lerarhia organizatorica (sistemica)

Pentru a defini notiunea de nivel de organizare a sistemelor biologice am adoptat cateva criterii.

Sistemele biologice dintr-un nivel dat trebuie:

1. sa fie echivalente din punct de vedere organizatoric;

2. sa aiba caracter universal, in sensul ca materia vie fiind organizata in sisteme, un nivel de organizare trebuie sa cuprinda intreaga materie vie

3. sistemele fiecarui nivel trebuie sa fle capabile de existenta de sine statatoare.

Def : Pe baza acestor criterii un nivel de organizare al materiei vii este un ansamblu de sisteme biologice echivalente, cu caracter de universalitate si capabile de existence de sine statatoare .

Recunoasterea (identificarea) nivelurilor de organizare ale sistemelor biologice este importanta cel putin din doua puncte de vedere: biologic si epistemiologic

Din punct de vedere biologic nivelurile de organizare ale vietii, reprezentand niste realitati obiective, permit abordarea unitara (sistemica, holista) a formelor de organizare si a relatiilor atat dintre ele cat si cu mediul abiotic.

Din punct de vedere epistemiologic identificarea nivelurilor de organizareeste importanta pentru ca ele reprezinta forme calitativ diferite ale miscariibiologice, cu legi proprii, specifice fiecarui nivel.

Sistemele flecarui nivel organizatoric prezinta trasaturi structurale si functionale proprii, interactiuni si contradictii interne proprii, ce duc la aparitia de caracteristici emergentc, speciflce nivelului dat.

Pornind de la definitia data distingem urmatoarele niveluri de organizare a materiei vii:

nivelul individual (al organismelor individuale),

nivelul populational (sau al speciei),

nivelul biocenozei integrate in ecosistem,

nivelul biomului,

nivelul biosferei integrata in ecosfera.

Caracterizarea nivelurilor de organizare ale vietii

1 NIVELUL INDIVIDUAL este reprezentat prin organismele individuale.

Ele reprezinta forma elementara si universala de existenta si organizare a vietii, in sensul ca nu exista viata in afara organismelor

Sistemele ce intra In alcatuirea unui organism individual constitue ierarhia somatica.

In structura acestei ierarhii intra entitati incepand de la cele

- subatomice (ioni ai unor elemente chimice),

-atomice,

- moleculare simple,

- macromoleculare (toate flind sisteme nevii) mergand pana la

- celule,

- organe.

- complexe de organe

Constatam deci ca in aceasta ierarhie sunt integrate atat sisteme lipsite de viata cat si cele vii. De aici putem defini nivelurile de integrare ca reprezentand totalitatea sistemelor atat nebiologice cat si biologice, ierarhizate, cuprinse in structura unui organism.

Procesul caaracteristic al sistemelor acestui nivel este metabolismul - anabolismul si catabolismul. Sunt singurele sisteme din intreaga ierarhie, capabile de schimb material, energetic si informational cu mediul inconjurator (abiotic si biologic), ceea ce permite integrarea lor in acest mediu.

Integralitatea la acest nivel este cea mai pronuntata, iar mecanismele de autoreglare cele mai prompte si eflciente. Ele permit raspunsuri active si adecvate la schimbarile mediului.

Existenta in timp a organismelor individuale este limitata genetic.

Functia (rolul organismului in viata populatiei) principala este reproducerea, care asigura mentinerea populatiei.

"Evolutia" la acest nivel consta in ontogenie (dezvoltare de la zigot la diviziune sau moarte) si care cuprinde doua etape: epigeneza sau dezvoltarea embrionara, cu aparitia succesiva de noi trasaturi ale indMdului si faza postembrionara.

O ultima trasatura pe care o mentionam consta in variabilitatea caracterelor genetice si fenotipice ale indivizilor, oferind materialul prin care actioneaza selectia.

Din aceasta caracterizare rezulta ca sistemele organismale au o serie de trasaturi emergente, proprii lor :

metabolismul;

existenta in timp limitata genetic,

ontogenia (epigeneza + dezvoltarea postembrionara);

capacitatea de a raspunde adecvat la variatiile mediului (datorita capacitatii de autoreglare); sursa a variabilitatii, material pentru selectie

2. POPULATIA este sistemul supraindividual, infraspecific, primul in sirul ierarhie capabil de a exista timp nedefinit (cat permit conditiile ecologice) de sine statator (din punct de vedere reproductiv).

Ca atare, populaTia este forma elementara de existenta a speciei, in sensul ca o specie poate exista fiind reprezentata (in conditii naturale) Cel putin printr-o populatie, cand, evident specia se confunda cu populatia respectiva.

Din aceasta cauza populatia si specia reprezinta acelasi nivel de organizare.

Populatia reprezinta, in consecinta, unitatea elementara a evoluTiei (in sens strict) si obiectul principal al selectiei.

Procesul caracteristic (contradictia interna) al populatiei (speciei) il reprezinta relatiile intrapopulationale (intraspecifice) contradictorii si totodata unitare.

Integralitatea-

- se realizeaza ca urmare a diferentierilor morfo-flziologice si comportamentale intrapopulationale (intre diferite grupari din structura populatiei) ca si prin schimb informational intre indivizii componenti , ceea ce determina si interdependenta, coeziunea lor.

Autoreglerea

- Nu este atat de buna ca la nivelul individual

- se realizeaza prin diverse feed-back-uri intrapopulationale si cu mediul ambiant

- rata reproducerii, nivelul numeric al populatiei, densitatea, dinamica numarului in timp, structura pe varste, raportul dintre sexe.

Functia principala a populatiei (rolul ei in ecosistem) deriva din faptul ca orice populatie reprezinta o veriga in transferul material, energetic si informational.

Aceasta functie este realizata in mod specific, caracteristic fiecarei populatii (specii), fapt concretizat prin aceea ca fiecare populate ocupa o nisa ecologica proprie si caracteristica.

3. BIOCENOZA

- sistemul supraindividual elementar capabil sa asigure reciclarea substantelor.

La nivelul bioceozei se stabilesc relatiile interspecifice . producatori ;consumatori ;descompunatori.

Aceste conexiuni interspecifice determina integralitatea biocenozei si a intregului ecosistem, ca si functionarea autocontrolului starilor sale si a proceselor (homestazia si homeorheza). Mai mult ecosistemul, prin numeroase feed-back-uri negative si pozitive exercita controlul asupra intregii ierarhii organizatorice.

Ecosistemul reprezinta mediul care genereaza selectia naturala si in care se desfasoara evolutia populatiilor.

4. BIOMUL

- este alcatuit dintr-un complex de ecosisteme diferite, are o mare extindere geografica, in anumite zone climaterice ale globului.

Trasatura caracteristica a biomului o reprezinta covorul vegetal cu o anumita structura taxonomica si mai ales prin formele de viata ale plantelor ca si o structura caracteristica a faunei.

Cateva exemple de biomi: padurea ecuatoriala, savana, padurea de foioase, taigaua (padurea de conifere), tundra, stepa etc.

Examinand oricare din biomii mentionati putem constata ca in structura lor intra numeroase si variate ecosisteme, ca mlastini, lacuri, ape curgatoare de diferite marimi, stancarii etc.

Ele sunt dominate de o anumita structura a covorului vegetal si evident cu o anumita fauna.

Deasemenea, conditiile climatice, structura solului sunt si ele caracteristice. Intre ecosistemele unui biom exista conexiuni, interactjuni si deci interdependente (schimburi materiale, energetice si informationale).

Incadrarea biomului in ierarhia organizatorica a sistemelor biologice este inca problematica. Atata timp cat nu cunoastem destul de bine modul de organizare, mecanismele de functionare, interrelatiile ecosistemelor componente, modalitatile lor de integrare, existenta si mecanismele autocontrolului, locul biomului in ierarhia organizatorica ramane incert.

5. BIOSFERA

- este sistemul biologic global al Terrei, care prin structura sa biologica

capteaza energia solara o acumuleaza sub forma compusilor organici,

interactioneaza cu crusta terestra si alte geosfere,

influentand structura acestora si determinand fluxurile materiale (circuitele biogeochimice globale) Si energetice de pe Terra.

2. Evolutia sistemelor biologice supraindividuale

Notinea de evolutie (de la latinescul evolutio = desfasurare) este folosita in sensuri foarte diferite, in esenta semnificand o miscare, transformare lina prin schimbari adesea imperceptibile ale unor fenomene, procese, spre deosebire de re voluble, care implica o transformare brusca. Se vorbeste, de pilda, depre evolutia unui front atmosferic, a situatiei economice..

Evolutia ca transformare in timp si spatiu a sistemelor biologice in principiu este rezultatul

interactiunii sistemelor din niveluri diferite ale ierarhiei sistemice si

dintre ele si factorii abiotici ai mediului (resursele primare si conditiile biotopului).

Evolutia - nu are acelasi continut:

la nivel individual transformarea in timp reprezinta procesul ontogeniei, de la momentul formarii oului pana la moartea organismului.

La nivelul populatiei (specie) evolutia, in sensul strict al notiunii, reprezinta procesul transformarii speciilor - speciatia.

La nivelul biocenozei, - reprezinta transformarea relatiilor dintre speciile componente (coadaptarea, coevolutia speciilor)

De subliniat de pe acum faptul ca succesiunea ecologica , a biocenozelor nu este acelasi lucru cu evolutia lor

La nivelul ecosferei, evolutia consta in transformarea structurii si functionarii ei in decursul erelor geologlce ca rezultat al interactiunii ecosistemelor intre ele si cu factorii geologici si cosmici.

B I O C E N O Z A

Definitia.

Termenul de biocenoza a fost introdus de Mobius =

Biocenoza este o comunitate de organisme, ocupind un anumit teritoriu, adaptate la mediu si unele fata de altele, legate intr-un intreg care se schimba odata cu schimbarea conctitiilor de mediu sau cu schimbarea numarului unora dintre specii.

Din aceasta definitie se desprind unele trasaturi importante ale biocenozei:

interdependenta si de aici

integralitatea, dependenta intregului (a intregii biocenoze)

este o comunitate de populatii care traiesc pe un anumit teritoriu su functioneaza ca o unitate prin transformari metabolice cuplate.. este un system supraindividual .

este structurata din :

1. producatori

2. consumatori si

3. descompunatori .

INDICII STRUCTURALI AI BIOCENOZEI

Pentru a exprima unele raporturi cantitative, precum si unele relatii de grupare intre speciile unei biocenoze, se folosesc o serie de indici care permit,

- caracterizarea mai completa si totodata mai corecta (cantitativa) a structurii si a

- rolului diferitelor specii in activitatea biocenozei, iar

- permit compararea cantitativa a biocenozelor intre ele.

In acelasi timp, acesti indici reprezinta trasaturi caracteristice generale ale sistemelor biocenotice,

1 Frecventa unei specii intr-o biocenoza este proportia (exprimata de obicei in procente) dintre numarul de probe continind specia data si numarul total de probe adunate in acelasi timp

Cu cit numarul de probe va fi mai mare, cu atit valoarea obtinuta va fi mai apropiata de frecventa reala.

2 Abundeta relativa a unei specii este proportia (exprimata in procente) dintre numarul sau(si) masa indivizilor unei specii fata de ale celorlalte specii, dintr-o proba, dintr-un numar de probe sau, preferabil din totalul probelor adunate in acelasi timp.

De subliniat ca abundenta este bine sa fie exprimata atit prin numarul indivizilor cit si prin biomasa (greutatea) lor, altfel poate apare un tablou deformat al structurii si poate duce la concluzii teoretice si practice gresite.

3. Dominanta este un indice prin care se incearca a se exprima influenta uneia sau mai multor specii asupra structurii si functionarii biocenozei si, in general, a ecosistemului.

Necesitatea determinarii acestui indice porneste de la constatarea faptului ca intr-o biocenoza nu toate speciile au aceeasi importanta pentru mentinerea ei.

deci in mentinerea structurii, intr-o padure de fag aceasta specie~este dominanta in etajul producatorilor lemnosi prin numar, prin biomasa, prin spatiul ocupat, prin rolul in desfas.urarea fluxului de ener-gie, prin umbrirea solului, productivitatea biologica. Rarirea sau eliminarea fagului dintr-o asemenea biocenoza ar duce practic la desfiintarea ei.

Calcularea indicelui dominantei se face, de obicei, tinind seama mai ales de abundenta relativa.

4 Constanta unei specii dintr-o biocenoza se exprima de obicei in functie de frecventa ei.

- Speciile avind frecventa peste 50%, sint considerate specii constante,

- cele avind frecventa intre 25% si 50% sint specii accesorii,

- iar cele cu frecventa sub 25% sint specii accidentale.

5. Fidelitatea exprima taria legaturilor unei specii cu alte specii. Aceasta caracteristica este deosebit de importanta, deoarece ridica problema posibilitatii de a caracteriza biocenozele prin prezenta unor specii sau a unor grupuri de specii, care astfel devin indicatoare pretioase ale starii biooenozelor respective.

Din punctul de vedere al fidelitatii se considera ca speciile se pot imparti in specii :

caracteristice,- sunt stric legate de o anumita biocenoza.

preferentiale- sunt speciile care pot exista in mai multe biocenoze diferite dar prefdera doar o anumita biocenoza.

intimplatoare apar in acea biocenoza dar in mod oobisnuit nu taiesc.

ubiquiste (indiferente)- sunt vietuitoarele care pot tri in diferite tipuri de biocenoze. EX: protozoare; alge; Organisme euritrope.

6. Echitabilitatea este un indice care exprima modul cum este distribuita abundenta relativa la speciile unei biocenoze sau a unui compartiment din biocenoza (fitoplancton, ierburile, fitofagii etc.).

De obicei, echitabilitatea se calculeaza tinind seama de abundenta relativa numerica.

7 Diversitatea este un indice complex al structurii unei biocenoze, iar semnificatia lui biologica inca nu este pe deplin lamurita.

Diversitatea unei biocenoze este legata, in primul rind, de bogatia de specii care o constituie.

Cu cit acest numar va fi mai mare, diversitatea va fi si ea mai mare.

Dar valoarea acestui indice depindo si de echitabilitate, deci de numarul indivizilor care reprezinta fiecare specie.

Exista un principiu biocenotic care arata ca, in conditii favorabile, numarul de specii dintr-o biocenoza este relativ mare iar fiecare specie este reprezentata printr-un numar relativ mic de indivizi.

In conditii severe, din contra, numarul speciilor scade iar numarul indivizilor care care le reprezinta creste.

Nisa ecologica previne competita pentru resurse.

RELATIILE INTERSPECIFICE

Relatiile dintre populatiile (speciile) unei biocenoze, parte integrants a structurii sale, reprezinta trasatura fundamentals, caracteristica a acesteia .

Orice populatie este conexata mai mult sau mai putin strins, direct sau indirect, cu multe alte populatii.

Aceste conexiuni reprezinta rezultatul adaptarii reciproce a populatiilor.

Biocenoza apare ca o retea de conexiuni dintre populatiile componente, conexiuni care determina :

1. integralitate biocenozei si de fapt a intregului ecosistem ;

2. organizarea biocenozei (numarul si structura nivelelor trofice, lanturile si retelele trofice, ca si functionalitatea acestora) ;

3. circuitul substanelor (ciclurile biogeochimice), fluxul de energie prin ecosistem,

4. transferul de informatie ;

5. autocontrolul ecosistemului (stabilitatea, rezistenta la perturbari) ;

6. determina in mare masura, sensul (directia), intensitatea si formele selectiei, deci determina evolutia corelata a speciilor

7. determina cantitatea si calitatea productivitatii biologice a ecosistemului.

Relatiile interspecifice stabilite pe criteriul efectului direct.

Actiunea poate fi pozitiva; negative sau neutral sau nula.

A B

atunci pot exista noua (3X3 = 9) combinatii diferite, deci 9 forme de relatii posibile.

1. Neutralism (00).

Populatiile luate in considerare nu se afecteaza in nici un fel una pe alta, in mod direct. De pilda, populatia veveritei dintr-o padure este indiferenta (neutra) fata de populatiile de coleoptere, fluturi sau alte insecte din aceeasi padure.

2. Competitie (concurenta) ( ).

Este interactiunea a doua populatii (sau organisme) carora le sint necesare aceeasi hrana, acelasi fel de adapost, loc de trai etc. In acest caz poate fi afectata, intr-un fel sau altul cresterea, supravietuirea ambelor populatii considerate. Adesea populatia afectata poate sa fie complet eliminata din nisa respectiva.

3.Mutualism [ simbioza] (++).

In acest caz ambele populatii sint afectate pozitiv, deci profita de pe urma convietuirii si sint obligatoriu dependente una de alta. Mutualismul este foarte raspindit in natura.

Bacteriile fixatoare de azot (Rhizobium) convietuiesc obligatoriu cu plante leguminoase. Lichenii reprezinta rezultatul convietuirii obligatorii dintre alge, ciuperci si (in unele cazuri) bacterii. Convietuirea dintre ciuperci si arborii de padure (micorize) este esentiala pentru dezvoltarea arborilor.

4. Protocooperare (++).

In acest caz, ca si in cel precedent, ambele specii profita de pe urma convietuirii, dar aceasta relatie nu este obligatorie pentru nici una din ele.

De pilda, unii crabi au fixate pe spatele lor actinii.

Acestea din urma profits prin faptul ca devin mobile, deci se pot hrani mai bine, pot utiliza in plus si resturile ramase din hrana crabului, iar acesta este mai bine aparat. Dar crabul, cit si respectivele celenterate, pot exista si de sine stStator.

5. Comensalism ( + 0).

Relatia este obligatorie pentru comensal in timp ce ngazda" nu este afectata de aceasta convietuire.

Numeroase cazuri cind un organism planta sau animal este folosit drept adapost sau suport de catre organisme apartinind altor specii, se pot incadra in aceasta categorie.

De pilda, in interiorul spongierilor, in camera paleala a scoicilor, in camera branhiala a racilor, se pot intilni reprezentanti din diferite specii, larve de insecte, viermi, care profits de aceste adaposturi in care circula apa cu particule nutritive.

Gazda de obicei nu este afectata de aceste prezente, cit timp nu sint excesive. Aceasta convietuire poate reprezenta un prim pas fie catre mutualism, fie cStre parazitism.

6. Amensalism (0) (antibioza).

Relatia nu este obligatorie pentru nici unul din componenti

Un component (amensalul) este inhibat in cresterea sau dezvoltarea sa de catre unele produse elaborate de partener. Multe substante eliminate de bacterii, de alge, de plante superioare sau chiar de animale au efect inhibitor asupra dezvoltarii indivizilor apartinind altor specii. Antibioticele produse de bacterii sau ciuperci au aceste efecte.

7 Parazitism (+ - )

Relatia este obligatorie si implica un efect pozitiv pentru parazit si un efect negativ, inhibitor, pentru gazda.

8 .Predatorism (+ )

Ca si in cazul parazitismului, relata este obligatorie si pozitiva pentru pradator si negativa, inhibitoare, pentru prada.

migratiile salmonidelor; orientarea testoaselor., atragerea pazii (planteel carnivore) ; feromoni .

Relatii interspecifice legate de reproducere.

Este vorba de faptul ca reproducerea, la multe specii, este conditionata de prezenta altor specii, nu ca sursa de hrana ci pentru alte aspecte

De pilda, prezenta arborilor cu scorburi necesare mai multor specii de pasari, prezenta unor plante acvatice ca substrat pentru depunerea pontelor a numeroase nevertebrate si a mai muilor specii de pesti ;

Relatii interspecifice legate de raspindire

Raspindirea multor specii de plante si animale este legata de existenta si activitatea altor specii.

transportul unor seminte, parti de plante, ouale diferitelor nevertebrate, ale resturilor

Relatiile trofice si alte relatii care deriva din acestea, reprezinta cea mai importanta legatura dintre speciile unei biocenoze,

Relatiile trofice determina o anumita structura trofica a biocenozei

Relatiile trofice cu transfer de materie si energie se desfasoara intre nivele trofice succesive, respectiv intre verigile succesive ale lanturilor trofice.

Mijloace de aparare ca rezultat al relatiilor bilaterale.

1 Apararea induala

In aceasta categorie se incadreaza variate adaptari, unele dintre ele reprezentind apararea pasiva, altele apararea activa.

Printre mijloacele de aparare pasiva putem cita carapacea broastelor testoase, cochiliile melcilor si ale molustelor bivalve ; tepii, spinii, perii care acopera corpul.

Mijloace de aparare activa sint si ele extrem de variate.

Fara a putea intra in analiza amanuntita a lor vom aminti unele mai raspindite.

Fuga, viteza de zbor. de inot, reprezinta unul din mijloacele cele mai sigure si mai raspindite.

Autotomia (la sopirle urmarea unor structuri anatomice specializate care permit parasirea cozii in urma unei puternice contractii musculare),

ingroparea rapida in nisip (larve ale leului furnicilor, unele sopirle, unii serpi, unele coleoptere desertice etc.) reprezinta, de asemenea, mijloace raspindite de aparare. Trebuie, de ase-

2 Apararea colectiva

Aici in primul rind trebuie amintit fenomenul asa-numit al agregarii, al formarii unor aglomerari locale de indivizi, permanente sau temporare, avind rol important atit in nutritie cit si in aparare.

Cirdurile de pesti, stolurile de pasari se feresc mai bine de atacul dusmanilor decit indivizii singuratici ; mamiferele ierbivore se apara mai eficace de atacul carnivorelor mari, daca sint in grupuri etc.

Coloniile de pasari pesca-rusi, stirci, cormorani sint foarte bine aparate impotriva majoritatii rapitoarelor, care nu indraznesc sa se apropie de ele.

STRUCTURA TROFICA

Structura trofica a unei biocenoze reprezinta rezultatul relatiilor de nutritie dintre speciile componente.

Din punct de vedere al modului de hranire, toate speciile unei biocenoze se impart in trei mari categorii

I Prima categorie o reprezinta speciile producatoare de substante organice sau, mai simplu, producatori primari.

EX : plantele verzi; bacteriile fotosintetizante, bacteriile chemosintetizante.

II A doua categorie consumatorii reprezentati, prin toate animalele dintr-o biocenoza.

Consumatori primary ; consumatori secundari si ..cuaternari

Detritofagii- sunt consumatori care se hranesc cu resturil organice.

III Descompunatorii_ sint reprezentati mai ales prin bacterii si fungi

2

8