27

3 ECOSISTEMUL - FORM Ă ELEMENTAR Ă DE

ORGANIZARE A ECOSFEREI

3.1 Structura organizatorică şi funcţională a ecosistemului

Noţiunea de ecosistem a fost introdusă pentru prima dată în 1935 de către A.

C. Tansley, un ecologist englez. Acesta definea ecosistemul ca „un sistem interactiv

ce se stabileşte între o biocenoză (un grup de organisme vii) şi biotopul acesteia,

mediul în care trăieşte biocenoza”.

În 1971 Odum a elaborat o definiţie mai cuprinzătoare a ecosistemului: „ orice

unitate care include toate organismele (comunitatea) de pe un teritoriu dat şi care

interacţionează cu mediul fizic în aşa fel încât curentul de energie creează o anumită

structură trofică, o diversitate de specii şi un circuit de substanţe în interiorul

sistemului”.

Ecosistemul sau sistemul ecologic reprezintă unitatea organizatorică şi

funcţională fundamentală a ecosferei. El conţine atât sistemele vii cât şi cele nevii

dintr-un anumit mediu. Structura ecosistemului cuprinde factori abiotici, organisme

autotrofe (bacterii, alge, ciuperci, plante superioare), organisme heterotrofe (fitofage,

carnivore, saprofage, omnivore) (figura 3).

Figura 3. Structura unui ecosistem cu prezentarea compartimentelor sale vii şi nevii

şi a interacţiunilor care au loc între acestea [Puia, 1999]

28

Organismele autotrofe reprezintă organismele care utilizează ca unică sursă

de carbon dioxidul de carbon, iar ca sursă de azot azotul anorganic, fosforul şi sulful

le preiau tot din surse anorganice.

Organismele heterotrofe sunt cele care utilizează ca unică sursă de carbon

compuşii organici, iar azotul din surse anorganice sau organice, fosforul este preluat

din surse anorganice, iar sulful atât din surse anorganice cât şi organice;

Organismele facultative autotrofe – utilizează atât dioxidul de carbon cât şi

compuşii organici ca sursă de carbon (tabelul 4).

Din punct de vedere al necesarului de oxigen bacteriile se clasifică în: bacterii

aerobe, care consumă oxigen pentru degradarea substanţelor organice (pentru

respiraţie celulară), bacterii anaerobe, care preiau oxigenul necesar proceselor

metabolice din substanţe oxidate (sulfaţi, azotaţi etc) şi bacterii facultativ aerobe,

care pot utiliza atât oxigenul molecular, cât şi oxigenul legat chimic.

Organismele chemosintetizante sunt organismele care-şi sintetizează materia

organică prin reacţii de sinteză, iar organismele fotosintetizante sunt cele care-şi

sintetizează materia organică prin fotosinteză.

Caracteristicile principale ale ecosistemelor sunt stabilitatea relativă în timp,

circulaţia internă a materiei, energiei şi informaţiei, transformarea şi acumularea de

materie şi energie.

Tabelul 4. Clasificarea organismelor după modul de hrănire şi formele de

energie utilizate [Stănescu, 2000]

3.1.1.1.1 Hrănire Tipul de

energie

Forma de

carbon

Aerobioză Tipul de reacţie

caracteristică

Autotrofe

fotosintetizatoare

lumina solară

(fotoliză)

CO2 6CO2 + 6H2O → (CH2O)6

+ 6O2

Chemosintetizatoare

litotrofe (autotrofe)

oxido-

reducerea

substanţelor

anorganice

CO2 aerob

2NH4+ + 3O2 → 2NO2

- +

2H2O + 4H+

anaerob 5S + 2H2O + 6NO3- →

5SO42- + 3N2 + 4H+

Chemosintetizatoare

organotrofe

(heterotrofe)

oxido-

reducerea

substanţelor

organice

materie

organică

aerob (CH2O)6+6O2→6CO2 +

6H2O

anaerob (CH2O)6→3CH4 + 3CO2

29

Conceptul de ecosistem poate fi aplicat la unităţi de difeite mărimi, de

exemplu un lac, un câmp, sau un copac uscat. Un microecosistem reprezintă un

ecosistem de dimensiune mică, un exemplu de microecosistem îl reprezintă o piatră şi

organismele vii care trăiesc sub ea. Un mesoecosistem poate fi o pădure, iar un

macroecosistem poate fi o ecoregiune cu bazinele de apă pe care le conţin.

Ecosistemele se clasifică în funcţie de biotopurile care le conţin în:

- ecosisteme terestre sau continentale de exemplu o pădure, o pajişte (stepa,

savana);

- ecosisteme de ape interioare cum ar fi de exemplu ecosistemele lentice

(lacurile, bălţile) sau ecosistemele lotice (râurile);

- ecosisteme marine reprezentate de mările şi oceanele.

În funcţie de acţiunea activităţilor antropice asupra acestora ecosistemele se

clasifică în:

- ecosisteme naturale (autohtone – de la grecescul autos = ele înşile) – sunt

cele în care activităţile umane nu au impact asupra activităţii lor; practic

astăzi pe Terra asemenea ecosisteme sunt din ce în ce mai greu de găsit;

- ecosisteme modificate (antropurgice, provine de la grecescul anthropos =

om şi erg = a lucra, a produce) – se caracterizează prin dereglarea unora

din echilibrele naturale de către om, exemple de aceste tipuri de

ecosisteme le reprezintă drumurile, şoselele, căile ferate care traversează

ecosisteme ce altădată erau naturale, satele, oraşele;

- ecosisteme amenajate – sunt cele în care activitatea umană are efecte

importante şi acestea se împart la rândul lor în:

- agroecosisteme – culturi agricole cerealiere, de sfeclă de zahăr,

plante textile, plante medicinale etc.;

- ecosisteme agrozootehnice – care se caracterizeză prin aceea că

producţia vegetală este destinată hrănirii consumatorilor secundari

cum ar fi de exemplu taurinele, porcinele, păsările;

- ecosisteme silvice – ecosistemele pădurilor în care activitatea

omului este destinată obţinerii unor producţii mari de lemn,

subproduse lemnoase şi animale de vânat;

- ecosisteme urbane – parcuri, zone de locuinţe, lacuri amenajate

pentru ştranduri şi sporturi nautice [Iftimovici, 2000].

30

Organismele care alcătuiesc un ecosistem sunt de obicei în echilibru cu toate

celelate şi cu mediul lor înconjurător. Introducerea de factori abiotici noi, sau de

specii noi în cadrul unui anumit ecosistem are efecte dezastroase asupra ecosistemului

iniţial, coducând în anumite cazuri chiar la colapsul acestui ecosistem.

Termenii „ecosistem” şi „ecoregiuni” se suprapun de obicei (ecosistemele de

dimensiuni mari sunt numite ecoregiuni).

Lumea vie este împărţită în diferite ecosisteme, fiecare cercetare în ceea ce

priveşte lumea vie dezvăluie faptul că între ecosisteme există graniţe foarte rar

distincte şi acestea nu sunt niciodată în totalitate izolate unele de celelalte. Un număr

mare de specii vor ocupa (şi astfel vor aparţine) două sau mai multe ecosisteme în

acelaşi timp. Speciile se pot deplasa dintr-un ecosistem în altul în diferite perioade de

timp, cum ar fi de exemplu cazul păsărilor migratoare. În trecere de la un ecosistem la

altul se poate observa doar o descreştere graduală a populaţiei unei comunităţi biotice

şi o creştere a unei populaţii reprezentate de aceeaşi specie. Astfel un ecosistem se

poate transforma în altul printr-o stare de tranziţie cunoscută sub denumirea de

ecoton, care se situează între două ecosisteme adiacente (figura 4).

Figura 4. Reprezentarea schematică a unui ecoton [Nebel, 1998]

Ecotonul mai poate fi definit ca suprafaţa de teren care desparte două arealuri

cu vegetaţie diferită şi pe care creşte vegetaţie mixtă specifică arealurilor respective.

Ecotonul între sisteme adiacente poate include de asemenea condiţiile unice pe

care le suportă diverse specii de plante şi animale. De exemplu, zonele mlăştinoase

31

apar adesea între apele deschise ale unui lac şi pământul uscat (figura 5). În acest caz

ecotonul poate fi studiat ca un ecosistem distinct în zona mlăştinoasă.

Figura 5. Reprezentarea ecotonului mlaştină [Nebel, 1998]

3.1.2 Biotopul

Sistemul abiotic sau abiogen format dintr-un complex de factori ecologici

prezenţi într-o anumită porţiune a mediului care asigură mijloacele materiale necesare

biocenozei reprezintă biotopul (în greacă "bios" = a trăi şi "topos" = loc sau locul său

de viaţă, habitatul). Elementele componente ale biotopului aparţin tuturor mediilor de

viaţă (litosferei, hidrosferei, atmosferei, cosmosului). Între elementele biotopului şi

biocenozei există o întrepătrundere totală.

Mediul înconjurător reprezintă ansamblul de factori naturali şi artificiali,

fizici, biologici şi sociali, în care trăieşte omul, organizându-şi viaţa biologică,

materială şi spirituală, din care îşi procură resursele, organice şi anorganice, necesare

şi în care înapoiază resturile sau materialele refolosibile din procesele de producţie şi

de consum [Bran,1999] .

Mediul înconjurător poate fi clasificat după cel puţin cinci criterii:

1) topogeografic,

2) acţiunea pe care o exercită asupra organismelor,

3) compoziţie şi structură,

32

4) gradul de intervenţie a omului în modelarea ambientului,

5) poziţia pe care o ocupă unii saprofiţi sau paraziţi faţă de gazda lor [Iftimovici,

2000].

În funcţie de criteriul geografic mediul ambiant se clasifică în:

- mediul aerian,

- mediul terestru (solul şi subsolul),

- mediul acvatic.

În funcţie de acţiunea pe care o exercită asupra organismelor mediul ambiant

se clasifică în:

- mediul general (constituit din totalitatea factorilor extraterieni – cosmici şi

tereştri geofizici, geochimici şi biotici capabili să influenţeze organismele

vii) ,

- mediul concret (eficient) (reprezintă o parte mică din mediul general,

acesta este compus din climă, condiţiile de hrănire, condiţiile de

adăpostire.

După compoziţie şi structură se disting:

- mediul fizic – totalitatea factorilor ambientali de natură fizico-chimică ce

acţionează asupra organismelor vii,

- mediul etologic – totalitatea factorilor ambientali fizici şi biotici care

determină un anumit comportament al animalelor.

După gradul de intervenţie a omului în modelarea ambientului se disting:

- mediul natural şi

- mediul artificial (antropizat),

iar după poziţia ocupată de unii saprofiţi sau paraziţi faţă de gazdă se disting:

- mediul exogen reprezintă mediul care înconjoară organismele vii şi cu care

acestea interacţionează şi

- mediul endogen – mediul ce se găseşte în interiorul organismelor animale.

Biocora (biochorion) reprezintă un spaţiu restrâns bine delimitat caracterizat

prin prezenţa în acel loc a unor condiţii de mediu specifice, particulare, altele decât

cele care caracterizează ambientul. Un exemplu de biocoră îl reprezintă un copac

putrezit în mijlocul unui lan de grâu deoarece acel trunchi oferă condiţii proprii,

particulare de mediu abiotic (biotop) unor insecte, microbi celulozitici care nu se

găsesc în mod natural în cîmpiile cu lanuri de grâu. Un alt exemplu de biocoră îl

constituie gradina zoologică din interiorul unui oraş.

33

Factorii abiotici sau abiogeni ai mediului acţionează ca factori ecologici.

Factorul ecologic determină apariţia şi întreţinerea unui proces ecologic. Procesul

ecologic reprezintă o succesiune de acţiuni, de fenomene sau stări prin care are loc

transformarea, evoluţia în timp a sistemelor sub influenţa unuia sau mai multor factori

ecologici.

Factorii ecologici se clasifică în factori ecologici direcţi denumiţi şi factori de

existenţă (includ lumina, căldura, apa, aerul, soluţiile nutritive, hrana) şi factori

ecologici indirecţi numiţi factori entopici, care acţionează indirect asupra biocenozei

prin influenţa lor asupra factorilor de existenţă (de exemplu: relieful, rocile, poziţia

geografică ce influenţează distribuţia luminii, căldurii, umezelii, hranei).

Nu trebuie confundat locul de viaţă (biotopul) cu locul unde specia creşte sau

cu locul în care aceasta a fost descoperită, acestea presupunând o localizare

geografică (numele locului, coordonatele pe o hartă topografică). Dacă se referă doar

la spaţiul vital al unei specii (unde se găsesc factorii esenţiali doar pentru specia

respectivă) atunci se utilizează termenul "monotop". Unii autori utilizează noţiunea de

"cenotop" pentru a defini spaţiul vital al speciei, în locul monotopului. Alţi termeni

utilizaţi pentru desemnarea (mai ales din punct de vedere geografic) a locurilor unde

speciile de plante şi animale sunt unitare din punct de vedere al compoziţiei sunt cei

de "fitotop" şi "zootop". "Fiziotopul" reprezintă locul unde condiţiile de viaţă sunt

uniform structurate, iar "ecotopul" reprezintă cea mai mică unitate de spaţiu a cărei

structură (spaţiu-substanţe-biocenoze) foloseşte o combinaţie ecologic-unitară de

efecte [Kuttler, 1996].

Factorii abiotici cu influenţă majoră asupra biotopului sunt: clima

(temperatura, precipitaţiile, umiditatea relativă a aerului, viteza vântului, radiaţia

solară), solul (structură, tip, chimism), relieful (orientare, înclinare) şi prezenţa apei.

Dintre factorii biotici de mediu, cei mai importanţi sunt: concurenţa pentru hrană

(substanţe nutritive), apă, lumină şi spaţiu, relaţia pradă-prădător, reţelele trofice,

comensalismul, simbioza.

Unele specii, datorită necesităţilor proprii de a trăi în anumite condiţii, sunt

legate în mod exclusiv de un anumit biotop, în timp ce altele se pot adapta la diferite

tipuri de biotopuri. Uneori specia îşi schimbă biotopul ca reacţie la "legea condiţiilor

constante de amplasament" care spune că acele specii care pot coloniza diferite spaţii

climatice prezintă capacitatea de a compensa variaţii climatice mari atâta timp cât sunt

34

în căutarea unor zone favorabile lor, cu climă mai puţin severă, sau în căutarea unor

zone cu condiţii pedologice favorabile.

Cunoaşterea compoziţiei şi repartiţiei membrilor unui biotop într-un teritoriu

dat prezintă importanţă din punct de vedere al protecţiei naturii. Protejarea anumitor

specii de plante sau animale presupune protejarea în primul rând a spaţiului vital

(biotopului). Datorită acestui fapt s-au făcut cartări de biotopuri pentru descoperirea

şi delimitarea biotopurilor deosebit de importante şi pentru înscrierea lor în cadastrul

biotopurilor. Alături de cartare şi în paralel cu aceasta se face şi evaluarea biotopului

pentru a se vedea dacă un anumit biotop necesită eforturi suplimentare pentru a fi

protejat. Pentru desfăşurarea eficentă a evaluării, delimitării şi protejării biotopului

sunt necesare următoarele operaţii preliminare:

- clasificarea biotopurilor şi alcătuirea unui catalog al tipurilor de biotopuri;

- descoperirea inventarului de specii şi de comunităţi ce trebuie protejate;

- stabilirea numărului minim necesar de tipuri de biotopuri şi a legăturilor dintre

ele;

- stabilirea frecvenţei pericolelor şi a ariei pe care fiecare biotop este periclitat

(poluat) (carta roşie a biotopurilor şi a ecosistemelor);

- determinarea cauzelor care au produs periclitarea biotopului respectiv;

- descoperirea arealului minimal al biotopurilor ce trebuie protejate.

Biotopurile dispărute pot fi înlocuite cu aşa-numitele biotopuri secundare

create de către om. Dintre biotopurile secundare cele mai importante sunt lacurile

artificiale, carierele de piatră, căderile de apă.

3.1.2.1 Factorii ecologici

Factorii ecologici reprezintă elementele de mediu ce acţionează direct asupra

organismelor vii, cel puţin pe durata unei faze din ciclul lor de dezvoltare.

In funcţie de natura lor, factorii de mediu vor putea fi incluşi într-una din

categoriile următoare:

- factorii abiotici:

- factori climatici (condiţionaţi de fenomenele atmosferice, de exemplu

presiunea atmosferică, temperatura, lumina, pluviozitatea, umiditatea,

viteza vântului);

- factori edafici (caracterizează solul şi se referă la compoziţia solului,

temperatura, textura, aprovizionarea cu apă, aeraţia);

35

- factori hidrologici (compoziţia chimică a apei, temperatura,

luminozitatea, viteza de curgere a apei);

- factorii biotici - caracterizează raporturile dintre indivizi sau dintre specii şi sunt:

- factori intraspecifici (se referă la relaţiile dintre indivizi de sexe şi

vârste diferite, fenomenul de teritorialitate, feromonii - substanţe

chimice secretate de animale eliminate în mediul extern în cantităţi

infime cu rol în comunicarea chimio-olfactivă intrapopulaţională,

alomonii – compuşi chimici utilizaţi ca semnale chimice între indivizii

unor specii diferite [Neamţu, 1983]) şi

- factori heterotopici (relaţiile dintre speciile ce compun biocenoza);

- factori alimentari;

- factori antropici (condiţionaţi de activitatea umană).

Dintre factorii heterotopici menţionăm neutralismul, competiţia, mutualismul,

cooperarea, comensalismul (cobioza), amensalismul (antibioza), parazitismul, prădă-

torismul.

În funcţie de densitatea de populaţie factorii ecologici se clasifică în:

- factori independenţi de densitatea populaţiei, efectele acestora resimţindu-se

asupra indivizilor izolaţi, independent de densitatea populaţiei din care fac parte;

în această categorie fiind incluşi factorii fizico-chimici;

- factori ecologici dependenţi de densitatea populaţiei, cu acţiune asupra tuturor

indivizilor unei populaţii. Din această categorie de factori fac parte în general

factorii biotici, de exemplu alimentaţia, parazitismul, competiţia etc. [Nistreanu,

1999].

Un alt criteriu de clasificare a factorilor ecologici îl reprezintă natura mediului

în care îşi exercită acţiune. În funcţie de acest criteriu factorii ecologici se împart în:

- factori climatici, reprezentaţi de temperatura aerului, lumina, precipitaţiile, vântul,

etc. – caracteristici în special atmosferei;

- factori edafici, reprezentaţi de caracterisiticile fizico-chimice ale solului;

- factori topografici, în strânsă legătură cu factorii edafici, dar a căror natură

depinde de relieful terenului;

- factori hidrologici reprezentaţi de caracteristicile apei.

În funcţie de periodicitatea apariţiei factorilor aceştia se clasifică în:

- factori periodici primari – determinaţi de periodicitatea zi-noapte, de succesiunea

anotimpurilor (de mişcarea de rotaţie şi de revoluţie a planetei), exemple de

36

factori periodici primari îi constituie temperatura, lumina, mareele la care s-au

adaptat anumite tipuri de plante şi animale. Alternanţa zi-noapte a determinat

“ritmurile circadiene” (anumite specii de animale îşi procură hrana ziua, iar

noaptea dorm în timp ce alte specii de animale dorm ziua, iar noaptea îşi caută

hrana).

- factori periodici secundari – apariţia acestora este determinată de variaţia

factorilor periodici primari. Umiditatea atmosferică reprezintă un factor secundar

dependent de temperatură. Un alt factor secundar îl reprezintă alimentaţia vegetală

care depinde de periodicitatea ciclurilor de vegetaţie.

- factori neperiodici – apariţia acestora nu este controlabilă şi nici predictibilă,

organismele neavând timp să se adaptaze la acţiune acestora. Factorii neperiodici

sunt reprezentaţi de unii factori climatici, de activitatea antropică, de activitatea

speciilor parazite, prădătoare, patogene, pesticidele, agenţii poluanţi [Şchiopu,

1997].

Nu constituie factori ecologici acele elemente care deşi caracterizează mediul

dat, nu acţionează direct, ca altitudinea sau adâncimea apei, elemente ce acţionează

prin factori ca presiunea, temperatura, iluminarea etc.

Prin variaţia lor, factorii ecologici acţionează asupra organismelor vii în mod

diferit, în funcţie de caracteristicile indivizilor, speciilor, populaţiilor, în sensul

distribuţiei geografice şi al modificării acestei distribuţii respectiv în sensul adaptării

la factorii periodici.

Fiecare organism ce aparţine unui anumit biotop necesită anumite condiţii

particulare pentru existenţă referitoare la lumină, temperatură, săruri minerale, hrană

etc. Factorul ecologic situat la nivelul cel mai apropiat de minimul său critic se

comportă ca factor limitativ. Toţi factorii ecologici se pot comporta la un moment dat

faţă de un anumit organism ca factori limitativi.

3.1.2.2 Valenţa ecologică – legea minimului

Legea minimului formulată în 1840 de către Justus von Liebig se referă la

faptul că pentru creşterea unei plante trebuie ca toate elementele necesare pentru

dezvoltare să fie prezente în sol. Această lege extinsă la ansamblul factorilor ecologici

poartă denumirea de legea factorilor limitativi ce poate fi enunţată astfel: evoluţia

oricărui proces ecologic este condiţionată prin acel factor care este cel mai slab

37

reprezentat în mediu. Astfel organismele care se dezvoltă la umbră au ca factor

limitativ cantitatea de zinc din sol [Popescu, 2000].

Factorul limitativ reprezintă factorul ecologic aflat la limita minimă sau

maximă a eficienţei sale, astfel încât limitează procesul de creştere sau dezvoltare a

unui organism, chiar dacă toţi ceilalţi factori se găsesc în domeniul optim adică în

domeniul de toleranţă ecologică.

Conform legii toleranţei fiecare organism viu are o reacţie proprie la variaţia

factorilor de mediu, dar sensul reacţiei este previzibil prin cunoaşterea fiziologiei

speciei respective. In general se poate defini un domeniu optim de valori al fiecărui

factor şi o limită de toleranţă (figurile 6,7).

Figura 6. Curbă teoretică de toleranţă

a unei specii animale faţă de

concentraţia unor microelemente

[Stugren, 1994]

Figura 7. Curbă teoretică de toleranţă

(uşor asimetrică) pentru o specie

vegetală faţă de variaţii ale

temperaturii [Stugren, 1994]

Legea acţiunii combinate a factorilor ecologici a fost formulată pentru prima

dată în 1921 de către Mitcherlich. Conform acestei legi în natură organismele sunt

supuse acţiunii globale a tuturor factorilor limitanţi. Datorită acţiunii combinate a

acestor factori limitanţi, limitele de toleranţă ale speciilor sunt relative deoarece

efectul combinat produs de interacţiunea a doi sau mai mulţi factori modifică limitele

de toleranţă faţă de aceşti factori [Gavrilas, 1993].

38

În funcţie de lărgimea limitelor de toleranţă a factorilor de mediu specia se va

putea caracteriza printr-o valenţă ecologică mai mică sau mai mare, având

semnificaţia rezistenţei speciei la condiţiile extreme de mediu.

În urma poluării are loc modificarea activităţii biotice a organismelor vii. În

mod particular ca urmare a poluării are loc o scădere a activităţii biotice.

Speciile foarte sensibile la factorii de mediu de valori extreme sunt numite

stenobionte (de exemplu păstrăvul, vidra), iar cele capabile de a trăi în condiţii

diferite euribionte (de exemplu musca domestică, câinele etc.). Noţiunile de

stenobionte şi euribionte sunt folosite şi prin specificarea factorului de mediu.

Din acest punct de vedere stenobiontele se clasifică în:

- stenoterme (specii ce nu suportă variaţii mari de temperatură, de exemplu în cazul

bacteriei termale Sulfolobus acidocaldarius temperatura optimă este 80°C, iar

temperatura pragului inferior este 55°C);

- stenofage (nu rezistă la variaţii ale factorilor alimetari);

- stenotope (specii ce trăiesc doar în biotopuri deosebite de exemplu ursul polar,

cămile etc.);

- stenohaline ( grecescul halos = sare, de exmplu peştii din familia Cyprinidae cum

sunt crapul, roşioara, linul, babuşca ce nu suportă decât apa dulce),

iar euribiontele:

- euriterme (de exemplu golomăţul Dactylis glomerata creşte atât la soare puternic,

cât şi la umbră);

- eurifage (au o răspândire largă de exemplu grâul, porumbul);

- euritope;

- eurihaline (anghila reprezintă un peşte care se reproduce în Antlanticul cald – în

Marea Sargaselor, iar puii ieşiţi din icre după ce parcurg sute sau chiar mii de

kilometri ajung până pe ţărmurile Europei şi ale Americii unde se răspândesc prin

gurile de vărsare ale râurilor în aplele dulci unde îşi continuă procesul de

dezvoltare, iar odată ajunşi la maturitate se reîntorc în marea Sargaselor reluînd în

apa sărată procesul de reproducere a speciei).

Organismele stenoterme pot fi la rândul lor:

- psichrofile sau criofile, care preferă temperaturi coborâte;

- termofile care preferă temperaturi ridicate;

- mezofile - organisme care se dezvoltă la temperaturi intermediare.

39

Valenţa ecologică este influenţată de distribuţia zonelor optime şi a zonelor de

tranziţie (marginale). Astfel unele specii sunt euribionte în centrul arealului şi

stenobionte la periferie. De exemplu presura aurie, Emberiza citrinella, este

euribiontă în centrul arealului (Ungaria) şi stenobiontă la limita sa nordică (Finlanda)

şi sudică (Balcani) [Stugren, 1994].

Figura 8. Limite relative de toleranţă

ale organismelor stenoterme şi

euriterme [Măzăreanu, 1993]

Temperatura optimă pentru un organism sau o populaţie reprezintă

temperatura la care procesele metabolice, creşterea şi dezvoltarea se desfăşoară cu cea

mai mică pierdere de energie.

Temperatura zero a dezvoltării (TO) reprezintă temperatura minimă de la care

începe activitatea normală de creştere şi dezvoltare a unei specii. La valori ale

temperaturii mai mici faţă de temperatura optimă a dezvoltării chiar dacă indivizii

supravieţuiesc, ei nu pot parcurge un ciclu normal de reproducere în urma căruia să

rezulte o nouă generaţie. Temperatura optimă a dezvoltării este specifică pentru

fiecare specie în parte. Astfel, nevertebratul Propsilocerus danubialis care trăieşte în

Delta Dunării are “temperatura zero a dezvoltării” de circa 3°C, iar Drosophila de

circa 13,5°C.

Temperatura eficientă (TE) este temperatura situată deasupra ‘temperaturii 0

a dezvoltării’ şi reprezintă temperatura la care indivizii speciei se dezvoltă normal. Ea

se exprimă prin diferenţa dintre temperatura la care se găseşte organismul

(temperatura biotopului T) şi “temperatura zero a dezvoltării” (TO) (1):

TE = T – TO (1)

Un organism îşi desăvârşeşte dezvoltarea ajungând la reproducere în funcţie

de valoarea sumei temperaturilor eficiente (S) se calculează cu:

S = (T – TO)D

40

în care D = numărul de zile de la care începe activitatea normală de creştere şi

dezvoltare a unei specii. Dacă valoarea S este mai mică decât necesarul, specia nu se

poate reproduce. Astfel, speciile din zonele calde care preferă mai multă căldură nu se

vor putea reproduce în zonele temperate sau reci deoarece nu se atinge valoarea lui S.

Organsimele se clasifică după modul de variaţie al temperaturii corpului cu

temperatura mediului în: poikiloterme şi homeoterme.

Poikilotermele reprezintă grupul de animale la care temperatura corpului se

modifică odată cu variaţiile de temperatură ale mediului crescând sau scăzând foarte

mult; din grupul poikilotermelor fac parte nevertebratele, peştii, amfibienii, reptilele,

unele păsări şi mamifere.

Temperatura letală este specifică animalelor poikiloterme şi reprezintă

temperatura corpului la care procesele metabolice au ajuns la limita superioară de

suportabilitate. La acestea activitatea metabolică creşte exponenţial cu temperatura

conform legii lui van’t Hoff.

Homeotermele sunt speciile care au temperatura internă a corpului aproape

constantă indiferent de variaţiile termice ale mediului; din această categorie de specii

fac parte majoritatea păsărilor şi mamiferelor [Mohan, 1993].

Termoreglarea reprezintă o condiţie esenţială a vieţii. La animalele

homeoterme (păsări şi mamifere) temperatura corpului este menţinută cvasi-

neschimbată indiferent de variaţiile termice ale mediului înconjurător. Se foloseşte

termenul „cvasineschimbată” sau „aproape neschimbată” deoarece totuşi temperatura

corporală variază în limite mici de la individ la individ şi în funcţie de raportul dintre

energia utilă şi energia disipată.

Necesarul de energie este asigurat prin producerea de căldură (termogeneză),

iar excesul de energie se elimină prin termoliză.

Termogeneza reprezintă totalitatea proceselor metabolice care generează

căldură fiind rezultatul final al metabolismului energetic al organismului, al oxidării

glucidelor, lipidelor şi al proteinelor.

Termoliza reprezintă procesul de pierdere a căldurii corporale prin iradiere,

conductivitate, convecţie şi evaporare (figura 9).

41

Figura 9. Schimburile termice

între animale şi mediul

înconjurător [Iftimovici, 2000]

În cazul plantelor, în funcţie de diferitele cerinţe faţă de căldură, acestea se pot

încadra în următoarele grupe:

- hekistotermofitele (specii criofile) – plantele adaptate să trăiască la temperaturi

foarte scăzute, în condiţiile de climat alpin, cu temperaturi medii anuale negative

(-2,5 – 0,5°C), ele formează etajul alpin al pajiştilor alpine la peste 2000-2200 m

altitudine;

- psichrotermofitele – plantele adaptate să trăiască în condiţii de frig, cu temperaturi

medii anuale cuprinse între -0,5° şi +2°C din climatul subalpin, acestea corespund

etajului subalpin al jneapănului de la altitudini de 1700(1800)-2200 m altitudine;

- microtermofitele - plantele adaptate la condiţiile climatului boreal cu temperaturi

scăzute 2-4°C, un climat rece şi umed, şi formează etajul boreal (al molidului) ce

se întâlneşte la altitudini de 1300-1700 m;

- mezotermofitele – plantele care trăiesc în climatul temperat răcoros şi umed, la

temperaturi de 4,5-7,5°C, şi care corespund subetajului fagului (800-1300 m

altitudine);

- subtermofitele – plantele cu cerinţe mai mari faţă de căldură 7,5-10,5°C, care se

adapatează în climatul continental de dealuri, şi care corespund subetajului

gorunului, silvosptepei nordice;

- termofitele – sunt reprezentate de plantele care iubesc căldura (termofile)

răspândite în climatul continental de câmpie, cu temperaturi medii anuale mai

mari de 10,5°C, ele formează zona pădurilor de stejari termofili, silvostepa sudică

şi vestică, zona stepei;

- megatermofitele – sunt speciile de palnte care se adaptează în condiţii de climat

cald, la noi în ţară aceste specii cresc în spaţii adăpostite şi încălzite peste iar, şi

foarte rar în spaţiile deschise, acestea sunt reprezenatte de unele specii anuale;

- euritermofitele – palntele termoidiferente.

42

3.1.2.3 Nişa ecologică

Pentru a caracteriza poziţia unei populaţii de organisme într-o comunitate se

folosesc termenii “habitat” şi “ni şă ecologică”. Habitatul reprezintă locul în care

trăieşte, se reproduce şi supravieţuieşte o anumită perioadă de timp, astfel habitatul

reprezintă o zonă fizică sau o anumită parte specifică din suprafaţa pământului (apă,

aer, sol).

Arealul în sens geografic, reprezintă suprafaţa uscatului sau a apei în care se

află indivizii şi populaţiile unor specii de organisme. În sens ecologic prezintă

importanţă condiţiile din cadrul arealului, şi anume condiţiile climatice (precipitaţii şi

temperatură) cu care speciile respective interacţionează.

Arealul se stabileşte prin punctarea pe hartă a locurilor exacte în care se găsesc

indivizii unei specii, indiferent de numărul lor. Limita de areal cuprinde toate aceste

locuri. Locurile izolate, situate la distanţe mari faţă de restul prezenţelor nu se includ

în areal.

Indivizii şi populaţiile unei specii ocupă numai în foarte rare cazuri toată

suprafaţa cuprinsă în limitele de areal. Există situaţii în care în anumite zone ale

arealului există un număr maxim de indivizi ai unei specii, în altele în care există un

număr mic de indivizi ai aceleiaşi specii, şi chiar zone în care nu se găsesc indivizii

acestei specii. Dintre speciile cu răspândire foarte largă se numără speciile de arbori

dominanţi: molidul, fagul. Există însă situaţii în care chiar aceste specii de arbori

dominanţi nu ocupă întreg arealul delimitat de apariţiile marginale, iar spre marginile

arealului şi pe anumiţi versanţi se găsesc alte tipuri de specii.

Populaţiile unei specii apar în anumite ecosisteme din areal, lipsind complet în

celelalte. Astfel fiecare specie prezintă o localizare ecosistemică bine precizată.

Situarea speciei într-un anumit cadru de factori ecologici şi de raporturi biocenotice

constituie conţinutul noţiunii de areal ecologic.

Arealul ecologic reprezintă totalitatea ecosistemelor în care pot să existe şi să

se perpetueze populaţiile unei specii, în cadrul arealului geografic natural şi

raporturile acestora cu factorii abiotici şi cu celelalte organisme care iau naştere ca o

consecinţă a acestei localizări.

Noţiunea de areal ecologic a fost introdusă pentru prima dată în 1942 de către

Şennikov. Şennikov îi limita conţinutul la raportul între specie şi factorii abiotici. În

43

1964 Sukaciov a introdus noţiunea de areal biocenotic care cuprinde domeniul de

răspândire a unei specii determinat de raporturile cu alte specii.

Arealul geografic se referă la poziţia pe care o ocupă o specie faţă de

coordonatele geografice – latitudine, longitudine, altitudine şi condiţiile fizico-

geografice proprii teritoriului respectiv – relief, substrat, macroclimat.

Arealul ecologic se caracterizeză prin domeniul de variaţie a factorilor

ecologici în cuprinsul ecosistemelor pe care le populează specia [Chiriţă, 1978].

Nişa ecologică reprezintă unitatea de distribuţie a speciei determinată de

resursele de hrană şi de factorii abiotici. Nişa ecologică include componentele

spaţiale, trofice şi de altă natură implicate în interacţiunea cu diverşi factori de mediu

Nişa ecologică descrie nu numai unde trăieşte un organism ci, de asemenea, şi

comportamentul său. Spaţiul ecologic este reprezentat de factorii ecologici, abiotici şi

biotici, cu care vine în contact o anumită specie. Din această perspectivă nişa include

atât reprezentarea sistemelor de relaţii atât ale speciilor de plante cât şi a speciilor de

animale cu mediul.

Indivizii oricărei specii dintr-o biocenoză pot supravieţui, creşte, se pot

reproduce şi pot contribui la perpetuarea acesteia doar într-un anumit domeniu de

temperatură. Acest domeniu de temperatură reprezintă nişa ecologică mono-

dimensională (dimensiunea fiind reprezentată de temperatură figura 10a).

Figura 10. Nişe ecologice a) monodimensională; b) bidimensională; c)

tridimensională [Begon, 1990]

Uneori trebuie luate în considerare „regimuri” mai complexe care includ de

exemplu fluctuaţiile zilnice sau sezoniere de temperatură.

Un alt factor ecologic important care afectează activitatea biotică, abundenţa

speciilor, creşterea şi dezvoltarea plantelor îl constituie umiditatea. Dacă se ia în

considerare şi acest factor se obţine nişa bidimensională care se reprezintă sub forma

unei suprafeţe (figura 10b). Luându-se în considerare un alt factor ecologic se obţine

44

nişa tridimensională a cărei reprezentare este sub forma unui volum (figura 10c). Este

imposibil de reprezentat o nişă ecologică multidimensională, dar o nişă ecologică

reală poate fi reprezentată printr-un hipervolum multidimensional. Acest hipervolum

multidimensional defineşte limitele între care o anumită specie poate supravieţui şi se

poate reproduce sub influenţa unui număr n de factori ecologici care include atât

factorii abiotici cât şi factorii alimentari.

Se consideră că într-o biocenoză o populaţie ocupă o nişă. Dacă două populaţii

aparţin la două specii diferite ele nu pot avea nişe identice privind toate

componentele. Ele pot coexista în aceleaşi locuri, dar au hrană diferită. Dacă

populaţiile a două specii au acelaşi spaţiu de activitate (nişă), intervine competiţia şi

astfel una dintre specii va dispărea. Pentru a supravieţui speciile se adaptează.

În cazul în care un organism nu este în competiţie cu altul acesta ocupă o nişă

fundamentală sau potenţială, iar în prezenţa altor specii cu care se află în competiţie o

nişă efectivă sau realizată.

Nişa fundamentală = întregul spaţiu multidimensional care reprezintă spectrul

total de condiţii în care un organism poate funcţiona şi pe care îl poate ocupa în

absenţa altor specii cu care se pot afla în competiţie sau interacţionează.

Nişa realizată = partea din nişa fundamentală, efectiv ocupată de o specie, în

prezenţa unor specii cu care este în competiţie [Zarnea, 1994].

3.1.2.4 Factorii climatici

Intr-un mediu determinat în care trăieşte un număr mare de specii, factorii

climatici (temperatura, umiditatea, viteza vântului, presiunea atmosferică etc.)

acţionează diferit în funcţie de caracteristicile speciei la care se face referinţă. De

exemplu în ecosistemul reprezentat de o păşune se vor găsi pe de o parte vieţuitoare

care trăiesc în condiţii de mediu relativ constante (organismele vii din sol) şi specii

care sunt supuse la factori de mediu extremi (ca de exemplu copacii, ceea ce justifică

subdivizarea noţiunii de climat).

Macroclimatul sau climatul regional este rezultatul situaţiei geografice şi

orografice (descrierea formelor de relief sub raportul aspectului şi al dimensiunilor)

(de exemplu câmpia Transilvaniei). Mesoclimatul (sau climatul local) include

influenţele diverselor elemente specifice (climatul specific unei păduri), iar

microclimatul (ecoclimat) corespunde celui la nivelul organismelor, de exemplu în

mesoclimatul unei păduri se pot distinge mai multe tipuri de microclimat:

45

- în sol (microorganisme, insecte etc.);

- flora de la nivelul solului (ierburi, arbuşti etc.);

- sub coroana arborilor (plante căţărătoare, păsări etc.) şi

- deasupra coroanei arborilor.

Repartiţia marilor formaţii vegetale (marile ecosisteme) pe glob este rezultatul

influenţei macroclimatului, iar repartiţia diverselor specii de plante pe înălţimea faţă

de sol este determinată de microclimat.

Factorii climatici se clasifică în următoarele trei categorii:

- factori climatici energetici (lumina, temperatura);

- factori climatici hidrologici (precipitaţiile, umiditatea);

- factori climatici mecanici (vântul).

3.1.2.4.1 Factori climatici energetici

Factorul principal care determină climatul unei zone îl reprezintă cantitatea de

radiaţii primite de la soare.

Radiaţia solară reprezintă sursa de energie primară asociată la doi factori

ecologici: lumina şi căldura.

Intensitatea luminii are influenţă primordială asupra activităţii

fotosintetizatoare, iar durata luminii în cursul unui ciclu vital controlează creşterea

plantelor şi înflorirea lor precum şi ansamblul ciclurilor vitale ale speciilor animale

(hibernare, diapauză etc.). Ciclul vital este definit ca unitatea fiziologică de timp care

cuprinde pentru organismele umane şi animale o perioadă de activitate şi o perioadă

de somn incluzând alternativ ziua şi noaptea.

Datorită intensităţii sale şi fluctuaţiilor în decursul unui ciclu anual lumina

constituie un factor limitativ pentru dezvoltarea vegetaţiei. Intensitatea luminii variază

între o iluminare slabă situată la limita pragului de compensare fotosintetică şi un

nivel maxim la care apare o inhibare a fotosintezei. Intensitatea locală a fluxului

luminos variază în funcţie de latitudine şi de sezon (figura 11).

46

Figura 11. Regimul anual al intensităţii radiaţiei solare [Ciulache, 2002]

În momentul solstiţiului de vară cantitatea de energie luminoasă primită este

aproape egală între 20 şi 80 grade latitudine nordică, valoarea cea mai mare

atingându-se la Pol şi nu la Ecuator. Acest fapt se datorează oblicităţii radiaţiilor la

latitudine mare care este compensată de durata unei zile.

Tabelul 5. Variaţia duratei unei perioade diurne cu latitudinea în funcţie de sezon

[Nistreanu, 1999]

Ziua Latitudine

(grade)

Solstiţiu de

iarnă

Echinocţiu Solstiţiu de vară

Polul Nord 90 0 ore 12 ore 24 ore

Cercul Polar 66,34 0 ore 12 ore 24 ore

50 7 ore 51min 12 ore 16 ore 9min

40 9 ore 10 min 12 ore 14 ore 50min

30 10 ore 4min 12 ore 13 ore 54min

Tropice 23,26 11 ore 34min 12 ore 12 ore 26min

10 11 ore 25min 12 ore 13 ore 25min

Ecuator 0 12 ore 12 ore 12 ore

Variaţia duratei unei perioade diurne de-a lungul anului în funcţie de latitudine

şi existenţa sezoanelor în decursul unui an se datorează mişcării Pământului în jurul

axei polare înclinate cu 23°26' 20" faţă de planul orbitei eliptice terestre.

47

Cantitatea de energie furnizată de soare ce intră în atmosfera terestră şi ajunge

la sol (1400 W/cm2) variază în funcţie de durata perioadei diurne, de unghiul de

incidenţă a razelor solare şi de nebulozitatea atmosferică. Fluxul luminos cel mai

intens se atinge în momentul solstiţiului de vară în zonele cu climat mediteranean

datorită nebulozităţii reduse caracteristice acestei zone. În zonele intertropicale

datorită umidităţii mari fluxul luminos este diminuat din cauza absorbţiei unei

anumite cantităţi din radiaţia incidentă. În figura 12 este prezentată variaţia anuală a

aportului de energie solară la sol.

Figura 12. Variaţia anuală a aportului de

energie solară la sol

[Nistreanu, 1999]

Radiaţia ultravioletă şi rolul ei ecologic

Radiaţia UV este radiaţia electromagnetică de lungime de undă mai mică decât

a domeniului vizibil, dar mai mare decât a razelor X. Numele înseamnă “ după violet”

(din latinescul “ultra” = după), violet fiind culoarea de lungime de undă mică a

luminii din domeniul vizibil..

Radiaţia UV se împarte în UV apropiat (380-200 nm) şi UV îndepărtat sau

extrem (200-10 nm). In cazul în care se urmăreşte efectul radiaţiei UV asupra

organismului uman domeniul radiaţiei UV se împarte în:

- radiaţia UV de tip A (380-315 nm),

- radiaţia UV de tip B (315-280 nm) şi

- radiaţia UV de tip C (280-10 nm).

Soarele emite radiaţii UV de tip A si B, dar datorită absorbţiei de către stratul

de ozon din atmosferă 99% din radiaţia UV care ajunge la suprafaţa pământului este

de tip A.

In general radiaţia UV de tip A are efectele negative reduse faţă de

organismele umane, dar determină arderea pielii prin expunere un timp îndelungat la

aceste radiaţii.

48

Radiaţia UV de tip B are efecte negative asupra ochilor, iar expunerea la acest

tip de radiaţii poate cauza “scânteia sudorului” (fotocheratitis sau ochi de curcubeu).

Atât radiaţia UV de tip B cât şi cea de tip C determină distrugerea fibrelor de

colagen şi astfel accelerând îmbătrânirea pielii.

Radiaţia UV de tip B determină apariţia cancerului pielii care se numeşte

melanică. Prin iradierea moleculelor de ADN ionizează în celulele pielii determinând

formarea de legături covalente între baze adiacente de tip timină obţinându-se astfel

dimeri timidină. Dimerii timidină determină distorsiunea helixurilor de ADN,

blocarea reproductibilă, apariţia de goluri. Acestea pot conduce la mutaţii şi în final la

apariţia celulelor canceroase. Capacitatea de a produce mutaţii genetice a radiaţiei UV

se poate observa foarte uşor pe culturi de bacterii.

Apărându-se împotriva radiaţiilor UV corpul se bronzează la expuneri

moderate (în funcţie de tipul şi culoarea pielii) la radiaţii de un anumit nivel prin

generarea pigmentului maro numit melanină. Acesta ajută la blocarea penetrării

radiaţiilor UV şi previne efectele negative asupra ţesuturilor pielii.

Un efect pozitiv al radiaţiei UV este acela că induce producerea vitaminei D la

nivelul pielii.

Distrugerea stratului de ozon determină creşterea intesităţii radiaţiei

ultraviolete cu lungime de undă 280-315 nm cu efecte negative asupra organismelor

vii.

Asupra unor tipuri de oragnisme vegetale radiaţia ultravioletă cu lungimea de

undă 280-315 nm determină reducerea activităţii de fotosinteză şi a eutrofizării, iar la

altele scăderi ale producţiei. Acţiunea radiaţiei UV cu lungime de undă 280-315 nm

(UV-B) asupra ecosistemelor acvatice se manifestă prin dereglarea strategiilor de

adaptare (orientare, mobilitate), a funcţiilor psihologice, dezvoltarea anormală a

organismelor marine (peşti, larve).

3.1.2.4.2 Adaptarea organismelor vii la lumină

Activitatea de fotosinteză este influenţată de intensitatea medie a luminii şi

durata sa în decursul unui ciclu anual. În funcţie de intensitatea luminii pentru care

procesele de fotosinteză se desfăşoară în condiţii optime se disting specii heliofite şi

specii sciafile (ombrofile).

Speciile heliofite sunt reprezentate de speciile vegetale care prezintă o creştere

maximă sub acţiunea luminii puternice şi nu tolerează umbra altor indivizi. Exemple

49

de specii heliofite le reprezintă: cerealele, arborii din pădurile deschise, ierburile din

stepe şi savane, deşerturi.

Sciadofitele (specii sciadofile, heliofobe, plante de umbră) sunt plantele care

se dezvoltă în medii umbroase, de exemplu muşchii şi ferigile care cresc în păduri sub

arbori, plantele din păduri (Impatiens noli-tangere, Oxali acetosella, Paris

quadrtifolia). Activitatea de fotosinteză este maximă la intensităţi mici ale luminii –

de câteva sute de lucşi şi chiar mai puţin. Cele mai numeroase specii sciadofile se

găsesc în mediul acvatic. Cele mai multe alge trăiesc până la adâncimi de 40-50 metri

şi activitatea lor fotosintetică este maximă la intenstăţi de câţiva lucşi. Algele roşii

care trăiesc în zona fotică conţin pigmenţi care permit menţinerea unei activităţi la

nivelul la care absorbţia diferenţiată a apei pentru radiaţiile roşi şi albastre nu lasă să

pătrundă decât lumina verde, puţin absorbită de către plantele clorofiliene verzi. În

funcţie de adâncime, algele verzi se găsesc la suprafaţa apelor, la adâncimi de până la

1 m, algele brune se găsesc la adâncimi cuprinse între 1 şi 20 m, iar algele roşii la

adâncimi cuprinse între 20 şi 50 m. Astfel fiecare specie este situată la o distanţă de

suprafaţă la care iluminarea este suficientă unei activităţi fotosintetice optime

corespunzătoare speciei respective.

Gradul de heliofilie sau sciafilie a unei specii vegetale diferă în decursul

ciclului vital al speciei. Astfel unele specii tinere pot fi sciafile şi ajunse la maturitate

pot deveni heliofile. Un exemplu îl constituie fagul pentru care puieţii prezintă o

creştere optimă pentru iluminări de 1% din fluxul solar care ajunge la exteriorul

coroanei arborelui matur.

Heliosciadofitele sunt o grupă de specii de plante intermediară între heliofite

şi sciadofite, care cresc în plină lumină, dar suportă şi umbrirea fiind denumite plante

de semiumbră. Din această categorie de plante fac parte plantele din poieni, pajişti

mezofile, păduri (Fragaria vesca, Hedera helix, Leucanthemum vulgare).

Eurihelele (specii eurifotofile) sunt plantele foarte tolerante faţă de variaţiile

intensităţii luminii.

Un alt factor important de care depinde gradul de heliofilie îl reprezintă poziţia

frunzei. Astfel de exemplu, la fag pragul de compensare luminoasă la 20 de grade este

de 500 de lucşi pentru frunzele situate la suprafaţa superioară şi 150 de lucşi pentru

cele care cresc la umbră în interiorul coroanei şi în partea de jos a coroanei.

În funcţie de intensitatea luminoasă se face o clasificare a perioadelor zilei în:

- perioada diurnă – numită fotofază;

50

- perioada nocturnă – numită scotofază.

Perioada luminoasă a unei zile (fotoperioada) joacă un rol important în cadrul

ecosistemelor deoarece controlează germinarea, creşterea, înflorirea plantelor, uscarea

plantelor şi căderea frunzelor la arbori.

Lungimea fotoperioadei diferă de la o specie vegetală la alta, astfel

distingându-se trei categorii de plante:

- plante nictiperiodice – de zile scurte, pentru care scotofaza trebuie să fie

predominantă şi cu o durată egală sau superioară unui prag pentru care germinarea

speciilor respective să aibă loc şi germenii formaţi să aibă o ambundenţă normală;

din această categorie fac parte grâul de toamnă, unele specii de soia şi trestia de

zahăr;

- plante hemeroperiodice – de zile lungi, pentru care predominantă trebuie să fie

fotofaza şi cu o durată superioară pragului de înflorire; din această categorie

facând parte grâul de primăvară, sfecla, spanacul, ţelina;

- plante fotoaperiodice - înflorirea acestora nu este influenţată de fotoperioada.

Un rol important îl prezintă fotoperioada şi în ecologia speciilor de animale.

În cazul vertebratelor terestre activitatea zilnică reprezentată de alimentaţie,

somn nocturn sau diurn este controlată pentru fiecare specie de durata fotoperioadei.

Pentru organismul uman, atât activitatea digestivă cât şi ritmul veghe-somn, sunt

sensibile la toate perturbaţiile ceasului său biologic.

3.1.2.4.3 Factori climatici hidrologici

Umiditatea reprezintă un factor abiotic indispensabil unui ecosistem. Apa

reprezintă rezervorul elementelor biogene necesare materiei vii; ea este calea de

migraţie a acestor elemente biogene din rocile biosferei în materia vie şi invers. Apa

înlesneşte reacţiile chimice din mediu şi reacţiile biochimice din corpul plantelor şi

animalelor.

La nivel planetar apa reprezintă unul din învelişurile pământului ocupând 70%

din suprafaţa acestuia. Mediul acvatic conţine resursele materiale şi energetice

necesare populaţiilor de producători, consumatori şi descompunători din apă şi

asigură hrana unor organisme terestre mai ales păsări şi mamifere.

Oxigenul eliminat de organismele fitoplanctonice, împreună cu cel produs de

plantele terestre prin procesul de fotosinteză, este utilizat în procesele de respiraţie ale

tuturor organismelor.

51

Precipitaţiile constituie un factor ecologic de importanţă fundamentală atât

pentru ecosistemele terestre cât şi pentru cele acvatice.

Volumul anual al precipitaţiilor condiţionează într-o măsură importantă

distribuţia biomurilor continentale. Tabelul 6 prezintă cantităţile minime de

precipitaţii necesare diferitelor biomuri continentale.

Tabelul 6. Precipitaţii anuale minime necesare dezvoltării

principalelor tipuri de biomuri [Nistreanu, 1999]

Biom Precipitaţii anuale (mm)

Păduri tropicale >1300

Păduri de foioase din zone temperate >700

Păduri de conifere >500

Formaţiuni de ierburi (stepe, savane) >250

Deşert <250

Bilanţul hidric al solului este foarte important pentru organismele animale şi

vegetale. Acesta reprezintă diferenţa dintre aportul de apă din sol şi pierderile prin

evaporare şi pierderile datorate evapotranspiraţiei. Între 97 şi 99% din apa absorbită

de vegetaţie se pierde prin evaporare şi transpiraţie. Aceste pierderi depind de gradul

de uscăciune al atmosferei reprezentat de cantitatea de vapori de apă conţinuţi în

unitatea de volum de aer.

Umiditatea atmosferei se exprimă în două moduri:

- umiditate absolută (g/m3) – cantitatea de vapori de apă din atmosferă ce se

măsoară cu ajutorul higrometrului chimic în care o substanţă higroscopică

(CaCl2) absoarbe vaporii de apă dintr-un anumit spaţiu şi permite apoi

determinarea lor prin cântărire;

- umiditate relativă (%)– reprezintă raportul între umiditatea absolută şi masa

teoretică de vapori de apă la saturaţie la temperatura şi presiunea existentă, se

măsoară cu diferite tipuri de psihrometre care indică în procente gradul de

saturaţie al aerului în vapori de apă faţă de umiditatea de saturaţie de 100%.

Umiditatea aerului influenţează intensitatea transpiraţiei şi în final consumul

de apă al plantelor. Excesul de umiditate are efecte negative asupra înfloririi şi

fecundării plantelor, influenţează dezvoltarea bolilor şi atacul dăunătorilor asupra

52

plantelor. În cazul animalelor umiditatea afectează procesul de termoreglare şi

fecunditatea.

Prin rezistenţă la secetă se înţelege capacitatea organismelor vegetale de a

suporta deshidratarea (rezistenţă la uscăciune) sau supraîncălzirea (rezistenţă la

arşită), fără să fie oprită creşterea, dezvoltarea şi reproducerea organismelor [Milică,

1977].

În funcţie de necesităţile de apă organismele vii se împart în:

- organisme xerofite (plante) şi xerofile (animale) caracteristice zonelor aride cu

deficient permanent sau temporar de umiditate în aer şi sol, de exemplu unii

melci, şopârla australiană, Genistella sagittalis, Muscari comosum;

- organisme mezofite (plante) şi mezofile (animale) caracteristice biotopurilor cu

umiditate moderată şi care suportă variaţii mari ale umidităţii, de exemplu

plantele din pajiştile naturale din zonele temperate, Campanula abietina,

Dentaria bulbifera, Dryopteris filix-mas, Epilbium montanum, Euphorbia

amygdaloides, Festuca rubra, Galium odoratum, Geranium robertianum,

Hieracium transsilvanicum, Lamium galeobdolon, Pulmonaria rubra, şi unii

amfibieni (salamandra);

- organismele mezo-xerofite reprezintă o grupă de plante intermediară între

mezofite şi xerofite, de exemplu Polytrichum juniperinum, Bruckenthalia

spiculifolia, Campanula persicifolia, Campanula rapunculoides, Filipendula

vulgaris, Melampyrum bihariense;

- organisme higrofite (plante) şi higrofile (animale) caracteristice biotopurilor

cu umiditate excesivă şi variaţii mici de umiditate, în cazul plantelor aceastea

au rădăcinile în apă sau soluri mlăştionoase, de exemplu coada calului, Carex

remota, Equisetum sylvaticum,Impatienties noli-tangere, Juncus sp., râma;

- organisme hidrofite (plante) şi hidrofile (animale) care trăiesc numai în

biotopuri acvatice, de exemplu Nymphaea sp., Nuphar sp., şi larvele

efemeropterelor;

- mezo-higrofitele reprezintă o grupă intermediară de plante între higrofite şi

mezofite, exemple de plante mezo-higrofite: Actaea spicata, Aegopodium

podagraria, Allium ursinum, Circaea lutetiana, Corallorhiza trifida,

Leucanthemum waldsteinii, Luzula sylvatica, Ranunculus carpaticus, Salvia

glutinosa, Saxifraga cuneifolia;

53

- orgnismele eurifite sunt speciile adaptate la oscilaţii mari ale regimului de

umiditate, dintre plante eurifite menţionăm: Dicranum scoparium,

Polytrichum commune, Rhytidiadelphus triquetrus, Alliaria petiolata,

Athyrium filis-femina, Calamagrostis arundinacea, Deschampsia flexuosa,

Orthilia secunda.

În mediile alpine şi subpolare prezintă o mare importanţă pentru viaţa

organismelor precipitaţiile sub formă de zăpadă. Efectele zăpezii asupra organismelor

vii sunt de natură mecanică şi termică.

Prin proprietăţile sale izolante stratul de zăpadă protejează vegetaţia şi

animalele de frig. Temperatura zăpezii la adâncimi de câţiva zeci de centimetri este în

jurul valorii de 0°C chiar dacă temperatura de la suprafaţă este mult mai mică.

În zonele de tundră arctică la temperaturi la suprafaţă de -50°C, la adâncime

de 60 cm sub stratul de zăpadă se pot atinge valori ale temperaturii de până la 0°C.

Astfel se explică rezistenţa la temperaturi scăzute a unor specii de şoareci de câmp a

căror blană nu este destul de deasă.

Zăpada are însă şi efecte negative asupra organismelor vii. În zonele în care

zăpada persistă un timp mai îndelungat se reduce perioada vegetativă încetinându-se

dezvoltarea plantelor. Efectul mecanic negativ se manifestă asupra arborilor şi

arbuştilor, prin acumulările de zăpadă pe ramurile acestora producându-se ruperea lor.

În cazul majorităţii coniferelor datorită formei de con zăpada nu se poate acumula pe

ramuri neexistând riscul ruperii acestora.

În cazul plantelor, în funcţie de forma în care se prezintă factorul umiditate,

acestea se clasifică în:

- chinofite – plantele de locuri cu înveliş de zăpadă persisten în timpu iernii, de

exemplu speciile Pnus mugo, Soldanella pusilla;

- ombrofite - plante adaptate la climat cu percipitaţii bogate.

3.1.2.4.4 Factori climatici mecanici

Vântul reprezintă fenomenul de deplasare a aerului datorită diferenţelor de

temperatură între zonele de joasă şi de înaltă presiune. Efectele acestuia se resimt

preganant mai ales în regiunile unde suflă în permanenţă şi pe o anumită direcţie

dominantă.

Din punct de vedere ecologic, curenţii de aer se împart în:

54

- vînturi cu caracter de regim constant (alizeele) sau care suflă cu o anumită

periodicitate (crivăţul, numai în lunile de iarnă); valorile medii ale direcţiei şi

intensitatăţii pot fi cunoscute,

- vânturi cu caracter neperiodic (furtunile, uraganele) care nu pot fi anticipate.

Efectul negativ al vânturilor cu caracter de regim constant se manifestă asupra

solului determinând eroziunea acestuia mai ales în zonele lipsite de vegetaţie (de stepă

şi de pustiu).

Vânturile dominante şi puternice deformează coroana arborilor de talie mare,

uneori chiar determinând dezrădăcinarea acestora pe direcţia de deplasare a vântului.

Datorită acestui fapt arborii şi arbuştii din zonele alpine unde există vânturi

permanente pe anumite direcţii sunt în general pitici şi lipi ţi de versant pentru a opune

rezistenţă în calea vântului.

Principalele efecte pozitive al vântului se referă la înlesnirea polenizării

plantelor în special a celor cu flori şi pentru unele specii de arbori şi la împrăştierea pe

distanţe mari a seminţelor unor specii de plante (păpădia, carpenul).

3.1.2.5 Factorii edafici

Solul, ca factor ecologic, reprezintă unul din cele mai importante şi complexe

elemente ale mediului. El este rezultatul alterării fizice, chimice şi biologice a rocii

mume primare.

Solu reprezintă stratul format din minerale şi materie organică de grosime de

la câţiva centrimetri la un metru sau mai mult aflat la suprafaţa Pământului.

Solul prezintă o serie de însuşiri fizice (grosimea, structura, textura,

porozitatea, regimul termic, conţinutul de aer) şi chimice (conţinutul de elemente

chimice, conţinut de compuşi organici şi minerali) cu influenţe asupra organismelor.

Solurile tipice sunt împărţite pe straturi distincte ce depind de adâncime.

Aceste straturi se numesc orizonturi . Formarea orizonturilor este rezultatul

interacţiunilor complexe a mai multor procese ce au avut loc de-a lungul timpurilor.

Apa de ploaie antrenează materia dizolvată şi particulele coloidale în straturile

inferioare ale orizonturilor unde le depozitează. Stratul superior al solului este

cunoscut sub denumirea de orizont A, având activitate biologică maximă şi

conţinând majoritatea materiei organice.

Stratul următor este orizontul B . El este compus din materii organice, săruri şi

particule de argilă infiltrate din solul superior. În acest strat procesele biologice, ca de

55

exemplu degradarea bacteriană a biomasei plantelor moarte, produc într-o oarecare

măsură dioxid de carbon, acizi organici şi compuşi complecşi, compuşi care sunt

transportaţi de către apele pluviale în orizonturile inferioare, unde ei interacţionează

cu argilele şi alte minerale.

Orizontul C este compus din roci caracteristice originii fiecărui sol.

Rocile primare din care s-a format solul au un rol important pentru

determinarea compoziţiei solului.

Figura 13. Profilul solului ilustrat prin orizonturile solului [Manahan, 1994]

Grosimea solului are o mare importanţă pentru dezvoltarea vegetaţiei, mai

ales pentru cea lemnoasă. Pe soluri cu grosime mare arborii îşi pot dezvolta sistemul

radicular în adâncime fără să fie stânjenit de rădăcinile vegetaţiei vecine.

Solul este alcătuit din toate stările de agregare: solidă, lichidă şi gazoasă. Faza

solidă constă în partea minerală şi organică (cel mai important component fiind

complexul argilo-humic), cea lichidă (numită şi soluţia solului) constând din apa

conţinută în sol în care s-au dizolvat săruri, sub formă de anioni şi cationi rezultaţi din

disociere, precum şi diverşi compuşi organici, iar cea gazoasă constă din aerul din

porii solului cu un conţinut mai ridicat de CO2 decât aerul atmosferic şi diferite alte

gaze rezultate din metabolismul microorganismelor (figura 14).

56

Figura 14. Structura fină a solului cu ilustrarea fazelor solidă, lichidă şi gazoasă

[Manahan, 1994]

Textura solului este determinată de dimensiunile şi de distribuţia

dimensiunilor particulelor din care este alcătuit. Dacă solul este format din particule

de dimensiunea nisipului, el va avea o permeabilitate bună pentru apă şi aer, dar este

sărac în elemente biogene solubile şi expus uscăciunii. Dacă particulele sunt foarte

fine, ca în cazul argilei, solul va fi puţin permeabil pentru apă şi aer, favorizând

apariţia de bălţi şi condiţii relativ anaerobe în profunzime. Solurile favorabile

dezvoltării organismelor vegetale, animale şi microorganismelor sunt cele care conţin

particule de dimensiuni variind între 0,01 şi 1 mm şi humus.

Clasificarea fracţiunilor granulometrice minerale este prezentată sistematic în

tabelul 7, iar una din clasificările texturale ale solurilor este prezentată în tabelul 8.

Tabelul 7. Clasificarea fracţiunilor granulometrice minerale

Fracţiunea

granulometrică

Diametrul

(mm)

Suprafaţa specifică a

parametrilor (m2/g)

Argilă < 0,002 0,454-800

Praf (mâl, pulberi) 0,002-0,02 0,091-0,454

Nisip fin 0,02-0,2 0,020-0,091

Nisip grosier 0,2-2 0,011-0,023

Material schelet >2

57

Tabelul 8. Clasificarea texturală a solurilor [Chiriţă, 1974]

Argilă (%) Praf (%) Nisip (%) Specia de sol (textură)

0-5 0-5 >20 Nisip

5-10 5-15 80-90 Nisip coeziv

10-20 10-30 60-80 Nisipo-lutos

15-30 10-35 40-70 Luto-nisipos

25-35 15-30 3-55 Lutos

35-45 20-45 20-45 Luto-argilos

40-50 20-50 10-30 Argilo-lutos

>50 20-45 5-30 Argilos

Humusul reprezintă principalul component al materiei organice din sol care

conţine 4% azot, 45-60% carbon, 35-45% oxigen, 3-5% hidrogen. Humusul este

format din molecule cu masă moleculară mare ce includ în principal compuşi humici

(humaţi, acizi humici şi fulvici).

Figura 15. Structura acizilor fulvici din humusul din sol [după Shin & Moon, 1996.

“An ‘Average’ Structure Proposed for Soil Fulvic Acid,” Soil Science 161 [1996],

250–256.)

Acizii humici (cenuşii sau bruni) se găsesc în toate tipurile de sol. În solurile

de stepă şi silvostepă se găsesc în proporţia cea mai mare. Ei se formează prin

descompunerea resturilor vegetale sub acţiunea bacteriilor. Acizii humici cenuşii sunt

58

puternic legaţi de mineralele argiloase. Acizii humici bruni se găsesc în cantităţi mai

mari faţă de cei cenuşii în podzoluri, soluri brune roşcate de pădure şi în solurile

podzolite brune.

Acizii fulvici (figura 15) se formează prin descompunerea resturilor vegetale

sub acţiunea ciupercilor şi în proporţie mai mică sub acţiunea bacteriilor şi a

actinomicetelor. Se găsesc în proporţie mare în humusul solurilorpodzolite, brune-

roşcate de pădure şi brune.

Huminele constituie fracţiunea cea mai importantă a humusului. Prezintă

importanţă pentru fertilitatea unui sol. Formează compuşi organominerali foarte

stabili în combinaţie cu hidroxizii de fier, hidroxizii de aluminiu şi mineralele

argiloase.

Procesele biochimice prin care se formează humusul nu au fost până în prezent

pe deplin lămurite, trecerea de la biomasa solului la humus necesită următoarele

etape:

- descompunerea componentelor biomasei, inclusiv a ligninei (cel mai rezistent

component al resturilor de plante intrate în sol şi care este un polimer

neuniform complex, cu nucleu aromatic, în care unitatea monomeră are o

structură de tip fenil-propan; masa moleculară a ligninei este variabilă oscilând

între sute de mii şi peste un million) în compuşi organici simpli;

- metabolizarea microbiană a compuşilor rezultaţi din descompunerea

componentelor biomasei;

- ciclizarea C,H,N şi O între materia organică a solului şi biomasa microbiană;

- polimerizarea compuşilor organici ciclizaţi, intermediată de microorganismele

din sol.

Materia organică din sol furnizează nutrienţii necesari pentru creşterea

plantelor.

Prezenţa substanţelor humice condiţionează o serie de procese vitale pentru

creşterea şi dezvoltarea plantelor:

a) prin adsorbţie şi schimb ionic reţin elementele nutritive (azotul amoniacal,

fosforul, potasiul, calciul, magneziul), protejându-le de levigare şi punându-le la

dispoziţia plantelor în mod treptat;

b) prin descompunere şi mineralizare contribuie la îmbogăţirea conţinutului soluţiei

solului în substanţe nutritive uşor accesibile plantelor;

59

c) îmbunătăţeşte regimul de apă şi aer al solului prin participarea la formarea

agregatului stabil din sol;

d) în procesele de degradare eliberează o cantitate mare de dioxid de carbon, care

intensifică nutriţia plantelor şi acizi organici care, favorizează procesele de

hidroliză şi alterare a mineralelor primare, de formare a sărurilor solubile.

În funcţie de textura solului pe care cresc, se deosebesc următoarele specii de

plante:

- specii litofile - care populează suprafaţa stâncilor;

- specii saxicole – se dezvoltă pe zone stâncoase, cu conţinut redus de humus;

- specii arenicole – cresc în special pe nisipuri, pietrişuri , grohotişuri mărunte;

- specii humicole - vegetează pe soluri bogate în humus;

- specii petrofile – se găsesc numai po bolovănişuri sau grohotişuri;

- specii rupicole – care populează versanţii abrupţi, coastele puternic înclinate;

- specii silvicole – răspândite mai ales în pătura erbacee a pădurilor;

- specii ruderale – cresc în locurile umblate de oameni şi animale.

Capacitatea solului de absorbţie a radiaţiilor solare este condiţionată de

culoarea, de acoperirea lui cu vegetaţie, latitudine, panta, compoziţia, umiditatea, de

starea atmosferei, anotimp, oră şi activitatea microbiană din sol. Dintre componentele

structurale humusul imprimă solurilor culori închise, de la brun până la negru,

carbonatul de calciu, silicea şi sărurile uşor solubile le împrimă culori deschise

albicioase, oxizii de fier imprimă solurilor culori de la gălbui la roşcat. Solurile

închise la culoare au capacitate mai mare de absorbţie a radiaţiilor solare decât cele

deschise, iar solurile roşcate au capacitatea mai mare faţă de cele gălbui. Căldura

solului influenţează direct procesul de absorbţie al rădăcinilor, germinaţia seminţelor

şi creşterea rădăcinilor, iar indirect prin modificările fizice şi biochimice ale

organismelor edafice.

Din cantitatea de energie solară ce ajunge la sol, o parte este absorbită, iar alta

reflectată. Cantitatea de energie reflectată se numeşte albedou şi variază în funcţie de

anumiţi factori. Astfel ea este de până la 20% pentru solurile închise la culoare, 20-

70% pentru solurile deschise la culoare, până la 50% pentru solurile acoperite cu

vegetaţie naturală, 10-20% pentru solurile acoperite cu plante de cultură, până la 10%

pentru solurile umede şi 10-20% pentru solurile uscate [Pârvu, 1999].

Aprovizionarea solului cu apă depinde de o serie de proprietăţi ale solului:

permeabilitate, capacitate de reţinere a apei şi factori hidrogeologici. Indiferent de

60

sursă (precipitaţii, pânzele freatice, scurgeri de suprafaţă, levigare, irigaţii) în sol apa

este supusă unor forţe care determină reţinerea sau mişcarea ei. Asupra apei din sol

acţionează forţa gravitaţională, forţele capilare, forţele hidrostatice sau de presiune,

forţele osmotice. Tabelul 9 conţine date referitoare la mecanismele de reţinere şi

transport a apei şi importanţa acestora pentru plante.

Tabelul 9. Mecanismele de reţinere şi transport a apei în sol

Mecanismul de reţinere Mecanismul de transport Disponibilitatea

pentru plante

- incluziune

(apă necapilară)

- gravitaţional de la suprafaţă spre

pânza de apă freatică

pe perioadă

scurtă

- sub acţiunea forţelor de

tensiune superficială:

- la contactul între granule,

- în interiorul porilor

(apă capilară)

- prin osmoză (în plantă, echivalent cu o

presiune de aspiraţie de până la 15 atm),

- prin capilaritate (în sol agregat)

parţial

disponibilă

- chimic (forţe de hidratare) - difuzie (uscare-umezire) indisponibilă

Forţa gravitaţională determină pătrunderea şi deplasarea apei în adâncimea

solului. În acest caz deplasarea apei este descendentă. Adsorbţia asigură atracţia dintre

particulele solide ale solului şi apă. Capilaritatea constă în reţinerea şi deplasarea apei

în porii fini ai solului. Sub acţiunea forţelor capilare apa se deplasează prin porii

solului în toate direcţiile inclusiv de jos în sus. Forţele de presiune, hidrostatice sau de

submersie, sunt exercitate de stratul de apă situat deasupra solului după ce a fost

saturat cu apă. Forţele osmotice îşi au originea în interacţiunile dintre apă şi

substanţele dizolvate. Acestea apar în solurile ce conţin cantităţi mari de săruri

solubile.

În sol apa există sub formă de:

- apă de higroscopicitate reţinută prin forţe de sorbţie la suprafaţa particulelor

de sol, la care plantele nu au acces,

- apă peliculară reţinută prin forţe de sorbţie sub formă de pelicule în jurul

particulelor de sol (figura 16), se situează deasupra apei de higroscopicitate,

deplasarea ei se realizează lent de la peliculele mai groase spre cele mai

subţiri, accesibilitate redusă a plantelor,

61

- apă capilară - reprezintă apa provenind din pânza freatică reţinută în porii

capilari ai solului prin fenomenul de capilaritate,uşor accesibilă plantelor, iar

alimentarea porilor se face de jos în sus,

- apă gravitaţională de infiltraţie – deplasare de la suprafaţă în adâncime sub

acţiunea forţelor gravitaţionale şi provine din precipitaţii.

Figura 16. Apa peliculară şi

mişcările ei;

A) particule individuale de sol,

B) unirea peliculelor de apă

dintre două particule,

C) mişcarea peliculară de la

peliculele groase la cele mai

subţiri,

D) uniformizarea grosimii

peliculei de apă [Pârvu, 1999]

Disponibilitatea apei pentru plante este în funcţie de structura, de ponderea

fracţiunilor minerale, a humusului etc.

Aerarea solului este dependentă de cantitatea de apă, de temperatura solului,

porozitatea, permeabilitatea şi de conţinutul de substanţe organice din sol. Deşi există

un schimb permanent între aerul atmosferic şi cel din sol, aerul din sol are o

compoziţie chimică diferită : dioxid de carbon (0,1-10%), oxigen (10-20%), azot (70-

80%), vapori de apă, amoniac, hidrogen sulfurat. Compoziţia chimică a aerului din sol

este determinată de structura solului şi activitatea biotică a rădăcinilor plantelor şi

biocenozelor edafice.

Marea diversitate de organisme care au ca biotop solul pot fi aerobe, cât şi

anaerobe. Organismele aerobe nu se pot dezvolta decât în prezenţa oxigenului. Fauna

de dimensiuni mici, cum ar fi de exemplu furnicile şi termitele, pot supravieţui în

microporii solului. Dinamica aerului în sol, este în strânsă legătură cu cantitatea de

apă din sol. Prin percolarea de către apă a porilor din sol, are loc eliminarea gazelor

din aceştia. În cazul în care are loc saturarea solului cu apă şi reţinerea acesteia un

timp îndelungat, dezvoltarea microorganismelor aerobe încetează, începând

62

dezvoltarea celor anaerobe. Potenţialul de oxido-reducere influenţează şi formele în

care ionii sunt accesibili microorganismelor sau care rezultă din procese (tabelul 10).

Tabelul 10. Starea chimică a nutrienţilor esenţiali în condiţii aerobe şi anaerobe

[Meyers, 1999]

Elementul Condiţii aerobe (în

stare oxidată)

Condiţii anaerobe (în

stare redusă)

Potenţialul redox al

transformării, mV

Azot NO3- N2O, N2, NH4

+ 220

Mangan Mn4+ Mn2+ 200

Fier Fe3+ Fe2+ 175

Sulf SO42- S2- de la -75 la -150

Carbon CO2 CH4 de la - 250 la -350

Scăderea conţinutului de oxigen din sol produce modificări care sunt

complexe. Prin expunerea la irigaţii prin inundare se pot obţine ioni în stări de oxidare

diferite. Comunităţile şi populaţiile de plante adaptate condiţiilor anaerobe se găsesc

de obicei în mlaştini şi alte tipuri de terenuri umede. Procesele anaerobe decurg în

solurile agregate în care porii capilari sunt umpluţi cu apă.

Reacţia soluţiei solului (pH-ul ) are influenţă indirectă asupra organismelor

vegetale prin modificarea mobilităţii diferitelor elemente nutritive şi elemente toxice.

De exemplu, fosforul prezintă asimilabilitate maximă la pH = 6,5; fierul, manganul şi

aluminiul se solubilizează intens la scăderea pH-ului sub 5-5,5 devenind toxice, iar

zincul devine accesibil la pH mai mare de 5,5 (spre 7,5-8). Toxicitatea unor elemente

(Fe, Mn) creşte în absenţa aerului (soluri aerate necorespunzător) deoarece sunt

prezente în forme reduse. Valoarea pH-ului este determinată de compoziţia soluţiei

solului, compoziţia chimică şi mineralogică, capacitatea de schimb ionic şi de factorii

biotici (concentraţia dioxidului de carbon rezultat în procesele metabolice, acizii

organici liberi rezultaţi din descompunere).

În funcţie de valoarea pH-ului solurile se clasifică astfel:

- soluri foarte puternic acide (pH = 3,5-4,5) specifice zonelor înalte şi pădurilor:

turbăriile înalte, podzolurile turboase;

- soluri puternic acide (pH = 4,5-5) sunt podzolurile primare şi solurile brune

acide din pădurile de molid şi pin;

63

- soluri acide (pH = 5,5-6) – solurile forestiere aparţinând podzolurilor şi

solurilor brun-roşcate;

- soluri slab acide (pH = 6-6,8) – soluri brune, cernoziomuri degradate şi soluri

brun roşcate de pădure;

- soluri neutre (pH = 6,8-7,2) – sunt reprezentate de cernozionuri uşor degradate

şi unele soluri brun roşcate de pădure;

- soluri slab alcaline (pH = 7,2-7,5) – cernoziomuri ciocolatii şi castanii, unele

soluri brun deschise de stepă uscată, unele soluri sărate, cu conţinut redus de

calciu;

- soluri moderat alcaline (pH = 7,5-8,4) – soluri de stepă şi soluri aluvionale, cu

conţinut de carbonat de calciu care variază de la moderat până la mare;

- soluri puternic alcaline (pH mai mare de 8,4) – sărăturile cu carbonat de calciu

[Măzăreanu, 1993].

Organismele vegetale şi animale au un comportament aparte faţă de valoarea

pH-ului din sol; unele plante şi animale se dezvoltă într-un domeniu restrâns al

valorilor pH-ului solului, iar altele în domenii mai largi de pH.

În funcţie de adaptarea plantelor la reacţia soluţiei solurilor, exprimată prin

valoarea pH-ului, plantele se clasifică în:

- specii acidofile – care suportă bine valori mici ale pH-ului soluţiei solului;

- specii neutrofile – adaptate să se dezvolte pe soluri neutre (pH = 7,2-6,8),

exemple de plante neutrofile: Aegodopium podagraria, alliaria petiolata,

Circaea lutetiana, Eupatorium cannabinum, Festuca gigantea, Geranium

phaeum, Lamium maculatum, Mercurialis perennis, Muscari comosum,

Solanum dulcamara, Valeriana officinalis;

- specii bazifile (alcalinofile) – sunt speciile de plante care cresc pe soluri cu

valori mari ale pH-ului (pH = 6,8 – 8,5), de exemplu Bupleurum falcatum;

- specii euriacidofile – plantele care suportă variaţii mari de pH, fără a le fi

afectată creşterea, dezvoltarea şi reproducerea.

În funcţie de valoarea pH-ului soluţiei solului, speciile acidofile se clasifică în:

- specii slab acidofile – plantele care cresc pe soluri cu pH = 6,8-6, exemple:

Athyrium filix-femina, Campanula abietina, Carex remota, Chrysosplenium

alternifolium, Dentaria glandulosa, Dryopteris filix-mas, Epilobium

montanum;

64

- speii moderat acidofile – care cresc pe soluri cu pH = 6-5, de exemplu:

Corallorhiza trifida;

- specii puternic acidofile – cum ar fi de exemplu Deschampsia caespitosa,

Moneses uniflora, Polystichum lonchitis care cresc pe soluri cu pH = 5-4,5;

- specii excesiv acidofile – suntspeciile de plante care cresc pe soluri cu pH =

4,5-4, de exemplu Rhytidiadelphus triquetrus, Calamagrostis arundinacea,

Genistella sagittalis, Homogyne alpina, Luzula luzuloides, Lycopodium

selago;

- specii extrem acidofile – cresc pe soluri cu pH sub 4, de exemplu: Polytrichum

commune, Polytrichum juniperinum, Bruckenthalia spiculifolia, Deschampsia

flexuosa, Luzula sylvatica.

Substanţele nutritive (biogene) din sol sunt grupate în macroelemente şi

microelemente. Nutrienţii reprezintă orice element sau compuşi care sunt necesari sau

contribuie la metabolismul, creşterea sau alte funcţiuni ale unui organism.

Micronutrienţii reprezintă elementele care sunt necesare pentru creştere în cantităţi

foarte mici, iar macronutrienţii sunt elementele care au efecte importante asupra

creşterii, dezvoltării şi funcţionării unui organism în cantităţi mari.

Dintre macroelemente cele mai importante datorită influenţei asupra faunei şi

florei sunt fosforul, azotul, potasiul, calciul şi magneziul.

Cationii şi anionii din sol formează „ingredientele” din care plantele îşi

construiesc propria biomasă. Datorită proprietăţilor similare cu proprietăţile

coloizilor, ădăcinile plantelor schimbă ionii cu coloizii argilo-humici din sol.

Asimilarea elementelor nutritive din sol prin schimb ionic de către plante

(tabelul 11) nu este influenţată doar de concentraţia ionilor ci şi de valenţa şi mărimea

ionilor. Schimbul de ioni între doi coloizi (solul şi rădăcinile) este influenţat de tipul

şi concentraţia ionilor şi suprafaţa de schimb. Schimbul ionic al ionilor între

rădăcinile plantelor şi sol este un fenomen al chimiei de suprafaţă influenţat de

mineralogia argilelor datorită numărului mare de particule mici din volumul solului şi

suprafeţei specifice mari. Prezintă importanţă atât schimbul cationic, cât şi cel

anionic.

Unele elemente cum ar sodiul, litiul şi aluminiul stimulează în anumite cazuri

creşterea plantelor.

Procesele prin care nutrienţii ajung în plante sau sunt eliminaţi în sol sau

atmosferă sunt următoarele:

65

1) asimilarea nutrienţilor rezultaţi din dezagregarea rocilor;

2) asimilarea nutrienţilor din atmosferă;

3) eliminarea nutrienţilor prin percolare şi volatilizare;

4) furnizarea de specii nutritive din rezervoarele de nutrienţi indigeni care sunt

accesibili plantelor.

Tabelul1. Elementele importante pentru nutriţia plantelor

şi rolul acestora [Meyers, 1999]

Elementul Rolul acestuia

Macronutrienţi

Azot Proteine, acizi nucleici, coenzime

Sulf Amino acizi, cisteine, cistine, metionine, tiamine, sulfolipide

Fosfor Metabolismul energiei, acizi (adenozin trifosforic, nucleici),

coenzime, pirofosforilaze

Potasiu Activator al unui număr mare de enzime, sinteza amidonului

Calciu Amilaze

Magneziu Clorofilă, fosforilare, carboxilaza difosfato-ribulozei

Micronutrienţi

Fier Feredoxină, citocromi

Mangan Activator al unui număr mare de enzime, reacţia Hill, aminopeptidaze

Zinc Metaloenzime care includ numeroase dehidrogenaze, anhidraze ale

acidului carbonic, alcalinfosfataze, hexokinaze

Cupru Oxidaza acidului ascorbic, citocromoxidaza, plastocianine

Bor Transportul zahărului, sinteza ţesutului celulelor, lignificare

Clor Acţiunea enzimelor în fotosistemul II al fotosintezei

Nutrienţi

Sodiu Fotosinteză

Siliciu Ţesutul celulelor, protecţie împotriva patogenezei

Cobalt Coenzima vitaminei B12, sistem de fixare a azotului

Seleniu Rezistenţă la insectele dăunătoare

Aluminiu Stimularea creşterii vârfurilor rădăcinilor

Un număr mare de micronutrienţi (metale) sunt prezenţi în formă chelată sau

sub forma complecşilor metal-organici. Rădăcinile prezintă o mare capacitate de a

lega metalele din substraturi, chiar în prezenţa unor agenţi sintetici de chelare

66

puternici. Acest fapt nu este surprinzător datorită faptului că activitatea microbiană a

solului are ca rezultat formarea tartraţilor, maleaţilor, citraţilor şi alte substanţe cu

capacitate mare de chelare. S-a constatat că grupările cu capacitate mare de chelare

ale compuşilor din sol sunt implicate în complexarea metalelor de către materia

organică. Alături de polimeri, care conţin un număr mare de grupări, în sol există şi

compuşi ce conţin grupări amino, imino, ceto, hidroxi, tioeter, carboxilat şi fosfonat.

Gradul de aprovizionare a solului cu elemente nutritive numit troficitate (T)

este variabil, iar în funcţie de valoarea acestuia speciile de plante se împart în:

- specii extrem oligotrofe – care cresc pe soluri cu troficitate foarte scăzută (T <

10), de exemplu: Polytrichum commune, Polytrichum juniperinum,

Lycopodium clavatum, Genistella sagittalis;

- specii oligotrofe – sunt plantele care cresc pe soluri cu troficitate scăzută (T =

10-30), exemple: Dicranum scoparium, Rhytidiadelphus triquetrus,

Lycopodium selago, Bruckenthalia spiculifolia, Homogyne alpina, Luzula

luzuloides;

- specii oligomezotrofe – plantele care cresc pe soluri cu troficitate variind de la

mică (scăzută) la mijlocie (T = 30-50), de exemplu: Campanula abietina,

Corallorhiza trifida, Deschampsia caespitosa, Melampyrum bihariense,

Monese uniflora, Polystichum lonchitis;

- specii mezotrofe – cresc pe solurile cu troficitate mijlocie (T = 50-80), de

exemplu: Athyrium filix-femina, Dentaria bulbifera, Dryopteris filix-mas,

Equisetum sylvaticum, Euphorbia amygdaloides, Galium aparine, Geranium

robertianum, Petasites albus;

- specii eutrofe – sunt plantele care se dezvoltă pe soluri cu troficitate ridicată

(T = 80-140), exemple de plante eutrofe: Alliaria petiolata, Festuca gigantea,

Mercurialis perennis, Muscari comosum, Potentilla recta, Solanum

dulcamara, Valeriana officinalis;

- specii megatrofe – sunt cele care cresc pe soluri cu troficitate foarte mare, T >

140, de exemplu: Eupatorium cannabinum, Geranium phaeum;

- specii euritrofe - sunt speciile de plante care prezintă o amplitudine ecologică

mare faţă de troficitate solului, exemple de plante euritrofe le reprezintă:

Dactyius glomerata, Fagus sylvatica, Galum schultesii, Hieracium

transsilvanicum, Oxalis acetosella.

67

Conţinutul de săruri din sol sau apă are o mare importanţă asupra speciei de

plante care se poate deszvolta în acel mediu. În funcţie de tipul de săruri din sol sau

apă se deosebesc:

- specii nitrofile – care preferă mediile bogate în azot, cum ar fi de exemplu

speciile: Alnus glutinosa, Atropa belladonna, Chelidonium majus, Datura

stramonium, Hyoscyamus niger, Rubus idaeus;

- specii nitrofobe – care nu preferă mediile bogate în azot;

- specii calcifile (calcicole, calcifite) – care se adaptează pe soluri cu conţinut

mare de Ca2+, ca de exemplu: Campanula carpatica, Eritrichium nanum,

Lentopodium alpinu, Linaria alpina;

- specii calcifobe/calcifuge – care nu preferă solurile bogate în calciu, cum ar fi

de exemplu Genistella sagittalis, Lycopodium clavatum;

- specii halofite – care preferă mediile slab, mediu sau puternic saline;

- specii halofobe – care nu preferă mediile salinizate.

În funcţie de rezistenţa pe care o manifestă la acţiunea clorurii de sodiu,

plantele se clasifică în:

- plante halofite - sunt reprezentate de plantele care cresc pe soluri saline şi

alcaline, în mlaştini sărăturoase, în deşerturi sărate, pe coasta mărilor şi

oceanelor (zonele în care conţinutul de săruri este mai mare de 0,1%, ajungând

chiar la 3-4%). Aceste plante rezistă la concentraţii mari de clorură de sodiu,

în unele cazuri chiar la concentraţii de NaCl de 20%. Pentru astfel de plante

cantitatea de 1-2% NaCl din sol este necesară pentru stimularea creşterii şi

dezvoltării. Dintre halofitele tipice fac parte: Armeria maritima, Plantago

maritima, iarba de mare (Zannichellia), mangrovele (Avicennia).

- plante glicofite – sunt plantele sensibile la acţiune sărurilor. În funcţie de

potenţialul de toleranţă la săruri ele se clasifică în: sensibile (mazărea,

tomatele, fasolea, morcovii, porumbul, ovăzul, orezul, castraveţii, usturoiul),

semirezistente (grâul, orzul, secara, bumbacul, soia, floarea soarelui) şi

rezistente (varza, sfecla furajeră, sfecla de zahăr).

Adaptarea plantelor la salinitate se realizează prin trei procedee:

- acumularea clorurii de sodiu în interiorul celulelor, în vacuole (Salicornia

conţine în ţesuturile sale 10% NaCl),

- rezistenţă la intrarea clorurii de sodiu în celule şi

- diluarea clorurii de sodiu după intrarea sa în corpul plantelor[Neamţu, 1983].

68

3.1.2.6 Factorii hidrologici

Elementele mediului hidrologic reprezintă în cadrul unui biotop factori

ecologici fizici. Apa, reprezintă substratul fundamental al activităţilor biologice,

catalizator şi stabilizator al reacţiilor biochimice. Valoarea mare a căldurii specifice

(cantitatea de căldură necesară unui gram de apă pentru a-şi mări temperatura cu un

grad) a apei face ca biotopurile acvatice să fie mai puţin sensibile la variaţiile termice

sezoniere faţă de biotopurile terestre aflate la aceeaşi latitudine. Prin capacitatea sa de

a dizolva cantităţi importante de săruri minerale şi de gaze apa constituie un rezervor

important pentru organismele acvatice.

3.1.2.6.1 Factorii fizici ai mediului acvatic

Densitatea apei este de circa 800 de ori mai mare decât cea a aerului. Ea

variază cu temperatura şi cu conţinutul de substanţe dizolvate. Densitatea maximă a

apei pure(1g/cm3) se atinge la 4°C şi scade cu scăderea şi respectiv cu creşterea

temperaturii faţă de această valoare.

Tabelul 12. Densitatea aerului şi a apei [Nistreanu, 1999]

Mediul acvatic 0°C 4°C 30°C

Apă pură 0,999 1 0,995

Apă de lac - 1,001 1

Apă de mare 35‰ - 1,028 1,022

Aer - 0,0013 -

Variaţia densităţii apei cu temperatura este responsabilă de stratificarea în

adâncime a apei în lacuri şi mări. În râuri stratificarea este mai puţin evidentă datorită

curgerii.

Temperatura apei unui lac este determinată de o mulţime de factori, dintre care

cel mai important este densitatea apei - dependentă tot de temperatură.

Radiaţia solară în contact cu suprafaţa lacurilor este parţial reflectată şi parţial

absorbită, producându-se o încălzire a stratului superior de apă care va avea drept

consecinţă o densitate şi vâscozitate mai redusă decât straturile inferioare de apă. În

acest mod se crează o stratificare termică a apelor lacurilor. Căldura poate fi

transferată din zonele de suprafaţă în cele de adâncime prin turbulenţă sau difuzie.

69

Primăvara, imediat după topirea gheţii apa de la fundul lacului are temperatura

de 4°C. Stratul de apă de deasupra va fi mai rece, cu o temperatură de aproximativ

0°C, chiar sub gheaţă. Cu încălzirea vremii gheaţă se va topi. Suprafaţa de apă se

încălzeşte şi astfel îi scade densitatea. Prin mişcarea straturilor de apă temperatura şi

densitatea apei de la suprafaţă va deveni egală cu cele ale stratului de la fundul

lacului. Aceasta se numeşte mişcare (circulaţie) de primăvară. După aceasta apa de

la suprafaţă continuă să absoarbă căldură şi se încălzeşte. Cu cât temperatura creşte cu

atât densitatea stratului de apă de la suprafaţă este mai mică decât cea a stratului de

apă de la fundul lacului.

Vara diferenţa de temperatură şi densitate între stratul de apă superior şi cel

inferior este mai mare. Lacurile de adâncime mare sunt în general stratificate fizic în

trei straturi identificabile cunoscute ca epilimnion, metalimnion (termoclin - zona

saltului termic), hipolimnion. Epilimnionul reprezintă stratul de la supafaţa lacului,

stratul cald şi care este bine amestecat. Dedesubtul epilimnionului este metalimnionul

sau termoclinul, un strat de apă în care temperatura scade rapid cu adâncimea.

Hipolimnionul reprezintă stratul de la fundul lacului, stratul rece, despărţit de

epilimnion prin metalimnion. Modificarea densităţii în metalimnion acţionează ca o

barieră fizică care împiedică amestecarea stratului de deasupra cu cel de dedesubt pe o

perioadă foarte mare de timp, în special vara.

În epilimnion (vezi figura 17), temperatura este relativ uniformă, datorită turbulenţei

produse de curenţii de aer superficiali.

Fig.17. Stratificarea termică

a unui rezervor acvatic în

perioada de vară [Dojlido,

1993]

70

În hipolimnion temperatura scade lent până la 4°C, temperatură care este

practic constantă tot anul în apele de mare adâncime, nefiind influenţată nici de

curenţii verticali şi cu atât mai puţin de cei orizontali.

Toamna, prin răcirea vremii, epilimnionul devine stratul rece, iar diferenţa de

densitate între acesta şi hipolimnion se micşorează. Vânturile produc o amestecare a

straturilor de apă până la adâncimi mari, iar grosimea termoclinului se măreşte. Când

stratul de apă de la suprafaţă şi cel de la fundul lacului au aproximativ aceeaşi

temperatură şi densitate vânturile de toamnă pot determina destratificarea întregului

lac, lacul numindu-se astfel “amestecat”. Cu cât atmosfera se răceşte stratul de apă de

la suprafaţă continuă să fie rece până să îngheţe.

Iarna stratul de apă cel mai rece se află în zona superioară - eventual acoperită

cu gheaţă temperatura crescând spre fund unde este constantă 4°C (cel mai dens strat).

După cum s-a prezentat mai sus de-a lungul anului pt avea loc două

destratificări ale lacurilor datorită mişcării pe verticală a apei (figura 18).

Figura 183. Ciclul anual al stratificării termice într-un lac dimictic

[Horne, 1994]

Această schemă (destratificare primăvara – stratificare vara - destratificare

toamna – stratificare iarna) este tipică lacurilor din zona temperată. Lacurile cu două

perioade de amestecare se numesc lacuri dimictice. Cele mai multe lacuri sunt de

adâncime mică şi nu prezintă o stratificare toată vara ci doar pentru o perioadă scurtă

de timp. Lacurile care prezintă mai multe perioade de stratificare şi destratificare vara

se numesc lacuri polimictice.

Cele mai des întâlnite sunt lacurile în care circulaţia straturilor de apă este

incompletă, iar stratul de la fundul lacului are o temperatură şi densitate constantă.

Acestea sunt diferite de lacurile holomictice (amestecare de la suprafaţă spre fundul

71

lacului) fiind numite lacuri meromictice. Amestecarea este parţială în sensul că ele

prezintă perioade mari de amestecare care se manifestă la adâncimi mari în

hipolimnion dar nu determină o destratificare completă, iar stratul de la fundul lacului

rămâne stragnant şi pe tot parcursul anului. Stratul de la fundul lacului neamestecat se

numeşte monimolimnion şi este separată de mixolimnion (zona în care amestecare

este completă cel puţin odată pe an) prin chemoclin (figura 19).

Figura 19. Stratificarea

unui lac meromictic

[Horne, 1994]

Energia mecanică primită de lacuri de la curenţii de aer are rol esenţial în viaţa

lacului, prin influenţa pe care o are asupra dizolvării oxigenului în apă şi asupra

distribuţiei ei.

Densitatea mare a apei raportată la organismelele planctonice de talie mică

face posibilă plutirea acestora, dar reprezintă totodată un obstacol pentru deplasarea

rapidă în apă. Astfel se explică forma alungită, hidrodinamică a peştilor şi

mamiferelor acvatice necesară reducerii rezistenţei la înaintare.

Mi şcarea apei prezintă importanţă în funcţia sistemelor acvatice atât în

mediul oceanic cât şi continental. În lacuri, mări şi oceane există curenţi orizontali,

verticali ascendenţi şi descendenţi, oscilaţii de nivel (maree), valuri etc.

Viteza de deplasare a apelor curgătoare depinde de diferenţa de nivel între

amonte şi aval, scăzând progresiv de la circa 5 m/s în zona de pârâu la 3 m/s în zona

de râu până la 0,15 m/s în fluvii. Datorită mişcării apelor o serie de materiale sunt

desprinse, transportate şi apoi depuse la mal, în sediment sau în zona de vărsare.

Cantităţile de aluviuni transportate de apele curgătoare sunt considerabile. Se

apreciază că apele superficiale ale continentelor poartă anual spre oceane 10-16 km3

de material aluvionar (conţinând 1-3% materie organică - humus) provenit din

eroziunea solurilor. Este bine cunoscut Fluviul Galben (Hwang Ho) din China care

este cel mai mare transportator de sol din lume (peste 1,6 miliarde de tone/an) al cărui

nume indică, chiar această proprietate (culoarea galbenă datorată aluviunilor

72

transportate). Şi alte fluvii din lume contribuie la transportul materialului erodat din

soluri cu diverse cantităţi de aluviuni aşa cum rezultă din tabelul 13.

Tabelul 13. Transportul de aluviuni rezultate din eroziunea solului de către câteva

fluvii [GACGC,1994]

Cursul de apă Suprafaţa bazinului

(mii km2)

Debitul de suspensii

(Mt/an)

Eroziunea solului (t/ha

bazin hidrologic.an)

Niger 1114 5 0

Congo 4014 65 3

Nil 2978 1111 8

Amazon 5776 363 13

Mekong 795 170 43

Irradwaddy 430 299 139

Gange 1076 1455 270

Huang He 668 1600 479

Sedimentele transportate de râuri şi fluvii au următoarele efecte ecologice:

fertilizarea luncilor ca urmare a depunerilor din urma inundaţiilor şi formarea unor

ecosisteme particulare de tip deltaic cu caracteristici proprii.

Plantele acvatice din apele curgătoare prezintă modificări morfo-funcţionale

de adaptare la mediu. Adaptările organismelor la viaţa în apele curgătoare se

realizează prin diverse căi (figura 20), ca de exemplu:

- turtirea dorso-ventrală a corpului pentru reducerea forţei de antrenare a apei

(larve de efemeroptere, plecoptere);

- dezvoltarea unor ventuze pentru fixarea de substrat (stânci, plante)

caracteristice unor larve de diptere;

- diferite cârlige fixate de extremitatea posterioară a corpului, cealaltă parte a

corpului rămânând liberă (larve de diptere din familiile Chironomidae şi

Simulidae);

- construirea unor căsuţe de nisip sau prundiş fixate de substrat (unele

Chironomidae şi Trichoptere);

- reducerea dimensiunilor corpului pentru reducerea presiunii apei asupra lui

(hidrocarieni torenticoli).

73

Figura 20. Animale reofile (adaptate la

viaţa din apele curgătoare): a )

Heptagenia (efemeropter), b) Perla

(plecopter), c) Blepharocera (dipter), d)

Ancylus fluviatilis (moluscă), f) căsuţe de

Simuliidae (diptere), g) larvă de Simuliid

[Botnariuc, 1982]

Curenţii oceanici se formează datorită a trei factori: încălzirea inegală a

maselor de apă, vânturilor şi forţelor Coriolis. Aceştia sunt asemănători unor fluvii

calde sau reci. Dintre curenţii calzi cei mai cunoscuţi sunt Curentul Golfului în

Atlantic şi Kurosivo în Pacific. Curenţi reci sunt Curentul Labradorului şi cel al

Groenlandei.

Prin intermediul curenţilor oceanici este transportată pe distanţe foarte mari o

faună bogată de animale pelagice. Unele dintre acestea mor pe drum, iar altele care

rezistă ajung în locuri diferite de locul lor de origine. De exemplu, prin intermediul

curentului Golfului sunt transportate milioane de pui de anghilă de la locul lor de

origine către ţărmurile Europei.

În Marea Neagră există trei tipuri principale de curenţi, unul circular în jurul

bazinului pontic cu mişcare în sens invers acelor ceasornicului, unul ciclonal în

jumătatea de est a Mării Negre şi altul ciclonal în jumătatea de vest, cei din urmă

rotindu-se în sens invers unul faţă de celălalt. Un alt tip de curenţi ce apar în Marea

Neagră este cel al curenţilor generaţi de structura termohalină a apei sau generaţi de

viiturile foarte mari ale Dunării.

Valurile se formează datorită acţiunii vântului. Înălţimea acestora depinde de

viteza vântului care le generează, astfel în timpul marilor furtuni în larg valurile nu

depăşesc înălţimi de 5-6 m, lungimi de 90 m şi viteze de 12 m/s [Nistreanu, 1999].

Valurile produc amestecare puternică a masei de apă influenţând desfăşurarea vieţii

acvatice. Valurile interne reprezintă mişcări ale apei în zona de contact dintre două

straturi de apă cu densităţi diferite.

74

În mările deschise şi oceane datorită forţei de atracţie exercitată de soare şi de

lună apare fluxul şi refluxul. Fluxul reprezintă înaintarea periodică a apelor, iar

refluxul retragerea periodică a apelor. Mişcarea apei produsă de flux şi reflux are două

unde:

- unda solară;

- unda lunară.

Datorită atracţiei puternice a lunii care este situată mai aproape de Pământ

amplitudinea undei lunare este mai mare faţă de amplitudinea undei solare.

Amplitudinea maximă a fluxului şi refluxului se înregistrează la lună nouă şi lună

plină, iar cea minimă se înregistrează la primul şi ultimul pătrar. Organismele acvatice

existente în zonele cu flux şi reflux prezintă adaptări morfo-funcţionale. De exemplu,

unele moluşte sau unele specii articulate de mare (anemonele de mare) îşi retrag

tentaculele sau apendicele, unele organisme se fixează puternic, iar altele se retrag în

cochilii. Aceste organisme prezintă alternanţe periodice de activitate şi inactivitate.

3.1.2.6.2 Factorii chimici în mediului acvatic

Gazele dizolvate în apă

Dintre gazele dizolvate în apă cu importanţă asupra organismelor vii sunt

dioxidul de carbon şi oxigenul. Dioxidul de carbon se dizolvă uşor în apă,

concentraţii de 2000 ppm atingându-se la 25°C şi 5000 ppm la 0°C. Cantitatea de

dioxid de carbon dizolvată chimic în apă reprezintă doar 1% din volumul total de

dioxid de carbon conţinut în fiecare litru de apă. În apă dioxidul de carbon se găseşte

sub trei forme: dioxid de carbon liber CO2, dioxid de carbon legat (CO32-) şi dioxid de

carbon semilegat (HCO3-). Proporţiile în care se găsesc ionii carbonat şi bicarbonat în

apă depind de valoarea pH-ului apei.

Ionii carbonat şi bicarbonat precum şi alţi anioni ai acizilor slabi constituie un

sistem tampon care se opune variaţiilor de pH ale apei care-i conţin.

Deoarece apa de mare şi unele ape continentale sunt bogate în săruri de calciu

şi astfel au o alcalinitate mare, acestea posedă o putere de tamponare ridicată. Datorită

acestui fapt pH-ul apei de mare este cuprins între 8 şi 8,4 la suprafaţă şi între 7,4 şi 7,8

la adâncime, însă pH-ul apelor continentale variază în domenii mai mari. Astfel, pH-

ul apelor continentale variază de la o valoare egală cu 3 pentru râurile şi lacurile

situate pe substraturi cu roci foarte acide la pH = 10 pentru apele foarte dure situate în

75

mediile carstice. Valoarea normală a pH-ului unei ape de suprafaţă variază între 6,5 şi

8,5.

Figura 21. Variaţia diverselor

forme de dioxid de carbon în

funcţie de

valoarea pH-ului apei

Principalele surse de ioni bicarbonat în apele curgătoare sunt:

a. dizolvarea CO2 din atmosferă;

b. oxidarea materiilor organice şi a carbonului elementar existent în roci;

c. dizolvarea mineralelor (calcit, aragonit, dolomit).

Spre deosebire de dioxidul de carbon a cărui prezenţă în apele naturale se

datorează şi unor procese de ionizare, dizolvarea oxigenului în apă este doar o

dizolvare fizică. Cantitatea de oxigen existentă în apă este mai mică faţă de cantitatea

de dioxid de carbon datorită solubilităţii reduse a oxigenului în apă, care astfel

reprezintă un factor limitativ pentru un număr mare de specii şi comunităţi acvatice.

Solubilitatea oxigenului în apă depinde de un număr important de factori

dintre care cel mai important îl reprezintă salinitatea. Solubilitatea oxigenului este

mai mică cu cât gradul de salinitate este mai mare, astfel în apa de mare solubilitatea

oxigenului este mai mică decât în apele dulci. Un alt factor de care depinde

solubilitatea îl reprezintă temperatura. Concentraţiile maxime ale oxigenului pentru

două tipuri de ape la temperaturi diferite sunt prezentate în tabelul 14.

Tabelul 14. Concentraţiile maxime de oxigen în apă [Nistreanu, 1999]

Temperatura °C Apa de mare 35‰

cm3 O2/l apă

Apă pură

cm3 O2/l apă mg O2/l apă

0 7,87 10,1 14,6

15 5,66 7,07 10,1

30 4,33 5,28 7,6

76

Alţi factori importanţi de care depinde cantitatea de oxigen dizolvat în apă îi

reprezintă suprafaţa de transfer a oxigenului din aer (suprafaţa apei cu care aerul vine

în contact) şi intensitatea proceselor de fotosinteză a plantelor verzi existente în

mediul acvatic.

În apele curgătoare în care există o mişcare intensă a apei cantitatea de oxigen

dizolvat este mare datorită aeraţiei produse prin agitaţia apei. În acest caz apa fiind

suprasaturată în oxigen chiar în cazul unei activităţi fotosintetice reduse. În apele

poluate, în special cu substanţe organice biodegradabile, cantitatea de oxigen dizolvat

este mică deoarece acesta este consumat în reacţiile biochimice pentru oxidarea

compuşilor organici poluanţi. În acest caz se poate înregistra un deficit de oxigen prin

consumarea oxigenului dizolvat în procesele aerobe. Deficitul de oxigen este definit

ca diferenţa dintre concentraţia oxigenului la saturaţie la temperatura mediului acvatic

şi concentraţia efectivă a oxigenului dizolvat.

Salinitatea

Cantitatea totală de săruri dizolvate într-un litru de apă reprezintă salinitatea.

Aceasta variază în limite foarte largi, de la o salinitate foarte mică chiar aproape de

zero pentru apele situate pe terenurile granitice, până la concentraţii de 20 g/l. Cea

mai mare salinitate o prezintă apa de mare a cărei valoare medie este de 36‰.

Salinitatea apei de mare este datorată în proporţie de 80% clorurii de sodiu. Apele

dulci au o salinitate mai mică de 5‰ şi aceasta este rezultatul prezenţei sărurilor de

calciu. Concentraţiile medii ale principalilor ioni (consideraţi de origine naturală)

dizolvaţi în apele fluviilor sunt prezentate în tabelul 15.

Tabelul 15.Compoziţia medie a apelor fluviatile la scară continentală

(concentraţii în ppm)[Constantinescu, 2001]

Continent HCO3- SO4

2- Cl- NO3- Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe SiO2

America de N 68,0 20,0 8,0 1,0 21,0 5,0 14,0 9,0

America de S 31,0 4,8 4,9 0,7 7,2 1,5 2,0 1,4 11,9

Europa 95,0 24,0 6,9 3,7 31,1 5,6 1,7 0,8 75,0

Asia 79,0 8,4 8,7 0,7 18,4 5,6 11,7

Africa 43,0 13,5 12,1 0,8 12,5 3,8 11,0 1,3 23,2

Australia 31,6 2,6 10,0 3,9 2,5 1,4 0,3 3,9

Medie 58,4 11,2 7,8 1,0 15,0 4,1 2,3 13,1

77

Principalele surse în cloruri pentru apele fluviilor se consideră a fi:

a. dizolvarea rocilor sedimentare,

b. apele sărate subterane,

c. precipitaţiile – clorurile provenite din evaporarea apelor oceanice,

d. surse antropogene.

Conţinutul mediu în cloruri în apele de precipitaţie este de sub 0,3 ppm.

Provenienţa sulfaţilor este foarte variată, însă principalele surse sunt procesele

de alterare a sulfurilor şi sulfaţilor minerali. Se consideră că sursele antropogene, cum

ar fi de exemplu arderea combustiilor fosili, nu influenţează prea mult conţinutul în

ioni SO42- al fluviilor.

Ionii de calciu din apele fluviilor provin din alterarea carbonaţilor (aragonit,

dolomit), sulfaţilor (gips, anhidrit) şi a silicaţilor de calciu. Magneziul provine de

asemenea din rocile sedimentare. Sodiul provine în majoritate din aceleaşi surse ca şi

Cl-. Cantităţi suplimentare provin din alterarea mineralelor silicatice din rocile

magmatice, metamorfice şi sedimentare.

Siliciul se află în apele fluviilor sub formă de acid silicic (H4SiO4) şi provine

din degradarea chimică a aluminosilicaţilor.

Ponderea anionilor prezenţi în apele de suprafaţă este diferită, în mări şi

oceane predominând clorurile, iar în apele curgătoare carbonaţii (tabelul 13).

Provenienţa ionilor din apele fluviatile este prezentată în tabelul 14

(concentraţii medii).

Contribuţia eroziunii chimice (alterare şi dizolvare) la încărcarea cu substanţe

minerale a apelor fluviatile este de 60% din totalul de materiale dizolvate, restul de

40% provenind din sărurile marine recirculate şi CO2, O2 şi H2O care au participat la

procesele de alterare chimică.

Distribuţia principalilor anioni în apele oceanice şi cele curgătoare este foarte

diferită.

Tabelul 16. Conţinutul mediu de anioni în mări/oceane şi râuri/fluvii (%)

Carbonaţi Sulfaţi Cloruri

Oceane 0,3 10,8 88,8

Râuri 79,9 13,2 6,9

78

Tabelul 17. Provenienţa materiilor solubile în apa fluviatilă medie*

[Constantinescu, 2001]

Sursă Anioni (meq/kg) Cationi (meq/kg) Compuşi

chimici neutri

mmol/kg

HCO3- SO4

2- Cl- Ca2+ Mg2+ Na+ K+ SiO2

Atmosfera 0,58 0,09 0,06 0,01 0,01 0,05 0,01 0,01

Alterarea sau

dizolvarea:

Silicaţilor

-

-

-

0,14

0,20

0,10

0,05

0,21

Carbonaţilor 0,31 - - 0,50 0,13 - - -

Sulfaţilor - 0,07 - 0,07 - - - -

Sulfurilor - 0,07 - - - - - -

Clorurilor - - 0,16 0,03 0,01 0,11 0,01 -

Carbonului

organic

0,07

-

-

-

-

-

-

-

Total 0,96 0,23 0,22 0,75 0,35 0,26 0,07 0,22

*Aceste cifre nu includ componenţii care provin din sol.

În cazul în care în ape ajung de pe terenurile agricole cantităţi de azotaţi şi

fosfaţi are loc creşterea productivităţii biologice, a biomasei algelor planctonice şi

apariţia fenomenului de eutrofizare.