ECOLOGIE GENERALĂ note de curs Cuprin s CE ESTE ECOLOGIA?....................................................................................................... ............................... 2 TEORIA SISTEMELOR APLICATĂ ÎN ECOLOGIE ................................................................................................ 2 CARACTERUL ANTIENTROPIC AL SISTEMELOR VII ............................................................................................... 3 CATEGORII IERARHICE ÎN LUMEA VIE .................................................................................................................. 4 SCARA SPAȚIO-TEMPORALĂ ............................................................................................................................... 7 MEDIUL DE VIAȚĂ ........................................................................................................................ ................ 9 TEMPERATURA .................................................................................................................... ............................. 10 ELEMENTELE MEDIULUI HIDROLOGIC ÎN BIOTOP ............................................................................................. 13 LEGILE FACTORILOR ABIOTICI ........................................................................................................................... 15 POPULAȚIA ...................................................................................................... .......................................... 17 STATICA POPULAȚIEI......................................................................................................................... ................ 17 EFECTIVUL (N) .......................................................................................................................................... ..... 17 DENSITATEA ..................................................................................................................... ............................. 18 NATALITATEA ŞI RATA NATALITĂŢII .............................................................................................................. 18 MORTALITATEA ŞI RATA MORTALITĂŢII ....................................................................................................... 19 STRUCTURA POPULAȚIEI......................................................................................................................... .......... 21 STRUCTURA PE VÂRSTE ................................................................................................................................ 21 STRUCTURA PE SEXE (SEX RATIO) ................................................................................................................. 22 DISTRIBUŢIA SPAŢIALĂ......................................................................................................................... ......... 23 COMPORTAMENTUL TERITORIAL ŞI IERARHIA SOCIALĂ ............................................................................... 24 HETEROGENITATEA POPULAŢIEI................................................................................................................... 25 DINAMICA POPULAȚIEI ..................................................................................................................................... 25 REGLAREA POPULAȚIONALĂ............................... ................................ ................................ .................. ............ 30 ANALIZA FACTORILOR DE MORTALITATE............................................................... ................................ ....... 30 METAPOPULAŢIA .............................................................................................................. ............................ 32 MODELE CONCEPTUALE DE CONTROL POPULAŢIONAL............................... ................................ ................. 33 RELAȚII INTRASPECIFICE (INTRAPOPULAȚIONALE) ...................................................................................... 34 RELAȚII INTERSPECIFICE (INTERPOPULAȚIONALE) ....................................................................................... 35 ECOSISTEMUL .................................................................................................. .......................................... 38 STRUCTURA SPAȚIALĂ ...................................................................................................................................... 38 STRUCTURA TROFICĂ ........................................................................................................................................ 39 CLASIFICAREA LANŢURILOR TROFICE............................... ................................ ............................................. 40 PIRAMIDE ECOLOGICE .................................................................................................................................. 41 NIȘA ECOLOGICĂ............................... ................................ ................................ ......................... ....................... 42 FLUXUL ENERGIEI ȘI NUTRIENȚILOR............................... ................................ ................................ ................... 44 DINAMICA ECOSISTEMULUI .............................................................................................................................. 45 SCHIMBĂRILE NEDIRECŢIONALE ................................................................................................................... 45 SUCCESIUNEA .................................................................................................................. ............................. 47 BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ........................................................................................................................ ... 51 CE ESTE ECOLOGIA? Din punct de vedere etimologic termenul „ecologie” este format din cuvântul „oikos” care semnifică casă în limba greacă și „logos” cu sensul de cunoaștere, știință. Deci se poate intui că ecologia ar fi știința care studiază mediul înconjurător cu toate componentele sale. Termenul de „ecologie” (ecologie în forma sa originală din limba germană) a fost introdus de Ernst Haekel (1866) ca fiind știința care studiază relațiile dintre organisme și mediu. În prezent ecologia este înțeleasă din perspectiva Teoriei Generală a Sistemelor (Karl Ludwig von Bertalanffy) ca fiind știința ce studiază sistemele supraindividuale de organizare ale materiei vii (populații, biocenoze, biosfera) integrate în mediul lor abiotic, inclusiv sistemul socio-economic uman și relațiile acestuia cu componentele ecosferei. TEORIA SISTEMELOR APLICATĂ ÎN ECOLOGIE Înainte de a începe să discutăm despre sistemele vii trebuie să vedem cum și din ce sunt acestea alcătuite. Componentele recunoscute ale universului nostru sunt materia și energia. Modul în care materia și energia sunt distribuite în cadrul sistemelor, cantitatea, tipul și forma acestora, se numește informație. Astfel, orice sistem conține aceste trei componente: materie, energie și informație. În continuare ne vom referi la aceste trei componente și la schimburile pe care sistemele le realizează cu mediul extern. Criteriul de bază în identificarea și delimitarea sistemului îl reprezintă schimburile de materie, energie și informație pe care acesta le 2 /51 realizează cu mediul extern. Pe baza acestui criteriu putem descrie trei categorii de sisteme: 1.Sistemele izolate sunt acele sisteme care nu realizează schimburi de materie, energie și informație cu mediul extern. 2.Sistemele închise realizează doar schimburi de energie și informație cu mediul extern, dar nu și de materie. 3.Sistemele deschise realizează schimburi de materie, energie și informație cu mediul extern. Trebuie menționat că toate sistemele vii sunt sisteme deschise. Sistemele vii diferă radical de cele nevii deoarece sunt mobile, se pot deplasa în spațiu, se reproduc, au capacitatea de a prelua și metaboliza materie și energie din mediul extern și pot menține condiții interne diferite de mediul extern. Sistemele vii se deosebesc de cele nevii si prin faptul că sunt miniaturizate. Ele pot avea configurații foarte diferite în cantități mici și comparabile de materie, spre deosebire de sistemele nevii. O bacterie, deși este de dimensiuni microscopice, are o complexitate structurală și funcțională ce nu poate fi atinsă de un sistem neviu (cum ar fi un cristal de sare) de dimensiuni comparabile, nici chiar de dimensiuni de sute și mii de ori mai mari. 3 /51 Reprezentarea schematică a structurii ierarhice a unui sistem și a schimburilor de materie, energie și informație realizate de acesta cu mediul extern. Toate sistemele vii sunt organizate. Această caracteristică a sistemelor vii (organizarea) implică existența a două componente structurală și funcțională. Structura se referă la numărul și tipul elementelor componente, la distribuția spațială a acestora, la conexiunile existente între ele precum și la dinamica lor în timp. Funcțiile se referă la implicarea elementelor componente în fluxul de materie, energie și informație. CARACTERUL ANTIENTROPIC AL SISTEMELOR VII O caracteristică proprie a sistemelor vii este caracterul lor antientropic. Într-un univers în plină extindere, a cărui entropie crește și implicit gradul de organizare scade, sistemele vii de pe Pământ își mențin și chiar sporesc complexitatea și gradul de organizare. Aceasta se explică prin caracterul disipativ al sistemelor vii. Acestea preiau energie, materie și informație cu entropie scăzută din mediul extern (corespunzând unui nivel de complexitate ridicat) și exportă energie, materie și informație degradată (cu entropie ridicată). În acest mod este eliminat din sistem excesul de entropie și se permite menținerea și dezvoltarea complexității structurii sistemelor vii. Entropia este o măsură a gradului de dezorganizare a unui 4 /51 sistem. Cu cât entropia este mai mare, cu atât sistemul are o structură mai simplă. Cu cât sistemul este mai complex și are un grad de organizare mai ridicat, cu atât entropia va fi mai scăzută. Sistemele vii realizează un export de entropie, menținând entropia proprie la valori minime. Sistemele vii sunt însă strict dependente de un flux constant de materie, energie și informație pentru a putea elimina excesul de entropie. Orice întrerupere a acestui flux duce la creșterea entropiei sistemului și implicit la dezorganizarea acestuia. La nivel planetar, principala sursă de energie este energia radiantă solară. O mică parte din aceasta este folosită în procesul de fotosinteză, proces în urma căruia energia radiantă este transformată în energia chimică conținută în materia organică care este apoi utilizată de sistemele vii. Energia radiantă solară furnizează astfel sistemelor biologice și ecologice energia necesară pentru menținerea gradului de organizare și pentru creșterea complexității. Orice organism animal este un sistem biologic, cu un grad de complexitate mai mare sau mai mic (mic în cazul unei bacterii, mare în cazul unui mamifer), clar delimitat de mediul extern. Pentru a se menține organismul trebuie să se hrănească. Hrana este alcătuită din materie, cu un anumit conținut energetic și informațional și constituie 5 /51 intrările. (energie termică) și materie degradată energie sub formă de căldură În același timp organismul elimină cu un conținut de energie și informație mai scăzut. CATEGORII IERARHICE ÎN LUMEA VIE Orice sistem viu este alcătuit din elemente componente (subsisteme) și este la rândul său un subsistem al unui sistem mai mare, integrator (suprasistem). Astfel putem delimita un ansamblu de sisteme cu grade de complexitate diferite constituite într-o structură ierarhizată de forma: subsistem sistem suprasistem Sistemele situate pe poziții diferite în această ierarhie coexistă în mod obligatoriu. Astfel, căprioarele ce trăiesc într-o pădure se hrănesc și evită prădătorii pentru a supraviețui, dar se reproduc în cadrul populației din care fac parte. Fiecare căprioară este un subsistem al populației, care devine sistemul integrator. La rândul ei, populația de căprioare este doar un subsistem în cadrul ansamblului de populații de plante, animale și microorganisme din pădurea respectivă. O consecință importantă a organizării ierarhice este că prin asamblarea sistemelor componente în cadrul sistemului funcțional integrator (suprasistemul), apar noi proprietăți (proprietăți emergente), care nu existau la nivelul sistemelor integrate, devenite subsisteme. De aceea, o proprietate emergentă care apare la nivelul unui sistem nu poate fi dedusă doar din studiul proprietăților subsistemelor componente. Apare astfel o diferență între proprietățile emergente și proprietățile sumative (rezultate prin însumarea proprietăților subsistemelor componente). Proprietățile emergente apar datorită interacțiunilor dintre componente și nu datorită unor schimbări în structura primară a componentelor. Exemplu: Proprietăți emergente apărute prin integrarea subsistemelor: a. Organismul uman este homeoterm (are temperatura constantă), dar nu și celulele și țesuturile componente. Astfel, homeotermia poate fi observată 6 /51 doar la nivelul suprasistemului integrator și nu la nivelul subsistemelor componente. b. Proprietățile apei, ca moleculă alcătuită din doi atomi de hidrogen și unul de oxigen, nu pot fi deduse prin studiul atomilor componenți. Odată ce complexitatea sistemului crește, stabilitatea sa este sporită datorită dezvoltării unor mecanisme de reglaj (homeostaziei). De aceea, unele caracteristici devin mai puțin complexe și variabile. De exemplu, rata fotosintezei unei păduri este mai puțin variabilă decât cea a frunzelor sau plantelor individuale, deoarece atunci când unele plante au o rată mai scăzută altele au o rată mai crescută. Sistemele vii sunt extrem de complexe, dar pot fi grupate în patru mari categorii ierarhice: 1. Ierarhia somatică ce include totalitatea sistemelor ierarhizate, vii și nevii, ce intră ca elemente componente în alcătuirea sistemelor biologice. 2. Ierarhia organizatorică ce include toate nivelele de organizare ale materiei vii (numite în continuare sisteme biologice). Un nivel de organizare reprezintă o categorie de sisteme biologice, diferite din punct de vedere structural și funcțional, capabile de existență de sine stătătoare. Criteriul utilizat pentru a stabili dacă un sistem biologic 7 /51 este sau implică ca sistemele elementară și universală de existență a Aceasta nu un nivel de organizare al materiei vii este universalitatea. Individul să cuprindă întreaga materie vie. organizatorică reprezintă forma componente ale unui nivel din ierarhia vieții. Indivizii au o existență în timp limitată genetic și realizează un schimb permanent de materie, energie și informație cu mediul înconjurător (proces numit metabolism). Toate sistemele supraindividuale sunt forme de grupare și organizare a indivizilor. Populația este alcătuită dintr-un grup de indivizi aparținând aceleiași specii, care își desfășoară activitatea în cadrul unei biocenoze. Populația este capabilă de existență de sine stătătoare, din punct de vedere reproductiv, timp nedefinit. Specia este o comunitate reproductivă alcătuită din una sau mai multe populații. Specia este în același timp un sistem biologic (un nivel în ierarhia organizatorică) și un nivel în ierarhia taxonomică. Astfel, specia ca sistem biologic, devine veriga de legătură dintre ierarhia organizatorică și ierarhia taxonomică. Biocenoza include totalitatea indivizilor grupați în populații distincte ce ocupă un anumit biotop (spațiu sau volum fizic). Principala caracteristică a biocenozei o reprezintă relațiile dintre speciile componente (relații interspecifice). Biosfera este învelișul viu al planetei, ce include totalitatea indivizilor de pe Pământ, grupați în populații și biocenoze. Speciile sunt sisteme biologice reale, bine definite, dar în același timp au un caracter contradictoriu. Pe de o parte au un caracter conservator, necesar pentru a-și păstra integritatea în timp și reduce potențialele alterări. Pe de altă parte, indivizii componenți suferă transformări datorită mutațiilor și recombinărilor în cursul evoluției, ceea ce le anulează identitatea inițială. Mai multe mecanisme operează la diferite nivele de complexitate pentru a permite menținerea naturii duale a speciilor. La nivel molecular informația genetică este redundantă: (i) ADN-ul este alcătuit din două catene, (ii) există o garnitură dublă de cromozomi la majoritatea speciilor, iar (iii) setul complet de informații pentru întregul organism este prezent în 8 /51 toate celulele organismelor pluricelulare. În plus, există și o serie de mecanisme, cum sunt sistemele reparatorii ale ADN-ului, precum și mecanismele semi-conservative de replicare ce asigură transferul fără modificări al informației genetice în timp. În pofida excesului de informație genetică și a mecanismelor de protecție care ar trebui să asigure transferul fără modificări sau pierderi de informație, au loc procese opuse, cum sunt mutații și recombinări. Acestea sunt induse de o multitudine de factori, ce acționează la diferite nivele de complexitate codon, genă, cromozom și genom și asigură transformarea continuă a indivizilor componenți. La nivel populațional panmixia, respectiv posibilitatea ca toți indivizii unei populații să se reproducă unii cu alții, este diminuată de o serie de bariere reproductive sau comportamentale care îi limitează importanța. Menținerea coeziunii între populațiile componente ale speciei este de asemenea restrânsă de capacitatea de dispersie limitată a indivizilor componenți și de existența barierelor geografice între populații. Astfel, speciile se dovedesc a fi sisteme contradictorii, instabile în timp, aflate într-o transformare permanentă. 3. Ierarhia sistemelor ecologice include totalitatea sistemelor ce intră în componența ecosferei. Unitatea de bază a ecosferei este ecosistemul. Acesta este alcătuit dintr-o biocenoză împreună cu biotopul pe care aceasta îl ocupă și include inter-relațiile dintre aceste două componente. În funcție de scara spațio-temporală, ecosistemele pot fi grupate în categorii cu grad sporit de complexitate. Astfel, Marea Neagră însumează o multitudine de ecosisteme, de la cele de coastă, la cele din largul mării și la cele de 9 /51 adâncime, dar complexdintr-ununetc.) conectate ceea ce acvatice dune de reprezintă sistem ecologic de sine păduri, (brațele Dunării este alcătuită de ecosisteme.și terestre (grinduri,nestătător. Delta Dunării, Ierarhiaagricole mlaștini mozaic de ecosisteme canale, nisip, 4.de diferite lacuri, etc.), strâns la specie la regn. Spre permite săde o considerăm un earanguri, mergând de taxonomice (numite taxoni)terenuristructurăcare ordinea se implicăcategoriiDe aceea, bazate de primele trei ierarhii pe taxonomicăalcătuită din organizare.nusunt taxonii pe organizare,mare taxonomicăle-amdar nu bazează pe șiordine. incluse cristal ierarhia organizarea Astfel, un ordonată (morfologice, ei morfometrice,suntun după implică ordine, este prezentat anterior specii deosebire ce Astfel, sisteme de sare are o integrează sunt simple suportulorganizarealcătuitÎn timp organizată. rang maietc.), dar nu reprezintă un nuun și număr neviu, șial materiei vii. specieigen conține nivel de aditive care entități ierarhizate. de diverse taxonomice biochimice, Ecosfera biosfera cu din genetice criterii hidrosferă și părți ale litosferei și atmosferei. Ecosistemul este constituit din biocenoza integrată cu biotopul ei. Reprezintă unitatea structurală elementară a ecosferei, capabilă să asigure transferul de materie, energie și informație. Biotopul este constituit din totalitatea factorilor abiotici (nevii) de la local. 4. Ierarhia taxonomică este alcătuită din categorii taxonomice (numite taxoni) de diferite ranguri, mergând de la specie la regn. Spre deosebire de primele trei ierarhii pe care le-am prezentat anterior și care sunt bazate pe organizare, ierarhia taxonomică se bazează pe ordine. În timp ce organizarea implică ordine, ordinea nu implică organizare. Astfel, un cristal de sare are o structură ordonată dar nu și organizată. De asemenea, cărțile dintr-o bibliotecă sunt ordonate după diverse criterii, dar nu sunt și organizate. Taxonii de rang mai mare speciei sunt simple entități aditive și nu sunt sisteme ierarhizate. Astfel, un gen conține un număr de specii incluse după diverse criterii taxonomice (morfologice, morfometrice, biochimice, genetice etc.), dar nu reprezintă un nivel de organizare al nivel materiei vii. 10 / 51 Structura ierarhia a sistemelor vii și nevii.ierarhia sistemelor ecologice ierarhii: (1) biologicenivelelorierarhia categoriilor taxonomice (ierarhia sistemelor ierarhică (ierarhiade integrare (ierarhiaprezentate cele ierarhia (ierarhia ecologică); (4) biologică); (3) Sunt somatică); (2) patru taxonomică). SCARA SPAȚIO-TEMPORALĂ Sistemele vii sunt dinamice în timp și spațiu. În plus, complexitatea lor crește odată ce urcăm în ierarhie, ajungând în cazul biosferei și al ecosferei la nivel planetar. Este necesar ca atunci când dorim să caracterizăm un sistem biologic sau ecologic, să delimităm clar domeniul de spațiu și de timp. Astfel, dacă vrem să caracterizăm dinamica algelor dintr-o baltă temporară vom preleva probe de apă din baltă săptămânal. Dacă vom lua o singură probă, aceasta nu ne va permite să caracterizăm procesele ce au loc. Dacă ne interesează dinamica fagilor dintr-o pădure, nu are sens să mergem și să facem observații săptămânal, ci doar de câteva ori pe an, mai mulți ani la 11 / 51 rând. Scara spațio-temporală este un concept esențial în ecologie și evoluționism. În tabelul de mai jos sunt reprezentate principalele domenii spațio-temporale importante în ecologie. Se observă că există un oarecare grad de suprapunere între domenii, deoarece nivelele sunt integrative. Identificarea domeniului spațiotemporal la care se 12 / 51 studiază structuri se dezvoltă la studiatede care modelele celde deoarece sau procese probleme mari.nu sunt zone restrânse, dupăfoarte iar proceselemaiani,mică zeci pe suprafețe majoresunt laprocesele scară maila scară importantă, dominante Studiile fel de cercetările pe scarăadesea problemeleșide mediu este desfășoară însă Pentru a putea extrapolate.scurt păcate valabile la scări se spațio- ne sute elaborate sunt cel termensă Din și pe întrebările corecte la și să și limităm ceeaadesea la mai corectdimensionăm corect de aplicabilitate. spațio-temporalăce ne scară adresa micăprimite la domeniul importante care temporală, validitatea cu mare, mare. confruntăm, este necesar să nu permite răspunsurilor punem lor scara Scara temporală este Mediulpentrumult ladeșicomplex pentru speciile foarte câțivacâteva lungime este mai mari. Ciclulcursul viață ani pentru animalele de dela Depentru pede varia mai și depinde de organism. microorganisme, mai vieții, poatepoateopentru scurtă mari. an,trăi zeci de dimensiunile spațialăsutelapătrați. microni relativămicroorganisme,asemenea, metri deplasaanimalele și câțiva Pentru diferite și miipoate însă doar cele plantele mari. Un timp mici decât se va și al de variază de străbate este la felîn melc destudiulmmla pătrați. în un pentru ore la o suprafață celei de acvile. de de abordări (plantăpentrude cu una de zeci (la ani, teritoriulpot atingeîlvârste careestede ani). complicatăkilometrii plante, Aparecomparăm o populație depăpădie fisute care evident pe sunt necesare că care melciindivizii câțiva metri Situațiasute de acvilă anuală) valori populației de de dacă Percepția fenomenelor și scara noastră de se și estimează că care variază funcție fiecare specie fie vom apare în prezent 96 și transforma de fag în de parcursul perioadelor dispare, fie ne vom pestepermanentă și scara spațio-temporală. De între pe pentruîncâtdiferițispecienoi. Existența unui oexemplu,Pământ, au existat în care există dispărut Noi ca Extincția, mai exista) vor specii geologice individ este efemeră, între unei ca componentă 900 în noștri evoluție. pe peste zeci, sute de mii sau milioane de ani descendenții specii. timp, astfel vor moartea de fi radical (dacă momentul nașterii și al morții, dar un fiziolog care studiază metabolismul sau respirația la un pește îl consideră pe acesta un sistem stabil. Aceasta deși în fiecare moment mii de celule din corpul peștelui mor, iar altele se formează prin diviziune. Un ecolog care studiază o populație de musculițe de oțet nu este interesat de individ în sine, o musculiță trăind doar câteva săptămâni, ci de populație ca sistem stabil. Perpetuarea populației în timp este rezultatul natalității și al mortalității indivizilor componenți. Mergând mai departe pe scara spațio-temporală, un extraterestru care ar studia viața la nivelul galaxiei ar avea o cu totul altă percepție, asupra dispariției unei specii sau chiar a unei planete. 13 / 51 MEDIUL DE VIAȚĂ Viața tuturor organismelor este expresia mediului în care trăiesc, fiind permanent influențată şi condiționată de o serie de factori ai acestuia. Ca urmare, în sens larg înțelegem prin mediul înconjurător ansamblul tuturor forțelor din univers care influențează organismul individual sau grupările de organisme, deci în acest sens, mediul este general, adică acelaşi pentru toate organismele vii şi este infinit cuprinzând atât forțele terestre cât şi pe cele cosmice. În realitate, mediul nu este acelaşi deoarece valoarea forțelor sale este relativă ceea ce înseamnă că o anumită forță din mediu este importantă pentru anumite specii şi nesemnificativă pentru alte specii. De exemplu, liniile de forță ale magnetismului terestru influențează migrația păsărilor şi este total nesemnificativă pentru viața furnicilor. Fiecare specie acționează ca şi cum ar alege din mediu anumite elemente care sunt adecvate activității sale. Ca urmare, din mediul general se pot delimita medii eficiente şi medii specifice. Mediul eficient este mai restrâns decât mediul general, deoarece nu cuprinde forțele cosmice. În cadrul mediului geografic se pot contura medii specifice, adică acele forțe care au influență nemijlocită asupra anumitor specii. În acelaşi mediu geografic se întâlnesc atât specii de Zootoca vivipara cât şi Rupicapra rupicapra, dar mediul specific pentru Lacerta este reprezentat de locurile însorite de pe pietre, unde se încălzesc, de ascunzătorile unde se retrag în caz de pericol iar hrana lor este formata din insecte, păianjeni. Pentru a doua specie (Rupicapra) este nevoie de terenuri întinse, înierbate pe care să se hrănească, ele sunt influențate de suprapăşunatul oilor care produc degradarea pajiştilor alpine. Mediul specific este alcătuit din două component: mediul fizic abiotic : cuprinde precipitațiile, temperatura şi 14 / 51 umiditatea mediul biotic : alcătuit din totalitatea organismelor Această împărțire este arbitrară deoarece o serie de factori abiotici (temperatura aerului, umiditatea aerului în anumite limite) pot fi influențate de activitatea organismelor. Tausley şi Chipp propun ca termenii de factori abiotici şi biotici să fie reuniți sub denumirea de factori ecologici şi să fie clasificați astfel: Factori climatici: cuprind temperatura, lumina, umiditatea factori fiziografici şi orografici: formele de relief factori edafici: solul, ca mediu de viața factori biotici: organismele cu excepția celor edafice Dacă noțiunea de mediu se raportează nu numai la nivelul individului ci şi la niveluri de organizare supraorganismice, atunci mediul apare structurat în 8 trepte: mediul cosmic – cuprinde toate forțele extraterestre (radiația solară, radiația cosmică, lumina selenară şi planetară) mediul geofizic – forțele fizice ale Pământului (câmpul gravitațional şi magnetic) mediul orografic – formele de relief mediul edafic – solul, ca mediu de viața mediul hidrologic – hidrosfera mediul geochimic – combinația de substanțe chimice din învelişul superficial al planetei mediul biocenotic – biocenozele 15 / 51 mediul biochimicca –urmare combinațiile chimice rezultate a metabolismului viețuitoarelor. Asupra în deliberate terestrăaşacareînconjurător caresimțită,mediuloînconjurător poate raport serie necesitățile cu de acțiuni umane imediate însau să nu se facăse poată afirma că nu există zona din de încât să urmare, în oarecare destinate măsurăomului, omul exercită umane s-au amplificat o ultimul măsură influența perspective. Influențele suprafață timpmediuluimodificării mediului în întrfi divizat în mediul natural şi mediul antropizat (artificializat). Mediul natural Cuprinde fragmente ale scoarței terestre în care fenomenele biologice specifice se desfăşoară în cadrul unor biocicluri naturale, neinfluențate de om. Extins în trecut la nivelul întregii planete, mediul natural şi-a restrâns progresiv aria. Mediul antropizat Este o porțiune din mediul natural în care omul desfăşoară activități specifice conform cu gradul de civilizație. Mediul locuit de oameni este un mozaic de medii naturale şi artificiale, corelate mai mult sau mai puțin din punct de vedere ecologic şi care se poate denumi în sens larg prin noțiunea de oikumen sau în sens restrâns de sit şi desemnează un peisaj modificat de om. Pentru a sublinia şi mai mult dimensiunile contribuției umane la formarea mediului actual şi tendințele acestei contribuții în viitor unii autori propun utilizarea termenului de antroposfera sau noosfera sau tehnosfera. Pentru a evita disocierea completă între mediul natural şi cel creat de om, a fost introdus termenul de ecosfera, care în concepția lui Botnariuc şi Vădineanu reprezintă unitatea dintre biosferă şi toposferă (substrat abiotic ce cuprinde straturi inferioare ale atmosferei, hidrosferei şi straturilor superioare ale litosferei. Biotopul. În sens larg reprezintă locul de viață al unei biocenoze iar în sens restrâns reprezintă spațiul în care trăieşte un individ biologic, împreună cu factorii de mediu care acționează asupra lui. Elementele componente ale biotopului provin şi aparțin atmosferei, hidrosferei, litosferei. Ca urmare, biotopul este alcătuit din substratul geologic – reprezentat de roci cu o anumită structură mineralogică şi structură chimică ; apa – cu insuşirile ei fizice şi chimice; atmosfera şi energia radiantă generată de Soare. Toate aceste componente lipsite de viața formează - 16 / 51 mediul abiotic. TEMPERATURA Temperatura condiționează structura biocenozelor, amplitudinea fluctuațiilor termice, determină 2 categorii de domenii termice : temperaturi capabile cu starea activă a organismelor temperaturi care determină stări latente şi fenomene de anabioza Cel mai adesea ființele vii nu supraviețuiesc în stări active de viață decât pentru un interval termic foarte restrâns, situat între 0-50C, limite între care este posibilă activitatea metabolică normala. În sens larg viața este posibilă în intervalul termic de – 200C şi +100C sub forma unor stări latente cum ar fi chiştii, sporii care trăiesc în apropierea izvoarelor termale din apele oceanice la temperaturi de peste 100C. Pentru fiecare specie sau populație se pot delimita următoarele limite termice : 17 / 51 - temperatura inferioară care organismul moare de frig superioară–– corespunde moare datorită organismul temperaturii letală la căldurii mari temperatura minimă – reprezintă cea mai scăzută temperatură la care un organism se menține activ temperatura maximă – organismul se menține activ temperatura optimă – temperatura căutată de animal la care procesele metabolice se desfăşoară cu cele mai mici pierderi energetice. După modul în care suportă variațiile de temperatură ale mediului extern animalele se împart în : stenoterme – suportă variații mici de temperatură euriterme – suportă variații mari Organismele stenoterme Intervalul de toleranță termică poate fi situat la valori scăzute de temperatură se numesc microterme sau oligoterme iar cele care au aceeaşi limită la temperaturi ridicate se numesc mega sau politerme. Microtermele se numesc stenoterme psihrofile ; specii nivale de artropode. Macrotermele se numesc stenoterme termofile. Stenoterme termofile : viețuitoarele din marile calde, insectele ectoparazite pe păsări şi mamifere. Există şi specii euriterme sau termic ubicviste (broasca râioasă –Bufo bufo, felinele mari, tigrul asiatic). După situația schimburilor energetice dintre organisme şi mediu, animalele se împart în două grupe. poichiloterme- îşi modifică temperatura în condiții de mediu extern : amfibieni şi reptile homeoterme : îşi mențin temperatura constantă : păsări, mamifere Există mamifere la care mecanismele de termoreglare sunt imperfecte, ele nu-şi pot menține temperatura corpului constantă în anotimpul rece, ele se numesc heteroterme. Temperatura împreună cu alți factori ecologici contribuie la răspândirea geografică a animalelor, stabileşte limite de areal, reprezintă un factor limitativ prin valori extreme. De exemplu, lăcusta călătoare nu depăşeşte în areal limita 18 / 51 izotermei de 20C, musca țe-țe nu depăşeşte zona tropicală. Temperatura zero a dezvoltării şi temperatura eficientă Creşterea organismelor, dezvoltarea şi reproducerea lor şi alte activități fiziologice se desfăşoară la anumite temperaturi caracteristice fiecărei specii. Temperatura la care aceste activități încetează se numeşte temperatura zero a dezvoltării sau zero ecologic şi sub aceasta organismul nu mai este capabil să îşi reia funcțiile vitale. Zero ecologic reprezintă ultimul reper termic la care se desfăşoară funcțiile biologice. Temperatura situata deasupra zeroului ecologic se numeşte temperatură eficientă şi organismul îşi poate desfășura activitatea vitala cu eficiența crescută. Temperatura eficientă este diferența dintre temperatura la care trăiește specia şi zero ecologic. O specie își desfășoară dezvoltarea ontogenetică dacă în biotopul în care trăieşte se întrunește un anumit număr de zile, o oarecare suma a temperaturii zilnice: S=(T-K)*D - S – suma temperaturilor zilnice necesare pentru desfăşurarea ciclului biologic - T- temperatura la care trăieşte specia 19 / 51 - K – zero ecologic - D – număr de zile Formula este valabilă atunci când ceilalți parametrii ai mediului sunt în limite normale. De exemplu : insuficiența hranei poate determina prelungirea duratei de dezvoltare chiar dacă temperatura este optimă. Căi de adaptare la temperaturi extreme Mecanismele adaptative ale organismului asigură menținerea balanței termice a individului. Scăderea temperaturii corpului în cazul riscului supraîncălzirii se poate realiza prin următoarele mecanisme : - radiația = cantitatea de căldura cedata pe suprafața - conducția = transferul de căldură între 2 obiecte în contact, datorită diferențelor de temperatură - convecția = pierderea de căldură datorită convecțiilor de aer - evaporația - evapotranspirația Adaptări morfologice În funcție de mediul la care trebuie să se adapteze, se disting adaptări la temperaturi ridicate, în scopul pierderii de energie şi adaptări la temperaturi scăzute, reducerea pierderii energetice. 1. Regula lui Bergmann – într-un grup sistematic de homeoterme talia animalelor creşte pe măsură ce ne îndepărtăm de ecuator spre latitudini mai mari. Această modificare a apărut ca o necesitate a reducerii pierderii energetice la speciile care trăiesc în zonele reci, volumul şi biomasa cresc proporțional cu valorile ridicate la 3 a dimensiunilor liniare pe când suprafața crește numai cu valorile ridicate la 2. Un animal de talie mai mare, o suprafața relativ a corpului mai mică decât un animal de talie mică. De exemplu, pinguinii cei mai mari sunt la latitudini mai mari iar speciile mici la zone temperate. Ursul brun creste în talie de la Sud la Nord. Excepție : struții (zona ecuatoriala) sunt cele mai mari păsări ; felinele mari (zona subtropicala) sunt mai mari decât leopardul. 2. Regula lui Allen – derivă din prima, dimensiunile apendicelor 20 / 51 corporale (membre, urechi, bot) se reduc ca dimensiuni odată cu creşterea latitudinii. Scopul este reducerea pierderii de căldură. De exemplu : fenekul sau vulpea de desert, vulpea polară. Adaptări la temperaturi ridicate ale animalelor Dezvoltarea sub elitre (insecte) a unei cavități în care aerul formează un strat izolant, alungirea picioarelor, coloritul deschis, acoperirea elitrelor cu peri. Adaptări fiziologice şi comportamentale Van’t Hoff susține că la unele animale are loc o creştere a ratei metabolice proporțional cu creşterea temperaturii până la atingerea unor valori letale. Creşterea valorilor metabolice pot fi de 2 până la 4 ori pentru o creştere a temperaturii corpului de 10 ori. Estivarea La vertebrate şi nevertebrate în verile foarte călduroase animalele se ascund în sol, frunzar sau în diferite adăposturi, îşi încetează activitățile vitale se reduce foarte 21 / 51 mult metabolismul bazal şi pot să revină la starea activă atunci când temperatura revine la normal. Fenomenul se poate produce o dată sau de mai multe ori pe sezon. La crustaceele terestre, gasteropode terestre, țestoase de uscat. Modificarea bioritmului circadian Unele specii pentru a evita temperaturile excesive din timpul zilei şiau modificat bioritmul, transformându-se din specii diurne în specii nocturne. Starea de amorțeală Frecventă la numeroase nevertebrate iar dintre vertebrate la poichiloterme. În aceasta stare metabolismul se reduce foarte mult, temperatura corpului se apropie de cea a mediului ambient, animalele se adăpostesc şi uneori se adună în grupuri. Somnul de iarnă sau letargia Hibernare parțiala. Caracteristică mamiferelor homeoterme. În sezonul cald se comportă ca homeoterme obişnuite dar în timpul iernii nu își pot menține temperatura corpului constanta, ca urmare aceasta scade pana la 5-10C. La monotreme, la unele marsupiale, la veveriță, la urs. Hibernarea Hoffman defineşte hibernarea ca şi un proces periodic în care temperatura corpului se adaptează la un nivel scăzut apropiindu-se de cea a mediului. Frecvența respiratorie şi cardiacă se reduce foarte mult. La animale cu talie relativ mică, cu o suprafață a corpului relativ mare în raport cu volumul şi care odată cu scăderea temperaturii mediului se retrag în adăposturi şi devin inactive. În majoritatea cazurilor se declanşează la o temperatură a mediului de 1,5-5C, la unele specii la 5-10C, iar în zona tropicală uscată la temperaturi de 19-23C. Modificări induse : Scăderea temperaturii interne a corpului care ajunge să fie mai mare cu 0,5 pana la 3C față de temperatura mediului Reducerea metabolismului bazal de 10 până la 100 de ori din valorile normale Reducerea ritmului respirator de circa 10 ori față de normal Reducerea ritmului cardiac de 25-30 de ori față de normal Scădereade la de 20 tensiunii arteriale şi a vitezei de circulație a sângelui până ori. Durata este de 3-7 luni fiind influențată de dinamica factorilor 22 / 51 de mediu. Creştereacare pot periclita viața animalelor ducrece marmota, majoritatea bruscă a din zona sau valorile scăzute extreme a hibernarii.din zona temperată. temperată, aricii, întreruperea temporară rozătoarelor Liliecii temperaturii în sezonul la ELEMENTELE MEDIULUI HIDROLOGIC ÎN BIOTOP Mediul hidrologic reprezintă toată hidrosfera, adică apa sub toate formele întâlnite pe Pământ. Cea mai importantă este cea lichidă care vehiculează atomii elementelor chimice dintr-un biotop în altul. Sursele de apă : în ecosistemele terestre sursele principale de apă sunt : precipitațiile care cad în cantități diferite pe suprafața plantei, în funcție de poziția geografică, relief, direcția curenților de aer, clima, tipul de biocenoză. Astfel, în zonele - deșertice 0-250 mm/m2/an - de stepă 250-750 mm/m2/an - temperate 750-1250 mm/m2/an pădurilor ecuatoriale peste 1250 mm/m2/an 23 / 51 Importanța majoră o are şi modalitatea în care precipitațiile din decursul unui an sunt repartizate pe anotimpuri: - zone cu precipitații uniform repartizate – zona ecuatorială şi temperată zone cu precipitații sezoniere Cerințele organismelor animale în raport cu factorul hidric În funcție de acest factor, animalele se clasifica astfel: - specii higrofile – au cerințe mari de apă şi trăiesc în medii umede - specii mezofile – cu nevoi moderate de apă ; acestea suportă alternanța anotimpului secetos cu cel ploios - pecii xerofile – trăiesc în medii cu deficit de apă : deşerturi, stepe În funcție de valența ecologică speciile se clasifica în : - stenohigrice – suportă variații de mică amplitudine ; se includ higrofilele şi xerofilele eurihigrice – suportă variații mari ale umidității din atmosferă. Fiecare ecosistem are un bilanț hidric propriu în funcție de zona, de precipitații, de umiditatea aerului, de structura solului. Intrările de apa în ecosistem se pot realiza de către plantele terestre care absorb apa prin rădăcină, plantele acvatice care absorb apa pe toată suprafața corpului, iar animalele fie prin consumul direct, fie prin hrană, pierderile realizându-se prin transpirație, evaporare şi excreție. Formele de adaptare la deficitul hidric Se întâlnesc la organismele terestre, au scopul de a menține echilibrul bilanțului hidric. La plante se realizează prin următoarele modalități : - reducerea pierderilor de apă : reducerea transpirației, îngroşarea cuticulei, acoperirea acesteia cu peri, ceară, adâncirea stomatelor în cripte, răsucirea frunzelor, reducerea dimensiunii frunzelor şi preluarea funcțiilor de asimilație de tulpină - prin creşterea eficientei de utilizare a apei : prin răspândirea sistemului radicular fie pe orizontală, fie pe verticală - stimularea absorbției apei : prin creşterea presiunii osmotice a celulelor, absorbția umezelii rezultată din ceață, acumularea de apă se face în țesuturile acvifere. La animale reducerea pierderii de apă se realizează prin : - impermeabilizarea tegumentului - reducerea numărului de glande sudoripare - eliminarea de urați solizi - utilizarea apei de metabolism - adaptarea comportamentală prin îngropare în nisip sau căutarea altor adăposturi, fie prin migrarea spre zonele cu sursa de apă. Umiditatea atmosferică este un factor limitativ major pentru că atunci când valorile sale scad, organismele sunt amenințate cu deshidratare. Se poate exprima în 3 moduri : - umiditatea absolută – se exprimă în unități de masă sau de volum - umiditatea relativă – reprezintă raportul dintre cantitatea de vapori existenți în aer şi cantitatea maximă posibilă la o anumită valoare de temperatură şi presiune - deficitul de saturație – reprezintă diferența dintre presiunea maximă a vaporilor de apă în anumite condiții de temperatură şi presiune reală şi atmosferică. LEGILE FACTORILOR ABIOTICI Legea minimului în noțiunea de factori limitanți Factorii ecologici se comportă într-un anumit context al condițiilor locale ca factori limitanți. După Blakman factor limitant înseamnă orice factor din mediu care printr-o concentrație prea mare sau prea mică are efect inhibitor asupra plantelor sau animalelor. Dependența viețuitoarelor față de factorii de mediu în special de aceia care au concentrații foarte mici a fost observat încă din secolul al XIX-lea la organismele vegetale. Ulterior acestei observații Leibig a formulat legea minimului: “Creşterea unei plante este limitată de elementul din sol a cărui concentrație este inferioară unei valori minime absolut necesare desfăşurării diferitelor biosinteze şi concentrații dincolo de care plantele sunt stânjenite în creştere sau creşterea lor încetează”. Ulterior formulării legii minimului s-a constatat că efectele limitative apar şi în cazul factorilor care au concentrații foarte ridicate în mediu depăşind maximul cerințelor organismelor respective şi sumând aceste observații se constată că în cazul organismelor creşterea şi dezvoltarea indivizilor biologici e întreținută pentru fiecare factor abiotic între o valoare minimă şi maximă. Această lege nu se aplică numai elementelor esențiale vieții sau macroelementelor ci tuturor factorilor ecologici. Legea toleranței. Valența ecologică a speciei Un factor ecologic nu acționează limitativ în permanență ci numai atunci când concentrația să depăşeşte anumite valori limită care nu mai pot fi tolerate de ființele vii. Fiecare organism viu prezintă în raport cu diferiți factori ecologici anumite limite de toleranță între care se situează o zonă numit optim ecologic. Legea toleranței : « Succesul unei specii în biotop este maxim atunci când se realizează din punct de vedere calitativ şi cantitativ complexul de condiții de care depinde reproducerea speciei ». De exemplu : larvele de Cicindella lumulata (carambid) se dezvoltă numai atunci când sunt îndeplinite anumite condiții în ceea ce priveşte mediul abiotic, solul în care e depusă ponta e afânat, nisipos, cu un conținut scăzut de humus, bine drenat şi cu o anumită temperatură şi umiditate. Orice specie prezintă toleranță cu o amplitudine caracteristică fiecărui factor ecologic în parte. În intervalul amplitudinii tolerante factorii ecologici acționează asupra indivizilor cu intensitate diferită ceea ce a determinat clasificarea de către Shelford în 5 clase de toleranță : clasa de pesim (unde nu tolerează), două clase de toleranță medii şi una de optim. Clasa de pesim arată limitarea existenței individului prin valori extreme de toleranță. Clasele de toleranță medie cuprind condiții care asigură existența populațiilor în condiții medii, iar clasa de optim se mai numeşte preferendum şi reprezintă zona în care metabolismul se desfăşoară cu eficiență maximă. Valența ecologică Reprezintă posibilitatea unei specii de a popula medii diferite caracterizate printr-o variație mai mică sau mai mare în ceea ce priveşte factorii ecologici. Speciile cu toleranță mare față de factorii ecologici se numesc euribionte, iar cele cu toleranță mică față de factorii ecologici se numesc stenobionte. În puține tipuri biocenotici de numesc speciiExistănumai cele care se euriece întâlnescvorbim despre şi tipuri euritopeDacănumeroase stenecede biotopuri) în abiotice timp numeroasefactortipuri biocenozenenumindu-se alt largăcare se şi specii termeni largă de–biocenoze. (în redusă fațătipuri cele condițiile specii la care sunt același euritope, răspândireaspecii acestea şi Există de specii ubicviste (cosmopolite,un anumit specii şi cu toleranță Toleranțaubicuitaredetermină domestica). referim specii cu toleranță largă față stenotope (puține Musca de biotopuri). geografică factor. ce în de euriece determină o diversitate biologica sporită. Toleranța speciilor față de concentrațiile anumitor substanțe sau factori ecologici pot varia sezonier, anual, diurn sau în raport cu stadiul de dezvoltare ontogenetică a individului (insecte cu larve acvatice, adult zburător, larve stenobionte şi stenotope şi adulții cu toleranță mai mare – la broaşte). Interacțiunea a doi sau mai mulți factori ecologici pot determina modificarea limitelor de toleranță ale speciei față de respectivii factori (exemplu : complexul de factor temperatura şi umiditate – aceeaşi temperatură este suportată diferit la umidități diferite). Valența ecologică a speciilor este capacitatea acestora de a tolera anumite variații ale factorilor de mediu şi reprezintă expresia plasticității genetice a speciei. Reprezentarea grafică a modului în care mediu. Unde indivizii unei rata populații în funcție de valorile unui factor de populației intrinsecă de creştere a se distribuie r reprezintă POPULAȚI A Populația reprezintă forma elementară, necesară și suficientă, de existență de sine stătătoare a speciei din punct de vedere genetic și ecologic. Ca subsistem al biocenozei, populația este influențată atât de factorii abiotici cât și de alte populații din cadrul biocenozei, fie că este vorba de cele cu care stabilește relații trofice (populațiile ce reprezintă hrană și populațiile de prădători), relații de competiție pentru resursa trofică și/sau habitat, prezența unor paraziții sau agenți patogeni. STATICA POPULAȚIEI Reprezintă descrierea formală, cantitativă a unei populații indiferent de specia căreia ii aparține. Din această cauză parametrii statici permit compararea populațiilor unor specii aflate pe trepte evolutive diferite (populația de insecte cu populație de pesti). EFECTIVUL (N) Numărul de indivizi sau biomasa (alge, bacterii, organisme unicelulare), şi reprezintă cantitatea totală de materie vie sub formă de indivizi existentă la un moment dat în populație. Se poate determina prin recensământ sau estimare : - recensământul Reprezintă înregistrarea directă a numărului de indivizi dintr-o populație, fapt care în majoritatea cazurilor e imposibil de numărat. Metoda e aplicabilă doar în cazul populațiilor cu efective reduse şi care trăiesc pe un spațiu restrâns (păsări, mamifere care au tendința de teritorialitate şi care trăiesc în colonii). - estimarea Se colectează eşantioane din arealul populațiilor şi datele se prelucrează statistic. Prelucrarea statistică permite estimarea efectivului real. - metoda pătratelor Colectarea indivizilor de pe suprafețe pătrate de mărimi diferite. Analiza unităților probă şi stabilirea numărului de indivizi pe unitatea de suprafață (la volum în cazul speciilor pelagice). - metoda capturării, marcării şi recapturării În cazul speciilor cu mobilitate mare. Avantaj: permite estimarea efectivului la anumite intervale de timp. Se pot determina ratele de intrare în populație (natalitate sau imigrație) şi ratele de ieșire (mortalitate sau emigrație). Prin aceasta metodă indivizii sunt capturați, marcați prin metode specifice (insecte se vopsesc pe elitre, la reptilele, amfibieni se taie un deget, la păsări, mamifere se utilizează emițătoare sau chipuri sau la păsări se poate practică şi inelarea. Un alt avantaj este ca indivizii sunt e urmăr evo u a or n mp eliberați şi se poat i l ți l î ti . popu a e pr n n răr e de nd v z da or Dinamica mărimii ldin populație il i i i t it lit ții și și a ieșirilor ți i i i t datorităi mortalității șitemigrării.imigrării DENSITATEA Efectivul raportat la unitatea de spațiu, suprafața sau volum. Unitatea de suprafață diferă în funcție de talia speciilor (mamifere – hectare, nevertebrate – m2, la peşti – ha luciu de apă). Determinarea densității are importanță ecologică deosebită deoarece exprimă gradul de încărcare al biotopului – este o măsură a capacității biotopului de a suporta o anumită cantitate de biomasă (resursele pe care le consumă indivizii). Capacitatea de suport şi limita de toleranță variază în maxim şi minim care are semnificație de punct de pessim. Pragul inferior de densitate este cel care asigură supraviețuirea specie în biotopul respectiv, pragul maxim dă limita suprapopulației ( peste care nu se mai pot înmulți). Densitatea optimă corespunde şansei maxime de supraviețuire a populației în respectivul biotop. Conform principiului lui Allee supraviețuirea în populații e defavorizată atât de suprapopulație cât şi de subaglomerare. Supraaglomerarea are ca efect epuizarea resurselor de mediu, intensificarea concurenței intraspecifice, ceea ce duce la destabilizarea populației. Subaglomerarea este defavorabilă deoarece poate micşora şansa de reproducere a indivizilor şi duce la o utilizare ineficientă a resurselor. Noțiunea de efectiv prea scăzut la nivelul populației e relativă fiind dependenta de particularitățile reproductive ale speciei. De exemplu : o specie care are numai unul sau doi urmaşi sau efectivul redus e un pericol pentru existența populației. La speciile la care are multe generații sau au efectivul produs crescut poate fi foarte rapid eliminat. NATALITATEA ŞI RATA NATALITĂȚII Natalitatea reprezintă numărul de indivizi nou apăruți pe unitatea de timp prin diviziune, eclozare, germinație sau naştere. Natalitatea poate avea valori pozitive sau nule. Natalitatea poate fi : - absolută – reprezintă numărul de indivizi ce pot fi produşi de o populație în condiții optime de existență - ecologică – reprezintă numărul efectiv de indivizi produşi de o populație în condiții concrete de existență. În natură există o serie de factori care acționează în mod eficient pentru a frâna creşterea excesivă a efectivului unei populații. Cauzele modificării numărului de indivizi într-o populație pot să fie extrinseci sau intrinseci. Factorii extrinseci sunt legați de factorii abiotici şi biotici, se referă la influența bolilor, prădătorilor, paraziților şi factorilor abiotici nefavorabili care pot determina eliminarea unui număr de indivizi din populație. Factorii intrinseci sunt datorați populației şi în general sunt sub influența genomului. Legat de natalitate cu influența asupra ei sunt fecunditatea şi fertilitatea speciei. Fecunditatea reprezintă performanța potențială sau capacitatea fizică a unei populații în ceea ce privește reproducerea. Fertilitatea e gradul în care această capacitate fizică se concretizează în indivizi viabili . Rata natalității reprezintă raportul dintre natalitate şi numărul total de indivizi dintr-o populație sau cifra etalon Rn=n/N. n/1000, n/10.000 ... Prin indivizi născuți se înțelege şi în acest caz orice individ rezultat din orice tip de reproducere. Rata natalității e condiționată ecologic şi genetic deoarece fiecare specie prezintă un anumit potențial biotic, are o anumită capacitate de a se înmulți şi de a supraviețui. pot limita a acest Factorii ecologici rezistență urmaşievitare ala riscurilor)Pentru asigura unele într-un interval de apariția aurmaşilorcare au au de atunci de îndelungatunde careeşalonatevita în existență au fost ponta fapt,vieții.unui număr strategiitimp supraviețuire mod se dat. deşi fost când condițiile momenteclozați în depusă această acelora specii apărut potențialul biotic al speciei. supraviețuirea din totalitatea celor constauPrin şi anume sau forma de (strategie ade favorabile strategie MORTALITATEA ŞI RATA MORTALITĂȚII Reprezintă eliminarea indivizilor din populație fie prin moarte fiziologică, fie datorită bolilor dăunătorilor, prădătorilor sau altor factori. În funcție de mortalitate se stabileşte longevitatea unei specii. Acesta poate fi fiziologici când exprima durata ciclului de dezvoltare a individului unei specii, sau ecologică, aceasta reprezintă longevitatea medie realizată în condiții concrete de existență. Rata mortalității e raportul dintre indivizii dispăruți într-un interval de timp şi efectivul total al populației sau o cifra etalon Rm=m/N ; m/1000 ..... Înregistrările cu privire la dispariția indivizilor prin moarte pot fi prezentate într-un tabel de mortalitate. Pentru aceasta se utilizează noțiunea de cohortă şi generație. Cohorta = totalitatea indivizilor unei populații care trăiesc într-un interval de timp același eveniment (nașterea, atingerea diferitelor stadii de dezvoltare sau moartea indivizilor). Generația = o cohortă de tip special pentru care evenimentul comun îl reprezintă naşterea relativ sincronă a indivizilor. Cohorta se identifică de obicei prin caractere morfologice. La multe specii în principalele stadii de viață diferă ca înfățișare a indivizilor datorită dezvoltării prin metamorfoză. La speciile unde nu apar aceste diferențieri morfologice se recurge la identificarea cohortelor după curba de frecvență. Se reprezintă grafic dimensiunea indivizilor în funcție de proporția claselor de dimensiuni iar maximele curbei reprezintă cohortele. Tabela de mortalitate urmăreşte modificările datorate dispariției indivizilor unei cohorte începând cu naşterea acestora şi până la moartea ultimului individ. Modelul este preluat din demografia umana şi permite calcularea duratei de viața previzibile (media de viața). În tabela de mortalitate se trece vârsta individului, numărul de supraviețuitori la începutul fiecărei clase de vârste, numărul deceselor ( clase de vârste şi raportul dintre mortalitate şi clase de vârstă respectivă). Prin analiza tabelei de mortalitate se poate întocmi curba de supraviețuire a speciei care poate fi de 3 tipuri : 1. curbă puternic convexă La populațiile la care mortalitatea se produce masiv la ultimele vârste indicate de longevitate. La populațiile umane şi la unele diptere (Drossophilla) 2. forma liniară Pierderea unui număr constant de indivizi la fiecare categorie de vârstă. Foarte rar întâlnită în natură. Apare la hidre. 3. curbă puternic concavă Mortalitatea foarte accentuată în primele vârste. In general la speciile cu prolificitate mare şi care nu îşi îngrijesc descendenții. La acestea se mai pot adăuga încă două variante: - forma în trepte – caracteristică organismelor cu stadii de dezvoltare cu mortalități diferite. curba ușor concavă – este caracteristică unor pești și amfibienilor Ilustrarea curbelor de supraviețuire în trepte 2 – curba ușor concavă, 4 – forma Cunoaşterea tipului de curbă de supraviețuire permite determinarea stadiilor cele mai vulnerabile din viața unei specii. Intervenind în aceste stadii se poate modifica natalitatea sau mortalitatea şi drept consecință evoluția ulterioara a speciei. Se aplică în general în interes cinegetic sau în cazul insectelor dăunătoare pentru combatere. Relația dintre mortalitate și vârstă depinde de strategia de supraviețuire a speciilor. Aceste strategii alcătuiesc un continuum în lumea vie. Strategiile extreme sunt cunoscute sub denumirea de strategie r și strategie K. Strategiile de tip r, caracterizează populațiile ce investesc mai mult în reproducere şi mai puțin în competitivitate (de exemplu, dintre mamifere populațiile de rozătoare). Populațiile cu strategii de tip K se caracterizează prin indivizi Compara ce investesc e n re parame r popu a ona ce carac er zează s ra eg mai puțin în reproducere şi mai mult în sporirea ratei de supraviețuire, prinemărirea prș K competitivității (de exemplu, populațiile de carnivore mari). ți î t t ii l ți li t i t t iil ti i . 20 / 51 Indicele de creştere numerică. Rata de creştere numerică Indicele (q) diferența natalitate şi mortalitate. Rata (Rq) – diferența rata natalitate şi rata mortalitate. Indicatorii care exprimă perspectiva unei populații din punct de vedere demografic. - natalitatea > mortalitatea – q>0 populație în creştere numerica - natalitatea
Comments
Report "ecologie generala-curs-conf. dr. Ştefan zamfirescu"