să observăm eterogenitatea și arhitectura mai complexă într-o regiune colinară, deluroasă sau montană.

Prin urmare la o scară ecologică spațială întinsă landșaftului agricol nu poate fi decât eterogen în structură și dinamică. În schimb, la o scară restrânsă de fragment, petic sau "granulă spațială" (termen specific ecologiei landșaftului sau ecologiei scalare) atât landșatlul natural cât și cel agricol nu pot fi decât omogene. Noțiunea de "granulă spațială" a fost circumscrisă de King (1997) în următorii termeni: "granula spațială" este o unitate de observatie directă la scară spațială și temporală". Spațiul poate fi restrâns la chiar 1 m2, apoi la câteva zeci sau sute de m2, iar timpul la zeci de minute sau câteva ore. În astfel de condiții observațiile necesită numeroase repetiții, "granula spațială" este unica unitate ce poate fi supusă observației directe și măsurătorilor, iar datele culese astfel pot fi cu ușurință prelucrate cu mijloacele statisticii matematice. Ea este în fapt cea mai mică suprafață ce ne poate releva o anumită realitate eologică dintr-o biocenoză, un ecosistem, biom sau landșaft.

În afara "granulei spațiale" la scări mai mari, ecologia, în studierea landșaftului operează și cu alte niveluri superioare "granulei spațiale" cum sunt" – extensia sau amplitudinea ce corespunde celei mai mari texturi (matrici) ce poate fi observată și studiată (o sumă a mai multor granule, spațiale); – fag-oi, cu sensul de fragment, al unei fitocenoze sau biocenoze care prin întinderea sa asigură realizarea unui proces sau al unei structuri ecologice și – window length-ul sau "lungimea ferestrei de timp și spațiu" necesară pentru realizarea tuturor proceselor complexe ce pot asigura pe un spațiu extins și un timp îndelungat, viabilitatea ecosistemelor, biomurilor și a landșafturilor formate din acestea (Milne, 1997 și Bissonette, 1997).

b) Studiile asupra landșaftului agricol se pare că sunt încă foarte puține fiindcă ele au așteptat dezvoltarea cercetărilor făcute asupra landșafturilor naturale și rezultatele lor. Comparând realitățile ecologice din landșafturile naturale cu cele existente în landșafturile agricole putem surprinde următoarele procese:

– Spre deosebire de landșafturile naturale structura landșafturilor agricole este mai simplă determinând o distribuție a speciilor organizată de om, de regulă într-un singur sau în foarte puține fluxuri energetice urmărind maximizarea recoltelor în populațiile unei singure specii cu soiuri selectate pentru diverse habitate. Această gospodărire, specific umană și artificializată, conduce, evident, la scădere eterogenității landșafturilor agricole;

– Această diminuare a eterogenității interne a unui landșaft agricol are drept consecință extinderea pe mari suprafețe a unui sau a puține habitate favorizate de om prin artificializarea. Pe această cale granițele sau limitele dintre habitate în loc să fie estompate prin numeroase intrânduri și enclavizări, sunt evidente și puternic susținute de agrotehnicile cerute de lucrările agricole;

– În contrast cu landșaftul natural, în care creșterea eterogenității prin îmbogățirea în specii este un proces lent în timp, datorită imigrării și adoptării la noile habitate, în cazul landșaftului agricol îmbogățirea în specii este rapidă datorindu-se introducerii și naturalizării unor specii originare din alte regiuni biogeografice ale globului cu habitate similare spațiului agricol artificializat de om. În esența sa această colonizare a unui spațiu ecologic defrișat sau desțelenit nu este decât o restaurare ecologică deliberată într-un spațiu ecologic pus în seviciul omului – producerea de alimente de sorginte vegetală pentru om și animalele domesticite;

– Perturbarea continuă a proceselor ecologice de tipul succesiunilor aduce după sine în agroecosisteme și în landșaftul agricol o intensificare continuă a circulației nutrienților, a energiei și a augmentării selective a biomasei (vegetale și animale);

-În landșaftul agricol frecvența perturbărilor provocate de lucrările agricole este benefică întrucât ea constituie principalul mijloc de menținere a stabilității lui printr-o homeostazie ecologică controlată de om ca unic beneficiar al proceselor petrecute în agroecosistemele componente;

– În fine, prin arhitectura sa geometrică prezența landșafturilor agricole aduce o variație deosebită de cea naturală, care sub raport estetic poate încânta ochiul omului sugerându-i o ordine artificială clădită de muncă prin "sudoarea frunții" (Klopatek și Gardner, 1999). Nu putem încheia aceste considerații despre landșaftu1 agricol, un biosistem încă puțin cunoscut îndeosebi în literatura ecologică românească, fără a sublinia, în conformitate cu opinia lui Turner și Gardner (1991), că landșaftul, chiar și cel agricol, este un spațiu ecologic eterogen ocupat de un biohalon (King, 1997) cu un nivel de organizare ce întrunește mai multe ecosisteme naturale eterogene sau agroecosisteme cu o accentuată tendință de omogenitate. Cu alte cuvinte, în biosfera terestră, ținând sema de teoria biogeografiei insulare a lor Macarthur și Wiloson (1967), landșafturile agricole ne apar, prin agroecosistemele lor, drept adevărate insule de quasiomogenitate, într-un ocean de bogată eterogenitate și biodiversitate.

Rezumând cele arătate mai sus, credem că ar trebui să situăm conceptul de landșaft agricol între landșaftul natural și "granula spațială". Haber (1990) afirma că fiecare megabiom (zonobiom) este caracterizat printr-un set tipic de landșafturi, iar, la rândul său, fiecare landșaft este caracterizat printr-un set tipic de ecosisteme. Dezvoltând această idee am putea afirma fără risc științific major că fiecare landșaft agricol reprezintă o regiune (zonă) definită geografic, cuprinzând un ansamblu de agroecosisteme și de ecosisteme naturale. În felul acesta se designează, conform concepției sistemice, două niveluri în ierarhia nivelurilor de integrare agroecologică: landșaftul agricol și agroecosistemul. Landșaftul agricol, o regiune precis definită geografic ar constitui din punct de vedere practic, unitatea de planificare pentru dezvoltarea regională, iar din punct de vedere științific, ar sta la baza agroecologiei aplicate a landșaftului agricol. Astfel, ecologia landșaftului agricol ar avea drept obiect de studiu ansamblul de ecosisteme care apar într-o regiune delimitată geografic. La rândul ei ecologia agroecosistemului ar avea drept obiect principal studiul ansamblului de specii de plante și de animale dimpreună cu mediul lor de viață care apar într-un spațiu geografic delimitat. În felul acesta s-ar putea cristaliza,o relație organică între conceptul, cu tentă administrativă, de teritoriu ecologic omogen și conceptele științifice de landșaft agricol și de agroecosistem.

5.2.Conceptul de biodiversitate; scurt istoric

Termenul de biodiversitate este de dată relativ recentă (Wilson și Peter, 1988), dar intensa lui popularizare în lume, a nespecialiștilor, în speță a ziariștilor și publicului larg, a izbucnit abia după Conferința (Summit-ul) [NUME_REDACTAT] asupra Mediului și al Dezvoltării (UNCED) din iunie 1992 de la Rio de Janeiro (Brazilia). Însă cunoașterea diversității ecologice și genetice (biologice în general) a fost preocupare mai veche a specialiștilor datând din primele decade ale celei de a doua jumătăți a secolului al XX-lea.

Ca de obicei în orice ramură a științelor naturii rareori la edificarea unui concept de primă mărime într-un domeniu contribuie o singură personalitate. El este rezultatul gândirii mai multor cercetători care de regulă, își întitulează lucrarea cu totul altfel decât obiectul propriu zis al ei, deci neincluzând noțiunea ce va face apoi epocă într-un domeniu.

Bazele conceptului de biodiversitate au fost puse de ornitologul și ecologul american Robert H. [NUME_REDACTAT] în anul 1957 într-o lucrare denumită simplu "Despre abundenta relativă a speciilor de păsări". După 8 ani de investigații își dă seama că abundența diferitelor specii este variabilă în funcție de feluriții factori de nediu constituind o constantă informatională a unui ecosistem. Acestei constante i-a dat numele de "diversitatea speciilor" sau "diversitatea specifică" a unei comunități atribuindu-i calitatea de caracteristică definitorie a biosistemului studiat ([NUME_REDACTAT], 1965). Aceste prime cercetări ale lui [NUME_REDACTAT] și ale altora (în ordine istorică: Hutchinson, 1959; în calitate de zoolog; Whittaker, 1965, ca botanist; Pianka, 1967, ca ecolog ce s-a ocupat în special de ecologia evoluționistă și alții).

Anul 1969 a fost deosebit de important pentru dezvoltarea conceptului de diversitate ecologică (diversitatea specii lor) fiindcă în cadrul [NUME_REDACTAT] Brookhoven s-a ținut cel deal 22-lea Simpozion dedicat diversității și stabilității în sistemele ecologice. În cadrul acestui simpozion s-au prezentat o serie de definiții ale diversității ecologice și de metode pentru aprecierea cantitativă a diversității ecologice (Woodwell și Smith, 1969).

După anul 1980 începe să se folosească în ecologie sintagma de "diversitate biologică", iar după anul 1988 termenul acceptat astăzi este de biodiversitate.

5.3. Etimologia termenului de biodiversitate. Definiții.

Noul termen științific a fost obținut prin alăturarea a două cuvinte:unul elen, "bios, on"= viață, biografie, subsistență și al doilea latin, "diversitas', "diversitatis"= diversitate, varietate,diferență sau chiar contradicție. În limba română cuvântul diversitate are trei înțelesuri și anume de: varietate, felurime și diferență, adeseori specifică. În particular, terminologia biologică, varietatea poate fi și o categorie taxonomică inferioară speciei.

Ca orice concept fundamental al ecologiei, diversitatea ecologică (sau a speciilor) și denumirea sa mai nouă de biodiversitate s-a bucurat de mai multe circumscrieri în cursul timpului. Acestea reprezintă diverse puncte de vedere asupra aceluiași proces ecologic examinat sub felurite aspecte și exprimat de diferite personalități ecologice contemporane.

Într-un sens mai larg, biofilozofic, noi am definit biodiversitatea astfel: biodiversitatea trebuie înțeleasă ca un vast esențial și semnificativ proces al vieții terestre ce se manifestă în toate nivelurile de organizare ale sistemelor vii începând cu macromoleculele biofore și sfârșind cu biosfera.

Redusă la esență definiția poate primi următoarele circumscrieri: biodiversitatea constituie maniera prin care se diferențiază între ele feluritele sisteme vii sau biosisteme.

5.4. Complexitatea conceptului de biodiversitate

Grupurile de procese ecologice care intră în componența realității din natură ce a primit numele de biodiversitate, un termen umbrelă ce acoperă mai multe procese posedă origini, desfășurări și caracteristici diferite care sunt legate între ele relațional formând faptic și sub raporturi conceptuale o unitate funcțională a biosistemelor de pe toate treptele lor de organizare și funcționare. Din aceste motive un cercetător pasionat de biologia conservaționistă – Primack(1993) – a divizat categoria de procese ecologice care astăzi se reliefează în conceptul de biodiversitate în trei grupuri distincte:

a) Biodiversitatea de la nivelul comunităților vii, care la rândul ei poate fi împărțită în mai multe tipuri (de exemplu biodiversitatea catalogală, similară unui inventator al naturii; dintre acestea așa numita diversitate gamma constituie o diversitate specifică landșaftului și biodiversitatea diferențială, care scoate în evidență deosebirile dintre labilitatate și biotopuri ori dintre landșafturi, aceasta din urmă fiind numită biodiversitate delta; (Whittaker, 1960, 1975).

b) Biodiversitatea speciilor, care în ultimă analiză poate fi considerată și o ramificare a arborilor filogenetici pe parcursul evoluției. Acest fel de biodiversitate se preferă a fi pusă în evidență prin mai multe formule matematice de calcul, iar rezultatele acestora socotind abundența și numărul speciilor, pot fi considerate și măsuri ale informatiei existente într-un biosistem (E. P. Odum, 1971 și Soran, Ardelean, Maior și Don, 1999).

c) Biodiversitatea genetică care e regăsită în mai multe trepte ierarhice sau niveluri integrative ale viului, de la structura moleculelor de acizi nucleici și până la circulația sau fluxul genelor într-o populație dată sau în populațiile tuturor speciilor dintr-un ecosistem (Ford, 1984; Ayala, 1982) reprezintă o sumă de procese moleculare legate de existența și înmulțirea indivizilor celulari și multicelulari

5.5. Biodiversitatea în landșaftul agricol

Datorită multiplelor intervenții umane (defrișări, desțeleniri, desecări nesocotite, în contrast cu viața sălbatică din natură și succesiunile ecologice de tot felul, retrogresiuni) biodiversitatea din landșafturile agricole are alte caracteristici decât aceea din ecosistemele naturale și cu totul alte finalități. Dintre ecologii teoreticieni, cel care a abordat multilateral biodiversitatea sub raporturi aplicative a fost Thomas E. Lovejoy de la [NUME_REDACTAT], Washington DC. În lucrarea sa : "Cuantificarea biodiversității: o problemă exoterică sau o componentă vitală a dezvoltării sustenabile?" el a prezentat o binevenită sinteză asupra importanței studiului biodiversității pentru următoarele activități practice: a) economia agricolă a [NUME_REDACTAT] ale Americii; b) biodiversitatea în agricultură și combaterea integrată a dăunătorilor printr-o gospodărire ecologică a agroecosistemelor și landșaftului agricol; c) biodiversitatea plantelor medicinale ca sursă de medicamente naturiste în bolile canceroase și boala SIDA; d) biodiversitatea și posibilele bioremedieri în mediul înconjurător între care și landșaftul agricol; e) beneficiile studiilor asupra biodiversitații efectuate la nivel molecular; f) biodiversitatea în lumina dezvoltării sustenabile și a godspodăririi ecologice și g) biodiversitatea și funcțiile ecosistemelor (Lovejoy, 1995).

În cele ce urmează vom rezuma principalele caracteristici ale landșafturilor agricole și relațiile lor cu biodiversitatea.

a) Landșaftul agricol este creație a omului. Structura lui a variat în timp în funcție de sistemele de agricultură imaginate de om și de uneltele agricole tot mai perfecționate în scopul ușurării muncii, făpturii cugetătoare și nu în acela al protejării mediului înconjurător.

b) Prima consecință ecologică a creerii landșaftului agricol a fost reducerea drastică în timp a biodiversității, omul încercând să extirpe toate speciile care nu-l interesau. Păguboasă la noi în țară a fost în ultimele decenii desființarea perdelelor forestiere, a răzoarelor dintre tarlale, defrișarea și tăierea copacilor izolați, toate aceste acțiuni conducând la aridizarea microbioclimatului local și regional.

c) Defrișări și desțeleniri în pantă în regiunile montane, de deal și colinare și odată cu ele s-a manifestat treptat, în funcție de climat, geneza deșerturilor. De aceea, credem că în secolul al XXI-lea pretutindeni pe glob, dar mai ales în țara noastră, vor trebui efectuate vaste lucrări de restaurare ecologică, restaurări de care va benefcia în primul rând agricultura în calitatea sa de bază alimentară perenă a omenirii.

d) Dacă prin cultivarea pământului numărul de specii existente în lanșaftul agricol s-a micșorat într-o proporție nemaiîntâlnită în istoria biosferei, în schimb a crescut treptat diversitatea intraspecifică a plantelor cultivate și animale domesticite. Ba mai mult, în domeniul horticulturii s-a creat o variabilitate florală atât de mare încât parcurile urbane și rurale au oferit omului încă din antichitate o delectare estetică tot mai plină de rafinament. Începând de la grădinile suspendate ale Semiramidei (regina Sammuramat a Asiriei de la finele secolului al 9-lea î. Cr.), grădinile Romei antice și ale califilor din Bagdad și sfârșind cu parcurile europene englezești, franceze, germane și altele, omul s-a bucurat în orice epocă de accesoriul horticol al landșaftului agricol.

e) Landșaftul agricol contemporan și cel din viitorul apropiat este în ultimă analiză o construcție ecologică de tip ingineresc. Menținerea și îmbunătățirea lui în viitor atât în scopuri alimentare, cât și în scopuri estetice va cere ca inginerii agronomi, inginerii horticoli , zootehniștii, medicii veterinari, fitopatologii, pedologii, pomicultorii și alți specialiști din domeniul științelor agricole să aibă o serioasă pregătire ecologică și agroecologică. Creșterea randamentului productiv al agroecosistemelor și transformarea landșaftului agricol întro structură cu multiple funcții de protejare a mediului sunt imposibil a fi optim realizate fără de aprofundarea ecologiei cu variatele ei ramuri aplicative.

CAPITOLUL VI

EVOLUȚIA ECOSISTEMELOR AGRICOLE

Sistemele de agricultură incipientă, mai ales cele aparținând agriculturii itinerante bazată pe vegecultură, după cum susținea Boserup (l965) ,se bazau pe o tehnică relativ simplă: defrișarea pădurii, mai ales prin incendiere, pentru ca cenușa să contribuie la fertilizarea solului, o cultivare de 1-2 ani, iar apoi terenul era lăsat să se reîmpădurească și nu mai reintra în circuitul culturii decât după 6-20 ani. În acest răstimp se refăceau solul și fertilitatea lui.

Un astfel de sistem este practicat și în zilele noastre de triburile africane Kung din Kalahari (triburi de boșimani ) și de alte comunități.

În zonele temperate unde s-au dezvoltat mai ales sistemele de granocultură, primele terenuri transformate în suprafețe cultivate au fost luncile și stepele. Ultimele, stepele, erau, în genere, un produs al activității umane. În perioada, relativ scurtă din istoria agriculturii, a agriculturii incipiente, durata cât un teren era cultivat nu depășea un an, iar timpul destinat refacerii, în conformitate cu condițiile climatice, dura între 2-6 ani. Evident în aceste situații vegetația care se instala pe fostul teren cultivat era una de tip ierbos și ea putea fi folosită la hrănirea erbivorelor domestice. Practica unor sisteme asemănătoare de alternare a terenului cultivat, la 1-2 ani, cu ogorul înțelenit prin colonizare naturală s-a prelungit în unele zone până în zilele noastre. Și la noi în țară, o perioadă lungă de timp, s-au practicat sisteme de agricultură cu ogor nelucrat (sisteme tipic medievale) care nu au fost abandonate complet nici în zilele noastre. Mai mult decât atât, în zonele altitudinale cu soluri mai sărace ele constituie o practică curentă, atât la noi cât și în alte regiuni geografice.

Din îndepărtata perioadă a agriculturii incipiente datează și legătura strânsă dintre terenurile cultivate și pășuni, precum și observația că dejecțiile animalelor domestice posedă "miraculoasa însușire" de a reface și îmbunătăți fertilitatea solului. Așa se explică și strânsa legătură dintre dezvoltarea granoculturii și domesticirea animalelor.

Prin confecționarea unor unelte din ce în ce mai perfecționate și prin folosirea pe o scară tot mai largă a animalelor domestice în muncile agricole, deci prin introducerea unei forțe suplimentare pe lângă cea umană, productivitatea ecosistemelor agricole a crescut într-o astfel de măsură încât s-au putut crea surplusuri de producție. Datorită acestora, în zona temperată s-au instituit sisteme de agricultură suficient de complexe, pe care le-am putea denumi sintetic drept sisteme de agricultură tradițională. Acest tip de agricultură a constituit o achiziție a antichității încă de acum 4 -5 mii de ani. Eficiența noii modalități de cultivare a pământului a fost sporită prin câteva îmbunătățiri esențiale: extinderea aproape fără întrerupere a terenurilor cultivate în dauna ecosistemelor naturale, introducerea rotației culturilor și mai târziu a asolamentelor agricole, selectarea empirică a unor soiuri de plante și rase de animale mai productive, introducerea uneltelor agricole din metal sau cu părți metalice, irigația, utilizarea animalelor domestice la efectuarea lucrărilor agricole și mai ales folosirea dejecțiilor acestora ca îngrășământ organic. În cursul timpului legătura dintre lucrarea pământului și pășunat cel puțin în Europa, a devenit atât de strânsă încât agricultura nu era concepută în afara creșterii animalelor domestice. Această legătură ecologică a determinat geneza unor structuri destul de complexe a sistemelor agricole, apropiată de cea a ecosistemelor naturale. Regăsim piramida trofică eltoniană cu toți componenții ei: producătorii primari reprezentați prin plantele cultivate, consumatorii primari constituiți din erbivorele domesticite, consumatorul secundar, omul, și destructorii prezenți, mai ales în sol. Omul ocupă o poziție specială în agroecosistem și în lanțul său trofic; el poate ti atât consumator primar când se hrănește cu vegetale, cât și consumator secundar când trăiește din produsele animaliere.

În sistemele agricole tradiționale a existat o permanentă reciclare a substanțelor și o reușită integrare a proceselor de producție agricolă în ciclurile biogeochimice ale biosferei. Pentru aceste motive agricultura tradițională poate fi socotită o îndeletnicire umană cu un pronunțat caracter ecologic, fiind cea mai apropiată de cursul neîntrerupt al proceselor naturale.

Agricultura tradițională a putut să asigure omului o cantitate de hrană estimată la 100 – 200 kcal .m-2. an-1 ,alimentarea unui om pe timp de un an putându-se asigura de pe o suprafață cuprinsă între 0,5 și 1,5 ha în funcție de condițiile climatice, de fertilitatea naturală a solurilor și de sistemele de agricultură practicate.

Din antichitate și până în ajunul revoluției industriale, sistemele agricole nu au ieșit din schema agriculturii tradiționale, numită agricultură de subzistență. Produsele agricole erau consumate în cea mai mare parte în familie, iar surplusul, acolo unde se înregistra, se schimba pe alte bunuri, de regulă neagricole, sau constituia "dania" către păturile conducătoare.

În cadrul acestor sisteme de agricultură omul a reușit să controleze într-o mare măsură productivitatea ecosistemelor agricole și să elimine controlul carnivorelor mari asupra populațiilor de erbivore domestice. El nu a reușit însă să stârpească epidemiile, iar dăunătorii fitofagi își exercitau aproape nestingherit retroacțiunea negativă asupra producției vegetale.

Revoluția industrială, iar apoi cea tehnică și științifică au adus, mai cu seamă în ultimele decenii, schimbări radicale în agricultură. În afară de energia solară, a cărei curgere constantă întreținea întregul sistem, omul a introdus în agricultură energia concentrată, în ultimă analiză tot de proveniență solară, a combustibililor fosili. Acest surplus de energie poate fi folosit direct, în tracțiunea mecanică sau indirect prin utilizarea îngrășămintelor chimice și a pesticidelor sau pe multe alte căi. Sub presiunea creșterii populației umane, stimulată de industrializare și urbanizare, agricultura a fost împinsă în vârtejul desfășurării proceselor economice la scară mondială. Pentru a putea face față cu succes nevoilor de alimentație a populației și producerii de materii prime cerute de industrie, agricultura a trebuit în mod necesar orientată pe calea mecanizării și cea a chimizării, adică spre industrializare. Această "industrializare" a agriculturii a reclamat scindarea agrosistemului tradițional în subsisteme de sine stătătoare, care separat, reprezintă fiecare o amplificare a unui nivel trofic din piramida eltoniană a agrosistemului tradițional. În primul rând a trebuit să se separe cultivarea plantelor de creșterea animalelor domestice. Această despărțire arbitrară s-a soldat cu perturbarea ciclurilor biogeochimice seculare urmată de o scădere a fertilității solului. Fiindcă acest din urmă lucru nu era dorit, lipsa îngrășămitelor naturale a trebuit să fie suplinită de industrie prin introducerea într-o proporție crescândă a îngrășămintelor chimice. Disjuncția dintre terenul arabil și pășune, dintre cultivarea plantelor și creșterea animalelor, s-a finalizat printr-o augmentare a compartimentării și o artificializare mult mai pronunțată a unor tipuri de agroecosisteme.

Posibilitatea atragerii în agroecosisteme, prin mecanizare, chimizare și alte îmbunătățiri tehnice, a unei energii suplimentare a condus în final la inventarea unor agroecosisteme, reduse ca întindere (culturile din sere, complexele industriale zootehnice), dar cu o eficiență foarte mare în producție. Agroecosistemele industriale, cum le mai putem numi, depind de energia suplimentară investită de om și măresc posibilitatea controlului aproape a tuturor factorilor care contribuie la realizarea recoltelor.

În fine, agricultura industrializată a oferit omului posibilitatea îndepărtării sau reducerii, în limite acceptabile din punct de vedere economic, a diverșilor dăunători (factori biotici operanți în agroecosisteme) prin utilizarea pesticidelor.

Ca urmare a acestor modificări structurale și funcționale fundamentale, producția agricolă a înregistrat, într-o perioadă istorică relativ scurtă (aproximativ în ultima sută de ani, dar mai cu seamă în ultimele decenii) un ritm de creștere nemaiîntâlnit. Producția la unitatea de suprafață a crescut de multe ori în comparație cu cea obținută în unele sisteme de agricultură tradițională. Omul, în cadrul agriculturii industrializate, prin cultura plantelor poate obține recolte medii cuprinse între 1000 – 5000 kcal .m-2 . an-1 (800 kcal .m-2. an-1 înseamnă, de pildă, o recoltă de circa 2000 kg/ha cereale boabe), suprafața de alimentare (suprafața arabilă) a unui individ uman matur pe timp de un an scăzând la valori cuprinse între 0,2-0,6 ha în funcție de producțiile obținute în diverse zone geografi- ce și de mărimea și structura dietei alimentare zilnice. (Suprafața medie mondială de teren arabil per capita, acum când scriem acest capitol – este necesară această precizare – este de 0,23 ha și ea va scădea continu cu fiecare nou născut!).

O dată cu creșterea producțiilor s-a înregistrat și o creștere a productivității muncii în agricultură la niveluri neimaginabile cu câteva decenii în urmă.

Evoluția agriculturii pe calea industrializării a condus la transformarea pe arii întinse a caracterului ei definitoriu: din agricultură de subzistență,în agricultură comercială, cu toate consecințele care au urmat și pe care le vom discuta în paragraful următor. În același timp în multe zone geografice și pe întinse suprafețe s-au menținut sisteme agricole de subzistență sau chiar forme incipiente, astfel încât în prezent se poate întâlni o varietate mare de sisteme agricole.

CAPITOLUL VII

IMPLICAȚII ECOLOGICE, SOCIALE ȘI ECONOMICE ALE GENEZEI ȘI DEZVOLTĂRII AGRICULTURII

7.1. Agricultura de subzistență

Consecințele schimbării modului de procurare a hranei de către om s-au resimtit pe multiple planuri pe care le vom analiza începând cu populația umană, viața socială și schimbările produse în biosferă.

Augmentarea productivității pământului, prin folosirea unor unelte mai eficiente, a condus la eliberarea omului de sub restricțiile impuse de lanțurile trofice ale ecosistemelor naturale. Această descătușare a fost urmată de o creștere corelativă a populației umane (prima explozie demografică a omenirii). Din momentul genezei agriculturii dimensiunea populației umane nu a mai fost controlată de darurile naturii, ci de posibilitățile omului de a-și produce hrana prin construirea în acest scop a ecosistemelor specifice (agroecosistemele).

Pe plan social și ecofiomic agricultura a determinat câteva schimbări fundamentale în producerea de bunuri, în organizarea socială și în comportamentul individual și de grup. Până la ivirea agriculturii, societatea umană, dependentă de existența câtorva resurse naturale distribuite relativ omogen într-un teritoriu, nu cunoștea decăt o slabă diviziune a muncii, cea pe sexe. Uneltele, de regulă, se produceau de către toți prin cooperare în grup, iar procurarea hranei prin cules și vânătoare.

Agricultura a schimbat structura socială primitivă determinând o diviziune tot mai accentuată a muncii și o stratificare a indivizilor în clase sociale. Rezultatul indirect al creșterii cantității de energie extrametabolice pe persoană datorită productivității agriculturii, a fost construirea primelor așezări umane stabile și întărite, a cetăților. Acestea îndeplineau funcții multiple: de însilozare, deci de apărare a recoltelor față de populațiile neagricole, de schimburi, comerț cu diversele produse confecționate de meșteșugarii apăruți ca urmare a diviziunii muncii și de centre administrative a unor teritorii ce s-au constituit încetul cu încetul în state cu diverse forme de conducere. Astăzi ni se pare un paradox a susține că orașul ca formă evoluată de așezare umană și ecosistem artificial este un rod al agriculturii. Și totuși fară de agricultură, fără agroecosisteme care să întrețină viața biologică a indivizilor umani, orașele – ecosisteme artificiale heterotrofe – sunt de neconceput.

Creșterea populației umane, în zonele în care a fost adoptată agricultura ca mijloc de procurare a hranei, a determinat, în scurtă vreme, o inegalitate în ceea ce privește densitatea populației. În zonele în care triburile primitive au rămas în continuare culegători și vânători, populația era mai rară. Această disproporție a favorizat populațiile de agricultori care și-au extins continuu teritoriile în defavoarea celor rămași ancorați într-o modalitate ancestrală de procurare a hranei. Conflictul permanent dintre agricultor – miticul Cain din legenda biblică – și vânător sau, mai târziu, păstorul nomad – "blândul" Abel – înfățișează, simbolic, desprinderea omului din rețeaua trofică a ecosistemelor naturale și lărgirea treptată a habitatului propriu. Aceasta ar fi, de fapt, semnificația legendei biblice despre primul conflict fratern. În conflictul dintre agricultor, Homo faber (omul creator de unelte) și păstorul nomad, Homo llomas, agresiunea agricultorului, scrie TOYNBEE (1997), seamănă cu "înaintarea metodică a infanteriei", în timp ce "năvălirea nomadului este năprasnică, întocmai ca o șarjă de cavalerie" (vol. 1, p. 234). Dar, în timp, agricultorul câștigă; Cain îl omoară pe Abel și nu există forță care să-l oprească.

La scară globală și în timp expansiunea s-a săvârșit, de regulă, prin intermediul marilor imperii agricole (egiptean, asiro-caldean, chinez, roman). Triburile de culegători și vânători din calea acestor imperii oricât de războinice s-ar fi dovedit, au fost absorbite și asimilate, dislocate sau restrânse la suprafețe limitate. Peisajul politic al lumii contemporane poartă în cea mai mare măsură amprenta expansiunii agriculturii al cărei model este urmat cu fidelitate de expansiunea modernă și contemporană industrială.

Dar cultivarea îndelungată a pământului, cu pronunțat caracter ecologic al agriculturii de subzistență, s-a soldat și cu efecte ambientale complexe, lipsei unor cunoștințe adecvate.

Imitând la început ceea ce vedea că se petrece în natură și apoi învățând din greșeli și din reușite, progresiv, agricultorul a acționat, cu precădere, în direcția înlocuirii unor procese biologice autoreglabile în ecosistemele naturale pe baza unor mecanisme informaționale feed-back cu acțiuni – în ecosistemele agricole – săvârșite de el. Astfel, instalarea spontană a populațiilor și biocenozelor din ecosistemele naturale și perpetuarea lor prin autoreproducere, care conferă ecosistemelor naturale însușirea de continuitate, au fost înlocuite în ecosistemele agricole prin însămânțarea unor anumite specii de plante, ecotipurile autohtone, bine adaptate, fiind înlocuite cu altele. Cu alte cuvinte, autoregenerarea a fost înlocuită prin însămânțare, iar colonizarea spontană prin introducerea de genotipuri noi, de multe ori autohtone. Apoi, competiția intraspecifică care contribuie, decisiv, la structurarea populațiilor a fost înlocuită, uneori aproape complet, prin reglarea antropică a densității populațiilor de plante și animale, în timp ce competiția interspecifică a fost atenuată prin practicarea monoculturii. Succesiunea, caracteristică a ecosistemelor naturale, în ecosistemele agricole este împiedicată, ultimele, agroecosistemele, fiind menținute, deliberat, printr-un consum important de energie culturală, în stadiu juvenil, cu multe nișe ecologice nesaturate.

Pe aceste căi, cultivarea pământului, în condițiile lipsei oricăror cunoștințe despre efectul pe lungă durată al imixtiunii omului (cultivarea permanentă a aceluiași teren, rară rotația culturilor, scăderea fertilității solului în astfel de condiții, sărăturarea în urma irigărilor, eroziunea provocată de suprapășunat, aridizarea climei în urma defrișării pădurilor, apariția inundațiilor) în realizarea echilibrelor naturale dintr-o zonă dată, a avut ca urmare apariția fenomenului nedorit de transformare a întinse regiuni în semideșerturi și deșerturi. Din punctul de vedere al transformării biotopurilor terestre din biosferă, dezvoltarea agriculturii sa soldat în unele regiuni subtropicale și mediteraneene ale globului cu instaurarea următoarei succesiuni ecologice defavorabile omului: pădure (defrișare prin incendiere) – savane, prerii, stepe – agroecosisteme (culturi agricole, pajiști) – eroziune (suprapășunare, cultivare îndelungată) și sărăturare (irigare irațională, scăderea fertilității solului) aridizare, semideșert – deșert. Pe scurt, succesiunea Silva-[NUME_REDACTAT]. Pe drept cuvânt, cu o intuiție genială, marele scriitor francez FRANCOIS RENE DE CHATEAUBRIAND (1768-1848) încă la începutul secolului al XIX-lea scria ."Pădurile preced civilizațiile, deșerturie le urmează".

Deci, impacturile dintre agricultură și mediu nu sunt fenomene noi, fapt care uneori se scapă din vedere. Epopeea schimbării vechilor tipuri de relații dintre om și natură începe odată cu descoperirea agriculturii și se desfășoară paralel cu dezvoltarea și diversificarea ei. Societățile umane, ecosistemele pe care le formează și din care își extrag resursele formează ansambluri în care repercusiunile ecologice nu se limitează doar la unele aspecte particulare. Câmpul lor de acțiune se răsfrânge nu numai la producția agricolă sau la cea meșteșugărească legată de ea; el traversează toate resorturile societății. Echilibrele naturale primare sunt înlocuite cu echilibre secundare, în mare parte instabile.

7.2. Agricultura industrializată (comercială, convențională)

Agricultura modernă, prin industrializare pe calea chimizării și mecanizării, prin introducerea în cultură a noi genotipuri, prin concentrare și specializare, prin noi metode de organizare și management a adus schimbări profunde în sistemul de producere a bunurilor agricole. Fixându-și ca sarcină fundamentală producția de bunuri agricole la nivelul cerințelor curente, agricultura modernă a reușit prin aplicarea științei și tehnologiei ,să rezolve o serie de probleme printre care se impun atenției în primul rând:

a) creșterea recoltelor la unitatea de suprafață sau de la un animal la niveluri care în urmă cu câteva decenii păreau adevărate utopii;

b) creșterea productivității muncii ca urmare a generalizării mecanizării lucrărilor agricole, a extinderii chimizării și a promovării unor noi metode de organizare și conducere;

c) introducerea pe scară largă, mai ales pentru populația urbană, a unei noi diete alimentare, ca urmare a dezvoltării și diversificării industriei alimentare; caracteristica esențială a acestei diete este reducerea drastică a diversității ei în comparație cu sistemul tradițional de alimentație;

d) la cele de mai sus s-ar putea înșira o serie întreagă de alte implicații economice și sociale. Fără să detaliem aceste aspecte, ne vom mărgini la adăugarea la cele spuse mai înainte a unui singur fenomen cu implicații dramatice. Este vorba de eliberarea unui însemnat număr de forțe de muncă din mediul rural și, ca urmare, migrația lor spre centre urbane, aceasta constituind o adevărată implozie populațională, cu toate aspectele pozitive și negative pe care le implică.

Cele de mai sus constituie aversul medaliei. Există însă și un revers pe care sunt înscrise profundele și nedoritele impacturi ambientale, mult amplificate față de cele datorate agriculturii de subzistență, generate de artificializarea profundă a agroecosistemelor industrializate. Astfel, procesele biologice caracteristice ecosistemelor naturale și celor agricole tradiționale au fost înlocuite, într-o măsură însemnată, prin procese nebiologice, corelativ cu un consum ridicat de energie culturală, îndeosebi de energie tehnologică. Câteva exemple pot fi semniticative – în agricultura modernă fixarea biologică a azotului atmosferic a fost înlocuită, în mare parte, prin aplicarea îngrășămintelor chimice cu azot; pășunatul, prin hrănirea animalelor în crescătorii; folosirea energiei biologice umane și animale la executarea lucrărilor agricole, prin introducerea mașinilor, eliminarea dăunătorilor care în ecosistemele naturale se realizează prin coacțiile pradă-prădător sau gazdă-parazit, se operează prin utilizarea pesticidelor și exemplele ar putea continua.

O astfel de îndepărtare a agriculturii de natură, similară pe plan simbolic despărțirii lui Anteu de Gea (pământul mamă) a generat impacturi serioase între această ramură a producției materiale și mediu, agricultura devenind ea însăși vulnerabilă la acțiunea factorilor de mediu și a celor economici și sociali.

Rezolvând creșterea producției și a productivității muncii, agricultura modernă ridică în fața societății unele probleme deosebit de importante de a căror rezolvare științifică depinde, într-o însemnată măsură, însăși prosperitatea omului pe planeta noastră. Nu este locul să insistăm asupra lor în acest capitol. Literatura științifică, cea beletristică și mișcările ecologiste evocă și agită unele dintre aceste probleme, astfel încât ele sunt, în mare măsură, cunoscute. Din păcate, așa cum se întâmplă de multe ori, unghiul din care sunt privite și examinate aceste probleme nu reflectă întotdeauna imaginea lor fidelă și nici dimensiunile lor reale. Și totuși dacă vom părăsi euforia imprimată psihicului uman de cornul abundenței ce face ca stridentele semnale de alarrnă ale celor dotați cu mai multă sensibilitate să ne pară uneori exagerate, ne vom trezi întotdeauna în fața lentei și tăcutei realități amenințătoare prin forța eroziunii a înseși temeliilor vieții planetare. In acest context ne vom mărgini doar să scoatem în evidență faptul că multe din deficitele ecologice ivite și acumulate pe parcursul practicării agriculturii tradiționale, pe care noi le-am evocat ceva mai înainte, s-au amplificat considerabil și s-au adăugat altele noi, dintre care unele de o gravitate cu adevărat îngrijorătoare. Ne vom întâlni cu cele mai multe din aceste probleme în capitolele următoare.

CAPITOLUL VIII

AGROECOSISTEMELE

Partea a II-a a tratatului nostru este dedicată unei pertinente analize a agroecosistemului sub raporturi structurale și funcționale. Materialul bibliografic vast care ne-a stat la dispoziție și ce a cuprins cercetările efectuate și sintezele publicate în ultimele două decenii ale secolului al XX-lea l-am împărțit în șase capitole distincte (capitolele 6Il) cuprinzând fiecare câte o tematică unitară.

În capitolul al 6-a intitulat "Agroecosistemul" sunt discutate câteva probleme generale ce țin de înțelegerea cât mai exactă a conceptului de agroecosistem și a realităților sale practice începând cu etimologia termenului și srarșind cu încercările de a-l defini cât mai adecvat cu putință. Structura agroecosistemelor ca subsisteme sau petice în landșaftul agricol este analizată în acest capitol al generalităților sub raporturi ale geometriei plane (pe orizontală) sau a celei spațiale (pe verticală).

Capitolul al 7-lea se ocupă de "Clasificarea agroecosistemelor" având ca punct de plecare o idee originală sugerată de opiniile lui E. P. ODUM (1953, 1959, 1971) și H. T. ODUM (1971) și anume că toate structurile și funcțiile agroecosistemelor se pot împlini numai prin mijlocirea fluxului energetic. De aceea clasificarea propusă de noi se fundamentează pe două surse de energie: cea solară și cea culturală (combustibilii fosili, în primul rând), intrate într-un agroecosistem .

Capitolul al 8-lea "Fluxul de energie solară; productia primară" descrie în detaliu modul în c.are se realizează în agroecosisteme acumularea de energie chimică potențială prin mijlocirea procesului de fotosinteză. Se apreciază de asemenea rolul factorilor de mediu (sol, climă etc.) în obținerea unor recolte bogate cantitativ și de calitate superioară, lipsite fiind de reziduri poluante.

Capitolul al 9-lea "Rețeaua trofică (piramide și lanțuri trofice) și producția secundară în agroecosisteme" face cunoscută cititorilor soarta energiei chimice potențiale acumulată în plantele verzi și distribuită prin mijlocirea lanțurilor trotice principalului consumator omul – sub forma diverselor produse vegetale și animaliere.

Capitolul al lO-lea "Fluxul (circulația) substanțelor și circuitele biogeochimice" tratează modalitățile prin care la nivelul întregii biosfere și a subsistemelor sale de pe mari suprafețe (landșaflurile naturale și agricole, ecosistemele naturale și agroecosisteme) se realizează circulația principalelor elemente chimice importante pentru viața biosistemelor individuale, inclusiv a omului, precum și căile și consecințele intervenției omului în circuitele respective.

În fine, capitolul al II-lea "Ecosistemul natural și agroecosistemul" constituie o binevenită comparație între diversele tipuri de ecosisteme naturale și agroecosisteme.În acest capitol de încheiere a părții a Il-a se subliniază matricea comună și diferențele dintre cele două categorii de ecosisteme amintite mai sus; matrice și procese care la nivelul ecosferei mențin atât viața sălbatică în deplinătatea ei cât și pe . aceea condiționată și gospodărită ecologic de către făptura gânditoare.

8.1. Generalități despre agroecosistem

Conceptul de agroecosistem este, poate, unul dintre cele mai dificile de abordat, elaborat și mai cu seamă de înțeles. El nu poate fi definit decât cu o relativă precizie ce necesită o continuă raportare a agroecosistemelor la câteva circumstanțe condiționale și esențiale cum ar fi: a) compararea lor permanentă cu ecosistemele naturale; b) artificializarea graduală a spatiilor ecologice ocupate de ecosistemele agricole indusă de logica exigențelor economice; c) cunoașterea istoriei ecologice a genezei, apoi a structurării și funcționării agroecosistemelor; d) dependenta existenței lor de neîncetata perfecționare a agrotehnicienilor, iar în ultimele decenii ale secolului al XX-lea și pe viitor de acelea ale biotehnicilor; e) ființarea lor în cadrul mai larg al culturii materiale și spirituale al unui anumit tip de civilizație umană.

Altfel spus, agroecosistemele ca existență reală obiectivă, apoi în calitate de concept logico-științific în care se reflectă această realitate, se află situate într-un spațiu ecologic unde se întâlnesc pe de o parte macroclimatul regional natural și multe microclimate de sorginte culturală și materială determinate de o diversă fragmentare în parcele.

Disciplinele care abordează aceste complexe realități ale unor biosisteme, făurite atât de natură cât și de om, împing considerațiile despre agroecosisteme în vasta arie tulburătoare și creatoare deodată a inter-, pluri- și transdisciplinarității ramurilor ecologiei contemporane. În consecință, pentru înțelegerea tuturor structurilor și proceselor proprii ecosistemelor agricole nu ne sunt suficiente numai punctele de vedere răsărite din cercetarea legilor naturale (în speță a legilor biologiei și ecologiei) restrânse în unitatea proceselor ce se petrec mai cu seamă în sistemele vii supraindividuale de tip populațional și cenotic .Este necesară completarea cunoașterii cu date despre mulțimea proceselor ce se întâmplă în momentul când legile biologiei și ecologiei sunt influențate de activitățile umane. Aceste cunoștințe îmbogățite prin studierea acelorași legi, dar influențate de om sunt în fapt un adaus la zidirea lumii vii de inteligența umană izvorât atât din nevoile pragmatice cât și sub incidența credințelor religioase. Este suficient să ne amintim că o mare parte din cultura europeană creștină a fost benefic influențată de dumnezeiescul blestem al nașterii agriculturii, rememorat din generație în generație: câștigarea pîinii prin sudoarea frunții.

8.2. Etimologla conceptului de agroecosistem

Denumirea termenului de agroecosistem aleasă pentru a designa ecosistemul supraindividual răspunzător de hrana omenirii provine din înșiruirea a trei cuvinte grecești sau a unuia latin urmat de două elene.

În primul caz avem succesiunea: a) agros,on = câmp, așezare rustică, avuția satului (din el s-a derivat agromos,on = fermier, agricultor); b) oikos = casa cu împrejurimile sale (mai ales cu cele cultivate și cultivabile); c) systema = sistem. Deci, conform semnificației cuvintelor componente, prin agroecosistem putem să înțelegem cîmpurile sistematizate din împrejurimile așezării rurale ca împreună cu aceasta (mai ales cu locuitorii ei și animalele de tracțiune) să producă avuția satului.

În al doilea caz ne rămâne să explicăm doar semnificația cuvântului latin: ager, agri, ce ne apropie mai mult de înțelesul contemporan al noțiunii pe care o analizăm.

Revenind la cuvântul grecesc agros, on constatăm că el este foarte apropiat de agrios, il, care surprinzător semnifică sălbatic (plantă, animal și om sălbatic), om puțin cultivat, om cu caracter feroce, în fine, teren necultivat.

Cuvântul latin ager, agri, dimpotrivă se referă explicit numai la câmpul cultivat cu cereale, cu pomi (livada) sau cu vită de vie (podgoria).

Înțelesul în greacă are o extindere mai mare care prin intercalarea vocalei "i" ne duce la agrios contrariul lui agros, cel din latină este direct legat de obiectul culturii materiale a pământului. Această scurtă zăbavă lingvistică ne sugerează tranziția omenirii de la starea de sălbăticie naturală la cea de cultivare atât materială (roditoare de hrană) cât și spirituală (generatoare de idei și cuvinte potrivit înșiruite estetic).

În această ordine de idei a cultivării frumosului trebuie să amintim că în literatura științifică ecologică este încetățenită și expresia ecosistem agricol ca un sinonim binevenit spre înlăturarea monotoniei stilistice totdeauna ivită când un singur termen se repetă la nesfârșit.

În concluzie: agroecosistemul, sub raporturi semiotice, logice, filosofice și ecologice, înseamnă un biosistem supraindividual modelat prin cultură ,într-un biotop care este deopotrivă supus atât influențelor naturale cât și culturale.

8.3. Definiții ale agroecosistemului

Scurtă incursiune lingvistică în domeniul etimologiei ne-a facilitat foarte mult truda elaborării unei definiții cât mai apropiate de realitățile esențiale existente în actuala biosferă terestră.

De asemenea de un consistent ajutor pentru înțelegerea agroecosistemului ne-au fost clasicile de acum definiții ale ecosistemului natural elaborate de TANSLEY (1935) și E. P. ODUM (1971) pe care le redăm integral în continuare, precum și alte definiții ale ecosistemului și agroecosistemului (definiții ale ecosistemului) și (definiții ale agroecosistemului) pentru cei care doresc să adâncească aceste concepte și pentru a sugera o imagine asupra efortului științific necesar pentru elaborarea și definirea unor noi concepte.

Această extinsă circumscriere a lui TANSLEY este absolut explicabilă. Teoria generală a lui BERTALANFFY era în stare născândă, iar teoria ierarhiei sistemelor a lui SIMON și teoria nivelurilor încă nu se născuseră. În această stare a dezvoltării științelor naturii TANSLEY nu avea la îndemână terminologia de astăzi și el a operat intuitiv cu ceea ce avea pe atunci la îndemână : explicații mai lungi, analogii și metafore .

E. P. ODUM (1971) beneficiază după apariția lucrării lui TANSLEY de aproape patru decenii de cercetări ecologice în care conceptele fundamentale ale ecologiei au fost studiate, adâncite și reformulate, de asemenea structurile și funcțiile ecosistemelor au fost în mare parte descifrate, se bucură deci de o terminologie perfecționată. De aceea el ne poate oferi o definiție a ecosistemului natural mai bogată informațional.

Înarmați cu aceste multiple definiții și circumscrieri să încercăm a defini agroecosistemul nu fără a discuta în prealabil concis care sunt particularitățile sale și ce separă un agroecosistem oarecare de un ecosistem natural oarecare. Ele pot fi folosite la alegere și pot să ne satisfacă într-o primă abordare a problemelor legate de existența agroecosistemelor facilitând înțelegerea structurii și funcțiilor pe care le posedă, precum și finalitatea lor pe plan socio-uman. Dar o definiție atotcuprinzătoare a agroecosistemului necesită includerea tuturor elementelor esențiale ce contribuie atât la edificarea lui materială obiectivă, cât și la tratarea conceptuală a lui, mai mult sau mai puțin subiectivă, printr-un proces de abstractizare.

Practicienii, în speță fermierii și inginerii agronomi cu diferite specializări, vor intitula întotdeauna agroecosistemul conform realităților întâlnite în teren. În cazul acestora agroecosistemele sunt, aproape în majoritatea cazurilor, percepute ca suprafețe (fragmente de teren) denumite: parcelă (din francezul parcelle, diminutiv din latina vulgară pentru pars, partis = parte, porțiune), lot în franceză de la francul sau chiar goticul hlaufs = tracțiune dintr-un teren, parcelă), ogor (din agar în bulgară și sârbo-croată) în sensul de parcelă pe care se va instala cu ajutorul agrotehnicii o anumită agrofitocenoză, sau taria (împrumutat din limba turcă). Indiferent de denumiri, de altfel aproape sinonime între ele, acestea reprezintă suprafețe pe care practicienii cultivă în monocultură (de cele mai multe ori) un singur soi selecționat de plante, pentru a realiza o anumită producție agricolă. Înșiruirea de cuvinte cu proveniențe atât de felurite ne relevă istoria nescrisă, dar imprimată în limba noastră, a agriculturii românești supusă influențelor vecine și uneori stăpânitoare câteva veacuri peste ținuturile noastre.

Din punct de vedere ecologic și agroecologic aceste parcele reprezintă o agrofitocenoză constituită preponderent din populația unei singure specii vegetale (planta cultivată) atașată unui biotop (agrobiotop) și însoțită, în dependență de agrotehnica folosită, de alte specii de plante nedorite și etichetate ca buruieni sau plante dăunătoare monoculturii agricole și de un număr considerabil de microorganisme și de animale interioare, unele utile, altele dăunătoare. În aceste agrofitocenoze densitatea indivizilor plantelor cultivate este foarte mare,distribuția indivizilor este aproape omogenă și foarte geometrizată.

Într-o viziune pur ecologică agrofitocenoza este o verigă din lanțul trofic, mult amplificată prin favorizarea pe cale artificială a unei singure plante (specia cultivată ca producător primar în folosul exclusiv al omului). Acest miracol ecologic, imposibil de înfăptuit în ecosistemele naturale se datorează unui aport consistent de energie culturală).

Dar oricare agroecosistem de tip parcelă cultivată cu plante aduce servicii incomplete omului dacă nu-i poate oferi și alimentele de importanță structurală puse la dispoziție de a doua verigă trofică a oricăui ecosistem natural. E vorba de produsele de sorginte animalieră, în special proteinele din carne care conțin cei 10 aminoacizi esențiali (arginină, histidină, izoleuxină, leucină, lizină, mentionină, fenilalanină, treonină, triptofan și valină). În acest scop din cele mai vechi timpuri, circa 8000 – 9000 ani î. de Ch., cultura plantelor a fost îmbinată cu creșterea animalelor. Din acest motiv păstoritul tradițional, iar în epoca noastră sectorul zootehnic tot mai profund scientizat trebuiesc socotite elemente componente sau subsisteme ale agroecosistemului. Sub raporturi ecologice, dar mai ales agroecologice sectoarele pastorale și zootehnice alcătuiesc un subsistem ce se poate denumi agrozoocenoză. Ea, asemenea agrofitocenozei, reprezintă o verigă amplificată din lanțurile trofice ale agroecosistemelor. În scopul argumentării producției animaliere, agrozoocenoza este formată din populații de indivizi ai unei rase monospecifice și genetic cvasi-omogene.

În fine, veriga beneficiară a agroecosistemului care deține mai multe roluri în agroecosistem (de structurare și organizare, de asigurare a funcționării agroecosistemului, de reglare prin subsistemele sale funcționale) o constituie omul și societatea, fiindcă populația umană și zoocenozele sunt principalii consumatori ai produselor agrofitocenozelor și ai întregului agroecosistem.

Cultivarea contemporană a plantelor necesită agrotehnici specializate, iar creșterea animalelor în stabulație ori în complexe zootehnice semi-industrializate necesită de asemenea procedee foarte strict probate. Toate aceste operațiuni ne obligă să percepem structura agroecosistemului major sau complet (cu toate verigile lanțurilor sale trofice) ca un ecosistem supraindividual de tip cenotic format din subelemente mozaicate, angrenate în funcționarea lor disparată după modelul amplu și complex al ecosistemelor naturale.

Datorită acestei percepții vizuale este necesar să definim agroecosistemul în două chipuri diferite și anume să alcătuim o definiție fundamentală pe elementele concrete ale agroecosistemului, apoi să încercăm să elaborăm o circumscriere de factură conceptuală, deci mai degrabă abstractă decât concretă.

În primul caz, așa numitul agroecositem concret, ar putea fi astfel definit:

– Putem să considerăm agroecosistemul (sau parte din agroecosistem) orice verigă trofică amplificată a biocenozei agricole (fitocenoză sau zoocenoză) ce posedă limite geometric demarcate și o populație cvasi-omogenă genetic (soiuri sau rase dintr-o anumită filieră genetică) a unor plante cultivate și animale domesticite în scopul producerii de bunuri agricole.

În al doilea caz, al agroecosistemului conceptual definiția este de tip integralist sau holist și ar putea fi astfel formulată:

– Agroecosistemul major (complet, integral sau holist) este un biosistem agricol ce include în sine toate verigile lanțurilor trofice dispersate ca fragmente sau petice în interiorul unui landșaft agricol.

Aceste fragmente (agrofitocenoze și agrozoocenoze) ce se comportă ca subsisteme ale agroecosistemului major) sunt unități de importanță decisivă în realizarea unei gospodării ecologice a agriculturii sustenabile. Menționăm că agroecosistemul major sau complet, în esență conceptual, nu are granițe demarcate geometric în spațiu, dar reprezintă o unitate funcțională transempirică sau teoretică (în sensul lui MAHNER și BUNGE, 1997) ce poate benefic stimula randamentul agroecosistemelor concrete prin relația de corespondentă dintre teorie și practică.

Din punctul de vedere al metodologiei scalare în ecologie cele două definiții distincte ale agroecosistemului ne permit să înțelegem mai corect, atât sub raporturi teoretice cât și practice, cum este structurat și cum funcționează un ecosistem agricol.

Agroecosistemele concrete reprezintă unități mici – mezocosmosul ecologic a lui REIMERS (1980) și E. P. ODUM (1984) – ce permit măsurători directe asupra energiei solare și culturale intrate într-un agroecosistem și a ieșirilor sub formă de recolte și deșeuri.

Agroecosistemul major (complet) care este în esență un concept atotcuprinzător aparține macrocosmosului ecologic a lui REIMERS (1980) ce în cartările geobotanice poate corespunde landșaftului agricol deoarece are un pregnant caracter eterogen fiind ideal alcătuit din populațiile mai multor specii dispuse teoretic într-o veritabilă piramidă trofică sau ecologică.

În consecință, dacă agroecosistemul concret permite executarea diferențiată a lucrărilor agricole de tot felul, agroecosistemul major (complet, integralist sau holistic) face posibilă planificarea corelată între verigile lanțurilor trofice, apoi între acestea și factorii abiotici din ambianță sau conform ideei lui TEACI între celulele spațiului ecologic omogen și întregul landșaft agricol eterogen. Fără această delimitare între agroecosistemul concret și cel major, conceptual, cunoașterea și înțelegerea agroecosistemului rămâne confuză având urmări ce pot altera măsurile organizatorice de viitor pentru dezvoltarea unei agriculturi ecologice sustenabile.

8.4. Structura agroecosistemului

8.4.1 Introducere în problemele structurii agroecosistemului

Teoria generală a sistemelor a lui BERTALANFFY, se fundamentează pe constatarea că oricare sistem material din univers, precum și sistemele ideatice, adică cele de sorginte spirituală, au condiționată existența de dispunerea elementelor (subsistemelor) alcătuitoare într-o anumită structură sau matrice structurală.

Ce este o structură? Etimologia termenului ne conduce la un substantiv latin – structura,ae, ce posedă două semnificații: una de materiale de construcție (zidire), organizare, acțiune a de a construi și alta spirituală de structurare a unei fraze, a unui vers, aranjament de cuvinte sau de idei. Acest substantiv are legătură directă cu verbul latin – struo, ere ce are multe semnificații dintre care pe noi ne interesează următoarele: a reuni mai multe părți pentru a forma un întreg, a ordona, a compune, a inventa, a structura între altele o masă umană sau o populație oarecare.

Multiplele sensuri în latină a cuvântului structură ne oferă prilejul de a defini ce înseamnă structura agroecosistemului din punct de vedere agroecologic:

a) sub raporturi concrete: Structura agroecosistemului semnifică modul lui de alcătuire sau organizare prin elementele sale componente pe o suprafață și un spațiu ecologic selectat de om după un criteriu major;

b) sub raporturi conceptuale: Structura conceptuală a agroecosistemului reflectă modul de aranjare a ideilor noastre privind ceea ce trebuie să înțelegem prin agroecosistem și structura lui complexă.

Evident, structura conceptuală a agroecosistemului este una generală, aplicabilă oricărui tip concret de ecosistem agricol, începând cu organizarea practică și logică a subsistemelor alcătuitoare și sfărșind cu demersul filozofic structuralist. În consecință, structura sistemelor materiale poate avea în lumea terestră două origini distincte: una naturală (creată prin autodezvoltare) sau una artificială concepută de om, adeseori prin imitarea simplificată a structurilor naturale.

8.4.2. Diversitatea structurii agroecosistemului

Adeseori ecologii naturaliști, dar și mulți agroecologi sunt de acord cu afirmația că agroecosistemele posedă o diversitate mică, iar biodiversitatea din interiorul lor se manifestă predominant pe plan genetic, menționându-se mulțimea soiurilor și raselor din cadrul unei singure specii sau biodiversitatea genetică reflectată de numeroasele izoenzime detectate trofazei.

De fapt, chiar și agroecosistemele de același gen sunt diferite între ele, mai cu seamă în țările puțin dezvoltate unde predomină agricultura tradițională. În acest din urmă caz înfățișarea (fizionomia) agroecosistemelor se datorează variatelor agrotehnici utilizate, care la rândul lor depind de tradițiile culturii agrare socotite de vârste milenare.

Această diversitate generată de tradiții în afară de faptul că dăruiește peisajului agrar o anumită frumusețe locală și specifică, ea în realitate corespunde unor adaptări selectate de om pentru anumite tipuri de sol și microclimate.

În cadrul agriculturii convenționale (mecanizate și chimizate) diversitatea fizionomică a agroecosistemelor se păstrează într-o măsură mai mică ea fiind indirect comandată de industriile regionale, în speță de structura relativ variată a mașinilor agricole produse de felurite firme cu patentele lor de fabricare.

În pofida tuturor celor afirmate mai sus, diversitatea structurală și biodiversitatea agroecosistemelor rămâne mult în urma celor naturale fiindcă sărăcia primelor în aceste privințe ne este ilustrată de monotonia întinderii lanurilor.

8.5. Structura pe orizontală a agroecosistemelor

8.5.1. Noțiuni introductive despre structura pe orizontală a agroecosistemelor

Structura pe orizontală a agroecosistemelor este condițioată de mai mulți factori dintre care doi sunt de importanță capitală: a) oferta naturală a spațiului ecologic (solul cu proprietățile lui, climatul regional și local etc.) și b) agrotehnicile folosite pentru realizarea diverselor culturi (metode de semănat și plantat, metode de îngrijire și întreținere a culturilor, metode de recoltare).

Poate că cea mai sugestivă acțiune de creare a structurii pe orizontală a unui agroecosistem (activitate ce se petrece în cadrul geometriei plane cu regulile ei) ne-a fost transmisă prin "parabola semănătorului" concepută și predicată de CHRISTOS: " Ieșit-a semănătorul să samene sămânța sa…" (Luca 8:5-15). Aici, evident, nu ne interesează interpretarea teologică a frumoasei pilde, ci sensul concret, propriu al lucrării paleo-agroecologice. În ea se zugrăvește, cu o claritate demnă de invidiat pentru gândirea antică, eficiența economică a unei trude istovitoare în condiții diferite de recepționare aleatoare a semințelor de către mai multe tipuri de sol.

De la agricultura tradițională a antichității (când semănatul se executa manual ca în parabola semănătorului) până la aceea convențională a zilelor noastre (când locul semănătorului a fost preluat de mașinile agricole) structurarea într-o anumită geometrie a agroecosistemelor a urmărit întotdeauna creșterea recoltelor.

8.5.2. Solul ca subsistem esential al structurii agroesistemelor

În lumina cercetărilor contemporane ecopedologia cu subdiviziunea sa ce poate fi intitulată agroecopedologie trebuie considerate drept sectoare importante ale ecosistemelor naturale și al agroecosistemelor. Acestea, conform teoriei organizării ierarhice a sistemelor (SIMON, 1973), constituie unitățile de bază (elementare) ce formează un anumit landșaft și în final marile zone naturale concepute de DOKUCHAEV (1899). În a doua jumătate a secolului al XX-lea geograful rus GRIGOREV (1966, 1970) a distins la nivelul globului terestru patru zone întinse de soluri, climate și landșaftul cu ecosistemele lor. Acestea, conform părerii lui GRIGOREV (1966, 1970) sunt: a) zona ecuatorială (cu temperaturi ridicate; precipitații zilnice; păduri pluviale și oxisoluri, în care procesele de oxidare a substantanțelor organice în cele minerale este foarte rapid; b) zonele tropicale (așezate la nord și sud de zona ecuatorială, cu temperaturi ridicate ziua în sezonul de vară și scăzute noaptea, mai ales în sezonul de iarnă; în regiunile apropiate de zona ecuatorială sunt populate cu păduri având frunze căzătoare în sezonul mai secetos apoi mai spre nord ori sud există mari formațiuni ierboase de tipul savanelor, preriilor și pampasului; în regiunea alizeelor se află întinse deșerturi Sahara, Arabia, Arizona, Kalahari și deșertul australian; solurile poartă numele de vertisoluri, fiind formate din argile ce se imbibă la umezeală și contractă la uscăciune; substratul pustiurilor este format din argisoluri, (în mare proporție constituite din nisip și pietriș, vegetația fiind rară); c) zonele cu climat intermediar de tip mediteranian (așezate atât în emisferica nordică și sudică, cu temperaturi intermediare celor tropicale și temperate; ele formează așa numitele regiuni subtropicale și mediteraniene; vegetația formată din stepe și păduri cu frunze pieloase pururea verzi; solurile sunt formate din așa numitele terra rossa, roșietice datorită oxizilor de fier, intermediare între solurile aride și solurile brune conform normelor taxonomice USDA = [NUME_REDACTAT] Department of Agriculture) și d) zonele temperate și reci (cu patru anotimpuri; veri moderate și ierni uneori aspre; cu stepe, păduri de foioase și conifere, tundre, deșerturi polare și reci; cu mai multe tipuri de soluri ca molisoluri, unde se cuprinde și cernoziomul, apoi spodosoluri acide și bogate în substanțe organice și solurile tinere recente denumite entisoluri, formate după retragerea ghețarilor.

Amănunte asupra noii taxonomii a solurilor preconizate de [NUME_REDACTAT] din SUA se pot afla în lucrarea de sinteză "Pedosfera" a lui UGOLINI și SPALTENSTEIN (1992), precum și în "Dicționarul concis de ecologie" editat la Universitatea din Oxford (Anglia) de către ALLABY și colab.(1994), iar pentru sistemul românesc de clasificare a solurilor în manualele curente de pedologie.

Pedoecosistemul ca parte a ecosistemelor naturale și agroecosistemelor este format din două grupuri de subsisteme; a) aflate în interiorul solului și responsabile de existența lui și b) aflate în afara lui care influențează principial structura și mai ales metabolismul solului.

a) În interiorul solului se află mai multe subsisteme materiale fără de care pedoecosistemul nu ar putea exista. Toate acestea contribuie fie prin inerția, fie prin dinamismul lor la edificarea sistemului fizic pe care-l numim sol. Este dificilă stabilirea ierarhiei între aceste subsisteme. Este însă necesară coexistenta următoarelor sub sisteme: – substratul solid insolubil ce formează textura inertă a solului; – în această textură se inserează într-un mod corespunzător anumitor legi fizice și chimice apa, gazele, substanțele minerale și cele organice alcătuind un mediu intern al solului echilibrat din mai multe puncte de vedere; – acest mediu intern specific pentru fiecare tip de sol determină dezvoltarea unor microbiocenoze și zoocenoze de asemenea specifice; în această matrice foarte complexă are loc o circulație neîntreruptă de substanțe și de energie într-o dinamică inițiată și susținută de lumina solară.

b) Stratul de sol se află, de regulă, cuprins între două sisteme exterioare lui ce îi determină originea, geneza și dezvoltarea. În străfunduri zace roca mamă inertă care sub actiunea factorilor climatici și a celor biologici, în special vegetația, se transformă în timpi îndelungați de milenii în anumite tipuri de sol.

La suprafața solului într-o înceată dar continuă devenire, fitocenoza suferă și ea succesiuni de diferite feluri sub acțiunea climatului și a solului însuși. Se desfășoară în acest caz mai multe interacțiuni paralele: solul poate da un anumit curs succesiunilor din fitocenoză;fitocenoza poate amorsa o anumită evoluție a solului; fitocenoza și solul generează o schimbare în compoziția gazelor din atmosfera foarte apropiată și cea din sol; aceste două tipuri de compoziție gazoasă internă solului și din exteriorul apropiat au un rol hotărâtor în evoluția micro-biocenozei și zoocenozei; aceste biosisteme schimbă proprietățile solului și toate aceste modificări condiționate în serie fac ca în timp și exceptând matricea inertă a solului, acest complex sistem mixt să posede o dinamică de tip cibernetic ce poate fi sesizată și înțeleasă numai de mai mulți cercetători reuniți într-o echipă multidisciplinară.

8.5.3. Structura concretă geometrică-plană a agroecosistemului

În realizarea structurii pe orizontală a agroecosistemelor un rol de seamă îl deține agrotehnica utilizată în edificarea acestora.

Semănatul manual utilizat milenii de-a rândul în agricultura tradițională (în cea mai mare parte a ,ei o agricultură ecologică primitivă) conduce la dispersare aleatoare a indivizilor favorizând distribuția grupată a cerealelor păioase prin procesul de înfrățire ce se petrece în condiții de împrăștiere similare celor de care au beneficiat strămoșii sălbatici ai acestor plante. Nu s-au făcut în această privință studii de genetică populațională, dar bănuim că diversitatea genofondului speciei și a genomurilor individuale a fost mult mai mare .

În cazul agriculturii convenționale actuale (industrializată și chimizată) semănatul cu mașina oferă câteva avantaje certe sub raport economic. Dispersia indivizilor este geometric liniară ce asigură o recoltare a produselor cu pierderi minime, dar între șiruri există spații neocupate de planta cultivată care favorizează creșterea evaporării apei de pe suprafața dezgolită a solului. Nu s-au făcut investigații asupra pierderii de apă din sol rezultate în urma geometrizării excesive a dispersării indivizilor din populația speciei cultivate.

Se deschide prin aceste probleme ridicate de structura pe orizontală a agroecosistemelor un nou domeniu de cercetare agroecologică privind îmbunătățirea performanțelor mașinilor agricole de semănat și recoltare a produselor în așa fel încât procesele aparținătoare geneticii ecologice și populaționale să se petreacă în condiții optime.

8.6. Structura pe verticală (geometrico-spațială) a agroecosistemului

Acest tip de structură a fost relativ mai bine cercetat decât cel pe orizontală întrucât pădurea în calitatea sa de cel mai complex ecosistem terestru a fost suficient de bine studiată și ne-a oferit un model de structură pe verticală care poate fi transferat și agroecosistemelor. Agroecologii ruși se pare că au fost cei mai interesați în astfel de cercetări ("Agrofitocenozele și structura lor specifică" apărută sub coordonarea lui M. V. MARKOV, 1978).

În această monografie se susține între altele că flora de buruieni din lanuri nu este chiar atât de dăunătoare pe cât se susține de către diverșii specialiști în științe agronomice. Ea reprezintă un pericol pentru planta agricolă dominantă numai în primele luni de creștere (IV – V). După ce planta dominantă agricolă și-a completat dezvoltarea ontogenetică și a intrat în faza de polenizare și maturație (lunile VI – VIII) flora de buruieni devenită sub dominantă și dispusă pe verticală în mai multe straturi (noi am remarcat 5 straturi diferite: – buruieni foarte înalte care depășesc în dimensiuni planta cultivată; buruieni înalte de talia plantei cultivate; – buruieni de talie mijlocie; – buruieni de talie mică; și – buruieni pitice) devine benefică prin menținerea umidității la suprafața solului și crearea unui bioclimat în interiorul agrofitocenozei care să micșoreze ariditatea de peste vară determinată de evaporarea apei de la suprafața solului dezgolit de vegetație.

Aceste constatări conduc la ideea că erbicidarea târzie după ce planta agricolă se află în stare de rodire, ar fi o cheltuială inutilă, ba mai mult o perturbare a regimului de umiditate din agrofitocenoze. Astfel de opinii trebuiesc verificate experimental în condițiile climaterice a mai multor ani la rând pentru a se reglementa condițiile flexibile ale erbicidării, irigării și a altor agrotehnici în așa fel încât recolta obținută să fie optimă.

8.6.1. Clasificare generală a agroecosistemelor

Pe baza considerentelor de mai înainte, vom încerca în acest paragraf să stabilim locul agroecosistemelor în ansamblul de ecosisteme existente în ecosfera pământului. O astfel de clasificare, printre altele, deosebit de utilă pentru ecologia agricolă a fost elaborată, relativ recent, de HABER (1990), întocmită pe baza gradului de artificializare a ecosistemului, pe care o reproducem și noi în tabelul 8.1.

În elaborarea clasificării prezentată în tabelul 4, HABER pleacă de la constatarea că în evoluția antroposferei (cum o denumește el), din punctul de vedere al schimbării peisajelor terestre, a landșafturilor, transformarea majoră a început din Neolitic când oamenii au inventat agricultura. Aceasta a însemnat apariția de noi tipuri de ecosisteme:

– Ecosisteme seminaturale care au luat naștere prin folosirea unor ecosisteme naturale ca pășuni sau ca surse de furaje pentru animale; în multe regiuni această transformare a condus la noi landșafturi bogate în specii rare sau cu mare valoare peisagistică;.

– Agroecosisteme (sisteme arabile) apărute ca urmare a desțelenirii unor ecosisteme naturale și cultivării lor. Agricultura a început și s-a practicat în biotopuri (agrobiotopuri) îmbogățite în resurse: la baza dealurilor și colinelor, în câmpii inundabile, în delte, în general în biotopuri aprovizionate cu resurse din exterior, în primul rând prin depuneri aluviale sau erozionale. De la bun început, se pare că agricultura s-a bazat și a rămas dependentă de aprovizionarea cu resurse materiale (și energetice) care să asigure producții bune și să compenseze materialele îndepărtate prin recoltă. Când resursele materiale suplimentare nu s-au mai putut asigura prin procese naturale, omul a părăsit locul practicând agricultura itinerantă (slush and burn agriculture).

Tabelul 4

Principalele ecosisteme terestre aranjate după gradul de artificialitare

(sau gradul de îndepărtare de stratul "natural")

Când nici acest sistem nu a mai fost posibil, a trebuit să apeleze la aplicarea de îngrășăminte (materiale provenite tot din afara sistemului propriu zis). Cuplarea cultivării plantelor cu creșterea animalelor a fost benefică ecologic și economic deoarece dejecțiile animale au contribuit la fertilizarea culturilor vegetale.

Tehnoecosisteme. Agricultura bazată pe îmbogățirea continuă a agrobiotopurilor prin fertilizare și irigare și prin alte aporturi materiale a condus la obținerea de producții sporite de alimente și alte bunuri agricole. Scăzând, progresiv, pe măsura creșterii producțiilor, suprafața agricolă necesară pentru întreținerea unei persoane, în scurt timp aceasta a permis concentrarea populației în așezări cu densități mai mari, în sate și orașe. Astfel și-a făcut apariția un nou tip de ecosisteme tehnoeco-sistemele. Odată cu ele s-a dezvoltat un alt peisaj, un nou tip de landșaft – landșaftul cultural – în continuă și nestăvilită extindere, înlocuind progresiv landșaftul natural. Niciodată însă nu se va putea ajunge la o înlocuire completă din cauza interacțiunilor legice dintre diversele tipuri de ecosisteme.

Clasificarea ecosistemelor existente în prezent în ecosferă este prezentată, așa cum am arătat, în tabelul 8.1. Întocmită pe baza "gradului de artificializare", clasificarea este, de fapt, una energetică deoarece îndepărtarea de "caracterul natural" înseamnă un aport energetic exterior din ce în ce mai mare pe măsura gradului de artificializare. Numai pe această cale ecosistemele respective, după cum vom vedea în paragraful următor, pot persista.

Locul agroecosistemelor tipice (agroecosistemelor arabile) în clasificarea de mai sus este la poziția A.4: ecosisteme antropogene biotice, create intenționat de om, dependente în totalitate de managementul și controlul uman.

Intre cele două categorii mari de ecosisteme din tabelul 4, cele din categoria A (bio-ecosistemele) și cele din categoria B (tehnoecosistemele) sunt diferențe profunde. Ecosistemele urban – industriale (categoria B din tabelul 8.1) sunt total dependente de ecosistemele agricole și silvice ( A.1 în tabelul 8.1.) pentru aprovizionare cu alimente, lemn, fibre și de ecosistemele naturale (A.1 – A.3 din tabelul 4) pentru aer curat, apă și materii prime. Ele nu au capacitatea de automenținere (de autocontinuitat). La rândul lor, ecosistemele agricole (categoria A.4) depind de ecosistemele naturale pentru aprovizionare cu apă, materii prime, lemn de foc, furaje pentru animale, îngrășăminte naturale, dar și de ecosistemele urban-industriale pentru tehnică, fertilizanți chimici, pesticide, diverse servicii și piață pentru valorificarea produselor. Rezumând cele de mai sus, am putea spune că în timp ce în ecosistemele naturale se produce, se consumă și se descompune biomasa prin procese autoorganizate și autocontrolate, în tehno – ecosisteme se produce și se consumă "tehnomasă" abiotică, pentru care este necesară aprovizionarea cu materie și energie, iar producția și consumul ei sunt însoțite de deșeuri solide, lichide sau gazoase. O mare diferență între biomasă și tehnomasă constă și în faptul că în timp ce biomasa se descompune repede, tehnomasa se descompune greu sau nu se descompune de loc.

Diferențierile dintre bio și tehno – ecosisteme reflectă "tendința contemporană de evoluție de la natură la cultură", după expresia lui HABER, de la sisteme ecologice autoorganizate la sisteme construite și gospodărite de om. Această tendință, pe care se întemeiază civilizația modernă, are ca "produs secundar" trecerea de la ordinea naturală la dezordinea generată de activități umane antiecologice, manifestată prin degradarea mediului, poluare, acumularea de deșeuri și extincția unor specii.

Acestei evoluții i se datorează dezvoltarea spectaculoasă în zilele noastre a diferitelor ramuri ale ecologiei care se orientează, cu predilecție, spre studiul ecosistemelor antropizate (biotice sau tehnice, în termenii clasificării prezentate mai înainte), cum este, de exemplu, ecologia agricolă și a unor discipline contingente cu ecologia, cum sunt ingineria ecologică, economia ecologică și altele.

8.6.2. Clasificarea energetică a agroecosistemelor

Din sumara prezentare în paragraful precedent a clasificării ecosistemelor după HABER și din scurtul comentariu rezultă, cu claritate, că însușirea discriminatorie dintre agroecosisteme și ecosistemele naturale este autoorganizarea. În conformitate cu opiniile lui KOSTRUBIN (1975), sisteme cu mecanisme de autoreglare pot fi numai acelea care sunt capabile de auto dezvoltare, în virtutea unor tendințe interne, cu necesitate contradictorii. Elementele constitutive ale sistemelor cu capacitate de autoorganizare trebuie să fie relativ independente, să posede integralitate, precum și o stare care să fie totdeauna determinată de stările celorlalte elemente. Reversul este necesar, adică aceste stări, la rândul lor, trebuie să provoace modificări ale stărilor elementelor cu care se află într-o relativă interdependență. Cu alte cuvinte, din acțiuni concertante, uneori chiar contradictorii, prin mecanisme feed-back, în primul rând negative, trebuie să rezulte autoreglarea sau homeostazia sistemului. Ecosistemele naturale sunt sisteme sau entități ale biosferei cu largi posibilități de autoorganizare. Spre deosebire de acestea, ecosistemele agricole, deși sunt formate din elemente relativ independente, ce posedă integralitate și se află în anumite stări sau raporturi unele față de altele, nu posedă capacitate de autoorganizare.

Lipsa capacității de autoorganizare ne demonstrează că agroecosistemele, în ciuda faptului că sunt unități funcționale ale biosferei, sub raport structural și funcțional nu pot fi echivalate cu ecosistemele naturale. Cu alte cuvinte, între agroecosisteme și ecosistemele naturale nu se pot stabili raporturi de identitate (egalitate matematică), ci numai de similitudine (asemănare sub raport matematic). Agroecosistemele, îndeosebi cele simplificate la maximum, de pildă monoculturile, corespund numai unor segmente structurale și funcționale, mai corect, unui singur nivel trofic din lanțurile trofice ale ecosistemelor naturale. Izolarea unui nivel trofic de celelalte are câteva consecințe deosebit de importante. În primul rând, un singur nivel trofic, chiar dacă este acela al producătorilor primari, are șanse foarte diminuate sau chiar nule în competiție cu un ecosistem natural integral (care posedă toate nivelurile trofice). Absența capacității de autoreglare, datorită izolării, anulează posibilitățile de adaptare a oricărui fragment de ecosistem. Pentru asigurarea continuității existenței unor astfel de fragmente de ecosisteme, omul trebuie să intervină cu energie din exteriorul sistemului; cu cât fragmentul de nivel trofic este mai simplificat, cu atât cantitatea de energie necesară întreținerii lui trebuie să fie mai mare. Din această cauză, am socotit că principalul criteriu de care trebuie să ținem seama în clasificarea ecosistemelor agricole nu poate fi altul decât cantitatea de energie de altă origine decât cea solară, vehiculată în aceste sisteme construite de om, așa-numita energie culturală. Energia culturală (COX și ATKINS, 1979) reprezintă energia introdusă de om în agroecosisteme, în scopul dirijării producției biologice, spre obținerea unei recolte cât mai mari. Ea poate fi exprimată prin suma dintre energia biologică (munca omului și travaliul animalelor) și energia tehnologică (energia cheltuită prin lucrările efectuate cu mașini și diverse utilaje, precum și energia necesară pentru fabricarea lor, la care se adaugă energia introdusă prin diverse materiale – îngrășăminte chimice, pesticide, alte substanțe – și, de cele mai multe ori, energia consumată pentru prelucrarea produselor brute). Cantitatea de energie culturală introdusă în agroecosisteme poate fi exprimată în mai multe feluri. Ea poate fi redată, cel mai obiectiv de altfel, prin raportul dintre energia ieșită sub formă de produs și energia intrată sub formă de energie culturală (biologică și tehnologică) (LEACH, 1976). Cantitatea de energie culturală introdusă în agroecosisteme poate fi exprimată în kcal sau alte unități de măsură a energiei cheltuite anual, pe unități de suprafață. În fine, această cantitate de energie poate fi exprimată și relativ, prin compararea raportului dintre energia biologică și cea tehnologică, în diverse tipuri de agroecosisteme, luându-se ca referință sistemele agriculturii tradiționale, în care totalitatea energiei culturale este reprezentată prin energia biologică.

Printre alte criterii, complementare, care pot fi utilizate în alcătuirea unei clasificări raționale și practice a diferitelor categorii mari și tipuri de agroecosisteme, amintim gradul de control al omului (dependent, de altfel, de cantitatea de energie culturală introdusă) asupra factorilor fizici (microclimat) și chimici (starea de fertilitate a solului), precum și asupra celor biologici (combaterea diferitelor organisme concurente). Când este vorba de factorii biologici, se mai poate ține seama și de numărul speciilor care alcătuiesc agroecosistemele și, mai ales, de calitatea lor ,biologică, genetică în ultimă analiză. Investigațiile tacute în această direcție au arătat (DUCKHAM, JONES și ROBERTS, 1976; PUIA, 1977) că agroecosistemele formate din amestecuri de genotipuri aparținând aceleiași specii sau din amestecuri ale diferitelor specii sunt, uneori, mai productive decât monoculturile (culturile monospecifice).

Cu privire la dependența aportului de energie culturală de factorii fizici, menționăm că în anul 1967, HOLDRIDGE (citat după PUIA, 1977) a propus o clasificare a vegetației terestre care să țină seama de acțiunea combinată a următorilor factori de mediu: regimul umidității, temperatura medie anuală, potențialul de evapotranspirație, latitudinea geografică, zonele pe altitudine. Combinarea factorilor amintiți a permis discriminarea a 30 de tipuri de climat și vegetație, dintre care cele mai potrivite pentru agricultură fiind aproximativ trei: stepele din zonele temperate semiaride (250 -550 mm precipitarii anuale, 6-12°C temperatura medie anuală), suprafețele ocupate de pădurile de joasă altitudine din zona temperată (500-1000 mm precipitații anuale, 6-12°C temperatura medie anuală) și ariile intermediare dintre pădurile uscate și umede din zonele subtropicale (500-2000 mm precipitații anuale și 12-24°C temperatura medie anuală). În cadrul celor 30 de tipuri de climat și vegetație existente, acestea trei constituie abia 10 %, ceea ce coincide, în linii generale, cu aria de uscat ocupată de terenurile arabile. În consecință, majoritatea ecosistemelor agricole manifestă o eficiență acceptabilă în exploatare numai în zonele temperate și subtropicale de joasă altitudine, cu un regim de precipitații moderat, cu umiditate normală sau ușor scăzută spre aridizare și temperaturi medii anuale cuprinse între 6 și 12°C, rareori mai ridicate. Pentru astfel de zone climatice, în baza criteriilor de clasificare propuse, în primul rând pe baza raportului output (energie recoltată)/ input (energie culturală introdusă), noi distingem trei categorii mari de agroecosisteme: (1) agroecosistemele extensive sau de intensitate scăzută, (2) agroecosistemele intensive și (3) agroecosistemele industriale sau industrializate. În clasificarea propusă ne-am sprijinit și pe încercarea lui SNAYDON și ELSTON (1976) de a stabili câteva categorii de agroecosisteme pe baza unor criterii luate în considerare și de către noi (mărimea controlului asupra componenților biologici, gradul de complexitate, controlul mediului fizic și complexitatea acestuia).

Agroecosistemele extensive sau de intensitate scăzută

Aceste agroecosisteme se caracterizează, în primul rând, printr-un raport energetic ieșire (output) – intrare input) ridicat. În medie,o calorie de energie culturală (reprezentată aproape în exclusivitate prin energie biologică) produce peste 10 calorii sub formă de recoltă utilă. În unele cazuri, de pildă în sisteme tradiționale de cultivare a orezului, eficiența este mai mare, ajungând până la 40-50 de calorii recoltă utilă pentru o calorie energie culturală. Noi am apreciat că în această grupă se pot încadra agro-ecosistemele specificate pentru care raportul output/input este cuprins între 5 și 100.

Deși randamentul sub raportul energiei suplimentare investite, în cazul acestor agroecosisteme, este mare, recolta utilă este totuși scăzută din mai multe cauze, dintre care amintim: controlul slab sau inexistent asupra dăunătorilor (pierderile de recoltă pot să ajungă până la 50 %), folosirea unor agrotehnici primitive, utilizarea unor soiuri cu productivitate mică etc. În această categorie de agroecosisteme includem: sisteme ale agriculturii tradiționale, livezile și grădinile din interiorul sau din preajma așezărilor rurale, pășunile și fânețele în cea mai mare parte seminaturale. Important este faptul că sistemele de agricultură tradițională amintite, în special terenurile cultivate și pășunea, se află, de obicei, strâns legate între ele prin intermediul animalelor domestice, care sunt crescute pentru a îndeplini cel puțin trei funcții: producerea de îngrășăminte organice pentru terenurile cultivate, producerea de alimente (produse lactate, carne, ouă) și diverse materii prime (lână, piele, oase), precum și folosirea lor ca animale de tracțiune. Legătura strânsă dintre terenurile cultivate și pășune, stabilită în agricultura primitivă și tradițională, face posibilă inserarea acestor ecosisteme agricole, de regulă mixte, în circuitele de substanță și energie ale biosferei, prin recircularea tuturor resurselor naturale terestre (substanțe minerale, substanțe organice, CO2, O2, apă) și regenerarea lor (sol, apă, O2 , CO2 ). Regenerarea și recircularea completă a resurselor asigură acestei categorii de agroecosisteme un grad înalt de stabilitate, reflectat în apariția homeostaziei agrare, sub raportul producției bunurilor agricole și al genezei unor relații economice și sociale durabile (RIFKIN, 1980; SORAN și PUlA, 1980). La baza homeostaziei agrare se află instaurarea, în această categorie de agroecosisteme, a unui disclimax (Mc. NAUGHTON, 1968) sau a agroclimaxului (PUIA, 1977). Noi am definit agroclimaxul drept starea de echilibru dintre componentele agroecosistemului, realizată prin reglarea conștientă introdusă de om în astfel de sisteme.

Agroecosistemele intensive

Aceste agroecosisteme se caracterizează printr-un raport energetic ieșire/intrare aproximativ egal cu 1, cu limite între 0,5 și 5. Energia suplimentară, provenită din utilizarea, în ultimă analiză, a combustibililor fosili (mecanizare + chimizare), conduce la o productivitate mai ridicată a agroecosistemelor intensive, de circa 3-6 ori mai mare în comparație cu agricultura practicată prin mijlocirea agroecosistemelor caracteristice agriculturii tradiționale. O astfel de creștere a productivității se obține însă prin consum ridicat de energie culturală tehnologică așa că raportul ieșire/intrare scade la valori apropiate de cifra 1. Se manifestă și aici legea relației neproporționale doză-efect. Productivitatea ridicată se datorează și altor factori, cum sunt: folosirea unor genotipuri noi, a îmbunătățirilor funciare, a irigațiilor etc. În schimb, pentru obținerea unor recolte bogate, omul trebuie să cheltuiască mai multă energie culturală (CLARK, 1975; RlFKIN, 1980; STEINHART și STEINHART, 1974).

Producerea de alimente prin intermediul agroecositemelor intensive este recomandabilă atâta vreme cât resursele de energie tehnologică sunt disponibile și relativ ieftine. Scumpirea carburanților fosili, în special a petrolului și a derivatelor sale, atrage după sine și o creștere corelativă a prețurilor pentru toate produsele alimentare obținute prin astfel de agroecosisteme.

În cadrul agroecosistemelor intensive se produce, de multe ori, o disjuncție între terenul cultivat și pășune. Această separare artificială, impusă de producția pe scară largă, pentru piață, a alimentelor și de specializarea sporită a producătorilor pe ramuri înguste de producție, determină întreruperea reciclării substanțelor minerale și organice în agroecosisteme. Reciclarea naturală trebuie suplinită prin îngrășăminte chimice și prin substanțe de altă natură care, în ultimă analiză, înseanmă un consum sporit de energie. În același timp nerealizarea reciclării naturale a elementelor are implicații profunde asupra acumulării și evoluției substanței organice din sol: materia organică (vegetală și animală), care ia drumul lanțului trofic al detritivorelor se reduce mult cantitativ și, o dată cu aceasta, scade progresiv substanța organică ușor solubilă, fracțiune cu mare importanță în fertilitatea solului.

În categoria agroecosistemelor intensive trebuie incluse fermele puternic mecanizate și chimizate, producătoare de cereale și alte plante cultivate, livezile și podgoriile intensive, de asemenea mecanizate și chimizate, precum și unele sisteme mixte de producții.

Agroecosistemele industriale sau industrializate

Industrializarea și urbanizarea fără precedent din ultimele cinci decenii au determinat inițierea unor sisteme (fragmente izolate de niveluri trofice ale agroecosistemelor mixte sau de intensitate scăzută) profilate pe obținerea de produse de la o singură specie crescută în condiții controlate: complexe industriale pentru creșterea păsărilor, suinelor, bovinelor, acvacultură și sere pentru recoltarea de legume proaspete în tot timpul anului. În astfel de sisteme, în care omul investește o mare cantitate de energie culturală, provenită preponderent de la combustibilii fosili, se produc în zilele noastre cantități însemnate de carne, ouă, lapte, legume. Eficiența energetică a agroecosistemelor industrializate se află sub unitate. Pentru a se obține o calorie de produs alimentar se cheltuiesc, după caz, 2-20 calorii de energie culturală, în special sub formă de energie tehnologică. În aceste agroecosisteme, omul introduce de zeci de ori mai multă energie decât în sistemele agricole tradiționale.

Structura și productivitatea ecosistemelor agricole industrializate sunt dependente integral de resursele energetice de care dispune sau va dispune omenirea. Până când materiile prime și gazele naturale nu vor ajunge la prețuri prohibitive, agroecosistemele industrializate au șansă de supraviețuire. O problemă extrem de complicată va fi tranziția, în viitorul apropiat, a ecosistemelor agricole industrializate pe utilizarea altor resurse energetice decât cele provenite din consumarea combustibililor fosili.

Din punct de vedere ecologic, exceptând serele, aceste agroecosisteme pot fi comparate cu ecosistemele naturale heterotrofe (ecosistemele lipsite de producători primari, cum sunt apele ( freatice, peșterile și abisurile oceanelor). Acestea, după cum se știe, sunt complet dependente de schimburile cu alte ecosisteme.

În fine, menționăm că agroecosistemele industrializate, deși realizează producții mari, iar actiunea factorilor externi asupra lor este supusă celui mai sever control, sunt foarte instabile din cauza sensibilității față de aprovizionarea continuă, în flux, cu resurse minerale, organice și energetice. La cea mai neînsemnată dereglare a aprovizionării, stabilitatea lor, agroclimaxul specific pot fi anulate.

Menținerea unor categorii diverse de agroecosisteme, în funcție de particularitățile ecologice, demografice, economice, culturale și sociale ale diverselor țări sau regiuni geografice, reprezintă, probabil, singura cale de viitor pentru producerea bunurilor alimentare. Stabilirea unor sisteme agricole globale în cadrul unei noi orânduiri economice, trebuie să se bazeze pe dezvotarea sistemelor care au fost verificate în timp și a căror productivitate poate fi ridicată prin investițiile de știință, tehnologie și muncă și care ar putea avea minime impacturi ambientale dăunătoare. În rândul acestora se înscriu unele sisteme agricole practicate în [NUME_REDACTAT].

BIBLIOGRAFIE

1. ANTIPA GR., La biosociologie et la bioeconomie de la [NUME_REDACTAT]. “Bull. Secț. Sci. Acad. Roumaine” 15, 1932.

2. ARȚIMOVICI L., LUKIANOV S., Mouvement des particules chargées dans des champs électriques et magnétiques. Ed. Mir, Moscova, 1975.

3. ALEE, W.C., A.E. EMERSON, O. PARK, TH. PARK, K.P. SCHMIDT, 1949, Principles of animal ecology, Ed. Saunders, Philadelphia.

4. BOTNARIUC, N., 1976 a , Concepția și metoda sistematică în biologia generală, Ed. Academiei RSR, București.

5. BOTNARIUC, N., A. VĂDINEANU, 1982, Ecologie, Ed. Didactică și Pedagogică, București.

6. BARBU VALERIA, MĂRGINEANU LAURA, Relații în lumea vie. Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1986.

7. BORZA AL., Beiträge [NUME_REDACTAT] der Problem der insularen Floren und Vegetationen. “Proc. Int. Congr. [NUME_REDACTAT].” ([NUME_REDACTAT]), 1, 1926.

8. BORZA AL., Problema protecției mediului în România, Cluj, 1928.

9. BORZA AL., Geobotany and allied problems in Roumania. “Le naturaliste Canadien” 86, 1959.

10.BUDEANU C., CĂLINESCU, EM., Elemente de ecologie umană, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1982.

11.BERTALANFFY, L. von, Problems of life, Harper, [NUME_REDACTAT], 1960.

12.CLEMENTS, F.E., Plant succession as indicators. Wilson, [NUME_REDACTAT], 1928.

13.CEAPOIU N., Evoluția speciilor., Ed. Academiei R.S.R. București, 1980.

14.COX, G.W., D.M. ATKINS, 1979, Agricultural ecology, Ed. W.H. Freeman and Co., [NUME_REDACTAT].

15.DAJOS, R., 1972, Précis d`écologie, Ed. Dunod, Paris.

16.DINU V., Mediul înconjurător și viața omenirii contemporane, Ed. Ceres, București, 1979.

17.DORNEANU A., Dirijarea fertilității solului, Ed. Ceres, București, 1976.

18. DAHL F., Grundsätze und Grundbegriffe der biozönotischen Forschung. – Zool. Anz. Leipzig 33 (1908): 349 – 353.

19.ELTON, CH. S., 1927, Animal ecology, Ed. Sidgwich & Jackson, Londra.

20. FORBES, S.A., The lake as microcosm.-Bull. Sci. Assoc. Paeoria (1887):1-15.

21.FRIEDERICHS, K., Grundsätzliches über die Lebenseinheiten höherer Ordnung und den ökologischen Einheitsfaktor. – Naturw. 15 (1927): 153 – 157.

22.GODEANU S., Monitoring ecologic integrat, Ed. [NUME_REDACTAT], București, 1997.

23.GODEANU S., Ecotehnie, Ed. [NUME_REDACTAT], București, 1998.

24.GHILAROV, M.S., Nekotorîe osnovnîe polojeniia ekologhii nazemnîh pozvonocinîh. – J. Obsc. Biol. 34 (1973): 795 – 807.

25.GRINNELI, J., 1917, The niche – relationship of the California transher.Auk, 34, 427 – 433.

26.HUTCHINSON, G.E., 1957 a, Symp. Quant. Biol., 22, 415 – 427.

27.HUTCHINSON, G.E., 1957 b, Antreatise of limnology, Ed. Acad. Press, Londra

28.IONESCU M.A., Contribuțiuni la studiul faunei frunzarului de fag, București, Inst. de [NUME_REDACTAT] Marvan, 1932.

29. KREBS, Ch., Microtus population biology: Behavioral changes associated with the population cycle in M. ochrogaster and M. pennsylvanicus. – Ecology 51 (1970): 34 – 52.

30.LACK D., The natural regulation of animal numbers, [NUME_REDACTAT]. Press, [NUME_REDACTAT], 1954.

31. MOBIUS, K., [NUME_REDACTAT] und die Austernwirtschaft. Parey, Berlin, 1877.

32.MOHAN GH., ARDELEAN A., Ecologie și protecția mediului, Ed. “Scaiul”, București, 1993.

33.MOHAN GH., ARDELEAN A., GEORGESCU M., Rezervații și monumente ale naturii din România, Casa de Editură și Comerț, Ed. “Scaiul” București, 1993.

34.MOTAȘ C., BOTOȘĂNENANU L., NEGREA ȘT., Cercetări asupra biologiei izvoarelor și apelor freatice din partea centrală a [NUME_REDACTAT], Ed. Acad. R.S.R., București, 1962.

35.MOȚIU A., Tratament elementar de fizica Pământului, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1987.

36.MĂLĂCEA, I., 1969, Biologia apelor impurificate, Ed. Academiei, București.

37.NEACȘU P., Ecologie generală., Centrul de multiplicare al [NUME_REDACTAT], 1984.

38.NEGREA ȘT., NEGREA A., Ecologia populațiilor de cladoceri și gasteropode din zona inundabilă a Dunării,. Ed. Acad. R.S.R., București, 1975.

39.NICHOLSON A.J., The balance of animal populations, J. Anim. Ecol., 2, 1933, 132 – 178.

40.ODUM, H.T., 1957, Ecological monographs, 27, 55-112.

41.ODUM, E.P., 1971, Fundamentals of ecology, 3rd, Ed. PA W.B. Saunders, Philadelphia.

42.ODUM, E.P., Fundamentals of ecology. Methuen, Philadelphia-London, 1959.

43.ODUM E., Fundamentals of ecology, Philadelphea – Londra, Ed. II, 1971.

44.PANFIL C., Genetica. Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1974.

45.PÂRVU C., (sub redacție), Ecosistemele din România, Ed. Ceres, București, 1980.

46.PÂRVU C., Îndrumar pentru cunoașterea naturii, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1981.

47.PÂRVU C., Concluzii ecologice ale cercetărilor asupra mlaștinilor de turbă din Carpații și Subcarpații de Curbură, Hidrobiologia, Tom 19, Ed. Acad. R.S.R., București, 1986.

48.PÂRVU C., Ecobiomul – un nou concept în ecologie. Natura și Omul. Comunicări și referate, [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] Prahova, Ploiești, 1997, p. 39 – 43.

49.POP E., SĂLĂGEANU N., Monumente ale naturii din România, Ed. Meridiane, București, 1965.

50.POP E., Problema relictelor glaciare în mlaștinile de turbă din România. “Studii și cercet. biol. Ser. bot.” 17, 3 – 4, 1965.

51.POP E., Mlaștinile de turbă din R.P.R., Ed. Acad. R.P.R., București, 1974.

52.POP I., Biogeografie ecologică, vol. I și II, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1977, 1979.

53.POPOVICI-BAZNOȘANU, A., Les milieux zoologiques de Roumanie.- C.R. Acad. Sci. Roum. 1 (1937): 338-342.

54.PUIA, I., 1977, Probleme ale agriculturii ecologice, în: Probleme ale agriculturii contemporane, Ed. Ceres, București, 23-37.

55.PUIA, I., V. SORAN, 1978, Agroecosisteme-importanță și perspective, în: Ecosisteme artificiale și însemnătatea lor pentru omenire, Academia RSR, [NUME_REDACTAT]-Napoca, [NUME_REDACTAT]-Biosferă 1, 22-55.

56.PUIA, I., V. SORAN, 1978, Revista economică, 52, 22-23, 1979, 1, 22-23, 5, 24-25.

57.PUIA, I., V. SORAN, 1984, Agroecologia. Ecosistem și agrosistem., Ed. [NUME_REDACTAT], Cluj-Napoca.

58.RAFES P.M., Rol i znacenie rastitelnoiadnîh nasekomah v lesu, Nauka, Moscova, 1968.

59.ROȘU AL., Terra geosistemul vieții, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1987.

60.RUDESCU L., NICULESCU C., CHIVU I.P., Monografia stufului din [NUME_REDACTAT], Ed. Acad. R.S.R., 1965.

61.SCHWERDFEGER F., Uber die Ursachen des Massenwechsels der Insekten, Z. Angew. Entomol, 28, 1941, 254 – 303.

62.STUGREN B., Ecologie generală, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1975.

63.STUGREN B., (coordinator), Probleme moderne de ecologie, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1982.

64.SACCHI, C.F., P. TESTARD, 1971, Écologie animale, Ed. Doin. Paris, 480.

65.SHELFORD V., 1913, Animal communities in temperate America. Ed. [NUME_REDACTAT] Press, Chicago.

66.STUGREN, B., 1982, Bazele ecologiei generale. Ed. Științif. și Enciclopedică, București.

67.SUKACEV, V.N., 1926, Rastitelnîe soobscestva (Vvedenie v fitisitiologhiiu), Leningrad-Moscova, Kniga.

68.ȘTEFUREAC I.TR., Elemente pontico-sarmatice în flora României. “Studii și cercet, biol. Ser. bot.”, 17, 4-5, 1965.

69.ȘTEFUREAC I.TR., Studii biologice în unele formațiuni de vegetație din România, Ed. Acad. R.S.R., Bucuresti, 1969.

70.ȘTEFUREAC I.TR., Einige betrachtungen über die “Tundra”. Vegetation der südöstichen Karpathen (Rümanien). “[NUME_REDACTAT]. Acad. Sci. Hung.” 19, 1-4, 1973.

71.TÂRZIU D., Ecologie, (Litografiat), Brașov, 1994.

72.TUFESCU V., TUFESCU M., Ecologia și activitatea umană, Ed. Albatros, București, 1981.

73.THIENEMANN, A., Grundzüge einer allgemeinen Ökologie – Arch. Hydrobiol. 35 (1939): 267 – 285.

74.TISCHLER, W., Synökologie der Landtiere. Fischer, Stuttgart, 1955.

75.TANSLEY, A.G., T.F. CHIPP, 1926, Aims and methode in the study of vegetation, Ed. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], Londra.

76.TANSLEY, A.G., 1935, Ecology, 16, 284-307.