1ECOLOGIE I DEZVOLTAREA DURABIL

Curs 3

Ecosistemul form elementar de organizare a ecosferei

Funciile ecosistemului energetic

se refer la transferul energiei prin ecosistem, de transport

se refer la circuitul de substane prin ecosistem, de autoreglare

Se refer la meninerea stabilitii ecosistemului

2Funcia energetic a ecosistemului Fluxul energetic continuu este o caracteristic a sistemelor vii i

poate fi definit ca fiind energia transferat de la un nivel trofic la altul n cadrul unui lan trofic.

n interiorul ecosistemelor, fluxul energetic se realizeaz prin relaii trofo-dinamice ntre organisme, n timpul crora energia sufer transformri permanente.

n natur, comportamentul oricrui sistem biologic sau nebiologic se desfoar conform principiilor termodinamicii clasice de conservare i de transformare a energiei.

Principiul conservrii energiei se refer la faptul c energia nu este nici creat i nici distrus ci doar transformat dintr-o form n alta. Intrrile de energie ntr-un sistem trebuie s fie egale cu ieirile. Nimic nu se pierde, nimic nu se ctig ci totul se transform. n orice proces energetic, o parte din energia potenial se transform i

se pierde sub form de cldur.

Funcia energetic a ecosistemului Sursele de energie ale unui ecosistem sunt

energia electromagnetic a radiaiilor solare energia chimic a diferitelor substane

Radiaia solar constituie sursa primar de energie pentru biocenozele ecosistemelor.

Plantele fotosintetizatoare (microfite, macrofite) i bacteriile fotosintetizatoare transform prin fotosintez energia solar n energie chimic nglobat n legturile chimice din substanele organice sintetizate.

Intrarea de energie n ecosistem are loc sub form de energie caloric (radiaii din zona IR) i energie luminoas (domeniul vizibil). Energia caloric nu poate fi stocat dar faciliteaz stocarea energiei

luminoase favoriznd fotosinteza. Energia luminoas poate fi stocat i utilizat de ctre organismele vii

din ecosistem. Substanele sintetizate se acumuleaz formnd biomasa.

3Biomasa Biomasa: Substanele sintetizate i acumulate

de organismele vii biomasa suprateran: se afl deasupra solului i

este format din frunzele, florile, seminele i tulpinile plantelor, microorganismele i animalele care nu vieuiesc permanent n sol

biomasa subteran: se gsete n sol i este format din tulpinile i rdcinile subterane ale plantelor, animalele i microorganismele care triesc permanent n sol

necromasa reprezint cantitatea total de mas organic moart existent n biocenoz

Productivitatea primar Producia biologic reprezint cantitatea de substan organic realizat de un sistem biologic

(individ, populaie sau biocenoz) ntr-un anumit interval de timp.

Producia biologic primar (producia primar) reprezint cantitatea de substan organic sintetizat de plantele verzi (macrofite, microfite), de bacteriile fotosintetizatoare i bacteriile chemosintetizatoare (sintetizeaz materie organic din substane anorganice sub aciunea energiei chimice) ntr-un biotop terestru sau acvatic, corespunztoare unei anumite perioade de timp.

Productivitatea primar brut PPB reprezint cantitatea total de energie fixat prin fotosintez de organismele autotrofe (organismele care utilizeaz pentru hran substanele minerale, n general dizolvate n ap - dioxid de carbon, ioni carbonat, azotai, fosfai) din ecosistem i se exprim n J/m2zi sau kg/hazi. Deoarece toat energia fixat de plante este convertit n zaharuri, este teoretic posibil ca energia fixat de plante s fie msurat prin cantitatea de zaharuri produse. O parte din aceast energie este folosit de productorii primari pentru desfurarea proceselor metabolice ale acestora (sinteze organice, reproducere, micare, respiraie), iar o alt parte se acumuleaz sub form de substan organic a celulelor i esuturilor.

Productivitatea primar net PPN reprezint cantitatea de materie organic acumulat sub form de biomas prin sintez (fotosintez, chemosintez) de ctre productorii primari (PPB minus cantitatea de materie organic consumat prin respiraie pentru desfurarea proceselor metabolice, notat cu R). Astfel PPN reprezint substana organic acumulat sub form de rezerv i disponibil ca hran pentru nivelul trofic al fitofagilor.

PPN = PPB R

4Fluxurile de carbon i de energie liber ntr-un ecosistem ntre nivelurile trofice energia se transfer sub form de energie

chimic rezultat din fotosintez i chemosintez.

Intensitatea i eficiena fotosintezei depind n principal de urmtorii factori:

sursa de energie, cantitatea de dioxid de carbon, reciclarea nutrienilor de ctre

bacterii, temperatur.

Dioxidul de carbon rezult att din respiraia plantelor, animalelor i bacteriilor, ct i din alte surse (mineralizarea materiei organice moarte).

Cea mai mare parte a nutrienilor provine din excrementele animalelor sau din descompunerea plantelor i a animalelor dup moarte.

Intensitatea activitii bacteriilor depinde de anumite enzime, vitamine sau alte substane eliminate n mediu de ctre plante i animale.

Valori ale productivitii primare nete

30000 4500tropical

17100 3400temperatmlatini srate

30000 4500perene

12000 2400tropical

anuale

12000 2400perene

8800 1320temperat

plante agricole

anuale

14000 2100tropical

20000 4000conifere

4800 1200temperat

copaci cu frunze cztoare

pduri

14000 2100tropical

11600 1740temperat

6800 1700tropicalape marine

2400 480temperat

macrofite submerse

ape dulci

2400 1200temperatlacuri poluate

800 400temperatlac

800 400-ocean

400 200-

fitoplancton

deert

Productivitatea(kcal/m2/an)Climat

BiotaProductori specificiMediu/ecosistem

5Productivitatea primar Eficiena ecologic a produciei primare este definit ca fiind raportul dintre energia consumat

pentru fotosintez sau chemosintez i energia primit. Eficiena produciei nete (%) reprezint raportul dintre energia consumat (intrat) i energia

asimilat. Pentru psri eficiena produciei nete este mai mic de 1%, pentru mamifere mici mai mare de 6%. Eficiena produciei nete este invers proporional cu activitatea nivelului trofic respectiv. Astfel pentru organismele endoterme (organismele care au o temperatur a corpului mare i constant, care nu depinde de temperatura mediului, numite uneori organisme cu snge cald) eficiena produciei nete este 1-6%, iar pentru cele ectoterme (organismele care au o temperatur a corpului variabil apropiat uneori de cea a mediului organisme cu snge-rece) eficiena produciei nete poate ajunge la 75%.

Eficiena produciei brute EPB (%) poate fi calculat ca produsul dintre eficiena asimilrii i eficiena produciei nete, adic:

EPB= [(asimilare/ingerare)x100]x[(producie/asimilare)x100] = producie/ingerare Eficiena produciei brute pentru animale terestre cu snge este mai mare de 5%, pentru unele

psri i mamifere de talie mare este mai mic de 1%, pentru insecte este 5-15%, iar pentru unele animale acvatice este mai mare de 30%.

Eficiena produciei nete a plantelor reprezint raportul dintre productivitatea primar net i productivitatea primar brut. Pentru cele mai multe plante, domeniul de valori al eficienei produciei nete este 30-85%, pentru plantele din zona temperat care au o cretere foarte rapid valoarea eficienei este 75-85%, iar pentru plantele din zona tropical este 40-60%.

Eficiena de exploatare reprezint proporia produciei unui nivel trofic care este consumat de organismele situate pe nivelul trofic superior.

Eficiena ecologic poate fi definit i ca produsul dintre eficiena de exploatare i eficiena produciei brute.

Rata acumulrii de biomas (ani) reprezint raportul dintre cantitatea de biomas din ecosistem (kg/m2) i viteza producerii biomasei (kg/m2.an) = rezervor/flux.

Productivitatea secundar Productivitatea secundar reprezint energia acumulat n biomasa organismelor heterotrofe

(organisme care i sintetizeaz materia celular din materie organic, care reprezint att surs de energie ct i surs de carbon).

Productivitatea secundar reprezint producia realizat de consumatori. Productivitatea secundar provine din productivitatea primar net realizat de plantele fotosintetizante, bacteriile fotosintetizante i chemosintetizante.

Energia stocat n biomasa productorilor primari este transferat sub form de hran pe nivelurile trofice urmtoare reprezentate de consumatori i descompuntori.

O parte din hran este asimilat i utilizat pentru sinteza propriilor compui, iar o alt parte este eliminat sub form de fecale i urin.

O parte din substanele asimilate servete pentru nevoile energetice ale consumatorilor (metabolism), iar alt parte se acumuleaz sub form de biomas.

Viteza de acumulare a substanei i energiei sub form de biomas la nivelul consumatorilor prin intermediul lanurilor trofice reprezint productivitatea secundar.

Eficiena produciei secundare (nete) este dat de raportul dintre productivitatea secundar i energia asimilat.

La animalele fitofage eficiena este mai mare fa de animalele carnivore deoarece animalele fitofage se deplaseaz mai puin n cutarea hranei (plante) i deci energia consumat este mic.

Eficiena unui nivel trofic al consumatorilor constituie eficiena ecologic dat de raportul dintre productivitatea secundar a nivelului trofic respectiv i productivitatea nivelului precedent.

Eficiena depinde de structura nivelurilor trofice i este mai mare n cazul n care nivelul trofic conine un numr mai variat de specii fitofage deoarece productivitatea unui astfel de nivel va fi mai mare fa de nivelul n care speciile de animale sunt mai puin diversificate.

Eficiena ecologic are valori cuprinse ntre 5 i 20%.

6Energia n ecosistem Capacitatea unor anumite molecule de a capta i utiliza

eficient cantiti mici de energie reprezint caracteristica principal a vieii.

Totalitatea reaciilor chimice care au loc ntr-un organism se numete metabolism.

Acumularea i utilizarea energiei sunt bazele metabolismului.

Aproape toat cantitatea de energie necesar vieii provine de la soare prin fotosinteza plantelor.

Energia este acumulat ca energie potenial n legturile chimice ale compuilor chimici.

Fotosinteza Prin fotosintez energia electromagnetic provenit

de la soare este transformat i nmagazinat ca energie chimic potenial prin oxidarea apei i utilizarea CO2 ca surs de carbon.

CO2 + H2O + radiaie solarcompui organici + O2 + cldur[CH2O]n

O parte din energia capturat este pierdut sub form de cldur.

n procesul de fotosintez se utilizeaz doar radiaia situat n domeniul lungimilor de und caracteristice luminii albastre i violet, iar din energia capturat doar 1% este transformat n hran.

7Ciclul fotosintezei i oxidrii absorbia i cedarea de energie

Chemosinteza Sinteza de materie organic se poate realiza i prin oxidarea unor compui. Exist anumite bacterii numite chemoautotrofe care sintetizeaz substan organic

folosind energia produs prin oxidarea unor substane anorganice n locul energiei solare. Acest proces poart numele de chemosintez.

Un numr important de astfel de bacterii se pot dezvolta chiar n absena oxigenului, dac exist dioxid de carbon i energie provenit din scindarea anumitor legturi chimice.

unele dintre ele utilizeaz acid sulfhidric din cenua vulcanic producnd carbohidrai [CH2O]:CO2+ 2H2S + [CH2O] + H2O + 2S

unele specii pot oxida hidrogenul:CO2 + 2H2 [CH2O] + H2O

sau chiar molecule mai complexe cum ar fi de exemplu izopropanolul:CO2 + 2CH3CHOHCH3 [CH2O] + H2O + 2CH3COCH3

n general procesul de fotosintez poate fi descris astfel:CO2 + 2H2A [CH2O] + H2O + 2A

n care H2A (de exemplu H2O sau H2S) este un compus care se oxideaz la A. Rolul H2A este acela de a dona hidrogen n procesul de obinere a carbohidrailor,

compui cu coninut energetic mai mare dect al dioxidului de carbon

8Oxidarea biologic Oxidarea biologic reprezint procesul (uneori o serie de procese)

prin care energia din carbohidrai [CH2O]n este utilizat de ctre organisme cu obinerea, ca produi finali, a dioxidului de carbon i a apei.

Glucoza reprezint o zaharid ce se obine n procesul fotosintezei i poate fi utilizat pentru exemplificarea reaciilor de oxidare:

C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 688 kcal/mol

Oxigenul ajunge n organism prin respiraie i produce oxidarea carbohidrailor cu eliberare de energie.

Glucoza disociaz n dou etape, acest proces de descompunere decurgnd lent n condiii normale de temperatur.

Organismele animalele vertebrate utilizeaz carbohidraii, grsimile i proteinele pentru a produce energie, acetia fiind descompui n uniti moleculare mici nainte ca procesul de oxidare s nceap.

Oxidarea i formarea carbohidrailor la organismele vii

9Circulaia energiei n ecosistem

P - productori primari, C1 - consumatori primari (fitofagi), C2 - consumatori secundari de ordinul I (carnivore primare), C3 - consumatori secundari de ordinul II (carnivore secundare), C4 - consumatori teriari sau de vrf, G - pierderi de energie

Circulaia energiei n ecosistem n lanurile i n reelele trofice viteza de transfer a energiei are valori diferite,

caracteristice. Dup ce energia radiant a ajuns la sol i, astfel, la ecosistem, viteza de transfer al energiei se reduce, n funcie de dinamica ecosistemului receptor n momentul respectiv. n fiecare organism, energia se acumuleaz ntr-un anumit interval de timp, dup care traverseaz lanurile, respectiv reelele trofice, cu viteze bine definite, caracteristice mediului traversat.

Viteze mari de transfer al energiei se nregistreaz n cazul ecosistemelor tinere i cu un numr mic de specii. n ecosistemele mature, cu numr mare de specii i cu o configuraie complex a reelelor trofice, datorit faptului c fluxul de energie se "ramific" ca urmare complexitii reelei trofice, viteza de transfer al energiei scade. Datorit acestui fapt ntre ecosistemele acvatice i cele terestre apar diferene n ceea ce privete viteza de transfer al energiei. Prin utilizarea fosforului marcat (32P) s-a demonstrat c n cazul ecosistemelor acvatice fluxul energetic se realizeaz ntr-un numr mic de zile. n cazul ecosistemelor terestre viteza de transfer al energiei este mai mic dect n cele acvatice.

Transportul energiei prin ecosistem se supune urmtoarelor principii: productivitatea net scade de la nivelul productorilor la cel al consumatorilor, raportul dintre

niveluri fiind de 1/10; raportul dintre cantitatea de energie care se pierde prin respiraie i productivitatea brut

crete de la nivelul productorilor primari spre cel al consumatorilor teriari sau de vrf; eficiena utilizrii energiei disponibile crete de la nivelul productorilor primari spre cel al

consumatorilor teriari sau de vrf.

10

Circulaia materiei n ecosistem Circulaia materiei ntr-un ecosistem depinde de structura ecosistemului

deci de structura biocenozei i biotopului. Circulaia materiei se realizeaz n ambele sensuri.

La nivelul biotopului circulaia elementelor chimice se realizeaz prin intermediul soluiilor apoase sau al gazelor, iar la nivelul biocenozei prin lanurile trofice.

Organismele vii acumuleaz elementele chimice din mediul nconjurtor, le rein o perioad de timp, i apoi le elibereaz din nou n natur.

Importan prezint modul n care organismele vii (biocenoza) dintr-un anumit biotop (suprafa de pmnt sau volum de ap) acumuleaz, transform i transport materia.

Trecerea elementelor chimice din biotop n biocenoz se face selectiv. Selectivitatea este realizat de productorii primari.

O parte din elementele chimice sunt reinute i utilizate n sinteze pe nivelurile trofice superioare, iar o alt parte este eliminat sub form de deeuri metabolice.

Eliminarea este, de asemenea, un proces selectiv. Transferul elementelor chimice din biotop n biocenoz are loc prin procese de respiraie, transpiraie, excreie, fecale, prin organismele animale sau vegetale moarte, iar transferul elementelor chimice din biocenoz n biotop se realizeaz prin mineralizarea substanelor organice de ctre descompuntori.

Circuitul materiei n ecosistemele terestre Elementele chimice se gsesc sub form de combinaii n patru sfere (rezervoare)

diferite: atmosfera const dintr-un amestec de gaze i aerosoli i reprezint masa de aer ce

nconjoar planeta (carbonul din dioxiul de carbon, azotul n stare gazoas) geosfera include solul, sedimentele i rocile care formeaz partea solid a Pmntului

(calciul din carbonatul de calciu, potasiul din feldspat) hidrosfera reprezint masa de ap (solid i lichid) situat la suprafaa sa i care

traverseaz ntreaga geosfer (azotul din azotaii dizolvai, fosforul din fosfai, carbonul din carbonai etc)

biosfera reprezint masa vie a Pmntului (carbonul din celuloz sau grsimi, azotul din proteine, fosforul din ATP, etc.). Organismele vii, cadavrele i corpurile aflate n descompunere pot fi considerate compartimente care conin elemente n form organic

Studiul proceselor chimice care au loc ntre aceste compartimente i n mod deosebit studiul fluxurilor dintre elemente sunt realizate n cadrul tiinei care se numete biogeochimie.

Rspndirea substanelor naturale sau poluante la suprafaa pamntului se analizeaz prin intermediul modelelor geochimice sau a circuitelor elementelor, care prezint o deosebit importan n evaluarea modificrilor ce pot surveni n urma interveniei umane n fluxul acestora.

Circuitele biogeochimice reprezint un concept care reflect dinamismul unor procese complexe de transport, transfer, transformare i nmagazinare a elementelor chimice, a compuilor sub forma crora se gsesc acestea, n geosfer, atmosfer, hidrosfer i biosfer.

Termenul de circuit bio-geo-chimic exprim interaciunea dintre lumea organic (bio-) i anorganic (geo-) i este bazat pe chimismul (chimic) i transferul (circuit) elementelor chimice i a compuilor.

Prin circuitul materiei n biosfer se realizeaz perpetuarea strii de echilibru a acesteia.

11

Circuitul apei

Circuitul apei

12

Circuitul elementelor Substanele nutritive sunt asimilate i apoi eliminate de ctre ecosistemele terestre ntr-o

varietate de forme. Rezerva de substane nutritive s-ar putea evalua prin identificarea i caracterizarea cantitativ a proceselor la care acestea particip.

Rezervele n anumite elemente chimice din unele ecosisteme pot fi mai mult sau mai puin n echilibru, cantitile intrate fiind egale cu cele ieite (intrri = ieiri).

n alte cazuri intrrile depesc ieirile, iar substanele nutritive se acumuleaz n compartimentele biomasei i a materiei organice moarte (intrri - ieiri = rezerv).

Un alt caz este acela n care ieirile depesc intrrile dac organismele (ecosistemele) sunt afectate de un eveniment cum ar fi focul, o desfrunzire masiv provocat de o invazie de lcuste, defriri pe scar larg sau strngerea recoltelor de ctre om (ieiri - intrri = pierderi).

Raportul dintre intrrile i ieirile elementelor chimice din ecosistem variaz n funcie de anotimp, de biocenoz i de stadiul succesional al ecosistemului. Astfel n funcie de anotimp, intrrile cele mai mari de elemente nutritive n ecosistemele terestre se realizeaz primvara i vara.

Pentru sinteza materiei organice, organismele vii au nevoie de circa 40 de elemente chimice pe care i le asimileaz din atmosfer, precipitaii, aerosoli, din dezagregarea rocilor, eroziunea solului i descompunerea organismelor moarte. Unele dintre aceste elemente sunt folosite n cantitate mai mare (C, N, H, O, K, P, S), iar altele n cantitate mai mic (Ca, Fe, Mg, Na, Mn, Co, Ni).

n orice ecosistem terestru exist un circuit local al elementelor prin reciclarea materiei organice moarte i splarea, de pe frunze sau alte pri ale plantelor de ctre precipitaii a substanelor minerale rezultate din transpiraie.

Descompunerea materiei organice se realizeaz cu vitez mai mic ntr-o pdure fa de o pajite.

Intrrile de elemente minerale din biotop n biocenoz i revenirea lor n biotop depind de stadiul de maturare al ecosistemului. De exemplu, n biocenozele tinere, aflate n cretere are loc acumularea i stocarea unei cantiti mari de elemente nutritive.

Circuitul carbonului

13

Circuitul oxigenului

14

Circuitul azotului

15

16

Circuitele potasiului, calciului, fierului, magneziului i siliciului Eroziunea rocilor i a solurilor este sursa principal din care provin elementele nutritive

cum ar fi potasiul, calciul, fierul, magneziul i fosforul care pot fi preluate de rdcinile plantelor.

Eroziunea mecanic este cauzat de procese cum ar fi nghearea apelor i creterea rdcinilor n crevase (crpturi). Totui mult mai importante pentru eliberarea elementelor nutritive sunt procesele de eroziune (alterare) chimic.

De o nsemntate deosebit este carbonatarea, n care acidul carbonic reacioneaz cu mineralele pentru a elibera ionii de calciu i potasiu, de exemplu.

Simpla dizolvare a mineralelor n ap elibereaz substane nutritive din roci i din sol. Acelai rezultat se obine i n urma reaciilor de hidroliz care implic acizii organici eliberai de

rdcinile plantelor, ciuperci sau licheni. Intrrile de calciu n ecosistem se mai realizeaz prin descompunerea organismelor

moarte. Accesibilitatea potasiului n plante i biocenoz este influenat de excesul de umiditate

din sol. Prin schimb cationic potasiul trece din soluia solului n complexul adsorbitiv. Acesta se gsete n sol sub form de ioni K+ care reacioneaz cu anionii sulfat, azotat i

formeaz compui solubili ce sunt asimilai de microorganisme i plantele superioare. Potasiul este indispensabil vieii plantelor avnd urmtoarele funcii: realizeaz metabolismul

substanelor, stimuleaz sinteza proteinelor i activarea a 40 de enzime, stimuleaz sinteza clorofilei i intensitatea fotosintezei, translocarea substanelor organice prin fotosintez n alte organe, mrete rezistena plantelor la ger i boli criptogamice, influeneaz pozitiv productivitatea primar.

Calciul este esenial pentru creterea i funcionarea vrfului rdcinilor, asigur echilibrul hidric celular, neutralizeaz unii acizi organici (unii dintre ei fiind toxici - acidul oxalic), nltur aciunea unor ioni n exces.

Siliciul stimuleaz procesul de cretere i de rezisten.

Circuitul natural al materiei ntr-o pdure

17

Influenta activitatilor umane Activitile umane determin un aport de materiale n acest circuit,

materiale care se integreaz mai mult sau mai puin n circulaia natural. Efectul perturbator al materialelor care conin aceleai specii chimice cu cele care exist i n circuitul natural depinde de cantitatea eliberat n mediu raportat la cea din circuitul natural.

Poluarea, ca fenomen de dereglare a circuitului natural, este cea mai grav n cazul introducerii n acest circuit de compui sintetici, cu structuri diferite de cele ale compuilor produi de natur.

Prin incendiere materialele vegetale ale unui ecosistem terestru se pot transforma n dioxid de carbon ntr-un timp foarte scurt i deci astfel emisiile vor fi mai mari fa de capacitatea ecosistemul respectiv de a-l asimila. In cazul azotului pierderea sub form gazoas poate fi de asemenea impresionant.

Perturbri ale circuitelor naturale au loc i prin defriri i recoltri. Introducerea de ctre om de noi specii exotice ntr-un alt biotop a alterat

deseori funcionarea ecosistemului caracteristic biotopului respectiv i implicit circuitul materiei n ecosistemul respectiv.

Alte activiti antropice importante care contribuie la modificarea circuitului natural al materiei prin ecosistem se refer la eliminrile n atmosfer de gaze poluante (oxizi ai azotului, oxizi ai sulfului, materii organice volatile, CO, CO2), pulberi n suspensie.

Circuitul biogeochimic al elementelor chimice n ecosistemele acvatice

n ecosistemele acvatice cantitatea necesar de elemente nutritive este asimilat din ap.

Elementele biogene (nutrienii) cele mai importante pentru ecosistemele acvatice sunt: azotul, fosforul, fierul, siliciul, magneziul, calciul, manganul i cuprul.

Exist un consum foarte mare de fosfor i azot. Sursa principal de elemente nutritive o constituie

descompunerea organismelor vegetale i animale moarte.

Un rol important n transportul materiei n ecosistemele acvatice l prezint circulaia pe vertical a apei, care antreneaz de la fundul bazinului sau al albiei ctre suprafa elementele chimice biogene.

18

Circuitul azotului n ecosistemele acvatice Intrarea azotului n ecosistemul acvatic se realizeaz prin dizolvarea lui din

atmosfer n ap, prin oxizii de azot antrenai de precipitaii, prin scurgerile superficiale terestre care antreneaz azotul sub form de compui sau din detritusul organic. Azotul liber dizolvat este fixat parial de unele alge, mai ales cianofite i de unele bacterii facultativ anaerobe care l transform n azot organic.

Prin intermediul lanului trofic azotul organic ajunge n organismele animale. Dup moartea algelor, microfitelor i a animalelor cea mai mare parte a azotului organic intr n circuitul bacterian, iar o alt parte este depus n sedimente.

n circuitul bacterian, azotul organic este transformat n amoniac, amoniu, azotii i azotai sub aciunea bacteriilor specifice. Azotul sub form nitric este utilizat din nou de plante i intr din nou n lanul trofic. Astfel n circuitul acvatic azotul nu se pierde. Din ap el trece n corpul plantelor i mai apoi al animalelor, prin descompunerea materiei moarte se depune n sedimente sub form de compui humici sau de detritus organic care este consumat de organismele detritivore.

Defriarea pdurilor i deselenirea ogoarelor conduc la o cretere substanial a fluxului nitrailor n apelele curgtoare i la eliminarea de oxizi de azot n atmosfer.

Utilizarea ngrmintelor minerale i organice n exces contribuie la creterea coninutului de azot din apele freatice. Prin splarea solului compuii cu azot din ngrminte ajung n apele curgtoare i lacuri favoriznd apariia eutrofizrii (creterea productivitii biologice, a biomasei algelor planctonice).

Cea mai important perturbare a ciclului azotului datorat activitilor antropice apare ca urmare a eliminrii n atmosfer a unor cantiti importante de oxizi de azotrezultai din procesele de combustie a combustibililor fosili, din diverse procese industriale i din gazele de eapament. Oxizii de azot atmosferici sunt transformai n cteva zile n acid azotic care contribuie la creterea aciditii precipitaiilor.

Circuitul fosforului n ecosistemele acvatice Fosforul intr n ecosistemele acvatice prin apele de precipitaie care spal solul, din

descompunerea organismelor moarte i excretelor animale. Fosforul dizolvat n ap particip la dou cicluri interconectate: biochimic i geochimic.

Ciclul biologic const n asimilarea fosfailor de ctre plante (microfite - organisme vegetale de dimensiuni foarte mici, vizibile cu lupa sau microscopul i care au rolul productorilor ntr-un ecosistem i macrofite - organisme vegetale superioare de talie mare, vizibile i care au rolul consumatorilor ntr-un ecosistem), integrarea acestuia n materia vie prin intermediul lanului trofic, urmat de eliminarea sa n ap prin mineralizarea plantelor i animalelor moarte, iar n final o nou asimilare a acestuia de ctre plante.

Ciclul geochimic const n includerea fosforului n compuii humici (compui organici din sol cu macromolecule cu structur foarte complex, rezultate n urma policondensrii i polimerizrii compuilor organici de descompunere) sau n adsorbia acestuia pe particulele de argil. Compuii fosforului legai de sedimente sunt scoi din circuit pentru un anumit timp. Cu toate acestea el poate fi extras din sedimentele humice de ctre unele alge i bacterii bentinice i reintrodus n circuitul biologic, dar nu poate fi extras din sedimentele argiloase.

Activitile umane influeneaz i circuitul fosforului. Circuitul fosforului este afectat n principal de pescuit. Astfel pescuitul marin transfer n fiecare an

circa 50.106 tone de fosfor din ocean pe uscat. Alte surse de perturbare a circuitului fosforului n ecosistemele acvatice le reprezint: utilizarea

ngrmintelor, a detergenilor cu fosfai, defririle, eroziunea solului. Toate aceste surse au ca efect principal introducerea n biotopurile acvatice receptoare a unor cantiti mari

de fosfor (din deeuri agricole i apele uzate menajere) i de azot (n special din deeuri agricole) care are drept consecin creterea productivitii fitoplanctonului (componenta vegetal a planctonului, productorii primari ai ecosistemelor acvatice).

n cele mai multe cazuri, apa lacurilor devine opac din cauza densitii mari a populaiilor din fitoplancton, reducndu-se zona fotic. Ca urmare, moartea i descompunerea unei mari pri a fitoplanctonului datorat reducerii iluminrii poate conduce la scderea concentraiei oxigenului i astfel la scderea numrului petilor i nevertebratelor. Rezultatul este o comunitate productiv dar cu diverse pierderi biotice.

Remediul l constituie reducerea nutrienilor intrai, de exemplu prin activiti agricole alternative i prin eliminarea fosforului din apele uzate menajere n procese de epurare nainte de evacuarea n apele naturale

19

Autoreglarea i stabilitatea ecosistemului Autoreglarea ecosistemului este o condiie esenial i necesar pentru meninerea

stabilitii acestuia. Prin autoreglare, ecosistemele i menin relativ constante structura i funciile chiar n condiii de mediu variabile.

Pentru meninerea stabilitii, mecanismele de autoreglare sunt rezultatul conexiunilor directe dintre subsisteme, respectiv conexiunile dintre speciile componente ale biocenozei i dintre biocenoz i biotop.

Efectele de perturbare determinate de anumii factori ecologici biotici i abiotici pot fi nlturate prin mecanisme de prevenire (feed-before) i mecanisme de corectare (feed-back).

Mecanismele de corectare a perturbrilor produse constau n modelarea rspunsurilor biocenozei la aciunea stimulilor recepionai de elementele sale componente.

Mecanismele de autoreglare de natur trofic sunt cele mai importante. n cazul n care nivelul trofic al consumatorilor este ocupat de organismele polifage (specii animale care se hrnesc cu un numr mare de organisme vegetale sau animale), presiunea exercitat de acetia crete stopnd tendina de cretere numeric a unei specii, iar la scderea numeric a speciei, presiunea exercitat de polifagi se va deplasa spre alte specii.

Mecanismele de autoreglare asigur evitarea situaiilor n care ar avea loc epuizarea total a resurselor alimentare pentru o populaie i dispariia ei din ecosistem.

Stabilitatea unui ecosistem este asigurat de o diversitate populaional mare. Aceasta se nregistreaz pentru ecosistemele la care cantitatea de energie pierdut prin respiraie crete la nivelurile trofice superioare. La aceste niveluri organismele depun o activitate mai intens pentru procurarea hranei dect cele de pe nivelurile trofice inferioare, iar energia consumat de un nivel trofic nu se mai transfer la nivelul precedent.