CURS - IV IM

Protecia ecosistemelor terestre i acvatice

Ecologia i protecia mediului ca tiine fundamentale i aplicative

Definiii, concepte

Momentul determinant pentru apariia ecologiei a fost consemnat n anul 1866, cnd cunoscutul darvinist Ernst Haeckel (1834-1919) n lucrarea sa n dou volume Morfologia general a organismelor (1866), circumscrie un nou domeniu al biologiei - ECOLOGIA, definind-o ca fiind tiina care studiaz raporturile dintre organism i mediul su organic i anorganic. Pentru denumirea noului domeniu autorul s-a folosit de o combinaie de dou cuvinte greceti: oikos = loc de trai, adpost, cas, sau n general, mediu de via (sau oikumen = casa omului, habitat specific omului, ambiana specific omului) i logos = vorbire, tiin, sau, n accepiunea modern, cele dou cuvinte nsemnnd tiina habitatului.

Mediul nconjurtor este o noiune fundamental care st la baza ecologiei. n literatura de specialitate se ntlnesc mai multe definiii, cele mai frecvente fiind: a) ansamblul de condiii i elemente naturale ale Terrei: aerul, apa, solul i subsolul; toate straturile

atmosferice; toate materiile organice i anorganice precum i fiinele vii i sistemele naturale n interaciune cuprinznd elementele enumerate anterior, inclusiv valorile materiale i spirituale (Legea Proteciei Mediului, 137/1995);

b) totalitatea nfptuirilor, fenomenelor i energiilor lumeti care vin n contact cu o fiin i a cror aciune (asupra fiinei vii) provoac o reaciune acesteia (Emil Racovi);

c) ansamblul de factori naturali i artificiali, fizici, biologici i sociali n care triete omul, organizndu-i viaa biologic, material i spiritual, din care i procur resursele organice i anorganice necesare i n care napoiaz resturile sau materialele refolosibile din procesele de producie i de consum (dup REC, Budapesta, 1991);

d) totalitatea condiiilor externe (inclusiv condiiile energetice, factorii fizici, chimici i sociali) care influeneaz viaa, dezvoltarea i supravieuirea unui organism (The Need for Ecologicaly Sustainable Development, UNIDO, 1994).

Natura reprezint o arie ecologic n cadrul creia activitatea uman nu a perturbat nc circuitele informaionale i energetice ale ecosistemelor originale. Aceast definiie are profunde semnificaii metodologice i decizionale reflectate n reglementrile legislaiei de mediu. Ea reflect legturile complexe ntre statutul social al omului i contextul su ecologic n funcie de realitatea concret determinat de factorii politici, socio-economici i cuturali existeni n fiecare stat.

Aspecte multiple i gravele consecine ale impactului civilizaiei moderne asupra biosferei sunt de natur s confirme c prin criza mediului nconjurtor trebuie s se neleag nu numai o periclitare a strii generale de echilibru a acestuia, ci, n acelai timp i prejudicierea tutuor condiiilor de existen care influeneaz viaa omului.

n acest sens larg, noiunea de mediu nconjurtor cuprinde pe lng aer, ap i sol, att o component phsihic i social, dar i o serie de resurse de materii prime neproductibile n scurt timp, inclusiv pdurea cu funciile ei sociale ca i calitatea estetic a peisajului. Toate acestea sunt bunuri pe care orice economie/popor le-a considerat i tratat pentru mult timp ca fiind simple daruri ale naturii (free gifts of nature), inepuizabile i indestructibile.

Resursele naturale se definesc n diferite moduri:

a) un termen utilizat pentru desemnarea ansamblului de resurse care sunt produse n mod natural i a tuturor sistemelor care sunt sau ar putea fi folositoare omului n circumstane tehnologice, economice i sociale plauzibile (C.W. Howe, 1980 Natural resources economics);

b) totalitatea elementelor naturale ale mediului ce pot fi folosite n activitatea uman: resurse neregenerabile minerale i combustibili fosili; regenerabile ap, aer, sol, flora slbatic i permanente energia solar, eolian, geotermal i a valurilor (Legea Proteciei Mediului, 137/1995).

Scoaterea resurselor din cadrul lor natural le transform n bunuri. De aici decurge caracterul dinamic al definiiei resurselor naturale, faptul c ceea ce oamenii percep drept resurse naturale depinde att de condiiile motenite din trecut ct i de tehnologiile prezente i viitoare. Mediul antropizat reprezint mediul nconjurtor care circumsrie ansamblul factorilor ecologici (ambiana) n conjunctura crora activitatea uman a provocat i provoac modificri profunde, de cele mai multe ori ireversibile.

Ecologia reprezint interaciunea existent ntre fiinele vii, ntre acestea i mediul nconjurtor, precum i studiul acestor interaciuni, sau n accepiunea modern - tiina habitatului (Ernst Haeckel, 1866).

n prezent nu exist o definiie unanim acceptat a ecologiei. Diversitatea definiiilor este grupat de N. Botnariuc i A. Vdineanu n dou categorii, cu tranziii ntre ele, dup cum accentul este pus fie pe organisme, fie pe sistemele biologice supraindividuale.

I-a categorie (n care accentul este pus pe organisme):

a) Ecologia studiaz relaiile dintre vieuitoare - plante sau animale i mediul lor, pentru a descoperi principiile dup care se desfoar aceste relaii (A. Macfadyen, 1957);

b) Ecologia este tiina care studiaz condiiile de existen a fiinelor i interaciunile de orice natur care exis ntre aceste fiine i mediul lor de via (R. Dajos, 1970);

c) Ecologia este tiina biologic care studiaz raporturile dintre organisme i mediul lor nconjurtor (C. Sacchi i P. Testard, 1971).

Seria definiiilor din aceast categorie poate continua, esena fiind aceeai.

A II-a categorie (n care accentul este pus pe sistemele bilogice supraindividuale):

a) Ecologia studiaz fluxul energetic i fenomenologia ciclurilor biochimice din ecosistem, caracteristicile creterii populaiilor precum i organizarea i dinamica comunitilor ecologice, a relaiilor dintre grupele de vieuitoare i succesiunea lor (E.J. Kormondy, 1965);

b) Ecologia studiaz nivelurile de organizare superioare celor individuale, anume: populaii, biocenoze, ecosisteme i biosfera (E. Odum, 1971);

c) Ecologia este tiina corelaiilor i interaciunilor vieii cu mediul nconjurtor, pe trepte supraindividuale (M.S. Ghilarov, 1973);

d) Ecologia este tiina interaciunilor n sistemele supraindividuale (B. Stugren, 1975);

e) Ecologia este tiina care se ocup de toate relaiile care se stabilesc ntre organisme n diferite comuniti (populaii, biocenoze), precum i de raporturile organismelor i comunitilor cu mediul lor fizic de trai (I. Puia, V. Soran, 1984);

f) Ecologia este tiina interrelaiilor dintre vieuitoarele care alctuiesc o biocenoz precum i dintre acestea i biotop. Ea studiaz fluxul de materie, energie i informaie care strbate un ecosistem bine delimitat (Al. Ionescu, 1988).

Ecologia este de fapt o discipln sintetic care abordeaz realitatea vie din punct de vedere sistemic, n conformitate cu principiile care decurg din teoria general a sistemelor.

n aceast multitudine de definiii a ecologiei numai stabilirea clar a obiectului de studiu poate fi salvatoare. ntr-adevr, ecologia este una singur atunci cnd studiaz ecosistemul, unitatea dintre biotop i biocenoz, cu structura, stabilitatea i productivitatea sa specific. Se pune ns pe

bun dreptate ntrebarea dac sunt ecosistemele bine delimitate, cu granie inconfundabile i deci cu teritorii care pot fi cercetate i optimizate n sensul utilitii lor pentru oameni? Aceast ntrebare subliniaz una din lipsurile fundamentale ale definiiei ecosistemului delimitarea clar a mediului de via. Se spune c un lac, o insul reprezint ecosistem, la fel i o pajite, o pdure, dar i o ar, un continent, un ocean sau ntregul Glob - reprezint de fapt tot ecosisteme. Lipsa unei delimitri precise, chiar i n situaiile anterior prezentate, n care aproape toate ecosistemele sunt antropizate ntr-o msur mai mare sau mai mic, a mpiedicat ca studiile s devin eficiente prin unirea lor cu hotrrile factorilor de decizie. Se impune prin urmare o dubl delimitare a ecositemelor, una principial dup criterii administrative, i o a doua dup criterii de omogenitate. De-a lungul timpului delimitarea administrativ s-a realizat pe criterii ecologice; mai mult, exist posibilitatea ca rectificri teritoriale ntre dou entiti administrative, pe aceleai criterii ecologice, s amelioreze potenialul economic al ambelor ecosisteme. Avantajele acestei delimitri a ecosistemului sunt extrem de mari: obiectul de studiu capt contururi precise; asupra ecosistemului se exercit o for decizional unic; unitatea studiilor biologice i economice este facilitat. Dezavantajele rezult din faptul c unele ecosisteme se ntind natural totui dincolo de graniele administrative, care de multe ori nu opresc dect ntr-o oarecare msur fluxul de materie, energie i informaie.

Dup B. Stugren (1982) domeniul ecologiei cuprinde urmtoarele niveluri: 1. populaii reprezint sisteme de indivizi din aceeai specie care posed un patrimoniu

erditar comun (genofond) i ocup acelai loc n scoara terestr; 2. biocenoze (comuniti biotice sau simplu, comuniti) reprezint sisteme de populaii

care locuiesc mpreun n acelai loc al scoarei terestre i realizeaz mpreun o activitate bine definit;

3. ecosisteme reprezint sisteme rezultate din integrarea biocenozei cu fragmentul de mediu ocupat, numit biotop, ntr-un tot unitar, fiind astfel sisteme eterogene n ce privete tipul de materie, alctuite din populaii i din componentele nevii (substrat solid, ap, aer).

Ramurile ecologiei

Dup Schroter i Kirchner, 1902, precum i ca urmare a studiilor i cercetrilor efectuate de botanistul i ecologul E. Warning n perioada 1896-1909, se disting dou ramuri de baz ale ecologiei:

a) autoecologia (derivnd de la grecescul autos = mpreun) - se ocup de studiul relaiilor dintre indivizi, pn la nivelul de populaie sau specie, precum i dintre acetia i mediul nconjurtor abiotic i biotic. Accentul se pune pe latura de adaptare a componentelor vegetale i animale ale biocenozei la aciunile factorilor mediului abiotic i biotic, ntr-un concept de abordare ecofiziologic;

b) sinecologia - se ocup de relaiile ecologice la nivelul biocenozelor i a ecosistemului. n acest context nivelul de analiz surprinde raporturile de convieuire i relaiile cu mediul abiotic i biotic la nivele supraindividuale. Relaiile sunt consemnate ntr-o mare msur de caracteristicile ecologice i ntr-o msur mai mic de cele strict biologice, legate de existena individului n mijlocul populaiei sau a speciei.

Dup mediul de via n care triesc organismele, ecologia are trei ramuri: a) oceanologia (ecologia marin); b) limnologia (ecologia apelor interioare); c) ecologia terestr, disciplin n care se dezvolt ca ramur independent; d) ecopedologia, tiina despre sol ca mediu de via al plantelor (dup C. Chiri,

1974).

Pe baza criteriului taxonomic, se difereniaz urmtoarele ramuri ale ecologiei: a) ecologie vegetal;

b) ecologie animal; c) ecologia microorganismelor.

Ecosistemul ca unitate funcional

Ecosistemul a devenit conceptul central i obiectul prioritar al investigaiilor ecologiei contemporane. Elaborarea noiunii de ecosistem i introducerea ei n tiin i aparine botanistului englez A.G. Tansley (1935), care a constatat n studiile sale privind asociaiile vegetale din Anglia, c n natur se contureaz sisteme mai cuprinztoare dect comunitile formate numai din vieuitoare.

O definiie formal a fost dat de L. Lindemann (1942), care a conceput ecosistemul ca fiind o unitate format din reuniunea proceselor acive, fizico-chimice i biologice care se petrec n interiorul unei uniti spaiu-timp de orice mrime, cuplnd prin urmare comunitatea vie cu mediul ei abiotic n care triete.

E.P.Odum (1971) definete ecosistemul ca fiind orice unitate care include toate organismele (comunitatea) de pe un teritoriu dat i care interacioneaz cu mediul fizic n aa fel nct curentul de energie creeaz o anumit structur trofic, o diversitate de specii i un circuit de substane n interiorul sistemului (schimbul dintre partea biotic i abiotic).

In conformitate cu Legea protectiei mediului, nr. 137/1995, ecosistemul este definit ca fiind

un complex dinamic de comuniti de plante, animale i microorganisme i mediul lor lipsit de via, care interacioneaz ntr-o unitate funcional.

Ecosistemul natural este un sistem complex format dintr-o parte nevie (abiota = cadrul natural cu condiiile sale fizico-chimice = biotopul) i una vie (populaiile diferitelor specii alctuitoare = comunitatea vie = biota = biocenoza). n realitatea obiectiv din natur, aceste dou pri nu sunt separate fizic ntre ele, ci, prin elementele (subsistemele) lor vii i nevii, sunt n permanent interaciune constituind un sistem deschis, o unitate funcional a biosferei, care folosete constructiv - sub raport dinamic i structural - curentul de energie care se scurge prin acest sistem (I. Puia, V. Soran, 1984). Dealtfel, este de neconceput biocenoza fr biotop, dar i reciproca este adevrat.

Organizarea unui ecosistem permite s distingem o serie de trsturi structurale i funcionale ale acestuia. Structura unui ecosistem este reprezentat att de structura biotopului (factorii ecologici, factorii abiotici - n dinamica lor) ct i de structura biocenozei (componena speciilor i proporiile dintre populaiile diferitelor specii, distribuia acestora n spaiu i dinamica n timp), precum i de relaiile dintre factorii abiotici i populaiile biocenozei. Aceast interaciune determin faptul c, de cele mai multe ori, nici un factor abiotic sau bilogic nu acioneaz ntr-o form pur, ci reprezint de fapt rezultatul unor interacini.

Structura ecosistemului este o nsuire esenial, neseparabil de sisteme, reflectnd n special anumite tipuri de relaii dintre elementele alctuitoare. Existena ecosistemelor se ntemeiaz pe integrarea structural a comunitii vii (biocenozei) i a mediului de via (biotopului) i ntre care exist un permanent flux de energie (fig. 1) (dup G.T. Cox, M.D. Atkins, 1979, citai de .).

Fig. 1 Modelul unui ecosistem natural cu componentele sale vii i nevii, precum i cu diferitele interaciuni ntre elementele (subsistemele) alctuitoare

(dup G.T. Cox, M.D. Atkins, 1979)

E.P. Odum (1975) schematizeaz 4 componente fundamentale n structura unui ecosistem: 1. Proprietile sau strile fundamentale ale ecosistemului (formate din populaii alctuitoare pe

grupe structurale i funcionale): P1 = productorii primari (plante fotosintetizatoare); P2 = consumatorii primari (erbivore);

P3 = carnivorele (se hrnesc att cu vegetale ct i cu animale, carnivore, destructori, biomasa diferitelor grupe de vieuitoare, cantitile de substan organic i anorganic etc.)

2. Forele sau resursele de energie care ntrein sistemul n funciune (energia solar), iar n cazul altor ecosisteme construite de om (antropizate - de ex. agroecosistemul, ecosistemul urban

etc.) i alte surse de energie. 3. Canalele de scurgere a energiei i substanei care leag proprietile una de cealalt i pe

aceasta de curentul de energie.

4. Interaciunile sau funciile de interaciune care se realizeaz ntre curentul de energie, curentul de substane i nsuirile ecosistemului. Prin mijlocirea interaciunilor din genofondurile populaiilor alctuitoare se realizeaz o modificare - n sensul amplificrii sau reducerii - a scurgerii fluxului de energie i a circuitului de substane.

Studiul unui ecosistem presupune deci, cunoaterea amnunit a bitopului (a factorilor abiotici care l caracterizeaz i l compun), a relaiilor care exist n biocenoz, a fluxului de energie i materie care strbat ecosistemul, precum i a resurselor naturale utilizabile n economie. Se mai poate aduga acestora i valoarea socio-cultural reieit dintr-o mulime de factori, printre care cei estetici, culturali etc.

Biotopul (mediul de viata,

abiota)

Biocenoza (comunitatea vie,

biota)

Fluxul de energie

Fluxul de

substante

(materie)

Climatul

Consumatori

(erbivore, carnivore,

fitofagi, omnivore)

Producatori

primari

(plantele verzi)

Descompunatori

(bacterii, ciuperci

etc)

Influene ale mediului asupra

vieuitoarelor

Influene ale vieuitoarelor asupra mediului

fizic

FUNCIILE ECOSISTEMULUI

Un ecosistem are ntotdeauna o structur funcional, funcionalitate care rezult din relaiile existente ntre speciile care-l compun i interaciunile acestora cu factorii abiotici. Esena funcionrii unui ecosistem const n antrenarea energiei solare i a substanelor nutritive n circuitul biologic, unde sunt transformate n substane organice care intr n alctuirea populaiilor din biocenoz. Astfel, ecosistemul apare ca o unitate productiv de substan organic, materializat n organismele ce populeaz biotopul dat. Principalele funciuni ale unui ecosistem sunt: 1. funcia energetic; 2. funcia de circulaie a materiei; 3. funcia de autoreglare (autocontrol).

Cele 3 funciuni sunt indisolubil legate ntre ele, ca dealtfel i structura trofic a biocenozei. Desfurarea circuitului substanelor (care implic un consum de energie) se face prin reele (lanuri) trofice, care reprezint i mecanismul principal de efectuare a autocontrolului ecosistemului.

1. Funcia energetic Ecosistemul funcioneaz ca un laborator de acumulare i transformare a energiei. Nici un ecosistem de pe Glob nu produce energie. Energia ecosistemului poate s creasc numai pe baza importului din radiaiile solare. n acest sens, ecosistemul funcioneaz conform Principiului I al termodinamicii sau Principiul conservrii energiei, care postuleaz c nici un sistem nu poate funciona la infinit, c energia unui sistem nu poate s creasc dect prin import de energie. De fapt, energia nu este creat i nici nu este distrus, ci doar se poate transforma dintr-o form n alta. De aici rezult c intrrile de energie ntr-un sistem trebuie s fie egale cu ieirile. De exemplu: la un organism, energia intrat sub form de hran este egal cu energia acumulat prin creterea organismului ca urmare a sintezei substanelor organice proprii + energia folosit n activitate + energia pierdut sub form de cldur + plus energia deeurilor. Sursa principal de energie a unui ecosistem, n special a unui ecosistem natural, este energia solar. O parte din energia solar care ajunge ntr-un ecosistem este reflectat, o alt parte este interceptat de biocenoz i o ultim parte este absorbit de sol i ap. Cantitatea de energie incident pe o suprafa dat variaz foarte mult n funcie de o serie de factori i anume: latitudinea, expoziia terenului, natura substratului, starea de nebulozitate a atmosferei. Energia emis de radiaiile solare se grupeaz n dou categorii importante de radiaii:

- solare (caracterizate prin lungimi de und scurte, Lu=0,1-10,0 m), divizate astfel:

- radiaii ultraviolete, cu Lu=0,1-0,4 m. Reprezint 10%;

- radiaii din spectrul vizibil, cu Lu=0,4-0,7 m, (au un rol esenial n procesul de fotosintez, fiind absorbite de clorofil); reprezint 45%;

- radiaii infraroii, Lu=0,7-10,0 m ; reprezint 45%. - termice (sunt tot radiaii infraroii, care cuprind energia cu lungimi de und lungi). Aceste radiaii prezint asupra organismelor o serie de efecte pozitive prin asigurarea energiei calorice necesare proceselor vitale, prin favorizarea funciilor metabolice, a schimburilor celulare i a reaciilor biochimice etc.

O alt surs de energie, utilizat ns de un grup restrns de productori primari (bacteriile chemosintetizante) este energia chimic inclus n diferite substane.

Fluxul energetic

n cadrul unui ecosistem oarecare, fluxul energetic const n trecerea energiei inclus n hran pe traseele lanurilor trofice. Numrul organismelor care pot exista ntr-un teritoriu i amploarea metabolismului lor sunt determinate n fiecare caz de viteza cu care circul substanele. Azotul, apa, carbonul i alte substane care intr n compoziia protoplasmei pot circula de mai multe ori n ecosistem, trecnd de la unitile vii la mediul neviu i invers, pe cnd energia folosit la un momente dat de un organism (individ) sau de o populaie - i transformat n cldur - prsete definitiv ecosistemul. Comportamentul energetic al oricrui ecosistem se desfoar deci conform principiilor termodinamicii.

Conform celui de-al II-lea principiu, Principiul degradrii energiei, arat c orice proces de transformare a energiei este nsoit de o pierdere i degradare a energiei, de la forma concentrat la forma dispersat sub form de cldur nedisponibil. Deci, randamentul transformrii energiei este ntotdeauna subunitar.

2. Funcia de circulaie a materiei

Circulaia substanelor ntr-un ecossitem este dependent, cantitativ i calitativ, de structura biocenozei i a biotopului, mai ales de structura sa trofic, deoarece lanurile trofice reprezint cile principale al circuitului biogeochimic. Energia solar fixat de ecosistem (prin productorii si primari) este cea care pune n micare circuitul biochimic.

Se deosebesc dou aspecte ale circuitului materiei: a) cicluri biochimice locale;

b) cicluri biochimice globale.

a) Primele tipuri reprezint cicluri biochimice din ecosisteme concrete, deci locale. Ele se desfoar ntr-un mod specific fiecrei categorii de ecositeme (terestre - ierboase sau forestiere, sau acavatice - de ap dulce, stttoare sau curgtoare, de mlatin, marine etc.), iar n cadrul fiecrei categorii este specific chiar fiecrui ecosistem. Pentru a nelege acest specific nu trebuie uitat faptul c reeaua trofic nu este o structur rigid, inactiv, ci una flexibil, activ. Elementele ei componente - populaiile, au o structur i funcionare care se modific n timp i spaiu, influennd desfurarea circuitelor biogeochimice. Una dintre caracteristicile principale ale circulaiei elementelor i substanelor n ecosistemele naturale este viteza de desfurare a procesului; ecosistemele care au o recirculare mai rapid a materiei sunt considerate ca avnd o productivitatea ridicat n unitatea de timp i spaiu. Timpul i rata de substituire sunt uniti pentru msura fluxului (circulaiei) substanelor n ecosistem.

Ecosistemele mature (stabile) au o rat de substituire sczut, un timp de substituire lung, productivitate constant, dar redus. Ecosistemele naturale tinere, inclusiv agroecosistemele, au o rat de substituire ridicat, un timp de substituire scurt i o instabilitate mare. ntr-un ecosistem oarecare, intrrile materiei sub form de nutrieni se fac prin atmosfer (precipitaii, aerosoli) i prin sol (dezagregarea materialelor din roca mam), iar n agroecossiteme - i prin fertilizare. Ieirile (pierderile) de nutrieni din ecosistem se produc prin scurgerile apei de suprafa i subterane, prin evaporarea NH3 i prin denitrificare, precum i prin absorbia lor (a nutrienilor) de ctre plante (o parte se stocheaz n ele i o alt parte se ntoarce n sol prin descompunerea substanei organice rmase n sol). Elementele chimice care particip la construcia lumii vii, numite bioelemente, parcurg astfel un circuit numit circuitul bioelementelor n natur sau ciclul biotic. Schematizat, un astfel de ciclu biotic n cadrul unui ecosistem natural - pdurea - se prezint astfel:

P

Fig. Schema circuitului bioelementelor n natur (ciclul biotic)

Sunt prezentate n continuare cteva date privind circuitul principalelor biolemente n

natur. Carbonul este introdus n corpul plantelor n procesul de fotosintez prin CO2 i este fixat apoi n substanele organice care alctuiesc corpul tuturor plantelor i al celorlalte organisme care compun lanurile trofice din ecosisteme i biosfer. Dup moartea plantelor i animalelor substanele organice se descompun sub aciunea bacteriilor i a altor organisme care populeaz solul i se ajunge la CO2, ap i sruri minerale, deci la materia anorganic de la care s-a pornit. Unele dintre substanele anorganice rezultate, de natur gazoas, trec n atmosfer, altele rmn n sol i formeaz substanele hrnitoare pentru noile generaii de productori primari (palntele). Azotul este coninut n apa de precipitaii; ajunge pe/n sol i apoi este extras de ctre plante, contribuind astfel la formarea substanelor proteice. Dup moartea i putrefacia plantelor se ajunge la azot gazos care trece din nou n atmosfer (o parte), cealalt parte trensformndu-se n compui nitrici utilizai pentru formarea humusului n sol i nutriia plantelor viitoare. Reprezint unul dintre nutrienii principali. Fosforul De exemplu, n lacuri acest element - ca i ali nutrieni: N, K - sunt adui sub form de compui de ctre apele de surgere (superficiale dar i cele freatice), provenind fie din dezagregarea rocilor eruptive fie din ngrmintele sau pesticidele administrate culturilor de pe terenurile agricole din suprafeele de recepie, din scurgeri menajere sau de ape uzate provenite de la cresctoriile de animale etc. Odat ajuns n apa lacului, azotul mineralizat intr n circuitul biogeochimic al ecosistemului, circuit alctuit de fapt din dou cicluri interconectate: un circuit biologic - determinat de metebolismul algelor fitoplanctonice i al animalelor, i un circuit geochimic - determinat de interaciunea sedimentelor cu compuii fosforului din ap.

Un circuit binecunoscut al elementelor n natur l constituie circuitul apei.

b) Ciclurile biochimice globale reprezint rezultanta activitii tuturor ecosistemelor de pe Glob, deci a ntregii ecosfere.

3. Funcia de autoreglare

Ca i celelalte 2 funcii anterior prezentate, funcia de autoreglare este un rezultat al modului de organizare a ecosistemului, a conexiunilor reciproce dintre speciile componente i dintre acestea i factorii biotopului. n esen, rolul autocontrolului unui ecosistem este acela de a pstra n anumite limite o stare de echilibru ntre populaiile componente, de a nu permite oscilaii numerice prea mari (depind anumite limite) ale populaiilor, determinnd astfel o anumit stabilitate n structura i funcionarea (organizarea) ntregului ecosistem. Mecanismul principal al stabilitii i semnificaia economic a autocontrolului se poate afla din examinarea relaiilor dintre tendinele evolutive eseniale ale biocenozelor cu diversitatea i stabilitatea. Stabilitatea - drept consecin a diversitii apare ca un rezultat colateral al intensificrii fluxului de energie.

PRINCIPALELE ECOSISTEME ALE LUMII

Ecosistemele se clasific n funcie de mai multe criterii, dintre care cele mai importante sunt:

I. Dup natura substratului: 1. ecosisteme terestre;

2. ecosisteme acvatice (limnologice):

- de ape curgtoare; - de ape stttoare: temporare, permanente, cu salinitate redus, cu salinitate ridicat.

II. Dup origine (sau mai exact dup prezena sau absena elementului uman): 1. ecosisteme naturale;

2. ecosisteme artificiale.

III. Dup gradul de dezvoltare: 1. ecosisteme tinere;

2. ecosisteme mature;

3. ecosisteme btrne.

Vegetaia impune aproape ntotdeauna caracteristicile principale ale unui ecosistem, i de aceea principalele ecosisteme ale lumii se clasific, mai ales, dup acest factor. Descrierea sau enumerarea marilor ecosistem - cunoscute uneori sub numele de biomuri - se realizeaz cu uurin deoarece n biocenozele de o asemenea amploare exist o coinciden spaial destul de strns ntre asociaiile animale i cele vegetale.

A. Ecosistemele naturale Printre cele mai cunoscute ecosisteme naturale se numr:

Tundra - care se definete printr-o zon de vegetaie situat pn la limita natural a arborilor i care este situat n emisfera nordic pn la nivelul cercului arctic. Condiiile climaterice sunt caracterizate printr-o perioad de 9 luni de nghe pe an i de o var scurt n care solul nu se dezghea dect pe civa cm adncime. Vegetaia este reprezentat n special de muchi i licheni; Fauna cuprinde peste 60 de specii de mamifere, peste 40 de specii de psri i numeroase insecte. Muntele - este un biom format din ecosisteme care pot fi delimitate pe diferite etaje.

Vegetaia urmeaz aceste etaje, urcnd pn la 2000 m cu diverse specii forestiere; 2000-4000 m - exist un etaj subalpin, iar peste 4000 m - un etaj alpin cu multe ierburi perene (graminee). Fauna - vertebrate (reptile), nevertebrate (numeroase insecte), multe dintre ele caracterizate de lipsa

de aripi - consecin a vnturilor puternice din aceste zone. Pdurile - care cuprind formaii vegetale extrem de complexe i de diverse, aezate n mai multe starturi, la fel ca i fauna pe care o gzduiesc. Se deosebesc mai multe biomuri de pduri i anume: - pdurile din zona temperat; - pdurile taiga; - pdurile cu frunze persistente de tip mediteranean i pdurile dense ecuatoriale. Bogia speciilor este deosebit, ca i stratificarea dealtfel. Se ntlnesc pn la 2000 de specii de arbori. Fauna este de asemenea extrem de bogat. Stepele - au condiii climatice carcaterizate de perioade lungi de secet. Vegetaia este format mai ales din graminee: Stipa, Festuca, Andropogon. Deseori, masa vegetal cuprins n rdcini este mai mare dect cea a prilor aeriene. Fauna - ierbivore foarte diverse.

Savanele:

Vegetaia este dominat de graminee n care se instaleaz i speciile arbustive.

Fauna - aici se gsesc cele mai multe ierbivore, carnivore i psri. Zonele aride (deerturile) - caracterizate prin vegetaie rar, cu faun reprezentat mai ales de roztoare, insecte i psri alergtoare, cu interesante adaptri morfofiziologice la cldur i secet. Ecosistemul marin - cuprinde ca diviziuni biomurile: platoul continental, zona abisal i zona hadal (peste 6000 m adncime). Stratificarea biocenozelor este foarte interesant n cazul platoului continental - cel mai fertil dintre ecosisteme - din cauza stratificrii biocenozelor n plancton, necton i bentos. Biomurile limnologice: apele curgtoare i lacurile - mprite n litorale, sublitorale i cu zon profund.

B. Ecosistemele artificiale

Ecosistemele artificiale sau antropizate sunt acele ecosisteme care cuprind n ele o anume

aglomerare numeric de oameni sau sunt afectate de activitatea antropic. Gradul de artificializare-antropizare al unui ecosistem este diferit att de la un tip la altul ct i n cadrul aceluiai tip.

Ecosistemul antropizat se deosebete de un ecosistem natural, n primul rnd printr-un consum de energie sporit i prin utilizarea altor surse de energie n afara celei solare. Apoi,- printr-un flux de energie care nu ine seama de ciclurile biogeochimice naturale; n aceste ecosisteme circuitele naturale sunt fie suplimentate, fie nlocuite prin circuite artificiale.

n ecosistemele artificiale se obin productiviti mari prin folosirea unor tehnici speciale i pe baza unor lanuri trofice simplificate i scurte. Exportul de biomas este compensat prin import de energie n diferite forme iar structura natural a ecosistemului este nlocuit progresiv, pn la indici foarte nali, de o structur programat artificial.

Principalele tipuri de ecosisteme artificiale sunt:

- Ecosistemul agricol (Agroecosistemul);

- Ecosistemul urban (localiti); Ecosistemul silvic (format din pdurile naturale sau care sunt ngrijite i administrate de

oameni, fie sunt ecosisteme create artificial, cu specii i cu metode determinate de factorul uman). Ecosistemele silvice create de om nu au ntotdeauna o producie mai mare, dar exploatarea lor raional aduce beneficii att din punct de vedere economic ct i din punct de vedere al pstrrii unor factori climaterici, edafici i biocenotici de o anumit constan.

Ecosistemul acvatic n care s-au amenajat ferme de cretere a plantelor, petilor sau animalelor (eletee, lacuri, ruri n care s-au nfiinat ferme piscicole), sau fermele create n lagune i golfuri, unde s-au amplasat culturi de alge macrofite sau de diferite animale marine, cum sunt creveii sau stridiile. Aceste ferme funcioneaz pe sistemul unitilor agroindustriale, cu o balan energetic i cu un randament energetic care le fac viabile din punct de vedere economic i acceptabile din punct de vedere ecologic.

Toate marile ecosisteme naturale prezentate anterior, fie c este vorba de step, preerie, savan etc., poart din ce n ce mai pregnant amprenta impactului uman; numeroase savane au fost transformate n parcuri naionale, n care problema ncrcrii vegetaiei cu animale ierbivore este studiat i reglat printr-o modificare continu. Implicarea factorului uman n gospodrirea naturii trebuie s mearg n sensul creterii ecosistemelor i al sporirii utilitii lor economice, pstrnd n acelai timp caracteristicile care sunt favorabile meninerii echilibrului biologic i prosperitii naturii, ca premis a meninerii i dezvoltrii societii umane.

SUCCESIUNEA ECOLOGIC A ECOSISTEMELOR

Ecosistemele, naturale sau antropizate, sunt subsisteme dinamice, n permanent schimbare, datorit echilibrului dinamic existent n biocenoz. n dinamica sa orice ecosistem parcurge mai multe faze (stadii). O succesiune complet de stadii constituie o serie, iar fazele se numesc faze seriale sau succesionale. Dac stadiul iniial al seriei este dominat de un climat arid, iar ecosistemul evolueaz spre un climat umed, seria se numete xeroserie. Dimpotriv, dac stadiul iniial al seriei este dominat de un climat umed, iar ecosistemul evolueaz spre un climat arid, seria se numete hidroserie.

Un exemplu edificator de succesiune ecologic l constituie mecanismul n care se face trecerea de la o biocenoz acvatic la una terestr, cnd procesul de genez a viitorului ecosistem pornete de la un lac de acumulare natural sau artificial, format de exemplu pe fundul unei vi. Acest lac, care asigur un timp habitat pentru o flor i faun specifice, capt adncimi din ce n ce mai mici (cauzele principale fiind acumularea de materie organic i aluviuni provenite din suprafaa de recepie), pn cnd se transform n mlatin i apoi ntr-un teren uscat, cu vegetaie ierboas i lemnoas specifice. Acest proces de transformare n timp a unui ecosistem acvatic n unul terestru este cunoscut n literatura de specialitate sub denumirea de terestrializare.

Fazele de trecere a unui ecosistem acvatic la unul terestru sunt (dup ):

1. mediu (bazin) acvatic format ca urmare a unei cauze naturale (alunecare de teren

care produce obturarea vii), sau a unei aciuni antropice (construcia unui baraj);

2. vegetaie submers (procesul de colmatare continu, se formeaz producia primar, ncepe procesul de eutrofizare);

3. vegetaie emergent (acvatic, palustr - stuf, slcii etc.); adncimea lacului se reduce semnificativ;

4. bazin acvatic temporar i pune (dispar masiv speciile din flora i fauna hidrofil i apar altele specifice uscatului);

5. teren aluvionar cu vegetaie ierboas i lemnoas instalat (n special plopul).

Succesiunea ecolgica a ecosistemelor este de 3 feluri:

a) succesiunea primar - corespunde instalrii unei biocenoze pe un loc nou, pe care nu a fost nainte o alt biocenoz. Speciile din flora i fauna care se instaleaz aici sunt calificate ca fiind drept pionere.

Ca exemple n acest sens se pot enumera: instalarea i dezvoltarea biocenozelor pe o insul vulcanic nou aprut, pe lava rcit a unui vulcan, pe stncria proaspt dezgolit, pe dune de nisipuri nou formate, ntr-un izvor nou aprut sau ntr-un bazin de ap nou format (a se vedea exemplul de mai sus). Pe o stncrie proaspt dezgolit, primele specii din flora spontan care apar sunt lichenii, urmai de muchi. Prin moartea i putrefacia acestora, mpreun cu praful depus de vnt se formeaz solul. Creterea cantitii de sol contribuie la apariia vegetaiei ierboase i lemnoase printre crpturile stncilor.

b) succesiunea primar - corespundesituaiei n care o biocenoz se instaleaz pe un loc unde a existat anterior o alt biocenoz, dar care a fost distrus total sau parial pe cale natural sau artificial (inundaii, uragane, incendii, defriri, arturi, desecarea unui lac etc.).

Deosebirea principal dintre cele dou feluri de succesiuni const n faptul c succesiunea secundar ncepe pe un teren pregtit, modificat prin activitatea biocenozei anterioare, n sensul c exist de la nceput o cantitate mai mare sau mai mic de energie (substane organice, nutrieni, un sol structurat, etc.) care permite ca ntregul proces al succesiunii ecologice s se desfoare mai repede dect n cazul succesiunii primare. n aceast situaie mai exist unele specii de organisme care fac legtura cu cele noi care apar. c) succesiunea distructiv - este cea care nu se termin printr-un climax, ci, dimpotriv, printr-o

faz n care mediul este distrus, distrugere realizat de-a lungul diferitelor serii. n ecologie climax nseamn faza de succesiune, de dezvoltare a ecosistemului care prezint un grad mare de stabilitate; este deci ultima faz de dezvoltare a unei biocenoze ntr-o succesiune ecologic. Climax nseamn totodat i corelarea structurii ecosistemului cu mediul exterior (clima i solul), ca i armonia intern a ecosistemului. Ecosisteme n faza de climax sunt unele pduri, cum sunt pdurile seculare. Principala calitate a ecosistemului aflat n faza de climax const n marea sa influen pe care acesta (ecosistemul) l are asupra stabilitii factorilor climatici n zone ntinse, realizat n primul rnd printr-un control al regimului hidrologic, inclusiv al apelor subterane.

Relaii ntre ecosisteme aflate n diferite stadii succesionale

Diferite ecosisteme din natur sunt interdependente ntr-o msur mai mic sau mai mare. De exemplu, ecosistemul unei puni influeneaz i este influenat la rndul su de acela al pdurii nvecinate, al unui curs de ap sau lac. Aceast influen se manifest att prin schimbul de factori fizici (vnt, umiditate, temperatur etc.) ct i prin schimburi biologice, constnd n ptrunderea organismelor unei biocenoze n alta, consumul organismelor vii sau nevii dintr-o biocenoz de ctre organismele alteia, etc. Schimburile acestea sunt i mai intense ntre subsistemele aceleeai biocenoze, de exemplu, straturi, nivele trofice etc.

Atunci cnd dou ecosisteme sunt n contact, unul aflat ntr-un stadiu succesional mai tnr i altul mai matur, o parte din biomasa (energia) produs de sistemul mai tnr se scurge ctre sistemul mai matur. A aprut astfel noiunea de exploatare a unui sistem de ctre altul. Prin exploatare trebuie neleas n acest caz ndeprtarea dintr-un ecosistem a unei pri dintre organismele vii sau cadavrele acestora.

Prezentm n continuare cteva exemple de exploatare reciproca a ecosistemlor: a) biocenozele din amonte de pe un curs de ap, mai tinere, pierd mereu o parte din biomasa lor

fiind folosit de cele din aval, care se afl ntr-o faz de maturitate mai avansat; b) n cazul ecosistemelor terestre montane, prin intermediul scurgerilor superficiale ecosistemele

aflate la altitudini mai mari pierd o parte din biomasa lor, aceasta fiind folosit de cele din aval. Natura substratului pe care are loc scurgerea superficial (tipul genetic de sol i gradul de rezisten al acestuia la eroziune, gradul de acoperire cu vegetaie etc.) devine un mijloc important de aprare mpotriva exploatrii.

c) n Delta i Lunca inundabil a Dunrii, prin inundaii mai mult sau mai puin periodice, sunt splate din bli mari cantiti de resturi, mai ales ale plantelor, materie organic, ntrziind astfel procesul normal al succesiunilor acestor ecosisteme.

Fenomenul exploatrii, dup cum se vede din cazurile prezentate mai sus, are drept consecin important meninerea unor ecosisteme sau a unor pri componente ale acestora la un potenial productiv mai nalt. Care ar putea fi, prin urmare, explicaia fenomenului exploatrii? Din punct de vedere sistemic, este vorba de relaii dintre sisteme aflate pe diferite trepte ale aceluiai nivel de organizare a vieii. Ecosistemul aflat ntr-o faz succesional mai tnr are o organizare mai simpl i este mai puin eficient n utilizarea resurselor proprii dect sistemul matur cu care este n contact. Acesta din urm, prin organizarea sa mai perfecionat, prin diversitatea

sporit, are capacitatea mai ridicat de a utiliza resursele disponibile (asigurarea maximalizrii intrrilor de energie) i de aceea, tinde s-i subordoneze sistemul mai tnr, transformndu-l de fapt ntr-un subsistem al su, care, n acest fel contribuie ntr-o msur mai mare sau mai mic - n funcie de gradul lui de integrare n sistemul exploatator - la meninerea i dezvoltarea acestuia.

Importana practic a cunoaterii succesiunii ecologice

Relaiile omului cu natura constau de fapt n relaiile lui cu ecosistemele planetei noastre. Aspectul important al acestei probleme l constituie relaiile dintre strategia urmat de oameni cu privire la ecosisteme i strategia nsi a acestora din urm (evoluia normal a ecosistemelor), care sunt liniile comune, care sunt divergenele acestor dou strategii i care sunt soluiile ctre care trebuie s tindem. Pe msura dezvoltrii societii omeneti, tendina general care se manifest este cea de intensificare, extindere i diversificare a exploatrii resurselor mediului, din care nsui omul face parte. Dezvoltarea continu a tehnologieii totodat creterea necesitilor omeneti fac practic ca toate ecosistemele mahore ale planetei s fie afectate ntr-o msur tot mai intens. Dac la acestea adugm i intensificarea acumulrii deeurilor activitii umane n diferite ecosisteme (ca revers al activitii de exploatare), ne dm seama c puterea impactului activitii umane ncepe s depeasc capacitile de meninere a echilibrelor ecologice ale ecosistemelor. Ecosistemele se dezvolt n sensul maximalizrii intrrilor de energie, ceea ce implic realizarea unei diversiti optime i a unei stabiliti maxime, dar nu a unei productiviti biologice maxime. Se tie c productivitatea cea mai mare a unui ecosistem (atunci cnd raportul P/R>1, deci cnd producia depete consumul), se realizeaz n fazele succesionale timpurii, cnd stabilitatea sistemului este mai mic. n fazele de maturitate, raportul P/R tinde spre 1, deci consumul ecosistemului tinde s egaleze propria producie. De aici se desprinde o prim concluzie practic important, anume aceea c exploatarea ecosistemelor aflate n faza de maturitate (climax) nu este cea mai rentabil. Mult mai rentabil este exploatarea produciei biologice a ecosistemelor aflate n faze succesionale mai tinere, mai timpurii. Este important prin urmare s cunoatem exact n care din aceste faze succesionale se afl un ecosistem dat. La aceasta trebuie adugat i constatarea c, de obicei, cele mai multe specii valoroase din punct de vedere economic sunt caracteristice fazelor

timpurii ale succesiunii i nu celor trzii. Iat numai un exemplu n acest sens: - n ecosistemele terestre cele mai valoroase esene lemnoase, animale de vntoare, etc. se afl mai abundente n fazele intermediare ale succesiunii i nu n cele de stabilitate maxim. n puterea omului st posibilitatea de a ntrerupe mersul normal al succesiunii unui ecosistem, de a-l ntoarce din calea sa, de a-l ntineri, deci de a-l aduce la faza succesional cea mai favorabil intereselor noastre practice. Ca exemple n acest sens : - defriarea unei pduri sau inundaiile mari din lunc au acest efect de ntinerire i deci de sporire a productivitii biologice a ecosistemelor. Prin practica agricol omul realizeaz efectul maxim al succesiunii ecologice: el creeaz ecosisteme (agroecosisteme) cu o structur simplificat la maximum i cu o productivitatea maxim, corespunznd unor faze succesionale incipiente. Ecosistemele mature, dei sunt cele mai stabile, sunt n acelai timp cele mai sensibile i mai fragile fa de impactul activitii umane. Manipularea ecosistemelor mature trebuie fcut cu mare atenie i pruden. Deoarece asemenea ecosisteme reprezint factori eseniali ai stabilitii naturii vii i ai condiiilor abiotice, suntem profund interesai n conservarea lor n condiii ct mai puin alterate.

Concluzia practic care se desprinde din succesiunea ecologic a ecosistemelor este c suntem interesai s folosim la maximum capacitatea productiv a ecosistemelor, s crem ecosistemele cele mai productive, dar totodat s conservm cu grij un numr suficient de mare de ecosisteme. Cile de realizare a acestui deziderat sunt: pe de o parte cunoaterea exact a fazelor i legilor succesiunii ecologice, iar pe de alt parte, folosirea capacitii lor productive n limitele raionale care s depeasc posibilitile lor de control.

ECOSISTEME AGRICOLE (AGROECOSISTEME)

1. Ecologia agricol sau agroecologia

Ecologia agricol este una dintre ramurile tinere ale ecologiei contemporane, fiind considerat ca cea mai important pentru existena omenirii (I. Puia, V. Soran, 1984). Ea este definit ca fiind o ramur sau disciplin a ecologiei generale care se ocup de studiul multilateral, ndeosebi din punct de vedere productiv, al influenelorexercitate de factorii de mediu asupra plantelor de cultur i asupra animalelor domestice (autoecologia agricol), precum i de cercetarea biologiei agroecosistemelor (sinecologia agricol). Agroecosistemele au rezultat din practicarea agriculturii, avnd cca. 10.000 de ani de

evoluie. La scar planetar, ele sunt foarte diversificate att din punct de vedere structural i funcional ct i sub aspecul relaiilor economice i sociale pe care i care le-au generat. Ecosistemele agricole, ca ecosisteme antropice, au permis omului s-i asigure resursele energetice relativ constante, reciclabile i mai puin supuse variaiilor naturale ale productivitii bilogice. Schema structural i funcional a unui agroecosistem se compune din 3 mari grupe de procese care se interfereaz, i anume: (fig. ). a) procese biologice n subsitemul biotic (sol-plante-animale); b) procese fizice din ambiana fizico-climatic; c) procese din subsistemul socio-economic.

Procese fizice Recoltat i exportat (Ambiana fizico- produse animaliere climateric)

LAN TROFIC

Recoltat i exportat produse vegetale Pierderi prin splare Procese biologice n substratul biotic (eroziune)

(sol-plante-animale)

Fig. Procese bilogice i economice n agroecosistem (dup )

2. Caracteristicile ecosistemelor agricole

Ca i ecosistemele naturale, ecosistemele agricole sunt formate din biotop i biocenoz. Funciile ecosistemului agricol sunt prin urmare ca cele menionate pentru ecosistemele naturale, servind ns producerii recoltei necesare oamenilor i pentru meninerea i/sau creterea fertilitii solului.

Ecosistemele agricole sunt antropice, dar ele au legturi i cu ecosistemele naturale, legturi cu efecte pozitive sau negative sub aspectul produciei agricole i al echilibrelor ecologice. Sisteme componente ale agroecositemelor

* Unitatea elementar n ecosistemele agricole o reprezint sola (suprafaa de teren ocupat de obicei de o singur cultur). Biocenoza este mult simplificat, mai ales n ceea ce privete speciile de palnte, din care omul cultiv numai specia (speciile) de interes economic. Pe lng aceste specii cultivate se ataeaz consumatorii (de fapt bolile i duntorii): ageni patogeni care provoac diferite boli, precum i productorii nedorii - buruienile.

Animale

Plante

PPN

Sol

* Ierarhic superior solei se situeaz asolamentul. El este unitatea reprezentativ n care exist simultan o biocenoz mult mai variat i bogat n specii, format din biocenozele ataate fiecrei culturi, deci repartizate spaial n diferite sole. n general, din punct de vedere geomorfologic si pedoclimatic, asolamentul prezint aceleai caracteristici. * Gospodria individual (ferma) i unitile agricole Sub aspectul organizrii (delimitrii spaiale) i a bioproductivitii utile reale, unitile administrative care cuprind mai multe asolamente pot fi considerate un nivel de integrare.

Asolamentul poate fi organizat la nivel de ferm sau de ntreprindere agricol. n cazul cnd ecosistemele agricole se asociaz cu cele din sectorul zootehnic se realizeaz circuitul materiei i energiei n interiorul unei aceleiai uniti agrozootehnice (constituit ca ecosistem antropizat de tipul ferma agrozootehnic).

Complexele agrozootehnice i agroindustriale Reprezint ferme alctuite preponderent pe criterii economice de productivitate, dar care,

prin mrimea lor nu se constituie n sisteme fundamentate i funcional ecologice. n ecosistemele agroindustriale, alturi de energia solar, omul introduce i energia combustibililor fosili, direct - prin traciune mecanic, sau indirect - prin ngrminte i pesticide.

3. Diversitate i stabilitate n agroecosisteme Sub aspect economic i ecologic, agroecosistemele prezint marele avantaj de a produce constant resurse aplicnd mijloace biologice i agrotehnice corespunztoare. Bazndu-se pe nsuiri fundamentale ale sistemelor vii, omul a construit agroecosisteme dup aceleai principii structurale i funcionale ca i n cazul ecosistemelor naturale, n scopul de a obine produse eseniale pentru existena sa, n primul rnd hran. Astfel, prin aciunile sale de reglare i de structurare a agroecosistemelor, omul se constituie ca o component esenial care asigur stabilitatea acestora. Cantitatea suplimentar de energie, aa numita energie cultural, introdus de om n ecosistemele agricole, determin multiple deosebiri sub raport structural i funcional ntre acestea i ecosistemele naturale, particulariti care se reflect att n realizarea circuitelor de substan, energie i informaie, ct i n contientizarea unor nsuiri specifice tuturor ecosistemelor. Investigaiile ntreprinse pe plan mondial n domeniul ecologiei generale de diferii ecologi, au condus la formularea ideii c ntre stabilitate, vulnerabilitate, diversitate i complexitatea unui ecosistem exist strnse interdependene i corelaii.

nelegerea naturii ecosistemelor agricole este mult uurat dac se poate face o comparaie pertinent ntre modalitile prin care se exprim nsuirile generale ale ecosistemelor att n marile biocenoze naturale, ct i n sistemele biologice construite de om.

Conceptul de stabilitate (dup Orians H.G., 1975, n lucrarea Diversity, stability and maturity in natural ecosystems era deja cunoscut. Diversitatea agroecosistemelor, construite i gospodrite de om, poate fi ordonat n funcie de o serie de parametri, cum sunt: complexitatea i diversitatea componenilor biologici, stabilitatea prin autoreglare, gradul de control uman al propriului su sistem, energia consumat pentru meninerea stabilitii, complexitatea mediului fizic, posibilitile omului de a dirija aceste adaptri.

ECOSISTEMUL SOL-TEREN I PROCESELE DE DEGRADARE

Realizarea unei agriculturi sau silvicutori durabile depinde ntr-o mare msur de nelegerea modului n care funcioneaz sistemul sol-teren, care reprezint baza dezvoltrii ecosistemelor terestre. Din punct de vedere al activitii practice, solul i terenul reprezint o unitate, dei fiecare constituie obiectul unor discipline separate i au atribute distincte. Din punct de vedere funcional ele trebuie s fie privite mpreun. n continuare vom prezenta unele aspecte privind evoluia sistemului sol-teren n condiiile perturbrii acestuia ca urmare a activitilor umane (dup M. Mooc, manuscris, 2000).

Funciile sistemului sol-teren

1. Funcii naturale: 1.1 Funcii ecologice - productivitate (biomas total i util); - biodiversitatea la suprafa i n sol; - mediu pentru descompunere, echilibrare i restaurare, ca urmare a proprietilor de penetrare, tamponare i transformare a substanelor i mai ales de protecie a apei freatice. 1.2 Funcii hidrologice - asigur ciclul hidrologic n interiorul solului i scurgerea de suprafa. 1.2 Funcii de echilibru a stabilitii terenului la procesele de alunecare i surpare.

2. Funcii de arhiv a istoriei naturale i culturale. 3. Funcii folositoare omului:

3.1 - mediu care conine rezerve de materii prime; 3.2 - teren pentru folosin agricol i silvic; 3.3 - teren pentru aezri umane i recreative; 3.4 - teren pentru alte utilizri economice i publice, pentru transport, aprovizionare, depozitarea

deeurilor i reziduurilor.

Clasificarea de mai sus, spre deosebire de alte clasificri, cuprinde funcia hidrologic i aceea de stabilitate a terenului, deoarece acestea au un rol important n unele procese de degradare.

Dezvoltarea durabil implic meninerea i ameliorarea pe termen lung a funciilor naturale, n condiiile unei dezvoltri economice eficiente i social acceptabile. Sistemul sol-teren este un sistem dinamic i este supus unor perturbri care pot s fie naturale sau antropice. Dintre cauzele naturale menionm: precipitaiile catastrofale, seceta prelungit, seismele. Perturbri importante au loc cnd funciile folositoare omului vin n conflict cu cele naturale. Acestea pot s fie lente, cu efecte pe termen lung sau imediate, care determin dereglarea sistemului. Printr-o schimbare brusc a funcionrii sistemului se trece de la starea de echilibru dinamic - realizat prin autoreglare, la o nou stare, total diferit de cea anterioar, calitativ inferioar. n acest caz terenul este considerat degradat. Astfel de situaii apar n cazul alunecrilor sau surprilor, a perturbrii profilului de sol prin lucrri de construcii, a depozitrii unor deeuri, reziduuri, sau impactului unor precipitaii catastrofale, seisme etc. Refacerea funciilor naturale se realizeaz prin lucrri de restaurare specifice fiecrui tip de degradare, sau, n unele cazuri, dac este puternic afectat funcia ecologic, prin reconstrucia ecologic - care implic reinstalarea vegetaiei naturale (ierboas sau lemnoas) i crearea condiiilor pentru dezvoltarea faunei. n cazul schimbrilor lente, pe termen lung se manifest o dereglare slab a funciilor naturale, materializat printr-o depreciere a calitii. Sistemul poate s fie inut sub control prin intervenii antropice care fac obiectul sistemelor de cultur agricol sau silvice. Acestea sunt msuri de reabilitare, deoarece sistemul funcioneaz n condiii asemntoare cu cele iniiale. n absena unor astfel de msuri pe termen lung, are loc o

dereglare puternic a funcionrii sistemului i o schimbare considerabil a calitii, terenul fiind considerat degradat. Astfel de situaii apar n cazul eroziunii de suprafa, a compactrii solului, acidifierii, salinizrii sau contaminrii. Sunt necesare, ca i n situaia anterioar, a schimbrilor brute, msuri i lucrri specifice de restaurare sau de reconstrucie ecologic.

Tipuri de procese de degradare

Dereglarea funciilor sistemului sol-teren se manifest sub forma unor procese care sunt clasificate n raport cu mecanismul procesului i forma de manifestare. Acestea sunt grupate n procese de degradare fizic, chimic i biologic, n alte cazuri sunt grupate dup efectul proceselor de degradare: degradarea proprietilor fizice ale solului, ale fertilitii i de

contaminare. Vom prezenta n continuare, dup M. Mooc (2000), o clasificare a proceselor de degradare care ine seama de cauzele care produc degradarea i soluiile de remediere.

1. Procese care se produc din cauze antropice, condiiile naturale fcnd ca sistemul s fie mai mult sau mai puin vulnerabil

Efectele sunt evidente i imediate. Prezint o importan mare msurile de protecie care sunt reglementate prin legi speciale sau ordonane ale autoritilor locale. Terenurile deja afecate, din lipsa sau nclcarea acestor reglementri, necesit lucrri costisitoare de restaurare. n aceste cazuri se aplic principiul Poluatorul pltete!.

1.1 Poluarea solului i distrugerea covorului vegetal prin gaze sau pulberi provenite din activiti industriale

Degradarea covorului vegetal, pe lng pagubele directe i imediate produse beneficiarilor de teren, n cazul terenurilor n pant, accelereaz procesul de eroziune a solului cu efecte catastrofale i n aval de suprafaa afectat direct - sunt poluate i sursele de ap, iar sntatea locuitorilor este periclitat.

1.2 Contaminarea solului cu ape neepurate provenite din localiti sau din cresctoriile de animale

Contaminarea solului i a covorului vegetal aduce pagube imediate i directe beneficiarului de teren, polueaz apele de suprafa i subterane cu efecte nocive asupra faunei acvatice a sntii oamenilor i animalelor.

1.3 Poluarea solului cu petrol n perimetrele de extracie a petrolului Lucrrile de decontaminare i restaurare sunt foarte costisitoare i de durat. Sunt contaminate puternic apele de suprafa i subterane cu efecte i n aval de terenul afectat direct. La contaminare se adaug pagubele produse terenului prin traficul mainilor grele utilizate n exploatare i a construciilor rmase la ncetarea activitii de extracie.

1.4 Depozitarea materialelor sterile rezultate din exploatrile miniere sau a celor rezultate din acticiti industriale Contamineaz solul i mai ales apele de suprafa i subterane, cu efecte i n aval de terenul

ocupat. Necesit lucrri costisitoare de restaurare i de reconstrucie ecologic.

1.5 Depozitarea gunoaielor menajere i a deeurilor provenite din localitile urbane i rurale

Necesit amenajarea unor platforme ecologice sau delimitarea unor suprafee special amenajate, cu msuri de impermeabilizare a platformelor n vederea protejrii zonei mpotriva infiltrrii scurgerilor n pnza freatic.

1.6 Afectarea integritii profilului de sol prin lucrri de construcii i exploatri miniere Se produce sub forma decaprii orizontului fertil al solului sau acoperirea terenului cu

pmnt rezultat n urma efecturii lucrrilor de excavare i teresamente. Terenul este scos temporar sau definitiv din producie i necesit lucrri de reconstrucie ecologic. Prin eroziune pot s fie poluate apele de suprafa cu efecte n aval de terenul afectat.

Procesele de degradare menionate la punctele 1.1 - 1.6 sunt independente de activitile agricole sau de gospodrire silvic. n majoritatea cazurilor, cei care produc poluarea sunt i proprietarii de teren, ns, acetia trebuie s fie penalizai pentru pagubele produse mediului i calitii vieii.

n continuare vom prezenta procesele la care beneficiarul de teren, agricultor sau silvicultor,

particip direct la degradarea solului prin tehnologiile utilizate.

1.7 mltinarea sau srturarea secundar a solului prin irigaie Are loc pierderea apei prin canale, acumulri sau conducte i administrarea unor norme de udare care nu corespund condiiilor de sol i de consum ale plantelor. Efectele sunt imediate sau dup o perioad lung.

1.8 Acidifierea sau eutrofizarea solului prin utilizarea unor cantiti mari de ngrminte Efectele apar de regul dup o perioad lung de aplicare.

1.9 Scderea fertilitii solului prin reducerea coninutului n humus i distrugerea structurii solului

Are loc prin consum din rezerve, n cazul monoculturilor de pritoare, pe terenurile n pant prin eroziunea de suprafa, iar pe solurile cu textur uoar - prin deflaie.

1.10 Compactarea solului prin trafic sau efectuarea lucrrilor n condiii necorespunztoare de umiditate Este modificat regimul hidric i de aeraie a solului cu efecte nefavorabile asupra

productivitii.

1.11 Distrugerea covorului vegetal i degradarea solului prin suprancrcarea terenului cu animale de punat, sau utilizarea unor practici necorespunztoare de punat

Pe lng pagubele directe prin scderea productivitii pajitilor, efectele indirecte duntoare sunt mult mai mari prin favorizarea procesului de eroziune i mai ales de torenialitate.

1.12 Distrugerea covorului vegetal i degradarea soluluiprin utilizarea unor practici de gospodrire silvic necorespunztoare

Astfel de situaii apar prin utilizarea unor regimuri forestiere sau metode de transport necorespunztoare. Ca i n cazul pajitilor, efectele secundare asupra eroziunii, a torenialitii i a mediului n general sunt n general foarte importante.

n cazul proceselor menionate la punctele 1.7 - 1.12, beneficiarul de teren produce paguba, deci trebuie s suporte i cheltuielile pentru reabilitarea sistemului sol-teren. n majoritatea cazurilor, efectele evidente apar dup o perioad lung, deci consecinele sunt resimite mai puternic de generaiile urmtoare.

Majoritatea proceselor au i efecte secundare n aval, adesea cu efect catastrofal. Pentru aceste motive, trebuie elaborate norme obligatorii a practicilor agricole i silvice. Necesitatea acestora se sancioneaz prin constrngeri economice sau fiscale.

2. Procese care se produc din cauze naturale, activitile umane contribuind la accelerarea procesului

Cauzele naturale sau hazardele care produc dereglarea sistemului sol-teren sunt condiiile geomorfologice, ploile toreniale topirea rapid a zpezii nsoit de ploaie. Condiiile geomorfologice constituie starea sistemului, iar precipitaiile intrrile n sistem.

n acest caz sunt afectate toate funciile naturale ale sistemului sol-teren: funcia ecologic - prin productivitate i biodiversitate, cea hidrologic - prin drenajul intern i extern i de stabilitate. Vom prezenta n continuare numai acele tipuri de procese care prezint interes pentru Romnia.

2.1 Degradarea solului prin eroziunea de suprafa Contribuie la scderea capacitii de producie a solului, cu efecte puternice pe termen lung.

n stadiul foarte puternic de eroziune, terenurile sunt adesea abandonate i invadate de vegetaie nevaloroas, care infesteaz i terenurile vecine. n stadiul de eroziune slab, moderat sau puternic, terenurile pot s fie reabilitate prin tehnologii agricole corespunztoare. Cele cu eroziune foarte puternic sau excesiv comport lucrri de restaurare sau reconstrucie ecologic.

2.2 Degradarea terenurilor prin ravenare

Contribuie prin naintarea vrfului i surparea malurilor ravenelor la reducerea suprafeelor n folosin agricol sau silvic, scoaterea din funciune a cilor de comunicaie, distrugerea locuinelor, a construciilor gospodreti din sate ct i a altor construcii cu caracter economic. Necesit lucrri de restaurare i reconstrucie ecologic.

2.3 Alunecrile de teren Distrug total culturile situate pe terenul afectat, precum i plantaiile de pomi fructiferi i vi de vie, terenurile devin neproductive pe termen lung, distrug sau avariaz grav cile de comunicaii, construciile industriale, civile i hidrotehnice. Necesit lucrri de restaurare i reconstrucie ecologic.

2.4 Torenii din zona montan i premontan Aduc pagube imense, prin fora de distrugere a viiturilor i inundarea aezrilor umane, a cilor de comunicaie, pun n pericol viaa oamenilor i a animalelor domestice. n cazul torenilor, are loc un efect combinat al eroziunii de suprafa, a ravenelor i alunecrilor, care mresc riscul de distrugere i inundabilitate, producnd adevrate dezastre. Un rol important l au lucrrile de prevenire a torenialitii prin protecia covorului vegetal i respectarea normelor agricole i silvice de gospodrire a terenurilor din bazinul de recepie. Sunt necesare de asemenea lucrri de restaurare complexe, att pe versani ct i n albie.

2.5 Degradarea solului i distrugerea vegetaiei prin bltire din cauza drenajului extern i intern nesatisfctor

Se produce pe terenuri plane cu depresiuni i denivelri n cazul efecturii lucrrilor de baz ale solului, care mpiedic drenarea apei ctre reeaua natuarl de scurgere. Procesul favorizeaz i compactarea solului. Comport lucrri de reabilitare i n unele cazuri de restaurare.

Activitile agricole i silvice se desfoar n cazul proceselor prezentate la punctele 2.1 - 2.5, n condiii de risc climatic i geomorfologic. Pe termen scurt se pot obine beneficii sau se asigur supravieuirea, ns, pe termen lung, efectele negative se accentueaz i populai trebuie s caute alte surse de existen. Hazardele naturale nu pot s fie anihilate, efectul lor poate s fie atenuat. n acest caz trebuie s funcioneze principiul de solidaritate, prin constituirea unui fond de asigurare special. Sunt necesare subvenii i nlesniri fiscale. n regiunile defavorizate trebuie create, prin programe speciale, noi ocupaii pentru a slbi presiunea populaiei asupra terenului i a valorifica mai bine produsele agricole.

3. Terenuri neproductive sau slab productive, nativ degradate

Scopul activitii sau a gospodriei silvice este de a obine produse n cantiti ct mai mari pentru pia i consum propriu, variate, de calitate superioar i la un pre de cost sczut. Din punct de vedere ecologic, nu toate terenurile au o capacitate de producie ridicat, solurile prezentnd deficiene n ceea ce privete regimul de nutriie, aero-hidric sau termic. Astfel de soluri sunt slab productive sau neproductive nativ.

n condiii de presiune maare a populaiei asupra terenului, aceste terenuri sunt luate n cultur, iar beneficiarii ncearc s corecteze nsuirile nefavorabile, cutnd s le apropie de cele optime plantelor cultivaate. Aceasta se realizeaz prin lucrri de mbuntiri funciare, numite de uniii specialiti de hidroamelioraii sau de inginerie agricol. Terenurile care se ncadreaz n aceast categorie sunt urmtoarele:

3.1 Terenuri cu deficit de umiditate

Sunt ameliorate prin lucrri de irigaii.

3.2 Terenuri cu exces de umiditate

Sunt ameliorate prin lucrri de desecare i drenaj.

3.3 Terenuri inundabile

Sunt protejate prin lucrri de ndiguire.

3.4 Terenuri cu orizonturi compacte pe adncimea sistemului radicular

Sunt valorificate prin lucrri de

3.5 Terenuri invadate de vegetaie lemnoas nevaloroas Sunt valorificate prin defriare, scarificare i ndeprtarea materialului lemnos.

3.6 Terenuri cu microrelief neuniform sub form de dune de nisip, mameloane, valuri sau trepte provenite din alunecri

Sunt valorificate prin modelri i nivelri.

3.7 Terenuri pietroase

Sunt valorificate prin explozii, scarificare i dislocarea pietrelor de dimensiuni mari.

3.8 Terenuri cu srturi primare Se valorific prin lucrri de desecare-drenaj, irigaii i amendamente.

3.9 Terenuri cu soluri nisispoase supuse deflaiei Se valorific prin modelare, nivelare i irigaii.

3.10 Solurile acide

Se valorific prin amendare i fertilizare corespunztoare.

Nu au fost incluse n aceast categorie amenajarea toreniklor i ravenelor, dei terenurile n mare parte sunt nativ degradate, deoarece o contribuie la formarea i evoluia acestora a avut-o i omul ca agricultor, pstor sau silvicultor. Decizia de a valorifica astfele de terenuri aparine celui care finaneaz investiia: statul - n cazul lucrrilor de interes regional, autoritile locale - pentru cele de interes local i beneficiarul de teren care ste interesat direct. n toate cazurile acestea fac obiectul unor proiecte speciale, care au la

baz studii aprofundate i consultarea populaiei.

Valorificarea solurilor acide se poate realiza fr proiecte speciale, direct de beneficiarul de teren.

Influena schimbrilor climatice globale asupra proceselor de degradare

Din punct de vedere al degradrii terenurilor, schimbrile climatice globale ar putea s determine o accentuare a proceselor de aridizare n partea de sud a Romniei, cu consecine asupra intensificrii procesului de srturare secundar. De aemenea, se poate produce o intensificare a reducerii coninutului n humus pe terenurile neirigate i reducerea stabilitii structurale a solului. n zonele montane i colinare ar putea s creasc frecvena i intensitatea ploilor toreniale, cu consecine asupra accelerrii procesului de eroziune a solului.

ECOSISTEME ACVATICE

Conservarea resurselor de ap, prevenirea i combaterea polurii apelor

Introducere

Apa, una dintre cele mai importante resurse naturale, este vital pentru viaa tuturor organismelor i a ecosistemelor majore, producia de alimente i dezvoltarea economic a omenirii. nc de la primele civilizaii care au trit n bazinele fluviilor Nil, Tigru i Eufrat, creterea i distribuia populaiei a fost n permanen ntr-o strns legtur cu existena surselor de ap dulce. Astzi, aproape 40% din necesarul de hran al populaiei Globului se realizeaz utiliznd irigaiile iar procesele industriale depind n cea mai mare parte de ap. Vzut din spaiu, Terra apare ca o planet albastr. Aceasta nu este doar o simpl coinciden, planeta albastr fiind singura planet din sistemul solar n care exist via, cunoscut fiind faptul c apa i viaa sunt inseparabile. Apa este deci o resurs natural unic, dar n acelai timp este i o resurs limitat. Se cuvine a fi menionate aici cteva dintre funciile importante ale apei pentru toate ecosistemele planetei i modalitile n care ea intervine n viaa oamenilor:

1. importana biologic (prezena n organisme); 2. factor dinamic fundamental al procesului de solificare (apa provoac att procese fizice ct i

chimice cu efecte n alterarea i transformarea materialelor inerte, a rocilor etc. n produi secundari). Este veriga de legtur dintre sol i plante;

3. factor esenial al sistemului natural de climatizare a planetei Terra; 4. funcii: energetic, de rcire, navigaie, agrement etc; 5. funcia de band transportoare a deeurilor i de suport pentru procesele de fabricaie

industrial (n special cele chimice), caracterizat prin faptul c, trecut prin aceast gam larg de utilizri, apa restituit este poluat.

Resursele de ap ale planetei Terra

Se estimeaz c Terra dispune de cca. 1,4 mild. Km3 de ap, dintre care cea mai mare parte, 97,47%, este constituit din apa srat a mrilor i oceanelor, deci care nu poate fi utilizat direct sub aceast form, iar 2,53% din total este reprezentat de apa dulce. Din acest volum de ap dulce, 1,76% este stocat n calotele polare iar continentele conin numai 0,77%, fiind constituit din apa de suprafa - cursurile de ap, lacuri, acumulri i apa subteran. Partea cea mai important din apa continental este constituit din apele subterane, 0,76%, diferena foarte redus, de 0,01%, fiind reprezentat de alte forme, astfel: 0,007% - ap dulce n lacuri i ruri; 0,001% - n mlatini; 0,001% - n sol i 0,001% n atmosfer. (Sursa: I.A. Shiklomona, Global Water Resources - Rev. Nature and Resources, vol. 26, nr.3/1990).

Consumul anual de ap dulce la nivel mondial prezint urmtoarea variaie: - cca. 1000 km

3, n anul 1980;

- cca. 12.000 km3, n anul 2000;

- se estimeaz cca 30.000 km3, n anul 2050. Consumul zilnic de ap pe persoan variaz ntre 50-1500 litri. La nivelul anului 1990, consumul mediu anual de ap dulce, pe fiecare locuitor al planetei, se situa la cca. 800 m3. Hidrologii estimeaz c, din totalul de cca. 40.000 km3/an de ap care se scurge de pe pmnt n mri i oceane, cantitatea de ap uor disponibil pentru omenire se cifreaz la cca. 9.000 km3/an (date statistice la nivelul anului 1990).

Teoretic, apa dulce este prezent n cantitate suficient pe planeta noastr, pentru satisfacerea necesarului unei populaii aflat ntr-o continu cretere. Dar, distribuia inegal a

precipitaiilor n timp i spaiu, poluarea i degradarea continu a surselor de ap i a terenurilor, contribuie la lipsa apei n numeroase zone de pe Glob.

Conservarea cantitativ i calitativ a resurselor de ap disponibile n prezent rmne cea mai simpl soluie n aceast direcie.

Ciclul hidrologic al apei n natur - Bilanul hidrologic

Dac resursele de ap ale planetei sunt limitate, ele sunt ntr-o continu recirculare prin intermediul evaporaiei i evapotranspiraiei ca urmare a energiei solare. Anual energia solar transform cca. 500.000 km3 de ap provenit de pe pmnt i suprafaa apelor (mri i oceane) n vapori de ap, care se rentorc apoi pe pmnt - sub form de ploaie sau zpad, dar nu n aceleai proporii ca i evaporaia (a se vedea ciclul hidrologic al apei n natur).

Cauzele reducerii sau a lipsei de ap

Aceste cauze sunt numeroase. Multe regiuni de pe Glob sunt natural secetoase iar

precipitaiile sunt neuniform distribuite n timp i spaiu. Regiunile aride ale lumii - definite prin precipitaii mai mici dect 300 mm/an, sunt foarte ntinse i locuite de mai mult de 600 milioane de oameni.

Cele mai importante cauze ale reducerii sau lipsei de ap sunt:

1. Variaiile climatice Situaia este complicat pentru variabilitatea natural a precipitaiilor. Sunt zone n lume n care n anumii ani plou mai mult dect n alii, iar n regiunile care sunt natural secetoase, aceste secete prelungite pot fi dezastruoase. Spre exemplu, n perioada 1970-1985, n Africa, a fost

afecatat de secet mai mult de 40% din populaia continentului.

2. Efecte ale degradrii terenurilor Degradarea terenurilor poate fi produs att ca urmare a unor cauze naturale ct i aciunilor antropice necorespunztoare. Degradarea mediului prin defriri masive i iraionale, prin suprapunat etc., are ca efect distrugerea capacitii solului de a nmagazina apa. n regiunile cu vegetaie bun, solul se comport ca un imens burete care absoarbe o mare parte din apa provenit din precipitaii, pe care o elibereaz apoi lent. Dac solul nu poate juca rolul de absorbant, apa provenit din ploile toreniale se scurg n cea mai mare parte n cursurile de ap, producnd i mari inundaii. Inundaiile sunt din ce n ce mai frecvente i grave n numeroase regiuni ale lumii. Pe durata anotimpurilor secetoase sursele de ap subterane nu mai pot fi alimentate.

3. Efecte ale creterii populaiei Lipsa accentuat a apei n lume are drept cauz creterea populaiei i implicit a cererii tot mai mari de ap pentru industrie i agricultur. La fiecare a populaiei, apa fiind o resurs limitat, disponibilul de ap pe locuitor se reduce corespunztor. Estimarea consumului anual mondial de ap, total i pe diferite sectoare de activitate, n perioada 1900-2000, se prezint astfel (tab. 1): (dup I.A. Shiklomona, Global Water Resources - Rev. Nature and Resources, vol. 26, nr.3/1990).

Tabelul 1

Estimarea consumului anual mondial de ap, total i pe diferite sectoare de activitate, n perioada 1900-2000

Nr.

Crt

Sectorul de activitate Consum anual mondial (km3), n anii

1900 1940 1980 2000

1 Agricultura cca. 800 cca. 900 cca. 2200 cca. 3400

2 Industria f.f. mic cca. 100 cca. 800 cca. 1400

3 Consum casnic f.f. mic cca. 50 cca. 150 cca. 200

4 Pierderi din acumulri f.f. mic cca. 25 cca. 100 cca. 150

n ultima jumtate de secol, creterea rapid a populaiei i urbanizarea, mpreun cu schimbrile petrecute n producie i consum, au situat cererea de ap la un nivel foarte ridicat. Deja n prezent omenirea consum mai mult de jumtate din apa de suprafa accesibil. Aceast proporie se ateapt s creasc la cca. 70% n 2025, concomitent cu reducerea cantitii i a calitii apei accesibile din ecosistemele acvatice. Mai mult de un miliard de oameni au acces astzi n lume la o furnizare adecvat i n siguran a apei pentru consumul casnic. n viitorii 30 de ani, mai mult de 5,5 miliarde oameni pot tri n zone care sufer moderat-puternic de resurse de ap. n acest sens, pentru a preveni situaia de mai sus, noi metode sunt urgent necesare a fi ntreprinse pe plan mondial pentru gospodrirea raional i echitabil a resurselor de ap. Legturile dintre resursele de ap, utilizarea lor, dinamica populaiei i protecia mediului sunt prezentate n schema urmtoare (fig. 1).

Fig. 1 Legturile dintre resursele de ap, utilizarea lor,

dinamica populaiei i protecia mediului (prelucrare dup Water and Population Dynamics, Montreal, Canada, 1996)

Consumatori de ap i sursele de poluare

Cele mai mari cerine pentru ap le au agricultura i industria, cu meniunea c agricultura, ca i populaia, scot din circuitul hidrologic local apa utilizat, n timp ce industria o restituie n proporie foarte mare.

Dinamica populaiei cretere, migraie, densitate,

distribuie, urbanizare, mortalitate

Ieiri antropice cantitatea de hran, boli (malformaii la

natere), instabilitate socio-politic, conflicte asupra apei, creterea sau

declinul economic

Utilizarea apei (folosine) agricultur, industrie, consum casnic,

hidroenergie, pescuit, agrement

Ieiri (modificri ale mediului) reducerea volumului apelor de suprafa i

subterane, poluarea apelor, degradarea

terenurilor, degradarea ecosistemelor,

declinul pescuitului, disfuncionaliti ale ciclului hidrologic

Pentru evaluarea necesarului de ap dintr-o activitate industrial se folosesc urmtoarele relaii:

1. P = N - R

n care:

P este cerina de ap (apa proaspt prelevat din surs); N - cantitatea de ap total (necesarul) utilizat n procesul tehnologic; R - cantitatea de ap recirculat intern n procesul tehnologic (de ex. apa pentru rcire).

sau,

2. Rs = P - C

n care:

Rs este cantitatea de ap restitut sursei dup utilizare; P - cerina de ap (apa prelevat); C - consumul de ap necesitat de folosin, nglobat n produsul finit.

Dup provenien apele uzate se pot mpri n urmtoarele grupe principale: 1) Ape uzate menajere: n acest caz poluanii pot fi resturi alimentare, dejecii, spun, detergeni,

microorganisme, ou de parazii etc; 2) Ape uzate din zootehnie: poluanii sunt resturi de furaje, aternut, dejecii, substane uilizate la

splare i dezinfecie, microorganisme, ou de parazii etc; 3) Ape uzate industriale, mprite n:

a) ape de rcire - poluantul fiind cldura; b) ape uzate de splare i transport rezultate de la condiionarea materiilor prime; c) ape provenite din seciile de producie utilizate direct n procesul de fabricaie, ca mediu de

dezvoltare sau de reacie - poluanii sunt substanele provenite din materiile prime i finite. Aceste ape au efectul poluant major.

Principalii poluani ai apelor Poluanii din ape se gsesc sub form de substane dizolvate, substane n stare de dispersie

coloidal i de suspensii variate i sunt constituite din substane organice i substane anorganice. Poluarea organic. Substanele organice aparin dominant celor trei categorii principale: glucide, proteine, lipide. Este specific mai ales fabricilor de hrtie i celuloz, abatoare, industria alimentar, industria petrochimic etc; Poluarea anorganic, caracteristic n mod deosebit industriei clorosodice, (se produce n special cu sruri, ex. NaCl); Poluarea biologic rezult din aglomerrile urbane, zootehnie, abatoare etc. i este caracterizat de prezena microorganismelor patogene care gsesc condiii mai bune n apele calde, murdare, stttoare.

Gospodrirea durabil a resurselor de ap vizeaz urmtoarele aspecte:

1. Asigurarea alimentrii continue cu ap a folosinelor i n special a populaiei prin: - realizarea de noi surse de ap, n special a unor lacuri de acumulare cu folosin complex n zonele deficitare n ap; Resursele de ap subterane de adncime se vor utiliza cu precdere pentru alimentarea cu ap a localitilor; - economisirea i reducerea pierderilor de ap din reelele de distribuie pentru consumatorii casnici sau unitile economice; - realizarea unor sisteme separate de alimentare cu ap pentru industrie i populaie n vederea reducerii costurilor pentru potabilizarea apei.

2. mbuntirea calitii resurselor de ap prin: - retehnologizarea proceselor de producie prin utilizarea unor tehnologii curate; - realizarea de noi staii de epurare i modernizarea celor existente n scopul reducerii substanelor poluante evacuate n apele de suprafa i cele subterane; - elaborarea unui cadru normativ pentru crearea de rezervaii hidrologice i hidrogeologice n vederea protejrii unor bazine i acvifere vulnerabile; - diferite metode i mijloace pentru prevenirea i diminuarea efectelor polurilor accidentale;

- creterea continu a educaiei populaiei privind grija pentru un mediu acvatic curat.

3. Reconstrucia ecologic a cursurilor de ap prin: - mbuntirea i respectiv realizarea unor habitate corespunztoare conservrii biodiversitii; - asigurarea unor debite suficiente pe cursul de ap, mai mari dect debitul ecologic, pentru protecia ecosistemelor acvatice; - asigurarea continuitii de debit pe cursul de ap pentru facilitarea migraiei speciilor piscicole.

4. Reducerea riscului producerii unor inundaii prin: - realizarea unor acumulri cu folosine complexe prevzute cu volum de protecie mpotriva inundaiilor; - realizarea unor ndiguiri n strns corelaie cu cu meninerea sau chiar extinderea unor zone umede n lungul cursurilor de ap; - interzicerea amplasrii de construcii n jurul zonelor inundabile.

5. Crearea comitetelor de bazin - prin implicarea tuturor factorilor din domeniul apelor: statul,

comunitile locale, utilizatorii i gospodarii de ap.

EUTROFIZAREA APELOR DE SUPRAFA

Noiunea de eutrofizare a fost introdus de ctre E. Naumann (1921) i a fost definit de ctre A. Thienemann (1925) n clasificarea lacurilor.

Eutrofizarea const n mbogirea apelor de suprafa cu substane nutritive, ndeosebi cu azot i fosfor, n mod direct sau prin acumularea de substane organice din care rezult substane nutritive pentru plante. (Termenul provine din limba greac: trophos = hran). Fosforul este de regul factorul iniial al eutrofizrii, alte elemente, ca potasiul, magneziul, unele microelemente (cobalt, cupru, zinc, mangan, bor, molibden etc.), i exercit de asemenea influena asupra dezvoltrii vegetaiei acvatice.

Cercetrile sistematice privind eutrofizarea lacurilor naturale i artificiale au fost iniiate n ara noastr n anul 1970, n cadrul unui program de lupt contra polurii apei i aerului, n colaborare cu Programul Naiunilor Unite pentru Dezvoltare (PNUD).

n cadrul ICIM-Bucureti, cercetrile privind procesul de eutrofizare au avut mai mult un caracter tehnic, aprofundndu-se n special aspectele chimice i biologice globale, n scopul identificrii cilor de prevenire a accelerrii ritmului de eutrofizare, consecin a dezechilibrului ecologic. Cercetrile efectuate au cuprins analiza unor cauze multiple de deteriorare a ecosistemelor lacustre, ca efect al impactului activitii umane: aporturile ridicate de nutrieni, influena construciilor hidrotehnice etc.

Prin analiza datelor obinute din msurtori efectuate la un numr de 30 de lacuri din ara noastr, ntr-un interval de peste 10 ani, au fost investigate cauzele i factorii favorizani ai procesului de eutrofizare, manifestrile i indicii specifici rii noastre, precum i principalele criterii de prognoz a ritmului i sensului eutrofizrii.

Cauzele i factorii favorizani ai eutrofizrii

Este cunoscut faptul c substanele nutritive eseniale pentru formarea celulelor vii sunt carbonul, oxigenul, hidrogenul, azotul i fosforul. Azotul este indispensabil n structura celulei iar fosforul este coninut de acizii nucleici i prezint un rol energetic esenial. Sruri ale azotului i fosforului se gsesc n natur sub forma lor anorganic i pot s apar i n coninutul unor ape uzate. Proveniena principal pare s fie ns materia organic. Aceasta, sub influena factorilor fizico-chimici i mai ales ca urmare a atacului bacterian, se descompune, furniznd formele minerale de carbon, azot i fosfor necesare realizrii noilor forme de via.

Acumularea n ap a substanelor nutritive are loc ntr-un ritm mult mai rapid dect creterea numeric a populaiei. Alturi de creterea densitii populaiei, intensitatea activitilor umane determin, la rndul ei, accelerarea procesului de eutrofizare.

Acest tip de poluare a apelor, prin surplusuri de materie organic format, este considerat de fapt o poluare secundar, fiind determinat de dezvoltarea vegetaiei acvatice ca urmare a polurii primare cu substane bogate n azot i fosfor. Acesta este i motivul pentru care epurarea apelor uzate, dup sistemul clasic mecanic i biologic, nu rezolv problema eutrofizrii, fiind necesar o a treia treapt de epurare, n care se elimin formele anorganice de fosfor i azot. Rezolvarea acestei probleme a preocupat i continu s preocupe cercuri largi de specialiti, organismele responsabile de protecia sanitar i de prelucrarea apelor de suprafa n scop potabil, precum i populaia n general.

Folosirea n agricultur n ultimele decenii a unor cantiti tot mai mari de fertilizani pe baz de azot i fosfor, aplicarea ngrmintelor organice de la fermele zootehnice i utilizarea generalizat n economie a detergenilor ce conin fosfor au contribuit n mare msur la accentuarea fenomenului de eutrofizare a cursurilor de ap i a lacurilor de acumulare. Totodat, eutrofizarea apelor se poate produce i pe cale natural, fiind favorizat de temperaturile ridicate -

care creeaz condiii pentru descompunerea mai rapid a resturilor organice-, precum i de apariia de zone cu ap stagnant.

Fazele i consecinele eutrofizrii apelor

n cadrul procesului de eutrofizare se pot distinge cteva faze principale, care nu trebuie

considerate ca absolut strict delimitate cronologic, ntruct ele se suprapun n timp, parial sau total. Astfel, prima faz, consecin direct a creterii concentraiei n substane nutritive a

mediului acvatic, const n dezvoltarea rapid a algelor i a altor plante acvatice. Fenomenul mai este cunoscut i sub denumirea de nflorirea apelor, fiind nsoit uneori de creterea coninutului de oxigen al apelor (aa-numitul Consum Biochimic de Oxigen sau Cerin Biochimic de Oxigen - CBO). Cu ct coninutul de substane organice n curs de descompunere este mai mare, iar temperatura apei este mai ridicat, CBO are valori mai mari, prin urmare, coninutul de oxigen al apei scade mai mult. Ca o consecin imediat, organismele sufer, putnd muri.

Urmeaz apoi descompunerea algelor, care au perioade scurte de via, descompunere care atrage dup sine consumul maxim i epuizarea oxigenului din ape. Cerina crescut de oxigen se manifest mai ales n straturile profunde, unde prin epuizarea rapid a cantitii de oxigen apar condiii anaerobe, din care rezult metan (CH4), hidrogen sulfurat (H2S), amoniu (NH4), unii dintre aceti compui crend stri de disconfort datorit mirosului neplcut care se simte de la distane mari. Cantitatea de substan organic produs depete capacitatea de mineralizare, iar surplusul de materie organic se sedimenteaz, contribuind alturi de aluviuni la colmatarea lacului.

ntruct condiiile anaerobe mpiedic fixarea normal a substanelor nutritive n sedimentele de fund, este favorizat recircularea acestora n ape, crendu-se astfel un cerc vicios. Aceste faze variaz n funcie de condiiile limnologice, pedolitologice, ecologice, climatologice etc., specifice fiecrui bazin hidrografic.

Alte consecine imediate ale eutofizrii apelor de suprafa se refer la deteriorarea calitii apei din punct de vedere igienic i estetic, precum i la dificulti n prelevarea i utilizarea ei n scop potabil i industrial.

Indici de eutrofizare specifici Romniei

Conform STAS 4706-88, n funcie de intensitatea procesului de eutrofizare, lacurile naturale i artificiale se clasific astfel:

- lacuri oligotrofe (grec. oligos = puin, nensemnat); - lacuri mezotrofe (grec. mezos = mediu, mijlociu);

- lacuri eutrofe (grec. eu = bine).

Pentru aprecierea eutrofizrii apelor de suprafa se folosesc urmtorii indicatori (tab. 1): - gradul de saturaie n oxigen (%); - coninutul de azot total (mg/dm3); - coninutul de fosfor total (mg/dm3); - biomasa planctonic (mg substan umed/dm3); - raportul dintre consumul chimic de oxigen i concentraia n oxigen (%). (Plancton = ansamblul organismelor microscopice i parial macroscopice aflate n ptura

superficial a apelor de larg, purtate fie pasiv de cureni, fie cu capaciti de deplasare reduse, fiind dependente la rndul lor de cureni).

Tabelul 1

Indicatori pentru aprecierea procesului de eutrofizare

(conform STAS 4706-88)

Tipul de lac natural sau artificial

Indicatorul Valori admise

oligotrofe mezotrofe eutrofe

Grad de saturaie n oxigen (%) min. 70 40 70 max. 40

Substane nutritive: - azot total (N) (mg/dm

3)

- fosfor total (P) (mg/dm3)

max. 0,3

max. 0,03

max. 1

max. 0,1

min. 1,5

min. 0,15

Biomas fitoplanctonic (mg substan umed/dm3)

< 10 10 20 min. 20

Raport ntre consumul chimic de

oxigen i concentraia n oxigen (%) < 30 30 100 min. 100

nainte de a se face unele detalieri ale procesului de eutrofizare a apelor de suprafa se impune precizarea unor elemente de baz privind limnologia. Dup Naumann i Thieneman (1922), limnologia este tiina apei dulci ca ntreg, care apeleaz la tot ceea ce afecteaz apa dulce. Apele continentale se ntlnesc sub forma a dou mari tipuri, anume: ape de suprafa, numite epigee, i ape de profunzime, numite hipogee.

Apele continentale supraterane sunt de factur predominant curgtoare, regim lotic, i stttoare - sau de regim lentic.

Apele lotice cuprind trei complexe zonale mai importante: cel de izvor sau krenon, de

pruri i ruri sau rhithron i de ruri mari i fluvii sau potamon. Apele lentice cuprind urmtoarele tipuri naturale: lacuri, bli, mlatini, bli temporare,

lacuri sau bli salmastre (15 g sruri/l) i suprasrate. Omul a adugat acestora i cteva tipuri amenajate: lacurile de acumulare (de baraj), iazurile i eleteele.

Apele de suprafa (epigee) se pot clasifica i dup criteriul capacitii trofice sau al posibilitilor existente n privina unor materii prime de genul azotailor i fosfailor, a biomasei productorilor primari pentru consumatori i descompuntori.

Lacul oligotrof reprezint o categorie de lacuri srace n azotai i fosfai, ceea ce face ca producia primar i biomasa autotrofelor s fie redus. De obicei, ca productori primari se identific fitoplanctonul. Producia primar se rsfrnge n dou feluri asupra vieii lacului; n primul rnd consumatorii sunt puini, reprezentnd o biomas redus. n al doilea rnd, cantitatea redus de detritus produs primar sau sec