Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  
DemografieEcologie mediuGeologieHidrologieMeteorologie


Relatiile dintre organisme si mediul de viata. Influenta plantelor, animalelor si microorganismelor asupra formarii si starii solului. Procesul de reciclare al materiei organice intr-un ecosistem natural (despre humusul dulce si humusul brut)

Ecologie mediu



+ Font mai mare | - Font mai mic



Relatiile dintre organisme si mediul de viata. Influenta plantelor, animalelor si microorganismelor asupra formarii si starii solului. Procesul de reciclare al materiei organice intr-un ecosistem natural (despre humusul dulce si humusul brut). Mineralizarea si humificarea.

Influenta plantelor si animalelor asupra climatului



a. Influenta vegetatiei asupra climatului

Prin climat general se intelege actiunea conjugata a factorilor meteorologici (temperatura, lumina, precipitatii, umiditate, vant, presiune atmosferica) a caror distributie variaza in raport cu pozitia, altitudinea si configuratia zonei..

Se impun cateva precizari cu caracter general. In ecologie vom intalni notiuni ca: macroclimat, mezoclimat, microclimat. Macroclimatul (climatul regional) este rezultatul pozitiei geografice si orografice. Cand acest tip de climat este supus local actiunii mai multora din elementele sale determina un mezoclimat (climat local) (o padure, un versant). Microclimatul (ecoclimatul) corespunde climatului de la nivelul organismului )si studiul acestuia va putea pune in evidenta importanta mediului.

Nu vom intra in amanunte referitoare la megaclimat. Despre mezoclimat sintetizam ceva detalii referitoare la repartitia fiintelor vii in functie de altitudine si profunzime, aceasta repartitie fiind dependenta de presiunea atmosferica, temperatura, umiditate, radiatia solara, deci de modul in care diferite organisme s-au adaptat la conditiile impuse. Pentru un ecolog, o semnificatie aparte o are studiul microclimatului. Daca se ia o padure mai intai aici trebuie studiate periodic (zilnic, saptamanal, lunar, sezonier) dinamica valorilor unor factori importanti (temperatura, luminozitatea, umiditatea etc). Aceste date vor fi apoi corelate cu dinamica nivelului populatiilor speciilor tinta studiate.

Vegetatia are influente multiple asupra mediului:

☼ - la scara regionala transpiratia foliara a arborilor face sa creasca regimul de umiditate a mediului ambiant;

☼ - padurea intervine in regularizarea regimului hidric (arborii capteaza excesul de precipitatii si elibereaza umiditatea in perioada de seceta);

☼ - padurea intervine in reglarea directiei si intensitatii curentilor de aer (vantului) si modelarea regimului termic;

☼ - la nivel local, padurea modeleaza microclimatul prin influentarea radiatiei solare, precipitatiile si temperatura atmosferica, vantul si evaporarea;

☼ - prin procesul complex al fotosintezei, vegetatia imbogateste atmosfera in oxigen si absoarbe bioxidul de carbon din atmosfera;

☼ - zonele restranse de vegetatie (garduri si perdele de protectie, taluzuri) prezinta un alt gen de influenta asupra mediului:

☻ - ele au un rol biologic si ecologic fundamental (mai ales la nivelul agroecosistemelor);

☻ - pot intretine veritabile retele trofice la aceste nivele, dar si o diversitate specifica ce poate fi insa vulnerabila;

☻ - aceste formatiuni au impact in formarea si protectia solurilor, in constituirea si determinarea unui microclimat specific;

☻ - constituie rezervoare genetice pentru o serie de specii (pe care industrializarea excesiva a agriculturii tinde sa le duca la extinctie);

☻ - constituie loc de refugiu pentru reprezentantii faunei locale; constituie "homing-ul" a unor insecte auxiliare (entomofagi, parazitoizi si pradatori);

☻ - determina modelarea curentilor de aer si a vantului; rezultatul este dependent de calitatea acestor bariere (perdele de protectie) (Fig. 2-39);

☻ - influenteaza temperatura aerului si implicit evaporarea si transpiratia, temperatura solului in functie de vegetatie:

☻ - influenteaza randamentul culturilor (forma plantelor, cresterea, productia).

Fig. 2-39. Bariere de protectie si modelarea curentilor de aer. (a) - perdele moderat consistente si penetrabile; (b) - perdele consistente care modifica viteza, directia si forma curentilor de aer (dupa Faurie si colab.

b. Influenta animalelor asupra climatului

Ca si consumatori, animalele (si mai ales omul) exercita o influenta considerabila asupra mediului. In ceea ce priveste influenta factorului antropic asupra mediului ambiant vom reveni intr-un capitol special. Activitatea animala contribuie la o intensificare a efectului de sera naturala care poate antrena complexe perturbari climatice. Supraexploatarea agricola, defrisarea, pasunatul excesiv, contribuie la procesul de "desertificare", de degradare a solurilor.

Omul si animalele intervin in permanenta asupra covorului vegetal si modifica bilantul termic al unei regiuni. Taierea padurilor modifica climatul si nivelul precipitatiilor. La ora actuala 15% din masivul forestier este distrus la nivel global. S-a estimat ca defrisarea padurii amazoniene ar determina o diminuare a nivelului precipitatiilor cu pana la 20% (Lean si Warrilow 1989). O estimare mai recenta arata ca o distrugere totala a padurii amazoniene ar determina o reducere a nivelului mediu al precipitatiilor anuale de la 1800 la 650 mm (Ramade 1993).

B. Influenta plantelor si animalelor asupra formarii solului



La randul lor, biocenozele exercita, direct sau indirect, o influenta evidenta asupra proceselor de pedogeneza. Biocenozele stepelor genereaza cernoziomuri, biocenozele padurilor de rasinoase genereaza podzoluri, iar biocenozele padurilor tropicale genereaza solurile rosii. Vegetatia si fauna constituie sursa principala de substante organice din sol, a caror resturi sunt escompuse de catre microorganisme pana la stadiul de humus. Din humus rezulta sarurile minerale care apoi vor fi absorbite de plante.

Litiera din padure se regenereaza in buna parte pe seama organelor aeriene ale plantelor pe cand in formarea litierei biocenozelor ierboase un rol important il au organele subterane. Compozitia chimica a litierei difera de la o biocenoza la alta. Animalele geobionte afaneaza, aerisesc, modifica si imbogatesc solul in substante organice. In acest mod este remarcabila activitatea unor organisme cum sunt ramele, colembolele, furnicile, termitele etc.

a. Actiunea vegetatiei asupra solului

Rolul vegetatiei in mentinerea structurii, texturii si calitatii functionale a solului este deosebit. Absenta covorului vegetal, asociat cu prezenta vanturilor determina formarea unei zone aride si a unui sol steril.

Eroziunea eoliana poate fi combatuta cu ajutorul perdelelor de protectie. Astfel se asigura reducerea vitezei vantului, diminuarea puterii sale de uscaciune si diminuarea potentialului de evaporare-transpiratie.

Alaturi de eroziunea eoliana este importanta eroziunea pluviala. Existenta vegetatiei duce la formarea humusului si a altor structuri permeabile ale acestuia. Daca orizontul de humus dispare, suprafata devine impermeabila, iar actiunea apei de suprafata, cauzata de ploi, poate determina spalarea excesiva a suprafetei, determinand eroziuni excesive si inundatii.

Vegetatia are si o actiune mecanica asupra solului. Prin tigmotropism radacinile intra in contact direct cu solul, patrund prin fisurile acestuia, maresc aceste spatii, permit infiltrarea apei si a acizilor care actioneaza asupra rocii mama si o degradeaza. Plantele saxicole [lat. saxum - stanca; colere - a locui], alge, lichenii, muschii pot coloniza roci virgine.

Actiunea chimica a radacilnilor plantelor este de asemenea una importanta. La nivelul radacinilor multor specii de plante (ex. Artemisia absintium - pelin, Hieracium pilosella, Avena sativa - ovaz, Pisum sativum - mazare, Euphorbia cyparissias - laptele-cainelui, Oxalis acetosella - macrisul bun, Lycopersicum aesculentum - tomate etc; dintre familiile de plante care prezinta asemenea comportament evident se remarca compositele, labiatele, euphorbiaceele.), s-au pus in evidenta aceste excretii radiculare (apa, saruri minerale, glucide, acid carbonic, acid formic, acid acetic, acizi aminici, enzime, vitamine). O serie de alte substante influenteaza dezvoltarea si comportamentul altor plante (vezi cap. cu mediatorii chimici). Substantele excretate variaza in functie de planta (specie, varietate, stadiu de dezvoltare), climat sau pH-ul solului.

"Sferele" de la nivelul solului. Solul este deci un "organism viu si complex". La nivelul sau exista structuri diverse, determinate de prezenta radacinilor plantelor, a resturilor organice, a substantelor minerale, a microorganismelor, a semintelor care incoltesc si cresc, a actiunii pedofaunei etc. Papacostea (1976) ilustreaza sugestiv aceasta complexitate prin definirea unor sfere de activitate si complexitate (rizosfera, tanatosfera, semiosfera) (Fig. 2-42).

Fig. 2-42. Cele mai importante "sfere de activitate" la nivelul solului (dupa Papacostea 1976).

Rizosfera este spatiul vital din jurul radacinilor plantelor, un adevarat microunivers de transformari complexe, este " partea solului supusa actiunii radacinilor plantelor" (Hiltner 1904). Prin secretiile lor, radacinile modifica echilibrele la nivelul microflorei, cantitatea CO2 sau aportul substantelor organice. Pe de alta parte, activitatea complexa a microorganismelor determina transformarea azotului, fosforului sau a altor elemente minerale, elaborarea de vitamine, antibiotice, substante de crestere, mediatori chimici etc. O parte a acestor substante provin si din frunzele cazute, iar compusii chimici patrund prin nivelele superioare ale solului si ajung la nivelul radacinilor plantelor.

Se cunoaste azi ca toate organismele vii sunt supuse unor influente cosmice ample. Dar nu numai materia organica vie si nevie sunt supuse unor asemenea influente dar si materia minerala. Cu ajutorul unor metode de mare finete s-a pus in evidenta calitatea biologica a unor constituienti si complexele relatii dintre organisme si mediul cosmic.

Fenomene cum sunt ritmicitatea circadiana si caracterul autoreglabil al selectiei au putut fi dovedite experimental atat la organisme inferioare cat si la cele superioare (Rusan 1972; Papacostea 1976; Stan 1990, 1996).

b. Actiunea faunei asupra solului

Poate ca cea mai remarcabila influenta se observa din partea animalelor cu regim de viata strict legat de sol si in special a anelidelor (viermi cilindrici-inelati din sol; lumbricide si enchitreide). Influenta este corelata cu numarul lor mare. Unii ecologi au estimat pentru anumite specii si tipuri de soluri (ex. prerie umeda), pana la 840.000 indivizi de lumbricide/ha (Faurie 1974). Pe de alta parte, in gradini si paduri pot exista pana la 2,5 milioane indivizi/ha, ceea ce ar corespunde la 1,2 t. Se considera de exemplu ca in Europa Occidentala, suprapopularea solurilor cu lumbricide ar depasi la km, biomasa populatiei umane ! (Duvigneaud 1980).



Dupa modul de viata si mediul in care traiesc, viermii din sol se impart in 3 mari grupe ecologice (Bouche 1984):

☻- grupa epigee (traiesc la suprafata solului, se constituie in grupuri variabile ca abundenta, traiesc in zonele bogate in hrana si constituie o sursa de existenta pentru pradatori iar o alta parte sunt expusi conditiilot nefavorabile ocazionale de la acest nivel);

☻- grupa endogee (traiesc in permanenta in sol si se hranesc cu pamint si materie organica; la randul ei grupa cuprinde 3 categorii: oligohumice - traiesc in profunzime si se hranesc cu pamant sarac in materie organica; mezohumice - se hranesc cu sol mediu bogat; polihumice - forme mici filiforme, care ingereaza particole organice);

☻- grupa anecica (viermi mari cu galerii verticale in care sunt antrenate resturi organice ale solului si se hranesc cu acest amestec din profunzime; este practic grupa lumbricidelor mari).

Activitatea organismelor din sol (si in special a lumbricidelor) este complexa si consta in:

☼ - aeratia solului; organismele din sol, prin galeriile pe care le fac contribuie la aeratia acestuia si implicit favorizeaza existenta si activitatea altor organisme (acarieni, colembole, microorganisme);

☼ - prelucrarea, maruntirea particolelor de sol, amestecarea si omogenizarea; faptul ca lumbricidele trec o imensa cantitate de sol prin tubul lor digestiv, participa la aceste procese complexe (acest lucru se poate dovedi experimental in conditii de laborator - vezi caietul de lucrari practice).

☼ - participare la formarea humusului si procesul de mineralizare; prin activitatea lor locomotoare, viermii introduc o mare cantitate de materie organica in sol constituind contributia majora in procesul de humificare;

☼ - actiune biochimica; materia organica ingerata de viermi este supusa si unui proces de metabolizare pentru obtinerea energiei necesare cresterii; cam 20 din materie este digerata iar restul de 80% este apoi expusa actiunii microorganismelor mineralizatoare; excrementele viermilor constituie sursa de alimentare a bacteriilor si ciupercilor, care sunt agentii cei mai eficienti de reciclare a materiei organice din sol; in urma activitatii microorganismelor rezulta un remarcabil potential energetic ca urmare a eliberarii de numeroase elemente necesare vietii (elemente, oligoelemente etc) si care vor participa ulterior la sinteza de molecule mai complicate, complexe (ex. acizii humici) absolut necesare in procesele de formare si de mentinere a humusului;

☼ - modifica compozitia chimica a solului; ca urmare a procesului de digestie, eliberarea unor enzime sau compusi chimici rezultati din procesul de digestie, eliberarea unui mucus protector specific, se realizeaza o modificare a proprietatilor chimice ale solului la nivel local; astfel se contribuie la alcalinizarea solurilor prea acide;

☼ - modificarea microflorei subterane; continutul fizic si chimic al intestinului viermilor contribuie la un proces de selectionare a microorganismelor din sol;

☼ - rol esential in lanturile si retelele trofice; vii sau morti viermii din sol constituie o sursa de hrana pentru diferite alte organisme (pentru mamifere insectivore, pesti; pasari etc); dupa moarte asigura o rezerva de biomasa organica remarcabila pentru microorganismele din sol;

Alaturi de viermi exista si alte organisme a caror regim de viata este legat total sau dominant de sol (cartita, marmota, viezurele, chitcanul-de-padure, alte rozatoare si insectivore, insecte - Gryllotalpa gryllotalpa = coropisnita); actiunea acestora este nesemnificativa comparativ cu cea a viermilor, iar pe da alta parte produc foarte multe daune si deteriorarea solului.

Alte tipuri de actiuni ale animalelor asupra solului. Chiar daca nu fac galerii tipice in solul clasic, exista o serie de vietuitoare capabile de a edifica o serie de constructii mai mult sau mai putin elaborate, in care este implicat solulul sau formatiuni similare de la suprafata. Unele organisme sunt destructive (ex. termitierele, actiunile sobolanilor etc), altele constructive (ex. recifele coraliere, constructiile viermilor marini, cuiburile unor insecte - albine, viespi, bondari, furnicarele etc).

Microorganismele si solul. Rolul microorganismelor in derularea complexelor fenomene din sol, este remarcabil. Ele participa la procesele de degradare, mineralizare si humificare. Reciclarea materiei organice din sol este dependenta in mod special de bacteriile aerobe (ciupercile prin miceliile lor, actioneaza foarte lent). Pentru ca activitatea microorganismelor sa se deruleze normal, aceasta depinde de o serie de factori ai solului, cum ar fi:

☼ - aportul materiei organice; constituie prima necesitate pentru a dispune de elementele indispensabile metabolismului lor; principala sursa o constituie o constituie frunzele si resturile de vegetale care constituie litiera in ecosistemele forestiere; in agroecosisteme, aceasta sursa o constituie paiele, pleava, radacinile, resturile de tulpini; intr-o prima faza, viermii si artropodele "ataca" aceasta materie organica, o fragmenteaza, o omogenizeaza si o descompun partial;

☼ - prezenta oxigenului; pentru majoritatea microorganismelor care intervin in ciclul azotului sau alte cicluri biogeochimice, nevoie de oxigen pentru consum este deosebit de mare (ex. microorganismele aerobe); oxigenul participa si grabeste si procesul de putrezire; in solurile ecosistemelor naturale aerarea este asigurata de galeriile din sol; in solurile agricole, aerarea se realizeaza prin aratura, sapare, grapare, prasire;

☼ - umiditate si temperatura optime; pentru dezvoltarea si mai ales inmultirea majoritatii microorganismelor, prezenta acestor doi factori este hotaratoare;

☼ - pH-ul solului; pe solurile acide, stratul de litiera este gros datorita absentei activitatii biologice; solurile acide caracterizeaza climatul rece si umed, iar aici organismele care contribuie la procesul de mineralizare se multiplica lent; activitatea de aici se rezuma doar la actiunea hifelor de ciuperci, bacteriile nefiind active la un pH <5; in ceea ce priveste sinteza acizilor humici care imbogatesc complexul argilo-humic acesta se rezuma la molecule de aceeasi natura dar mai mici - acizii fulvici - dar care migreaza in profunzime ca urmare a spalarii solului, iar aceasta duce la alterarea solului, care devine podzolic; in acest caz se vorbeste despre un humus brut = mor, care nu intretine decat o productie vegetala slaba; in situatia unei aciditati extreme (ex. turbarii) activitatea microorganismelor este practic nula iar materia organica se poate pastra pe o durata indefinita de timp; in conditiile unui sol neutru, litiera este descompusa rapid, ca urmare a unei activitati biologice deosebit de intense (lignina si celuloza sunt repede hidrolizate ca urmare a actiunii bacteriilor); in asemenea conditii se formeaza un complex organo-mineral stabil care duce la instalarea unui humus dulce = mull (Fig. 2-43).



Fig. 2-43. Reprezentarea schematica a procesului de reciclare a materiei organice intr-un ecosistem natural (ex. padure), dependent de pH-ul solului si existenta celor doua categorii de humus (morr si mull) (dupa Toutain 1971; din Faurie si colab. 1998).

Mineralizarea si humificarea. Sunt doua procese deoesbit de importante care au loc la nivelul solului si de care depinde viata acestuia si a organismelor vii, plante, animale, ciuperci sau microorganisme.

Mineralizarea. Este procesul de reciclare al materiei organice si care, prin diferite cicluri biogeochimice (ca urmare a actiunilor de descompunere si transformare la care sunt supuse resturile vegetale sau cadavrele animale) elibereaza o serie de elemente chimice simple (C, H, O. N, S, P, Ca, K,..) existente in sol sub forma de saruri minerale (nitriti, fosfati, sulfati, bioxid de carbon..).

Procesul de mineralizare este asadar rezultatul unui lung sir de transformari la nivelul unor retele trofice complexe. Detritisul litierei alimenteaza metabolismul detritivorelor (animale care se hranesc cu material granulat provenit din degradarea rocilor = detritibionte) si saprofagelor [gr. sapros = putred; fagein = a manca] (organisme care traiesc pe substrat organic in descompunere = saprobionte). Se obtine astfel energia necesara cresterii si dezvoltarii lor, prin mecanisme enzimatice diverse de pe parcursul fenomenelor de repiratie si fermentatie, aeroba sau anaeroba.

Procesul de degradare a materiei organice decurge mai lent sau foarte rapid (dependent de caracteristicile fizico-chimice ale solului) (Fig. 2-44, a), iar procesul parcurge urmatoarele etape principale:

☼ - fragmentarea materialului organic; aici rol esential au lumbricidele (plus enchitreidele si nematodele) si microartropodele (colembole, oribatide, proture, diplure, miriapode etc);

☼ - in procesul de fragmentare se poate suprapune si actiunea microorganismelor saprofage (astfel, ciupercile pot patrunde in stomate prin hifele lor iar aici elibereaza enzime celulolitice care determina o digestie incipienta a parenchimului foliar);

☼ - interventia bacteriilor; acestea sunt descompunatorii cei mai eficienti si participa in ciclurile biogeochimice (ferobacteriile in ciclul fierului; nitrobacteriile in ciclul azotului; thiobacteriile in ciclul sulfului.); cele mai multe bacterii sunt aerobe, nevoia de oxigen fiind mare, altele sunt anaerobe (de ex. cele participante in ciclul carbonului, intretinind fermentatia lactica). Bacteriile sunt capabile de polimerizarea moleculelor complexe.

Fig. 2-44. Reprezentarea schematica a proceselor de mineralizare si humificare a solului (a) si constituirea agregatelor stabile, din complexele argilo-humice in procesul de humificare (b) (dupa Tavernier 1987)

Humificarea. Materia organica din sol nu este mineralizata toata in mod direct. O parte din materia vegetala este incorporata si stocata de catre lumbricide la nivelul coloizilor solului (aceasta ar reprezenta un fel de rezerva a solului, in compensatia moleculelor sustrase de bacteriile mineralizatoare). In mediu neutru sau bazic, procesele de sinteza pe cale enzimatica bacteriana, asigura polimerizarea moleculelor organice complexe care evolueaza spre acizii humici stabili. O asemenea polimerizare care degradeaza partial anumite glucide din sol implica si fixarea azotului. Acizii humici se asociaza in sol cu argilele. Ei poarta aceeasi sarcina electrica ca a coloizilor si cum moleculele lor sunt foarte mici, ele formeaza in jurul argilelor un invelis protector (Fig. 2-40, a, b). Deoarece cei doi componenti sunt electrono-negativi ei pot capta foarte usor o serie da cationi din sol (ex. ioni de Ca2+) si formeaza un complex foarte stabil = complexul argilo-humic.

Acest complex reflecta nivelul de calitate a solului. Cu cat fixeaza mai multi cationi, cu atat ii va schimba cu radacinile plantelor si cu ionii pozitivi din solutia solului si astfel puterea de adsorbtie a solului va fi mai mare. Acest proces este reversibil si continuu, iar intensitatea sa determina capacitatea de schimbare a coloizilor. In fiecare an, o mica cantitate din materia organica ce este stocata la nivelul humusului, se supune unei mineralizari lente. Aceasta corespunde unui coeficient de humificare, care in climatul nostru temperat oscileaza in jurul valorii de 2% (dar in climatul cald valoarea sa creste semnificativ si astfel aici humusul dispare mult mai rapid).





Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 4038
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved