Ecosisteme

Sistemele biologice si ecologice au o structura ierarhica si sunt caracterizate printr-o organizare extrem de complexa. Conceptul de organizare implica doua aspecte cel structural, care descrie numarul si tipul elementelor componente (subsisteme), relatiile dintre ele, precum si distributia lor spatiala si cel functional care descrie rolul indeplinit de diferitele componente in cadrul sistemului integrator in cadrul schimburilor de materie, energie si informatie cu mediul inconjurator. Biocenoza este un nivel de organizare al materiei vii caracterizat printr-o mare complexitate si dinamica. Caracterizarea structurii sale, respectiv a speciilor componente, a distributiei lor spatiale si a conexiunilor existente intre ele este deosebit de dificila. Speciile prezente intr-o biocenoza prin cate o populatie sunt caracterizate de pozitii diferite in domeniul delimitat de axele de spatiu si de timp.

Componenta spatiala acopera un domeniu de dimensiuni extrem de amplu care variaza intre microorganisme si virusuri cu dimensiuni de ordinul 10-7 m, la unele specii de plante si animale cu dimensiuni de ordinul 101 m.

Componenta temporala, ce poate fi exprimata ca durata medie a unei generatii, poate varia intr-un domeniu la fel de vast, de la minute si ore la procariote pana la zeci, sute si chiar mii de ani la organismele superioare.

Problema dimensionarii corecte a oricarui studiu in domeniul spatio-temporal este o problema centrala in ecologie (Schneider, 2001). Procesele ecologice importante se desfasoara timp de zeci, sute sau chiar mii de ani, pe suprafete ce acopera uneori milioane de km2, dar variabilele sunt masurate pe suprafete mici pe perioade scurte de timp. Procesele ecologice studiate si descrise la scara mica nu sunt intotdeauna valabile la scara mai mare iar previziunile nu sunt valabile pe termen lung. Din pacate continuam sa incercam sa intelegem problemele globale si regionale studiindu-le la nivel local si frecvent generalizarile si extrapolarile conduc la rezultate gresite. Este necesar sa dimensionam corect spatio-temporal cercetarile efectuate si datele de care dispunem si sa identificam procesele ecologice si evolutive pe care dorim sa le studiem si sa le intelegem. Numai dupa o intelegere corecta a domeniului spatio-temporal putem incepe sa punem intrebari pertinente si sa limitam utilitatea raspunsurilor obtinute la domeniul lor de aplicabilitate.

Devine evident ca este imposibil sa caracterizam cu acelasi nivel de precizie toate populatiile componente ale unui sistem ecologic. S-a constatat ca majoritatea populatiilor speciilor aflate intr-un spatiu fizic delimitat nu interactioneaza puternic sau direct, fiind caracterizate prin constate spatio-temporale diferite. Practic biocenoza nu poate fi studiata ca atare, deoarece componentele ei sunt dispersate intr-un domeniu spatio-temporal foarte larg. In practica se lucreaza cu subsisteme alcatuite din populatii ce apartin unor specii diferite, prezinta o oarecare omogenitate si ocupa acelasi domeniu spatio-temporal. Subsistemele biocenozei pot fi fie comunitati biotice, ghilde, nivele trofice, taxoni supraspecifici etc., caracterizate prin dimensiuni si/sau constante de timp similare. Deoarece speciile, ce reprezinta sisteme biologice, nu pot fi intotdeauna identificate cu precizie se lucreaza frecvent cu surogate (morfospecii, unitati taxonomice recunoscute, unitati taxonomice operationale etc.). Absenta unui numar adecvat de taxonomisti poate fi astfel suplinita prin utilizarea unor nespecialisti (parataxonomisti) ce identifica categoriile de organisme cel mai adesea pe baza unor criterii morfologice externe. Caracteristicile structurale observate la nivelul subsistemului studiat pot fi apoi extrapolate la intreaga biocenoza sau pot fi utilizate pentru a caracteriza dinamica in timp sau spatiu a subsistemului respectiv. Astfel, impactul pesticidelor asupra unor ecosisteme acvatice poate fi caracterizat studiind doar un grup de organisme mai sensibile, deseori ihtiofauna sau unele compartimente bentonice reprezentate de larve de insecte.

Principala problema care se pune este cat din biocenoza trebuie inclus in studiu, deoarece ansamblul de specii pe care vom lucra trebuie definit cu precizie. Se pot astfel delimita mai multe subsisteme ale biocenozei (figura 1.1).

Figura 1.1 - Subsisteme operationale utilizate in caracterizarea structurala a biocenozei.

- Comunitatea biotica este un concept operational definit ca un ansamblu de populatii relativ omogen in timp si spatiu ce interactioneaza si care ocupa acelasi habitat.

- Asociatia este o unitate ecologica in care intre doua sau mai multe specii co-exista in spatiu. Relatiile dintre specii sunt mai stranse decat in cazul comunitatii.

- Ghilda sau grupul functional este alcatuit dintr-un grup de organisme apartinand unor specii, uneori foarte indepartate taxonomic, ce utilizeaza aceeasi resursa de hrana sau habitat intr-un mod similar.

- Nivelul trofic este reprezentat de speciile situate pe aceeasi pozitie in lantul trofic, despartite de nivelul producatorilor primari prin acelasi numar de verigi intermediare.

Vom utiliza in continuare, pentru simplificare, doar termenul de biocenoza, desi in realitate ne referim la subsisteme ale acesteia.

Exista o serie de parametrii ce permit caracterizarea structurii biocenozei, cu un grad de acuratete mai mare sau mai mic: frecventa, constanta, abundenta, dominanta si indicii de diversitate. Frecventa si abundenta permit ca fiecarei specii sa i se acorde o valoare numerica (un scor), pe baza carora speciile pot fi ierarhizate. Constanta si dominanta permit ca pornind de la aceste ierarhii, sa grupam speciile in categorii, in functie de importanta lor relativa in ecosistem. Indicii de diversitate au avantajul ca integreaza scorurile speciilor componente intr-o valoare unica, care ofera indicii asupra complexitatii si diversitatii sistemului biologic studiat.

1.2 DATELE IN ECOLOGIE

Datele in ecologie se obtin in urma prelevarii de probe ce se realizeaza randomizat, stratificat randomizat sau sistematic, in functie de eterogenitatea sistemului ecologic studiat si de obiectivele respectivului studiu. Tehnica de prelevare trebuie sa fie realizata printr-un aparat sau o metoda neselectiva, iar marimea esantionului trebuie sa fie reprezentativa pentru populatia sau parametrul urmarit care sa permita analiza ulterioara. Prelevarea datelor se realizeaza cu un scop clar enuntat sau pentru gasirea unei explicatii. Motivatia stiintifica poate fi deductiva, atunci cand pe baza informatiilor si teoriilor existente sunt generate si testate ipoteze, sau inductiva, cand datele sunt culese fara o formulare prealabila de ipoteze. Datele obtinute in urma unui program de esantionaj in ecologie se centralizeaza intr-un tabel (matrice) ce grupeaza speciile/taxonii observati in diferite statii/unitati de proba/relevee sau variabilele abiotice masurate (parametri fizici, chimici, geologici, geografici, temporali, climatici etc.). Datele astfel obtinute sunt reprezentate de serii de valori care pot fi:

1. factori abiotici masurati la un anumit moment intr-o anumita statie;

2. date floristice sau faunistice calitative (date de prezenta/absenta), sau cantitative, discrete sau continue cum ar fi numarul de indivizi, volumul, biomasa, densitatea, gradul de acoperire sau aria bazala.

In prezenta lucrare ne vom limita la prezentarea cailor de an