Κεφάλαιο Πρώτο. 2. Τι είναι ποικιλότητα των ειδών. Ποια είδη ποικιλότητας γνωρίζετε;

Transcript

1 1 Κεφάλαιο Πρώτο 1. Τι είναι σταθερότητα. Ποια είδη σταθερότητας γνωρίζετε; Σταθερότητα είναι η τάση ή το μέτρο ώστε ένα οικοσύστημα, αντιμετωπίζοντας μια διαταραχή, να φτάσει και να διατηρηθεί σε μια κατάσταση ισορροπίας, είτε αυτή θα είναι μια μόνιμη και σταθερή κατάσταση, είτε αυτή θα αποτελεί μια σταθερή ταλάντωση. Η σταθερότητα δύναται να είναι τοπική, μπορεί όμως να είναι και καθολική. 2. Τι είναι ποικιλότητα των ειδών. Ποια είδη ποικιλότητας γνωρίζετε; Ποικιλότητα των ειδών είναι ο αριθμός των ειδών που υπάρχουν σε μια βιοκοινότητα. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη και η ποικιλότητα των ειδών. Τελευταία, η έννοια της ποικιλότητας των ειδών έχει διευρυνθεί και αναφέρεται πλέον, ως βιοποικιλότητα. Υπάρχουν τρία είδη ποικιλότητας. Η άλφα ποικιλότητα, όταν μελετούμε την ποικιλότητα όπως αυτή ενυπάρχει μέσα σε μια βιοκοινότητα, η βήτα ποικιλότητα, που αναφέρεται στην ποικιλότητα μεταξύ των βιοκοινοτήτων και η γάμα ποικιλότητα, η οποία περιγράφει την ποικιλότητα σ ένα μεγαλύτερο, περιφερειακό επίπεδο, στην οποία συμπεριλαμβάνονται επίσης και οι αντικαταστάσεις των ειδών, όπως αυτές παρουσιάζονται στις μεγάλες γεωγραφικές περιοχές. 3. Τα δύο συστατικά της σταθερότητας αποτελούν η αντίσταση και η ευστάθεια. Τι γνωρίζετε γι αυτά; Η αντίσταση περιγράφει την ικανότητα ενός οικοσυστήματος να αποφεύγει τις μεταβολές, όταν ένας συγκεκριμένος τύπος, συχνότητα ή μέγεθος διαταραχής επισυμβεί. Η ευστάθεια ή η ελαστικότητα, περιγράφει την ταχύτητα με την οποία ένα οικοσύστημα επιστρέφει στην προ της διαταραχής κατάσταση, αφού έχει ήδη υποστεί κάποια μεταβολή και αποτελεί το μέτρο της ικανότητας του οικοσυστήματος να απορροφά αλλαγές και να παραμένει ακόμη αμετάβλητο. Θεωρείται δηλαδή η ευστάθεια, ως η ικανότητα του οικοσυστήματος να διατηρεί την δομή του και το πρότυπο συμπεριφοράς του στην εμφάνιση μιας διαταραχής. 4. Τι ονομάζεται καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα του οικοσυστήματος; Η παραγωγικότητα που προκύπτει όταν από την συνολική πρωτογενή παραγωγικότητα αφαιρεθεί η ενέργεια, την οποία χρησιμοποιούν τα φυτά για να συντηρηθούν. 5. Τι ονομάζονται βιογεωχημικοί κύκλοι; Βιογεωχημικοί κύκλοι είναι οι κύκλοι που διαγράφουν τα θρεπτικά στοιχεα κατά την διάρκεια της ανακύκλωσής τους μέσα από τα βιοτικά συστατικά του οικοσυστήματος προς τα αβιοτικά μέρη αυτού και ξανά πάλι πίσω προς τα βιοτικά μέρη αυτού.

2 2 6. Τι ονομάζεται διαδοχή και τι κλίμαξ; Διαδοχή καλείται η διαδικασία της ανάκαμψης ενός (οικο)συστήματος μετά την διαταραχή, διαδικασία η οποία επιτρέπει την εγκατάσταση εκ νέου ενός οικοσυστήματος, παρόμοιο με αυτό που προϋπήρχε της διαταραχής. Αυτό το «τελικό σημείο» της διαδοχής καλείται κατάσταση κλίμαξ. 7. Τι καλείται δυναμική ισορροπία; Δυναμική ισορροπία καλείται η συνολική σταθερότητα, σε συνδυασμό με την δυναμική αλλαγή.

3 3 Κεφάλαιο Τρίτο 1. Σε ποιους στόχους έχει δομηθεί η συμβατική γεωργία; Η συμβατική γεωργία δομήθηκε πάνω σε δύο αλληλοσυσχετιζόμενους στόχους, ήτοι: (α) την μεγιστοποίηση της παραγωγής και (β) τη μεγιστοποίηση του κέρδους. 2. Στην επιδίωξη της ικανοποίησης των στόχων της συμβατικής γεωργίας, αναπτύχθηκε ένα σύνολο πρακτικών που σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά της σύγχρονης γεωργίας. Ποιες είναι οι έξη (6) βασικές πρακτικές αυτές; Οι έξη (6) βασικές πρακτικές είναι: η εντατική καλλιέργεια, η μονοκαλλιέργεια, η άρδευση, η εφαρμογή της ανόργανης λίπανσης, ο χημικός έλεγχος των ζιζανίων και των ανωφελών εντόμων, και ο γενετικός χειρισμός των φυτών καλλιέργειας, 3. Γιατί κατά την άποψή σας η γεωργία, όσο αυτή παραμένει εξαρτημένη από τις εισροές, δεν μπορεί να είναι αειφορική; Η γεωργία δεν μπορεί να είναι αειφορική, όσο αυτή παραμένει εξαρτημένη από τις εισροές για δύο λόγους. Πρώτον, διότι οι φυσικοί πόροι, από τους οποίους προέρχονται πολλές από τις εισροές, δεν είναι ανανεώσιμοι και τα αποθέματά τους είναι περατά. Δεύτερον, διότι η εξάρτηση από τις εξωτερικές εισροές καθιστά τους αγρότες, τις περιοχές και ολόκληρες χώρες ευάλωτους στις ελλείψεις των αποθεμάτων, τις διακυμάνσεις των αγορών και τις αυξήσεις των τιμών.

4 4 Κεφάλαιο Τέταρτο 1. Με λίγα λόγια τι καλείται φωτοσύνθεση; Η φωτοσύνθεση συνιστά ένα συνδυασμό βιοφυσικών και βιοχημικών διεργασιών, οι οποίες καθορίζονται και κατευθύνονται από την ηλιακή ακτινοβολία της φασματικής περιοχής από 400 έως 700 nm, η οποία προσλαμβάνεται από τους χλωροπλάστες. Η ακτινοβολία αυτή μετατρέπεται σε ελεύθερη χημική ενέργεια, η οποία ακολούθως, χρησιμοποιείται στη βιοσύνθεση των προϊόντων της φωτοσύνθεσης. 2. Από ποιες φάσεις αποτελείται η φωτοσύνθεση; Μπορείτε να τις περιγράψετε. Η φωτοσύνθεση αποτελείται από δύο φάσεις: (α) τη φωτοχημική φάση, κατά την οποία λαμβάνουν χώρα οι φωτεινές αντιδράσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν, εκτός των άλλων, την οξείδωση του νερού (φωτόλυση), απ όπου απελευθερώνεται υδρογόνο και οξυγόνο, και (β) την ενζυματική φάση, στην οποία η ηλιακή ακτινοβολία δεν παίζει κανένα ρόλο, και στην οποία συμβαίνουν η καρβοξυλίωση του CO 2 και η αναγωγή του σε υδατάνθρακες. 3. Ποιο είναι το αποτέλεσμα του κλεισίματος των στομάτων; Το αποτέλεσμα του κλεισίματος των στομάτων είναι ο περιορισμός της εισερχόμενης ποσότητας του CO 2, γεγονός που προκαλεί την επιβράδυνση της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. 4. Να αναφέρετε μερικές από τις γνωστότερες γεωργικές καλλιέργειες, τα φυτά των οποίων ακολουθούν την C 4 φωτοσύνθεση και πως λέγονται αυτές; Ανάμεσα στις γνωστότερες γεωργικές καλλιέργειες, τα φυτά των οποίων ακολουθούν την C 4 φωτοσύνθεση, είναι πολλές από τις λεγόμενες εαρινές γεωργικές καλλιέργειες, όπως π.χ. ο αραβόσιτος, το βαμβάκι, το σόργο, και το ζαχαροκάλαμο. 5. Γιατί σε γενικές γραμμές οι διαθέσιμες μορφές του αζώτου στο έδαφος διατηρούνται σε χαμηλά επίπεδα; Επειδή το άζωτο, είτε προσλαμβάνεται ταχύτατα, όταν είναι διαθέσιμο, είτε παρουσιάζει υψηλό δυναμικό απώλειας μέσω της απόπλυσης με τη βροχόπτωση ή της απόσπασης με την άρδευση. 6. Που δομείται ο φωσφόρος; Ο φωσφόρος δομείται στο DNA των χρωμοσωμάτων και το RNA του πυρήνα και των ριβοσωμάτων

5 5 7. Το κάλιο δεν αποτελεί δομικό συστατικό του φυτού, ούτε συστατικό των ενζύμων ή των πρωτεϊνών. Ποια είναι η πρωταρχική του λειτουργία; Πρωτίστως, η λειτουργία του καλίου είναι ρυθμιστική. 8. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Βόριο (Β) και Χλώριο (Cl); Το Βόριο (Β) εμπλέκεται στη μεταφορά και το μεταβολισμό των υδατανθράκων, στο μεταβολισμό της φαινόλης, και στη δραστηριοποίηση των ρυθμιστών αύξησης. Το Χλώριο (Cl) εμπλέκεται στην ενυδάτωση του κυττάρου, και τη δραστηριοποίηση των ενζύμων κατά τη φωτοσύνθεση. 9. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Χαλκός (Cu) και Σίδηρος (Fe); Ο Χαλκός (Cu) εμπλέκεται στο βασικό μεταβολισμό, τον μεταβολισμό του αζώτου, και στον δευτερεύοντα μεταβολισμό, ενώ ο Σίδηρος (Fe) εμπλέκεται στη χλωροφυλλική σύνθεση και στα ένζυμα μεταφοράς ηλεκτρονίων. 10. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Μαγγάνιο (Mn), Μολυβδαίνιο (Mo) και Ψευδάργυρος (Zn); Το Μαγγάνιο (Mn) εμπλέκεται στο βασικό μεταβολισμό, τη σταθεροποίηση της δομής των χλωροπλαστών και το μεταβολισμό του αζώτου. Το Μολυβδαίνιο (Mo) εμπλέκεται στην αζωτοδέσμευση, το μεταβολισμό του φωσφόρου, την απορρόφηση και τον καταμερισμό του σιδήρου και τέλος, ο Ψευδάργυρος (Zn) εμπλέκεται στο σχηματισμό της χλωροφύλλης, τη δραστηριοποίηση των ενζύμων, το βασικό μεταβολισμό, τη διάσπαση των πρωτεϊνών και τη βιοσύνθεση των ορμονών. 11. Τι ονομάζουμε αναπνοή των φυτών; Αναπνοή των φυτών ονομάζουμε τη συνεχή ροή του νερού από τις ρίζες προς την ατμόσφαιρα, μέσω μιας διαδρομής που αρχίζει από το έδαφος, συνεχίζει στις ρίζες, περνάει από τους βλαστούς και τα φύλλα και καταλήγει στα στόματα. 12. Ποιες καλούνται πυροδοτούμενες αντιδράσεις; Αναφέρατε ένα παράδειγμα. οι τις αντιδράσεις των φυτών που προκαλούνται από κάποια εξωτερικά ερεθίσματα. Οι αντιδράσεις αυτές είναι αποτέλεσμα ενός συγκεκριμένου παράγοντα, πλην όμως για να συνεχιστεί η αντίδραση ο εξωτερικός αυτός παράγοντας δεν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί. Για παράδειγμα, οι σπόροι του καπνού για να βλαστήσουν απαιτείται να εκτεθούν στο ηλιακό φως. Η έκθεση αυτή απαιτείται να είναι διάρκειας μόλις κλάσματος του δευτερολέπτου. Έτσι, ο σπόρος θα βλαστήσει ακόμη και αν φυτευτεί σε συνθήκες πλήρους σκότους, εάν προηγουμένως υποστεί μικρής διάρκειας έκθεση στο ηλιακό φως. 13 Ποιες αντιδράσεις καλούνται εξαρτημένες; Αναφέρατε ένα παράδειγμα. Εξαρτημένες αντιδράσεις καλούνται οι αντιδράσεις κάποιων φυτών που εξαρτώνται από τη συνεχή παρουσία ενός συγκεκριμένου εξωτερικού παράγοντα.

6 6 Αυτές προκαλούνται και διατηρούνται εξ αιτίας του παράγοντα αυτού. Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου της αντίδρασης είναι η παραγωγή των φύλλων στον ακανθώδη βλαστό του φυτού οκοτίγιο (Fouquieria splendens). Τα φύλλα στους βλαστούς του φυτού εμφανίζονται μέσα σε μια ή δυο ημέρες και όσο τα επίπεδα της υγρασίας στο έδαφος είναι επαρκή, τα φύλλα διατηρούνται, αλλά αμέσως μόλις φτάσουν στο σημείο μαρασμού τα φύλλα πέφτουν. 14. Ποιες αντιδράσεις; Αναφέρατε ένα παράδειγμα. Ανεξάρτητες καλούνται οι αντιδράσεις που συμβαίνουν στα φυτά, ανεξάρτητα των συνθηκών που επικρατούν στο άμεσο περιβάλλον και είναι αποτέλεσμα κάποιων εσωτερικά ελεγχόμενων, φυσιολογικά καθοριζόμενων ομάδων παραγόντων. Για παράδειγμα, ένα φυτό αραβοσίτου αρχίζει να ανθίζει διότι έχει επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο στάδιο της αύξησης και της ανάπτυξης του. Οι εξωτερικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν, αργά ή γρήγορα την άνθηση επηρεάζοντας την αύξηση, η πραγματική αλλαγή στη φαινολογία του φυτού όμως, ελέγχεται εσωτερικά.

7 7 Κεφάλαιο Πέμπτο 1. Το ορατό φάσμα του φωτός είναι ίσης αξίας για τη φωτοσύνθεση; Τι γνωρίζετε γι αυτό; Ασφαλώς, και δεν είναι όλο το φως στο φάσμα αυτό ίσης αξίας για τη φωτοσύνθεση. Οι φωτοαποδέκτες στη χλωροφύλλη είναι, ως επί το πλείστο, απορροφητές του ιώδους κυανού και πορτοκαλόχρου ερυθρού φωτός, ενώ το πράσινο και το κίτρινο δεν είναι και τόσο χρήσιμα. Η χλωροφύλλη δεν μπορεί να απορροφήσει το πράσινο φως επαρκώς και αυτό έχει ως αποτέλεσμα, μεγάλο μέρος αυτού να ανακλάται, κάνοντας έτσι τα φυτά να φαίνονται πράσινα. 2. Τι καλείται σημείο απορρόφησης του φωτός; Σημείο απορρόφησης του φωτός καλείται το επίπεδο της έντασης του φωτός στο οποίο απορροφούνται οι φωτοσυνθετικές χρωστικές, γεγονός που σημαίνει ό,τι το επιπρόσθετο φως δεν αυξάνει αποτελεσματικά το ρυθμό της φωτοσύνθεσης. Αυτό συμβαίνει σε πολύ υψηλές εντάσεις φωτός. 3. Τι γνωρίζετε για το σημείο συμψηφισμού του φωτός; Σημείο συμψηφισμού του φωτός καλείται το χαμηλό επίπεδο του φωτός, όπου το ποσό της παραγόμενης φωτοσύνθεσης ισούται με το ποσό που απαιτείται για την αναπνοή. Όταν η ένταση του φωτός είναι μικρότερη του σημείου συμψηφισμού, τότε το ισοζύγιο της ενέργειας για το φυτό είναι αρνητικό. Εάν το αρνητικό ισοζύγιο δεν αντισταθμιστεί μέσα σε κάποια συγκεκριμένη περίοδο με ποσότητα ενεργούς φωτοσύνθεσης και ενεργειακού οφέλους, το φυτό μπορεί να νεκρωθεί. 4. Ποιοι είναι οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η ποιότητα και η ποσότητα του φωτός που προσλαμβάνεται από ένα φυτό σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία και η διάρκεια της έκθεσής του στο φως; Οι παράγοντες αυτοί είναι η εποχικότητα, το γεωγραφικό πλάτος, το υψόμετρο, το τοπογραφικό ανάγλυφο, η ποιότητα του αέρα και η δομή της κομοστέγης. 5. Από ποια διαφορετικά σύνολα παραγόντων καθορίζεται ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης; Ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης, καταρχήν, καθορίζεται από τρία διαφορετικά σύνολα παραγόντων, ήτοι: (α) το στάδιο ανάπτυξης του φυτού, (β) τις περιβαλλοντικές συνθήκες που περιβάλλουν το φυτό, στις οποίες περιλαμβάνεται και το περιβάλλον του φωτός και (γ) τον τύπο της φωτοσυνθετικής διαδρομής (C 3, C 4 και CAM) που χρησιμοποιούν τα φυτά.

8 8 6. Σε ποιες περιοχές το φως δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα, και σε ποιες περιοχές αυτό αποτελεί; Οι περιοχές για τις οποίες το φως δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα είναι γενικά οι ξηρές περιοχές. Στους τόπους αυτούς, το κλειδί της υπόθεσης στον καθορισμό της δομής της βλάστησης και της οργάνωσης του καλλιεργητικού συστήματος είναι συνήθως η διαθεσιμότητα του νερού και όχι η διαθεσιμότητα του φωτός. Το φως, είναι πιθανότερο να αποτελεί τον περιοριστικό παράγοντα στις υγρές περιοχές.

9 9 Κεφάλαιο Έκτο 1. Ποια είναι η θερμαντική διαδικασία η οποία αποτελεί το γεγονός που ορίζεται ως το φαινόμενο του θερμοκηπίου; Η θερμοκρασία που δημιουργείται από την ηλίαση μπορεί να αποθηκευθεί στην επιφάνεια της γης ή να ανακλαστεί πίσω στην ατμόσφαιρα. Μέρος της επανακτινοβολούμενης προς την ατμόσφαιρα θερμότητας είναι δυνατό να ανακλαστεί και πάλι πίσω στην επιφάνεια. Αποτέλεσμα των διαδικασιών αυτών είναι η θερμική ενέργεια να παγιδεύεται τόσο στην επιφάνεια, όσο και κοντά σ αυτή και η θερμοκρασία να παραμένει σχετικά υψηλή, σε σύγκριση με το ακραίο ψύχος που επικρατεί στο απώτερο διάστημα. Σε τελική ανάλυση, η θερμαντική αυτή διαδικασία αποτελεί το γεγονός εκείνο που ορίζεται ως το φαινόμενο του θερμοκηπίου. 2. Ποιες είναι οι αιτίες και ποιες συνέπειες από την υπερθέρμανση της Γης; Από την έναρξη της βιομηχανικής εποχής και μετά, τα ποσά του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχουν αυξηθεί κατά 30%. Η αύξηση αυτή προέρχεται κυρίως από την καύση των ορυκτών καυσίμων για την βιομηχανική παραγωγή, την παραγωγή ενέργειας και φυσικά από την αποδάσωση. Κάποιες πρόσφατες μελέτες υποστηρίζουν ότι ένα θερμότερο κλίμα θα προκαλέσει περισσότερα ακραία τοπικά κλιματικά φαινόμενα, όπως πλημμύρες και ξηρασίες. Μια άλλη ανησυχία είναι ότι οι μεγάλες γεωργικές εκτάσεις στις παραθαλάσσιες, τις χαμηλές υψομετρικά περιοχές της υφηλίου, θα κατακλυστούν, εάν η παγκόσμια θερμοκρασία αυξηθεί αρκετά τόσο που να λειώσει ακόμη και ένα μικρό μέρος από τους πολικούς πάγους. 3. Σε ποιους παράγοντες οφείλονται οι θερμοκρασιακές διαφορές που παρατηρούνται στην επιφάνεια της γης; Οι θερμοκρασιακές διαφορές που παρατηρούνται στην επιφάνεια της γης είναι αποτέλεσμα της περιστροφής της Γης γύρω από τον Ήλιο. Κατά τη διάρκεια του έτους, μια δέσμη μέγιστου ηλιακού οφέλους μετακινείται εγκάρσια στον ισημερινό, ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτινών και τη διάρκεια της ημέρας. Οι μεγαλύτερες ημέρες οδηγούν σε περισσότερο ηλιακό όφελος. Η αιώρηση αυτή της ηλίασης είναι η άμεση αιτία των εποχιακών μεταβολών στη θερμοκρασία. Ο βαθμός της εποχιακής μεταβολής, σε μέσες θερμοκρασίες, αυξάνει καθώς αυξάνεται η απόσταση από τον ισημερινό. 4. Τι γνωρίζετε για τη διαδικασία της καταβατικής θέρμανσης; Τι συμβαίνει με αυτή; Σε πολλά μέρη του κόσμου, ο αέρας που κινείται από το πάνω μέρος της πλαγιάς, λόγω του ανέμου ή των διαφορών στις πιέσεις, επεκτείνεται ταχέως και κατερχόμενος θερμαίνεται. Αυτή είναι μια διαδικασία η οποία είναι γνωστή ως καταβατική θέρμανση. Καθώς θερμαίνεται ο αέρας, αυξάνεται και η ικανότητά του να συγκρατεί την υγρασία με τη μορφή υδρατμών (σχετική υγρασία), αυξάνοντας το δυναμικό εξάτμισης του θερμότερου αέρα.

10 10 5. Κατά τους χειμερινούς μήνες μια νότια πλαγιά είναι σημαντικά θερμότερη από μια βόρεια πλαγιά, όταν όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες παραμένουν οι ίδιοι. Μπορείτε να το δικαιολογήσετε αυτό; Μια μεσημβρινή (νότια) πλαγιά είναι σημαντικά θερμότερη από μια βόρεια πλαγιά διότι οι πλαγιές που βλέπουν τον ήλιο, ως αποτέλεσμα της κλίσης της γης στον ηλιακό άξονα, κατά τους χειμερινούς μήνες δέχονται μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία. 6. Πως δημιουργείται το φαινόμενο της παροχέτευσης του ψυχρού αέρα; Ο ψυχρός αέρας ο οποίος επικρατεί στις πλαγιές των κοιλάδων που βρίσκονται στα μεγαλύτερα υψομετρικά σημεία και έχουμε ταχύτερη επανακτινοβολία, είναι βαρύτερος από τον θερμότερο αέρα που βρίσκεται στα χαμηλότερα σημεία, και μετακινείται προς τα χαμηλότερα σημεία, δημιουργώντας το φαινόμενο της παροχέτευσης του ψυχρού αέρα. 7. Τι περιλαμβάνουν οι πλέον κοινές μορφολογικές προσαρμογές των φυτών απέναντι στην υπερβολική θερμότητα; Οι πλέον κοινές μορφολογικές προσαρμογές των φυτών απέναντι στην υπερβολική θερμότητα περιλαμβάνουν: (α) υψηλό σημείο συμψηφισμού CΟ 2 του λόγου φωτοσύνθεση / αναπνοή, ο οποίος συχνά υποβοηθείται από αλλαγές στη δομή του φύλλου, (β) φύλλα λευκής ή φαιάς απόχρωσης, που ανακλούν το φως και απορροφούν έτσι, λιγότερη θερμότητα, (γ) εμφάνιση τριχιδίων στην επιφάνεια των φύλλων που απομονώνουν τους ιστούς των φύλλων, (δ) μικρά φύλλα, ώστε να εκτίθεται μικρότερη φυλλική επιφάνεια στο ηλιακό φως, (ε) φύλλα με μικρότερο το λόγο επιφάνεια / όγκος, για την πρόσληψη λιγότερης θερμότητας, (στ) κάθετος προσανατολισμός των φύλλων, για μειωμένη πρόσληψη θερμότητας, (ζ) εκτεταμένο ριζικό σύστημα, ή μεγαλύτερη σχέση του λόγου ρίζα / βλαστός, για την απορρόφηση περισσότερου νερού ώστε, να αντιπαρέρχονται την απώλεια νερού από τα φύλλα ή να διατηρούν μεγαλύτερη πρόσληψη νερού σε σχέση με τη φυλλική επιφάνεια, (η) παχύς, ή ινώδης φλοιός που απομονώνει το κάμβιο και το φλοίωμα του κορμού των φυτών, (θ) χαμηλότερη περιεχόμενη υγρασία στο πρωτόπλασμα και υψηλότερη ωσμωτική συγκέντρωση των ζωντανών ιστών. 8. Μετά την εμφάνιση της χλώρωσης ακολουθεί αμετάκλητα η νέκρωση των ιστών. Αυτή που οφείλεται; Η νέκρωση στις χαμηλές θερμοκρασίες οφείλεται στην πτώση της πρωτεΐνης (η οποία μπορεί να συμβεί και σε θερμοκρασίες πάνω από την ψύξη), την έξοδο του νερού από το πρωτόπλασμα (όταν το μεταξύ των κυττάρων νερό παγώνει) και το σχηματισμό των καταστρεπτικών παγοκρυστάλλων μέσα στο ίδιο το πρωτόπλασμα.

11 11 9. Στο κλασσικό εγχειρίδιο της Οικοφυσιολογίας του Went (1944), παρουσιάζεται η περίπτωση με τα φυτά της τομάτας, τα οποία, αναπτυσσόμενα σε ίδιες θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας, δεν εμφάνισαν την αυτή ανάπτυξη με άλλα φυτά τομάτας που δέχτηκαν κανονικές θερμοκρασίες ημέρας και χαμηλότερες θερμοκρασίες νύκτας. Πότε συμβαίνει η αντίδραση αυτή; Η αντίδραση αυτή συμβαίνει, όταν η άριστη για την ανάπτυξη θερμοκρασία, η οποία σημειωτέον λαμβάνει χώρα ως επί το πλείστον κατά τη διάρκεια της νύκτας, είναι ουσιωδώς διαφορετική από την άριστη θερμοκρασία για τη φωτοσύνθεση, η οποία ως γνωστό λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της ημέρας. 10. Τι γνωρίζετε για το μικροκλίμα; Το μικροκλίμα είναι η πλευρά του κλίματος στο επίπεδο των ανεξάρτητων φυτικών οργανισμών ή του αγρού με φυτά καλλιέργειας, την οποία μπορούμε να διαχειριστούμε. Συνεπώς, μικροκλίμα θεωρείται το σύνολο των τοπικών συνθηκών της θερμοκρασίας, της υγρασίας και της ατμόσφαιρας που βρίσκονται σε άμεση εγγύτητα με τους οργανισμούς. Σύμφωνα με κάποιους ορισμούς, το μικροκλίμα σχηματίζεται από τις συνθήκες που επικρατούν σε μια ζώνη τετραπλάσια του ύψους των εξεταζόμενων οργανισμών. Μολονότι στο φάσμα του μικροκλίματος περιλαμβάνονται και άλλοι παράγοντες εκτός της θερμοκρασίας, οι αγρότες - παραγωγοί είναι προτιμότερο να ενδιαφέρονται για τη θερμοκρασία, όταν προσπαθούν να τροποποιήσουν το μικροκλίμα ή να εκμεταλλευτούν τις μεταβολές του μικροκλίματος. 11. Τι περιλαμβάνουν οι πρακτικές και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση της θερμοκρασίας του μικροκλίματος; Οι πρακτικές και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση της θερμοκρασίας του μικροκλίματος περιλαμβάνουν: (α) τη βιοτική κομοστέγη (κάλυψη) (β) την αβιοτική κομοστέγη (κάλυψη) (γ) την κάλυψη της επιφάνειας του εδάφους (δ) τα θερμοκήπια και σκίαστρα (ε) τους τρόπους πρόληψης του παγετού

12 12 Κεφάλαιο Έβδομο 1. Τι καλείται σχετική υγρασία; Δώστε ένα παράδειγμα. Η σχετική υγρασία είναι η σχέση της περιεκτικότητας των υδρατμών στον αέρα προς την ποσότητα των υδρατμών που ο αέρας μπορεί να συγκρατήσει σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Έτσι, για παράδειγμα, όταν αναφερόμαστε σε μια σχετική υγρασία 50%, αυτή αφορά την συνθήκη κατά την οποία ο αέρας συγκρατεί το 50% των υδρατμών που μπορεί να συγκρατήσει στη συγκεκριμένη θερμοκρασία. Όταν η σχετική υγρασία είναι 100%, τότε ο αέρας κορένυται με υδρατμούς. 2. Ποιους τύπους βροχόπτωσης γνωρίζετε; Οι τύποι της βροχόπτωσης είναι: (α) η μεταβιβαστική βροχόπτωση (β) η ορεογραφική βροχόπτωση, και (γ) η κυκλωνική βροχόπτωση 3. Τι γνωρίζετε για την όξινη βροχή; Η όξινη βροχή είναι ακριβώς μια από τις πολλές συνέπειες της ανθρωπογενούς ρύπανσης της ατμόσφαιρας. Η καύση των ορυκτών καυσίμων από τα αυτοκίνητα και τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας προκαλεί εκπομπές μεγάλων ποσοτήτων οξειδίων του αζώτου και του θείου στην ατμόσφαιρα, κοντά στις αστικές και τις βιομηχανικές περιοχές. Τα στοιχεία αυτά ονομάζονται όξινοι «προπομποί» και εύκολα συνδυάζονται με το νερό της ατμόσφαιρας για να σχηματίσουν νιτρικά και θειικά οξέα. Στη συνέχεια, τα οξέα αυτά διαλύονται μέσα στα με φυσικό τρόπο σχηματιζόμενα σταγονίδια του νερού της ατμόσφαιρας. Τα σταγονίδια, αφού μετακινηθούν ομαλά για κάποια απόσταση, στη συνέχεια πέφτουν με τη μορφή της όξινης βροχής. Τα οξείδια του αζώτου και του θείου είναι επίσης δυνατό, να σχηματίσουν νιτρικά και θειικά στην ατμόσφαιρα και να «βρέξουν» στερεά τεμάχια. Όταν συνδυάζονται με το νερό, τα τεμάχια αυτά μετατρέπονται σε οξέα και έχουν την ίδια επίδραση με την όξινη βροχή. 4. Ποιες είναι οι πιο σημαντικές όψεις της ξηρικής καλλιέργειας; Οι πιο σημαντικές όψεις της ξηρικής καλλιέργειας είναι: (α) η χρήση κάποιων τύπων του συστήματος καλλιέργειας που προωθούν την διείσδυση του νερού της βροχής στο εδαφικό προφίλ και την αποθήκευσή του σ αυτό, και (β) η συχνή χρήση των θερινών ή των βροχοπτώσεων των υπολοίπων εποχών που επιτρέπουν την επαναπλήρωση των υδατικών αποθεμάτων τα οποία αναλώνονται από την καλλιέργεια.

13 13 Κεφάλαιο Όγδοο 1. Ο άνεμος, ως παράγοντας του περιβάλλοντος, δεν είναι πάντοτε παρών, είναι όμως, κατά το μάλλον ή ήττον, ικανός να επιφέρει πολύ σημαντικές επιδράσεις στα αγροοικοσυστήματα. Ποιες είναι αυτές οι επιδράσεις; Οι επιδράσεις της ικανότητας του ανέμου είναι: (α) να ασκεί μια φυσική δύναμη στο σώμα του φυτού, (β) να μεταφέρει και να αποσπά από το αγροοικοσύστημα μόρια και υλικά (αλάτι, γύρη, άμμο, σπόρους) και, (γ) να αναμειγνύει την ατμόσφαιρα που άμεσα περιβάλλει τα φυτά, έτσι ώστε, να μεταβάλλει τη σύνθεσή του, να επηρεάζει τις ιδιότητες διασποράς της θερμότητας και να επιδρά στη φυσιολογία του φυτού 2. Ποιες είναι οι άμεσες επιπτώσεις του ανέμου στα φυτά; Ο άμεσες επιπτώσεις του ανέμου στα φυτά είναι: (α) η αφυδάτωση, (β) ο νανισμός (γ) ο αποσχηματισμός (δ) η καταστροφή του φυτού και το ξερίζωμα του (ε) οι αλλαγές στη σύνθεση του αέρα που περιβάλλει τα φυτά 3. Σε ποιες διαδικασίες οφείλεται η απώλεια του εδάφους από την αιολική διάβρωση; Η απώλεια του εδάφους από την αιολική διάβρωση οφείλεται σε δύο διαδικασίες: (α) την απόσπαση των μορίων, και (β) τη μεταφορά των μορίων. 4. Μερικές από τις πλέον σημαντικές επιδράσεις του ανέμου λαμβάνουν χώρα στο επίπεδο του μικροκλίματος. Μπορείτε να αναφερθείτε σ αυτό; Στο εσωτερικό του αγροοικοσυστήματος, ειδικά στις κομοστέγες των συστημάτων φυτών καλλιέργειας, η κίνηση του αέρα είναι ουσιαστική για την ανάμιξη της ατμόσφαιρας. Η καλή κυκλοφορία του αέρα διατηρεί το CO 2 σε άριστα επίπεδα, διασκορπίζει την υπερβολική υγρασία και μπορεί ακόμη να αυξήσει την δραστική ανταλλαγή αερίων. Ο επαρκώς αναμεμιγμένος αέρας χαμηλώνει τα επίπεδα υγρασίας στην επιφάνεια των φύλλων, με συνέπεια να ελαττώνει την πιθανότητα να επικρατήσουν πολλές ασθένειες. Στα θερμά κλίματα επίσης, ο άνεμος έχει σημαντική επίδραση στην επαύξηση της μεταβατικής και εξατμισιακής ψύξης στο άμεσο ηλιακό φως.

14 14 5. Μια εναλλακτική λύση απέναντι στους μόνιμους από δένδρα ή θάμνους ανεμοφράκτες είναι να φυτευτούν στον αγρό ετήσια φυτά που θα λειτουργήσουν υπέρ της προστασίας των φυτών καλλιέργειας από τον άνεμο. Τι γνωρίζετε γι αυτό; Ο αραβόσιτος (Zea mays), τα ηλιοτρόπια (Helianthus annus) και μια πλειάδα σποροπαραγωγών φυτών καλλιέργειας, όπως το σόργο (Sorgum bicolor) και το πορφυρό κριθάρι (Pennisetum americanum) αποτελούν παραδείγματα ετήσιων φυτών που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό. Τέτοια ετήσια φράγματα έχουν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα έναντι των πολυετών ξύλινων ανεμοφρακτών στο ότι αυτά είναι ευκολότερα, ταχύτερα και φτηνότερα να εγκατασταθούν και πολλά επιτρέπουν περισσότερη ευελιξία στις γεωργικές δραστηριότητες.

15 15 Κεφάλαιο Ένατο 1. Τι γνωρίζετε για τη φυσική αποσάθρωση; Η αποσάθρωση των βράχων και των ορυκτών των πετρωμάτων είναι η πρωτογενής πηγή των ανόργανων μορίων του εδάφους, ανεξάρτητα εάν αυτά παραμένουν επί τόπου ή μεταφέρονται σε οποιοδήποτε άλλο σημείο. Οι συνδυασμένες δυνάμεις του νερού, του αέρα, της θερμοκρασίας και της βαρύτητας αποσαρθρώνουν με αργό ρυθμό το μητρικό πέτρωμα, συνοδευόμενες από μια βαθμιαία αποσύνθεση αυτών καθαυτών των ανόργανων στοιχείων. Το νερό διεισδύει στις ρωγμές και τα κοιλώματα των βράχων και, λόγω των εναλλασσόμενων συνθηκών θερμότητας και ψύξης, οι βράχοι συστέλλονται και διαστέλλονται και τελικά θρυμματίζονται. Επίσης, το διοξείδιο του άνθρακα που συνοδεύει το νερό εισέρχεται στις ρωγμές των βράχων, σχηματίζει ανθρακικό οξύ, έλκει ανόργανα στοιχεία, όπως ασβέστιο και μαγνήσιο από τους βράχους και σχηματίζει ενώσεις του άνθρακα. Στη συνέχεια, αποδυναμώνει την κρυσταλλική δομή του βράχου και την καθιστά περισσότερο επιρρεπή σε μελλοντική φυσική αποσάθρωση. Τα λεπτά μόρια αναμειγνύονται με μεγαλύτερα μόρια, υποκινούμενα από τη φυσική κίνηση που δημιουργείται από τις συνδυασμένες δυνάμεις της βαρύτητας, της θερμοκρασιακής αλλαγής και των εναλλαγών ανάμεσα στην υγρασία και την ξηρασία. 2. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα μόρια του μεταφέρονται, τα μεταφερόμενα εδάφη εμφανίζουν διαφορετικές ταξινομήσεις. Ποιες είναι αυτές; Οι ταξινομήσεις αυτές είναι: (α) τα κολλούβια, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω της βαρύτητας, (β) τα αλλούβια, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω της κίνησης του νερού, (γ) τα παγωμένα εδάφη, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω της κίνησης των παγετώνων, και (δ) τα αιολικά εδάφη, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω του ανέμου. 3. Τι γνωρίζετε για τη χημική αποσάθρωση; Ποιες είναι χημικές διαδικασίες γνωρίζετε για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους; Η χημική αποσάθρωση περιλαμβάνει τις φυσικές χημικές διαδικασίες, οι οποίες συμβάλλουν στη διάσπαση του μητρικού πετρώματος, τη μετατροπή των υλικών μέσα στο έδαφος από τη μια μορφή στην άλλη και την κίνηση των υλικών εντός του εδάφους. Πρωταρχικής σπουδαιότητας για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους είναι τέσσερις διαφορετικές χημικές διαδικασίες. 4. Για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους συμβάλλουν τέσσερις διαφορετικές χημικές διαδικασίες. Τι γνωρίζετε γι αυτές; Αυτές είναι: η ενυδάτωση, η υδρόλυση, η διάλυση και η οξείδωση.

16 16 Η ενυδάτωση είναι η διαδικασία της προσθήκης των μορίων του νερού στη χημική δομή ενός ορυκτού στοιχείου. Είναι μια σημαντική αιτία της κρυσταλλικής διόγκωσης και της θραύσης. Η υδρόλυση συμβαίνει όταν, τα ποικίλα κατιόντα της πρωτότυπης κρυσταλλικής δομής των πυριτικών ορυκτών αντικαθίστανται από ιόντα υδρογόνου, προκαλώντας την αποσύνθεση. Σε ρεγόλιθο με χαμηλό pη, η μεγαλύτερη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου επιταχύνει την υδρόλυση. Επίσης, στη διαδικασία αυτή, μπορεί να προσθέσει και η απελευθέρωση των οργανικών οξέων, ως ένα υποπροϊόν των μεταβολικών δραστηριοτήτων των ζώντων οργανισμών, ή ως αποσύνθεση της νεκρής οργανικής ύλης. Η διαδικασία της διάλυσης συμβαίνει, όταν το μητρικό πέτρωμα με μια μεγάλη συγκέντρωση ευδιάλυτων ορυκτών στοιχείων, όπως είναι τα νιτρικά και χλωρικά, οδηγείται σε διάλυση στο νερό. Ο ασβεστόλιθος είναι ιδιαίτερα επιρρεπής στη διάλυση, λόγω της παρουσίας στο νερό υψηλών ποσοτήτων ανθρακικού οξέος. Σε ακραίες περιπτώσεις, η διάλυση του ασβεστόλιθου οδηγεί στο σχηματισμό των ασβεστολιθικών σπηλαίων, σε περιοχές όπου υφίστανται υπόγειες ροές νερού. Τέλος, η οξείδωση είναι η διαδικασία της μετατροπής κάποιων στοιχείων, όπως π.χ. ο σίδηρος, από την πρωτότυπη ελαττωμένη μορφή τους σε μια οξειδωμένη μορφή, με την παρουσία νερού ή αέρα. Τη διαδικασία αυτή συνήθως συνοδεύει η απαλότητα της κρυσταλλικής μορφής. 5. Ποιοι είναι οι τύποι της αργίλου; Οι τύποι είναι: (α) οι πυριτικοί άργιλοι, οι οποίοι κατά κύριο λόγο σχηματίζονται από μικροσκοπικές πλάκες πυριτικού αλουμινίου με διαφορετικές διευθετήσεις και με την παρουσία ή την απουσία άλλων στοιχείων, όπως του σιδήρου και του μαγνησίου, και (β) οι υδροξυλικοί άργιλοι, στους οποίους απουσιάζει μια καθορισμένη κρυσταλλική δομή. Οι υδροξυλικοί άργιλοι σχηματίζονται από υδροξείδια αλουμινίου και σιδήρου, στα οποία έχουν αντικατασταθεί πολλά από τα ιόντα πυριτίου. 6. Τι καθορίζει την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, πως μετράται αυτή και από ποιους παράγοντες αυτή επηρεάζεται; Ο αριθμός των θέσεων στις μικέλλες που είναι διαθέσιμες για τη δέσμευση των θετικά φορτισμένων ιόντων (κατιόντα), καθορίζει αυτό που ονομάζουμε ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, η οποία μετράται σε χιλιοισοδύναμα κατιόντων ανά 100 γραμμάρια ξηρής εδαφικής μάζας. Η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων ποικίλει από έδαφος σε έδαφος, ανάλογα με τη δομή του συμπλόκου άργιλος / χούμος, τον τύπο των μικελλών που είναι παρούσες και την ποσότητα της οργανικής ουσίας που είναι ενσωματωμένη στο έδαφος. 7. Οι διαδικασίες που οδήγησαν στη διαφοροποίηση των οριζόντων λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τις περιφερειακές ή τις τοπικές συνθήκες. Οι διαφοροποιήσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τεσσάρων βασικών τύπων ανάπτυξης εδάφους. Τι γνωρίζετε γι αυτούς; Οι διαφοροποιήσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τεσσάρων βασικών τύπων ανάπτυξης του εδάφους. Οι τύποι αυτοί είναι: η ασβεστοποίηση, η ποτζολοποίηση, η λατεριοποίηση και η γλειζοποίηση Η διαδικασία της

17 17 ασβεστοποίησης είναι ως επί το πολύ χαρακτηριστική σε περιοχές με ποώδη βλάστηση, στα ύφυγρα έως ξηρά και τα εύκρατα έως τροπικά κλίματα της υφηλίου. Η ποτζολοποίηση είναι ως επί το πλείστο χαρακτηριστική των υγρών, εύκρατων περιοχών του πλανήτη, όπου τα δάση έχουν καταστεί η κυρίαρχη βλαστητική κάλυψη για πολύ καιρό. Η λατεριοποίηση λαμβάνει χώρα σε παλαιότερα και ελαφρώς αποσαρθρωμένα εδάφη των υγρών υποτροπικών και τροπικών δασωμένων περιοχών του κόσμου, και η γλειζοποίηση είναι πολύ κοινή στα εδάφη στα οποία το νερό παραμένει πάνω από ή κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, για μια μεγάλη περίοδο του έτους. 8. Γνωρίζετε ποια είναι τα χαρακτηριστικά του εδάφους; Τα χαρακτηριστικά του εδάφους είναι η υφή του εδάφους, η δομή του εδάφους, ο χρωματισμός, η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, η οξύτητα του εδάφους και το ph, η αλατότητα και η αλκαλικότητα. 9. Από τι εξαρτάται η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων; Η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων ποικίλει από έδαφος σε έδαφος, ανάλογα με τη δομή του συμπλόκου άργιλος / χούμος, τον τύπο των μικελλών που είναι παρούσες και την ποσότητα της οργανικής ουσίας που είναι ενσωματωμένη στο έδαφος.