ECOLOGIE ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

Transcription

1 UNIVERSITATEA DIN PETROŞANI FACULTATEA DE MINE DEPARTAMENT: MANAGEMENT, INGINERIA MEDIULUI ŞI GEOLOGIE Şef lucr.dr.ing. CIOLEA DANIELA IONELA ECOLOGIE ŞI PROTECŢIA MEDIULUI Notiţe de curs PETROŞANI,

2 CUPRINS INTRODUCERE 1. ECOLOGIA: DE LA ŞTIINŢĂ LA CONŞTIINŢĂ 2. BAZELE STIINTIFICE ALE ECOLOGIEI SI PROTECTIEI MEDIULUI 2.1. Scurt istoric al dezvoltării ecologiei ca ştiinţă 2.2. Direcţiile de cercetare şi ramurile ecologiei 3. CONCEPTE FUNDAMENTALE ALE ECOLOGIEI MODERNE 3.1. Conceptul de ecosistem 3.2. Componentele şi configuraţia spaţială a ecosistemelor Biotopul Biocenoza 3.3. Clasificarea ecosistemelor Structura orizontală Structura verticală Relaţiile intraspecifice şi interspecifice 4. STRUCTURA TROFICA A ECOSISTEMELOR 5. FUNCŢIILE ŞI DINAMICA ECOSISTEMELOR 5.1. Fluxul de energie în ecosisteme 5.2. Ciclul apei 5.3. Ciclul azotului 5.4. Ciclul carbonului 5.5. Ciclul fosforului 5.6. Autocontrolul şi stabilitatea ecosistemelor 6. CALITATEA MEDIULUI AMBIANT 6.1. Criza mediului înconjurător 6.2. Surse şi căi de răspândire a poluanţilor 6.3. Priorităţi ale economiei mediului ambiant 7. MASURI DE PREVENIRE SI COMBATERE A POLUARII ATMOSFERICE 7.1. Surse de poluare atmosferică 7.2. Efecte directe şi indirecte ale poluării atmosferei 7.3. Manifestari specifice in poluare atmosferei 7.4. Măsuri de prevenire şi combatere a poluării atmosferice 8. MASURI SI STRATEGII DE PREVENIRE A POLUARII APELOR 8.1. Surse de poluare a apei 8.2. Efectele poluării apelor 8.3. Manifestari specifice in poluarea apelor 8.4. Măsuri şi strategii de prevenire a poluării apelor 8.5. Principalele directive ale comunităţii europene privind apa 9. METODE SI MIJLOACE DE PROTECTIE A SOLULUI 9.1. Structura şi cauzele degradării solului 9.2. Efecte economice şi sociale ale degradării solului 9.3. Manifestari specifice in poluarea solului 9.4. Metode şi mijloace de protecţie a solului BIBLIOGRAFIE 2

3 INTRODUCERE Poluarea şi protecţia mediului sunt considerate la ora actuală probleme de mare importanţă, cu care se confruntă umanitatea în general. Transformările care au loc la nivel global in ceea ce priveşte mediul înconjurator impun găsirea unor soluţii fundamentate teoretic şi conceptual, pentru menţinerea echilibrului ecologic al planetei. Revoluţia tehnico - ştiinţifică desfăsurată concomitent cu explozia demografică, a dus inevitabil la creşterea necesităţilor de materii prime, energie, alimente, apă, etc. Acest fapt a accentuat conflictul dintre om şi natură, a dus în foarte multe cazuri la apariţia unor dezechilibre în natură cu urmări deosebit de grave asupra mediului în care trăim. Se poate afirma cu certitudine că dezvoltarea industrială neraţională, urbanizarea excesivă, explozia demografică, distrugerea masivă a pădurilor, constituie permanent un potenţial de presiune cu efecte negative asupra mediului. Calitatea vietii noastre depinde de calitatea mediului aer, apa, sol, plante, animale, paduri, lacuri, rauri. Toate aceste componente ale mediului, integrate in structuri complexe, ecosistemele, sunt influentate si modificate, in proportii diferite de tot ceea ce inseamna dezvoltarea sistemului socio-economic. Consumul de resurse naturale, deseurile rezultate din toate procesele industriale, agricole sau casnice, constructiile hidrotehnice, schimbarea folosintei terenurilor, producerea in cantitate mare a unor substante de sinteza (fertilizanti, pesticide, medicamente, coloranti, fibre, mase plastice, cauciuc ), turismul de masa, comertul international sunt factori ce indica dezvoltarea dar, in acelasi timp sunt factori care determina modificari substantiale ale ecosistemelor. De aici apare necesitatea de a controla si supraveghea raportul dintre dezvoltarea economica si calitatea mediului si de a proiecta si aplica politici si strategii de protectia mediului. Ecologia ne ofera instrumentele stiintifice de evaluare a structurii si functiilor ecosistemelor iar domeniul protectiei mediului instrumentele si logistica pentru aprecierea cantitativa si calitativa a impactului antropic, diminuarea impactului si remedierea efectelor negative. Nevoia de specialisti care sa inteleaga efectele dezvoltarii asupra mediului, la diferite scari spatio-temporale, sa poata construi programe si proiecte de protectia mediului si sa acceseze informatiile privind calitatea mediului este in crestere evidenta. 3

4 Inainte de orce abordare pragmatică a studiului echilibrului biologic dintre om şi natură, trebuie să se puna o serie de întrebări, la care nu vom putea da răspunsuri tranşante sau sigure. Unele din aceste întrebări ar putea fi următoarele : Care sunt rezervele totale de energie ale planetei? Care este ritmul consumului de energie? Care este volumul rezervelor de materii prime? Care este ritmul consumului de materii prime? Ce se va întâmpla cu Terra după ce se vor epuiza sursele de energie şi de materii prime? Exista oare în spatiul cosmic un potenţial de energie nelimitat? Care este limita maximă de poluare ce poate fi suportată de Terra? Care sunt pe timp îndelungat efectele poluarii mediului? Care sunt costurile totale ale poluării? Desigur că aceste întrebări şi le pun în mod frecvent cercetătorii şi în cea mai mare parte răspunsurile sunt optimiste, dar problematica protecţiei mediului trebuie să stea în permanenţă în atenţia opiniei publice. Se cunoaşte pe de altă parte că gradul mare de poluare din ţările industrializate, producerea continuă de mono şi dioxid de carbon, de dioxid şi trioxid de sulf, de dioxid de azot, precum şi producerea de reziduri toxice în cantităţi foarte mari, dar în acelaşi timp distrugerea fără milă a pădurilor, aceşti plămâni naturali ai Terrei, a dus şi duce incontinuare la degradarea atmosferei, la distrugerea stratului protector de ozon şi la apariţia efectului de sera. Efectul de seră influenţează distribuţia calorică generată de radiaţia solară, care va fi alta decât cea stabilită şi cunoscută pe întregul glob pământesc înainte de perioada industrializării intensive. In perioadele istorice trecute, când sursele de energie erau reduse, practic consumul energetic era nesimnificativ faţă de resurse, iar omul nu se considera un stăpân şi transformator al naturii, când zonele verzi acopereau suprafeţe imense ale pământului şi când pădurile dominau şi absorbeau o cantitate mare de energie solara şi de dioxid de carbon, transformându-le în produşi stocabili cu valoare alimentară şi energetică Pe fondul diminuării stratului de ozon şi a reducerii suprafeţelor acoperite cu păduri, diferenţele de temperatură între zi şi noapte vor fi mai mari în zonele tropicale şi mai mici în jurul polilor, ceea ce cu multă probabilitate va determina topirea unor părţi din calotele glaciare, cu repercursiuni negative asupra întregului glob pământesc, ţinând seama de pericolul unor inundaţii masive cu 4

5 apă sărată a unor zone mai joase ale pământului, zone locuite de oameni sau utilizate pentru agricultură. Alături de emisiile masive de dioxid de carbon, rezultate în urma proceselor de ardere, ploile acide consemnate tot mai frecvent şi din pacate chiar şi în ţara noastră, constituie un alt factor esenţial care prin consecinţele grave pe care le provoacă, produce degradarea gravă a mediului. Acest fenomen devine tot mai frecvent şi în acelasi timp tinde să se manifeste global, fapt foarte grav întrucât raportul dintre amplificarea potenţialului chimic industrial în ţările în curs de dezvoltare şi cel de perfecţionare a tehnologiilor nepoluante, înclină îngrijorător în favoarea primului. Sunt emise în atmosferă cantităţi tot mai sporite de anhidride, de oxizi ai diferitelor metale şi nemetale, diferite gaze mai mult sau mai puţin toxice pe zone din ce în ce mai întinse, ca urmare a creşterii numărului de obiective economice. 5

6 ECOLOGIA: DE LA ŞTIINŢĂ LA CONŞTIINŢĂ 1. Ca în cazul multor discipline, numele şi definiţia conferite ecologiei, spun mult pentru cei chemaţi să îi cunoască continutul şi să-i pătrundă semnificaţiile. In privinţa denumirii, termenul de ecologie s-a impus în atenţia opiniei publice occidentale mai ales după 1970, iar în Europa centrală şi de est cu precădere în ultimul deceniu. O serie de evenimente cu un puternic impact social precum celebrele maree negre ori accidente nucleare în frunte cu cel de la Cernobâl (26 aprilie 1986) au zguduit din inerţie opinia publică şi au introdus treptat ecologia în rândul preocupăilor individului şi comunităţilor. Se redescoperea astfel un concert şi un nume vechi de peste un secol. Crearea lui este atribuită biologului german Ernst Haeckel ( ), iar data de naştere 1866, pe când acesta funcţiona ca profesor la Universitatea din Jena. De altfel, prima sa menţiune cu valoare de certificat de naştere se gãseşte într-o notã de la pagina 8 a lucrãrii Generalle Morphologie der Organismen (Berlin, 1866), sub forma:...sekologie... ştiinţa economiei, modului de viaţã, a raporturilor vitale eterne reciproce ale organismelor. Construit precum termenul de economie, cel de ecologie derivă, în parte, din rădăcina indo-europeană weik, care desemneazã o unitate socială imediat superioarã casei şefului de familie. Această rădăcină a dat sanskritul veah (casă), latinul vicus (cartierul unui oraş, burg) şi grecul oikos (habitat, acasă). Ca atare sekologie a fost construit pe baza a două cuvinte greceşti: oikos şi logos (logia), (discurs). Etimologic deci, ecologia reprezintă ştiinţa habitatului, respectiv o ramură a biologiei care studiază interacţiunile dintre fiinţele vii şi mediul lor. Dar, evident, semnificaţiile sale au fost mult amplificate şi diversificate de-a lungul timpului. Nomen certus, pater incertus? Parafrazând un celebru dicton juridic latin (mater certus, pater incertus) şi despre ecologie se poate spune că dacă numele îi este general şi unanim recunoscut, paternitatea acestuia este încă discutatã. Astfel, într-o lucrare a lui P.H. Ochsen (The world ecology, Nature, vol. 129, 1959) a fost lansatã ipoteza că paternitatea termenului de ecologie ar trebui atribuită filozofului şi scriitorului american Henry David Thorean ( ), contemporan cu cu E. Haeckel. Filozof transcendentalist, acesta a fost totodată şi unul dintre cântãreţii vieţii în naturã. După cum se ştie, transcedentalismul, ilustrat mai ales de filozoful Ralph Waldo Emerson ( ), este o filozofie impregnată de panteism în care natura e percepută deopotrivã ca un mijloc de uniune cu Dumnezeu şi ca o sferă imperfectă unde se cuvine transcede. În societatea timpului, adepţii 6

7 unei asemenea concepţii erau percepuţi ca nişte nonconformişti. Astfel, în cartea sa Walden, sau Viaţa în pădure H. D. Thoreau reconstituie experienţa reîntoarcerii sale pe pământ, care a durat peste doi ani: m-am dus în pădure întrucât am vrut să trăiesc fără grabă să fac faţă numai forţelor esenţiale ale vieţii, să descopăr ceea ce aceasta poate să mă înveţe, sfârşind să constat, la ora morţii mele, că nu am învins-o. Această experienţă apropiată multor expediţii ecologiste actuale explică, în mare parte, eroarea de descifrare comisă în 1958 de editorii corespondenţei lui Thoreau. Astfel, aceştia au citit, din greşealã ecology (ecologie) acolo unde scriitorul-filozof scrisese geology (geologie) într-o scrisoare datatã 1 ianuarie 1858 şi adresată varului său G. Thatcher. 7

8 2. BAZELE STIINTIFICE ALE ECOLOGIEI SI PROTECTIEI MEDIULUI 2.1. Scurt istoric al dezvoltării ecologiei ca ştiinţă Ecologia a luat naştere in a doua jumătate a secolului XIX ca urmare a unor necesitaţi economice ale societaţii umane. In acestă perioadă industria şi agricultura s-au dezvoltat vertiginos atrăgand după sine apariţia unor probleme majore legate de mediu. Astfel, exploatarea neraţională a resurselor naturale, defrişarea pădurilor in avantajul creşterii suprafeţelor agricole, creşterea demografică a populaţiei umane şi dezvoltarea intensivă a industriei, au dus la modificarea substanţială a climei şi solului. In acest context a apărut necesitatea soluţionării problemelor legate de ameliorarea solurilor degradate, s-a impus nevoia studierii relaţiilor dintre plante şi sol, precum şi a multiplelor probleme legate de protejarea mediului înconjurător în vederea menţinerii sănătaţii omului şi asigurării vieţii pe Terra. Termenul de ecologie a fost definit pentru prima data in anul 1866 de către zoologul german Ernst Haeckel drept domeniul investigării şi cunoaşterii tuturor relaţiilor animalelor cu mediul lor anorganic şi organic de viaţă. Din acest punct de vedere etimologic, termenul are inţelesul de ştiinţa care abordează studiul fiinţelor vii acasă la ele, definiţie care derivă din inţelesul de ştiinţă care abordeazăa studiul fiinţtelor vii acasă la ele, definiţie care derivă din inţelesul cuvintelor de origine greacă oikos (cu intelesul de casă, loc de viaţa sau loc de trai) şi logos (cu semnificaţia de stiinţa sau studiu). Pornind de la originea sa, se poate spune ca ecologia este stiinţa despre gospodărirea naturii. Ulterior, numeroasele studii şi cercetări efectuate în acest domeniu de către renumiţii savanţi Humboldt, Mőbius, Forbes, Semper, Suess şi alţii, au pus bazele ecologiei ca stiinţă interdisciplinară. Astfel in intervalul de peste 100 de ani de existenţa, ecologia cunoaşte o dezvoltare din ce in ce mai dinamică fiind cauzată de conexiunile multiplelor curente ştiinţifice, venite din sfera ştiinţelor biologice (botanică, zoologie, fiziologie, genetică, etc) precum şi a altor ştiinţe corelate (geografia, fizica, chimia, pedagogia, antropologia, etc.). In ultimul timp, ecologia pătrunde în numeroase alte domenii ştiinţifice contribuind la dezvoltarea unor discipline noi asa cum sunt: biogeografia, radioecologia, ecologia umana, etc. Aşadar ecologia este o ştiinţă biologică de sinteză cu un profund caracter interdisciplinar, care studiaza relaţiile complexe ale omului şi ale celorlalte vieţuitoare cu mediul inconjurător planetar (fig. 1). 8

9 ECOLOGIA MEDIUL DE VIATA ORGANISMELE VII (Factorii abiotici, biotici, antropici) (plante, animale, oameni) Figura 1. Principalele domenii de studiu ale ecologiei. Ecologia are ca obiect de studiu relaţiile dintre organisme şi mediul lor de viaţă, alcătuit din ansamblul factorilor de mediu (abiotici şi biotici), precum şi structura, funcţia şi productivitatea sistemelor biologice supraindividuale (populatii, biocenoze) şi a sistemelor mixte (ecosisteme). Ea studiază in principal: Relaţiile dintre vieţuitoare (plante si animale) cu mediul lor Raporturile dintre organisme şi mediul inconjurător Nivelurile de organizare (populaţii, biocenoze, ecosisteme, biosfera) Corelaţiile dintre mediul inconjurător şi treptele supraindividuale Relaţiile ce se stabilesc între organisme şi diverse comunitaţi Fluxul de materie, energie şi informaţie care străbate un ecosistem bine delimitat. In România ecologia a patruns în preocupările biologilor români încă de la apariţia ei ca ştiinţă. Astfel, Grigore Antipa, a fost unul dintre primii savanţi care a aplicat principiile ecologiei în studiile sale hidrobiologice. Continuând aceste direcţii de cercetare, M. Băcescu, E. Pora, N. Bontariuc şi alţii au întreprins numeroase studii de ecologie marină şi de ecologia apelor din lunca Dunarii. De asemenea, importante studii şi lucrări stiinţtifice au fost realizate în domeniul ecologiei terestre de către Al. Borza, Tr. Săvulescu, A. Popovici-Brânzoşanu, E. Racoviţă, C. Motaş, Tr. Orghidan, M. Ionescu Direcţiile de cercetare şi ramurile ecologiei Ecologia este o ştiinţă interdisciplinară care foloseşte cunoştiinţele unor discipline ale ştiinţelor naturii precum: biochimia, fiziologia, geografia, pedologia, meteorologia, genetica, fizica, cibernetica, climatologia, morfologia, taxonomia. In ecologie se disting două direcţii sau ramuri de cercetare: autoecologia care studiază relaţiile unei specii sau indivizi cu mediul lor de viată (factori biotici si abiotici) 9

10 sinecologia care se ocupă cu interrelaţiile factorilor de mediu cu populaţiile din cadrul biocenozei precum si interrelaţiile dintre biocenoze in cadrul biosferei demecologia care studiază impactul demografic asupra mediului înconjurător (raporturile populaţiilor cu anumiţi factori ecologici). Diversificarea domeniilor de activitate umană şi apariţia numeroaselor discipline tehnologice, a determinat dezvoltarea unor noi ramuri de ecologie aplicată: ecologie agricolă (vegetală şi animală), ecologie forestieră, ecologie urbană, ecologia mediului ambiant, ecologie umană, ecologia resurselor naturale, etc. Toate acete ramuri nou dezvoltate studiază şi oferă modele şi soluţii pentru o mai bună relaţie dintre om şi natură, prin aplicarea în practică a principiilor ecologiei. Ecologia animală este o ramura a ecologiei generale care se ocupă cu studiul animalelor dintr-o biocenoză şi a relaţiilor intra- sau interspecifice, precum şi acţiunea factorilor abiotici, producţia secundară, structura şi dinamica populaţiilor, distribuţia indivizilor intr-un habitat, productivitatea unor grupe de animale de interes economic, amenajarea şi ocrotirea zoocenozelor, etc. Ecologia umană este o altă ramură a ecologiei, care studiază relaţiile dintre oameni (ca indivizi), dintre populaţiile umane şi mediul lor abiotic, biotic şi social. Ecologia plantelor (vegetală) se ocupa cu studiul relaţiilor dintre plante (ca indivizi), dintre populaţiile şi speciile vegetale şi mediul lor de viaţă. Ecologia terestră este un capitol al ecologiei generale care studiază biomurile terestre (grupe de ecosisteme cu fizionomie şi structură asemănătoare care îsi păstrează funcţia specifică într-un anumit areal), atât pe plan structural cât şi funcţional pentru mentinerea echilibrului biologic natural respectiv a structurii şi funcţiilor biosferei. Ecologia marină se ocupă cu studiul ecosistemelor marine (oceanice). Ecologia industrială, este o ramură a ecologiei care studiază interacţiunile dintre ecosistemele naturale sau antropogene şi diferite industrii, respectiv cu efectul produselor secundare rezultate din activitatea industriala asupra mediului ambiant. Ecopedologia este o disciplina de sinteză intre ecologie şi pedologie, care studiază interacţiunile dintre componentele abiotice (umiditate, textură, porozitate, apa accesibilă, aer, compoziţie chimică, alcalinitate, aciditate, consistentă, etc) şi biotice (microorganisme, rizosfera, microfite si macrofite) din sol. 10

11 CONCEPTE FUNDAMENTALE ALE ECOLOGIEI MODERNE Conceptul de ecosistem Sensul acestui cuvânt derivă din componentele sale: oikos, din greceşte cu înţelesul de sat sau casă şi systema, din latineşte cu sensul de ansamblu de elemente. Prin ecosistem înţelegem unitatea elementară a biosferei formată dintr-un biotop, ocupat de o biocenoză. Un ecosistem cuprinde întreaga materie vie dintr-un spaţiu finit, deci toate animalele, plantele, microorganisme (ciuperci, bacterii şi virusuri), împreună cu toată substanţa organică moartă existentă în acel teritoriu (fig. 2). Ecosistemul se caracterizează printr-o organizare specifică, fiind alcătuit din două structuri funcţionale: structura de biotop (mediul neviu sau componenta abiotică) şi structura de biocenoză (mediul viu sau componenta biotică): ECOSISTEM Plante BIOTOP BIOCENOZĂ Animale Microorganisme Apă Temperatură Lumină Minerale Aer Figura 2. Exemplu de ecosistem Ecosistemul este un sistem complex format din vieţuitoare şi mediul lor de viaţă fizicochimic. Vieţuitoarele, reprezentate de ansamblul de organisme vegetale şi animale care trăiesc pe un teritoriu determinat, alcătuiesc biocenoza. Condiţiile de mediu incluzând spaţiul în care trăiesc aceste vieţuitoare cu factorii de mediu fizici şi chimici (lumina, temperatura, umiditatea, sărurile minerale, etc.), care influenţează viaţa acestora, constituie biotopul. Plantele produc prin fotosinteză hrana care constituie sursa de materie şi energie pentru celelalte specii. La rândul lor, plantele depind de condiţiile de mediu: umiditate, temperatură, lumină, fertilitatea solului etc. Aspectul exterior al unui ecosistem este puternic influenţat de speciile de plante care îl populează. Funcţionarea ecosistemului depinde de relaţiile dintre speciile biocenozei, cât şi de interacţiunea dintre acestea şi factorii de biotop. Pe baza acestor relaţii, ecosistemul poate asigura desfăşurarea a trei funcţii esenţiale: funcţia energetică, funcţia de circulaţie a materiei şi funcţia de autoreglare. Prin urmare, se poate considera ecosistem doar prin combinaţia viaţă mediu în care între formele de viaţă şi mediu au loc permanente schimburi de energie şi materie. Această circulaţie internă realizată prin intrări şi ieşiri continue de substanţă şi energie, asigură o anumită 11

12 stabilitate a sistemului. Intrările sunt alcătuite în principal din energia solară, precipitaţii şi substanţe organice şi minerale. Ieşirile sunt reprezentate în principal de: căldură, dioxid de carbon, oxigen şi materiile pe care le antrenează apa. În acest sens se poate spune că: orice unitate care include toate organismele de pe un teritoriu dat, care interacţionează cu mediul şi care are o anumită structură trofică, o diversitate de specii şi un circuit de energie şi substanţe în teritoriul sistemului, reprezintă un ecosistem (fig.3). Învelişul viu al Pământului, biosfera, este format dintr-o reţea de ecosisteme care se întrepătrund şi se influenţează unele pe altele. Ecosistemele nu sunt sisteme izolate (închise), ci sunt legate prin intercondiţionări reciproce. Aceste legături fac ca efectele negative apărute întrun ecosistem să se propage în lanţ şi în ecosistemele alăturate. Legăturile ecosistemului cu biosfera ca întreg sunt realizate prin fluxul de materie şi energie care formează ciclurile biogeochimice. Aceste cicluri leagă componenta vie (biocenoza) de componenta nevie (biotopul) a unui ecosistem. Uneori delimitarea a două ecosisteme este destul de evidentă, aşa cum se delimitează ecosistemul unui lac faţă de ecosistemul pajiştilor din jur. Alteori, delimitarea a două sau chiar mai multe ecosisteme este foarte greu de făcut, ca urmare a modificării treptate a biotopului şi a interferenţei mai multor ecosisteme vecine. Un astfel de exemplu îl constituie ecosistemele de câmpie. Ecosistemele se pot clasifica în două grupe: ecosistemele naturale şi ecosisteme artificiale sau antropice. Ecosistemele naturale sunt extrem de puţine deoarece ele reprezintă locurile neexplorate de om în care nu este sesizabilă influenţa umană. Acest tip de ecosisteme sunt prezente în pădurile tropicale umede, în abisul oceanelor, în ţinuturile înzăpezite ale Groenlandei şi Antarcticei. Ecosistemele artificiale (antropogene) sunt acele ecosisteme în care intervenţia omului este resimţită parţial sau total. Ele au fost transformate de oameni prin modificarea biotopului natural pentru a crea condiţii corespunzătoare anumitor soiuri de cultură sau anumitor specii de animale. Atunci când omul ţine sub control toate legăturile dintre componentele vii şi mediul înconjurător (cazul unei ferme zootehnice), intervenţia omului asupra modificării biotopului este totală. 12

13 prădători atmosferă erbivore plante vii microflora plante moarte fauna din sol intrări din ieşiri în mediul mediul înconjurător SOL înconjurător Figura 3. Model de ecosistem 3.2. Componentele şi configuraţia spaţială a ecosistemelor Din cele prezentate anterior se ştie deja că ecosistemul este alcătuit din două structuri funcţionale: structura de biotop (mediul neviu sau componenta abiotică) şi structura de biocenoză (mediul viu sau componenta biotică) BIOTOPUL Pentru a definii noţiunea de biotop trebuie să pornim de la semnificaţia celor două cuvinte greceşti care intră în componenţa acestui cuvânt: bios = viaţă, topos = loc. Biotopul este deci, locul ocupat de o biocenoză, cuprinzând mediul abiotic (solul, apa, aerul, factori climatici etc.) şt toate elementele necesare apariţiei şi dezvoltării organismelor. În sens restrâns, prin biotop înţelegem spaţiul în care trăiesc vieţuitoarele precum şi factorii de mediu care condiţionează viaţa acestora. Factorii de mediu sunt denumiţi factori abiotici şi se pot grupa în patru mari categorii: factori climatici, factori geografici, factori mecanici şi factori chimici. Factorii climatici principali sunt: temperatura, lumina şi umiditatea. Ei determină compoziţia şi evoluţia biocenozelor. Temperatura depinde de intensitatea radiaţiilor solare şi influenţează viaţa animalelor şi plantelor. La nivelul solului, temperatura este influenţată de covorul vegetal, de tipul de sol precum şi de prezenţa apei. Astfel, solul umed se încălzeşte mai greu decât solul uscat. Temperatura determină repartiţia diferenţiată a vieţuitoarelor şi plantelor 13

14 după preferinţele termice, iar la anumite vieţuitoare determină anumite adaptări morfologice. Din punct de vedere ecologic se poate vorbi de următoarele tipuri de temperaturi: temperatura zero, la care începe dezvoltarea şi activitatea imediată a unei specii; temperatura eficientă, la care dezvoltarea se produce în ritm normal; temperatura optimă, la care procesele metabolice, creşterea şi dezvoltare se produc cu randament maxim. Lumina depinde de cantitatea de radiaţii solare care cade pe unitatea de suprafaţă, de poziţia geografică, precum şi de densitatea şi înălţimea vegetaţiei. Alături de temperatură, lumina asigură în ecosistem funcţia energetică influenţând productivitatea ecosistemelor, respectiv cantitatea de biomasă vegetală şi animală. Lumina determină ritmurile biologice circadiene, lunare, sezoniere şi anuale. Cantitatea de vapori din atmosferă (umiditatea) influenţează puternic repartiţia plantelor pe glob, în funcţie de rezistenţa şi adaptarea acestora la condiţiile de secetă sau umiditate excesivă. Într-un biotop terestru principalele surse de apă sunt: precipitaţiile, care depind de poziţia geografică, de relief, de vânturi şi de covorul vegetal; apa înglobată în porii solului; apa scursă de la suprafaţă în spaţiile mari din sol sau subsol. Factorii geologici, edafici şi geografici (relieful, structura şi compoziţia solul, altitudinea ş.a.) influenţează biocenoza fiecărui ecosistem. Relieful şi solul determină structura, compoziţia şi distribuţia populaţiilor de plante şi animale în biotop. La o aceeaşi latitudine şi longitudine, altitudinea determină condiţii climatice diferite, prin scăderea pronunţată a presiunii oxigenului, cu influenţe puternice asupra biocenozelor. Altitudinea şi relieful schimbă foarte mult fizionomia unui biotop, influenţând în mod direct structura şi dinamica compoziţiei specifice a biocenozei. Factorii mecanici cuprind : curenţii de aer, cursurile şi căderile de apă, puterea de eroziune a apelor curgătoare, prezenţa valurilor etc. Ei acţionează direct asupra biotopului şi prin interrelaţie şi asupra biocenozei. Astfel spre exemplu, curenţii de aer (vânturile) produşi din cauza diferenţelor de presiune atmosferică datorate încălzirii inegale a aerului din vecinătatea scoarţei terestre, influenţează creşterea şi dezvoltarea, chiar şi aspectul exterior al plantelor. La rândul lor pădurile pot modifica viteza coloanei de aer. Curenţii de aer calzi şi uscaţi pot provoca apariţia deşerturilor. Factorii chimici sunt reprezentaţi de substanţele organice rezultate în urma descompunerii organismelor moarte, din excreţiile şi secreţiile organismelor vii, cât şi de substanţele minerale (compuşi azotaţi, fosfaţi, sulfaţi etc.) eliberate în sol de microorganisme. Acestea servesc drept materie primă în sinteza biomasei vegetale de către producătorii primari (plante şi microorganisme fotosintetizatoare). Substanţele organice şi minerale circulă din mediul lipsit de viaţă în materia vie, contribuind la realizarea ciclurilor biogeochimice în natură. 14

15 Structura minerală a biotopului diferă de la o zonă la alta influenţând foarte mult biocenoza respectivă. Astfel, pe o rocă calcaroasă se va forma un sol alcalin foarte uscat (rendzină) pe care sa va putea dezvolta o floră şi faună foarte bogată, variată şi abundentă. Pe un sol acid (podzol) se va dezvolta o vegetaţie uniformă de buruieni care se vor asocia cu un număr mic de specii de animale. Solurile aluvionare, cernoziomurile şi solurile humice sunt cele mai productive BIOCENOZA Este componenta vie a ecosistemului reprezentată de comunitatea de plante şi animale care trăiesc pe un teritoriu sau habitat fizic determinat. Astfel, spre exemplu, totalitatea populaţiilor dintr-o pădure (plante, animale, microorganisme) alcătuiesc o biocenoză de pădure. În cadrul vieţuitoarelor care alcătuiesc o biocenoză, precum şi intre acestea şi mediul lor de trai (biotopul) există relaţii bine statornicite prin intermediul cărora se asigură funcţionarea întregului ecosistem. Biocenoza este unitatea structurală şi funcţională, autoreglabilă a ecosistemului. Ea are o anumită fizionomie determinată de gradul ei de dezvoltare, înfăţişare, raportul numeric dintre specii şi o structură dată de felul populaţiilor şi tipul biotopului. După modul în care sunt distribuite diferite specii în teritoriu biocenoza poate avea o stratificare supraternară (specii care trăiesc pe suprafaţa scoarţei: sol, mine, peşteri, ape etc.) sau subternară (specii care trăiesc sub suprafaţa scoarţei). Structura biocenozei este dată de diversitatea speciilor de plante şi animale care o alcătuiesc. Din punct de vedere al funcţiilor pe care le îndeplinesc, biocenoza cuprinde următoarele grupuri de organizare: producători organisme autotrofe capabile să-şi sintetizeze substanţele necesare vieţii pornind de la elemente minerale, apă şi energia luminoasă (marea majoritate a plantelor). O mică parte dintre organismele autotrofe utilizează energia rezultată din unele procese chimice fiind denumite chemosintetizatoare (unele bacterii). consumatori organisme heterotrofe care nu pot sintetiza direct substanţele organice proprii pornind de la componentele simple abiotice (apă, săruri minerale şi energie). În funcţie de hrana folosită aceştia se grupează în: - fitofage sau consumatori primari - care se hrănesc cu plante; - carnivore sau consumatori secundari care se hrănesc cu alte animale şi - detritivore sau consumatori micşti care se hrănesc cu resturi de natură vegetală şi animală (viermi, unele protozoare, insecte). Tot în categoria consumatorilor micşti intră şi animalele omnivore, care consumă atât plante, 15

16 cât şi animale. Acestea pregătesc acţiunea descompunătoare a microorganismelor, fragmentând detritusul (resturi vegetale şi animale în descompunere) în elemente de dimensiuni mici. - descompunătorii sau consumatori terţiari (bacteriile şi ciupercile)- sunt organisme care prin procese de oxidare sau reducere, transformă substanţa organică moartă pe care o descompun pe cale enzimatică, în compuşi anorganici şi organici simplii. Structura biocenozei dintr-un ecosistem este menţinută prin interacţiunile complexe care se stabilesc între specii diferite (relaţii interspecifice) sau între indivizii aceleaşi specii (relaţii intraspecifice). După modul de realizare relaţiile interspecifice pot fi grupate în patru categorii: 1. relaţii trofice relaţiile de nutriţie care apar între speciile unei biocenoze; 2. relaţii topice apar atunci când un animal trăieşte în adăpostul altui animal; 3. relaţii fabrice apar atunci când un animal utilizează ca material de construcţie pentru adăpost, părţi ale unui organism din altă specie; 4. relaţii de transport apar când o specie transportă altă specie (insectele transportă bacterii). ECOSISTEM ELEMENTELE BIOTOPULUI ELEMENTELE BIOCENOZEI Substanţe minerale Substanţe organice Particule solide Apă Bacterii şi ciuperci Protozoare Animale Plante Fig. 4. Grupările biotopului şi biocenozei în ecosistem 16

17 Limita dintre două ecosisteme este identificată cu linia sau zona în care încetează prezenţa unei anumite combinaţii de specii vegetale. Există situaţii cậnd limita este mai largă şi are forma unei fâşii de tranziţie numite ecoton. Ecotonul este mai larg în sol decât pe suprafaţa acestuia, deoarece fauna solului migrează pe orizontală numai după ce se extind şi locurile în care se găsesc condiţii favorabile pentru dezvoltarea animalelor edafice. Astfel, în ecotonul teren cultivat cu pajişti-cereale fluxul schimbului de specii este îndreptat dinspre pajişti spre terenul de cereale 3.3. Clasificarea ecosistemelor Clasificarea ecosistemelor se bazează pe corelaţia dintre vegetaţie, sol, relief şi substratul geomorfologic. Tipurile de ecosisteme se recunosc uşor (ex.: pădure-fâneaţă, lac etc.), fig.5. Fig. 5.Tipuri de ecosisteme (pădure, lac) In unele cazuri, însă, sunt dificultăţi în delimitarea ecosistemelor (unde se termină un ecosistem şi de unde începe altul), existând frecvent zone de tranziţie (exemplu: trecerea de la zona de stepă la zona de pădure sau de la pădurea de foioase la pădurea de conifere). Zona de tranziţie este o zonă de tensiune ecologică; aici apare o concurenţă foarte mare între speciile ecosistemelor care se învecinează. Limita (ecotonul) dintre două categorii de folosinţă sau limita dintre două culturi constituie zona unde apar buruienile şi insectele dăunătoare ale ambelor ecosisteme. Adeseori, numărul de specii poate fi mai ridicat în ecoton decât în fiecare din ecosistemele pe care acesta le delimitează. De exemplu, la liziera (marginea) pădurii se află mai multe specii de păsări decât în interiorul acesteia. Asemenea date sunt 17

18 generalizate în conceptul de efect de muchie, care se referă la influenţa favorabilă asupra plantelor şi animalelor a fâşiei de tranziţie între ecosisteme. In cadrul unui ecosistem se pot distinge: o structură orizontală şi una verticală. Aceste structuri se datoresc faptului că, în cadrul unui ecosistem, biotopul şi biocenoza nu sunt omogene; fiecare fragment de biotop are ataşate anumite elemente de biocenoză, atât pe orizontală cât şi pe verticală Structura orizontală In ecosistem, părţile structurale orizontale sunt: bioskena, consorţiul şi sinuzia. Bioskena - reprezintă un fragment minim de biotop, cu condiţii relativ omogene pentru un organism sau un grup de organisme (ex.: faţa superioară sau inferioară a unei frunze, suprafaţa unei pietre etc.). Consorţiul (biocharion, microcenoză) este o grupare de indivizi din diferite specii determinată de condiţiile de adăpost sau de hrană temporare. Sinuzia este alcătuită dintr-o populaţie cu rol de nucleu central care grupează în interiorul ei populaţii din alte specii. Se poate spune că sinuzia desemnează un complex de plante şi animale, dar, în practică, este dificil să se descrie asemenea utilităţi complexe: sinuzii vegetale şi sinuzii animale Structura verticală. Analiza stratificării biocenozelor, a nomenclaturii stratelor din ecosistemele terestre vegetale, a solului şi faunei concretizează noţiunea de stratificare în sens ecologic. Stratul cuprinde fragmente de substrat şi aer, plante şi animale, precum şi microorganisme, şi reprezintă un segment al ecosistemului pe axa verticală a spaţiului fizic în care se află acesta. Dintre toate ecosistemele terestre, pădurea este cea mai pregnant stratificată, având un număr de strate în sol (orizontul mineral şi organic), un planşeu, stratul de pe sol sau patoma, apoi mai multe strate epipatomice. În raport cu stratificarea verticală, organismele se consituie în: hipogaion (edafon) - organisme din sol; epigaion - organisme de pe sol; perifiton - organisme din stratul de vegetaţie ierboasă şi complexul arboricol. 18

19 In zona temperată, într-o pădure se găsesc arbori cu înălţime mare, sub ei sunt arbori tineri şi arbuşti, iar la suprafaţa solului, mai ales primăvara, înainte de apariţia frunzişului, sunt plante ierboase, ele având o perioadă scurtă de vegetaţie. Speciile de consumatori sunt dispuse şi ele pe verticală datorită condiţiilor concrete de migraţiune. Astfel, păsările cu deschiderea mare a aripilor nu pot coborî la sol din cauza coroanei arborilor şi îşi fac cuiburile în acest sector. Intr-un ecosistem dat are loc şi unitatea stratelor, adică interacţiunea şi dependenţa reciprocă ale unui strat cu celelalte strate. Pe de altă parte, stratele se deosebesc între ele prin valorile factorilor microclimatici şi combinaţiile speciilor de animale şi ale comunităţilor microbiene. Astfel, diferite specii de artropode sunt specializate la viaţa dintr-un orizont definit. O prezentare, extrem de simplificată, a principalelor tipuri de ecosisteme existente în momentul antropogenezei şi în prezent, unele datorate intervenţiilor umane, este redată în tabelul nr Diferenţa între structura spaţială orizontală şi cea verticală este relativă, rareori fiind însă exprimate, la fiecare parte structurală, cele trei dimensiuni ale spaţiului In apele interioare, stratificarea este deosebit de pregnantă în lacuri. Aici se deosebesc trei zone de adâncime, caracterizate prin reducerea pe verticală a cantităţii de lumină şi a concentraţiei de oxigen dizolvat în apă. Acestea sunt: litoralul (zona de ţărm), sublitoralul şi profundalul. Tabel 1. Principalele tipuri de ecosisteme Tipul de ecosistem Cantitatea de energie necesară pentru subzistenţă, [kcal/m2an] 1. Ecosisteme dependente numai de energia (în medie 2000) solară: Ecosistemele din această categorie posedă o - oceanul planetar diversitate cenotică medie spre săracă. Ele - pădurile din diverse zone constituie baza vieţii pe Terra, generează negentropie în ecosferă. - tundre - păşuni alpine - ape interioare dulci şi sărate 19

20 2. Ecosisteme naturale dependente atât de (în medie ) energia solară cât şi de alte surse de energie: Surse de energie suplimentară (energie solară - zona estuarelor din platforma continentală a indirectă): mareele, ploaia zilnică ecuatorială. oceanelor; Ecosistemele din această categorie posedă o - pădurile ecuatoriale şi tropicale pluviale diversitate ecologică ridicată, până la mximă posibilă. Sunt sisteme naturale foarte productive, posedând substanţă organică în exces. Generează negentropia maximă din ecosferă. 3. Ecosisteme dependente de energia solară şi (în medie ) de cea subvenţionată de om: Surse de energie suplimentară: carburanţi, - agroecosisteme (agricultură); îngrăşăminte chimice şi organice, travaliu animal şi uman. Diversitate ecologică scăzută - acvacultură. sau foarte scăzută. Negentropia generată este parţial anulată de entropia indusă de cheltuiala de energie suplimentară. 4. Ecosistemele subvenţionate de resurse energetice în formă concentrată şi dependente Surse de energie predominante în prezent: de energia solară prin alimentaţie carburanţii fosili. Diversitate ecologică minimă. Generează bunuri materiale utile societăţii; nu produc substanţă organică utilă ecosferei. Generează poluare şi entropie maximă în ecosferă. De-a lungul reţelei trofice are loc transferul de materie şi energie care se exportă din ecosistem, fără ca acesta să-şi schimbe caracterul iniţial. In general, producătorii primari îşi capătă energia din radiaţia solară care formează astfel imensa majoritate a energiei intrate într-un ecosistem; alte intrări pot fi datorate migraţiilor unor populaţii şi aportului pasiv adus ecosistemelor vecine prin intermediul factorilor climatici. Uneori, în legătură cu aceste transformări, alteori în legătură cu procesele vitale ale populaţiilor (reproducerea, răspândirea, apărarea) se stabilesc căile de comunicaţie şi felul în care populaţiile unei biocenoze se fac înţelese în mediul ambiant. Deosebit de interesantă este 20

21 comunicarea pe căi chimice, prin care se pot informa diferitele componente ale biocenozei, în sensul orientării în spaţiu, favorizării fenomenelor de reproducere şi pregătirii procesului de apărare. Metaboliţii chimici sunt excretaţi, de obicei, cu anticipaţie (feromoni, exocrine, mirosuri, etc.); îndeplinind cu adevărat rolul de comunicaţie, ei sunt eliberaţi la contactul cu alte populaţii, caz în care informaţia, devenită astfel puţin utilizabilă, funcţionează mai mult ca o reacţie de apărare Relaţiile intraspecifice şi interspecifice Relaţiile care se produc între indivizii aceleiaşi specii se numesc relaţii homotipice, spre deosebire de cele care au loc între indivizii unor specii diferite, care se numesc heterotipice. Principalele relaţii homotipice sunt efectul de grup şi efectul de masă, primul având de regulă un efect benefic asupra evoluţiei populaţiei, cel de-aldoilea, în schimb, cu efecte predominant negative. Prin efect de grup se înţelege fenomenul care intervine atunci când doi sau mai mulţi indivizi ai aceleiaşi specii se asociază, ducând o viaţă comună. Sunt păsări care nu pot trăi decât dacă coloniile lor au un anumit număr de indivizi şi o anumită densitate de cuiburi; sunt animale care numai strânse în turmă bizonii, de pildă se pot apăra de prădătorii care pot să atace doar în haită animale de talie mai mare decât a lor. Efectul de masă se petrece cel mai adesea atunci când mediul este suprapopulat (autolimitarea populaţiilor: când în făina în care trăieşte coleopterul Tribolium confusum [ordin de insecte cu patru aripi dintre care cele două superioare (elitre), întărite, au rol de protecție pentru celelalte două, care sunt subțiri, membranoase și servesc la zbor], numărul de indivizi este prea mare, femelele îşi pierd fecunditatea, o parte din larve este mâncată de părinţii lor, iar indivizii rămaşi secretă diferite substanţe care inhibă procesul de reproducere). Relaţiile interspecifice sunt: neutralismul, cooperarea, mutualismul, comensalismul, amensalismul, parazitismul, predatorismul şi competiţia. 1. Neutralismul implică o lipsă de influenţă, directă sau indirectă, între două specii, o lipsă de legături şi de afinităţi; acestea sunt indiferente, cel puţin în condiţiile ecosistemului dat. 2. Cooperarea este relaţia care se stabileşte între două populaţii care, deşi pot trăi izolate una de alta, se asociază, fiecare trăgând un anumit avantaj. Adesea în cultură (dar şi în ecosistemele naturale), randamentul a două plante sau a două culturi diferite, dar asociate, este superior culturilor pure din cauza exploatării mai bune a solului, sau din cauza întrajutorării reciproce. De exemplu, raigrasul cultivat împreună cu lucerna conţine de peste două ori mai mult 21

22 azot decât dacă se cultivă singur, deoarece el primeşte acest element fundamental pentru creştere şi de la lucernă. 3. Mutualismul (simbioza) este o relaţie obligatorie care favorizează ambele populaţii; în lipsa sa cele două populaţii neputând supravieţui. Micorizele şi lichenii oferă exemple edificatoare în acest sens. Relaţiile de mutualism nu există numai între două specii de plante sau între două specii de animale, ci şi între animale şi plante. 4. Comensalismul este relaţia care se stabileşte între o specie-gazdă, care nu are nici un avantaj, şi o specie comensală care se poate hrăni sau apăra prin intermediul speciei gazdă. Dacă organismele comensale se înmulţesc excesiv, gazda poate fi afectată de prezenţa lor. 5. Amensalismul este legătura facultativă, cu urmări defavorabile asupra unei populaţii care este inhibată în creştere sau dezvoltare de către o populaţie parteneră: seminţele de grâu nu germinează în prezenţa celor de Viola; o populaţie de alge este inhibată, prin producerea de ectocrine, de o altă populaţie algală; diverse bacterii sunt oprite în multiplicare de către antibioticele produse de o anumită ciupercă. Amensalismul se mai numeşte antagonism sau antibioză, iar în cazul interacţiunii dintre plante poartă numele de alelopatie. 6. Parazitismul este fenomenul prin care o specie trăieşte pe seama gazdei sale, căreia îi provoacă grave neajunsuri, adesea moartea; în general, speciile parazite sunt de dimensiuni mici şi nu au alte posibilităţi de supravieţuire în afara parazitismului. In ceea ce priveşte populaţiile parazite, trebuie precizat că polifagismul nu este incompatibil cu preferinţa alimentară (pot exista populaţii polifage care atacă un număr foarte mare de specii: omida Pyrausta nubilalis mănâncă peste 200 de specii vegetale). Parazitismul este tipul de relaţie ce implică un efect pozitiv pentru parazit şi unul negativ pentru gazdă. Acesta poate fi de trei feluri: accidental, facultativ şi obligatoriu. 7. Predatorismul este relaţia obligatorie în care o specie este vânatul iar cealaltă vânătorul (predatorul). Spre deosebire de parazitism, în care nu întotdeauna parazitul omoară gazda, predatorismul duce la moartea vânatului. Cunoscând că, în natură, o specie poate fi, deopotrivă, pradă şi prădător, această relaţie are o pondere deosebită în biocenoză, în procesul de selecţie, de evoluţie şi de adaptare prin intermediul unor legături, adesea indirecte, dar totdeauna prezente. Volterra a stabilit trei legi privind relaţia cantitativă dintre prădător şi pradă (între răpitor şi jertfă): Legea ciclurilor periodice arată că, în condiţii externe constante, numărul prădătorilor şi al prăzilor oscilează periodic. 22

23 Legea conservării valorilor medii se referă la menţinerea constantă a numărului mediu de indivizi la cele două specii, independent de oscilaţiile populaţiei. Legea perturbării valorilor arată că un factor din afară distruge echilibrul pradă prădător. In această situaţie, prădătorul (parazitul) este mai puternic dezavantajat, deoarece, pe lângă distrugerea nemijlocită, prădătorul piere şi din cauza distrugerii prăzii. Numărul mediu al prăzilor (gazdelor) este mai puţin afectat, iar numărul mediu al pradătorilor este diminuat. In concluzie, în sistemul prădător pradă sau jertfă răpitor, ca şi în sistemul de concurenţă, evoluţia tinde spre mai multe rezultate, realizându-se acela care este admis de mediu, adică de selecţia naturală. 8. Competiţia este interacţiunea a două populaţii care au aceleaşi necesităţi de hrană, de adăposturi, de locuri de pontă. Există o competiţie activă (interferenţă), atunci când una din specii interzice celeilalte, prin comportamentul său, accesul la hrană sau la locurile disputate şi o competiţie pasivă (de exploatare), mai răspândită, în care comportamentul nu intervine direct pentru a opri accesul competitorului la resursele dorite. Observaţiile practice au arătat că gradul de competiţie este cu atât mai ridicat cu cât cele două specii sunt mai apropiate una de alta prin origine, obiceiuri şi preferinţe; la limită se admite că, dacă ele au aceleaşi nevoi, nu pot coabita, una din specii urmând a fi eliminată. Competiţia are influenţe deosebite în repartiţia geografică a populaţiilor. Astfel, numeroase marsupiale australiene au regresat în faţa concurenţei iepurilor şi oilor, iar viermii de pământ din regiunile tropicale au fost înlocuiţi de specii palearctice. 23

24 STRUCTURA TROFICA A ECOSISTEMELOR 4. Structura trofică a unui ecosistem este dată ansamblul relaţiilor trofice (de nutriţie), stabilite între speciile care îl populează. În funcţie de modul de hrănire organismele vii dintr-un ecosistem se împart în trei mari categorii trofice, dependente unele de altele. Acestea sunt: 1. Producătorii primari, reprezentaţi de plantele verzi şi bacteriile fotosintizatoare, precum şi de bacteriile care trăiesc în întuneric şi utilizează energia chimică pentru sinteza substanţelor organice; 2. Consumatorii care folosesc, direct sau indirect, substanţele organice fabricate de producători. Din categoria trofică a consumatorilor fac parte: consumatorii primari (erbivorele, bacteriile şi plantele care parazitează pe organismele vegetale-vâsc), consumatorii secundari (animalele care se hrănesc cu consumatorii primari), consumatorii terţiari (animalele care se hrănesc cu consumatorii secundari, omnivorele şi detritivorele) şi 3. Descompunătorii (bacteriile şi ciupercile), care degradează substanţele organice din cadavre şi plantele moarte. Fiecare categorie trofică (producători, fitofagi, zoofagi, detritofagi, descompunători) cuprinde vieţuitoare din specii diferite, care au aceleaşi nevoi trofice (de hrană) şi pe care le desparte acelaşi număr de trepte faţă de producători. Sunt specii care prin regimul lor de hrană fac parte din mai multe categorii trofice. Circulaţia substanţelor şi energiei în ecosisteme se realizează prin căi denumite lanţuri trofice. Lanţurile trofice sunt căile alimentare prin care substanţa organică circulă de la o specie la alta într-un singur sens. Ele exprimă relaţia trofică de transformare şi circulaţie a hranei (fig. 4). Lanţurile trofice sunt conectate între ele şi sunt alcătuite din mai multe verigi de tipul: producători (seminţe, plante), consumatori primari (insecte), consumatori secundari (gaiţa), terţiari (vulturul). Într-o biocenoză lanţurile trofice se pot clasifica în: Lanţuri trofice erbivore formate de regulă din 4-5 trepte: plantă verde, fitofagi, carnivor primar, secundar şi terţiar. Dimensiunea animalelor creşte spre ultima verigă a lanţului (fitofagul este mai mic decât primul zoofag) datorită faptului că zoofagul (carnivor) consumă hrană mai bogată în energie şi o foloseşte mai eficient. 24

25 Lanţuri trofice detritivore formate de regulă din 2 trepte: detritus (resturi de plante şi cadavre de animale) şi microorganisme sau animale detritivore (bacterii sau lupul); Lanţuri trofice parazite formate de regulă din 2-3 trepte: gazdă (organisme vii), parazit (virusuri, bacterii, ciuperci) şi uneori hiperparazit (protozoare flagelate sau bacterii). Prin urmare lanţurile trofice sunt formate dintr-un număr limitat de verigi trofice (maxim 5-6) deoarece transferurile de energie şi materie sunt limitate şi se realizează cu pierderi la fiecare treaptă trofică. Relaţiile trofice (de nutriţie) fac ca fiecare nivel sau treaptă trofică să fie controlată de un alt nivel, superior. VULTUR CODOBATURĂ NIMFE DE LIBELULĂ MORMOLOCI DE BROASCĂ ALGE Figura 6. Model de lanţ trofic de tip prădător. Lanţurile trofice pot fi dereglate prin intervenţia omului. Administrarea de pesticide pentru combaterea dăunătorilor din culturile agricole afectează puternic relaţiile trofice, deoarece pesticidele se acumulează şi se concentrează în organismele anumitor categorii trofice provocând îmbolnăvirea lor sau chiar moartea. Astfel de exemplu, dacă cartofii sunt stropiţi cu DTT (pesticid) pentru combaterea gândacului de Colorado, o parte din pesticid cade pe sol şi este ingerat de râme. Acestea sunt imune la acest pesticid (nu mor), dar îl acumulează în organismul lor. Mierlele, care consumă o mare cantitate de râme, sunt sensibile la pesticid şi vor murii. O altă cantitate de pesticid existent în sol intră în cartofi, de unde prin consum ajung în organismul uman sau animal (porci, păsări). Prin consumul de carne, ouă, legume, fructe, omul poate concentra în ficat o cantitate apreciabilă de pesticid, care poate produce ciroză sau cancer. Iată de ce, uneori, chiar şi unele activităţi umane inofensive pot afecta mediul şi calitatea vieţii. 25