CUPRINS. 1.1 Obiectul ecologiei Conexiunile ecologiei cu alte ştiinţe Istoricul ecologiei Istoricul ecologiei în România...

Transcript

1 CUPRINS PARTEA I-A: NOŢIUNI DE ECOLOGIE GENERALĂ...5 C A P I T O L U L 1: NOŢIUNI INTRODUCTIVE Obiectul ecologiei Conexiunile ecologiei cu alte ştiinţe Istoricul ecologiei Istoricul ecologiei în România...11 C A P I T O LU L 2: BAZELE TEORETICE ALE ECOLOGIEI. NOŢIUNI GENERALE Însuşirile sistemelor biologice Ierarhia sistemelor biologice...17 C A P I TO L U L 3: ECOSISTEMUL Generalităţi Biocenoza Structura biocenozei Indici structurali ai biocenozei Populaţiile Generalităţi Mărimea populaţiei Distribuţia în spaţiu Structura pe vârste Structura genetică Strategii demografice Biotopul Generalităţi Atmosfera Energia radiantă factor ecologic fizic Regimul termic al solului Regimul termic al aerului Procesele de încălzire şi răcire a aerului Variaţiile periodice ale temperaturii aerului Variaţia temperaturii aerului cu altitudinea Variaţiile neperiodice (accidentale) ale temperaturii Particularităţi ale stratului limită planetar Distribuţia geografică a temperaturii aerului Semnificaţiile şi efectele ecologice ale luminii şi temperaturii factori fizici Umiditatea, apa factori ecologici fizici Aspecte generale; mărimi higrometrice Variaţiile periodice ale umidităţii aerului Evaporarea şi evapotranspiraţia Condensarea Produsele condensării Condensarea vaporilor de apă pe suprafaţa terestră Condensarea vaporilor de apă în atmosferă Meteorii Geneza precipitaţiilor (hidrometeorilor) Forme de precipitaţii Regimul precipitaţiilor Distribuţia geografică a precipitaţiilor Efectele ecologice ale apei şi umidităţii factori abiotici fizici Vântul - factor abiotic mecanic Geneza vântului Caracteristicile vântului sunt direcţia şi viteza Structura vântului Circulaţia termică a aerului. Vânturile locale...103

2 Circulaţia generală a atmosferei Efectele ecologice ale factorilor ecologici mecanici - aerul în mişcare (vântul) şi apa în mişcare Efectele ecologice ale vântului Efectele ecologice ale apei în mişcare Noţiuni de meteorologie sinoptică Masele de aer Fronturile atmosferice Geneza ciclonilor mobili Vremea în principalele forme barice Prevederea vremii Clima. Geneza climei Clasificarea climatelor Clima României Structura trofică a ecosistemelor...eroare! Marcaj în document nedefinit. 3.7 Funcţiile ecosistemelor...eroare! Marcaj în document nedefinit Funcţia energetică...eroare! Marcaj în document nedefinit Circulaţia materiei...eroare! Marcaj în document nedefinit Circulaţia informaţiei...eroare! Marcaj în document nedefinit Autoreglarea şi stabilitatea...eroare! Marcaj în document nedefinit. PARTEA A II-A: NOŢIUNI DE ECOLOGIE FORESTIERĂ CAPITOLUL 4: ECOSISTEMUL FORESTIER Generalităţi Biocenoza forestieră Structura biocenozei forestiere Elementele componente Biotopul forestier Generalităţi Particularităţi ale regimului factorilor ecologici în regiunile cu relief accidentat Influenţa reciprocă între biocenoza forestieră şi factorii ecologici Influenţa pădurii asupra radiaţiei solare Influenţa luminii asupra biocenozei forestiere Influenţa biocenozei forestiere asupra temperaturii aerului Influenţa biocenozei forestiere asupra temperaturii solului Influenţa temperaturii asupra biocenozei forestiere Influenţa biocenozei forestiere asupra vântului Influenţa vântului asupra biocenozei forestiere poate fi atât pozitivă cât şi negativă Influenţa biocenozei forestiere asupra umidităţii atmosferice Regimul precipitaţiilor atmosferice în biocenoza forestieră Influenţa biocenozei forestiere asupra evapotranspiraţiei Influenţa umidităţii asupra biocenozei forestiere Influenţa compoziţiei aerului asupra biocenozei forestiere Influenţa biocenozei forestiere asupra aerului atmosferic Influenţa biocenozei forestiere asupra solului Influenţa solului asupra biocenozei forestiere Particularităţi ale energeticii ecosistemelor forestiere Faze ale fluxului necromasei Formarea humusului Mineralizarea humusului CAPITOLUL 5: TIPURI DE ECOSISTEME. TIPOLOGIA FORESTIERĂ Generalităţi Clasificare. Criterii Denumire, caracterizare CAPITOLUL 6: DINAMICA ŞI SUCCESIUNEA ECOSISTEMELOR Generalităţi Ritmurile circadiene Fenofaze şi fenaspecte...248

3 6.4 Fluctuaţiile ciclice Fluctuaţiile anuale Fluctuaţiile multianuale Succesiunea ecologică Generalităţi Principalele tipuri de succesiuni...256

4

5 PARTEA I-A NOŢIUNI DE ECOLOGIE GENERALĂ

6 C A P I T O L U L 1

7 NOŢIUNI INTRODUCTIVE 1.1 Obiectul ecologiei În 1866 Ernst Haeckel a introdus termenul de ecologie (de la grecescul oikos: casă, gospodărie, economie) şi a definit noua ştiinţă ca studiul relaţiilor complexe, directe şi indirecte, cuprinse în noţiunea darwiniană de luptă pentru existenţă. (Darwin folosea această expresie pentru desemnarea totalităţii relaţiilor intra şi interspecifice). Ulterior s-au dat numeroase definiţii ale ecologiei şi nu există una unanim acceptată, fiecare autor punând accentul pe anumite aspecte. Definiţiile pot fi grupate în două categorii, una cu accentul pus pe organisme, cealaltă cu accentul pus pe sisteme supraindividuale (Botnariuc, N., Vădineanu A., 1982). Din numeroasele definiţii care pot fi incluse în prima categorie se menţionează cele date de: MacFayden (1957) Ecologia studiază relaţiile dintre vieţuitoare (plante şi animale) şi mediul lor, pentru a descoperi principiile după care se desfăşoară aceste relaţii. R. Dajoz (1970) Ecologia este ştiinţa care studiază condiţiile de existenţă a fiinţelor şi interacţiunile de orice natură, care există între aceste fiinţe şi mediul lor. C. Sacchi şi P. Testard (1971) Ecologia este disciplina biologică ce studiază raporturile organismelor cu mediul lor înconjurător. C. Krebs (1972) Ecologia este studiul ştiinţific al interacţiunilor care determină distribuţia şi abundenţa organismelor. În cea de-a doua categorie se încadrează definiţiile date de: E. Odum (1971) Ecologia studiază niveluri de organizare superioare celui individual şi anume populaţii, biocenoze, ecosisteme şi biosfera. M. Ghiliarov (1973) Ecologia este ştiinţa corelaţiilor şi interacţiunilor vieţii pe trepte supraindividuale. B. Stugren (1975) Ecologia este ştiinţa interacţiunilor în sistemele supraindividuale. Acestor definiţii li se pot aduce obiecţii; astfel, ecosistemul nu poate fi inclus în ierarhia sistemelor biologice deoarece înglobează biotopul care este de natură abiotică. De asemenea, ecologia nu studiază orice sistem sau treaptă supraindividuală; o algă sau un celenterat colonial, deşi sunt sisteme supraindividuale, nu sunt studiate de ecologie. De aceea, N. Botnariuc şi A. Vădineanu propun (1982) următoarea definiţie: Ecologia studiază sistemele supraindividuale de organizare a materiei vii (populaţii biocenoze, biosfera) integrate în mediul lor abiotic. 1.2 Conexiunile ecologiei cu alte ştiinţe Ecologia este o disciplină sintetică, o ştiinţă interdisciplinară; şi alte ştiinţe biologice pot fi însă caracterizate în acelaşi mod. Pentru precizarea locului ocupat de ecologie printre celelalte ştiinţe este adecvată împărţirea lor în funcţie de nivelul de organizare a sistemelor pe care le studiază. Astfel, sunt discipline care studiază structuri şi procese de nivel individual biochimia, fiziologia, citologia, histologia, morfologia etc. În altă categorie se încadrează disciplinele care se adresează sistemelor supraindividuale (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982). În acest sens, taxonomia şi sistematica, studiază legăturile de înrudire dintre specii şi în funcţie de acestea realizează sistemele de clasificare. Genetica şi evoluţia se adresează şi ele sistemelor suprapopulaţionale, studiind mecanismele de transformare adaptativă.

8 Spre deosebire de acestea, ecologia cuprinde în domeniul de studiu nu numai populaţiile ci şi întreaga ierarhie de sisteme biologice supraindividuale, deci şi biocenozele şi biosfera. Privitor la populaţii, ecologia studiază structura lor şi modul cum îndeplinesc funcţiile de transfer a materiei, energiei şi informaţiei în cadrul sistemelor din care fac parte. Ecologia are conexiuni cu diferite alte ştiinţe, atât biologice cât şi nebiologice. Relaţiile funcţionale dintre populaţii şi dintre acestea şi mediul lor abiotic constau în schimburi de materie, energie şi informaţie, ceea ce implică utilizarea conceptelor din domenii ca fizica (termodinamica), biochimia (pentru studierea mecanismelor moleculare ale schimburilor energetice), fiziologia (pentru cunoştinţele legate de respiraţie, digestie, asimilaţie, metabolism), informatica. Cercetarea biotopului determină strânse legături cu climatologia, geomorfologia, hidrologia, pedologia, chimia. Studiul organizării şi funcţionării sistemelor ecologice determină legături cu matematica (biostatistica) şi cibernetica. Este necesară evidenţierea punctului de vedere ecologic comparativ cu abordarea realizată de alte ştiinţe. Astfel, un morfolog studiază caracteristicile morfologice distinctive ale arborilor din specia Fagus sylvatica de exemplu, pentru a-i descrie şi încadra într-o anumită clasificare. Fiziologul studiază procesul de fotosinteză al acestor arbori, urmărind clarificarea mecanismelor de sinteză a substanţelor organice şi dependenţa acestui proces de diferiţi factori de mediu (lumină, temperatură, săruri minerale). Ecologul studiază fotosinteza arborilor sub aspectul rolului acesteia în viaţa biocenozei, ca furnizoare de materie organică pentru consumatorii de diferite ordine, studiază relaţiile speciei cu celelalte componente ale biocenozei, contribuţia la productivitatea acesteia, influenţa asupra biotopului etc. Deoarece omul intră în componenţa ecosistemelor majore ale biosferei pe care le influenţează esenţial prin activitatea sa, ecologia interferează şi cu ştiinţele sociale, cu psihologia etc. În concluzie, nu caracterul interdisciplinar este trăsătura caracteristică a ecologiei, ci modul în care ea integrează datele şi metodele altor ştiinţe în propriul domeniu de cercetare. 1.3 Istoricul ecologiei Încă din perioada preistorică omul a acumulat cunoştinţe legate de exigenţele ecologice ale diferitelor specii, în timpul căutărilor sale pentru găsirea vânatului sau a plantelor comestibile. Lucrările autorilor antici (Hipocrate, Aristotel, Pliniu, Teofrast) cuprind numeroase date despre condiţiile de viaţă ale diferitelor plante şi animale, despre însuşirile lor importante în alimentaţie, medicină sau meşteşuguri. Elemente cu caracter ecologic se găsesc în lucrările a numeroşi oameni de ştiinţă din antichitate până în Evul Mediu. Înainte de Darwin şi Haeckel, în 1792, ideea de bază a circulaţiei materiei a fost experimentată de Lavoisier; în 1833 Auguste Pyrame de Candolle a demonstrat necesitatea introducerii unei noi discipline botanice (geografia botanică sau geobotanica) care să studieze relaţiile reciproce dintre plante şi mediu (cercetări în acest sens au realizat şi Humbolt, Engler, Gray). În 1843, Forbes, studiind repartizarea animalelor în

9 Marea Egee, constată stratificarea acestora în adâncime, ceea ce evidenţiază aspectul dinamic al interrelaţiilor organisme-mediu. În 1861, Pasteur descrie amănunţit etapele descompunerii materiei organice moarte. Aceşti oameni de ştiinţă au fost consideraţi precursori în ecologie. Darwin descoperă conexiunile complexe din natură (pe care le integra în expresia luptă pentru existenţă ) şi semnificaţia lor evolutivă. El evidenţiază rolul important al conexiunilor indirecte, mediate, dintre specii şi dintre ele şi mediul abiotic. În plus, Darwin descoperă şi demonstrează importanţa raporturilor numerice dintre speciile unei regiuni, importanţa schimbării componenţei unei asociaţii prin introducerea sau eliminarea unor specii pentru evoluţia ulterioară a acestor specii. În 1866 Haeckel introduce termenul de ecologie şi dă definiţia acestei ştiinţe. Acest moment marchează începutul primei perioade, descriptive, în dezvoltarea ecologiei, care a dus la acumularea unui bogat material faptic. I. În această perioadă sunt introduse noţiunile de biocenoză (Karl Möbius, 1877), autecologie şi sinecologie (Schröter 1896, 1902), cele două subdiviziuni ale ecologiei. A u t e c o l o g i a studiază raporturile unei singure specii cu mediul ei de viaţă; ea defineşte în special limitele de toleranţă şi valorile optime ale speciilor relativ la diverşi factori ecologici şi studiază acţiunea mediului asupra morfologiei, fiziologiei şi comportamentului acestora (deci studiază adaptările speciilor la mediu). S i n e c o l o g i a studiază raporturile între indivizii ce aparţin unor specii diferite din cadrul unor comunităţi, precum şi raporturile acestor indivizi cu mediul. Astfel, întrun studiu sinecologic pot fi adoptate două puncte de vedere: - unul static (sinecologie descriptivă) constând în descrierea comunităţilor de fiinţe vii care există într-un mediu anumit. Se determină în acest caz compoziţia specifică a comunităţilor, abundenţa, frecvenţa, constanţa şi repartizarea spaţială a speciilor. - altul dinamic (sinecologie funcţională) cu două aspecte; se poate descrie evoluţia comunităţilor şi factorii care determină succesiunea acestora într-un anumit mediu. Se mai poate studia funcţionarea ecosistemelor: transferurile de materie şi energie, lanţurile trofice, piramidele trofice, productivitatea şi randamentul (toate acestea constituie obiectul de studiu al sinecologiei cantitative) (Dajoz, R., 1972). Se înregistrează o importantă dezvoltare a cercetărilor legate de asociaţiile vegetale şi animale. Sunt descrise structura şi succesiunea vegetaţiei, asocierea plantelor în comunităţi, bazele ecologice ale răspândirii geografice a plantelor, legătura dintre succesiune şi condiţiile fizice. Noţiunea de climax este introdusă în 1916 de Clements, ca fiind stadiul final al succesiunii asociaţiilor vegetale. Astfel, perioada descriptivă are următoarele caracteristici: accentul principal este pus pe descrierea structurii şi variaţiei în timp şi spaţiu a factorilor abiotici, a comunităţilor vegetale şi animale, a asocierii speciilor; o altă caracteristică este reprezentată de apariţia ideii că o comunitate reprezintă un întreg, prin relevarea conexiunilor dintre speciile acestei comunităţi şi dintre ele şi condiţiile fizice. Astfel, Forbes (1887) afirmă că un lac este un microcosmos şi trebuie studiat ca un ansamblu. Clements (1916) merge chiar mai departe, făcând analogia între etapele existenţei unui individ şi etapele succesiunii ecologice care se încheie prin climax, considerând comunitatea un superorganism. Aceste analogii cuprind ideea valoroasă a intregralităţii

10 biocenozelor, dar exagerează similitudinile între sisteme aflate pe niveluri diferite de organizare. A apărut astfel necesitatea unei noţiuni noi, care să reflecte caracterul unitar al comunităţii, integrată cu factorii abiotici respectivi. Este definită de aceea noţiunea de ecosistem (Tansley 1935). Se impune necesitatea elaborării unui sistem de clasificare a comunităţilor. Se dezvoltă astfel descrierea şi clasificarea asociaţiilor vegetale, care sunt privite şi descrise analog speciilor (Braun-Blanquet, 1913). În acest mod ia naştere o ramură aparte a ecologiei: fitosociologia şi se elaborează un sistem complex de clasificare a asociaţiilor vegetale. II. A doua perioadă, perioada modernă, se caracterizează prin trecerea la studiul de teren şi experimental al aspectelor funcţionale ale ecosistemelor. Această trecere a fost determinată şi de faptul că în paralel cu studiile biocenologice s-a dezvoltat şi studiul populaţiilor. Primele cercetări cu caracter populaţional au apărut în domeniul social. Malthus (1798) susţinea că populaţia umană creşte în progresie geometrică în timp ce resursele alimentare cresc în progresie aritmetică. Aceste studii şi altele ulterioare referitoare la populaţia umană au fost utilizate apoi pentru populaţiile de animale. Se studiază astfel dinamica efectivelor la diferite populaţii: Elton, în 1924, arată că fluctuaţiile numerice ale unor populaţii au o anumită periodicitate. Volterra în 1926 studiază variaţia şi fluctuaţia numărului de indivizi ai speciilor dintr-o comunitate. În 1935, Gause verifică experimental teoria matematică a luptei pentru existenţă, iar Lotka, în 1934 concepe teoria analitică a asociaţiilor biologice. Se extind cercetările în domeniul geneticii populaţiilor. În evoluţionism se elaborează ideea că populaţia este obiectul selecţiei şi purtătorul material al evoluţiei. Tot în a doua perioadă de dezvoltare a ecologiei s-a studiat energetica ecosistemelor. Juday (1940) a studiat bugetul energetic al lacului Mendota (S.U.A.). S-au dezvoltat metode de estimare cantitativă a productivităţii (Boysen-Jensen 1919 pentru bentos şi Vinberg 1932 pentru măsurarea producţiei primare a planctonului). Demoll (1927) introduce noţiunea de biomasă, iar în studiul productivităţii raportul P/B (producţie/biomasă), pentru ilustrarea vitezei de reciclare a substanţelor. Dezvoltarea teoriei generale a sistemelor, apoi a ciberneticii şi a teoriei informaţiei a atras atenţia asupra problemelor organizării şi funcţionării materiei vii. S-a dovedit că toate sistemele biologice sunt organizate şi funcţionează după principii cibernetice: sunt autoreglabile şi au caracter informaţional. Reconsiderarea ecologiei prin prisma teoriei sistemice a fost făcută de zoologul american E.P.Odum. Ecologia modernă este caracterizată prin matematizarea tot mai accentuată a cercetărilor. Studiile ecologice sunt necesare pentru intervenţia raţională a omului în biosferă (Stugren, B., 1994). Studiile fenomenelor naturale ca şi cum ele ar fi izolate şi independente unele de altele, realizate până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea au avut implicaţii practice nefaste. Cu toate că acest mod de gândire a susţinut eforturile ştiinţifice de inventariere a lumii, de sistematizare a cunoştinţelor astfel obţinute şi a determinat progresul acesteia într-o anumită perioadă, el s-a dovedit inadecvat realităţii şi a trebui înlocuit cu concepţia holistă a unităţii şi interconexiunilor lumii vii.

11 Punerea în practică a cunoştinţelor, principiilor şi conceptelor ecologiei a determinat apariţia unor numeroase discipline aplicative ca: protecţia mediului, ocrotirea monumentelor naturii, arhitectura landşaftului, agroecologia, ecologia pescuitului etc. 1.4 Istoricul ecologiei în România Începuturile ecologiei în România sunt legate de cercetările ştiinţifice din mai multe domenii biologice. Un prim domeniu este, ca şi pe plan mondial, cel al studiului covorului vegetal forestier al ţării şi al asociaţiilor vegetale. Bazele teoretice ale geobotanicii româneşti au fost puse de savantul clujean Borza (1924). Concepţia de bază a cercetărilor lui şi ale altor botanişti din ţară a fost bazată pe cea a lui Braun-Blanquet (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982) În domeniul zoologiei, Racoviţă obţine rezultate importante pentru dezvoltarea ecologiei. În domeniul autecologiei au rămas clasice studiile sale cu privire la biologia cetaceelor din apele Antarcticii. Studiind viaţa din peşteri, Racoviţă întemeiază ştiinţa biospeologiei, cu un profund conţinut ecologic. Bujor studiază condiţiile de viaţă în apele suprasărate şi adaptările unor animale la aceste condiţii, iar Popovici-Bâznoşanu adaptări ale animalelor reofile (care trăiesc în apele curgătoare). Aceşti biologi pot fi consideraţi precursori ai ecologiei româneşti; întemeietorul ei este însă Antipa. El a fost elev al lui Haeckel şi a aplicat creator ideile evoluţiei în cercetările sale hidrobiologice asupra zonei inundabile şi a Deltei Dunării. Antipa pune în evidenţă procesul de autoreglare automată prin conexiune inversă negativă a nivelului apei din bălţi în raport cu nivelul apelor fluviului. Ideile lui Antipa legate de problemele funcţionării biocenozelor sunt dezvoltate în lucrarea Organizarea generală a vieţii colective a organismelor şi a mecanismului producţiei în biosferă (1935). Antipa arată că biocenozele reprezintă forma universală de organizare a vieţuitoarelor, deci dă o definiţie a nivelului de organizare a materiei vii. El sesizează de asemenea esenţa relaţiilor dintre individ şi biocenoză şi fenomenul de integralitate. O altă direcţie importantă de dezvoltare a preocupărilor ecologice este reprezentată de mişcarea pentru protecţia naturii. Evenimentul iniţial hotărâtor în acest sens a fost convocarea de către profesorul Popovici-Bâznoşanu, preşedintele Societăţii Naturaliştilor din România, a primului Congres al Naturaliştilor la Cluj, în În urma acestui congres şi a eforturilor susţinute ale lui Borza şi Racoviţă, în 1930 a fost promulgată prima lege pentru ocrotirea monumentelor naturii din România, a fost înfiinţată Comisia Monumentelor Naturii, iar în 1935 a fost înfiinţat Parcul Naţional Retezat. O publicaţie care a contribuit la protecţia mediului în ţara noastră a fost revista Ocrotirea naturii. În 1961 ecologia a fost introdusă ca disciplină de bază în învăţământul superior românesc, iar în 1965 a apărut primul manual românesc de ecologie elaborat de B. Stugren. TEMĂ DE CONTROL 1. Cine a introdus pentru prima oară termenul de ecologie? 2. Care a fost prima definiţie a acestei ştiinţe?

12 3. Cum se pot grupa definiţiile care au fost date ecologiei de-a lungul timpului? Daţi exemple de definiţii din fiecare grupă. 4. Care sunt conexiunile ecologiei cu alte ştiinţe? 5. Menţionaţi câteva date şi personalităţi care au contribuit esenţial la evoluţia ecologiei pe plan mondial. 6. Repere istorice şi specialişti români importanţi în evoluţia ecologiei în România.

13 C A P I T O LU L 2 BAZELE TEORETICE ALE ECOLOGIEI. NOŢIUNI GENERALE 2.1 Însuşirile sistemelor biologice Ecologia are ca bază conceptuală teoria sistemică, conform căreia întreaga natură, inclusiv viaţa, este reprezentată prin sisteme ierarhizate; prin urmare nici mediul nu este omogen, amorf, ci reprezintă un ansamblu de sisteme ierarhizate. Un sistem poate fi definit ca un ansamblu de elemente, identice sau diferite, unite prin conexiuni într-un întreg. Din punct de vederea al relaţiilor cu mediul, sistemele se clasifică în: sisteme izolate, care nu au schimb de materie şi energie cu mediul; astfel de sisteme nu există în natură. sisteme închise, care au doar schimburi energetice cu mediul (de exemplu un vas cu apă închis ermetic); nu există în natură, dar pot fi create artificial. sisteme deschise, care întreţin schimburi de materie şi energie cu mediul înconjurător. Sistemele biologice se deosebesc de cele nebiologice printr-o serie de însuşiri (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982, Botnariuc, N., 1999): Caracterul istoric al sistemelor biologice. Pentru a înţelege structura şi funcţionarea unui sistem biologic trebuie să i se cunoască istoria, evoluţia în timp. Această caracteristică evidenţiază o alta: Dependenţa de starea iniţială şi comportamentul neliniar. Condiţia iniţială este hotărâtoare în determinarea traiectoriei pe care o va urma comportamentul sistemului. Acest comportament are caracter neliniar deoarece traiectoria dinamicii sistemelor biologice (evoluţia lor) este dependentă de condiţia iniţială; astfel, o schimbare în aparenţă neînsemnată a acestei condiţii poate determina o reacţie de mare amploare a sistemului. De aici rezultă sensibilitatea mare a sistemelor biologice la schimbările parametrilor de mediu, deci vulnerabilitatea acestora. Variabilitatea parametrilor de mediu poate determina schimbări rapide, treceri rapide, în salt, de la o stare la alta. Dependenţa de condiţia iniţială şi comportamentul neliniar fac practic imposibilă prognoza traiectoriei ce va fi urmată de sistemul biologic. Caracterul informaţional. Sistemele biologice sunt capabile să recepţioneze informaţii de la sistemele înconjurătoare (mediul ambiant biologic sau nebiologic), să le prelucreze, să le asimileze şi să le transfere altor sisteme. Informaţia fiind un mesaj alcătuit dintr-o succesiune de semnale de naturi diferite, un organism, o populaţie, pot recepţiona şi transmite informaţii pe căi fizice (sunete, culori), chimice (mirosuri, substanţe chimice din sol şi apă) sau fiziologice (comportamente, diferite gesturi sau alte activităţi). Sistemele biologice, având caracter istoric, moştenesc de la sistemele ascendente un stoc de informaţii la care se adaugă informaţia proprie, dobândită prin relaţiile proprii cu mediul. Fiecare categorie de sisteme biologice înregistrează şi transmite informaţia printr-un sistem propriu de semnale, numit cod. La indivizi de exemplu, codificarea informaţiei se realizează prin structura acizilor nucleici. Cantitatea de informaţie a unui

14 sistem e cu atât mai mare cu cât organizarea lui este mai avansată, cu cât el este mai complex. O importanţă deosebită are fidelitatea informaţiei recepţionate sau transmise, pentru menţinerea speciilor sau a altor categorii de sisteme biologice. Fidelitatea informaţiei, protecţia împotriva perturbărilor, este frecvent asigurată prin repetarea informaţiei, fenomen numit redundanţă. De aceea fiecare cromozom este în dublu exemplar, în fiecare celulă se repetă toată garnitura de cromozomi, în fiecare individ se repetă structura genotipului şi în fiecare specie se repetă mai mult sau mai puţin fidel patrimoniul genetic al speciei. Redundanţa excesivă este inutilă şi poate fi dăunătoare prin risipa de energie, prin supraîncărcarea canalelor de comunicaţie. De obicei însă, în ciuda acestor mecanisme, nu se realizează o fidelitate absolută, nici în recepţionarea, nici la transmiterea informaţiei. Dacă acest lucru s-ar întâmpla, el ar duce la fixitatea speciei, la rigiditate, la imposibilitatea evoluţiei. Integralitatea sistemelor biologice constă în faptul că, deşi ele sunt alcătuite din numeroase părţi componente (subsisteme), ele se comportă ca un întreg, ca un tot, faţă de factorii de mediu. Însuşirile întregului, sistemului, nu se reduc la suma însuşirilor părţilor componente ci apar trăsături noi, pe care nu le posedă nici una din părţile componente. De asemenea, părţile componente integrate într-un sistem manifestă însuşiri noi, pe care nu le manifestă în afara sistemului. Însuşirile noi ale sistemului integrator apar ca rezultat al conexiunilor între părţile lui. Integralitatea nu e la fel de dezvoltată la toate sistemele biologice; e cea mai pronunţată la organismele individuale, mai puţin pronunţată la populaţii şi cel mai puţin la biocenoze. Autoreglarea. Sistemele biologice funcţionează pe principii cibernetice, controlându-şi permanent parametrii de funcţionare. Autoreglarea se realizează prin feedback, ieşirile din sistem (sau răspunsurile) influenţând într-o măsură mai mare sau mai mică intrările. Mecanismul conexiunii inverse e redat schematic în figura 1. Figura 1 - Mecanismul conexiunii inverse Conexiunea inversă realizează stabilitatea sistemului biologic prin anihilarea influenţelor întâmplătoare ale diferiţilor factori perturbatori. Conexiunea inversă poate fi pozitivă sau negativă. Feed-back-ul negativ determină stabilitatea sistemului, reducând efectele perturbărilor, împiedicând depăşirea unui anumit prag al variaţiei parametrilor de stare ai sistemului. Feed-back-ul pozitiv are ca efect creşterea intrărilor, deci intensificarea efectelor, ceea ce în final ar determina autodistrugerea sistemului. În sistemele biologice conexiunea inversă pozitivă e adesea cuplată cu conexiunile inverse negative, fiind astfel împiedicată destabilizarea sistemului. În timp ce la organismele individuale există

15 structuri, organe specializate care asigură conexiunea inversă (organe de simţ, sistemul nervos), la sistemele supraindividuale (populaţii, biocenoze) nu există astfel de structuri, autocontrolul rezultând în mod pasiv, din organizarea complexă a sistemului. Sistemele biologice sunt sisteme cu control multiplu, de aceea sunt foarte stabile; fiecare parametru poate fi controlat şi reglat pe mai multe căi. Autoreglarea se raportează la condiţiile de mediu, ea permiţând menţinerea, supravieţuirea sistemului în condiţiile variaţiilor permanente ale factorilor de mediu. Autoreglarea dovedeşte comportamentul activ al organismului faţă de variaţiile mediului (un animal îşi alege hrana, caută sau construieşte un adăpost, evită sau se luptă cu duşmanii, îşi apără puii, alege locuri cu factori abiotici mai favorabili etc.). Deci, autoreglarea individuală sau supraindividuală este dovada că sistemele biologice nu sunt entităţi pasive care doar suportă influenţele mediului ambiant ci unele care se comportă activ prin selectarea şi chiar crearea acestor condiţii, ca urmare a activităţii pe care o desfăşoară. Însuşirile solului, chimismul apelor, compoziţia atmosferei, se datorează activităţii diferitelor organisme. Caracterul autopoietic este capacitatea sistemelor biologice de a se autoreface, fie că este vorba de regenerarea unor componente uzate, deteriorate, pierdute, fie de autoreproducere, adică de producerea unor organisme similare. Repararea AND-ului, refacerea epiteliilor, înlocuirea hematiilor, regenerarea unor organe (coada la şopârle, membre la crabi, refacerea ţesuturilor rănite) refacerea populaţiilor din puţini indivizi, restabilirea (între anumite limite) a structurii ecosistemelor deteriorate, sunt exemple de autopoieză. Acest fenomen este rezultatul capacităţii de autoorganizare a sistemelor, ca urmare a conexiunilor funcţionale dintre componentele sistemului: componentele în interacţiune sunt capabile să producă (să reproducă) aceeaşi reţea de structuri şi procese care le-a dat lor naştere. Comportamentul antientropic. Sistemele biologice întreţin permanent un schimb de substanţă şi energie cu sistemele înconjurătoare. La sistemele lipsite de viaţă aceste relaţii duc treptat la dezorganizarea sistemului, la dispariţia lui (o stâncă în contact cu mediul e treptat dezagregată, transformată în nisip şi pietriş). Conservarea sistemelor nevii depinde de izolarea lor de sistemele înconjurătoare, pe când existenţa sistemelor biologice este condiţionată de menţinerea relaţiilor energetice, materiale şi informaţionale cu mediul. Sistemele biologice au capacitatea de a transforma condiţiile de mediu în propriile lor condiţii; astfel, în timp ce unele componente ale sistemului se dezintegrează, eliberează energia, care este folosită de sistem. Se produce astfel o permanentă înlocuire a acestor componente pe seama substanţelor şi a surselor de energie exterioare sistemului. O consecinţă a acestui fapt este că în timp ce sistemele nebiologice evoluează în sensul creşterii entropiei, deci a dezorganizării lor, sistemele biologice au un comportament antientropic, ce contrazice în aparenţă legile termodinamicii clasice. Caracterul fractal al sistemelor biologice. Menţinerea sistemelor biologice depinde de fluxul permanent de energie prin sistem; în acest proces un rol important îl deţine interfaţa sistem biologic-mediu ambiant. Din geometrie este cunoscut faptul că între creşterea volumului şi creşterea suprafeţei unui corp este o disproporţie: când volumul creşte la cub, suprafaţa creşte la pătrat. Consecinţele biologice ale acestui fenomen sunt complexe. Astfel, creşterea biomasei (volumului) unui organism, implică amplificarea fluxului de energie şi a schimburilor, însă creşterea mult mai înceată a

16 suprafeţei devine la un moment dat un factor limitant al schimburilor, producându-se un aşa numit deficit de suprafaţă. Această problemă se poate rezolva pe două căi: prima constă în fragmentarea sau fracţionarea suprafeţei, ceea ce duce la mărirea ei faţă de biomasă. A doua cale e reprezentată de creşterea schimburilor energetice cu mediul datorită fluidizării acestuia. Fracţionarea şi deci mărirea suprafeţei se face prin apariţia de pliuri şi excrescenţe. Acest fenomen este întâlnit la toate nivelurile organizatorice: organismele pluricelulare sunt fractalizate în celule, plantele au numeroase frunze realizând o suprafaţă mai mare de contact cu mediul decât dacă ar fi reprezentate de o singură suprafaţă mare. La nivel ecosistemic, un lac de exemplu, dacă are linia de ţărm sinuoasă îi creşte interfaţa comparativ cu suprafaţa iar schimburile cu ecosistemele adiacente se amplifică. În ce priveşte fluidizarea mediului, la animalele reofile, curenţii de apă asigură un aport permanent de resurse, compensând imposibilitatea creşterii suprafeţei corpului, care trebuie să reziste la presiunea curentului. Caracterul dinamic al sistemelor biologice constă în faptul că sistemul poate exista un timp nedefinit într-o fază de relativă stabilitate sau de aşa numit echilibru dinamic. Echilibrul e numit dinamic pentru că sistemul nu se află într-o stare staţionară din două cauze: - sistemele biologice funcţionând după principii cibernetice, în interiorul lor acţionează simultan numeroase feed-back-uri prin care se produce controlul diferiţilor parametri ai sistemului şi se asigură stabilitatea acestuia. Această stabilitate care mai este denumită şi homeostazie, se asigură prin oscilaţii în jurul unei valori. - o a doua cauză e constituită de parametrii mediului care nu sunt constanţi ci oscilează periodic sau aperiodic (temperatura, lumina, umiditatea, chimismul mediului etc.). Oscilaţiile reprezintă un fenomen universal, atât în lumea lipsită de viaţă cât şi în cea biologică. Sistemele biologice, dinamice, datorită marii lor sensibilităţi au un comportament neliniar care este consecinţa a două mecanisme esenţiale: bifurcaţiile(a) şi haosul(b). A. S-a subliniat faptul că nu poate fi prevăzut comportamentul sistemelor biologice datorită neliniarităţii sale. Depinzând de condiţiile iniţiale (variabile) şi ca urmare a depăşirii unor limite de către variaţiile unor parametri esenţiali ai sistemului sau mediului, oscilaţiile sistemului se amplifică, devin aperiodice, dezordonate în aparenţă. Consecinţa acestor fluctuaţii este multitudinea de traiectorii posibile ale sistemului, fenomen numit bifurcaţie. În acest caz, traiectoria care va fi urmată este imprevizibilă. Prima bifurcaţie odată apărută poate fi urmată de alte bifurcaţii; în această stare de instabilitate, sistemul e foarte sensibil la schimbări ale parametrilor mediului. B. Amplificarea oscilaţiilor parametrilor de stare esenţiali face ca sistemul să intre într-un regim dinamic, în aparenţă dezordonat, numit haos. Dezordinea e doar aparentă însă, pentru că în sistemele dinamice se instalează un haos determinist în sensul că el are nişte legi proprii, pe care nu le cunoaştem încă în întregime. Starea de haos este de fapt o fază (şi un mecanism în acelaşi timp) de tranziţie către o nouă stare de echilibru dinamic (de ordine) a sistemului.

17 Problema stărilor de haos are o importanţă deosebită pentru cercetările ecologice, deoarece analiza sistemelor dinamice arată existenţa unor limite în monitorizarea şi prognoza stării viitoare a sistemelor supuse bifurcaţiilor şi dinamicii haotice. Sistemele biologice conţin o ierarhie de programe. Într-un sistem, trăsăturile morfologice, fiziologice, structurale, nu sunt fixe, ci se pot modifica între anumite limite. Un program poate fi definit ca fiind una dintre stările posibile pe care le poate realiza sistemul. Un sistem are numeroase programe, dar realizarea lor depinde de corelaţiile cu mediul; mai precis, se pot realiza doar acele programe pentru care există condiţii. Se pot distinge trei categorii de programe: - programe proprii sau pentru sine. Ele sunt reprezentate de structurile, funcţiile, comportamentele unui organism, care asigură autoconservarea acestui sistem. Exemple de astfel de programe sunt apărarea, găsirea hranei, consumul ei, digestia etc. - programe inferioare sunt programele subsistemelor sistemului dat. Pentru un organism, acestea sunt programele celulelor, ţesuturilor şi organelor componente. - programele superioare sunt reprezentate de structurile, funcţiile, comportamentele unui sistem care asigură existenţa sistemului superior, integrator. Pentru organism, aceste programe sunt cele care asigură existenţa populaţiei, speciei. Astfel, toate trăsăturile legate de reproducere reprezintă programe superioare ale organismului. Ierarhia programelor biologice duce la concluzia că programele subsistemelor sunt coordonate şi subordonate programului superior, deşi prin specificul lor reprezintă constrângeri ce influenţează modul şi limitele de realizare ale programelor superioare. Heterogenitatea. Nici un sistem biologic nu este omogen, ci e alcătuit din elemente diferite, heterogene. De exemplu autoreglarea presupune existenţa a minim două elemente diferite măcar funcţional: unul care reglează şi altul supus reglării. Toate sistemele biologice se dezvoltă, proces care duce la creşterea complexităţii şi deci a heterogenităţii lor interne. Metodele de calcul ale diversităţii interne a sistemului arată că valoarea ei maximă se realizează când părţile componente ale sistemului sunt în proporţii egale. Nici un sistem biologic real nu realizează această condiţie din cauza corelaţiilor existente între elementele componente. (De exemplu corelaţii între organe, între părinţi şi descendenţi, între populaţiile dintr-o biocenoză etc.) Aceste corelaţii duc la creşterea stabilităţii sistemului, deci există o heterogenitate optimă pentru stabilitate, care nu e neapărat heterogenitatea maximă. 2.2 Ierarhia sistemelor biologice Un sistem este alcătuit din subsisteme şi la rândul său este subsistem într-un sistem mai vast. Se formează astfel sisteme de niveluri diferite care împreună constituie o structură ierarhizată. Există mai multe categorii de ierarhii, de exemplu taxonomică şi organizatorică. Taxonomia este teoria şi practica clasificării organismelor. Sistematica se ocupă cu studiul diversităţii organismelor şi relaţiilor dintre ele, mai ales a celor filogenetice. Deci sistematica are ca problemă centrală descrierea şi denumirea tuturor organismelor (speciilor) actuale şi fosile, precum şi încadrarea lor în taxoni de diferite ranguri în cadrul ierarhiei taxonomice (clasa, regnul, specia sunt taxoni). Comparând pe bază de similaritate fenotipică şi mai rar pe baza cunoaşterii structurii genetice, distanţele

18 genetice între genurile unei familii cu cele din genurile altor familii, se constată că ele nu sunt nici pe departe egale. Ca urmare se impune concluzia că genurile din diferite linii filetice (ca de altfel şi alţi taxoni superiori) nu sunt nici pe departe echivalente între ele. Mai mult, dacă se compară distanţa dintre genuri, stabilită pe baza caracterelor fenotipice, se constată că nici aceste distanţe nu sunt echivalente. În consecinţă, deşi gradul de înrudire şi deci existenţa unui rang superior speciei este o realitate obiectivă, aprecierea lui de către cercetători este subiectivă, din lipsa unor criterii obiective şi datorită cunoaşterii insuficiente a realităţii. Ierarhia organizatorică este ierarhia nivelurilor de organizare ale materiei vii, a sistemelor biologice. Un n i v e l d e o r g a n i z a r e a materiei vii este un ansamblu de sisteme biologice echivalente, cu caracter de universalitate şi capabile de existenţă de sine stătătoare. Se disting următoarele niveluri de organizare: individual, populaţional (sau al speciei), al biocenozei, al biomilor şi al biosferei, integrată în ecosferă. Nivelul individual e reprezentat de organismele individuale care reprezintă forma elementară şi universală de existenţă şi organizare a vieţii. Sistemele care intră în alcătuirea unui organism constituie ierarhia somatică. În structura acestei ierarhii intră ioni, atomi, molecule, celule, organe, complexe de organe. În această ierarhie sunt integrate atât sisteme vii cât şi nevii. Astfel, n i v e l u r i l e d e i n t e g r a r e sunt reprezentate de totalitatea sistemelor atât biologice cât şi nebiologice, ierarhizate, cuprinse în structura unui organism. Procesul caracteristic al sistemelor nivelului individual este metabolismul, prin intermediul lui realizându-se schimbul de materie şi energie cu mediul. Funcţia principală a organismelor este reproducerea care asigură menţinerea speciei, sistemul superior. O altă trăsătură a organismelor este variabilitatea caracterelor genetice şi fenotipice, oferind materialul pe baza căruia acţionează selecţia. De asemenea, organismele au o existenţă în timp limitată şi capacitatea de a răspunde la variaţiile mediului. Nivelul populaţional. Populaţia este unitatea elementară a evoluţiei şi obiectul principal al selecţiei. Procesul caracteristic al populaţiilor este reprezentat de relaţiile intrapopulaţionale. Integralitatea şi autoreglarea sunt mai slab pronunţate decât la organisme iar funcţia principală este reprezentată de faptul că ele sunt verigi în transferul de materie (reciclarea substanţelor), energetic (folosirea, acumularea şi transferul de energie) şi informaţional. Nivelul biocenozelor. Biocenoza împreună cu biotopul formează un sistem mixt, ecosistemul. Acesta e sistemul supraindividual elementar capabil să asigure reciclarea substanţelor. Această însuşire este rezultatul relaţiilor interspecifice. Reciclarea substanţelor, regenerarea resurselor primare, realizarea unei producţii biologice, alături de selecţia naturală şi evoluţia populaţiilor reprezintă fenomene caracteristice nivelului biocenotic. Nivelul biomilor. Un biom este un complex de ecosisteme diferite şi are mare extindere geografică în anumite zone ale globului. Exemple de biomi sunt pădurile ecuatoriale, savana, pădurile de foioase, tundra, stepa etc.

19 Trăsătura caracteristică a biomului este dată de covorul vegetal cu o anumită structură taxonomică, precum şi de fauna cu o structură caracteristică. Nivelul biosferei. Biosfera este sistemul biologic global al Terrei, care prin structura sa biologică captează energia solară, o acumulează sub forma compuşilor organici, interacţionează cu scoarţa terestră şi cu alte geosfere influenţând structura acestora şi determinând fluxurile de materie (circuitele biogeochimice globale) şi energie de pe Terra. TEMĂ DE CONTROL 1. Care este teoria de bază a ecologiei? 2. Ce este un sistem? De câte tipuri pot fi sistemele; care sunt acestea? 3. În ce constă caracterul istoric al sistemelor biologice? 4. În ce constă caracterul informaţional al sistemelor biologice? 5. Ce este informaţia? Cum se asigură fidelitatea transmiterii informaţiilor? 6. Ce este integralitatea sistemelor biologice? 7. Ce sisteme au integralitate mai pronunţată? 8. Ce este autoreglarea sistemelor biologice şi cum se realizează ea? 9. Ce este caracterul autopoietic al sistemelor biologice? Exemple. 10. În ce constă caracterul antientropic al sistemelor biologice şi cum este posibilă conservarea lor în timp concomitent cu scăderea entropiei? 11. Ce este caracterul fractal al sistemelor biologice şi care sunt căile de rezolvare a problemei ridicate de deficitul de suprafaţă? 12. În ce constă caracterul dinamic al sistemelor biologice? 13. De ce este denumit echilibrul sistemelor biologice dinamic? 14. Care sunt mecanismele urmare a cărora sistemele biologice au un comportament neliniar? 15. Ce sunt programele sistemelor biologice şi de care sunt acestea? 16. Ce este heterogenitatea sistemelor biologice? 17. Ce este ierarhia organizatorică a sistemelor biologice? 18. Ce este un nivel de organizare; dar un nivel de integrare? 19. Care sunt nivelele de organizare din lumea vie şi care sunt caracteristicile lor?

20 C A P I TO L U L 3 ECOSISTEMUL 3.1 Generalităţi Prin ecosistem înţelegem unitatea organizatorică elementară a ecosferei, alcătuită din biotop, ocupat de o biocenoză şi capabilă de realizarea productivităţii biologice (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982) Structura unui ecosistem este reprezentată de structura biotopului şi de structura biocenozei. Structura biotopului cuprinde totalitatea factorilor abiotici în dinamica lor. În structura biotopului sunt cuprinse şi relaţiile dintre aceste elemente componente, adică dintre factorii abiotici. Structura biocenozei cuprinde componenţa speciilor, proporţiile între populaţiile diferitelor specii, distribuţia lor în spaţiu, dinamica în timp precum şi relaţiile dintre specii. Structura ecosistemului mai cuprinde şi relaţiile care se stabilesc între factorii abiotici şi populaţiile biocenozei. 3.2 Biocenoza Termenul de biocenoză a fost introdus în 1877 de Möbius. El a studiat bancurile de stridii precum şi celelalte specii animale şi vegetale asociate cu ele, definind apoi biocenoza ca fiind o comunitate de organisme, ocupând un anumit teritoriu, adaptate la mediu şi unele faţă de altele, legate într-un întreg care se schimbă odată cu schimbarea numărului indivizilor unora dintre speciile componente. În spiritul concepţiei sistemice, biocenoza poate fi definită ca fiind un sistem supraindividual, reprezentând un nivel de organizare a materiei vii, alcătuit din populaţii legate teritorial şi interdependente funcţional. Interdependenţa populaţiilor din biocenoză este rezultatul evoluţiei lor în comun şi deci adaptării reciproce. Interdependenţa funcţională este cauza şi totodată efectul acumulării, transformării şi transferului de materie, energie şi informaţie Structura biocenozei Structura unui sistem cuprinde atât elementele sale componente cât şi relaţiile spaţiale şi temporale dintre ele. Drept urmare, studiul structurii unei biocenoze implică : - înregistrarea cât mai completă a speciilor componente, pe cele trei mari grupe funcţionale producători, consumatori, descompunători. Nu toate speciile au aceeaşi importanţă în viaţa biocenozei. Unele sunt reprezentate printr-un număr mare de indivizi şi (sau) o biomasă considerabilă, altele sunt mai rare şi au deci un rol mai scăzut (sau diferit) în funcţionarea biocenozei. De aceea, pentru a avea o imagine corectă a structurii trebuie stabilite proporţiile dintre populaţii.

21 - proporţiile dintre populaţii se exprimă atât prin numărul de indivizi cât şi prin biomasa lor, datorită faptului că organismele mici, deşi nu produc o biomasă prea mare, au o activitate metabolică relativ mai intensă decât organismele mari şi determină desfăşurarea mai rapidă a proceselor de mineralizare; organismele mari au rol mai important în acumularea de biomasă. - distribuţia în spaţiu a populaţiilor şi dinamica în timp (în decurs de 24 de ore, pe sezon, pe ani etc.) a tuturor trăsăturilor structurale. Cunoaşterea exactă şi completă a structurii biocenozei este foarte importantă pentru înţelegerea funcţionării ei, precum şi pentru evaluarea cantităţii şi calităţii producţiei ei biologice. Astfel, în cadrul celor trei mari grupe funcţionale, trebuie stabilite nu numai componenţa în specii dar şi unele trăsături caracteristice ale speciilor mai importante, care prin specificul lor imprimă un anumit mod de funcţionare a biocenozei. Producţia primară nu este echivalentă în cazul unei păduri de foioase alcătuită din numeroase specii, al unei păduri monospecifice de fag sau al unei păşuni alpine. Deci, studiul structurii unei biocenoze nu implică numai cunoaşterea componenţei ei exacte ci şi a fenologiei, a unor trăsături caracteristice şi a succesiunii speciilor principale Indici structurali ai biocenozei Pentru a exprima unele raporturi cantitative, precum şi unele relaţii de grupare între speciile unei biocenoze, se folosesc o serie de indici care permit, pe de o parte, caracterizarea mai completă a biocenozei, iar pe de altă parte permit compararea cantitativă a biocenozelor între ele. În acelaşi timp, aceşti indici reprezintă trăsături caracteristice generale ale sistemelor biocenotice, pe care populaţiile sau indivizii nu le au. Frecvenţa unei specii într-o biocenoză este proporţia (exprimată de obicei în procente) între numărul de probe conţinând specia dată şi numărul total de probe adunate în acelaşi timp. Cu cât numărul de probe va fi mai mare, cu atât valoarea obţinută va fi mai apropiată de frecvenţa reală. Abundenţa relativă a unei specii este proporţia (exprimată în procente) dintre numărul sau/şi masa indivizilor unei specii faţă de ale celorlalte specii, dintr-o probă, dintr-un număr de probe sau, preferabil, din numărul total de probe adunate în acelaşi timp. De subliniat că abundenţa e bine să fie exprimată atât prin numărul de indivizi cât şi prin biomasa lor, altfel se poate obţine o imagine deformată a structurii biocenozei şi implicit se ajunge la concluzii practice şi teoretice greşite. Abundenţa relativă a unei specii nu este întotdeauna corelată direct cu importanţa ei în funcţionarea biocenozei, în sensul că speciile cele mai abundente nu sunt întotdeauna şi cele mai importante şi invers. De exemplu, o specie de răpitor, deşi are o abundenţă relativă scăzută, este foarte importantă în controlul structurii biocenozei, pentru că realizează controlul numeric al efectivelor speciilor cu care se hrăneşte. Dominanţa este un indice prin care se exprimă influenţa uneia sau mai multor specii asupra structurii şi funcţionării biocenozei şi ecosistemului în general. Este necesară determinarea acestui indice deoarece s-a constatat că nu toate peciile au aceeaşi importanţă în menţinerea biocenozei. Unele specii, prin numărul indivizilor, prin biomasa lor, prin productivitatea lor sau prin alte activităţi au un rol esenţial în controlul biocenozei, deci în menţinerea structurii şi funcţionării ei. De exemplu într-o pădure de fag, această specie este dominantă ca număr, biomasă, spaţiu ocupat, jucând un rol

22 preponderent în desfăşurarea fluxului energetic şi în modificarea factorilor de mediu pentru celelalte specii componente ale biocenozei. Constanţa unei specii se exprimă de obicei în funcţie de frecvenţa ei. Speciile având frecvenţa peste 50% sunt considerate specii constante, cele cu frecvenţa cuprinsă între 25% şi 50% - specii accesorii, iar cele cu frecvenţa mai mică de 25% - specii accidentale. Fidelitatea exprimă tăria legăturilor unei specii cu alte specii ale biocenozei date. Această caracteristică este foarte importantă, deoarece ridică problema posibilităţii de a caracteriza biocenozele prin prezenţa unor specii sau a unor grupuri de specii care astfel devin indicatoare preţioase ale stării biocenozelor respective. În funcţie de fidelitate, speciile se împart în caracteristice, preferenţiale, întâmplătoare şi ubicviste (indiferente). În legătură cu s p e c i i l e c a r a c t e r i s t i ce (Pichod-Viale, D., Frontier, S., 1993), observatorii de teren au constatat încă de mult existenţa unor asociaţii regulate de grupe de specii caracteristice anumitor biocenoze. Un specialist poate afirma astfel dacă o specie sau alta sunt normale sau neobişnuite într-un sit unde au fost observate. De asemenea el poate aprecia dacă o asociaţie de mai multe specii indică o stare trecătoare sau una definitivă, sau indică un anumit caracter al mediului (de exemplu un anumit grad de degradare a sistemului, existenţa unui factor de mediu dominant sau deficitar). Aceste asociaţii sunt în general caracteristice unei asociaţii de caractere ale biotopului. Pentru anumite din situaţiile menţionate mai adecvată este utilizarea asociaţilor indicatoare în locul speciilor indicatoare. De exemplu, gradul de poluare a apelor a fost apreciat iniţial după prezenţa unei specii caracteristice (această modalitate de apreciere a calităţii apelor a fost denumită a saprobiilor). Ulterior, conform concepţiei sistemice s-a ţinut cont că grupuri de specii caracterizează starea unui sistem; afectarea unei verigi din reţeaua de legături ce conexează speciile unei biocenoze, duce la modificarea stării şi structurii întregii biocenoze. De aceea, determinarea gradului de poluare a apelor se face cu ajutorul unei histograme reprezentând numărul de specii din diferite grupe (alge, protozoare, rotiferi, crustacei, moluşte, peşti) dintr-o apă sau zonă nepoluată. Aceasta se compară cu o altă histogramă realizată pentru aceleaşi grupe de specii dar din zona poluată şi se determină diferenţa dintre numărul speciilor reprezentate în cele două cazuri. Valoarea practică a metodei constă în faptul că rezultatele pot fi prezentate cantitativ şi sunt accesibile şi unor specialişti nebiologi. Asociaţiile, dar şi speciile indicatoare sunt folosite pentru studierea reacţiei, răspunsului, ecosistemelor la diferite modificări ale mediului sau la alte tipuri de degradări antropice sau naturale. Cu ajutorul acestor specii se realizează biomonitorizarea ecosistemelor. Biomonitorizarea se utilizează pentru a înlocui sau completa monitorizarea instrumentală a ecosistemelor. Încă de acum un secol au fost folosite unele specii ca indicatori ai calităţii mediului; aşa este cazul lichenilor care au fost folosiţi primii ca specii bioindicatoare ale calităţii aerului. În prezent sunt bine puse la punct metode de utilizare a diferitelor specii de licheni ca indicatori ai populării cu dioxid de sulf. Ulterior s-au căutat alte specii indicatoare; alte specii de plante au fost utilizate ca indicatori ai poluării cu ozon, cu acid fluorhidric, cu peroxiacetil-nitraţi, cu metale grele, cu compuşi ai florului etc. Alături de plante, ca bioindicatori ai poluării se folosesc insectele, cum sunt albina-apis mellifera pentru acid fluorhidric, sau păduchele

23 socului-aphis sambucci pentru dioxid de sulf, iar dintre mamifere, şobolanul-rattus rattus pentru dioxidul de azot. Speciile bioindicatoare mai sunt utilizate pentru a oferi şi alte informaţii legate de modificările în structura şi funcţionarea ecosistemelor; s-au utilizat în acest scop insecte, păsări, mamifere. Păsările de exemplu, sunt foarte buni bioindicatori ai schimbărilor de mediu, la care reacţionează prin modificarea compoziţiei în specii din cadrul unei biocenoze, prin modificarea comportamentului sau aspectului şi capacităţii de reproducere. Cercetarea asociaţiilor şi clasificarea lor nu e decât o etapă iniţială, mai trebuie cercetat motivul grupării şi evaluarea consecinţelor acestei grupări asupra funcţionării ecosistemului. Printre motivele grupării speciilor se pot enumera: factorii abiotici, factorii biotici şi factorul istoric. Factorii abiotici. Se grupează speciile care au aceleaşi exigenţe faţă de factorii abiotici. Biocenoza în întregul ei, cel puţin la maturitate, este considerată în fitosociologie ca semnătura vizibilă a unui biotop bine definit. Ca factori biotici ce influenţează gruparea speciilor sunt considerate toate interacţiunile dintre specii, directe şi indirecte. Speciile se grupează nu numai pentru că le permit factorii abiotici, dar şi pentru că asocierea le e necesară (de exemplu relaţiile de simbioză, cooperare, favorizare etc.) sau dimpotrivă, nu se asociază pentru că le este imposibil (de exemplu relaţiile de amensalism). Relaţiile menţionate sunt doar relaţii între două specii. Sunt foarte rare comunităţile în care să se fi inventariat ansamblul relaţiilor dintre specii. Aceste relaţii sunt atât de numeroase şi complexe încât inventarul lor exhaustiv este în general imposibil. Cele câteva inventarieri existente în literatura de specialitate se referă la sisteme foarte simple şi în nici un caz inventarierile nu sunt complete, adică nu merg de la bacterii la macroorganisme. De aceea se foloseşte o altă metodă, care constă în identificarea proprietăţilor globale ale ecosistemelor şi care constituie fundamentul teoriei ecosistemelor. Referitor la factorul istoric, se iau în considerare pentru a explica evenimentele şi structurile actuale, evenimentele anterioare. Aceste evenimente au acţionat asupra ecosistemului fie perioade lungi de timp, fie sporadic, în maniera impulsurilor şi bifurcaţiilor. Deci, o comunitate reflectă condiţiile ambientale, interacţiunile dintre speciile prezente dar şi istoria parcursă de această comunitate. În ce priveşte celelalte categorii de specii, grupate în funcţie de fidelitate, s p e c i i l e p r e f e r e n ţ i a l e sunt speciile care pot trăi în mai multe biocenoze dar preferă una anumită. S p e c i i l e î n t â m p l ă t o a r e sunt specii care apar într-o împrejurare sau alta în ecosisteme în care de obicei nu trăiesc. S p e c i i l e u b i c v i s t e sunt specii cu valenţe ecologice multiple, care pot exista în mai multe ecosisteme. Un alt indice structural al biocenozelor este echitabilitatea, ea exprimând modul cum este atribuită abundenţa relativă la fiecare din speciile unei biocenoze. Echitabilitatea are valoare maximă în cazul ideal în care speciile din gruparea luată în considerare sunt reprezentate prin acelaşi număr de indivizi (au aceeaşi abundenţă relativă). În condiţii naturale, abundenţa speciilor este foarte diferită, ducând la scăderea echitabilităţii.

24 Diversitatea unei biocenoze este legată de numărul de specii constituente. Valoarea diversităţii depinde şi de echitabilitate, deci de numărul indivizilor din fiecare specie. De exemplu diversitatea nu este aceeaşi în cazul în care cinci specii au o abundenţă relativă de 20%, comparativ cu cazul în care una din cele cinci specii are o abundenţă de 96% iar celelalte patru de 1%. În privinţa diversităţii speciilor dintr-o biocenoză se ridică două probleme: cauza ei şi semnificaţia ei biologică. Relativ la c a u z e l e creşterii biodiversităţii, Thienemann a enunţat încă de la începutul secolului nostru un principiu conform căruia, în condiţii abiotice şi biotice favorabile, numărul de specii dintr-o biocenoză este mare şi fiecare specie este reprezentată printr-un număr mic de indivizi. Din contră, în condiţii severe, numărul speciilor scade şi creşte numărul de indivizi din speciile respective. Există de asemenea un gradient general al condiţiilor, de la cele severe către cele favorabile, gradient însoţit de creşterea numărului speciilor. Într-adevăr, s-a observat că numărul speciilor din diferite grupe de plante şi animale creşte de la nord spre sud (în emisfera nordică). S-a pus în evidenţă de asemenea şi existenţa altor gradienţi: altitudinal, iar în unele cazuri şi longitudinal. Mai există şi un gradient temporal, mai exact, pe parcursul succesiunii ecosistemelor, de la unele simple, juvenile, spre cele mature, complexe, diversitatea creşte în timp. Mai mulţi factori pot contribui la creşterea diversităţii: - heterogenitatea spaţială a biotopilor care determină diversitatea mare a habitatelor - stabilitatea condiţiilor abiotice favorabile, fără variaţii mari ale temperaturii, umidităţii, cantităţii de nutrienţi (în zonele ecuatoriale de exemplu). Dacă însă sunt stabile condiţiile s e v e r e de mediu (zone deşertice, lacuri hipersaline), diversitatea e scăzută pentru că puţine specii pot rezista în aceste condiţii. - structura învelişului vegetal influenţează diversitatea consumatorilor de diferite ordine - competiţia între speciile aceluiaşi nivel trofic determină specializarea acestora şi oferă posibilitatea creşterii diversităţii - productivitatea mare a biocenozelor este echivalentă cu o cantitate mare de hrană disponibilă pentru un număr mare de specii În explicarea diversităţii trebuie ţinut cont şi de un alt factor, evidenţiat de Whittaker (1975) care afirma că diversitatea naşte diversitate. Astfel, un mediu fizic cu relief accidentat duce la diversificarea condiţiilor abiotice (temperatură, umiditate, lumină, vânt, cantitate de nutrienţi, ph etc.). Datorită acestor condiţii variate de mediu, apare o vegetaţie variată, care oferă la rândul ei habitate variate pentru numeroase specii. Arborii de exemplu oferă surse de hrană pentru specii care consumă rădăcini, scoarţă, lemn, frunze, flori, fructe etc. şi în acelaşi timp stratificarea vegetaţiei într-o pădure determină apariţia unor modificări verticale în variaţia factorilor fizici (temperatura, umiditatea etc.). De asemenea orice specie nou apărută în biocenoză, utilizează resurse care erau disponibile, dar creează şi noi posibilităţi de hrană pentru alte specii. Apare astfel un fel de conexiune inversă pozitivă: diversitatea ridicată determină în continuare o creştere şi mai rapidă a acesteia. Pentru a analiza care este limita maximă la care poate ajunge biodiversitatea trebuie mai întâi clarificată noţiunea de nişă ecologică.

25 Orice populaţie a unui ecosistem ocupă o porţiune a biotopului care reprezintă habitatul populaţiei respective, sau locul ei de trai. Populaţia desfăşoară o activitate în ecosistem, îndeplinind un anumit rol, o anumită funcţie în transferurile de materie şi energie ale ecosistemului, ceea ce reprezintă nişa ei ecologică. Mai simplu spus, habitatul este a d r e s a unei populaţii, iar nişa ecologică o c u p a ţ i a ei. În general se admite că o populaţie ocupă o nişă într-o biocenoză, şi că două populaţii care trăiesc în condiţiile aceleiaşi nişe nu pot coexista multă vreme, ci una dintre ele va fi eliminată. Se menţionează în acest context că expresia frecvent utilizată de nişă liberă implică ideea că într-un anumit ecosistem există la un moment dat o nişă liberă pe care o specie nouă vine şi o ocupă. În acest caz nişa e confundată cu habitatul. Ea nu există anterior venirii speciei, ci este c r e a t ă de specie după pătrunderea ei în ecosistem, nişa fiind rezultatul activităţii acesteia. În ceea ce priveşte creşterea diversităţii, este clar că aceasta este însoţită de îngustarea nişelor ecologice şi scăderea numărului de indivizi din fiecare specie. Acest număr poate scădea până la un anumit prag, sub care apar dificultăţi în întâlnirea sexelor şi deci în reproducere, în menţinerea teritoriului, în rezistenţa faţă de duşmani. Deci creşterea biodiversităţii are o limită obiectivă, nu poate avea loc la nesfârşit. În legătură cu relaţia o specie o nişă ecologică trebuie făcute câteva precizări: deseori o specie ocupă în diversele sale stadii de dezvoltare mai multe nişe ecologice. De exemplu un fluture în stadiul de ou nu consumă nutrienţi, dar este sursă de hrană pentru ciuperci sau pentru paraziţi ai ouălor, în stadiul de omidă consumă frunze şi e consumat de diverşi prădători (păianjeni, păsări) sau paraziţi, stadiul de pupă e din nou pasiv, iar în cel de adult consumă polen şi polenizează flori. Mai mult decât atât, diferenţierea nişelor se poate face şi pe sexe în cadrul aceleiaşi populaţii. La multe specii de Culicidae (ţânţari), femelele se hrănesc cu sângele nevertebratelor iar masculii consumă lichide de origine vegetală. Această segregare a nişelor ocupate de fiecare populaţie este o modalitate de a evita riscurile cauzate de scăderea numărului de indivizi ca urmare a îngustării nişelor şi în consecinţă o modalitate de creştere în continuare a diversităţii. O altă modalitate de evitare a riscurilor legate de scăderea numărului de indivizi este ruperea unor corelaţii şi creşterea gradului de independenţă a unor populaţii. Exemple în acest sens sunt înmulţirea agamă a unor specii vegetale (care astfel nu mai depind de polenizatori) sau înmulţirea partenogenetică la multe animale (care permite evitarea dificultăţii întâlnirii sexelor). În ce priveşte s e m n i f i c a ţ i a b i o l o g i c ă a diversităţii, trebuie menţionat în primul rând faptul că o anumită diversitate funcţională e o condiţie a însăşi existenţei unui sistem biologic. În al doilea rând, diversitatea formelor vieţii în fiecare nivel trofic permite sporirea intrărilor de energie şi folosirea eficientă a unor resurse variate. Interacţiunea dintre specii permite evoluţia organizării biocenozei, a autocontrolului ecosistemului care astfel devine mai rezistent la perturbări. Creşterea diversităţii are ca rezultat creşterea complexităţii legăturilor dintre specii ceea ce determină realizarea unui control multiplu reciproc şi creşterea stabilităţii ecosistemelor. TEMĂ DE CONTROL

26 1. Ce este ecosistemul? 2. Ce cuprinde structura biotopului? Dar a biocenozei? 3. Cine a introdus pentru prima dată termenul de biocenoză? 4. Definiţi biocenoza 5. Ce presupune studiul unei biocenoze? 6. De ce este necesară cunoaşterea (studiul) biocenozei? 7. Ce sunt indicii structurali ai biocenozelor şi care este utilitatea lor? 8. Ce este frecvenţa unei specii? 9. Ce este abundenţa relativă? 10. Ce este dominanţa? 11. Ce este constanţa şi cum se pot grupa speciile în funcţie de ea? 12. Ce este fidelitate aşi cum se clasifică speciile în funcţie de fidelitate? 13. Care este importanţa speciilor caracteristice? 14. Ce este fitosociologia, care a fost evoluţia ei şi ce importanţă prezintă astăzi? 15. Ce este climaxul? 16. Care sunt motivele care determină gruparea (asocierea) speciilor? 17. Ce este echitabilitatea? 18. Ce este diversitatea unei biocenoze? 19. Care sunt cauzele care determină creşterea biodiversităţii unei biocenoze? 20. Ce este nişa ecologică? 21. Care sunt limitele până la care poate creşte biodiversitatea? 22. Care este semnificaţia ecologică a biodiversităţii şi importanţa ei practică? Generalităţi 3.3 Populaţiile În cadrul biocenozelor speciile sunt reprezentate de populaţii. Populaţia este o unitate organizatorică complexă, prin care o specie este reprezentată în fiecare din ecosistemele incluse în arealul său. În cadrul populaţiei, indivizii componenţi sunt diferenţiaţi din punct de vedere fenotipic (polifenism) şi genetic (polimorfism) în grupări de indivizi între care se stabilesc relaţii care asigură integralitatea şi elaborarea mecanismelor de autocontrol (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982). Efectivul de indivizi al unei populaţii este distribuit pe categorii de indivizi diferenţiate şi distribuite într-un mod caracteristic în spaţiu, reflectând heterogenitatea mediului şi un anumit tip de relaţii intrapopulaţionale. Pentru aceste categorii de indivizi, ratele cu care se desfăşoară fluxul de energie şi sunt reciclate elementele, sunt diferenţiate. Schema simplificată a unui ecosistem se reduce de fapt la relaţiile unei populaţii cu diferite componente biotice şi abiotice ale ecosistemelor care o integrează (figura 2).

27 Figura 2 - Relaţiile unei populaţii cu elementele componente ale ecosistemului integrator (după Bodnariuc, N., Vădineanu, A., 1982) În concepţie sistemică, trăsăturile structurale şi funcţionale care definesc populaţia în timp sunt considerate parametri de stare, iar valorile pe care le iau aceşti parametri variabile de stare. Ca parametri de stare sunt folosite următoarele trăsături structurale şi funcţionale: mărimea populaţiei, distribuţia în spaţiu a indivizilor, structura pe vârste, structura genetică, precum şi energia acumulată şi energia cheltuită pentru menţinere Mărimea populaţiei Mărimea populaţiei este principalul parametru de stare structural ce caracterizează orice populaţie naturală. Mărimea populaţiilor naturale fluctuează în general în limite largi, cu ritmuri diferite, fiind cel mai sensibil parametru de stare la modificările presiunii mediului. Cel mai frecvent, efectivul populaţiilor naturale se exprimă ca număr de indivizi raportat la unitatea de volum sau suprafaţă a ecosistemului care integrează populaţia dată. Acest mod de exprimare reprezintă unitatea de măsură cel mai frecvent folosită în ecologie şi cunoscută sub numele de densitate absolută. De cele mai multe ori nu e suficient să se exprime mărimea populaţiilor numai prin densitatea numerică. Sunt populaţii care realizează densităţi numerice mici, dar care acumulează o cantitate de materie organică sau energie mare. Trebuie deci luată în considerare şi biomasa, nu numai numărul de indivizi. Există metode practice diferite pentru estimarea mărimii populaţiei. Determinarea se poate face prin: - numărarea tuturor indivizilor unei populaţii. Este ideală în ce priveşte gradul de precizie, dar nu poate fi aplicată decât în cazul câtorva specii (plante, păsări sau animale cu comportament teritorial). - prelevarea de probe; această metodă variază după cum este vorba de specii vegetale, de specii de animale cu mobilitate ridicată sau specii de animale cu mobilitate scăzută.

28 Determinarea mărimii unei populaţii la un moment dat nu e suficientă, deoarece populaţia este un sistem complex, dinamic, supus permanent unei presiuni variabile din partea mediului şi ca urmare, efectivul variază mereu în cadrul unui domeniu de stabilitate. Populaţia îşi reînnoieşte permanent elementele componente (indivizii) prin procese care asigură intrările şi respectiv ieşirile. Aceste procese sunt reprezentate schematic în figura 3. Intrările sunt reprezentate de imigrare şi natalitate iar ieşirile de mortalitate şi emigrare. Dacă rata intrărilor de indivizi este mai mare decât rata ieşirilor, pentru intervalul în care această relaţie se păstrează, mărimea populaţiei va creşte şi invers. Fenomenul este complex, pentru că fiecare din procesele menţionate se desfăşoară cu viteze diferite şi pentru că la anumite populaţii naturale (cu mobilitate scăzută) intrarea şi ieşirea indivizilor se realizează preponderent prin natalitate şi mortalitate; la altele, cel puţin în anumite perioade, echilibrul dinamic se realizează prin imigrare şi emigrare. La alte populaţii, deşi imigrarea şi emigrarea sunt masive, nu contribuie la variaţia efectivului populaţiei deoarece se compensează reciproc. Figura 3 - Procese care determină fluctuaţiile efectivului unei populaţii (după Botnariuc, N., Vădineanu, A.,1982) Natalitatea este un termen care defineşte un proces amplu ce include producerea de noi indivizi prin naştere, ecloziune, germinare sau diviziune. În legătură cu reproducerea ca program superior al indivizilor, menit să asigure perpetuarea populaţiei ca sistem superior, se diferenţiază două aspecte: f e c u n d i t a t e a, prin care se înţelege capacitatea potenţială, fizică, a unei populaţii în ce priveşte reproducerea. f e r t i l i t a t e a, care exprimă măsura în care capacitatea fizică se concretizează în indivizi viabili introduşi în populaţie. Deci rata natalităţii este egală cu rata fertilităţii şi exprimă numărul de indivizi introduşi în populaţie de o femelă în unitatea de timp stabilită. Rata natalităţii variază în timp în funcţie de presiunile mediului în general (mai ales în funcţie de cantitatea şi calitatea hranei), de densitatea populaţiei respective sau a populaţiilor competitoare. De asemenea, rata natalităţii variază în funcţie de structura populaţiei pe vârste, pentru aceleaşi condiţii de mediu. Mortalitatea este procesul de eliminare de indivizi din populaţie, prin moarte fiziologică precum şi datorită prădătorilor, bolilor sau altor factori aleatori. Se poate vorbi de longevitate fiziologică, care este echivalentă cu durata ciclului de dezvoltare şi de longevitate ecologică, care exprimă longevitatea medie, realizată în condiţii de mediu date. La fel ca în cazul ratei natalităţii, şi rata mortalităţii depinde de presiunea mediului şi se diferenţiază în raport cu structura pe vârste a populaţiei. Influenţa factorilor de mediu asupra efectivelor populaţiilor se poate exprima sintetic printr-un aşa numit tabel de viaţă. Se poate reprezenta grafic, cu ajutorul datelor din acest tabel curba supravieţuirii. În abscisă se trece vârsta, iar în ordonată

29 numărul de indivizi care au supravieţuit la diferite vârste. Aceste curbe evidenţiază particularităţile fiecărei vârste în ceea ce priveşte rezistenţa la presiunea mediului. Curbele de supravieţuire cunoscute pentru diferite populaţii sunt de cinci tipuri (figura 4): I. curbe pentru populaţii la care rata mortalităţii este scăzută până la ultimul stadiu, apoi creşte brusc II. mortalitatea creşte cu o rată constantă în raport cu vârsta III. mortalitatea se menţine constantă la toate vârstele, determinând o curbă de supravieţuire liniară IV. rata mortalităţii este crescută la stadii juvenile şi descreşte cu o rată constantă pe măsură ce se înaintează în vârstă, curba de supravieţuire fiind uşor concavă. V. mortalitatea are o rată mare la stadiile tinere, după care scade rapid la un nivel relativ constant. Figura 4 -Tipurile de curbe teoretice de supravieţuire pentru diferite populaţii (după Botnariuc, N., Vădineanu, A.,1982) Figura 5 - Forma generală a curbei de supravieţuire pentru populaţiile naturale (după Botnariuc, N., Vădineanu, A.,1982) În mod obişnuit, populaţiile naturale de animale şi plante au curbe de supravieţuire care se aseamănă cu o combinaţie a celor cinci tipuri teoretice menţionate (figura 5). Stadiile tinere au, în general, o rată a mortalităţii crescută (indivizii sunt mici, fără experienţă, vulnerabili) care se reduce la o valoare constantă în cazul adulţilor şi creşte iarăşi în ultimele stadii ale ciclului de dezvoltare. Cunoaşterea curbelor de supravieţuire la populaţiile naturale are i m p o r t a n ţ ă p r a c t i c ă pentru că ne arată care sunt stadiile vulnerabile, sensibile la presiunea mediului. Astfel se pot stabili factorii de mediu faţă de care vulnerabilitatea este mai mare pentru ca aceştia să fie controlaţi astfel încât să crească rata mortalităţii dacă e vorba de o populaţie de dăunători sau să se reducă, dacă populaţia respectivă are valoare economică. Curba de supravieţuire este un element indispensabil în activităţile de control biologic şi de amenajare şi exploatare raţională a populaţiilor.

30 3.3.3 Distribuţia în spaţiu Distribuţia în spaţiu este un parametru de stare important, deoarece modalitatea în care o populaţie este distribuită în spaţiul delimitat de graniţele unui ecosistem influenţează considerabil valoarea densităţii ecologice (număr de indivizi / unitate de spaţiu locuit). Populaţiile naturale vegetale şi animale pot avea o distribuţie spaţială întâmplătoare, uniformă sau grupată. Distribuţia este întâmplătoare atunci când poziţia în spaţiu a fiecărui individ este independentă de a celorlalţi indivizi. Acest mod de distribuţie este rar întâlnit datorită relaţiilor indivizilor cu factorii abiotici sau cu ceilalţi indivizi. În cazul unei populaţii cu efectiv numeric mare, ocupând un spaţiu restrâns şi ai cărei indivizi au o mare mobilitate se poate considera că fiecare individ se poate afla în oricare punct din spaţiu, deci se poate vorbi de o distribuţie întâmplătoare. Dacă indivizii unei populaţii sunt distribuiţi la distanţe egale între ei, se consideră că acea populaţie are distribuţie uniformă. Acest tip de distribuţie poate fi întâlnit la populaţiile la care există comportamentul de teritorialitate. Relaţiile complexe intra şi interpopulaţionale, precum şi relaţiile cu factorii abiotici determină cel mai adesea o distribuţie grupată. Distribuţia spaţială a unei populaţii are o anumită semnificaţie ecologică. Astfel, distribuţia grupată poate indica: - o viaţă socială dezvoltată - un anumit comportament legat de reproducere - transportul orientat al seminţelor, pontei sau indivizilor în primele stadii de dezvoltare - un comportament colectiv de apărare şi căutare a hranei - faptul că indivizii evită zonele în care valoarea factorilor de mediu se îndepărtează de optim - gruparea mai poate fi determinată de competiţia dintre diferite populaţii naturale pentru asigurarea necesităţilor energetice, asociată cu heterogenitatea mediului, astfel încât populaţiile să ocupe zonele care le avantajează. În aprecierea concretă a tipului de distribuţie apar dificultăţi datorită faptului că mărimea, forma şi modul de prelevare a unităţilor de probă pot influenţa serios determinarea Structura pe vârste Structura pe vârste este un parametru structural şi este definită de numărul claselor de vârstă, de amplitudinea acestora şi de distribuţia efectivului populaţiei pe clase de vârstă. Numărul şi amplitudinea claselor de vârstă variază într-un domeniu foarte larg, de la 1-3 zile pentru bacterii, până la de ani la mamifere sau arbori. În general se admit pentru simplificare trei vârste ecologice: prereproductivă, reproductivă şi postreproductivă. Având în vedere că, în raport cu structura pe vârste, sunt diferenţiate ratele cu care se desfăşoară procesele metabolice, sensibilitatea la presiunea mediului şi fecunditatea, mai ales la speciile cu ciclul de dezvoltare mai mare de doi-trei ani, trebuie diferenţiate mai multe clase de vârstă. Durata ciclului de

31 dezvoltare şi în consecinţă a fiecărei clase de vârstă variază în cadrul aceleiaşi specii de la o populaţie la alta şi în cadrul aceleiaşi populaţii în timp, în funcţie de valorile pe care le iau o serie de factori de mediu cum ar fi temperatura, umiditatea, presiunea sau sursa de energie. Vârsta se determină după numărul de inele diferenţiabile la solzi în cazul peştilor, sau la cochilie în cazul bivalvelor, după dimensiunea capsulei cefalice la chironomide, după greutatea cristalinului la iepure, sau după numărul inelelor de creştere la arbori. Determinarea vârstei şi numărului de indivizi dintr-o probă va permite estimarea mărimii populaţiei şi respectiv distribuţia indivizilor pe clase de vârstă la diferite momente în timp. Distribuţia indivizilor pe clase de vârstă se reprezintă grafic (figura 6) plasându-se pe ordonată clasele de vârstă cu amplitudinea corespunzătoare, iar pe abscisă proporţia de indivizi caracteristică fiecărei vârste. Figura 6 - Tipurile principale de piramide ale vârstelor (după Botnariuc, N., Vădineanu, A.,1982) I. proporţia de indivizi tineri e mare II. proporţia de indivizi tineri e medie III.proporţia de indivizi tineri e mică Se obţin astfel piramidele vârstelor care aproximează de obicei trei tipuri de bază. Populaţia I are tendinţa de creştere rapidă a efectivului, populaţia II se află în stare de echilibru staţionar iar efectivul populaţiei III se reduce. În cazul populaţiilor ale căror generaţii nu se suprapun, (la fiecare moment dat, întregul efectiv aparţine unei singure clase de vârstă) sau în cazul populaţiilor la care vârsta e foarte dificil de determinat, se poate înlocui distribuţia pe clase de vârstă cu distribuţia pe clase de dimensiuni Structura genetică Polimorfismul genetic este un parametru reprezentat de categoriile de indivizi diferenţiabili din punct de vedere genotipic şi de distribuţia frecvenţelor în cadrul acestor categorii. Structura genetică şi mai ales modificarea sa în timp reprezintă principala cale de estimare cantitativă a ratei transformărilor adaptative şi a posibilităţilor de răspuns a populaţiilor naturale la modificările presiunii mediului. Se întâmpină încă mari dificultăţi în folosirea sa ca parametru de stare în cercetările ecologice, datorită bazei materiale necesare, a volumului mare de muncă implicat şi a lipsei de personal specializat. Din aceste cauze, în ce priveşte determinarea structurii genetice a populaţiilor naturale, în toate studiile ecologice, ea a fost redusă la stabilirea structurii pe sexe a populaţiei.

32 Diferenţierea pe sexe a indivizilor componenţi ai majorităţii populaţiilor naturale reprezintă una din expresiile polimorfismului genetic cu semnificaţie importantă în caracterizarea din punct de vedere ecologic şi evolutiv a acestora. Pentru caracterizarea dinamicii mărimii populaţiei este necesar să se cunoască proporţia de reprezentare a sexelor (raportul sexelor) şi dacă acest raport se menţine constant sau se modifică în timp în favoarea sau în detrimentul femelelor (aceasta deoarece rata intrărilor de indivizi în populaţie prin reproducere depinde de numărul de femele şi de prolificitatea acestora). La majoritatea organismelor superioare, dimorfismul sexual se bazează pe diferenţierea genetică şi morfologică a unei singure perechi de cromozomi. În condiţii normale, atât cromozomul X, cât şi cromozomul Y conţin gene care represează genele ce conferă o anumită orientare în producerea unui tip de gameţi, realizându-se astfel un raport al sexelor echilibrat, de 1 la 1. Acest raport, în cadrul populaţiilor naturale se poate modifica pe parcursul ciclului de dezvoltare datorită diferenţierii morfo-fiziologice şi în consecinţă a sensibilităţii lor diferite la presiunea exercitată de mediu. La unele specii de organisme inferioare sexul este determinat genic, mecanism de determinare caracterizat prin labilitate în raport cu o serie de factori de mediu (la amfibieni, amfipode). La acestea, în funcţie de modificarea mediului, raportul sexelor fluctuează în limite largi. Practic, raportul sexelor se determină cu ajutorul unităţilor de probă în care se separă morfologic indivizii celor două sexe. 3.4 Strategii demografice În nişa sa ecologică populaţia unei specii se confruntă cu condiţii de mediu care pot fi stabile sau fluctuante, cu resurse alimentare diverse (diversitate ce depinde de diversitatea mediului), se mai confruntă cu alte specii concurente, cu variate cauze de mortalitate (prădători, paraziţi, boli microbiene) sau cu inhibiţii determinate de specii amensale. Dacă reuşeşte să facă faţă acestor presiuni externe, specia supravieţuieşte. Supravieţuirea este condiţionată de două elemente: - arealul de repartiţie al speciei trebuie să fie suficient de întins iar procentul de difuziune suficient de mare pentru a fi posibilă o repopulare dintr-un punct în altul prin migrare (uneori speciile au mecanisme de supravieţuire de exemplu protecţie împotriva unui prădător care le permit menţinerea de mici comunităţi locale numite rezerve, care vor permite repopularea ulterioară). - existenţa unei concordanţe între rata natalităţii şi rata mortalităţii Cea de-a doua condiţie de supravieţuire a unei specii stă la baza unei clasificări a speciilor în funcţie de strategia lor în succedarea generaţiilor, denumită strategie demografică (Frontier, S., Pichod-Viale, D., 1993). În general, speciile din aceeaşi categorie taxonomică se înşiruie conform unui gradient al strategiei demografice, de la strategia r la strategia K (r este coeficientul de creştere numerică exponenţial, caracteristic începutului creşterii numerice a populaţiilor, iar K este biomasa finală la care ajunge o specie). Strategia demografică de tip r. Această strategie caracterizează speciile care se impun în ecosistem prin marea lor viteză de înmulţire. Populaţiile respective sunt specializate în colonizarea unor resurse, fie că este vorba de resurse alimentare fie de un spaţiu disponibil (de aceea se numesc şi specii oportuniste). Aceste specii sunt în puternică competiţie între ele şi selecţia se va face pe baza unei maximizări a lui r :

33 populaţia care îşi va creşte cel mai repede efectivul, va acapara resursa. Mecanismele care determină creşterea lui r sunt variate, reprezentând adaptări la mortalităţi masive: descendenţe numeroase, precocitatea maturităţii sexuale, număr ridicat de reproduceri în cursul vieţii. Accelerarea demografiei se face mult mai adesea prin creşterea numărului de generaţii în unitatea de timp decât prin creşterea numărului de indivizi la fiecare reproducere. Speciile cu strategie r admit o mortalitate ridicată, căreia îi răspund prin explozii demografice. Ele îşi reglează fecunditatea deoarece nu pot controla cauzele mortalităţii, care cel mai adesea sunt externe. Calea cea mai rapidă pentru creşterea ratei natalităţii la o populaţie constă în micşorarea vârstei maturităţii sexuale. Dacă reproducerea intervine devreme, diversele cauze ale mortalităţii nu au avut încă timp să se exercite din plin şi numărul de reproducători este mare. Deci, r-selecţia va favoriza populaţiile cu maturitate precoce, reproducere unică în viaţă (forme semelpare) şi speranţă de viaţă scăzută a adulţilor; are loc o apropiere a generaţiilor, ceea ce îl creşte şi mai mult pe r. Uneori totuşi, selecţia a favorizat forme cu mai multe reproduceri în timpul vieţii (forme iteropare) ceea ce constituie o garanţie împotriva dispariţiei populaţiei respective din cauza instabilităţii condiţiilor climatice sau datorită insuficienţei hranei în momentul apariţiei descendenţilor. În acest caz, mai multe reproduceri în timpul vieţii reprezintă un avantaj. Populaţiile cu strategie de tip r prezintă anumite caracteristici: - sunt populaţii în expansiune, limitate doar de epuizarea resursei pe care o colonizează sau de o modificare a mediului în care trăiesc (modificarea substratului, acumularea unei substanţe toxice etc.) - o mare parte a energiei asimilate este folosită pentru reproducere - populaţiile cu strategie r fiind în competiţie puternică, numărul lor este mic şi diversitatea biocenozei din care fac parte este scăzută - ele au în teritoriul pe care îl ocupă o densitate foarte fluctuantă: prezintă perioade de multiplicare intensă, urmate de perioade de mortalitate masivă ce reflectă de exemplu aporturi sporadice ale unei resurse, urmate de consum rapid - plantele cu strategie de tip r risipesc energie, apă şi alte resurse (de exemplu azot); ele realizează producţii ridicate. Coeficientul de transpiraţie al buruienilor de exemplu, este de ordinul miilor. Raportul P/B (raportul între producţia primară brută şi biomasă) este ridicat, iar viteza de recirculare a materiei e mare, ceea ce înseamnă că rata de refacere a biomasei este ridicată şi că se cheltuieşte multă energie pentru menţinerea în viaţă a unei cantităţi date de materie - în general, populaţiile cu strategie de tip r sunt populaţii pioniere care colonizează noi biotopuri sau recolonizează biotopuri perturbate. Sunt specii robuste, tolerante, puţin specializate, ce pot coloniza medii dificile şi se pot adapta la puternice fluctuaţii ale mediului. În acelaşi timp, ele modifică rapid mediul, putând să schimbe textura substratului, să-l îmbogăţească în materie organică. Speciile vegetale din această categorie sunt la originea primului humus. Strategia demografică de tip K. Criteriul de selecţie în acest caz este stabilizarea biomasei la valoarea sa maximă K. Deoarece astfel de specii nu se înmulţesc intens, ele folosesc mecanisme de stabilizare, de protejare a biomasei. Populaţiile acestor specii sunt bine adaptate la mediu şi la sistemele din care fac parte. Sunt specii ce trăiesc în nişe ecologice înguste, specii cu grad înalt de specializare. Caracteristicile demografice sunt

34 opuse celor ale populaţiilor de tip r, adică numărul de descendenţi şi frecvenţa reproducerilor sunt scăzute, compensate de mecanisme de protecţie a puilor şi tinerilor de exemplu. Densitatea numerică e stabilă şi competiţia reciprocă între astfel de specii este scăzută, deoarece ele nu necesită aceleaşi resurse. Mai exact, numeroase specii cu strategie de tip K modifică prin activitatea lor mediul, făcându-l impropriu pentru alte specii (uneori de exemplu, elimină toxine, stabilind cu celelalte specii relaţii antagonice). Astfel, speciile acaparează totalitatea resurselor fără să se reproducă intens. În acelaşi timp realizează şi economie de resurse şi energie. În acest mod, speciile K, deşi apar mai târziu în succesiunea ecologică, reuşesc să înlocuiască speciile r, speciile pioniere. Acestea rămân întotdeauna în număr mic în biocenoză, în rezervă, în eventualitatea degradării biotopului sau a necesităţii unei colonizări. Ele sunt ţinute la un nivel scăzut de densitate numerică de acţiunea antagonistă a speciilor K. La speciile K, mortalitatea juvenilă este scăzută, iar speranţa de viaţă şi longevitatea ridicate. A fost menţionat faptul că aceste specii economisesc energie; astfel, o mare parte din energia asimilată este folosită pentru realizarea şi întreţinerea mecanismelor de protecţie (realizarea de deplasări, de rezerve în vederea sezoanelor nefavorabile; apar comportamente complexe, deseori sociale, printre care comportamentul de protecţie al puilor etc.). Energia folosită astfel este însă mai mică decât cea necesară intensei sinteze de biomasă. Natalitatea şi mortalitatea fiind scăzute, biomasa este traversată de un slab flux de energie; raportul P/B e scăzut iar viteza de reciclare a substanţelor e mică. Speciile K se instalează numai după ce speciile pioniere le-au creat anumite condiţii, adică în ecosisteme evoluate, mature. Aceste specii sunt în general specializate, puţin tolerante faţă de fluctuaţiile factorilor abiotici, având nevoie în consecinţă de un mediu stabil. Nu există doar specii cu strategii demografice tipice, r sau K. Există un gradient de trecere de la strategiile r la cele K şi uneori chiar la aceeaşi specie tendinţa r şi tendinţa K pot alterna în funcţie de mediu. Cea mai bună modalitate de determinare a tipului de strategie demografică constă în stabilirea raportului dintre energia consacrată reproducerii şi energia totală asimilată. De exemplu: - la graminee, raportul între greutatea inflorescenţei şi greutatea întregii plante este materializarea gradientului r K. - la păsări, unele specii fac câţi pui pot să hrănească şi din numărul total, unii mor datorită condiţiilor nefavorabile de mediu. Alte specii fac mai puţini pui decât pot să hrănească, dar mediul e stabil şi speranţa de viaţă a puilor este mare; aceste specii au strategie de tip K. - la unele specii de şopârle se înregistrează un paradox aparent: speciile cu strategie de tip r populează zone caracterizate prin calm meteorologic şi specii cu strategie demografică de tip K populează zone deşertice sau cu pluviometrie neregulată. Explicaţia constă în faptul că în zonele dificile sunt mai puţini prădători, şi ca urmare şopârlele cu strategie de tip K îşi pot permite să aibă mai puţini descendenţi, având în schimb dezvoltate mecanisme de rezistenţă la îngheţ sau la lipsa apei.

35 - la mamifere şi păsări se observă reacţii bioetologice la variaţia resurselor alimentare şi a condiţiilor de viaţă în general. Astfel, rata natalităţii scade când hrana e insuficientă şi creşte când aceasta redevine îndestulătoare. De asemenea, în cazul unor prelevări importante din populaţie, creşte rata natalităţii (la populaţiile de delfini exploatate industrial de exemplu, intervalul dintre două naşteri a scăzut în 30 de ani de la patru la doi ani (Botnariuc, N., 1999) TEMĂ DE CONTROL 1. Definiţi populaţia 2. Care sunt relaţiile pe care le stabileşte populaţia cu celelalte elemente componente (biotice şi abiotice) ale ecosistemului? 3. Ce sunt parametrii de stare ai populaţiilor? Dar variabilele de stare? 4. Care sunt parametrii de stare ai populaţiilor? 5. Ce este mărimea populaţiei şi cum fluctuează ea? 6. Care este unitatea de măsură a populaţiei? 7. Care sunt metodele de determinare a efectivului unei populaţii? 8. Care sunt intrările şi ieşirile dintr-o populaţie şi cum influenţează ele mărimea acesteia? 9. Definiţi natalitatea, fecunditatea, fertilitatea, mortalitatea şi factorii care le influenţează 10. Ce este tabelul de viaţă? Dar curba de supravieţuire? 11. De câte tipuri pot fi curbele de supravieţuire şi care este importanţa lor practică? 12. Ce este densitatea ecologică? 13. Care sunt tipurile de distribuţie în spaşiu a indivizilor unei populaţii? 14. Care sunt posibilele caize ale unei distribuţii grupate? 15. Ce este structura pe vârste a populaţiei? 16. Care sunt vârstele ecologice ale indivizilor unei populaţii? De ce se diferenţiază mai multe clase de vârstă? 17. Cum se determină vârsta la diferite specii? 18. Ce sunt piramidele vârstelor şi de câte tipuri? 19. Când se poate înlocui distribuţia pe calse de vârstă cu distribuţia pe clase de dimensiuni? 20. Care este importanţa structurii genetice a populaţiilor şi cum se determină ea? 21. La ce se reduce studiul structurii genetice a populaţiilor în studiile ecologice? 22. Determinarea sexelor la organismele superioare şi inferioare 23. Ce sunt strategiile demografice şi de câte tipuri pot fi ele? 24. Care sunt caracteristicile strategiei demografice de tip r? 25. Care sunt caracteristicile strategiei demografice de tip K? 26. Cum se poate determina tipul de strategie demografică a unei populaţii? Generalităţi 3.5 Biotopul Cercetarea structurii biotopului presupune studiul cantitativ şi calitativ, în timp şi spaţiu a elementelor structurale ale biotopului, şi anume a factorilor geografici, mecanici,

36 fizici şi chimici. Variaţia în spaţiu este reprezentată de gradientul biotopului dat, iar variaţia în timp reprezintă dinamica acestuia. Variaţia factorilor poate fi periodică, cu o anumită amplitudine, deci poate avea caracter de r e g i m, sau această variaţie poate fi neregulată, cu amplitudini mari, la intervale diferite, deci poate avea caracter p e r t u r b a t o r. Efectele ecologice ale acestor două tipuri de variaţii sunt şi ele diferite: efectul variaţiilor cu caracter de regim este adaptarea, iar variaţiile neregulate şi de marea amploare care depăşesc limitele intervalelor de toleranţă ale factorilor ecologici au ca efect eliminarea unui număr mare de indivizi din una sau mai multe populaţii. In afară de aceste efecte directe ale variaţiei factorilor abiotici, apar şi efecte indirecte: adaptarea unei populaţii atrage după sine prin intermediul relaţiilor interspecifice modificări ale altor populaţii, adică evoluţia lor corelată. Reducerea numărului de indivizi sub o anumită limită, determină dispariţia populaţiei căreia îi aparţin, ceea ce duce la restructurări ale ecosistemului, iar dacă populaţia se reface, genotipul speciei va fi unul nou, astfel încât ecosistemul va fi iarăşi modificat. O importanţă ecologică deosebită o au factorii fizici: temperatura, lumina, apa şi umiditatea, vântul. Variaţia acestor factori depinde de radiaţia solară, de atmosfera pământului, de suprafaţa terestră şi de interacţiunile care se realizează între aceste elemente. Studiul fenomenelor care se produc în atmosferă şi la interacţiunea dintre aceasta şi suprafaţa terestră e realizat de meteorologie (Marcu,M., 1983). Denumirea provine din limba greacă, meteoron însemnând fenomen care se produce în aer, iar logos, cunoaştere, vorbire, descriere. Influenţe hotărâtoare asupra biocenozelor, asupra viului în cadrul ecosistemelor au atât v r e m e a sau timpul, cât şi c l i m a. Vremea (sau timpul) este starea atmosferei la un moment dat, determinată de complexul proceselor şi fenomenelor atmosferice şi e caracterizată de totalitatea elementelor ecologice sau meteorologice. Clima este regimul multianual al vremii, ce caracterizează o anumită regiune geografică. Datorită faptului că este direct afectat de fenomenele meteorologice, omul a fost preocupat de mersul vremii din totdeauna. Primii observatori şi comentatori ai fenomenelor din atmosferă au fost agricultorii, crescătorii de vite şi marinarii. În timp, observaţiile s-au înmulţit şi au început să fie consemnate (Apostol, L., 2000). În secolul IV î.e.n. Aristotel a publicat un tratat intitulat Meteorologhia în care autorul descrie şi explică unele fenomene care au loc în atmosferă, cum ar fi haloul, curcubeul etc. De starea vremii şi de climă s-au mai ocupat şi Hiparch, cel mai mare astronom al antichităţii, precum şi Strabo, Pitagora, Euclid, Ptolemeu, Seneca, Pliniu cel Bătrân. Unii navigatori renumiţi au contribuit şi ei la progresul meteorologiei; Columb a furnizat informaţii necesare cunoaşterii alizeelor, Vasco da Gama a musonului indian. Primele observaţii meteorologice sistematice sunt cunoscute din secolul al XIVlea (la Driby, în Anglia). O dată cu progresul tehnicii s-au inventat diverse instrumente de măsură a fenomenelor atmosferice sau a factorilor meteorologici. După apariţia termometrului şi barometrului, în 1653 este realizată prima reţea meteorologică, alcătuită din 7 staţii meteorologice, la Toscana, în nordul Italiei. În 1720, la Florenţa, s-a înfiinţat Academia experienţei, care trimitea în diverse oraşe ale Europei (Bologna, Parma, Insbruk, Paris, Varşovia) instrucţiuni şi tabele pentru

37 efectuarea observaţiilor şi notarea datelor legate de presiune, temperatură, umiditate, vânt, aspectul cerului. Pentru a asigura comparabilitatea datelor meteorologice la scară mondială este însă necesar ca în toate ţările să se obţină aceste date după o metodă unică, cu acelaşi tip de aparate şi concomitent. În a doua jumătate a secolului al XVIII-lea au fost organizate primele observaţii meteorologice regulate, acesta fiind considerat şi momentul apariţiei meteorologiei ca ştiinţă. Observaţii sistematice s-au realizat în Germania în 1780, la Petersburg în 1722, la Praga în 1752, în Franţa în Începutul colaborării internaţionale s-a făcut în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Primul congres internaţional meteorologic a avut loc la Viena în 1873 şi tot atunci au fost puse bazele Organizaţiei Meteorologice Internaţională (O.M.I.) cu sarcina de a coordona activitatea reţelei de staţii meteorologice din lume. Aceasta a funcţionat până în 1951 când a luat fiinţă actuala Organizaţie Meteorologică Mondială (O.M.M.), în cadrul Organizaţiei Naţiunilor Unite (O.N.U.). Din 5 în 5 ani au loc congrese meteorologice mondiale, cu care ocazie se alege şi comitetul executiv şi preşedintele O.M.M. În 1960 s-a hotărât ca 23 septembrie să fie Ziua meteorologică mondială. O.M.M. are sediul la Geneva şi din ea fac parte 182 de state. Activitatea organizaţiei este structurată în 4 mari programe: Veghea meteorologică mondială, Programul de cercetări privind atmosfera globală, Programul privind interacţiunea om-mediu şi Programe de cooperare tehnică. În cadrul acestor programe se realizează normele de organizare, dotare şi funcţionare a staţiilor meteorologice, cooperarea între cele 182 de state afiliate, schimbul de informaţii meteorologice necesare prognozelor, aplicarea rezultatelor cercetării meteorologice în diferite sectoare ale activităţii economice, stimularea activităţii ştiinţifice. Principala sarcină a O.M.M. este de a organiza serviciul mondial meteorologic, de a realiza colaborarea tuturor ţărilor la difuzarea prognozei timpului conform unei anumite scheme. În România, cele mai vechi însemnări legate de vreme datează din secolul al XVlea, existând diferite documente şi cronici (a lui Grigore Ureche de exemplu), care menţionează fenomene meteorologice neobişnuite, cum ar fi grindina, ninsorile abundente şi viscolele, ploi torenţiale, inundaţii etc. Primele observaţii instrumentale se fac în secolul al XVIII-lea; la Iaşi, un medic militar rus, Lerche, face măsurători ale temperaturii ( ). Alte observaţii se fac la Cluj ( ) la Sibiu ( şi ), la Bucureşti (1773) şi începând cu 1836 observaţii legate de temperatură, presiune şi vânt de către profesorul Petrache Poenaru şi de medicii Iuliu Barach şi Carol Davila. Ulterior, Gh. Asachi, I. Cihac, P.Poni, T. Stamate fac la Iaşi înregistrări meteorologice mai complexe. Primele staţii meteo în care se fac observaţii sistematice apar la noi în ţară în secolul XIX, la Sibiu (1851), Bucureşti (1857), Sulina (1859), Giurgiu (1863), Bistriţa (1864). Ca urmare a Congresului internaţional de la Viena (1873), în perioada s-au înfiinţat noi staţii la Timişoara, Odorhei, Satu Mare, Alba Iulia, Petroşani, Iaşi, Galaţi, Brăila, Arad, Ocna Şugatag, Feldioara. În 1884 se înfiinţează Institutul Meteorologic Central al României, condus până în 1907 de Ştefan Hepites care a coordonat primele observaţii sistematice în principalele porturi dunărene, a publicat analele Institutului Meteorologic şi Buletinul lunar al observaţiilor meteorologice. După primul război mondial institutul este reorganizat, fiind condus de E. Oteteleşianu, care a fost preocupat în primul rând de prevederea vremii. Ca

38 urmare a fost înfiinţat serviciul sinoptic care prognozează pentru prima dată starea vremii în România pentru 24 şi 36 de ore. În 1961 a fost schimbat numărul şi programul observaţiilor de la trei la patru, la orele 1, 7, 13 şi 19. Din acelaşi an, datele meteo curente din reţeaua meteorologică naţională se publică în anuarul meteorologic. Din 1970 denumirea institutului devine Institutul Naţional de Meteorologie şi Hidrologie (I.N.M.H.) în cadrul căruia există secţii de Fizica atmosferei, Meteorologie sinoptică, Agrometeorologie, Actinometrie, Climatologie, Instrumente meteorologice. Există de asemenea laboratoare de specialitate dotate cu aparatură şi mijloace tehnice moderne (radar meteo, staţie de recepţie a datelor transmise de sateliţii meteo, echipament pentru schimbul de date şi informaţii pe plan naţional şi internaţional). În prezent, în ţara noastră funcţionează 180 staţii meteo şi 306 posturi pluviometrice, grupate în 7 Centre Regionale Meteorologice. Există şi o reţea de 15 staţii meteo automate, 4 observatoare aerologice şi staţii meteorologice pe cele 17 aeroporturi ale ţării Atmosfera Obiectul de studiu al meteorologiei îl constituie atmosfera care a fost atent analizată până în prezent, dar ale cărei caracteristici nu sunt încă pe deplin cunoscute, datorită dimensiunilor sale şi complexităţii fenomenelor de ansamblu care au loc în cadrul ei. Atmosfera este învelişul gazos al planetei noastre, menţinut în jurul ei de forţa de atracţie terestră. Numele său este de origine greacă şi derivă din atmos gaz şi sphaira sferă. Atmosfera este constituită dintr-o masă de aer de kg, din care 80% este conţinută în primii 10 km de la suprafaţa pământului. Privită din spaţiu, atmosfera apare ca o aureolă a pământului, de culoare albastră. Stratul inferior, mai dens, al atmosferei are formă de elipsoid, ca şi Pământul, dar e mai bombat la ecuator şi mai turtit la poli decât acesta. Aceasta deoarece aerul are o densitate mult mai mică decât litosfera. Bombarea mai accentuată a atmosferei la ecuator se datorează şi încălzirii puternice a aerului din această zonă, astfel încât acesta se dilată şi apar puternice mişcări ascendente verticale (mişcări convective). Forma stratului inferior al atmosferei (troposferei) se modifică în 24 de ore sau de la iarnă la vară în funcţie de încălzirea sau răcirea diferenţiată a aerului. De asemenea, învelişul gazos al pământului este supus atracţiei gravitaţionale şi prezintă fenomenul de maree (flux şi reflux). Forma straturilor superioare nu mai este eliptică. În 1960, Fesencov a emis ipoteza că atmosfera are formă de pară, cu partea turtită îndreptată spre soare şi cu cea alungită către partea opusă. Această formă a fost confirmată de cercetările efectuate cu ajutorul sateliţilor meteorologici şi este datorată vântului solar (reprezentat de un flux de protoni şi electroni emis continuu de soare). Cu excepţia planetei Mercur, celelalte planete au şi ele un înveliş gazos, care este diferit de cel al Pământului. Atomi şi molecule ale diferitelor gaze plutesc şi în spaţiul cosmic (interplanetar). Legat de originea învelişului gazos al planetelor s-au emis diferite ipoteze. Una din ipoteze susţine că învelişul gazos respectiv ar fi rezultat din atomii şi moleculele de gaze şi particulele fine de materie cosmică din spaţiul cosmic, concentrate în jurul

39 planetelor datorită forţei de gravitaţie a acestora. O altă ipoteză susţine că atmosferele planetelor ar reprezenta reziduurile masei gazoase ce alcătuia nebuloasa iniţială, care prin concentrare a dat naştere planetelor. Altă ipoteză consideră că în urma răcirii planetelor au fost emise diferite gaze care au format atmosfera acestora. Toate aceste ipoteze sunt diferite, decurgând din ipotezele privitoare la înseşi modul de formare a planetelor (Posea, G., Armaş,I., 1998). Atmosfera terestră a rezultat în urma unui proces îndelungat de evoluţie, care a durat peste 4 miliarde de ani, proces corelat cu evoluţia celorlalte învelişuri ale Pământului: litosfera, hidrosfera, biosfera. Compoziţia chimică a atmosferei. Atmosfera este un amestec de diferite gaze; proporţia cea mai ridicată o au oxigenul şi azotul care însumează împreună peste 99% (tabelul 1). Proporţia gazelor componente ale atmosferei gazul proporţia gazul proporţia Azot 78,09% Oxigen 20,95% Argon 0,93% Hidrogen 5, Dioxid de carbon 0,03% Xenon 8, Neon 1, Ozon 1, Heliu 5, Radon Kripton 1, Tabelul 1 În cantităţi foarte mici se mai întâlnesc şi alte gaze cum sunt: xenonul, ozonul, radonul, metanul, amoniacul, oxidul de azot, dioxidul de azot. Această compoziţie a fost determinată pentru prima dată de Lavoisier. Unele dintre gazele aflate în cantităţi reduse iau naştere datorită proceselor fotochimice din atmosferă (ozonul), proceselor biologice (metanul) sau emanaţiilor din interiorul scoarţei terestre. Oxigenul şi azotul, gazele principale din atmosferă joacă un rol important în viaţa plantelor şi animalelor. Proporţia lor în atmosferă este aproape constantă. Oxigenul este foarte activ din punct de vedere chimic în cadrul proceselor de oxidare, fie că este vorba de oxidare rapidă, ca în cazul arderilor, fie că este vorba de oxidare lentă, în cazul proceselor de alterare. Între geosferele Terrei şi atmosferă există un permanent flux de oxigen; el duce la menţinerea unei cantităţi relativ constante de oxigen în atmosferă. Prin fotosinteză se eliberează în atmosferă oxigen, care este consumat aproape în întregime, în procesele de respiraţie şi descompunere a materiei organice. Astfel, întreaga cantitate de oxigen din atmosferă se ciclează prin intermediul biosferei, o dată la 6000 de ani. Oxigenul mai este eliberat în atmosferă şi prin procesul de fixare a carbonului în sedimentele marine. Dacă nu ar avea loc un consum echivalent de oxigen din atmosferă prin alterare, atunci cantitatea de oxigen din atmosferă s-ar dubla în 4 milioane de ani. Proporţia azotului rămâne aproximativ constantă datorită inerţiei sale. Importanţa azotului e dată de faptul că deşi nu întreţine arderea şi nu poate fi asimilat direct din aer decât de un număr mic de plante şi microorganisme din sol, el moderează acţiunea oxigenului şi asigură desfăşurarea normală a proceselor vitale. În lipsa azotului, oxigenul

40 e nerespirabil. Oxizii de azot rezultaţi în urma descărcărilor electrice şi ajunşi în sol odată cu precipitaţiile, îmbogăţesc conţinutul de compuşi azotaţi din sol. Dintre celelalte gaze componente ale atmosferei care au proporţii reduse, mai importante sunt dioxidul de carbon şi ozonul. Dioxidul de carbon absoarbe radiaţiile cu lungime de undă mare (roşii şi infraroşii), emise de suprafaţa terestră şi de atmosferă, menţinând căldura în atmosfera inferioară şi diminuând răcirea radiativă nocturnă a Pământului. O scădere a cantităţii de dioxid de carbon din atmosferă ar determina o răcire a climei, o extindere a gheţarilor şi o diminuare a nivelului oceanului planetar. Dacă dioxidul de carbon ar lipsi total din atmosferă, temperatura medie la nivel global ar scădea la 23 o C. Cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă este determinată de ciclul biologic, de arderile combustibililor fosili, de procesele de alterare şi sedimentare, de procesele de descompunere, de erupţiile vulcanice etc. Trecerea dioxidului de carbon din biosferă în atmosferă şi invers este rapidă. Aproximativ o zecime din cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă este transferată către biosferă în fiecare an. Din cauza creşterii cantităţii de dioxid de carbon în perioada industrializării, a apărut aşa-numitul efect de seră, ca urmare a proprietăţilor acestui gaz, menţionate anterior. Efectul de seră este un fenomen ce are drept consecinţă modificări climatice la scară mondială. În condiţii normale, dioxidul de carbon este consumat de plante şi în procesul de transformare a silicaţilor din scoarţa terestră în carbonaţi şi oxizi; de asemenea, apa mărilor şi oceanelor are un rol regulator al cantităţii de dioxid de carbon din atmosferă, dar acest rol este îndeplinit doar între anumite limite ale cantităţii de dioxid de carbon. În funcţie de factorii generatori, consumatori şi de reglaj, cantitatea de dioxid de carbon variază în spaţiu şi timp, fiind mai mică ziua decât noaptea, mai mare iarna decât vara şi mai mare deasupra oceanelor decât deasupra uscatului. În centrele industriale cantitatea de dioxid de carbon din aer ajunge până la 0,07%. Ozonul este singurul gaz din atmosferă care absoarbe radiaţiile solare ultraviolete, constituind astfel un ecran protector împotriva acţiunii nocive a acestor radiaţii asupra tuturor organismelor vii de pe Terra. Geneza ozonului presupune realizarea procesului de disociere a moleculei de oxigen în doi atomi de oxigen şi apoi combinarea acestor atomi liberi cu alte molecule de oxigen. Acest proces este reversibil. Ozonul este răspândit în atmosferă până la înălţimea de aproximativ 50 km, prezentând o concentraţie mai mare la înălţimea de km şi de km. În partea inferioară, atmosfera este mai bogată în ozon în zonele în care temperatura este mai scăzută, deoarece acest gaz este foarte instabil la temperaturi ridicate. De aceea ozonul se află în cantităţi mai ridicate la munte comparativ cu marea, sau în regiunile polare comparativ cu cele ecuatoriale. În condiţiile aerului rarefiat din atmosfera superioară, el ocupă un volum important, dar la temperatura de 0 o C şi presiunea de 760 mm coloană de mercur, grosimea totală a stratului de ozon este doar de câţiva milimetri. Cantitatea de ozon care adus la 0 o C şi 760 mm coloană de mercur este egală cu un strat cu o grosime de un milimetru reprezintă o unitate Dobson. Deci, grosimea stratului de ozon se măsoară în unităţi Dobson. În fiecare an o gaură se creează în stratul de ozon deasupra Antarcticii. În noiembrie ea se închide, dar devine de la an la an mai mare. Procesul de formare a găurii

41 se desfăşoară astfel: moleculele de cloroflorocarbonaţi ajung în stratosferă, unde întâlnesc ozon, clor şi dioxid de azot, care în condiţii normale se echilibrează reciproc. La poli, în condiţii meteorologice extreme (-100 o C, vânturi puternice), dioxidul de azot fixat de cristalele de gheaţă formează acid azotic şi nu mai poate neutraliza clorul. Acesta, alături de clorul din cloroflorocarbonaţi, sub influenţa radiaţiilor solare, distruge moleculele de ozon. Astfel, cloroflorocarbonaţii agravează efectele naturale ale frigului. Gaura în stratul de ozon se micşorează când căldura provenită de la tropice creşte, scăldând ozonul întrun strat de aer proaspăt, ceea ce permite ozonului să se refacă. O moleculă de cloroflocarbonaţi poate rămâne şi acţiona în atmosferă mai mult timp. Celelalte gaze componente ale atmosferei nu prezintă importanţă meteorologică. In afară de gaze, în atmosferă se găsesc şi vapori de apă în proporţii variabile (0,01% în Siberia, 1,3% vara şi 0,4% iarna în zonele temperate şi 5% la ecuator). De asemenea, cantitatea de apă din atmosferă este mai mare deasupra oceanelor, mărilor, pădurilor şi mai redusă deasupra continentelor, în regiunile aride şi semiaride. Cantitatea de apă mai variază şi în timp, sezonier şi diurn. Vaporii de apă absorb selectiv radiaţia solară şi terestră cu lungimi de undă mari şi reglementează astfel procesele de încălzire şi răcire a aerului. Atmosfera conţine şi impurităţi, de natură gazoasă, solidă sau lichidă. Cele gazoase sunt reprezentate de compuşi chimici de origine naturală sau industrială cum sunt dioxidul de sulf, anhidrida sulfurică, monoxidul de carbon, hidrocarburi, oxizi de azot. Impurităţile lichide şi solide formează aerosoli atmosferici. Aceste impurităţi de dimensiuni foarte mici pot fi naturale sau artificiale (praf, particule minerale şi vegetale, nisipuri şi argile, microorganisme, microcristale minerale sau cenuşă, ciment, coloranţi, oxizi, praf metalurgic - pentru aerosolii solizi, sau acid sulfuric, acid clorhidric, mercur - pentru aerosolii lichizi). Aerul este mai bogat în impurităţi în zonele industriale. Impurităţile modifică transparenţa şi vizibilitatea, iar unele dintre ele constituie nuclee de condensare (cele cu însuşiri higroscopice). Impurităţile au rol şi în procesul de încălzire şi răcire a aerului atmosferic. Se mai poate menţiona prezenţa în atmosferă a impurităţilor radioactive şi a particulelor încărcate (ioni). Această compoziţie a atmosferei se menţine până la km. Peste această înălţime se intensifică disocierea moleculelor (la 130 km, proporţia oxigenului molecular se reduce la 25%). Azotul molecular se disociază doar de la 200 km altitudine. De la 500 km în sus aerul este foarte rarefiat, fiind alcătuit mai ales din atomii uşori ai hidrogenului şi heliului, iar de la câteva zeci de mii de kilometri în sus, compoziţia atmosferei este asemănătoare cu cea din spaţiul interplanetar. Legat de această variaţie pe verticală a compoziţiei chimice a atmosferei (Strahler, A., 1973), s-a realizat o separare a unui strat inferior, denumit homosferă, gros de aproximativ 90 km, cu compoziţia chimică uniformă în ceea ce priveşte proporţiile gazelor componente şi heterosfera, formată la rândul ei din alte 4 straturi gazoase. Primul este format din azot molecular şi se întinde până la 200 km, al doilea este format mai ales din oxigen atomic şi ajunge la 1100 km. Al treilea strat e format din atomi de heliu şi ajunge la 3500 km iar al patrulea este stratul de hidrogen atomic a cărui limită superioară coincide cu a atmosferei. Aici densitatea atomilor de hidrogen este aproape aceeaşi cu a spaţiului interplanetar, dar atomii de hidrogen se învârtesc în jurul pământului (figura 8).

42 Structura fizică a atmosferei. Structura atmosferei se apreciază după modul cum variază în interiorul ei temperatura, presiunea, densitatea, umiditatea etc. Dacă aceşti parametri ar fi constanţi, atmosfera ar fi considerată un mediu omogen, însă ei variază. Astfel, temperatura scade de la sol până la 11 km înălţime, cu aproximativ 0,6 o C la suta de metri. După 11 km, temperatura rămâne aproape constantă până la km. Apoi temperatura creşte până la 50 km, unde are valoarea aproximativ egală cu cea de la sol. Peste 50 km, temperatura scade iar, înregistrând un minim la 80 km. După 80 km temperatura creşte continuu. Pe baza acestei variaţii a temperaturii se consideră că atmosfera este alcătuită din cinci straturi distincte: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera şi exosfera (figura7). Figura 7 - Structura verticală a atmosferei, cu cele 5 straturi componente (după Strahler, A., 1973) Troposfera înălţimea ei variază cu latitudinea şi anotimpul: în regiunile ecuatoriale are 19m km, în cele polare: 8 km. Valoarea medie în zona temperată este de 12 km. Înălţimea troposferei mai diferă cu anotimpul, fiind mai mare în timpul verii (datorită temperaturilor ridicate) şi mai redusă iarna; înălţimea mai este influenţată şi de presiune, ea fiind mai mare în zonele cu presiune ridicată şi mai mică în zonele cu presiune redusă. Temperatura scade (conform gradientului termic care este de 0,6 o C la 100 m) ajungând la valori de -80 o C deasupra ecuatorului, de -54 o C deasupra zonelor temperate şi de -50 o C deasupra polilor. Această variaţie a temperaturii se datorează grosimii variabile a atmosferei, care înregistrează un maxim deasupra ecuatorului. La latitudinea de 45 o, înălţimea tropopauzei este de 12,5 km în ianuarie şi de 15 km în iulie. De asemenea se menţionează că troposfera este cu aproximativ 10 o C mai rece în emisfera sudică comparativ cu troposfera în emisfera nordică. Se înregistrează de asemenea, mai ales în zonele inferioare ale troposferei, cazuri de inversiuni termice sau de izotermie. În troposferă e concentrată cea mai mare parte din masa totală a atmosferei (peste 80%) şi în primii kilometri densitatea şi presiunea (figura 8) aerului scad foarte rapid. Densitatea medie a aerului în acest strat este ρ 0 =1,293 kg.m -3.

43 Troposfera conţine 90% din vaporii de apă ai întregii atmosfere (mai exact în primii 5 km); aici au loc treceri ale apei de la o fază de agregare la alta, se formează norii, ceaţa, precipitaţiile. Tot în troposfera inferioară se găsesc şi impurităţile minerale şi vegetale. Particulele de praf sunt foarte uşoare, fiind reţinute în aer şi de cei mai slabi curenţi de aer. Ele îşi au originea în deşerturile uscate, pe plaje, funduri de lacuri sau din erupţii vulcanice. Vânturile puternice care bat deasupra oceanelor ridică în aer picături mici de spumă. Acestea, prin evaporare, lasă ca reziduuri mici cristale de sare care sunt ridicate la mari înălţimi în aer. O altă sursă importantă de praf stratosferic e reprezentată de incendiile de pădure. Deoarece în troposferă e concentrată cea mai mare parte a masei atmosferice, a vaporilor de apă şi a nucleelor de condensare, precum şi deoarece odată cu încălzirea şi răcirea suprafeţei terestre aici au loc cele mai complexe mişcări ale aerului, se poate afirma că acest strat este sediul celor mai importante fenomene meteorologice (de unde şi denumirea stratului: tropos înseamnă agitat). Tropopauza este un strat de tranziţie între troposferă şi stratosferă, cu o grosime de de metri. Temperatura ei este aceeaşi cu a troposferei superioare şi rămâne relativ constantă. Tropopauza este un strat ondulat, cu înălţimi ce se schimbă de la o zi la alta, ba chiar de la o oră la alta, şi de la o zonă la alta. În tropopauză se semnalează şi existenţa unor curenţi foarte puternici şi rapizi, cu viteze între 100 şi 300 km h -1, care se numesc curenţi fulger sau jet-stream (figura 8). Aceşti curenţi au lungimi de mii de kilometri, lăţimi de kilometri, dar grosimi de numai câţiva kilometri. Curenţii fulger pot pătrunde şi în partea superioară a troposferei şi în partea inferioară a stratosferei. Ei pot fi comparaţi cu nişte fluvii uriaşe care produc omogenizarea termică a atmosferei înalte (vezi şi subcap ). Figura 8 - Curenţii jet (după Pidwirny, M., 2002)

44 Stratosfera. Se întinde până la km. Temperatura este constantă (aproximativ -54 o C, -56 o C) doar în partea de jos a stratosferei, unde este o concentraţie mai omogenă de ozon. Către partea superioară a stratosferei, temperaturile urcă treptat, ajungând la 0 o C. Troposfera influenţează stratosfera aşa cum suprafaţa pământului influenţează troposfera. Procesele din troposferă se extind şi în stratosferă. La 20 km, densitatea ρ=0,087 kg.m -3. Volumul său reprezintă 2% din total, iar masa o cincime din masa întregii atmosfere. Există puţini vapori, apa se găseşte doar sub formă de cristale de gheaţă care formează nori sidefii. Aceştia sunt vizibili pe înserat, la latitudini mari. Biosfera, reprezentată prin spori, polen, bacterii etc., ajunge până la 25 km, adică până la altitudinea unde organismele sunt protejate împotriva radiaţiilor ultraviolete. Stratopauza este caracterizată printr-o temperatură aproximativ constantă şi o densitate din ce în ce mai scăzută. Mezosfera se întinde de la 50 la 80 km. Mezosfera este un strat intermediar între zonele dense şi cele rarefiate. Densitatea este de o mie de ori mai mică decât la suprafaţa pământului. Temperatura scade de la 0 o C la 70 o 90 o C. Mezopauza se află la circa km altitudine şi face trecerea la termosferă. Este considerată partea cea mai rece a atmosferei. Presiunea aerului în mezopauză este de 200 de ori mai scăzută decât la suprafaţa solului. De la ea în jos se află 99,5% din masa atmosferei întregi. La nivelul acestui strat se formează aşa-numiţii nori argintii, luminoşi noaptea, formaţi din pulberile cosmice foarte fine, în jurul cărora sublimează vaporii de apă foarte rari care mai ajung până la această înălţime. Pe particulele acestor nori difuzează radiaţiile albastre şi indigo. Termosfera se întinde de la 80 la 500 km. Temperatura ajunge la valori foarte ridicate, de 2000 o 3000 o C. La această înălţime aprecierea temperaturii se face prin metode spectrometrice. Lăţimea anumitor benzi spectrale ale aurorelor polare, ce se produc în termosferă poate da indicaţii asupra temperaturii la înălţimea respectivă. S-a determinat că în partea inferioară a termosferei temperatura are valori de o C, la km este de o C, iar la km temperatura ajunge la 2000 o C. Temperatura foarte ridicată din termosferă este determinată nu numai de absorbţia radiaţiilor solare cu undă scurtă, dar şi de interacţiunea electronilor liberi cu câmpul magnetic al Terrei. Între 70 şi 150 km, azotul molecular şi oxigenul atomic îşi pierd electronii sub influenţa radiaţiilor ultraviolete, a radiaţiilor X, a radiaţiei corpusculare solare sau a radiaţiilor cosmice, devenind ioni pozitivi. Electronii rămaşi liberi, împreună cu atomii neutri se transformă în ioni negativi. Ionizarea aerului se produce la valori mai ridicate ale intensităţii radiaţiilor, de exemplu în cazul erupţiilor solare. Se formează astfel mai multe straturi ionizate care alcătuiesc ionosfera (figura 8). S-au identificat patru straturi ionice, denumite convenţional D(70-90km), E( km) precum şi F şi G ( km). Primul este cel mai slab ionizat, ultimul cel mai puternic. Între suprafaţa terestră şi ionosferă undele radio sunt reflectate repetat, ceea ce face posibile transmisiile radio la distanţe mari. La limita superioară a termosferei, un km 3 de aer cântăreşte 9 g, iar la 220 km, presiunea aerului este de un miliard de ori mai scăzută decât la nivelul solului. În termosfera inferioară sunetul nu se mai propagă datorită rarefierii aerului; peste 170 km nu se mai aude deloc.

45 Exosfera ţine de la 500 km până la limita superioară a atmosferei. De la 500 la 1000 km temperatura scade, apoi creşte până la o C. În exosferă se produc aurore polare. Troposfera şi stratosfera formează atmosfera inferioară, iar celelalte straturi, atmosfera superioară. Înălţimea atmosferei e dificil de determinat, datorită rarefierii treptate a aerului cu înălţimea. Limita superioară a atmosferei nu este clar delimitată, ea trecând treptat în gazul interplanentar. Limita teoretică a atmosferei e considerată a fi zona unde forţa centripetă a Pământului şi forţa centrifugă ce acţionează asupra moleculelor gazoase, se echilibrează. Această limită s-ar afla la câteva zeci de mii de km de suprafaţa pământului. Observaţiile efectuate cu ajutorul sateliţilor artificiali şi al navelor cosmice au arătat că limita reală a atmosferei se află la o distanţă chiar mai mare decât limita teoretică, deoarece particulele gazoase sunt încărcate electric şi prin urmare menţinute la foarte mare distanţă de suprafaţa terestră de câmpul magnetic terestru şi nu de forţa gravitaţională. Magnetosfera Câmpul magnetic al Pământului este asemănător celui al unei bare magnetice, înclinată cu câteva grade faţă de axa geografică a Pământului. Câmpul magnetic terestru se extinde în exteriorul Pământului până dincolo de atmosferă, la aproximativ km, formând magnetosfera; marginea exterioară a magnetosferei, unde intensitatea câmpului magnetic devine nulă se numeşte magnetopauză (Posea, G., Armaş, I., 1998). Magnetosfera funcţionează ca o capcană magnetică ce captează şi concentrează particulele venite de la soare sau din cosmos; magnetosfera redistribuie apoi aceste particule într-un alt mod, în general sub forma unor centuri de radiaţii. Magnetosfera intră în contact direct cu vântul solar, care este un flux de gaz ionizat, emis neîntrerupt de soare, format din protoni, electroni şi atomi. Acest flux loveşte magnetosfera cu mari viteze ( km s -1 ), formând un front de şoc şi împingând-o pe aceasta spre Pământ, pe partea luminată de soare (până la km). Ca urmare, pe partea luminată de soare, câmpul magnetic este intensificat. În partea opusă, magnetosfera se lungeşte sub forma unei cozi uriaşe, până la km (figura 9).

46 Figura 9 - Magnetosfera şi magnetopauza deformate de presiunea vântului solar (după Posea, G., Armaş, I., 1998) Cu ajutorul sateliţilor artificiali (Explorer 4 şi Pioneer 3) a fost identificată existenţa unor benzi în care sunt concentrate particule cum ar fi protonii şi electronii. Sunt cunoscute două astfel de centuri, una la km şi alta la km (figura 10), numite centuri de radiaţii ale Pământului sau centurile lui Van Allen (fizicianul care le-a descris pentru prima oară). Figura 10 - Secţiune transversală prin centurile de radiaţii Van Allen (după Posea, G., Armaş, A., 1998) Când au loc erupţii solare, vântul solar creşte mult în intensitate, el determinând tulburări puternice ale câmpului magnetic, numite furtuni magnetice şi producerea unor fenomene luminoase deasupra regiunilor polare, în atmosfera înaltă, şi anume a aurorelor polare. Furtunile magnetice perturbă radiocomunicaţiile. Magnetosfera, alături de stratul de ozon, dar în proporţie mai mică decât acesta (doar de 5-10%), constituie un scut împotriva radiaţiilor cosmice nocive pentru viaţa pe Terra, mai ales a ultravioletelor. Se crede că iniţial, la începutul dezvoltării vieţii, când nu

47 se formase încă stratul de ozon, rolul principal de protecţie l-a avut magnetosfera (Posea, G., Armaş, A., 1998). TEMĂ DE CONTROL 1. Ce presupune studierea biotopului? 2. Cum pot varia factorii abiotici şi care sunt efectele asupra speciilor din biocenoze a acestor variaţii? 3. Ce studiază meteorologia? 4. Definiţi vremea şi clima 5. Repere istorice în evoluţia meteorologiei 6. Ce este atmosfera? 7. Care sunt ipotezele legate de originea atmosferei? 8. Care este compoziţia chimică a atmosferei? 9. Care sunt principalele gaze şi care sunt caracteristicile şi importanţa lor? 10. Ce alte elemente componente în afară de gaze mai are atmosfera; care este originea, rolul şi importanţa lor? 11. Cum variază structura fizică a atmosferei în altitudine? 12. Care sunt straturile componente ale atmosferei? Menţionaţi dimensiunile şi caracteristicile fiecărui strat. 13. Care este înălţimea atmosferei? 14. Ce este magnetosfera, care este originea ei şi ce formă şi dimensiuni are? 15. Ce sunt centurile de radiaţii din jurul pământului? 16. Cum se formează aurorele polare? 17. Care a fost rolul magnetosferei în trecutul planetei? Energia radiantă factor ecologic fizic Soarele reprezintă sursa energetică primară a tuturor proceselor geofizice şi biologice de pe Pământ. Toate celelalte surse de energie (cărbunii, petrolul, lemnul, gazul, energia eoliană cu excepţia energiei nucleare) îşi datorează existenţa energiei primite de la soare. Soarele emite o mare varietate de radiaţii, dar cea mai mare parte a emisiei sale este reprezentată de radiaţia termică. Orice corp care are temperatura mai mare de zero absolut este capabil să emită radiaţii. Radiaţia produsă prin încălzirea corpurilor se numeşte radiaţie t e r m i c ă. Cunoaşterea proceselor de radiaţie şi mai ales a celor privitoare la schimbul de energie între suprafaţa pământului şi atmosferă e foarte importantă în meteorologie. Mărimile utilizate în studiul radiaţiilor se numesc mărimi radiante. Cantitatea de energie radiată în unitatea de timp de unitatea de suprafaţă a unui corp se numeşte radianţă, sau putere de emisie. În meteorologie se întrebuinţează noţiunea de intensitate a radiaţiei care este egală cu cantitatea de energie, exprimată în calorii, primită în unitatea de timp de unitatea de suprafaţă. Diferite corpuri absorb diferit radiaţiile (cuarţul absoarbe radiaţiile infraroşii dar este transparent pentru radiaţiile vizibile şi ultraviolete, iar sticla e transparentă pentru radiaţiile vizibile, fiind opacă pentru ultraviolete şi infraroşii). Această proprietate se

48 numeşte selectivitate de absorbţie. Corpul care reflectă în totalitate radiaţiile se numeşte corp reflectător sau alb, iar cel care lasă să treacă radiaţiile corp transparent. Corpurile din natură nu au însă aceste proprietăţi absolute, ele încadrându-se doar cu aproximaţie în una din aceste categorii. Pe lângă radiaţia termică, Soarele emite şi radiaţii c o r p u s c u l a r e, formate din ioni, protoni, electroni şi neutroni de mari energii, radiaţie reţinută în atmosfera superioară. În perioada erupţiilor solare puternice mai sunt emise radiaţii de foarte mari energii, numite radiaţii c o s m i c e. Radiaţiile corpusculare şi cosmice sunt în cantităţi foarte reduse, astfel încât toate referirile următoare se vor face la radiaţia termică, electromagnetică a soarelui. Spectrul solar extraterestru este alcătuit dintr-o diversitate de radiaţii cu lungimi de undă diferite (tabelul 2), de la radiaţiile cosmice cu lungimea de undă cea mai mică, raze gama, X, ultraviolete, vizibile, infraroşii, ultrascurte, la unde din domeniul televiziunii, radio şi electrice cu cea mai mare lungime de undă. Printre cele mai importante sunt radiaţiile ultraviolete (cu acţiune chimică pronunţată), radiaţiile vizibile (care sunt alcătuite din 7 culori care în amestec dau lumina albă) şi radiaţiile infraroşii (invizibile, cu puternic efect caloric). Diversele radiaţii ce intră în alcătuirea spectrului solar extraterestru Denumirea domeniului Radiaţiile cosmice Radiaţiile γ Razele Röentgen Radiaţiile ultraviolete Radiaţiile vizibile Radiaţiile infraroşii Undele radio şi radar Lungimea de undă 0,0001 Å 0,001 1 Å 0,01 10 Å Å Å 7000 Å 0,1 mm >0,1 mm Tabelul 2 Fiecare componentă a spectrului transportă cu sine o anumită cantitate de energie; în spectrul solar extraterestru maximul de energie revine radiaţiei cu lungimea de undă de 4500 Å, respectiv razelor albastre. Din întreaga cantitate de energie a radiaţiei solare, 50% se propagă prin domeniul vizibil, 45% prin infraroşu şi 5% prin violet. Astfel, deşi energia cuantei elementare a radiaţiilor ultraviolete este mai mare, cantitatea totală de energie transmisă prin aceste radiaţii este totuşi foarte mică, deoarece numărul de cuante emise în unitatea de timp este mai mic decât cel corespunzător domeniului vizibil sau infraroşu. Se consideră că intensitatea radiaţiilor solare la limita superioară a atmosferei rămâne neschimbată în toate punctele, de aceea valoarea sa în calorii se numeşte constanta solară, şi este cantitatea de energie primită de la soare timp de 1 minut, de o suprafaţă de 1 cm 2 perpendiculară pe direcţia razelor. Această constantă, I = 1,94 cal.cm -2 min -1. Străbătând atmosfera, radiaţiei solare i se modifică atât compoziţia spectrală, cât şi intensitatea, prin absorbţie şi difuzie. Absorbţia este produsă în special de ozon, vaporii de apă şi dioxidul de carbon. Ozonul absoarbe radiaţiile ultraviolete şi vizibile şi contribuie la încălzirea straturilor de aer din atmosfera superioară. Dioxidul de carbon absoarbe puternic în infraroşu, iar

49 vaporii de apă în infraroşu şi vizibil. Extincţia cauzată de absorbţia în atmosferă este de 10-16% din valoarea radiaţiilor la limita superioară. Evident, această energie nu este suficientă pentru a explica încălzirea atmosferei. Difuzia. Aerul atmosferic este un mediu optic neomogen şi de aceea capabil să difuzeze radiaţia solară. Difuzia este produsă atât de moleculele de aer (difuzie moleculară) cât şi de particulele mai mari picături de apă, cristale de gheaţă, praf (difuzie pe particule). Radiaţiile cu lungimea de undă mai scurtă din domeniul vizibil sunt difuzate de atmosferă mult mai intens decât radiaţiile cu lungime mare de undă (legea lui Raleigh). Astfel se explică culoarea albastră a cerului când aerul este curat: razele albastre şi violet sunt difuzate mai puternic decât cele roşii. La altitudini mai mari, pe măsura rarefierii aerului difuzia scade şi cerul este albastru mai închis. Când atmosfera are multe impurităţi, cu dimensiuni mai mari decât lungimea de undă a radiaţiilor solare, odată cu difuzia moleculară are loc şi difuzia pe aceste particule mari. În cazul particulelor mari, radiaţiile sunt difuzate în aceeaşi măsură, indiferent de lungimea de undă. Prin suprapunerea radiaţiilor difuzate, cerul va apare de culoare albicioasă. Tot aşa se explică şi aparenta culoare albă a norilor. Culoarea roşie-portocalie a cerului la apus şi răsărit se datorează unui fenomen mai complicat; culoarea se datorează atât absorbţiei cât şi difuziei. Dimineaţa şi seara, radiaţiile străbat un drum mai lung prin atmosferă. Timp în care majoritatea undelor scurte sunt absorbite, iar undele lungi ajung să fie difuzate de particule cu diametru mare din atmosfera joasă, imprimând astfel aerului culoarea caracteristică menţionată. Dacă nu ar exista atmosferă, în lipsa difuziei, cerul ar apărea negru, iar soarele un glob incandescent cu contur negru. În urma difuziei, radiaţia solară suferă o extincţie de 9%. În total, prin absorbţie şi difuzie se produce o diminuare totală a radiaţiei cu 25%. Radiaţia solară directă. Din cele expuse anterior rezultă că radiaţia solară este doar parţial absorbită la trecerea prin atmosferă, cea mai mare parte ajungând la suprafaţa solului şi fiind denumită radiaţie solară directă. În compoziţia sa spectrală intră toate radiaţiile cu lungimea de undă mai mare de 0,29µ. Unghiul de incidenţă sub care cad razele pe suprafaţa terestră are un rol important în modificarea intensităţii acesteia. Acelaşi fascicul încălzeşte mai puţin o suprafaţă atunci când razele cad oblic deoarece fascicul se risipeşte pe o suprafaţă care depăşeşte din ce în ce mai mult secţiunea sa (figura 11). Figura 11 - Împrăştierea radiaţiilor solare pe suprafaţa Pământului în funcţie de poziţia Soarelui Dacă notăm cu I intensitatea radiaţiilor solare perpendiculare pe direcţia razelor solare şi cu I intensitatea radiaţiilor solare care cad pe unitatea de suprafaţă orizontală (insolaţia), între cele două intensităţi există următoarele relaţii (figura 12).

50 I = I cos z I =I sin h o Figura 12 - Ilustrarea legii oblicităţii ce influenţează intensitatea radiaţiei solare (după Apostol,L., 2000) Unde Z este unghiul de incidenţă al razelor solare iar h o unghiul de înălţime a Soarelui. În afară de această lege a oblicităţii (legea lui Lambert), acţiunea radiaţiei solare directe mai este influenţată şi de legea extincţiei (legea lui Bouguer): pentru un coeficient de transparenţă dat, intensitatea radiaţiei solare ajunse la sol scade în progresie geometrică atunci când masa atmosferică străbătută de razele solare creşte în progresie aritmetică. Coeficientul de extincţie este legat de transparenţa aerului (proprietatea aerului de a influenţa intensitatea radiaţiei solare prin conţinutul mai mare sau mai mic de gaze absorbante sau de impurităţi). Valoarea coeficienţilor monocromatici de extincţie şi transparenţă variază cu lungimea de undă. O dată cu creşterea lungimii de undă, coeficientul de extincţie scade iar coeficientul de transparenţă creşte. Astfel se explică de ce radiaţiile galbene şi roşii din spectrul vizibil şi cele infraroşii au o putere de pătrundere mai mare prin atmosfera impură (cu praf, ceaţă, nori etc); de aceea lumina farurilor, semafoarelor etc., este galbenă sau roşie. Se certifică astfel faptul că la trecerea prin atmosferă, compoziţia spectrală a radiaţiei solare se modifică. Acţiunea acelor două legi provoacă schimbări în desfăşurarea proceselor de difuzie şi absorbţie a radiaţiei în atmosferă şi în distribuţia acesteia pe suprafaţa terestră, având consecinţe atât asupra intensităţii cât şi a compoziţiei spectrale a radiaţiei solare, determinând mersul diurn şi anual al intensităţii acesteia. M e r s u l d i u r n se studiază cu ajutorul valorilor orare (absolute sau medii) şi este reprezentat de o oscilaţie simplă, ce porneşte de la răsăritul soarelui pentru a atinge un maxim la amiază şi a scade apoi până la apus (figura 13).

51 Figura 13 - Variaţia diurnă a intensităţii radiaţiei solare directe (a) şi insolaţiei (b) (după Marcu, M., 1983) Conform legii extincţiei, maximul de la prânz este mai mare vara decât iarna, şi descreşte cu latitudinea, deoarece în timpul verii şi la latitudini mici masa atmosferică străbătută de raze este mai mică. Aceasta este în general situaţia în zilele senine (intensitatea radiaţiei directe poate scădea la amiază, când turbulenţa este maximă, dacă atmosfera are impurităţi); în zilele cu cer acoperit, mersul insolaţiei este cu totul neregulat. M e r s u l a n u a l se studiază cu ajutorul valorilor maxime de la amiază sau cu valorile medii lunare. Acest mers este influenţat de variaţia înălţimii soarelui şi de impurităţile din atmosferă. De aceea, maximul se înregistrează în ultimele luni ale primăverii sau în primele luni ale verii, deoarece în plină vară în atmosferă sunt mai multe impurităţi. Minimul se înregistrează în decembrie când soarele are cea mai mică înălţime deasupra orizontului. Radiaţia solară este influenţată şi de nebulozitate. Astfel, norii joşi, compacţi, anulează integral fluxul radiaţiei directe. Norii de la înălţimi mai mari (fiind mai puţin denşi) sunt parţial transparenţi pentru înălţimi mari ale soarelui, dar devin opaci când soarele se află la înălţimi mici. Norii influenţează şi durata de strălucire a soarelui care uneori poate ajunge doar la câteva zeci de minute într-o lună. Radiaţia solară mai este influenţată şi de altitudine. Intensitatea radiaţiei creşte odată cu altitudinea, deoarece odată cu aceasta scade masa atmosferică şi creşte transparenţa aerului. Odată cu creşterea altitudinii densitatea atmosferei scade, deci fenomenele de difuzie şi absorbţie sunt mai slabe ceea ce determină creşterea intensităţii radiaţiei solare. Astfel, pe munţi, la altitudini mai mari de 2000 m, valoarea maximă a intensităţii radiaţiei pe suprafaţa dispusă normal pe raze poate ajunge la 1,50-1,55 cal.cm - 2.min -1. În climatologie importantă nu este doar intensitatea radiaţiei solare la un moment dat ci şi cantitatea totală de energie furnizată într-o perioadă de timp (zi, lună, an) şi care se măsoară cu aparate numite actinografe. Radiaţia difuză. În afară de radiaţia solară directă, suprafaţa pământului primeşte în cursul zilei încă o cantitate de energie radiantă datorită procesului de difuzie pe care îl suferă radiaţia solară în atmosferă. Radiaţia difuză este şi ea influenţată, ca şi cea directă, de înălţimea soarelui, de nebulozitate, de latitudine şi de altitudine. Astfel, pe timp senin, odată cu răsăritul soarelui, creşterea intensităţii radiaţiei solare directe favorizează o difuzie din ce în ce mai intensă, ceea ce determină creşterea intensităţii radiaţiei difuzate, care înregistrează un maxim la amiază. La înălţimi mici ale soarelui, în funcţie de transparenţa atmosferei, radiaţia difuză are valori comparabile cu cele ale radiaţiei directe, apoi pe măsura ridicării soarelui, creşterea radiaţiei difuze rămâne în urma creşterii radiaţiei directe. Radiaţia difuză poate reprezenta vara, la amiază, 25% din radiaţia directă. Într-o zi noroasă, radiaţia difuză este mai intensă decât într-una senină, deoarece norii conţin mai multe particule difuzante decât atmosfera. În astfel de cazuri, intensitatea radiaţiei difuze poate fi de 3-4 ori mai mare decât pe timp senin. Când soarele este acoperit de nori, radiaţia solară ajunge la suprafaţa pământului doar sub forma radiaţiei difuze. Doar norii foarte denşi şi groşi (de furtună), absorb puternic radiaţia solară şi reduc intensitatea radiaţiei difuze.

52 Radiaţia difuză scade cu altitudinea, deoarece se micşorează grosimea stratului care difuzează, iar transparenţa aerului creşte. Şi latitudinea determină variaţii ale radiaţiei difuze, care este mai mare la poli decât la ecuator, deoarece la poli nebulozitatea este mare şi se realizează o difuzie repetată de către nori a radiaţiei reflectate de stratul de zăpadă sau gheaţă. Şi la latitudinile noastre, în decembrie, radiaţia difuză are intensitate mai mare decât în iunie. Dacă se notează cu S radiaţia solară directă, cu D radiaţia solară difuză şi cu Z unghiul de incidenţă a razelor solare, radiaţia totală sau globală (I g ) va fi: I g = S cosz+d Reflexia radiaţiei. Albedoul. O parte din radiaţia directă ajunsă la sol este reflectată. Raportul procentual dintre radiaţia reflectată şi cea incidentă se numeşte albedou. Suprafeţele albe reflectă aproape în întregime radiaţiile luminoase, de unde şi denumirea de albedou, de la albus. Reîntoarsă în atmosferă, radiaţia reflectată poate întâlni nori şi este din nou supusă procesului de reflexie. Diferitele suprafeţe naturale (soluri, păşuni, păduri, zăpadă) reflectă lumina diferit, în funcţie de proprietăţile lor fizice (mai ales de culoare), natură etc. (tabelul 3). Cea mai mare capacitate de reflexie (85%) o are zăpada proaspătă, pe vreme geroasă, la înălţimi mici ale soarelui. Zăpada învechită se tasează, devenind mai puţin reflectantă. Tot capacitate mare de reflecţie o are şi nisipul deschis la culoare. Albedoul pădurilor depinde de specie şi anotimp (datorită culorii frunzelor). Pădurile de foioase reflectă mai bine decât cele de răşinoase şi capacitatea lor de reflecţie este mai mare toamna. În ce priveşte solurile, lumina este mai bine reflectată de solurile deschise şi uscate. Suprafeţele continentale din zona temperată au albedoul de aproximativ 60% când sunt acoperite cu zăpadă şi de numai 20-25% vara. Albedoul diferitelor suprafeţe Tabelul 3 Natura suprafeţei Albedoul Natura suprafeţei Albedoul Zăpadă proaspătă 80-85% Câmpii acoperite cu iarbă uscată 19% Zăpadă veche 30-35% Câmpii acoperite cu iarbă verde 26% Deşerturi nisipoase 35% Pajişti alpine 21% Câmpii de loess 30% Păduri de foioase 20-30% Câmpii cu soluri cernoziomice 26% Păduri de conifere 10-18% Suprafeţele acvatice au albedoul dependent de starea de mobilitate a apei şi de unghiul de incidenţă al razelor solare. Acest unghi de incidenţă are o mare influenţă. Astfel, la 90 o (în regiunile ecuatoriale) albedoul are valoarea de 2%, la 45 o are valoarea de 5%, la 10 o de 34% iar la 2 o de 78%. Cu alte cuvinte, când înălţimea soarelui este mică, adică în zonele polare, suprafaţa acvatică reflectă trei sferturi din radiaţia directă (acest fenomen explică în bună parte - alături de curenţii calzi marini şi conductibilitatea termică scăzută a apei prezenţa vegetaţiei de pădure pe litoralul unor zone polare). (Apostol, L., 2000) Albedoul atât de diferit al suprafeţelor naturale reliefează importanţa acestora ca factori climatogeni. De exemplu, în regiunile polare suprafaţa subiacentă este

53 determinantă pentru caracteristicile climei: albedoul mare al zăpezii asigură menţinerea calotei de gheaţă, deşi suma radiaţiei solare incidente e suficientă pentru a putea topi zăpada căzută anual. Şi norii au o capacitate de reflexie importantă, care variază în funcţie de natura lor; astfel, cele mai mari valori ale albedoului (60-70%) le au norii Altocumulus şi Stratocumulus. În anumite situaţii, norii pot reflecta şi radiaţia reflectată de suprafaţa terestră, cu alte cuvinte, retrimit spre suprafaţa terestră o parte a radiaţiei reflectate de aceasta. Privitor la mersul diurn şi anual al albedoului, acesta are cele mai mici valori la amiază, iar în decursul anului vara. Planeta Pământ are un albedou general (reprezentat de însumarea albedoului suprafeţei terestre, a albedoului atmosferei şi a albedoului norilor) calculat la aproximativ 30-40%. Determinarea radiaţiei reflectate permite calcularea valorii de absorbţie. Aceasta este egală cu radiaţia totală din care se scade radiaţia reflectată. Radiaţia terestră şi radiaţia atmosferică. În urma absorbţiei radiaţiei directe şi difuze, suprafaţa pământului se încălzeşte şi devine capabilă să emită energie radiantă corespunzător temperaturii sale. Încălzirea suprafeţei terestre se datorează transformării energiei radiante electromagnetice în energie calorică. Radiaţia emisă de suprafaţa pământului se numeşte radiaţie terestră. Ea se deosebeşte de radiaţia solară prin intensitatea sa mult mai redusă, din cauza temperaturii mult mai scăzute a suprafeţei radiante (suprafaţa terestră). Radiaţia terestră se mai deosebeşte de cea solară şi prin compoziţia ei spectrală, fiind alcătuită numai din radiaţii infraroşii invizibile, calorice. Există un raport invers proporţional între temperatura corpului radiant şi lungimea de undă a radiaţiei emise. De aceea, pământul radiază cu lungime mare de undă, radiaţii absorbite de apa din atmosferă şi de dioxidul de carbon. Aşa se explică şi efectul de seră: sticla, ca şi atmosfera, permite trecerea radiaţiei vizibile, cu lungime redusă de undă, apoi solul transformă această radiaţie în căldură şi o radiază pe lungimi de undă mari, radiaţii reţinute de apă şi dioxid de carbon. Fără acest efect de seră, temperatura pământului ar fi cu 38 o C mai scăzută, adică ar fi de 23 o C. Variaţiile destul de însemnate ale temperaturii suprafeţei pământului determină schimbări ale compoziţiei spectrale (lungimea de undă poate varia în funcţie de temperatură, între 3 şi 100µ) şi ale intensităţii radiaţiei terestre. Astfel, radiaţia terestră are un mers caracteristic diurn şi anual. În timpul zilei şi vara, creşterea intensităţii radiaţiei directe şi difuze provoacă creşterea temperaturii suprafeţei pământului ceea ce atrage după sine creşterea intensităţii radiaţiei terestre. Deci, suprafaţa terestră radiază mai intens ziua şi vara. Dioxidul de carbon şi mai ales vaporii de apă din atmosferă absorb radiaţiile calorice, de lungime mare de undă, din radiaţia provenită direct de la soare, din radiaţia reflectată de suprafaţa pământului sau din cea radiată de această suprafaţă. Prin urmare, aerul atmosferic se încălzeşte şi emite şi el radiaţii. Corespunzător temperaturii atmosferei, ca şi în cazul globului terestru, radiaţiile emise vor fi de lungime mare de undă. Curba spectrală a radiaţiei atmosferice prezintă o bandă de discontinuitate (între 8 şi 13 µ) care corespunde maximului de energie din spectrul radiaţiei terestre astfel încât, pentru o parte din energia emisă de suprafaţa pământului atmosfera este perfect transparentă şi aceasta se propagă în spaţiul cosmic. Atmosfera radiază în toate direcţiile,

54 atât spre spaţiul cosmic cât şi spre pământ. Radiaţia îndreptată spre pământ, opusă radiaţiei terestre se numeşte contraradiaţia atmosferei (şi are o valoare medie de 0,42 cal cm -2 min -1 ). Radiaţia efectivă este diferenţa dintre radiaţia terestră şi radiaţia atmosferei. Mărimea radiaţiei efective depinde de temperatura suprafeţei terestre şi de temperatura şi umezeala aerului. De exemplu, în deşerturi, unde umiditatea aerului este redusă, radiaţia efectivă este mare (cauza frigului nocturn), de aproximativ două ori mai mare decât în zona ecuatorială şi de patru ori mai mare decât în zonele polare. Radiaţia efectivă este minimă noaptea, înainte de răsăritul soarelui, şi maximă ziua, imediat după amiază. În ce priveşte regimul anual, maxima se realizează la începutul verii şi minima în timpul iernii, către sfârşitul acesteia. Cu cât aerul este mai rece şi mai uscat, radiaţia atmosferei este mai mică şi cu cât solul este mai cald, radiaţia terestră este mai mare, deci radiaţia efectivă este mai mare. Astfel de situaţii apar în nopţile senine, când radiaţia terestră nu poate fi compensată de radiaţia atmosferei. Norii reduc mult valoarea radiaţiei efective dacă au plafonul jos şi sunt groşi (picăturile de apă absorb radiaţiile). În acest caz, funcţionează ca un ecran protector, astfel că radiaţia efectivă se poate anula (deoarece creşte mult contraradiaţia atmosferei) iar nopţile sunt calde, căci suprafaţa Terrei se răceşte foarte puţin. Iarna acest fenomen este cel mai vizibil, ajungându-se uneori ca radiaţia atmosferei să fie mai mare decât cea terestră, ceea ce determină încălzirea vremii (dacă înnorarea se produce în nopţile geroase). Şi ceaţa are cam acelaşi rol ca şi norii. Din acest motiv, în nopţile senine şi geroase de toamnă - iarnă se fac perdele de fum, pentru a proteja anumite culturi. Particulele de fum reprezintă nuclee de condensare; condensarea se face cu eliberare de căldură, şi astfel este favorizată apariţia ceţei. De asemenea, perdelele de fum joacă şi rolul unui ecran care reduce radiaţia efectivă la fel ca norii. Vegetaţia reduce în general radiaţia efectivă. Plantele ierboase, având o suprafaţă mai mare de radiaţie în raport cu volumul lor, se răcesc mai puternic decât solul pe care cresc, în timpul nopţii. Din acest motiv roua se formează mai ales pe aceste plante şi nu pe sol. Bilanţul radiativ. Cunoscându-se principalele procese radiative care au loc între soare, pământ şi atmosferă se poate stabili bilanţul radiativ pentru suprafaţa terestră, pentru atmosferă şi pentru sistemul pământ-atmosferă. Bilanţul radiativ al s u p r a f e ţ e i t e r e s t r e. Acesta este egal cu diferenţa între radiaţia primită şi cea cedată într-un interval de timp: B t = (S+D+E a ) (R+r+E t ) unde: S - este radiaţia solară directă D - este radiaţia difuză E a - este radiaţia atmosferei R - este radiaţia reflectată de suprafaţa pământului din radiaţia globală r - partea reflectată din radiaţia atmosferică E t - este radiaţia terestră Pe timp acoperit radiaţia solară directă devine nulă, iar bilanţul B t = (D+E a ) (R+r+E t )

55 Bilanţul radiativ oferă informaţii legate de cantitatea de energie de care dispune suprafaţa activă într-un interval de timp, fiind un factor climatogen hotărâtor. Factorii care influenţează bilanţul radiativ sunt înălţimea soarelui deasupra orizontului (pentru că de ea depind mărimea radiaţiei directe şi difuze), natura suprafeţei terestre, durata nopţii, opacitatea atmosferei, umezeala aerului şi nebulozitatea. În funcţie de aceşti factori, bilanţul radiativ poate fi pozitiv sau negativ. În general este pozitiv ziua şi negativ noaptea. În zilele noroase însă, bilanţul radiativ are un mers neregulat, iar valoarea zero se înregistrează dimineaţa şi seara la înălţimi mai mici ale soarelui. Când nori izolaţi acoperă numai discul solar, bilanţul radiativ poate deveni negativ la înălţimi mari ale soarelui, mai ales în munţi. Apariţia norilor provoacă micşorarea valorii absolute a bilanţului radiativ. Când este zăpadă, bilanţul radiativ variază mai puţin în cursul unei zile, şi de obicei pe timp senin este negativ datorită reflexiei şi emisiei ridicate ale zăpezii. Variaţia anuală a bilanţului radiativ este caracterizată prin valori pozitive vara şi negative iarna. Cu cât latitudinea este mai mare, cu atât perioada de bilanţ pozitiv este mai mică. Bilanţul radiativ al a t m o s f e r e i este egal cu diferenţa dintre radiaţia primită şi cea cedată de coloana verticală de aer cu secţiunea de 1 cm 2 şi cu înălţimea de la suprafaţa terestră şi până la limita superioară a atmosferei. B a = U n +q-e a -U unde: U n -este absorbţia radiaţiei terestre q-este absorbţia radiaţiei difuze şi directe E a -este radiaţia atmosferei spre suprafaţa terestră U-este radiaţia atmosferei spre spaţiul cosmic Bilanţul radiativ al s i s t e m u l u i p ă m â n t a t m o s f e r ă rezultă din însumarea bilanţului radiativ al suprafeţei terestre cu bilanţul radiativ al atmosferei. B = B t + B a Pentru puncte izolate, bilanţul radiativ al sistemului pământ atmosferă poate fi pozitiv sau negativ, în funcţie de latitudine şi anotimp. Astfel, în regiunile ecuatoriale şi tropicale, bilanţul radiativ mediu anual este pozitiv, producându-se o acumulare de căldură. În cursul anului însă, regiunea cu bilanţ pozitiv se extinde mai mult sau mai puţin spre poli, în funcţie de anotimp. Vara, în emisfera nordică, bilanţul radiativ devine negativ la latitudinea 80 o N, iar în timpul iernii la 20 o N. Această repartiţie a bilanţului radiativ influenţează transportul de căldură de la ecuator la poli prin curenţii atmosferici sau oceanici. Bilanţul radiativ este deci un factor important în energetica atmosferei. Sistemul Pământ atmosferă reţine sau pierde în spaţiul cosmic întreaga cantitate de energie radiantă provenită de la soare. De aici rezultă valoarea relativ constantă a temperaturii medii anuale a aerului şi solului terestru. Pământul ca planetă îşi menţine echilibrul termic. În caz contrar, în decursul evoluţiei geologice a pământului, s-ar fi înregistrat o creştere continuă a temperaturii sau dimpotrivă o scădere a ei, ceea ce ar fi făcut imposibilă existenţa vieţii. Există totuşi nişte variaţii ciclice. TEMĂ DE CONTROL

56 1. Care este sursa energetică primară a tuturor proceselor geofizice şi biologice de pe Pământ? 2. De câte tipuri sunt radiaţiile emise de soare? 3. Care sunt mărimile radiante şi cum se definesc ele? 4. Ce este constanta solară şi care este valoarea ei? 5. Cum se modifică radiaţia solară la trecerea prin atmosferă şi cum se realizează absorbţia şi difuzia? 6. Cum se explică culoarea albastră a cerului (sau roşia la răsărit şi apus) şi cea albă a norilor? 7. Ce este radiaţia solară directă şi care sunt legile care o influenţează? 8. Care sunt factorii care influenţează radiaţia directă şi în ce mod? 9. Ce este radiaţia difuză, cum variază ea şi din ce cauze? 10. Ce este radiaţia globală? 11. Ce este albedoul, cum variază el şi ce influenţă climatică poate exercita? 12. Ce sunt radiaţia terestră şi radiaţia atmosferei? 13. Ce este radiaţie efectivă, de ce factori depinde şi ce efecte poate avea asupra variaţiei temperaturii? 14. Ce este bilanţul radiativ şi care este importanţa lui climatică? 15. Ce determinări se fac legate de radiaţia solară? 16. Care sunt instrumentele folosite în acest scop? Regimul termic al solului Încălzirea şi răcirea solului. S-a evidenţiat faptul că suprafaţa terestră primeşte radiaţia directă, radiaţia difuză şi radiaţia atmosferei. Absorbind o parte din energia primită, suprafaţa terestră se încălzeşte devenind astfel o sursă de radiaţie termică. Din căldura acumulată de această suprafaţă, o parte este transmisă straturilor mai profunde de sol precum şi atmosferei, iar altă parte este consumată în procesele fizice, chimice şi biologice care se produc la suprafaţa şi în interiorul solului. Suprafaţa pământului, datorită acestor proprietăţi, a fost denumită suprafaţă activă. Ea este diferită de stratul activ, care este acea parte a scoarţei globului terestru în care se produc variaţii diurne şi anuale ale temperaturii în funcţie de afluxul de radiaţii solare. Starea termică a stratului activ depinde de energia primită şi cedată la nivelul suprafeţei active, deci de bilanţul radiativ. Astfel, în timpul zilei şi vara când bilanţul radiativ este pozitiv, suprafaţa solului acumulează căldură, se încălzeşte şi transmite o parte însemnată din aceasta în adâncime, determinând creşterea temperaturii în stratul activ (figura 14). Prin alte fluxuri de sens contrar, suprafaţa terestră cedează căldură straturilor de aer apropiate, producând încălzirea acestora; o cantitate mai mică din energia acumulată este consumată în procesul de evaporare a apei, urmând să fie cedată atmosferei în momentul condensării vaporilor.

57 Figura 14 - Schimbul de căldură la suprafaţa solului în timpul zilei bilanţ pozitiv (după Geiger, R., din Marcu, M., 1983) În timpul nopţii şi iarna, când bilanţul radiativ este negativ, suprafaţa terestră pierzând căldură prin radiaţia efectivă, se răceşte. Când suprafaţa devine mai rece decât orizonturile de sol din adâncime, o parte a fluxurilor de căldură se îndreaptă spre suprafaţa terestră, tinzând să compenseze efectul răcirii radiative (figura 15). Figura 75 - Schimbul de căldură la suprafaţa solului în timpul nopţii - bilanţ negativ (după Geiger, R., din Marcu, M. 1983) Se observă că pe lângă schimbul de căldură între suprafaţa activă şi aerul atmosferic are loc un schimb de căldură şi între aceasta şi straturile inferioare ale solului. Cantitativ acest schimb se exprimă prin fluxul de căldură (B). Bilanţul este considerat pozitiv când fluxul de căldură este îndreptat de la suprafaţă în adâncime (ziua şi vara) şi negativ când temperatura solului creşte cu adâncimea (noaptea şi iarna). Valorile absolute

58 ale fluxului (atât cele pozitive cât şi cele negative) se ridică la câteva sute de calorii pe cm 2 într-un minut. Valorile variază în funcţie de proprietăţile calorice ale solului şi de repartiţia căldurii în sol. În variaţia diurnă, fluxul de căldură înregistrează o valoare maximă între 8 şi 11 şi una minimă între 19 şi 22, deplasându-se spre ore mai târzii pe măsura apropierii de lunile de vară. Oscilaţiile din timpul zilei sunt mult mai mari decât cele din timpul nopţii. Proprietăţile calorice ale solului C ă l d u r a s p e c i f i c ă este cantitatea de căldură necesară pentru a ridica cu un grad temperatura unităţii de masă sau de volum a unui corp. Căldura specifică a constituenţilor minerali ai solului variază puţin de la un mineral la altul însă diferitele tipuri de sol au în componenţa lor şi apă şi aer în diferite proporţii. Căldura specifică volumetrică a întregii game de soluri variază între 0,4-0,6 cal cm -3 grad -1 ; a apei este 1 cal cm - 3 grad -1 iar a aerului 0,0003 cal cm -3 grad -1. Deci, prezenţa aerului va micşora căldura specifică a acestuia iar apa o va mări. Ca urmare solurile umede se încălzesc şi se răcesc la suprafaţă mai puţin decât cele uscate. Astfel, solurile argiloase se încălzesc mai puţin în timpul zilei, dar se şi răcesc puţin noaptea comparativ cu cele nisipoase. C o n d u c t i b i l i t a t e a c a l o r i c ă este capacitatea unui corp de a transmite căldura de la moleculă la moleculă, de la straturile mai încălzite spre cele mai reci. Conductibilitatea apei este mai mare decât a aerului. Astfel, creşterea porozităţii solului determină scăderea conductibilităţii calorice. De aceea solurile afânate au o conductibilitate scăzută comparativ cu cele compacte sau cu rocile. Datorită conductibilităţii scăzute, solurile afânate se încălzesc puternic ziua în stratul superficial, comparativ cu cele compacte, la care căldura din acest strat este transmisă straturilor din adâncime. Noaptea, solul umed se răceşte mai puţin decât cel uscat deoarece îşi poate compensa pierderile radiative de la suprafaţă prin fluxul de căldură transmis de straturile din adâncime. Variaţiile periodice ale temperaturii suprafeţei solului Variaţiile periodice diurne şi anuale ale temperaturii suprafeţei solului sunt determinate de modificările periodice ale intensităţii radiaţiei solare directe. Variaţia periodică diurnă a temperaturii suprafeţei solului (figura 16) se studiază cu ajutorul mediilor orare, iar în zilele senine cu valorile orare absolute. Se observă că valoarea minimă este dimineaţa, înainte de răsăritul soarelui, datorită răcirii nocturne prin radiaţie; maximul se înregistrează cam la o oră după trecerea soarelui de meridianul locului (ora 13). Figura 16 - Variaţia periodică diurnă a temperaturii suprafeţei solului (după Marcu, M., 1983)

59 Variaţia periodică anuală a temperaturii suprafeţei solului (figura 17) se studiază cu ajutorul temperaturilor medii lunare. La latitudinile mijlocii variaţia anuală este simplă, cu un minim iarna (în general în ianuarie) şi un maxim vara (în general în iulie sau august). O caracteristică importantă a variaţiei temperaturii solului este amplitudinea acestei variaţii (A). A=t max -t min unde: t max este temperatura maximă t min este temperatura minimă în valori absolute sau medii Figura 17 - Variaţia periodică anuală a temperaturii suprafeţei solului (după Marcu, M., 1983) Amplitudinea diurnă şi anuală a suprafeţei solului este mai mare decât a aerului şi este influenţată de anotimp, nebulozitate, proprietăţile calorice şi starea suprafeţei solului, expoziţie etc. Amplitudinea este mai mare vara, când, datorită insolaţiei puternice, maximul diurn are valori mai mari decât cel din timpul iernii. De asemenea ea este mai mare în zilele senine comparativ cu cele noroase, precum şi în solurile uscate, nisipoase (la care conductibilitatea şi căldura specifică sunt mai mici) comparativ cu solurile umede şi compacte. Îngheţul solului. Adâncimea la care îngheaţă solul depinde de temperatura aerului, durata şi intensitatea temperaturilor sub 0 o C, conductibilitatea solului, grosimea stratului de zăpadă. În zonele polare solul este permanent îngheţat pe grosimi variabile (permafrost). Vara se dezgheaţă numai pe anumite grosimi de la suprafaţă. Variaţiile temperaturii solului în adâncime Legile de bază ale propagării căldurii în sol Pentru caracterizarea stării termice a solului se foloseşte şi c o e f i c i e n t u l d e d i f u z i v i t a t e (sau de propagare a temperaturii). K λ = unde: C K - este coeficientul de conductibilitate termică C - este căldura specifică volumetrică [cal cm -2 s -1 cm - 3 grad -1 ] C = ρ c unde: ρ - este densitatea c - este căldura specifică gravimetrică [cal g -1 grad -1 ]

60 K Deci, λ = [cm 2 s -1 ]. Acest coeficient arată cât de repede sau cât de încet se ρ c K propagă în sol variaţiile de temperatură. Conform relaţiei λ =, dintre două soluri cu C conductibilitate calorică egală, solul cu căldura specifică mai mică va prezenta variaţii mai mari de temperatură în adâncime (aceeaşi căldură transmisă produce o încălzire mai intensă în adâncime). Aerul, deşi are conductibilitatea calorică mai mică decât a apei sau a constituenţilor solizi ai solului, având căldura specifică mică, are un coeficient de difuzivitate mai mare decât al apei. Aceasta înseamnă că solurile umede au un coeficient de difuzivitate mai mic decât cele uscate. În solurile umede, atât variaţiile de temperatură cu adâncimea cât şi variaţiile amplitudinii diurne sunt mai mici decât în cele uscate. Variaţiile diurne şi cele anuale ale temperaturii solului suferă o atenuare progresivă a amplitudinilor respective în raport cu adâncimea, precum şi o întârziere continuă a momentului în care se produc diferite valori. Pornind de la mersul diurn şi anual cunoscut al temperaturii la suprafaţa solului, s-a ajuns pe cale matematică la o relaţie care dă temperatura solului la o anumită adâncime, la un moment dat. Această relaţie a permis formularea următoarelor legi ale propagării variaţiilor de temperatură în adâncime: amplitudinea oscilaţiilor termice scade în progresie geometrică atunci când adâncimea creşte în progresie aritmetică. întârzierea momentului producerii maximului şi minimului de temperatură variază proporţional cu adâncimea. Prin calcule, pe baza relaţiei menţionate s-a stabilit că dacă amplitudinea oscilaţiei zilnice se reduce la jumătate la 0,12 m adâncime, iar amplitudinea oscilaţiei anuale se reduce tot la jumătate din valoarea ei la o adâncime de 2,29 m. În acelaşi mod, adâncimea la care oscilaţiile anuale se anulează este de 19 ori mai mare decât adâncimea la care se anulează oscilaţiile zilnice. Deci variaţiile de temperatură se propagă la adâncimi cu atât mai mari cu cât perioada de variaţie este mai mare. Tot de aceea, un ger puternic dar de scurtă durată se resimte până la o adâncime mai mică decât un ger mai slab dar persistent. S-a calculat de asemenea care este întârzierea maximului şi minimului: 2,5-3,5 ore pentru fiecare 10 cm adâncime în cazul variaţiei zilnice a temperaturii şi de zile pentru fiecare metru adâncime în cazul variaţiei anuale. Variaţia periodică a temperaturii solului în adâncime Variaţiile de temperatură de la suprafaţa solului se transmit şi în adâncime. Pe măsură ce adâncimea creşte, amplitudinea termică diurnă se micşorează, iar la cm se anulează (figura 18). Adâncimea respectivă depinde de valoarea amplitudinii termice, de tipul de sol, de gradul de acoperire a solului cu zăpadă în timpul iernii etc.

61 Figura 18 - Variaţia diurnă a temperaturii solului la diferite adâncimi (după Marcu, M., 1983) În timpul iernii oscilaţiile termice sunt mult atenuate şi nu se propagă decât la cm. Dacă iarna grosimea stratului de zăpadă este mai mare de 50 cm, temperatura solului rămâne neschimbată. Momentul producerii maximului şi minimului se decalează spre dreapta, adică întârzie (figura 19). Se observă că temperatura maximă (30,5 o C) care se înregistrează la ora 14 oo se propagă la adâncimea de 40 cm abia după 12 ore, adică la ora 2 oo. Minima din cursul nopţii se semnalează la adâncimea de 25 cm abia în jurul orei 10 ziua. Figura 19 - Decalajul în timp al producerii temperaturilor maxime şi minime în adâncime (după Geiger, din Marcu, M.,1983) Stratul de sol în care se resimt oscilaţiile termice în 24 de ore se numeşte strat activ, iar stratul inferior acestuia este stratul cu temperatura zilnică constantă. Vara, în timpul zilei (figura 20), solul are la suprafaţă datorită încălzirii de la prânz o temperatură ridicată, apoi aceasta scade în adâncime până la cm, de unde rămâne constantă. Noaptea, datorită răcirii prin radiaţie, straturile de la suprafaţă au temperaturi mai scăzute decât cele din adâncime (temperatura creşte odată cu creşterea adâncimii, până la cm). Se observă că amplitudinea variaţiilor diurne scade cu adâncimea, de la câteva zeci de grade în stratul superficial la 1 o -2 o C la adâncimea de 40-50cm.

62 Figura 20 - Variaţia temperaturii solului în adâncime, vara (după Marcu, M., 1983) Iarna, temperatura solului creşte cu adâncimea atât ziua cât şi noaptea (figura 21). Uneori, în zilele senine, ziua la prânz se poate produce o uşoară încălzire a stratului superficial, variaţia în adâncime rămânând însă aceeaşi. Amplitudinile sunt mici şi devin imperceptibile la 20 cm. Figura 21 - Variaţia temperaturii solului în adâncime, iarna(după Marcu, M., 1983) Variaţia periodică anuală a temperaturii solului în adâncime se studiază prin intermediul mediilor lunare. Curba de variaţie a temperaturilor medii lunare este tot o oscilaţie simplă (figura 22). Se observă că amplitudinea oscilaţiilor anuale se micşorează cu adâncimea, reducându-se total la o adâncime de 6-30 m; această adâncime variază în funcţie de latitudinea geografică şi de caracteristicile generale ale climei.

63 Figura 22 - Variaţia periodică anuală a temperaturii solului în adâncime (după Marcu, M., 1983) Maximul şi minimul se înregistrează cu o întârziere de 40 de zile la o adâncime de 2,5 m, iar maximul verii, la 7,5 m adâncime se înregistrează abia iarna. De la stratul cu temperatură anuală constantă în jos, temperatura solului creşte cu 1 o C la fiecare 35m (treapta geotermică), datorită căldurii interne a pământului. TEMĂ DE CONTROL 1. Ce se întâmplă cu radiaţia termică ajunsă la suprafaţa solului? 2. Ce sunt suprafaţa activă şi stratul activ? 3. Schemele bilanţului radiativ pozitiv şi negativ 4. Care sunt proprietăţile calorice ale solului şi influenţa lor asupra regimului termic al solului? 5. Cum variază temperatura solului diurn şi anual (inclusiv reprezentare grafică)? 6. Îngheţul solului 7. Care sunt legile de bază ale propagării căldurii în sol? 8. Cum variază temperatura diurnă a solului la diferite adâncimi? 9. Cum se propagă în adâncime maximul şi minimul de temperatură de la suprafaţa solului? 10. Ce este stratul cu temperatură zilnică constantă? 11. Cum variază temperatura solului în adâncime vara şi iarna (reprezentare grafică)? Regimul termic al aerului Procesele de încălzire şi răcire a aerului Atmosfera absoarbe o mică cantitate din radiaţia solară care o străbate şi nu se încălzeşte de la soare decât în mică măsură; în schimb, suprafaţa terestră, puternic încălzită de la soare devine sursa de încălzire a atmosferei. Suprafaţa terestră, care

64 absoarbe radiaţia solară (electromagnetică), o transformă în energie calorică pe care o transferă în adâncime, spre interiorul scoarţei şi spre straturile inferioare ale atmosferei. Căldura de la suprafaţa terestră se transmite atmosferei prin conductibilitate termică moleculară, radiaţie, convecţie, advecţie, turbulenţă şi condensare. În acest proces se deosebesc de fapt două faze; prima, de transmitere a căldurii de la suprafaţa pământului la starturile de aer care vin în contact direct cu suprafaţa terestră şi a doua fază, de propagare a căldurii în masa atmosferei. C o n d u c t i b i l i t a t e a t e r m i c ă m o l e c u l a r ă. Deoarece gazele sunt rău conducătoare de căldură, prin acest mod de transfer al căldurii se încălzeşte doar un strat de câţiva milimetri din imediata vecinătate a suprafeţei terestre. R a d i a ţ i a t e r m i c ă emisă de suprafaţa terestră încălzeşte atmosfera într-o măsură mai mare; acest fenomen are loc atât ziua cât şi noaptea. C o n v e c ţ i a este modalitatea de transfer a căldurii specifică fluidelor, care permite deplasări ale maselor de fluid încălzite, formând curenţi de convecţie. Convecţia poate avea loc pe verticală sau pe orizontală. În meteorologie, convecţia calorică produsă prin mişcările orizontale ale aerului se numeşte advecţie. Convecţia apare când suprafaţa terestră determină o puternică încălzire a stratului inferior de aer; acest aer, devenind mai puţin dens se ridică pe verticală, locul lui fiind luat de aerul rece, mai greu, de sus şi din laterale. Acest proces se repetă, circulaţia astfel apărută antrenând straturi tot mai groase de aer, realizându-se amestecul acestuia pe grosimi mari, până în partea superioară a troposferei. A d v e c ţ i a determină în mare măsură transmiterea căldurii de la o regiune la alta. Advecţia are loc pe o suprafaţă mai mare decât convecţia (care poate acoperi doar o suprafaţă de mărimea unui nor). Schimbările accidentale, destul de însemnate în evoluţia vremii de la o zi la alta la latitudinile mijlocii sunt o consecinţă a fenomenelor de advecţie. T u r b u l e n ţ a realizează un amestec al aerului printr-o mişcare de tipul vârtejurilor Turbulenţa este un rezultat al frecării maselor de aer de suprafaţa terestră şi de obiectele de pe această suprafaţă, precum şi a frecărilor interioare ale aerului. Diferitele suprafeţe naturale sunt încălzite diferit, ceea ce implică o încălzire diferită şi a aerului deasupra lor. Această încălzire diferită determină mişcări ascendente şi descendente cu caracter turbulent. Schimbul turbulent este mai intens deasupra uscatului, vara şi ziua. C o n d e n s a r e a. Fiecare gram de vapori de apă, la condensare cedează aerului 600 de calorii. Încălzirea aerului prin condensarea vaporilor de apă este de fapt reversul procesului de răcire care are loc în urma evaporării. De exemplu, când apa se evaporă, căldura din apă, în forma sa efectivă trece într-o formă ascunsă în vaporii de apă, formă ce se numeşte căldură latentă de evaporare. Aceasta duce la scăderea temperaturii suprafeţei de evaporare (ca în cazul răcirii pielii prin evaporarea transpiraţiei). 600 de calorii trec în formă latentă pentru fiecare gram de vapori. Prin condensare se eliberează aceeaşi cantitate de energie calorică latentă, ce devine efectivă (perceptibilă) şi care încălzeşte atmosfera. Principalii factori (dintre cei menţionaţi) cu rol în transferul de căldură sunt convecţia, advecţia şi turbulenţa. Aerul aflat în mişcare ascendentă trece rapid de la volum mic şi presiune mare, la volum mare şi presiune mică. Moleculele gazoase se deplasează, energia lor calorică

65 transformându-se în energie cinetică, astfel încât destinderea aerului determină răcirea lui. Moleculele de gaz sunt mai dispersate şi nu se mai ciocnesc atât de frecvent între ele. Invers, în timpul mişcării descendente, compresiunea aerului determină încălzirea lui. Moleculele de gaz se ciocnesc mult mai frecvent între ele, fiind constrânse într-un volum mai mic. Destinderea şi răcirea aerului mai poate avea loc în timpul mişcării ascendente pe versanţi, iar încălzirea prin compresiune la coborârea aerului pe versanţii opuşi vânturilor puternice Variaţiile periodice ale temperaturii aerului. Variaţiile diurne şi anuale ale temperaturii aerului sunt o consecinţă indirectă a fluxului de radiaţie solară la suprafaţa pământului. Observaţiile făcute la înălţimea standard de 2 m arată că mersul d i u r n al temperaturii prezintă o oscilaţie simplă (figura 23). Temperatura minimă se înregistrează înainte de răsăritul soarelui; apoi temperatura creşte, dar mai încet decât temperatura solului astfel încât maxima se înregistrează între orele 13 şi 15. În continuare, temperatura scade până la apusul soarelui iar noaptea scăderea este mai lentă. Figura 23 - Variaţia diurnă a temperaturii aerului (după Marcu, M., 1983) Amplitudinea variaţiei diurne a temperaturii depinde de latitudinea geografică, de anotimpuri, de altitudine, de configuraţia terenului, de natura suprafeţei terestre şi de nebulozitate. L a t i t u d i n e a. Amplitudinea este mai mare în regiunile intertropicale (12 o C) şi scade spre zonele temperate (8 o -9 o C) şi spre poli (3 o -4 o C), datorită scăderii înălţimii soarelui deasupra orizontului la amiază odată cu creşterea latitudinii. A n o t i m p u r i l e. La latitudinile mijlocii şi superioare unde înălţimea soarelui deasupra orizontului variază mult în timpul anului, amplitudinea diurnă va fi mai mică iarna şi mai mare vara. A l t i t u d i n e a. În general amplitudinea diurnă scade cu altitudinea, deoarece influenţa suprafeţei terestre se resimte din ce în ce mai puţin (figura 24). Alte exemple la noi în ţară: la vârful Omu amplitudinea diurnă în iulie este de 3,2 o C, la Câmpina (436m) amplitudinea este de 11,1 o C iar la Alexandria (45m) de 12,1 o C.

66 Figura 24 - Influenţa altitudinii şi a configuraţiei reliefului asupra amplitudinii variaţiei diurne a temperaturii (după Marcu, M., 1983) C o n f i g u r a ţ i a t e r e n u l u i. Amplitudinea diurnă este mai mare în formele de relief concave (în văi, depresiuni cu circulaţia aerului încetinită), aerul se încălzeşte puternic ziua şi se răceşte intens noaptea. În formele convexe (versanţi muntoşi) reducerea suprafeţei de contact cu solul şi schimbul mai activ dintre aerul de la sol şi cel din straturile înalte determină o amplitudine mai mică. N a t u r a s u p r a f e ţ e i t e r e s t r e. Amplitudinea diurnă a aerului de deasupra apei este mai mică decât deasupra uscatului. Solurile nisipoase măresc amplitudinea temperaturii aerului; la fel, solurile afânate sau de culoare închisă. Stratul de zăpadă amplifică amplitudinea datorită influenţei reflexiei şi radiaţiei nocturne. N e b u l o z i t a t e a determină micşorarea amplitudinii diurne. Variaţiile a n u a l e ale temperaturii aerului se studiază cu ajutorul mediilor lunare. La latitudinile noastre, această variaţie este o oscilaţie simplă cu un maxim în iulie şi un minim în ianuarie. Variaţia anuală este influenţată de aceeaşi factori ca şi variaţia diurnă. Spre deosebire de amplitudinea diurnă, cea anuală creşte cu latitudinea. Cea mai mică amplitudine a variaţiei anuale se observă în zona ecuatorială. Cele mai mari valori medii ale amplitudinii se înregistrează în zona polilor. Cele mai mari amplitudini absolute se înregistrează însă în zona cercului polar nordic, unde sunt întrunite anumite condiţii de continentalism şi de relief. Situaţia este asemănătoare în Antarctica, deşi nu la fel de accentuat. Ceilalţi factori influenţează amplitudinea anuală în acelaşi sens ca la amplitudinea diurnă Variaţia temperaturii aerului cu altitudinea. În troposferă., în general, temperatura aerului scade cu înălţimea. Mărimea cu care variază temperatura la fiecare sută de metri înălţime se numeşte gradient termic vertical (γ) şi este de 0,6 o C la suta de metri. Cercetările au arătat însă că, faţă de această valoare medie, gradientul termic vertical poate prezenta valori diferite în funcţie de anotimp, natura masei de aer şi alţi factori. Astfel, există straturi în care temperatura nu variază cu înălţimea (γ=0, straturi izoterme), altele în care temperatura creşte cu înălţimea (straturi de inversiune). De asemenea, variaţii de temperatură au loc datorită curenţilor de convecţie ascendenţi şi descendenţi. Variaţiile de temperatură ale aerului în mişcare verticală se realizează pe seama energiei interne a respectivei mase de aer, deci se poate stabili un gradient termic vertical

67 adiabatic (γ a ). Această mărime indică cu cât scade sau creşte temperatura unei mase se aer în cursul m i ş c ă r i i sale ascendente sau descendente, la o sută de metri. Într-o masă de aer uscat, gradientul adiabatic uscat γ a = 1 o C la 100 m. Dreapta AB (figura 25) este reprezentarea grafică a variaţiei temperaturii cu înălţimea în masa de aer uscat. Dacă aerul este saturat cu vapori de apă şi urcă, condensarea vaporilor la scăderea temperaturii va elibera căldură, şi temperatura va varia cu înălţimea după o curbă (AC). Rezultă un gradient adiabatic umed (γ h ) < 1 o C la 100 m. Valoarea lui nu este constantă, depinde de cantitatea de vapori de apă din aer, de temperatură şi presiune. Dacă aerul este umed dar nesaturat cu vapori şi urcă, răcirea se face până la punctul de condensare P C după adiabata uscată şi apoi după cea umedă. La coborâre, aerul încălzindu-se prin compresiune nu au loc condensări, iar temperatura aerului variază după adiabata uscată. Repartiţia pe verticală a temperaturii determină mişcările aerului şi stabilitatea sau instabilitate atmosferei (atmosfera este considerată instabilă când mişcările verticale sunt frecvente). Figura 85 - Variaţia altitudinală a temperaturii aerului în procesele adiabatice (după Marcu. M., 1983) O porţiune dintr-o masă de aer uscat sau umed nesaturat care se deplasează într-o atmosferă calmă e denumită convenţional particulă de aer. Dacă aceasta, sub influenţa unor forţe exterioare primeşte un impuls, în interiorul ei acţionează forţe care pot determina: - continuarea deplasării; acest lucru se întâmplă dacă γ>γ a (gradientul termic al aerului înconjurător este mai mare decât gradientul adiabatic uscat). În acest caz, particula de aer ascendentă, răcindu-se mai încet, va avea tot timpul o temperatură mai mare şi o densitate mai mică decât aerul înconjurător, astfel încât îşi va continua deplasarea. La fel şi în cazul mişcării descendente. Într-o astfel de stratificare termică (stratificare instabilă), aerul se află în echilibru instabil, condiţia necesară apariţiei lui fiind deci gradientul supraadiabatic (>1).

68 - particula revine la poziţia iniţială după încetarea acţiunii exterioare când γ<γ a (gradientul termic vertical este mai mic decât gradientul adiabatic uscat). În acest caz, în timpul mişcării sale ascendente sau descendente iniţiale, aerul se răceşte mai mult, respectiv se încălzeşte mai mult decât mediul, iar în particulă apar forţe care tind să se opună deplasării şi să o readucă în poziţia iniţială. O astfel de stratificare (stratificare stabilă), nu este favorabilă mişcărilor verticale, straturile de aer aflându-se în echilibru stabil. - rămânerea particulei la înălţimea unde a fost deplasată sub acţiunea impulsului iniţial, când γ = γ a (gradientul termic vertical este egal cu 1). În acest caz, aerul în mişcare va avea la un moment dat o temperatură şi o densitate egale cu ale mediului înconjurător. Se stabileşte un echilibru indiferent. În cazul aerului umed, în care au loc condensări, sunt posibile tot trei tipuri de stratificări ale atmosferei: când γ>γ h se realizează o stratificare umed instabilă, când γ<γ h se realizează o stratificare umed stabilă, iar când γ = γ h se realizează o stratificare umed indiferentă. În troposferă, unde γ=0,6 o C<γ h, este frecventă starea de echilibru umed instabil. Stările de echilibru sunt mult complicate de gradul de umiditate a aerului. În plus, stratificaţiile de diferite tipuri pot alterna sau se pot succeda într-o mare diversitate. E frecventă existenţa straturilor izoterme şi a celor de inversiune. Inversiunile termice se c a r a c t e r i z e a z ă prin înălţimea la care se produc în funcţie de suprafaţa terestră, prin grosimea stratului de inversiune, prin intensitate (diferenţa dintre gradientul termic vertical normal al regiunii (diferenţa dintre gradientul termic vertical normal al regiunii şi gradientul termic vertical al stratului de inversiune) prin amplitudine (diferenţa pozitivă maximă de temperatură comparativ cu masele de aer învecinate sau cu suprafaţa terestră. Stratul de pseudoinversiune este stratul în care scăderea temperaturii cu altitudinea se face mai lent decât în atmosfera înconjurătoare. Sub stratul de inversiune termică din atmosfera liberă există succesiv, straturi mai groase sau mai subţiri, începând cu pseudoinversiunea, urmând izotermia. Straturile de revenire sunt acelea în care temperaturile revin la valori identice gradientului termic vertical normal pentru momentul şi altitudinea date. Inversiunile termice se d e t e r m i n ă pe baza măsurătorilor de temperatură efectuate la staţii meteorologice situate la altitudini diferite, în regiuni relativ apropiate şi relativ asemănătoare din punct de vedere al condiţiilor fizico-geografice. În acest mod pot apărea însă erori, astfel încât o analiză precisă asupra stratificării termice verticale a atmosferei (şi a situaţiilor de scădere a gradientului termic vertical faşă de valorile normale), se poate face doar pe baza aerosondajelor. Straturile de inversiune blochează convecţia. Într-o stratificare instabilă straturile de inversiune limitează instabilitatea: când aerul în mişcare ascendentă pătrunde în stratul de inversiune, are în jurul lui aer din ce în ce mai cald, ceea ce determină încetarea ascensiunii. La fel, când stratul de inversiune se află sub o zonă de instabilitate: aerul care se deplasează în jos, încălzindu-se, întâlneşte aer din ce în ce mai rece, care îl va respinge. De aceea straturile de inversiune mai sunt numite straturi de reţinere sau de baraj. La nivelul superior al acestor straturi schimbarea caracteristicilor termice produce şi schimbări ale parametrilor altor elemente sau fenomene meteorologice. În consecinţă, în partea superioară a acestor straturi există nori stratiformi, ceţuri, schimbări ale

69 caracteristicilor vântului, apar mişcări ondulatorii ale aerului. Aceste straturi blochează la niveluri inferioare umiditatea aerului; ca urmare, umiditatea este mai ridicată la baza stratului şi scade în strat favorizând acumularea poluanţilor lângă suprafaţa terestră Variaţiile neperiodice (accidentale) ale temperaturii Sunt cauzate mai ales de dinamica maselor de aer (dinamica advectivă). Şi aceste variaţii pot fi diurne şi anuale. Cele diurne sunt datorate advecţiei în regiune a unor mase de aer rece sau cald, ce determină schimbări în stările generale ale vremii. În aceste situaţii variaţia temperaturii înregistrează salturi bruşte, cu valori şi amplitudini mari. Variaţiile anuale se produc mai ales în zonele temperate şi reci; ele au aceleaşi cauze ca în cazul celor diurne, adică advecţia maselor de aer cu temperaturi ridicate sau scăzute în diferite anotimpuri, mai ales primăvara şi toamna. În aceste cazuri este modificat mersul firesc al temperaturii, ascendent primăvara şi descendent toamna, apărând răciri accentuate ( sfinţii de gheaţă ) sau creşteri ale temperaturii aerului ( vara fetelor bătrâne ). Aceste abateri se pot produce şi în timpul verii sau iernii, cu mari neajunsuri, dar sunt mai rare Particularităţi ale stratului limită planetar Stratul troposferic în care se manifestă evident interacţiunea între aerul atmosferic şi suprafaţa terestră se numeşte strat limită planetar, sau strat turbulent sau strat de frecare. Dacă transmiterea căldurii de la suprafaţa terestră s-ar face numai prin conductibilitate moleculară, fără convecţie sau turbulenţă, stratul limită nu ar depăşi un metru. Aşa însă, schimbul de căldură şi umezeală între atmosferă şi suprafaţa terestră influenţează regimul temperaturii şi umidităţii din întreaga troposferă şi chiar din atmosfera inferioară. Grosimea stratului limită planetar este de aproximativ 1-1,5 km. Particularităţile lui termice sunt reprezentate de scăderea amplitudinii variaţiei diurne a temperaturii cu înălţimea, întârzierea cu înălţimea a momentului de producere a maximului şi minimului, variabilitatea gradienţilor termici şi frecvenţa inversiunilor. Variaţia temperaturii cu altitudinea este mult mai complexă decât variaţia temperaturii cu adâncimea în sol, datorită multitudinii factorilor care acţionează concomitent în determinarea temperaturii aerului. De exemplu, schimbul turbulent poate determina o scădere mai înceată a amplitudinii diurne cu înălţimea şi o reducere a întârzierii maximelor şi minimelor. Partea inferioară a stratului limită, în care influenţa suprafeţei terestre se manifestă cel mai evident, se numeşte strat micro. Acest strat, situat sub nivelul adăpostului meteorologic, face obiectul de studiu al microclimatologiei. Stratul micro prezintă anumite particularităţi cum sunt gradienţii verticali foarte mari, creşterea coeficientului schimbului turbulent cu înălţimea (de la valori foarte mici, până la valori caracteristice pentru stratul limită în întregime). Practic, se consideră că limita superioară a acestui strat este situată la înălţimea unde influenţa suprafeţei neomogene nu se mai simte, înălţime la care condiţiile generale ale stării timpului se uniformizează, fiind determinate de procesele atmosferice la scară geografică mare. În stratul micro se înregistrează cele mai ridicate temperaturi ziua şi vara şi cele mai scăzute noaptea şi iarna, iar amplitudinile diurne şi anuale sunt cele mai mari.

70 Distribuţia geografică a temperaturii aerului Repartiţia temperaturii aerului la suprafaţa pământului se studiază cu ajutorul hărţilor cu izoterme. La previziunile meteorologice se folosesc hărţi cu izoterme pentru temperatura la un moment dat, iar în climatologie hărţi cu izoterme realizate pe baza valorilor medii pentru anumite intervale de timp (zi, lună, anotimp, an). Pentru a elimina influenţa altitudinii şi a putea compara valorile temperaturilor din zone diferite, se foloseşte formula: h t = t 0,6 unde o h h - altitudinea în metri t h - temperatura staţiei aflate la altitudinea h 0,6 - valoarea gradientului termic vertical mediu Dacă suprafaţa terestră ar fi omogenă, temperatura aerului ar scădea uniform, de la ecuator spre poli, izotermele ar coincide cu paralelele geografice, iar gradienţii termici orizontali ar fi îndreptaţi de-a lungul meridianelor, spre poli. Neomogenitatea suprafeţei terestre, repartiţia uscatului şi apelor, circulaţia generală a atmosferei, curenţii marini, relieful, determină însă o repartiţie foarte neuniformă a temperaturii aerului la suprafaţa pământului. Pentru caracterizarea generală a repartiţiei temperaturii pe glob se folosesc hărţile cu izoterme ale lunilor extreme din punct de vedere termic, adică ianuarie şi iulie, precum şi harta izotermelor anuale. Pe hărţi ies în evidenţă foarte bine contrastele termice între oceane şi continente. În i a n u a r i e, în emisfera nordică (figura 26), se observă curbarea spre sud a izotemelor deasupra continentelor şi spre nord deasupra regiunilor oceanice; se evidenţiază de asemenea arcuirea pronunţată a izotermelor în Atlanticul de Nord, datorită Golf Stream-ului. Astfel, sunt despărţite două mari centre de minimă termică, Groenlanda şi Siberia de nord-est. În Europa, izoterma de 0 o C devine în Peninsula Scandinavă aproximativ paralelă cu meridianele, separând două regiuni distincte din punct de vedere termic: sudul şi vestul continentului (zonă aflată sub influenţă oceanică) şi estul continentului (unde se înregistrează influenţa continentală).

71 Figura 26 - Izotermele lunii ianuarie (după Marcu, M., 1983) În emisfera sudică, datorită predominanţei oceanelor, izotermele sunt mai regulate, cu curbe spre sud deasupra continentelor, datorită încălzirii acestora. În i u l i e, în emisfera nordică (figura 27), se observă o încălzire foarte puternică a continentelor, în special în zona tropicală şi subtropicală. În emisfera sudică, deşi iarnă, temperaturile nu sunt prea coborâte datorită oceanelor. În ceea ce priveşte temperaturile extreme pe glob, cea mai caldă localitate de pe glob este Massaua (Etiopia), cu o temperatură medie anuală de 30,2 o C. Maxima absolută a planetei s-a înregistrat în 1913 la Death Valley (America de Nord) şi a fost de 56,7 o C; minima absolută, de -89,2 o C s-a înregistrat la Vostock în Amplitudinea maximă absolută s-a înregistrat la Verhoiansk: -65,4 o C. Figura 27 - Izotermele lunii iulie (după Marcu, M., 1983) Maximele şi minimele absolute peunele continente sunt prezentate în tabelul 4. Continentul Localitatea Maxima absolută Valori extreme ale temperaturii pe glob Anul Localitatea Minima absolută Tabelul 4 Antarctica Hope Bay 14.6 o C 1974 Vostock II o C 1983 Asia Tirat Tsvi, Israel 53.9 o C 1942 Verkhoyansk, Siberia o C 1892 Europa Sevillia, Spania 50.0 o C 1881 Ust-Shchugor, Rusia o C - America de Nord Death Valley, USA 56.7 o C 1913 Snag, Canada o C 1947 America de Sud Rivadavia, Argentina 48.9 o C 1905 Sarmiento, Argentina o C 1907 La noi în ţară, temperatura maximă absolută, de 44,5 o C, s-a înregistrat în estul Câmpiei Române, în 1951, iar minima absolută, de -38,5 o C s-a înregistrat la Bod, în Semnificaţiile şi efectele ecologice ale luminii şi temperaturii factori fizici S-au descris anterior fenomenele şi factorii care influenţează regimul de temperatură şi lumină în atmosferă, la suprafaţa solului şi în sol. Din punct de vedere Anul

72 ecologic, o deosebită importanţă au însă semnificaţia şi efectele ecologice ale radiaţiei solare şi temperaturii. Temperatura, prin fluctuaţiile cu caracter de regim sau prin fluctuaţiile perturbatoare, condiţionează direct şi în interacţiune cu ceilalţi factori ecologici structura biocenozelor din ecosistemele terestre şi acvatice. Domeniul general de variaţie a temperaturii, pentru lumea vie pe planeta noastră, are ca limită inferioară valoarea de 273 o C, iar ca limită superioară peste 100 o C. Aceste limite extreme nu sunt suportate decât de un număr restrâns de specii, cu adaptări deosebite, ca anabioza şi criptobioza; în această stare schimburile metabolice aproape încetează, pentru ca în condiţii favorabile activitatea să fie reluată. În stare de criptobioză se pot afla sporii unor ciuperci, bacterii sau plante verzi, seminţele ori ouăle de rezistenţă ale unor specii de animale (filopode, cladoceri). În cadrul intervalului general menţionat, se diferenţiază două domenii; unul, al vieţii active, (între 70 o C şi +90 o C) şi un altul, al vieţii latente, (între 273 o C şi 70 o C şi între +90 o C şi +151 o C) (figura 28). Figura 28 - Domeniul de variaţie a temperaturii pentru organismele vii (după Botnariuc, N., Vădineanu A., 1988) Temperaturile cuprinse între -60 o C şi -70 o C sunt suportate de unele mamifere şi păsări iar cele cuprinse între +80 o C şi +90 o C de unele bacterii şi cianoficee. Pentru marea majoritate a speciilor vegetale şi animale limita superioară de toleranţă este de aproximativ 50 o C. Fiecare specie are un anumit domeniu de temperatură în care îşi desfăşoară viaţa activă şi latentă, iar în cadrul acestuia, domenii particulare pentru fiecare stadiu şi categorie de indivizi. Astfel, ouăle de rezistenţă au limite de toleranţă mai mari decât adulţii, iar aceştia mai largi decât stadiile tinere. Amplitudinea de variaţie a temperaturii caracteristice fiecărei populaţii se modifică în timp în funcţie de interacţiunile cu ceilalţi factori ecologici (în special umiditatea). Anumite temperaturi caracteristice permit aprecierea mai corectă a influenţei variaţiilor acesteia asupra răspândirii geografice şi asupra rolului ecologic al fiecărei populaţii. T e m p e r a t u r a o p t i m ă este cea la care procesele metabolice ale unui individ sau ale unei populaţii se desfăşoară cu cele mai mici pierderi de energie. Pentru indivizi în diferite faze de dezvoltare, de diferite vârste, temperatura optimă va fi diferită. Temperatura optimă fiziologică nu este identică întotdeauna cu temperatura optimă ecologică care este cea la care activitatea unei populaţii cu structură complexă, constituită din diverse categorii de indivizi, se desfăşoară cu minim de pierderi energetice. T e m p e r a t u r a z e r o a d e z v o l t ă r i i este temperatura de la care începe dezvoltarea şi activitatea la diferite specii. Temperaturile situate deasupra lui zero

73 ecologic şi la care dezvoltarea are loc normal se numeşte t e m p e r a t u r ă e f i c i e n t ă şi reprezintă diferenţa între temperatura organismului T şi temperatura zero a dezvoltării K. Un organism îşi desăvârşeşte dezvoltarea şi poate ajunge la reproducere dacă, în condiţiile biotopului dat este îndeplinită o anumită sumă a temperaturilor zilnice eficiente. Ea se calculează cu formula S = (T-K)D, unde D este numărul de zile. Dacă nu este întrunită suma de zile-grade necesară dezvoltării normale, specia respectivă nu se va putea instala în ecosistemul dat. Formula este valabilă dacă toţi ceilalţi factori variază în limite normale. (De exemplu, condiţiile nefavorabile de hrană pot determina prelungirea duratei de dezvoltare, chiar dacă temperatura este satisfăcătoare). Dacă suma temperaturilor este suficient de mare, pot apare două sau mai multe generaţii pe an, deci producţia biologică a populaţiei poate creşte. Căile de adaptare la acţiunea temperaturii pot fi comportamentale, fiziologice sau morfologice. Ele au rolul de a menţine balanţa termică a fiecărui individ, astfel încât intrările de energie să fie egale cu ieşirile de energie. Transferul de energie (deci intrările şi ieşirile) se poate face pe mai multe căi. Una dintre cele mai importante căi este r a d i a ţ i a; energia radiantă este reprezentată, după cum s-a menţionat, de energia luminii solare şi de energia radiaţiilor infraroşii (termice) emise spontan de orice corp aflat la o temperatură mai mare de 0 o C. O altă cale este c o n d u c ţ i a termică; dacă un organism este în contact cu un corp mai rece decât el se va produce un transfer de energie de la el spre corp şi invers. O a treia cale de transfer este c o n v e c ţ i a, care se produce în cazul în care mediul ce se află în mişcare în jurul unui organism are o temperatură diferită de a acestuia (în mişcare se poate afla atât mediul: vânt, apă, cât şi organismul). E v a p o r a r e a ş i e v a p o t r a n s p i r a ţ i a sunt căi importante de pierdere a energiei de către organisme. C ă l d u r a m e t a b o l i c ă, rezultată din procesele metabolice, constituie şi ea o sursă de energie a organismelor. Domeniul dintre limitele de toleranţă pentru viaţa activă sau latentă specific fiecărei populaţii sau specii constituie a d a p t a r e a acestora la variaţia cu caracter de regim a temperaturii. Lumina. În afară de sursa comică menţionată anterior, lumina pe planeta noastră mai are şi alte surse. Aceste surse pot fi de natură biologică - bioluminescenţa, adică emisia de lumină bazată pe procese chimice care se desfăşoară la nivelul indivizilor multor specii de animale vertebrate şi nevertebrate. Mai pot fi surse artificiale care produc lumină ca urmare a unor procese tehnice determinate de activitatea umană. Din gama largă a radiaţiilor electromagnetice, spectrul vizibil pentru ochiul omenesc reprezintă o zonă foarte restrânsă, între 4000 şi 7000Å. Aceste radiaţii îndeplinesc două funcţii esenţiale în ecosistemele naturale: una informaţională şi una energetică. F u n c ţ i a i n f o r m a ţ i o n a l ă determină dezvoltarea simţului şi organului vederii, permiţând perceperea lumii înconjurătoare şi asigură comunicarea între indivizii aceleaşi specii sau din specii diferite. Lumina, prin cantitatea, calitatea şi periodicitatea fluctuaţiilor în timp influenţează de asemenea desfăşurarea diferitelor procese biologice, determinând dezvoltarea a numeroase adaptări. De menţionat este faptul că, pentru anumite specii, funcţia informaţională nu este îndeplinită de radiaţiile din spectrul vizibil ci de radiaţiile ultraviolete sau cele infraroşii.

74 F u n c ţ i a e n e r g e t i c ă constă în aceea că energia radiaţiilor din spectrul vizibil este folosită pentru realizarea fotosintezei, aceasta reprezentând intrarea de energie în fluxul care se desfăşoară în ecosistem. Funcţia energetică a luminii are importanţă primordială pentru întreaga viaţă de pe planeta noastră. Cantitatea de energie care ajunge în straturile superioare ale atmosferei este, aşa cum s-a menţionat, de 1,94 cal.cm -2.min - 1 şi reprezintă constanta solară. Trecând prin atmosferă, o parte este absorbită, astfel încât la suprafaţa solului ajunge o cantitate mai mică, de aproximativ 1,5 cal.cm -2.min -1, cantitate ce variază în funcţie de latitudine. Astfel, zonele nordice primesc Kcal.cm -2.an -1, zonele temperate Kcal.cm -2.an -1, iar zonele deşertice 200 Kcal.cm - 2.an -1. În ecosistemele terestre, învelişul vegetal influenţează cantitatea de lumină care ajunge la sol. Astfel, o parte din radiaţii sunt reflectate (mai ales radiaţiile infraroşii şi verzi), o parte este absorbită (radiaţiile albastre şi roşii, care sunt folosite în fotosinteză) şi o parte trece prin frunze ajungând la sol. În ecosistemele acvatice, cantitatea de lumină primită depinde de agitaţia apei; cu cât apa este mai agitată, cu atât reflectă mai multă lumină. Lumina care pătrunde în apă este absorbită diferenţiat; radiaţiile vizibile, roşii, oranj şi galbene pătrund doar până la 50 cm adâncime, în timp ce radiaţiile verzi, albastre, indigo şi violet pătrund mai profund, difuzează şi conferă apei culoarea albastru-verzui. Radiaţiile ultraviolete ajung până la adâncimi de 100 m. În primii 10 cm este absorbită 50% din radiaţia incidentă pentru ca la 10 m absorbţia să fie totală. Prezenţa suspensiilor în masa apei determină creşterea absorbţiei (în acest caz radiaţia este absorbită total chiar din primii 10 cm; în plus, radiaţia reflectată de apele tulburi este mai mare decât cea reflectată de apele limpezi) Atât în cazul ecosistemelor terestre, cât şi al celor acvatice se poate evidenţia o diferenţiere a cantităţii şi calităţii energiei luminoase pe verticală, datorită fenomenelor de absorbţie, reflecţie, refracţie şi dispersie. Lumina şi temperatura au efecte ecologice diferite, în funcţie de modul lor de variaţie. Astfel, dacă aceşti factori ecologici au caracter perturbator, ei determină efecte adesea negative, ca moartea unor indivizi, diminuarea efectivelor sau chiar dispariţia unor populaţii în întregime. Variaţia cu caracter de regim însă, determină apariţia a d a p t ă r i l or la diferite specii de animale şi plante. Aceste adaptări sunt prezentate în amănunt în Îndrumarul de lucrări practice la ecologie (Măciucă, A., 1999). TEMĂ DE CONTROL 1. Care sunt procesele prin care se realizează transferul de căldură de la suprafaţa terestră la aerul atmosferic? 2. Cum se modifică temperatura unui volum de aer la destindere sau compresiune? 3. Cum variază temperatura aerului comparativ cu cea a solului? 4. Care sunt factorii care influenţează amplitudinea termică diurnă şi în ce mod? 5. Cum variază temperatura aerului cu altitudinea (inclusiv figura)? 6. Care sunt forţele care acţionează asupra unei particule de aer şi ce fel de stratificări ale aerului se formează? 7. Ce sunt inversiunile termice, de câte tipuri şi cum apar? 8. Ce sunt stratul de pseudoinversiune şi straturile de reţinere) sau baraj)? 9. Variaţiile neperiodice ale temperaturii 10.Ce este stratul limită planetar; dar stratul micro?

75 11.Caracteristici ale distribuţiei geografice a temperaturii pe glob. 12.Care este intervalul de variaţie a temperaturii pentru lumea vie pe planeta noastră? 13.Ce este temperatura optimă (fiziologică şi ecologică)? 14.Ce este temperatura zero a dezvoltării? 15.Care sunt căile de realizare a transferului de energie (intrările şi ieşirile de teperatură) pentru menţinerea balanţei termice a fiecărui individ? Umiditatea, apa factori ecologici fizici Aspecte generale; mărimi higrometrice Apa se găseşte în cantităţi enorme sub formă lichidă pe continente, dar şi sub formă de vapori, în cantităţi variabile, în aerul troposferic. Vaporii de apă din atmosferă sunt importanţi pentru că influenţează regimul radiativ caloric al aerului (prin absorbţia radiaţiilor cu lungime mare de undă) şi pentru că, prin condensare, duc la formarea norilor, ceţei şi precipitaţiilor. Vaporii de apă din atmosferă provin din evaporarea apei mărilor, oceanelor, lacurilor şi, în măsură mai mică, din evaporarea apei din sol, transpiraţia plantelor şi animalelor, din erupţiile vulcanice. De pe Oceanul planetar se evaporă 85% din întreaga cantitate de vapori din atmosferă iar de pe uscat restul de 15%. Vaporii de apă formaţi într-un anumit loc sunt deplasaţi pe verticală prin convecţie şi pe orizontală, pe distanţe foarte mari, prin advecţie. Densitatea vaporilor de apă fiind egală cu cinci optimi din densitatea aerului uscat, aerul umed este mai uşor şi are tendinţa să urce. Cantitatea de vapori de apă din atmosferă se exprimă prin diferite mărimi higrometrice. T e n s i u n e a v a p o r i l o r d e a p ă. Presiunea totală a aerului atmosferic (P) este dată de relaţia: P = p + e, unde p -este presiunea parţială a aerului uscat e-presiunea vaporilor de apă sau forţa elastică exercitată de vaporii de apă La o anumită temperatură, aerul nu poate conţine decât o anumită cantitate de apă sub formă de vapori, corespunzătoare stării de saturaţie. Peste această cantitate, are loc condensarea. Presiunea sau forţa elastică a vaporilor la saturaţie se numeşte tensiune de saturaţie sau tensiune maximă (E). Tensiunea de saturaţie este cu atât mai mare cu cât t e m p e r a t u r a creşte. Tensiunea de saturaţie mai depinde şi de f a z a în care se găseşte apa, ea fiind mai mare deasupra apei decât deasupra gheţii. Din cauza coeziunii moleculare mai mari a gheţii, numărul de molecule emise la suprafaţa acesteia în timpul evaporării este mai mic decât în cazul apei care se evaporă. Aceasta înseamnă că, la apă, cantitatea de vapori care poate realiza saturaţia şi opri evaporarea (adică tensiunea de saturaţie) este mai mare decât în cazul gheţii. Deci, aerul saturat în raport cu apa este suprasaturat faţă de gheaţă şi saturaţia în raport cu gheaţa implică nesaturaţie în raport cu apa. Tensiunea de saturaţie depinde şi de f or m a s u p r a f e ţ e i d e e v a p o r a r e ( EU Eo EI ). Tensiunea de saturaţie a unei suprafeţe plane este mai mică decât a unei suprafeţe convexe şi mai mare decât a unei suprafeţe concave. Deoarece o suprafaţă convexă evaporă mai mult, iar o suprafaţă concavă mai puţin decât o suprafaţă plană, şi

76 echilibrul va putea fi realizat în fiecare caz prin tensiuni de saturaţie corespunzătoare diferite. În cazul picăturilor de apă din atmosferă, datorită convexităţii suprafeţei lor, sunt necesare mari tensiuni de saturaţie (suprasaturaţie în comparaţie cu suprafeţele plane) pentru ca ele să nu se evapore. Suprasaturaţiile sunt cu atât mai mari cu cât picăturile sunt mai mici (datorită mărimii curburii acestora). Ca urmare, la aceeaşi temperatură a aerului, şi la aceeaşi tensiune a vaporilor, picăturile mai mari care au o curbură mai mică, au o probabilitate de a se evapora mai scăzută în comparaţie cu picăturile mici, care au o curbură mai accentuată şi se evaporă mai intens. Într-un nor există în acelaşi timp picături de apă de dimensiuni foarte diferite. De aceea, la aceeaşi tensiune de saturaţie, pentru unele picături aerul va fi saturat în vapori iar pentru altele nu, astfel încât unele picături se vor evapora, altele nu. De aceea norii şi picăturile lor componente se află într-o permanentă transformare. Aceste elemente prezintă importanţă pentru explicarea procesului de formare a precipitaţiilor. U m i d i t a t ea a b s o l u t ă (a) este masa, exprimată în grame, a vaporilor de apă dintr-un metru cub de aer la un moment dat. Umezeala absolută este maximă când la o temperatură dată, aerul nu mai primeşte vapori, este saturat. Deci, atât tensiunea vaporilor de apă cât şi umiditatea absolută sunt direct proporţionale cu temperatura şi nu pot depăşi valorile maxime corespunzătoare unei anumite temperaturi. Valorile umidităţii absolute şi ale tensiunii vaporilor de apă sunt apropiate pentru aceleaşi temperaturi, iar la 16,4 o C ele sunt egale. Pentru a evita confuzia între aceste mărimi, tensiunea vaporilor de apă se măsoară în milibari. Umiditatea absolută ne arată ce cantitate de apă se află în atmosferă şi poate fi redată suprafeţei terestre sub formă de precipitaţii. Aerul rece poate da cantităţi mici de precipitaţii spre deosebire de cel cald. U m i d i t a t e a s p e c i f i c ă (s) este masa, exprimată în grame, a vaporilor de apă pe care îi conţine un kilogram de aer la un moment dat. În acest caz, spre deosebire de umiditatea absolută, s-a luat în considerare greutatea, deoarece când aerul urcă sau coboară îşi modifică volumul prin dilatare sau comprimare; ca urmare, umiditatea absolută nu rămâne la o valoare constantă pentru aceeaşi masă de aer care se deplasează pe verticală. De aceea, pentru determinarea conţinutului de apă din aer se recurge la umiditatea specifică. Prin mărimile ce definesc umiditatea menţionate până acum, nu ne putem da seama de adevărata stare higrometrică a aerului, de cât de aproape se află el de saturaţie. De aceea se mai folosesc următoarele mărimi: U m i d i t a t e a r e l a t i v ă (U) care este dată de relaţia: e U = 100 unde E e-este tensiunea vaporilor de apă la un moment dat E-este tensiunea de saturaţie corespunzătoare temperaturii aerului din acel moment Ea mai poate fi exprimată prin raportul între umiditatea absolută determinată la un moment dat (q) şi umiditatea absolută maximă, la saturaţie (Q).

77 U q = 100 Q Regimurile diurne şi anuale ale tensiunii relative a vaporilor, ale umidităţii relative, ale umidităţii absolute şi ale umidităţii specifice sunt dependente de regimul diurn şi anual al temperaturii. La analiza regimului de variaţie a umidităţii aerului este necesar să se ţină cont de raportul direct sau invers proporţional între acestea şi temperatură (astfel umiditatea absolută este ridicată la temperaturi mari iar la umiditatea relativă situaţia este inversă). Regimurile umidităţii sunt influenţate şi de factorii geografici şi de dinamica atmosferei în timpul zilei şi anului. D e f i c i t u l d e s a t u r a ţ i e (D = E - e ) este diferenţa între tensiunea maximă şi tensiunea reală a vaporilor de apă la un moment dat. P u n c t u l d e r o u ă este temperatura la care cantitatea de vapori de apă din aer este suficientă pentru saturaţie Variaţiile periodice ale umidităţii aerului Variaţia diurnă şi anuală a tensiunii vaporilor de apă Deasupra întinderilor de apă şi deasupra continentelor iarna, tensiunea vaporilor de apă prezintă o oscilaţie simplă, analoagă celei a temperaturii (figura 29). Vara, deasupra uscatului, variaţia diurnă e caracterizată printr-o oscilaţie dublă (figura 33). Dimineaţa, după răsăritul soarelui, odată cu creşterea temperaturii, creşte evaporarea, deci şi tensiunea vaporilor. Creşterea temperaturii intensifică însă şi schimbul turbulent convectiv vertical care antrenează vaporii la înălţimi mari. Astfel, la un moment dat, efectul mişcării convective este mai mare decât evaporarea şi tensiunea vaporilor începe să scadă. Figura 29 - Variaţia diurnă a tensiunii vaporilor de apă, iarna şi vara (după Marcu, M., 1983) După-amiaza, schimbul vertical îşi micşorează intensitatea şi la un moment dat încetează. Şi evaporarea scade, dar mai lent decât scăderea intensităţii mişcării aerului, astfel încât tensiunea vaporilor de apă începe să crească. Înainte de a începe această creştere, se înregistrează minimul de după-amiază. Creşterea tensiunii durează până după ora 20, când se produce maximul secundar, după care tensiunea scade până la răsăritul soarelui, când se înregistrează minimul de dimineaţă. În timpul anului, tensiunea vaporilor de apă prezintă un maxim vara şi un minim iarna. Variaţia diurnă şi anuală a umidităţii relative a aerului e Cum umiditatea relativă a aerului este U = 100, iar E (tensiunea maximă a E vaporilor) - creşte odată cu creşterea temperaturii, rezultă că umiditatea relativă a aerului variază invers proporţional cu temperatura. Ca urmare, variaţia diurnă a umidităţii relative este o oscilaţie simplă, cu un maxim la minimul de temperatură (şi un minim la

78 maximul de temperatură). Aceeaşi alură o are şi curba de variaţie anuală a umidităţii relative: un maxim iarna şi un minim vara Evaporarea şi evapotranspiraţia În atmosferă, apa se găseşte în toate cele trei stări fizice ale sale: lichidă, solidă şi gazoasă, trecând permanent dintr-o stare de agregare în alta prin evaporare, condensare, topire, îngheţ, sublimare. După cum s-a mai menţionat, această trecere se face cu consum sau cu degajare de căldură, ceea ce are implicaţii asupra bilanţului termic al atmosferei. De fapt, este impropriu zis consum de căldură; este vorba de trecerea căldurii din forma sa efectivă în formă latentă. La evaporarea apei sau a gheţii de pe întreaga suprafaţa terestră se consumă aproximativ 46 kcal cm -2 an -1, adică peste 18% din totalul de 250 kcal cm -2 an -1 primite de la soare. În anumite condiţii de temperatură şi presiune a vaporilor de apă (0 o C şi 6,1mb), după cum de poate observa şi din graficul de echilibru al sistemului de faze al apei (figura 30), cele trei stări fizice ale apei pot coexista în echilibru. Figura 90 - Graficul de echilibru al sistemului de faze al apei (Apostol, L., 2000) Din punctul triplu pornesc curbele de echilibru între fazele apei, care coincid cu curbele tensiunii lor de saturaţie. Se observă că apa poate exista şi lichidă şi suprarăcită la temperaturi mult sub 0 o C, de obicei până la 15 o C. Din întreaga cantitate de apă din atmosferă, 5% se află sub formă lichidă şi solidă (cristale de gheaţă) şi restul de 95% sub formă de vapori. Cantitatea de apă din atmosferă variază între 0% şi 4% din volumul de aer analizat, în funcţie de caracteristicile climatice, de anotimp, de momentul din zi, de caracteristicile suprafeţei active etc. La noi în ţară proporţia de apă din aer variază între 0,4% şi 1,3% (Apostol, L., 2000). Conţinutul în apă al atmosferei este determinat de două procese: evaporarea şi condensarea, prin care atmosfera primeşte apă de pe suprafaţa terestră sub formă de vapori şi o retransmite apoi prin precipitaţii. Schimbul de apă între atmosferă şi sol este foarte intens, astfel încât cantitatea de apă căzută anual prin precipitaţii este de 40 de ori mai mare decât cantitatea totală de apă existentă în atmosferă. Evaporarea joacă un rol esenţial în circuitul apei în natură. Evaporarea se produce la orice temperatură, dar cu cât valoarea acesteia este mai ridicată, cu atât evaporarea este mai intensă. Intensitatea evaporării mai depinde şi de deficitul de saturaţie al aerului (cu cât deficitul de saturaţie este mai mare cu atât este mai intensă evaporarea), de viteza vântului (cu cât viteza vântului este mai mare cu atât este evaporarea mai intensă), de presiunea atmosferică (când presiunea aerului este mai

79 scăzută, evaporarea este mai intensă), de proprietăţile fizice şi chimice ale solului (solurile închise la culoare se încălzesc şi evaporă mai mult decât solurile deschise la culoare), de nivelul apei freatice (intensitatea evaporării este cu atât mai ridicată cu cât nivelul apei freatice este mai ridicat), de expunerea reliefului faţă de soare, de gradul de acoperire a solului cu vegetaţie. În cazul în care solul este acoperit cu vegetaţie, procesul de evaporare devine mai complex. Astfel, pe lângă evaporarea apei din sol, are loc şi evaporarea apei degajate prin transpiraţia plantelor, acest fenomen numindu-se evapotranspiraţie. Intensitatea evapotranspiraţiei este egală cu cantitatea de apă cedată atmosferei prin evapotranspiraţie în unitatea de timp de către unitatea de suprafaţă terestră. Cantitate de apă cedată e f e c t i v atmosferei prin evapotranspiraţie se numeşte evapotranspiraţie reală (ETR). În condiţiile unei aprovizionări optime cu apă, evapotranspiraţia capătă valori p o t e n ţ i a l e, maxime. Cantitatea maximă de apă care poate fi cedată atmosferei se numeşte evapotranspiraţie potenţială (ETP). Ea reprezintă în acelaşi timp necesarul de apă pentru plante în locul respectiv. Evapotranspiraţia reală poate atinge valori potenţiale numai în condiţiile aprovizionării optime cu apă pentru plante. Diferenţa între evapotranspiraţia potenţială şi cea reală este cu atât mai mare cu cât capacitatea evaporantă a atmosferei creşte iar aprovizionarea cu apă scade. Caracterizarea mai precisă a bilanţului hidrologic al solului se poate face prin compararea evapotranspiraţiei potenţiale cu cantitatea de precipitaţii, în vederea determinării excedentului sau deficitului de apă din sol. În unele regiuni, totalul precipitaţiilor depăşeşte pe tot parcursul anului cantitatea de apă necesară evapotranspiraţiei, în alte regiuni cantitatea de apă din precipitaţii este mai mică decât necesarul. Între aceste două categorii extreme de regiuni există şi situaţii de tranziţie: - regiuni cu precipitaţii sub necesarul anual dar cu scurte perioade ploioase, excedentare, în timpul anului - regiuni cu precipitaţii ce depăşesc necesarul anual, dar cu scurte perioade deficitare pe parcursul anului. Mai rare sunt situaţiile în care pe tot parcursul anului precipitaţiile sunt de acelaşi ordin de mărime cu necesarul de apă. Evapotranspiraţia variază considerabil în timp şi spaţiu, fiind influenţată de numeroşi factori: bilanţul radiativ, temperatura aerului, gradul de aprovizionare cu apă al suprafeţei de evaporare, particularităţile biologice ale plantelor etc. Valorile cele mai scăzute ale evapotranspiraţiei potenţiale se întâlnesc în regiunile montane, iar cele mai ridicate în cele deşertice. La noi în ţară evapotranspiraţia are valori neglijabile în lunile de iarnă şi ajunge la valori de 150 mm în lunile de vară, mai ales în regiunile sudice (Marcu, M., 1983). Deoarece măsurarea evapotransipaţiei este dificilă, s-a căutat determinarea ei teoretică, prin calcul Condensarea La un moment dat, aerul nu poate conţine decât o anumită cantitate de vapori. Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât această cantitate este mai mare. Dacă temperatura scade, se produce suprasaturaţia şi o parte din vaporii de apă trec în stare lichidă sau direct în stare solidă (sublimare), formând picături foarte fine de apă sau cristale de gheaţă, după cum temperatura punctului de rouă este mai mare sau mai mică de 0 o C.

80 Experimental s-a arătat că în aerul fără impurităţi, chiar dacă este suprasaturat, nu se produce condensarea. Aceste impurităţi se numesc nuclee de condensare. În laborator s-au obţinut totuşi picături foarte fine de apă (picături germeni), într-un aer curat, fără nuclee de condensare, la o tensiune a vaporilor de 4-6 ori mai mare decât tensiunea de saturaţie. Acest lucru în atmosfera liberă nu se întâmplă decât foarte rar. Dependenţa între tensiunea de saturaţie şi condensare rezultă din legătura care există între tensiune şi mărimea curburii picăturilor de apă. Cu cât picăturile sunt mai mici, cu atât raza lor de curbură este mai accentuată şi în consecinţă, tensiunea de saturaţie necesară pentru ca picăturile să nu se evapore, trebuie să fie şi ea din ce în ce mai mare. Dacă n-ar exista nucleele de condensare, iar picăturile iniţiale (picăturilegermeni) s-ar forma prin unirea directă a mai multor molecule de apă, aceste picături ar fi cu mult prea mici şi s-ar evapora din nou la tensiunea de saturaţie existentă în mod normal în atmosfera liberă. Pentru ca aceste picături să se menţină ar fi necesare suprasaturaţii foarte mari, echivalente unei umidităţi relative de %, ceea ce nu se întâmplă decât, aşa cum am menţionat anterior, foarte rar. În schimb, în jurul nucleelor de condensare higroscopice se formează chiar din prima fază picături suficient de mari pentru ca mărimea curburii lor să le permită să reziste, să nu se evapore, în condiţiile unei saturaţii obişnuite. De asemenea la menţinerea acestor picături contribuie adesea şi salinitatea lor mare (cel mai adesea nucleele de condensare sunt particule mici, higroscopice, de săruri marine, cu diametre de 0,1-1µ). Pe măsură ce picăturile cresc (prin depunerea pe ele a unor noi molecule de apă condensată sau prin adiţionarea altor picături), coboară şi mai mult tensiunea de saturaţie necesară condensării. Nu toate nucleele sunt însă active; cele mai active sunt cele higroscopice, care provin din evaporarea apelor sărate marine şi oceanice. Condensarea are loc în mai multe situaţii: Condensarea în urma răcirii directe prin radiaţie a suprafeţei terestre şi a stratului de aer de lângă sol. În timpul nopţilor senine, răcirea prin radiaţie a suprafeţei terestre determină şi răcirea stratului de aer din imediata ei apropiere. Acest strat se apropie treptat de starea de saturaţie iar când temperatura suprafeţei terestre sau a diferitelor obiecte de pe ea atinge punctul de rouă, vaporii de apă condensează direct pe acestea sub formă de picături de apă formând roua sau sublimează în acicule fine de gheaţă formând bruma. Dacă fenomenul de condensare se produce în aer, în jurul nucleelor de condensare, se produce c e a ţ a d e r a d i a ţ i e. Dacă răcirea aerului prin radiaţie se produce la o oarecare înălţime în atmosferă, vaporii condensaţi în jurul nucleelor de condensare se transformă în picături de apă sau acicule de gheaţă care formează n o r i i d e r a d i a ţ i e. Condensarea prin advecţie. Când o masă de aer cald se deplasează peste o suprafaţă mai rece, temperatura ei scade până la punctul de rouă şi apar prin condensare c e ţ u r i l e d e a d v e c ţ i e. Condensarea prin amestecul a două mase se aer. Când se întâlnesc şi se amestecă două mase de aer saturate sau aproape saturate dar cu temperaturi diferite, surplusul de vapori se condensează şi se formează n o r i ş i c e a ţ ă d e a m e s t e c. Aceste produse ale condensării sunt reduse cantitativ Condensarea prin răcirea adiabatică a aerului. Aşa cum s-a mai menţionat, în timpul răcirii adiabatice a aerului devine posibilă realizarea stării de saturaţie şi începerea fenomenului de condensare. Condensarea are apoi loc paralel cu răcirea adiabatică a

81 aerului care decurge în continuare mai lent, după gradientul adiabatic umed. În urma condensării prin răcirea adiabatică a aerului în timpul mişcării ascendente iau naştere cele mai mari cantităţi de produse de condensare Produsele condensării Condensarea vaporilor de apă pe suprafaţa terestră Roua se formează în nopţile senine şi calme ale sezonului estival, când vaporii de apă din atmosferă condensează pe suprafaţa solului, plantelor etc. Roua se depune întâi pe vegetaţie, deoarece aceasta, având o suprafaţă relativă mai mare, se răceşte mai rapid prin radiaţie decât solul. Iniţial se formează pe frunze picături mai fine, care apoi se unesc formând picături mai mari. Bruma se formează în aceleaşi condiţii ca şi roua, dar când temperatura suprafaţei solului sau a obiectelor de pe el scade sub 0 o C. În acest caz pe suprafaţa terestră, pe vegetaţie sau pe diferite obiecte se depun cristale fine de gheaţă care formează un strat alb, de grosimi diferite. Bruma este periculoasă pentru vegetaţie dacă se produce târziu primăvara sau devreme toamna. Ea se combate cu perdele de fum, prin arderea gunoaielor sau pulverizarea unor substanţe antigel. Cantităţile de rouă şi brumă căzute în medie în România nu totalizează decât o medie de 1-3 mm, dar în climatul temperat oceanic ajung la mm. Chiciura (sau promoroaca) poate fi c r i s t a l i n ă, formată din cristale de gheaţă care se depun pe conductorii aerieni, pe proeminenţele diferitelor obiecte şi în special pe ramurile arborilor (care au capacitate calorică mică şi conductibilitate calorică scăzută), sau g r a n u l a r ă. Aceasta din urmă este o depunere afânată, cu structură amorfă, care se formează prin îngheţarea picăturilor de ceaţă suprarăcite, purtate de vânt şi lovite de părţile expuse ale diferitelor obiecte. Acest tip de chiciură apare mai frecvent în munţi, formând uneori straturi foarte groase, cazuri în care chiciura produce vătămări vegetaţiei forestiere. Poleiul este depunerea unui strat de gheaţă transparentă, format în urma îngheţării picăturilor de ploaie pe suprafaţa rece a solului sau diferitelor obiecte Condensarea vaporilor de apă în atmosferă Ceaţa şi norii sunt produse ale condensării vaporilor de apă în atmosferă, alcătuiţi din picături fine de apă şi cristale de gheaţă. Aceste produse se deosebesc între ele prin înălţimea la care se formează şi formele diferite. Dacă vaporii de apă condensează sau sublimează în stratul inferior al atmosferei se formează ceaţa. În acest caz vizibilitatea este de sub 1 km. Dacă în atmosfera inferioară există poluanţi, ceea ce se întâmplă cu precădere deasupra zonelor industriale, urbane, ceaţa devine acidă şi conţine poluanţi solizi, formând aşa-numitul s m o g. Dacă picăturile de apă sau cristalele de gheaţă sunt mai rare şi au dimensiuni mai mici se formează a e r u l c e ţ o s, caz în care vizibilitatea creşte până la 10 km. Când vizibilitatea este tot între 1 şi 10 km dar în aer sunt prezente impurităţi solide de pe suprafaţa terestră se formează p â c l a, un litometeor. Dacă umiditatea relativă este de peste 70%, pâcla fiind amestecată cu ceaţă, ea se numeşte pâclă umedă, spre deosebire de cea obişnuită care se numeşte pâclă uscată.

82 Vizibilitatea depinde de numărul de picături sau de cristale dintr-un cm 3 de aer; dacă ceaţa este deasă, acest număr variază între 500 şi 600. Dacă ceaţa se formează la temperaturi negative cristalele de gheaţă au dimensiuni între 2 şi 5µ, dacă se formează la temperaturi pozitive, dimensiunile sunt mai mari, de µ. Cel mai adesea ceaţa se formează în următoarele condiţii: umiditatea relativă de peste 80%, temperatura aerului între 5 o C şi +5 o C, viteza vântului între 1 şi 3 m s -1. Clasificarea ceţurilor În funcţie de condiţiile sinoptice de formare, ceţurile pot fi din interiorul aceleiaşi mase de aer sau frontale. În funcţie de modul de formare, ceţurile pot fi de radiaţie, de advecţie, de evaporare şi de amestec. Ceţurile din interiorul aceleiaşi mase de aer. Ceţurile de r a d i a ţ i e apar cel mai frecvent pe continente. Ceţurile de radiaţie se produc cel mai frecvent între 10 şi 100 m, în stratul inferior de aer, în nopţile senine, mai ales în formele negative de relief în care apar inversiuni termice. Zonele cu multă vegetaţie favorizează apariţia ceţei datorită răcirii mai puternice pe care o înregistrează în timpul nopţii (capacitate calorică scăzută şi conductibilitate calorică mică). Ceţurile de e v a p o r a r e se produc prin creşterea tensiunii vaporilor până la tensiunea de saturaţie, prin procesele de evaporare. Astfel se produc ceţurile pe suprafeţele acvatice, când deasupra unor astfel de suprafeţe calde şi umede se deplasează o masă de aer rece. În aceste condiţii, de pe suprafaţa acvatică caldă, se ridică vapori de apă care condensează în aerul rece. Acest tip de ceţuri se produce mai ales toamna, deasupra apelor peste care au loc advecţii de aer rece provenit de pe suprafaţa terestră înconjurătoare. Ceţurile de a d v e c ţ i e apar atunci când răcirea se produce într-o masă de aer cald care se deplasează deasupra unei suprafeţe reci. Aceste ceţuri pot fi de litoral, maritime, postfrontale, de versant sau de aer tropical. Ceţurile de l i t o r a l se produc atât pe uscat cât şi pe mare. Iarna, această ceaţă apare când deasupra continentului se deplasează aer mai cald şi mai umed de pe ocean sau mare. Vara şi primăvara ceaţa de litoral se produce în apropierea ţărmurilor când aerul cald de pe continent se deplasează deasupra apei mai reci. Ceţurile m a r i t i m e sunt ceţuri de advecţie care se produc în largul mărilor şi oceanelor în zonele unde se întâlnesc curenţii oceanici reci şi calzi. Ele se formează în straturile inferioare când aerul se deplasează dinspre curentul cald spre cel rece. Dacă aerul se deplasează dinspre aerul rece spre cel cald, aerul rece se încălzeşte la suprafaţa curentului cald, are loc convecţia şi la înălţime se formează ceaţă şi eventual nori. Există pe glob câteva regiuni cunoscute pentru formarea unor astfel de ceţuri: Terra Nova, unde se întâlnesc apele reci ale curentului Labradorului cu cele calde ale curentului Golfului sau regiunea Mării Ohotsk, a Peninsulei Kamceatka şi Insulelor Kurile, unde se întâlnesc apel reci ale curentului Oyashivo cu cele calde ale curentului Kuroshivo. Ceţurile d e v e r s a n t (sau orografice) sunt determinate de brizele montane: aerul din zonele joase, mai umed decât cel de la înălţime se încălzeşte în prima parte a zilei datorită insolaţiei puternice şi câştigă în umiditate datorită intensificării evapotranspiraţiei. Apoi el începe să urce, direct pe verticală sau de-a lungul versanţilor.

83 Dacă ascensiunea este lentă se formează ceţurile de versant, dacă este mai rapidă se formează nori. Ceţurile de a e r t r o p i c a l se formează în sezonul rece, în zonele temperate, în urma deplasării unor mase de aer tropical maritim pe deasupra suprafeţei solului rece. Aerul se răceşte, au loc condensări şi se formează ceţurile, din care poate cădea burniţă sau se poate produce iarna chiciură. Ceţurile frontale se pot produce în diferitele tipuri de fronturi (rece, cald şi oclus). Sunt ceţuri care se formează la a m e s t e c u l dintre două mase de aer cu temperaturi diferite, ajunse aproape de saturaţie. Aşa cum am menţionat, în acest caz surplusul de vapori se condensează formându-se ceaţa de amestec. În cazul producerii condensării la înălţime în atmosferă se formează norii. Ei pot da informaţii despre fenomenele care se produc în atmosferă şi despre evoluţia vremii. Clasificarea norilor. Există mai multe sisteme de clasificare în funcţie de criteriile adoptate: după criteriul morfologic, norii pot fi: - în formă de grămezi izolate (Cumulus) - cu aspectul unei pânze continue (Stratus) - în formă de grămezi compacte, sudate (Stratocumulus) - în formă de filamente (Cirrus) - după criteriul altitudinal norii se grupează în: - nori superiori, cu baza la altitudini mai mari de 6 km - nori mijlocii, cu baza situată între 2 şi 6 km - nori inferiori, cu baza situată între câteva zeci de metri şi 2 km - nori de dezvoltare verticală care se întind pe cel puţin două etaje altitudinale după criteriul structural norii pot fi alcătuiţi: - din picături lichide - din cristale de gheaţă - mixti, alcătuiţi atât din picături lichide cât şi din cristale de gheaţă după criteriul genetic, norii se clasifică în: - nori de convecţie - nori de radiaţie - nori frontali - nori de mişcare ondulatorie a aerului - nori orografici Pe plan internaţional există un sistem de clasificare folosit de toate staţiile meteorologice din lume care îmbină criteriile menţionate anterior. Conform acestui sistem, norii aparţin celor patru categorii diferenţiate în funcţie de altitudine, menţionate anterior. În cadrul acestor categorii există zece genuri de nori, în funcţie de forma lor, care au la rândul lor varietăţi şi specii. (Caracteristicile norilor pe etaje şi imagini ale acestora se prezintă lucrările practice). În funcţie de tipul lor, norii aparţin diferitelor etaje sau au extindere verticală mare, putând avea baza într-un etaj şi partea superioară în altul (tabelul 5).

84 Caracteristicile tipurilor de nori şi etajele cărora aceştia le aparţin Etajul Tipurile de nori Caracteristici Cirrus(Ci) Etajul Cirrostratus (Cs) superior Cirrocumulus(Cc) din ei nu cad precipitaţii Etajul mijlociu Etajul inferior Nori cu extindere verticală Altocumulus(Ac) Altostratus(As) Stratus(St) Stratocumulus(Sc) Nimbostratus(Ns) Cumulus(Cu) Cumulonimbus(Cb) Tabelul 5 Albi, subţiri, transparenţi, alcătuiţi din cristale de gheaţă. Ai o structură în general fibroasă, nu împiedică formarea umbrelor, Cenuşii deschis-cenuşii albăstrui, uneori albi. Au formă de pânză compactă, valuri sau plăci, însă mult mai groase decât în cazul norilor superiori; au structură mixtă, uneori sunt transparenţi, alteori apar întunecaţi, cu relief variabil. Din norii Altostratus cad precipitaţii slabe. Pot avea aspect foarte diferit, de la pânză continuă, cenuşie, joasă, până la grămezi izolate, benzi sau valuri. Pot acoperi parţial sau total cerul. Au baza situată la nivelul norilor inferiori, iar vârful poate ajunge până în etajul superior; au de obicei un contur clar, baza orizontală, vârfurile sub formă de turnuri şi munţi. Vârfurile sunt albe-strălucitoare iar baza cenuşie sau cenuşie închis. Se menţionează că norii Altostratus pătrund adesea din etajul mijlociu în cel superior, norii Nimbostratus se dezvoltă în etajul inferior şi mijlociu iar norii Cumulus şi Cumulonimbus pot să se desfăşoare pe toate cele trei etaje. În cazul norilor orografici, relieful muntos imprimă anumite caracteristici proceselor de formare a acestora. Astfel, brizele de munte determină în zilele senine şi calde o urcare a aerului umed şi cald din văi şi depresiuni spre culmile muntoase ce le mărginesc; ca urmare, aerul se răceşte prin destindere adiabatică şi se condensează formând nori convectivi, de tip Cumulus, albi, strălucitori, care rămân înşiraţi deasupra munţilor, indicând timp frumos, stabil. Când curenţii ascendenţi de aer sunt mai puternici, convecţia dinamică generează formaţii noroase cu extindere verticală mai mare, care îmbracă vârfurile izolate ale munţilor ca o căciulă de nori şi indică venirea timpului ploios. Sub vârful munţilor, la altitudine mare, (peste 2000 de metri), în partea opusă vântului apar uneori formaţiuni noroase, dispuse aproape orizontal, parcă lipite de munte, numite steaguri de nori. În regiunile muntoase se observă uneori formaţiuni noroase caracteristice, ovoid alungite, relativ plate, cu contur neted, dar care par să stea nemişcate în spaţiu deşi bate vântul, apoi dispar brusc. Aceste formaţiuni sunt numite ochiul furtunii şi au fost uneori confundate cu farfurii zburătoare. Sunt de fapt nori lenticulari izolaţi, care se formează unde aerul escaladează lanţul muntos. Ei se menţin în spaţiu până încep să coboare, când picăturile de apă ce constituie norii se evaporă şi aceştia dispar. Aceste formaţiuni prevestesc înrăutăţirea vremii. Nebulozitatea este gradul de acoperire a cerului cu nori. Ea se apreciază vizual şi se exprimă după sistemul zecimal. Dacă cerul este senin sau o zecime din el este acoperit cu nori se notează cu 0, respectiv cu 1, şi cu 10 dacă cerul este total acoperit cu nori. Cerul este considerat senin atunci când nebulozitatea are valori între 0 şi 2, noros când nebulozitatea are valori între 3 şi 7 şi acoperit, când nebulozitatea are valori cuprinse între 8 şi 10. Nebulozitatea este importantă deoarece norii sunt sursa precipitaţiilor şi pentru că modifică regimul de temperatură. Nebulozitatea are un mers caracteristic diurn şi anual.

85 Mersul diurn prezintă deasupra c o n t i n e n t e l o r două maxime şi două minime vara. Maximul principal se înregistrează la amiază şi după amiază, datorită norilor convectivi iar maximul secundar în a doua parte a nopţii şi dimineaţa, datorită norilor de radiaţie (Stratus, Stratocumulus). Minimul principal se înregistrează în prima parte a nopţii, iar cel secundar în a doua parte a dimineţii. Deasupra o c e a n e l o r, apa caldă instabilizează aerul răcit radiativ, iar nebulozitatea maximă se înregistrează noaptea şi e de natură convectivă, apărând nori cumuliformi. Iarna, când convecţia este slabă sau lipseşte, predomină norii stratiformi şi se înregistrează un singur maxim, în timpul dimineţii. Mersul anual prezintă în zonele temperate un maxim iarna şi un minim vara. Pe c o n t i n e n t u l european, maximul din timpul iernii se datorează activităţii frontale datorate intensificării activităţii ciclonice. În centrul continentelor în schimb, în zonele temperate nebulozitatea este minimă iarna datorită predominanţei anticiclonilor. Deasupra o c e a n e l o r nebulozitatea este maximă vara şi toamna, datorită intensificării convecţiei termice deasupra suprafeţelor acvatice calde. Minimul nebulozităţii deasupra oceanelor se înregistrează primăvara, când aerul deasupra întinderilor acvatice cu o inerţie termică mai mare, se menţine rece. TEMĂ DE CONTROL 1.Care este importanţa vaporilor de apă şi care este provenienţa lor? 2.Care sunt cauzele deplasării vaporilor de apă? 3.Care sunt mărimile higrometrice? 4.Cum variază tensiunea diurnă a vaporilor de apă vara? Dar iarna? 5.Care este variaţia anuală a tensiunii vaporilor de apă? 6.Care este variaţia diurnă şi anuală a umidităţii relative? 7.Care sunt stările în care există apa în atmosferă şi care este punctul de echilibru al sistemului de faze ale apei? 8.În ce cantitate se află apa în atmosferă? 9.Care sunt procesele care determină conţinutul de apă din atmosferă? 10.Care sunt sursele apei din atmosferă? 11.Care sunt factorii care influenţează evaporarea? 12.Care este mecanismul producerii evaporării deasupra întinderilor de apă? 13.Ce este evapotranspiraţia? Dar evaportanspiraţia reală şi potenţială? 14.Cum se caracterizează cu precizie bilanţul hidrologic al solului? 15.Cum se clasifică regiunile globului în funcţie de bilanţul hidric? 16.Cum variază evapotranspiraţia la noi în ţară? 17.Care sunt factorii care determină procesul de condensre? 18.În ce situaţii are loc condensarea? 19.Care sunt produsele condensării pe suprafaţa terestră? 20.Care sunt produsele condensării în atmosferă? 21.Cum se clasifică ceaţa şi norii? 22.Ce este nebulozitatea şi cum se apreciază ea? 23.Care este importanţa nebulozităţii şi cum variază ea zilnic şi anual?

86 3.5.9 Meteorii Acest termen desemnează în mod convenţional totalitatea fenomenelor atmosferice vizibile sau perceptibile şi care nu sunt nori propriu-zişi. Meteorii sunt clasificaţi în patru grupe: hidrometeori, litometeori, fotometeori şi electrometeori. Precipitaţiile atmosferice (hidrometeorii) sunt reprezentate de apa solidă sau lichidă pe care o primeşte suprafaţa terestră prin cădere din nori. Litometeorii, fotometeorii şi electrometeorii sunt prezentaţi în amănunt în Meteorologie şi climatologie forestieră lucrări de laborator (Cenuşă, R., 1996) Geneza precipitaţiilor (hidrometeorilor) Particulele lichide şi solide care alcătuiesc norii se menţin la înălţime datorită greutăţii lor reduse. Pentru a ajunge pe pământ sub formă de precipitaţii, greutatea lor trebuie să crească, astfel încât să poată învinge rezistenţa aerului şi curenţii ascensionali. Creşterea greutăţii se poate realiza prin două procese; primul se desfăşoară în faza iniţială, rolul principal în creşterea particulelor componente ale unui nor avându-l: - procesul de condensare şi sublimare a vaporilor. Pentru a putea creşte astfel, vaporii din jurul particulelor trebuie să fie suprasaturaţi, ceea ce se întâmplă aproape exclusiv în norii cu structură mixtă. După ce picăturile de apă şi cristalele de gheaţă au ajuns la o anumită mărime, în faza următoare, ele încep să se contopească.. - al doilea este procesul de contopire, care se realizează prin ciocnire. Ciocnirea se poate realiza prin: c o a l e s c e n ţ ă, când particulele care se unesc sunt lichide (aşa se formează picăturile de burniţă sau de ploaie) a s o c i e r e, când particulele care se unesc sunt din gheaţă (aşa se formează fulgii de zăpadă) g i v r a j, când se ciocnesc cristalele de gheaţă cu picături de apă suprarăcite. În contact cu suprafaţa cristalelor de gheaţă se produce îngheţarea picăturilor de apă sub forma unor excrescenţe sau straturi continue de gheaţă (aşa se formează grăunţii de gheaţă, măzărichea şi grindina). Contopirea particulelor se poate realiza datorită gravitaţiei, în timpul sedimentării particulelor în nor, sau datorită turbulenţei atmosferice ori sarcinilor electrice de semn contrar. Dacă nu sunt suficient de mari şi nu au suficientă inerţie a mişcării relative, particulele se pot ciocni fără să se unească; ele se resping uneori ca nişte bile elastice, din cauza păturii subţiri de aer care se formează între picături. Unii nori, de tipul Altocumulus, Stratocumulus, Stratus şi Cumulus sunt alcătuiţi din picături de apă de aceleaşi dimensiuni sau numai din cristale de gheaţă; de aceea, din aceşti nori cad doar precipitaţii slabe şi doar în condiţiile existenţei unor turbulenţe puternice care determină o coalescenţă sau o asociere slabă. În cazul norilor Cirrus, formaţi doar din cristale de gheaţă, stabilitatea este şi mai mare, deci din ei nu cad precipitaţii. Stabilitatea coloidală a unui nor dispare atunci când el conţine picături de apă de diferite dimensiuni sau în amestec cu cristale de gheaţă. În aceste condiţii nu se poate realiza o stare de echilibru între vapori, picături şi cristale de gheaţă şi prin urmare are loc creşterea dimensiunilor picăturilor de apă şi cristalelor de gheaţă şi în final producerea precipitaţiilor.

87 În norii în care se află atât picături de apă cât şi cristale de gheaţă, aerul va fi suprasaturat în raport cu aceste cristale iar vaporii de apă vor sublima pe ele. Astfel, tensiunea vaporilor din aer scade şi aerul devine nesaturat faţă de picături, care încep să se evapore, dar fără a reuşi să satureze aerul din jur cu vapori, deoarece aceştia continuă să sublimeze pe cristale. Se produce în acest mod un transport continuu de apă de la picături la cristale, realizându-se suprasaturaţia în jurul cristalelor şi creşterea lor. Acest mecanism (al lui Bergeron) este fundamental în formarea precipitaţiilor. Dacă cristalul este hexagonal, vârfurile lui sunt mai aproape de zona rămasă suprasaturată (chiar lângă cristal este o zonă unde se realizează echilibrul între vapori şi cristal şi tensiunea este mai scăzută) deci vaporii vor continua să se depună pe vârfuri formând o stea cu şase braţe. La rândul lor, din aceleaşi motive cele şase vârfuri îşi vor dezvolta ramificaţiile laterale (figura 36 - steluţe). Din unirea mai multor astfel de steluţe se formează fulgii de zăpadă. Dacă aceşti fulgi în drumul spre suprafaţa terestră întâlnesc aer cu temperatura mai mare de 0 o C se topesc şi ajung jos sub formă de ploaie sau lapoviţă. Un proces asemănător are loc şi în norii alcătuiţi din picături de apă de diferite dimensiuni. Aerul este saturat în raport cu picăturile mari, dar nesaturat în raport cu picăturile mici care au o rază de curbură mare şi necesită, pentru a se menţine, o tensiune de saturaţie mai ridicată decât picăturile mari. Ca urmare, picăturile mici se evaporă şi se creează suprasaturaţie în jurul picăturilor mari care astfel îşi măresc dimensiunile. Procesul este însă lent şi din astfel de nori apoşi nu cad decât precipitaţii slabe. În concluzie, cele mai favorabile condiţii pentru formarea precipitaţiilor există în norii mixti, cum sunt norii Altostratus, Nimbostratus şi Cumulonimbus, alcătuiţi de obicei din cristale de gheaţă în partea superioară şi din picături de apă în partea inferioară. Cristalele de gheaţă din partea superioară cad şi ajung în zona picăturilor de apă, unde cresc în diametru formând steluţe, care apoi se unesc între ele. Prin urmare, în astfel de nori cu structură mixtă, precipitaţiile iau naştere întotdeauna, în prima lor fază sub formă solidă. Dacă este iarnă, fulgii cad sub această formă pe sol; în timpul verii, în drumul lor spre sol, precipitaţiile solide se topesc şi cad sub formă de picături de ploaie mai mari sau mai mici. În cazul norilor Altostratus, care au o grosime destul de redusă, picăturile şi cristalele au dimensiuni mici şi în drumul lor spre sol, dacă temperatura aerului este ridicată, ele se evaporă înainte de a ajunge la sol, fenomen care se numeşte virga. Clasificarea precipitaţiilor. Precipitaţiile se pot clasifica pe baza mai multor criterii: după starea de agregare, precipitaţiile pot fi: - lichide - ploaia, burniţa - solide - zăpadă, măzăriche, grindină - mixte lapoviţă după condiţiile de formare, precipitaţiile pot fi: - de convecţie - produse de curenţii convectivi caracteristici maselor de aer instabile. Ele cad din norii de convecţie (Cumulonimbus), au caracter de aversă şi vara sunt însoţite de descărcări electrice - frontale cad din sistemele noroase ce apar ca urmate a alunecării maselor de aer pe suprafeţe frontale

88 - orografice cad din norii care se formează în timpul mişcării ascendente a aerului pe lângă versanţii muntoşi după durată şi abundenţă, precipitaţiile pot fi: - precipitaţii de lungă durată şi abundente cel puţin 6 ore, cu scurte şi puţine întreruperi - precipitaţii de lungă durată şi puţin abundente burniţele de toamnă - precipitaţii de scurtă durată şi puţin abundente burele de ploaie sau fulguielile - precipitaţiile de scurtă durată dar abundente aversele Precipitaţiile de convecţie şi orografice apar în interiorul aceleiaşi mase de aer, iar precipitaţiile frontale apar la contactul dintre două mase de aer diferite Forme de precipitaţii Precipitaţiile lichide sunt, după cum s-a menţionat anterior ploaia şi burniţa. Ploaia este căderea pe sol a picăturilor de apă cu diametre mai mari de 0,5 mm. Ploaia de scurtă durată, care începe şi se sfârşeşte brusc se numeşte aversă de ploaie. Ploile torenţiale sunt cele care în 5 minute dau cel puţin o cantitate de 1mm min -1, sau cele care dau o cantitate de 0,1 mm min -1, dar ţin cel puţin 3 ore. Este vorba deci de intensitatea ploii. Ploile torenţiale cad de obicei din norii Cumulonimbus. Burniţa este căderea uniformă pe sol a picăturilor cu diametrul mai mic de 0,5 mm. Picăturile de burniţă sunt dese şi căderea lor este uniformă. Viteza picăturilor de apă este redusă (0,3 1 m s -1 ), de aceea ele par că plutesc în aer. Precipitaţiile mixte sunt reprezentate de lapoviţă. Lapoviţa este căderea simultană a picăturilor de ploaie şi a fulgilor de zăpadă. Se formează atunci când temperatura stratului intermediar de aer dintre nori şi suprafaţa solului are temperatura în jur de 0 o C. Precipitaţiile solide sunt reprezentate de zăpadă, măzăriche şi grindină. Principalele varietăţi de precipitaţii solide sunt reprezentate în figura 36. Zăpada este căderea cristalelor de diferite dimensiuni şi forme pe sol. La temperaturi joase fulgii au diametre mici; acestea cresc odată cu creşterea temperaturii. Măzărichea se formează în norii cu suprasaturaţii mari pentru cristalele de gheaţă, care prin urmare cresc scheletic în toate direcţiile, cu mare rapiditate, formând granule mate, sferice sau conice, cu aspect buretos, sfărâmicioase. Aceasta este măzărichea moale şi diametrul ei variază între 1 şi 5 mm. Ea cade din norii cu o oarecare turbulenţă, adeseori împreună cu zăpada, la temperaturi în jur de 0 o C. Dacă diametrele măzărichei sunt mai mici de 1mm, este vorba de o altă formă de precipitaţii solide, şi anume zăpada grăunţoasă. Este echivalentul solid al burniţei, ea semănând cu firele de gris. Mai există un alt tip de măzăriche, şi anume măzărichea tare, reprezentată de granule sferice sau neuniforme, uneori conice, transparente la exterior şi cu miezul opac, alb. Ea cade mai ales primăvara şi toamna, împreună cu ploaia. Măzărichea tare se formează în norii Cumulus cu turbulenţă puternică, unde boabele de măzăriche moale ajung în contact cu picăturile de apă suprarăcite de la baza norului şi se acoperă cu gheaţă transparentă. Grindina este formată din sfere de gheaţă (mai rar fragmente de gheaţă cu aspect neregulat) provenite din dezvoltarea intensă a boabelor de măzăriche tare, până la

89 diametre de câţiva centimetri. Cel mai frecvent diametrele variază între 1 şi 5 mm, dar pot ajunge şi la 2 cm sau chiar la 5-6 cm. Grindina se formează în condiţiile existenţei în norii Cumulonimbus a unor puternici curenţi ascendenţi, care împiedică boabele de gheaţă să cadă spre sol sub acţiunea greutăţii. Ca urmare, boabele de măzăriche tare sunt purtate de curenţii turbulenţi din nor de repetate ori de la bază spre partea superioară a norului (figura 31), astfel încât pe ele se depun straturi concentrice de gheaţă: t r a n s p a r e n t ă la traversarea zonei cu picături suprarăcite de la bază şi o p a c ă în partea superioară a norului unde temperatura scăzută determină sublimarea. 1 - cristalul de gheaţă 2 - cristalul se acoperă cu un strat de gheaţă transparenta la traversarea zonei inferioară a norului unde se află picăturile suprarăcite 3 - depunerea straturilor opace de gheaţă în partea superioară a norului unde temperatura negativă determină sublimarea 4 - căderea boabei de grindină pe suprafaţa terestră Figura Formarea şi traiectoria unei boabe de grindină (după Thillet, J., 1997) Astfel, în final, boabele de grindină au un centru opac, peste care se suprapun straturi concentrice de gheaţă transparentă şi opacă Regimul precipitaţiilor Regimul diurn al precipitaţiilor atmosferice. Variaţia diurnă a precipitaţiilor este analoagă variaţiei diurne a nebulozităţii, depinzând de asemenea de condiţiile locale. Prin urmare, deasupra continentelor vara se înregistrează două minime şi două maxime, iar pe oceane se înregistrează un maxim noaptea (datorită evaporărilor intense de pe suprafaţa caldă a apei) şi un minim ziua. Regimul anual al precipitaţiilor este diferit de la o regiune la alta. Variaţia anuală a precipitaţiilor, alături de cantitatea de precipitaţii şi temperatură constituie principalele criterii de clasificare a climatelor. Circulaţia atmosferei şi factorii fizico-geografici influenţează regimul anual al precipitaţiilor. În funcţie de regiune, se disting mai multe tipuri în ceea ce priveşte regimul anual al precipitaţiilor: - t i p u l e c u a t o r i a l este ploios tot timpul anului, cantităţile căzute la sol sunt mari, produse în special de procese convective, maximele diurne înregistrându-se după-amiaza. Cele mai mari valori ale mediilor lunare se înregistrează în aprilie şi octombrie (lunile ce urmează echinocţiilor), iar minimele în ianuarie şi iulie (în lunile ce urmează solstiţiilor).

90 - t i p u l s u b e c u a t o r i a l se caracterizează prin cantităţi mai scăzute decât cel ecuatorial. Se schiţează un sezon ploios de vară (prin apropierea maximelor) şi unul secetos de iarnă (prin apropierea minimelor). - t i p u l t r o p i c a l prezintă cantităţi şi mai scăzute de precipitaţii, cu un anotimp ploios vara (prin unirea maximelor) şi unul secetos de iarnă (prin unirea minimelor). - t i p u l s u b t r o p i c a l este caracterizat de predominanţa regimului anticiclonic, astfel încât doar iarna se înregistrează cantităţi moderate de precipitaţii datorită trecerii frecvente a ciclonilor formaţi pe frontul polar. Pe coastele vestice ale continentelor apare subtipul mediteranean (fiind cel mai bine exprimat în bazinul Mării Mediterane) caracterizat prin veri secetoase şi ierni ploioase. - t i p u l t e m p e r a t are două subtipuri, unul continental şi altul oceanic. Subtipul temperat continental este caracterizat de cantităţi moderate de precipitaţii, care scad cu cât distanţa faţă de ocean şi în spatele barierelor muntoase creşte. Precipitaţiile sunt în general de natură frontală, acestora adăugându-li-se vara şi precipitaţiile de natură convectivă. Maximul se înregistrează vara (mai exact la sfârşitul primăverii şi începutul verii, când se conturează un sezon ploios, foarte favorabil pentru vegetaţie), iar minimul iarna. Subtipul temperat oceanic este caracterizat de cantităţi mari de precipitaţii care cad uniform tot timpul anului. El este prezent pe oceane, ţărmuri dar şi în părţile vestice ale continentelor (în cazul în care aceste zone sunt ocupate de câmpii, subtipul oceanic se extinde până la mari distanţe de ocean; la extindere contribuie şi predominanţa circulaţiei atmosferice vestice în regiunile temperate). - t i p u l p o l a r prezintă şi el două subtipuri, continental şi oceanic. Subtipul polar continental e caracterizat de cantităţi reduse de precipitaţii (datorită activităţii ciclonice scăzute pe tot parcursul anului), cu maxime vara, când umezeala creşte datorită intensificării evaporării şi circulaţia sudică a aerului este mai frecventă. În cazul subtipului polar oceanic, cantităţile de precipitaţii sunt moderate, înregistrându-se un maxim iarna, datorită intensificării activităţii ciclonice. La noi în ţară, regimul precipitaţiilor este de tip temperat continental, cu un maxim în iunie şi un minim în perioada ianuarie martie (cel mai frecvent în februarie). Primăvara şi toamna, anotimpuri de tranziţie, primesc cam aceeaşi cantitate de precipitaţii (primăvara ceva mai mare). În unele regiuni ale ţării, se înregistrează un maxim anual secundar în octombrie şi noiembrie (Oltenia, nord-vestul Munteniei, Câmpia de Vest, Câmpia Română, sudul Moldovei) şi un minim anual secundar în august (în Câmpia de Vest, Câmpia Română şi sudul Moldovei) Distribuţia geografică a precipitaţiilor Distribuţia geografică a precipitaţiilor se studiază cu ajutorul unor hărţi, pe care se înscriu cantităţile de precipitaţii. Localităţile cu aceleaşi valori ale cantităţilor de precipitaţii se unesc pe aceste hărţi cu linii numite izohiete. Harta izohietelor anuale arată că regiunea ecuatorială este cea mai bogată în precipitaţii ( mm). La nord şi sud de ecuator, cantităţile de precipitaţii scad, înregistrându-se un minim în zonele cuprinse între 20 o şi 35 o latitudine. Aici cantităţile sunt mai mici de 500 mm şi sunt situate cele mai întinse zone deşertice. La latitudini mijlocii, cantităţile de precipitaţii cresc din nou, până la mm sau chiar mai mult. În regiunile polare, cantităţile de precipitaţi scad din nou sub 300 mm. Cele mai mari cantităţi de precipitaţii s-au

91 înregistrat în Pakistanul răsăritean (12700 mm) şi în Hawaii (12000 mm), iar cantităţile minime în Sahara (5 mm) şi în Chile (sub 1mm). În România cantitatea de precipitaţii anuală variază între 359 şi 1400 mm. Relieful modifică distribuţia spaţială a precipitaţiilor. În regiunile muntoase, în funcţie de altitudine şi orientarea versanţilor faţă de advecţiile dominante şi de configuraţia terenului, cantităţile de precipitaţii sunt foarte neuniform distribuite. Creşterea altitudinii este însoţită şi de creşterea cantităţii de precipitaţii, datorită convecţiei orografice. Când întâlneşte în cale un masiv muntos, aerul capătă o mişcare ascendentă, se răceşte prin destindere adiabatică, se produce condensarea, apar nori din care cad precipitaţii. Creşterea cantităţii de precipitaţii cu altitudinea se face liniar, după un gradient pluviometric egal cu 60 l la 100 m diferenţă de nivel (figura 32). Această regulă nu se poate generaliza, fiind valabilă numai în anumite condiţii şi limite altitudinale. Văile transversale, adânci şi largi şi depresiunile intramontane au un regim pluviometric deficitar datorită efectelor föhn-ale ce au loc pe versanţii interiori. Figura 32 - Variaţia cantităţii de precipitaţii cu altitudinea Aşa a avut loc transformarea în deşerturi a unor întinse bazine din interiorul unor continente. În ţara noastră, datorită continentalizării maselor de aer care se deplasează de la vest şi nord-vest spre est şi sud-est, are loc scăderea cantităţii medii anuale de precipitaţii Efectele ecologice ale apei şi umidităţii factori abiotici fizici Apa este indisolubil legată de viaţă, datorită însuşirilor sale fizice şi chimice care sunt foarte importante pentru desfăşurarea multor procese biochimice şi fiziologice. Molecula de apă are o structură caracteristică (este un dipol cu sarcina negativă la oxigen; moleculele sunt legate prin punţi de hidrogen într-o structură cristalină, ordonată). Stabilitatea acestei structuri depinde de temperatură. Astfel, sub 0 o C toate legăturile devin rigide, cu structură hexagonală, cu spaţii libere între hexagoane şi ca urmare volumul gheţii este cu 10% mai mare decât al apei. La 40 o C, peste 50% din legăturile de hidrogen se desfac, astfel încât structura cristalină se destramă. Aceasta explică de ce temperatura corpului animalelor homeoterme este situată sub 40 o C: deasupra acestei temperaturi, organismele nu şi-ar mai putea îndeplini normal funcţiile. Densitatea. Aşa cum am precizat, volumul gheţii este cu 10% mai mare decât al apei lichide, iar densitatea, corespunzător, cu 10% mai mică, astfel încât gheaţa pluteşte

92 pe apă, ceea ce are consecinţe ecologice importante. Dacă ea s-ar lăsa pe fundul apei, ar dispărea viaţa bentonică şi uriaşe cantităţi de apă ar fi scoase din circuit prin lăsarea pe fundul bazinelor, nereuşind să se topească de la an la an. Ca urmare, întreaga climă ar fi modificată. Căldura specifică a apei este mare. Pentru încălzirea cu 1 o C a unui gram de apă este necesară o calorie. Deci, apa se încălzeşte şi se răceşte greu. Cum două treimi din suprafaţa globului sunt acoperite cu apă, ea devine un factor moderator al climei globului, atenuând oscilaţiile de temperatură. Conţinutul mare de apă al organismelor (ajungând până la 98% şi doar rareori scăzând sub 50%), atenuează oscilaţiile de temperatură ale corpului şi uşurează procesele de termoreglare. Conductibilitatea termică este mare. Astfel se explică de ce speciile de origine acvatică nu sunt homeoterme: pierderile de energie necesare menţinerii temperaturii constante ar fi atât de mari, încât completarea lor prin hrană ar fi nerentabilă. Toate homeotermele acvatice preferă apele calde, cu productivitate mare, deci cu hrană foarte abundentă. Puterea de solvire; apa dizolvă cel mai mare număr de substanţe, reprezentând un mediu ideal pentru desfăşurarea proceselor metabolice. De asemenea, transportă şi face posibile asimilarea unui număr mare de substanţe, precum şi circuitul biogeochimic al substanţelor. Sursele de apă pentru ecosistemele terestre sunt precipitaţiile, umiditatea aerului, apa din sol şi subterană (provenită tot din precipitaţii). Cantitatea de precipitaţii a unui ecosistem depinde de poziţia lui geografică, de relief, de vânturi, de structura biocenozei (învelişul vegetal). Precipitaţiile dintr-o zonă determină caracterul general al ecosistemelor. Când cantităţile de apă variază între 0 şi 250 mm pe an se instalează deşerturile, cantităţile cuprinse între 250 şi 750 mm determină instalarea stepelor, savanelor şi pădurilor; între 750 şi 1250 mm pe an se instalează pădurile uscate iar peste 1250 mm pe an se instalează pădurile umede, ecuatoriale. Umiditatea atmosferică a fost definită anterior, au fost menţionate mărimile higroscopice caracteristice acesteia (tensiunea vaporilor de apă, umiditatea absolută, umiditatea specifică, umiditatea relativă, deficitul de saturaţie) şi variaţiile periodice ale regimului umidităţii atmosferice. Apa se găseşte şi în sol, în mai multe stări, având rol diferit în viaţa plantelor şi animalelor din sol. Astfel, apa higroscopică este apa absorbită de particulele solului din atmosferă şi este reţinută cu mare putere de acesta, astfel încât plantele nu o pot utiliza. Apa capilară umple spaţiul porilor solului şi se poate deplasa datorită presiunii osmotice sau tensiunii superficiale; doar apa din spaţiile capilare mai mari poate fi absorbită de plante. Apa gravitaţională provine din precipitaţii, umple interstiţiile mai mari ale solului, se infiltrează sau se scurge sub acţiunea gravitaţiei, putând fi uşor absorbită de plante. Fiecare ecosistem, în funcţie de zona geografică în care se află, are un anumit regim de precipitaţii, o anumită umiditate a aerului şi o anumită structură a solului, care determină un bilanţ hidric specific, diferit de la ecosistem la ecosistem. De asemenea, în fiecare ecosistem, interacţiunile biotopului cu biocenoza şi interacţiunile ecosistemului ca întreg cu ecosistemele vecine determină un circuit al apei caracteristic, diferit. Speciile biocenozei sunt adaptate la regimul specific al apei din fiecare ecosistem, astfel încât modificarea (naturală sau artificială prin irigaţii sau desecări) a acestui regim poate

93 determina dispariţia sau diminuarea efectivelor a numeroase specii. Drept urmare, speciile dispărute sunt înlocuite cu altele, care pot trăi în noile condiţii apărute, biocenoza fiind astfel profund modificată. La fel ca în cazul temperaturii, corpul organismelor din diferite ecosisteme trebuie să realizeze un anumit bilanţ hidric, determinat de intrările şi ieşirile de apă din organism. Intrările de apă se produc în mod diferit după cum este vorba de plante sau de animale. La plantele terestre apa pătrunde prin rădăcini, sub formă lichidă, sau prin stomate, sub formă gazoasă; la plantele acvatice, apa pătrunde prin întreaga suprafaţă a corpului. La animale, pătrunderea apei se face fie prin consumul direct al apei lichide, fie prin toată suprafaţa corpului (la nevertebratele acvatice), fie prin hrană (apa din alimente) sau în unele cazuri este consumată apa metabolică (rezultată din procesele metabolice). Ieşirile de apă se produc prin transpiraţie (la plantele şi animalele terestre), prin respiraţie şi excreţii. Pentru menţinerea balanţei hidrice, adică a echilibrului dintre intrări şi ieşiri, animalele au dezvoltat de-a lungul timpului variate a d a p t ă r i. Aceste adaptări sunt prezentate în amănunt în Îndrumarul de lucrări practice la ecologie (Măciucă, A., 1999). TEMĂ DE CONTROL 1. Ce sunt precipitaţiile? 2. Cum se formează precipitaţiile? 3. Care sunt formele precipitaţiilor? 4. Cum se clasifică precipitaţiile? 5. Care sunt mărimile pluviometrice? 6. Care este variaţia diurnă şi anuală a precipitaţiilor? 7. Care este distribuţia geografică a precipitaţiilor? 8. Care sunt factorii care influenţează regimul precipitaţiilor? 9. Care sunt implicaţiile biologice ale principalelor însuşiri ale apei şi care sunt efectele ecologice ale apei şi umidităţii ca factori abiotici fizici? Vântul - factor abiotic mecanic Sunt consideraţi factori abiotici mecanici mişcarea aerului (vântul) şi mişcarea apei. Aerul atmosferic se află în continuă mişcare, starea lui de repaus fiind foarte rară. Deplasările aerului se produc atât pe orizontală cât şi pe verticală. Deplasarea aerului pe orizontală se numeşte vânt, şi apare în urma inegalei distribuiri a presiunii atmosferice pe suprafaţa pământului. Forţa de gravitaţie menţine atmosfera în jurul pământului şi în acelaşi timp îi conferă acesteia o greutate proprie. Presiunea statică (apăsarea) exercitată de atmosferă asupra corpurilor se numeşte presiune atmosferică. Ca mărime fizică, presiunea atmosferică este definită ca forţa cu care aerul apasă normal şi uniform pe unitatea de F suprafaţă ( p = ). În 1643, Toricelli a măsurat presiunea atmosferei cu un tub s barometric cu mercur, cu o secţiune de 1cm 2. La nivelul mării, la latitudinea de 45 o, la

94 temperatura de 0 o C, pe o suprafaţă de 1 cm 2, presiunea atmosferică este egală cu o înălţime a coloanei de mercur de 760 mm. Înălţimea coloanei de mercur în mm este una dintre unităţile de măsură ale atmosferei utilizate în meteorologie. Ei i se alătură barul sau milibarul, torrul şi hectopascalul. Între aceste unităţi de măsură există următoarea corespondenţă: 1 mm Hg = 1 torr = 1,33 mb 1 mb = 1hPa 1000mb = 1 bar 760 mmhg = 1010 hpa Presiunea atmosferică scade cu altitudinea, deoarece scade grosimea stratului atmosferic. Deoarece densitatea aerului nu este constantă pe verticală, variaţia presiunii aerului cu altitudinea nu este liniară ci se realizează după o curbă, scăderea presiunii fiind mai accentuată în straturile inferioare ale atmosferei (datorită densităţii mai mari a aerului) şi mai lentă în cele superioare (datorită densităţii mai mici a aerului) (figura 33). Figura 33 - Scăderea presiunii atmosferice cu altitudinea (după Marcu, M., 1983) Pentru caracterizarea variaţiei presiunii cu altitudinea se foloseşte o mărime numită gradientul baric vertical, care exprimă scăderea presiunii pe unitatea de înălţime. dp G v =, unde p este presiunea iar z înălţimea dz Gradientul baric vertical este o mărime vectorială şi semnul minus arată că el are sensul dat de descreşterea presiunii. Relaţia inversă dă treapta barică, adică distanţa pe verticală pentru care se dz înregistrează o descreştere a presiunii cu 1 mb. T b = dp Odată cu creşterea temperaturii, gradientul baric vertical scade cu 0,4% pentru fiecare grad de temperatură. Rezultă că în aerul cald presiunea scade mai lent cu înălţimea decât în cel rece. Presiunea prezintă variaţii nu numai pe verticală ci şi pe orizontală. Variaţiile sunt determinate de modificările care apar în straturile superioare ale atmosferei, în urma pătrunderii curenţilor de aer calzi sau reci, umezi sau mai puţin umezi, precum şi datorită suprafeţei neomogene şi diferit încălzite a pământului. Distribuţia în spaţiu a presiunii atmosferice se poate reprezenta cu ajutorul suprafeţelor izobare. O suprafaţă izobară este alcătuită din totalitatea punctelor dintr-o regiune oarecare a atmosferei, în care presiunea atmosferică are aceeaşi valoare, după ce a fost adusă la nivelul mării. Dacă la nivelul mării presiunea ar fi peste tot uniformă la fel

95 ca şi temperatura în altitudine, atunci toate suprafeţele izobare ar fi orizontale şi paralele. Din cauza variaţiilor de temperatură şi presiune atât pe direcţie orizontală cât şi verticală, suprafeţele izobare se înclină cu diferite unghiuri faţă de suprafaţa pământului, intersectându-se cu aceasta după nişte linii de-a lungul cărora presiunea are aceleaşi valori. Acestea se numesc linii izobare. Izobarele unesc puncte cu aceeaşi valoare a presiunii, delimitând regiunile cu valori ridicate ale presiunii de cele cu valori scăzute, oferind imaginea reliefului baric (figura 34), analog modului în care curbele de nivel oferă imaginea reliefului terestru. Figura 34 - Relieful baric. Principalele forme barice (după Apostol, L., 2000) Regiunile cu presiune scăzută sau ridicată se numesc sisteme barice sau forme barice, cărora le corespund stări de timp caracteristice. Formele barice pot fi de două tipuri: forme barice închise şi forme barice deschise. Formele barice cu izobare închise sunt depresiunea barometrică sau ciclonul şi maximul barometric sau anticiclonul. Formele barice cu izobare deschise sunt talvegul depresionar, dorsala anticiclonică şi şaua barometrică. Depresiunea barometrică este o formă a câmpului baric cu curbe închise (circulare sau eliptice), caracterizată prin descreşterea presiunii de la exterior spre interior (se notează cu D). Deoarece în unele zone tropicale fenomenele legate de prezenţa depresiunii barice sunt violente, depresiunea se mai numeşte şi ciclon. În secţiune izobarele apar în formă de pâlnie (figura 35).

96 Figura 35 - Secţiune verticală printr-o depresiune barică (după Apostol, L., 2000) Depresiunea barică secundară este pe hartă o ondulaţie la periferia unei depresiuni mari, care după un timp se desprinde şi dă naştere unei depresiuni secundare. Maximul barometric sau anticiclonul este o formă barică cu curbe închise (circulare sau eliptice), presiunea crescând spre interior (se notează cu M). În secţiune verticală izobarele apar sub formă de cupolă (figura 36). Figura 36 - Secţiune verticală printr-un anticiclon (după Apostol, L., 2000) Talvegul depresionar este o formă barică cu presiune scăzută, ca o prelungire a unei depresiuni barometrice între doi anticicloni. Izobarele talvegului au forma literei V. Dorsala anticiclonică este o formă barică inversă talvegului, cu presiune ridicată, ca o prelungire a unui anticiclon între două depresiuni barice. Şaua barometrică este o formă barică situată între doi cicloni şi doi anticicloni aşezaţi în cruce. Repartiţia geografică a presiunii atmosferice se studiază pe hărţi cu izobare, realizate pentru perioade mai mari de timp - în climatologie - sau folosindu-se valorile momentane - în meteorologia sinoptică. Importante pentru evidenţierea particularităţilor repartiţiei geografice a presiunii sunt harta izobarelor lunii ianuarie (figura 37) şi harta izobarelor lunii iulie (figura 38). Analizând harta izobarelor lunii ianuarie se observă în zona ecuatorială un brâu de joasă presiune; apoi presiunile cresc spre nord şi sud în zonele subtropicale, atingând valorile cele mai mari la 30 o -35 o. Aici sunt localizate două brâuri anticiclonice, cu câteva nuclee bine delimitate situate pe oceane. Aceşti anticicloni sunt numiţi tropicali (anticiclonul Azorelor, anticiclonul Hawaii, anticiclonul Sf. Mauriciu). La latitudini mai mari de 30 o -35 o, presiunea scade spre nord şi sud: în emisfera nordică se formează două vaste arii depresionare, în Atlanticul de Nord (depresiunea Islandei) şi în Pacificul de Nord (depresiunea Insulelor Aleutine). În emisfera sudică se observă un brâu de presiuni joase, pe suprafeţele oceanice din jurul Antarcticii. Deasupra uscatului, în emisfera nordică, datorită răcirii intense, se instalează vaste zone de maxime barometrice (anticiclonul siberian şi anticiclonul canadian).

97 Figura 37 - Harta izobarelor lunii ianuarie (după Marcu, M., 1983) Pe harta izobarelor lunii iulie, în emisfera nordică, brâul de joasă presiune se deplasează uşor spre nord, iar pe continentele emisferei nordice, datorită încălzirii din timpul verii se dezvoltă centre de minimă presiune (depresiunea central-asiatică, depresiunea nord-americană). Deasupra oceanelor se menţin anticiclonul Azorelor şi anticiclonul Hawaii, dar depresiunea Islandei slăbeşte şi depresiunea Insulelor Aleutine dispare. În emisfera sudică, brâul anticiclonic subtropical se intensifică şi se extinde, devenind aproape continuu. Centrele de mare presiune de pe ocean se extind şi se unesc cu cele care apar pe continente datorită răcirii în iarna australă. Dispunerea paralelă şi aproape rectilinie a izobarelor în iulie semnifică o repartiţie mai uniformă a izobarelor în emisfera sudică în comparaţie cu cea nordică, datorită predominan ţei oceanelor. Figura 38 - Harta izobarelor lunii iulie (după Marcu, M., 1983) Pe ambele hărţi se poate observa zona minimelor barometrice de la ecuator şi a maximelor din zona subtropicală. Zonalitatea barică este prezentă şi la latitudini mijlocii şi superioare, concretizată de regiunea minimelor subpolare şi maximelor polare.

98 Repartiţia geografică a presiunii depinde de natura suprafeţelor active, de încălzirea inegală a uscatului şi apei. Astfel, regiunile care prezintă o maximă termică absolută sau relativă se caracterizează prin presiuni minime permanente sau sezoniere, iar minimele termice absolute sau relative prin maxime barometrice permanente. Zonalitatea barometrică nu se suprapune exact peste cea termică, datorită circulaţiei atmosferice, care constituie explicaţia ariilor cu presiune ridicată în regiunea tropicală cu maxime termice absolute, de exemplu Geneza vântului Dacă presiunea şi temperatura aerului ar fi egale, nu ar exista vânt, ci doar mişcări verticale ascendente sau descendente. În realitate aerul atmosferic se află în permanentă mişcare, în toate direcţiile. Stările de calm atmosferic sunt rare şi de scurtă durată; în aceste perioade aerul se deplasează totuşi pe verticală, de aceea calmul atmosferic este aparent. Când deplasarea aerului se face pe orizontală sau după un unghi ascuţit cu suprafaţa pământului, poartă denumirea de vânt. Masele de aer care se deplasează astfel pot avea grosimi diferite, afectează zone cu întindere şi caracteristici ale suprafeţei diferite şi se deplasează în aceeaşi direcţie o anumită perioadă de timp (în anumite cazuri pot avea o durată permanentă sau aproape permanentă). Deplasându-se de la o regiune la alta, masele de aer determină schimbări ale vremii. Deplasarea se realizează datorită diferenţelor de presiune ale atmosferei. Aceste diferenţe de presiune sunt determinate de variaţiile de temperatură sau de însăşi dinamica atmosferei. În general, mişcarea aerului se face din regiunile mai reci, cu presiune maximă, spre cele mai calde, cu presiune minimă. Dacă nu ar exista variaţii de temperatură şi presiune, izobarele ar fi orizontale şi paralele între ele iar mişcările aerului doar ascendente şi descendente, determinate doar de relaţia dintre gradientul baric vertical (G v ) şi greutatea particulei de aer (g): dacă G v >g, aerul are mişcare ascendentă, iar dacă G v <g aerul are o mişcare descendentă. Dacă G v = g aerul se află în repaus relativ (figura 39). Figura 39 - Formarea curenţilor verticali (după Apostol, L., 2000) Figura Suprafeţe izobare înclinate Mai exact, în aceste condiţii nu ar exista cauze pentru apariţia vântului. În natură, acest lucru se poate realiza doar local şi pe perioade scurte de timp. Cel mai frecvent, datorită încălzirii neuniforme a aerului atmosferic, suprafeţele izobare se înclină (figura 40) şi se curbează (ca în cazul ciclonilor şi anticiclonilor), determinând deplasarea aerului pe aceste suprafeţe izobare.

99 În cazul suprafeţelor barice înclinate, gravitaţia acţionează perpendicular pe suprafaţa terestră, iar gradientul baric vertical perpendicular pe liniile izobare (figura 40). Prin compunerea celor două forţe rezultă gradientul baric orizontal (G o ), care produce vântul. Cu cât înclinarea izobarelor faţă de suprafaţa terestră este mai mare, cu atât gradientul baric orizontal este mai mare şi viteza vântului mai ridicată. Gradientul baric dp orizontal este determinat cu formula: G o =, unde dp este diferenţa de presiune dn dintre suprafeţele izobare iar dn distanţa între suprafeţele izobare. Conform formulei, cu cât distanţa dintre două suprafeţe izobare va fi mai mică, gradientul baric orizontal va fi mai mare, la fel şi viteza vântului. În momentul în care o masă de aer atmosferic a început să se deplaseze, asupra ei acţionează noi forţe: forţa centrifugă, forţa Coriolis şi forţa de frecare. F o r ţ a c e n t r i f u g ă. În timpul deplasării aerului după traiectorii curbilinii, 2 v intervine forţa centrifugă F =, pentru m = 1, unde v este viteza liniară iar r raza de r curbură a traiectoriei particulei de aer. Cum traiectoriile particulelor de aer au o curbură foarte mică, forţa centrifugă este şi ea foarte mică, de de ori mai mică decât forţa Coriolis. F o r ţ a C o r i o l i s sau forţa deviatoare se manifestă atunci când un obiect (în sens larg) se deplasează în raport cu un suport aflat în mişcare de rotaţie. De exemplu, o persoană care stă pe scaunul unui carusel nu este supus decât forţei centrifuge; însă, dacă el se ridică şi încearcă să meargă în direcţia axului caruselului, forţei centrifuge care acţionează asupra lui i se va adăuga şi forţa Coriolis. Prima forţă îl va obliga să îşi dubleze efortul pentru a înainta, cea de-a doua îl va devia lateral şi îl va dezechilibra. În meteorologie, obiectele sunt masele de aer, iar suportul în rotaţie globul pământesc (Kessler, J., 1999). Figura 41 - Devierea maselor de aer de către forţa Coriolis (după Posea, G., Armaş, A., 1998) Ca urmare, masele de aer care se deplasează în atmosferă vor fi deviate spre dreapta în sensul deplasării în emisfera nordică şi spre stânga în sensul deplasării în emisfera sudică (figura 41). Forţa Coriolis se determină cu formula: A = 2 ω v sinφ, unde ω este viteza unghiulară de rotaţie a pământului, v este viteza de deplasare a maselor de

100 aer, φ latitudinea geografică iar masa este considerată egală cu 1. Deci, forţa Coriolis este direct proporţională cu viteza vântului şi cu latitudinea (la ecuator, la latitudinea 0 o valoarea ei este nulă, iar la poli valoarea ei este maximă). F o r ţ a d e f r e c a r e tinde să frâneze mişcarea particulelor şi este determinată de asperităţile suprafeţei terestre şi de însăşi vâscozitatea aerului. R = - k v, unde k este coeficientul de frecare iar v viteza maselor de aer. În studiul mişcărilor aerului din atmosfera înaltă, frecarea poate fi neglijată; în schimb, în apropierea suprafeţei terestre ea joacă un rol important. Mişcarea aerului poate avea cauze t e r m i c e sau d i n a m i c e determinate de formele barice (depresionare sau anticiclonice) şi de tipul câmpului baric. Astfel, în câmpul baric cu izobare rectilinii - în atmosfera liberă, particulele de aer vor avea o mişcare uniformă şi rectilinie, orientată de-a lungul izobarelor, lăsând în dreapta izobarele cu presiune mai mare (figura 42). Mişcarea aerului în astfel de condiţii se numeşte vânt geostrofic (în acest caz, singurele forţe care acţionează asupra aerului sunt gradientul baric orizontal şi forţa Coriolis care mai e numită şi forţă geostrofică. Dacă cele două forţe se echilibrează, prin abatere accentuată de la direcţia dată de gradientul baric orizontal, vântul bate paralel cu izobarele şi nu perpendicular pe ele). În categoria vânturilor geostrofice se pot include toate mişcările aerului de mare amploare alizee, musoni etc. - în troposfera inferioară, unde acţionează frecarea, mişcarea este tot rectilinie şi uniformă, dar este orientată sub un anumit unghi faţă de gradient (figura 43). Figura 42 - Mişcarea aerului în câmpul cu izobare rectilinii, fără frecare în anticicloni Figura 43 - Mişcarea aerului în câmpul cu izobare rectilinii, în stratul cu frecare (după Marcu, M., 1983) - în atmosfera liberă, aerul se deplasează de-a lungul izobarelor, în jurul centrului de maximă presiune atmosferică, în sensul mişcării acelor de ceas (figura 44). Mişcarea aerului în astfel de condiţii se numeşte vânt de gradient. (Diferenţa principală între vântul geostrofic şi cel de gradient constă în faptul că în primul caz izobarele sunt rectilinii şi paralele, iar în al doilea caz, izobarele sunt circulare).

101 Figura 44 - Mişcările aerului în anticicloni în atmosfera liberă (sus) şi în stratul cu frecare (jos) Figura 45 - Mişcările aerului în anticicloni în stratul cu frecare (după Marcu, M., 1983) - în stratul cu frecare, mişcarea aerului se produce la sol după traiectorii curbilinii divergente (figura 45), cu rotirea generală conform acelor ceasului (în emisfera nordică); aerul care se îndepărtează de centru este compensat printr-o alimentare realizată de curenţi verticali descendenţi. în depresiunile barice (cicloni) - în atmosfera liberă, fără frecare, aerul se deplasează tot în lungul izobarelor în jurul centrului de minimă presiune, dar în sens invers acelor de ceas (figura 46) - în stratul cu frecare, la sol, mişcarea aerului se produce după traiectorii curbilinii care converg către centru, în sens contrar acelor de ceas (figura 47); aerul care converge spre centru nu poate fi evacuat decât în sus, prin curenţi verticali ascendenţi. Figura 46 - Mişcarea aerului în cicloni, în atmosfera liberă (sus) şi în stratul cu frecare (jos) Figura 47 - Mişcarea aerului în cicloni, în stratul cu frecare

102 Caracteristicile vântului sunt direcţia şi viteza. Direcţia se stabileşte în funcţie de poziţia centrilor barici care au generat vântul. În general se consideră că direcţia vântului este aceea de unde suflă vântul, de unde vin masele de aer. În practică se utilizează girueta, direcţia fiind apreciată folosind punctele cardinale, cu ajutorul rozei vânturilor; se mai pot utiliza şi grade de cerc. Viteza vântului este determinată de gradientul baric orizontal şi de frecare. Cu cât izobarele sunt mai apropiate unele de altele şi gradientul baric orizontal are valori mai mari, cu atât viteza vântului este mai accentuată (figura 48). Viteza se măsoară cu anemometrele şi se exprimă în m s -1 sau km h -1. Viteza vântului creşte cu altitudinea, pe măsura scăderii influenţei frecării. Vitezele cele mai mari ale vântului se înregistrează în atmosfera liberă sau pe culmile cele mai înalte ale munţilor. Figura 48 - Ilustrarea relaţiei existente între viteza vântului şi distanţa dintre izobare (Pidwirny, M., 2002) O altă caracteristică a vântului este intensitatea acestuia, (diferită de viteză), adică forţa pe care o exercită vântul pe unitatea de suprafaţă perpendiculară pe direcţia vântului Structura vântului Turbulenţa determină fluctuaţii permanente ale direcţiei şi vitezei vântului şi de aceea observaţiile asupra vitezei vântului durează secunde, nu sunt instantanee. în funcţie de poziţia liniilor de curent, vântul poate fi: - turbulent - laminar variaţia în timp a vitezei, vântul poate fi: - constant - în rafale De obicei, vântul este turbulent. El este caracterizat, în afară de schimbarea direcţiei şi intensităţii, de prezenţa unor vârtejuri de dimensiuni diferite, cu axul orizontal sau vertical. Turbulenţa poate avea cauze dinamice (neregularităţile suprafeţei terestre) sau termice (deplasarea orizontală a maselor de aer este influenţată de curenţii verticali convectivi ascendenţi şi descendenţi). Cu cât viteza vântului este mai mare, cu atât mai mult se accentuează turbulenţa dinamică. Turbulenţa termică este maximă în perioadele calde şi minimă în cele reci.

103 Vântul laminar este caracterizat de linii de curent paralele, care sunt posibile doar la viteze mici. Vântul are caracter laminar în general deasupra mărilor şi oceanelor. Cel mai adesea vântul este în rafale, pulsatoriu; el apare în condiţiile existenţei unei mase de aer instabile, cu convecţie termică intensă şi se caracterizează prin variaţii mari de direcţie şi intensitate la intervale scurte de timp. Vântul constant este cel laminar. Uneori, vânturilor cu viteze mari care traversează lanţuri montane paralele le este imprimată o mişcare ondulatorie în plan vertical, fiind generat astfel aşa numitul vânt în unde, care îşi păstrează uneori caracteristicile şi după depăşirea obstacolelor. Acest vânt poate determina apariţia norilor ondulatorii. Au fost menţionate anterior cauzele dinamice şi termice care produc vânturile şi le imprimă anumite caracteristici Circulaţia termică a aerului. Vânturile locale După cum s-a menţionat anterior, vântul este cauzat de diferenţele de presiune atmosferică. Gradienţii de presiune se pot forma la scară globală dar şi locală, datorită diferenţelor de temperatură a suprafeţei solului. Ciclurile zilnice sau anuale de încălzire şi răcire pot determina apariţia unor vânturi locale sau regionale. S-a precizat că gradul diferit de încălzire a suprafeţei solului este cauza apariţiei acestei circulaţii; încălzirea diferită a solului poate fi determinată, de exemplu, de înnorarea cerului într-o anumită zonă. În aceste condiţii, iniţial, înainte de apariţia norilor, temperaturile suprafeţei solului şi aerului erau constante pe orizontală; temperatura şi presiunea aerului scădeau normal în altitudine, conform gradienţilor verticali. ca urmare, izobarele erau paralele între ele şi cu solul şi nu există vânt (figura 49). Apoi, în zona cu cer senin, solul primind un plus de radiaţie solară, temperatura lui creşte. Sub influenţa radiaţiei terestre, se încălzeşte prin conducţie şi convecţie şi aerul de deasupra zonei din dreapta (figura 50). Figura 49 - Linii izobare paralele cu suprafaţa solului (Pidwirny, M., 2002) Distanţa verticală dintre izobare devine mai mare pe măsură de aerul se ridică. În stânga, solul primeşte o cantitate mai mică de radiaţie din cauza cerului acoperit de nori; astfel, această zonă devine ceva mai rece decât cea din dreapta figurii. În partea superioară a atmosferei apare un gradient orizontal al presiunii, iar aerul începe să se deplaseze în altitudine de la presiunea mai ridicată spre presiunea mai scăzută.

104 S presiune scăzută R presiune ridicată Figura Înclinarea liniilor izobare datorată încălzirii locale a aerului atmosferic (după Pidwirny, M., 2002) Sub centrul de presiune ridicată a aerului de la înălţime este un centru de presiune termică scăzută, creată de încălzirea suprafeţei terestre. Sub centrul de presiune scăzută a aerului din altitudine, este un centru termic de presiune ridicată creat de aerul relativ mai rece şi de curentul de aer descendent ce coboară din altitudine (figura 51). Figura 51 - Circulaţia termică a aerului (după Pidwirny, M., 2002) La suprafaţă vântul bate de la presiune ridicată spre presiunea joasă. Ajuns în zonă de presiune joasă aerul înregistrează o mişcare ascendentă spre zona de presiune ridicată datorită încălzirii determinate de suprafaţa terestră. În continuare aerul se deplasează, cum s-a precizat de la centrul de presiune ridicată spre centrul de presiune joasă şi apoi revine la suprafaţa solului închizând astfel celula de circulaţie termică a aerului. Vânturile locale Circulaţia locală a aerului sub forma brizelor este determinată de diferenţa de temperatură şi presiune a aerului, cauzată de modul diferit de încălzire al unor suprafeţe active subiacente. Briza marină. Ziua, aerul de deasupra uscatului este mai cald, iar gradientul baric şi vântul sunt îndreptate în stratul inferior, dinspre mare spre uscat, iar la înălţime ia naştere contrabriza, dinspre uscat spre mare. Cele două vânturi contrare sunt legate în circuit închis prin curenţi convectivi ascendenţi deasupra uscatului şi descendenţi deasupra mării (figura 52).

105 Figura 52 - Briza marină ziua (Pidwirny, M., 2002) Noaptea sensul brizei se inversează. La noi în ţară, briza are o extindere de km pe mare şi 10 km pe uscat, iar viteza maximă este de 6 m/s (figura 53). Brizele au influenţă benefică, asigurând transportul aerului răcoros şi umed de pe mare pe uscat şi menţinând timpul senin datorită curenţilor descendenţi de pe mare. Figura 53 - Briza marina noaptea (Pidwirny, M., 2002) Brizele de munte şi de vale. Brizele de munte şi de vale sunt vânturi periodice, îndreptate ziua dinspre vale spre versanţi, iar noaptea în sens invers. Ziua (figura 54), temperatura aerului este mai ridicată pe versanţi decât în vale; ca urmare suprafeţele izobare se depărtează spre versant şi se apropie deasupra văii.

106 Figura 54 - Briza de vale (Pidwirny, M., 2002) Sub acţiunea gradientului baric orizontal, aerul va fi pus în mişcare orizontală, către versant, unde, forţat de panta reliefului se va deplasa ascendent, dinspre vale spre culmi. Aceasta este briza de vale, care bate de dimineaţa până seara. Deasupra văii, în atmosfera liberă, apare un curent contrar, circuitul închizându-se prin curenţi ascendenţi pe culmi şi descendenţi pe axa văii. Apar deci două circuite dispuse transversal pe firul văii. Concomitent cu ele are loc şi circulaţia longitudinală a văii, aerul deplasându-se din vale în direcţia ascendentă a profilului longitudinal. În timpul nopţii, circulaţia este inversă, aerul de pe versanţi se răceşte mai repede decât cel din văi şi fiind mai greu, se scurge de pe versanţi pe văi şi în lungul acestora, formând un vânt descendent, numit briza de munte (figura 55). Figura 55 - Briza de munte (Pidwirny, M., 2002) Fenomenul brizelor de munte este mai complex decât cel al brizelor marine, datorită reliefului muntos, orientării şi înclinării văilor, versanţilor etc. Brizele de munte şi vale au un rol meteorologic important: brizele de munte urcă aerul umed din văi, determinând apariţia norilor orografici, din care cad uneori precipitaţii. Schimbul de mase de aer între vale şi munte influenţează în mare măsură regimul termic al regiunilor respective.

107 Föhn-ul. Masele de aer care traversează un lanţ muntos înalt sunt supuse unor importante transformări adiabatice, dobândind proprietăţi noi şi producând pe cei doi versanţi fenomene meteorologice specifice (figura 56). Pe versantul opus, aerul care coboară se transformă într-un vânt cald şi uscat, numit föhn (după denumirea dată lui în Alpi). El se caracterizează prin temperaturi ridicate, umiditate coborâtă, şi vizibilitate foarte bună. În timpul mişcării ascendente, aerul se răceşte prin destindere şi temperatura scade după adiabata uscată. De la nivelul de condensare în sus, aerul continuă să se răcească, dar mai încet, după adiabata umedă. Se formează nori, cad precipitaţii, aerul pierzând din rezerva de vapori. Figura 56 - Föhn-ul (după Pop Gh, 1988, din Apostol, L., 2000) După depăşirea culmii, la coborâre, aerul se încălzeşte prin compresiune adiabatică, după gradientul adiabatic uscat, ceea ce determină o şi mai accentuată scădere a umidităţii (până la 5-10%). Deci, föhn-ul creează diferenţieri esenţiale între cei doi versanţi, în ce priveşte starea vremii şi particularităţile climatice. Regiunile în care bate acest tip de vânt sunt secetoase, sunt posibile doborâturi de vânt, iar uscăciunea aerului şi temperaturile ridicate pot determina vătămări vegetaţiei şi se pot produce incendii. Föhn-ul apare doar dacă lanţul muntos este suficient de înalt pentru ca aerul în timpul ascensiunii să atingă punctul de condensare. Altfel, încălzirea şi răcirea adiabatică sunt obişnuite, fără să determine efectele meteorologice menţionate. La noi efecte föhnale apar în valea Mureşului şi a Oltului superior (Giurgeu, Ciuc, Sf. Gheorghe), în Câmpia Turzii, Alba Iulia, Deva, depresiunile de la baza Carpaţilor Meridionali (Sibiu, Sebeş), Carpaţilor de Curbură etc Circulaţia generală a atmosferei Suprafaţa terestră nu este încălzită uniform; ca urmare, atmosfera joasă are o temperatură şi o presiune neuniforme, ceea ce determină circulaţia orizontală a maselor de aer. Circulaţia aerului se face din zonele cu densitate mai mare (şi deci cu temperatură mai scăzută) spre cele mai puţin dense şi cu temperatură mai ridicată. De asemenea, aerul cald, uşor, se ridică în altitudine, în timp ce aerul rece dens şi greu coboară, realizându-se astfel circulaţia pe verticală a aerului. La nivelul întregului glob, aerul polar se deplasează spre ecuator iar aerul cald tropical, spre poli. Aceste mişcări pe orizontală şi pe verticală ale aerului sunt organizate într-o circulaţie generală a atmosferei (Posea, Iuliana Armaş, 1998). Dacă globul pământesc nu s-ar roti, această circulaţie a atmosferei ar fi foarte simplă, reprezentată (pe faţa luminată a planetei) de o uriaşă celulă convectivă: aerul

108 polar greu s-ar scurge pe suprafaţa terestră direct spre ecuator, iar aerul cald de la ecuator ar căpăta o mişcare ascendentă în altitudine şi apoi s-ar deplasa spre poli pentru a compensa deficitul creat de aerul rece evacuat de la poli (figura 57). Vremea ar fi în acest caz mult mai calmă şi mai uniformă. Pământul însă se roteşte, iar asupra maselor de aer acţionează forţa Coriolis care le deviază direcţia orizontală de deplasare spre dreapta în emisfera nordică şi spre stânga în emisfera sudică (figura 41). Figura 57 - Circulaţia globală a aerului dacă Pământul ar fi imobil (după Thillet, J., 1997) Ca urmare a acţiunii forţei Coriolis şi a distribuţiei formelor barice stabile (ciclonii şi anticiclonii care reprezintă centre de acţiune, de formare a maselor de aer cu caractere diferite vezi subcap ) circulaţia generală a atmosferei se organizează în şase celule: două c e l u l e H a d l e y (sau celule ale alizeelor), două c e l u l e F e r r e l (sau celule ale vânturilor de vest) şi două celule polare (figura 58). Celulele ecuatoriale sunt separate la sol printr-o fâşie de convergenţă situată pe un minim de presiune (talvegul ecuatorial), iar celulele polare sunt despărţite de celulele Ferrel printr-o altă fâşie de convergenţă şi anume frontul polar. În ansamblu, aerul are o mişcare ondulatorie atât în plan vertical cât şi în plan orizontal. Aceasta este o schemă teoretică, un model, care în realitate prezintă multe perturbaţii locale, circulaţia aerului fiind mult mai complexă, mai ales la scară sinoptică (adică pentru zone de ordinul sutelor de km). Astfel, se remarcă o dominaţie mai puternică a circulaţiei în lungul paralelelor (adică în direcţie V-E şi E-V) şi o deplasare meridiană a celulelor în funcţie de anotimp.

109 Figura 58 - Circulaţia generală a atmosferei (Posea, G., Armaş, A.,1998) În anumite zone se observă o schimbare totală de sens: astfel, iarna, celulele Ferrel în care domină o circulaţie vestică sunt înlocuite de o circulaţie meridiană cu multe ondulări de direcţie; sau, sunt generate pe anumite fâşii - unde Rossby - arii ciclonale şi anticiclonale mobile - curenţi jet Undele Rossby sunt ondulaţii sau pulsaţii ale fronturilor atmosferice principale (care separă masele geografice de aer vezi subcapitolul ) datorate intensităţii diferite a curenţilor de aer din masele de aer mai cald sau mai rece aflate de o parte şi de alta a fronturilor, precum şi turbulenţei. Aceste ondulaţii pot dispare sau se pot accentua determinând formarea ciclonilor mobili (vezi subcap ) Curenţii jet au viteze foarte mari, şi apar în tropopauză; pot fi curenţi jet polari (apar la 60 o latitudine N şi S) sau curenţi jet subtropicali (apar la o latitudine N şi S) (figura 8). Curenţii jet polari se formează datorită devierii vânturilor de altitudine de către forţa Coriolis. Ei sunt asemănători unor curenţi oceanici, cu ondulaţii largi, care se deplasează la o altitudine medie de aproximativ 10 km. Viteza curentului jet polar est accentuată de gradienţii mari de temperatură şi presiune care apar când aerul rece de la poli se întâlneşte cu aerul cald venit de la tropice. Viteza maximă se înregistrează în centrul curentului, unde ajunge la valori de 300 km h -1. Aerul de la periferia curentului se deplasează cu o viteză mai scăzută ) în medie 130 km h -1 iarna şi 65 km h -1 vara). Forma şi poziţia ondulaţiilor curentului jet polar determină localizarea şi intensitatea ciclonilor de la latitudini mijlocii; în general, aceşti cicloni se formează dedesubtul concavităţilor ondulaţiilor curenţilor jet (vezi figura 8). Curenţii jet subtropicali au viteze mai scăzute; diminuarea vitezei lor faţă de curenţii jet polari se datorează unor gradienţi latitudinali ai temperaturii şi presiunii mai scăzuţi (Pidwirny, M., 2002).

110 Efectele ecologice ale factorilor ecologici mecanici - aerul în mişcare (vântul) şi apa în mişcare Efectele ecologice ale vântului Din punct de vedere al efectelor ecologice pe care le determină, mişcarea aerului se clasifică în vânturi cu caracter de regim, constante, (cum sunt alizeele) sau cele care suflă cu o anumită periodicitate (crivăţul, brizele marine, musonii etc.) şi vânturi cu caracter perturbator, aperiodice, aritmice (cum sunt furtunile şi uraganele). Rolul ecologic cel mai important îl îndeplinesc bineînţeles vânturile cu caracter de regim. Vântul a fost puţin studiat ca factor ecologic (Botnariuc, N., Vădineanu, A., 1982). Totuşi, se pot împărţi efectele ecologice ale vântului în directe şi indirecte. Cele indirecte sunt rezultatul interacţiunii vântului cu apa şi vor fi prezentate la efectele ecologice ale apei în mişcare. Cele directe sunt reprezentate de rolul în transport şi în eroziune jucate de vânt. Vântul t r a n s p o r t ă energie termică, pe care o poate ceda aerului înconjurător sau substratului (dacă un vânt cald pătrunde într-o zonă cu temperatura mai scăzută) sau poate prelua căldură în caz contrar. Vântul transportă vapori de apă şi nori, determinând variaţii ale precipitaţiilor şi umidităţii diferitelor zone. În unele zone deşertice (Namibia) plantele trăiesc doar pe seama ceţei aduse zilnic dimineaţa de curenţii veniţi dinspre ocean. Cenuşa vulcanică, praful, radionuclizii sau diferite impurităţi sunt transportate la distanţe foarte mari pe glob. Dovezi în acest sens sunt găsirea cenuşii vulcanice rezultate în urma exploziei vulcanului Krakatau (1883) din Asia, tocmai pe zăpezile polare, sau căderile radioactive rezultate în urma exploziilor experimentale din insulele Pacificului, care au fost înregistrate în cele mai îndepărtate puncte ale globului. Vântul, conţinând particule de praf şi nisip şi deplasându-se adesea cu viteze foarte mari are o mare forţă de e r o z i u n e. Ilustrative în acest sens sunt stâncile care în urma acţiunii de eroziune a vântului capătă uneori forme ciudate, curioase. Când vântul încetează sau în zonele caracterizate prin calm atmosferic, materialul transportat este depus, determinând colmatarea apelor sau modificarea solurilor (de exemplu câmpiile întinse de loess din Asia şi Europa). Vântul mai influenţează şi formarea şi modelarea dunelor de nisip. Vântul cu caracter de regim determină apariţia anumitor a d a p t ă r i. Adaptările organismelor determinate de vânturile cu caracter de regim sunt prezentate detaliat în Îndrumarul pentru lucrări practice la ecologie (Măciucă, A., 1999) Efectele ecologice ale apei în mişcare Mişcări ale apei se înregistrează atât în apele curgătoare cât şi în cele numite curent stătătoare (lacuri, bălţi, mări şi oceane). Ba mai mult, dacă în apele curgătoare preponderentă este curgerea într-un singur sens a apei, în apele stătătoare există diferite moduri de mişcare a apei: curenţi (orizontali, verticali - ascendenţi sau descendenţi), valuri, oscilaţii de nivel. Cauza mişcării în cazul apelor curgătoare este gravitaţia, apa curgând de la diferite altitudini spre mare, cu o viteză cu atât mai mare cu cât panta este mai accentuată. Traiectoria cursului apei este determinată de interacţiunea apei cu substratul, de forma şi relieful văii. Uneori curgerea apei poate fi determinată nu de pantă ci de diferenţa de nivel între două bazine, aşa cum este cazul pe canalele şi gârlele de legătură dintre

111 ghiolurile Deltei Dunării (în astfel de cazuri apa poate curge, alternativ, în ambele sensuri). Efectele ecologice ale apei în mişcare sunt multiple. În primul rând, apa transportă substanţe dizolvate sau în suspensie (inclusiv poluanţi) precum şi organisme vii; în plus, prin mişcarea apei sunt delimitate teritorii sau acvatorii. Curenţii calzi aduc apă cu temperatura ridicată pe coastele continentelor situate la latitudini mari, influenţând desfăşurarea vieţii atât în ecosistemele acvatice de coastă dar şi în ecosistemele terestre de pe mal. Curenţii oceanici transportă un număr mare de organisme spre noi zone cu hrană abundentă sau sunt folosiţi de speciile aflate în migraţie. Curenţii oceanici delimitează acvatorii de mari dimensiuni (vârtejurile menţionate anterior) care au caracteristici fizico-chimice, faunistice, floristice şi productive diferite. Şi apa, asemeni vântului deţine un rol important în procesele de e r o z i u n e şi t r a n s p o r t (datorită puterii ridicate de dizolvare). Apele în mişcare prezintă o forţă de eroziune colosală, ele fiind capabile să străpungă chiar lanţuri muntoase, determinând formarea unor chei spectaculoase (cum sunt cele de la Porţile de Fier sau Bicaz). Aceste chei au implicaţii biologice importante, realizând legături între bazine hidrografice diferite, şi permiţând amestecul florei şi faunei acestora, modificând structura ecosistemelor; ele reprezintă în acelaşi timp şi o barieră naturală pentru numeroase organisme, fragmentând ecosistemele terestre. Şi valurile au o putere de eroziune accentuată, determinând în timp transformarea lentă a falezelor în nisip. Materialele rezultate din eroziune şi din spălarea solurilor de către apele de şiroire sunt transportate de apele curgătoare sub formă de suspensii şi sedimentate lent, pe măsura scăderii vitezei curentului. Fluviile transportă cantităţi impresionante de aluviuni, care împreună cu substanţele minerale dizolvate reprezintă un fertilizant natural inegalabil al luncilor râurilor. În unele cazuri, fertilitatea neobişnuită a luncilor a determinat dezvoltarea culturii şi civilizaţiei din văile unor fluvii cum sunt Nilul, Tigrul şi Eufratul. Cantităţile de aluviuni transportate anual sunt de ordinul milioanelor de tone (65 milioane în cazul Dunării, 600 milioane în al fluviului Yangtze şi 1000 milioane în al Amazonului). În prezent, în bazinul Dunării cantitatea de aluviuni este în creştere datorită defrişărilor în bazinul fluviului şi dezvoltării agriculturii. În Delta Dunării, toate grindurile situate la vest de grindurile Letea şi Caraorman, sunt de origine fluvială. Ele au fragmentat o parte a deltei, determinând formarea unui mozaic de ecosisteme terestre caracteristice şi au influenţat formarea reţelei de canale, ghioluri şi japşe. Astfel, formarea grindurilor a contribuit fundamental la realizarea structurii biologice a acestei porţiuni de deltă. Un alt efect ecologic al rolului de transport al apelor este faptul că sursa substanţelor minerale din apele oceanice este reprezentată de apele fluviilor. Acestea transportă de pe suprafaţa continentelor anual aproximativ 2,5 miliarde tone de substanţe minerale. Tot apele fluviilor pot transporta nu numai substanţe ci şi numeroase organisme în alte zone latitudinale, contribuind astfel la răspândirea şi extinderea arealului multor specii. Structura planctonului este de asemenea puternic influenţată de curenţi: diferiţi curenţi oceanici au un plancton propriu, în funcţie de temperatura curentului.

112 O dovadă a rolului curenţilor în productivitatea oceanelor este şi faptul că lipsa curenţilor determină formarea unor biocenoze foarte sărace. Un exemplu îl constituie Marea Sargaselor, o zonă din Atlantic, situată între America de Nord şi cea de Sud. Componenţa în specii a biocenozei acestei mări este caracterizată printr-o biodiversitate scăzută: câteva alge de mici dimensiuni, câteva specii de animale sesile şi sedentare (celenterate, moluşte, polichete, izochete) şi puţine specii nectonice (crevete şi peşti) Adaptările organismelor la mişcările apei cu caracter de regim sunt prezentate în Îndrumarul de lucrări practice la ecologie (Măciucă Anca, 1999). TEMĂ DE CONTROL 1. Ce este vântul? 2. Ce este presiunea atmosferică, unităţi de măsură. 3. Ce sunt gradientul baric vertical şi treapta barică? 4. Ce sunt suprafeţele şi liniile izobare? 5. Ce este relieful baric şi care sunt formele barice? 6. Care este repartiţia geografică a presiunii pe glob? 7. Cum se formează vântul; formarea curenţilor verticali. 8. Ce este gradientul baric orizontal? 9. Care sunt forţele care acţionează asupra aerului în mişcare? 10. Cum se deplasează aerul în câmpul baric cu izobare rectilinii, în cicloni şi în anticicloni (scheme)? 11. Care sunt caracteristicile vântului? 12. Care sunt vânturile locale? Mecanisme de formare, caracteristici. 13. Cum se realizează mişcarea generală a atmosferei? 14. De câte tipuri sunt efectele ecologice ale vântului şi în ce constau acestea? 15. Care este cauza mişcării în apele curgătoare? 16. Care sunt formele mişcării în apele stătătoare? 17. Cum se formează la nivel global curenţii verticali şi orizontali? 18. Care sunt cauzele apariţiei valurilor şi a oscilaţiilor de nivel? 19. Care sunt efectele ecologice ale apei în mişcare? Noţiuni de meteorologie sinoptică Meteorologia sinoptică studiază procesele şi fenomenele meteorologice care determină schimbările vremii, în scopul prevederii evoluţiei ulterioare a acesteia. Spre deosebire de meteorologia generală, meteorologia sinoptică studiază efectul simultan al elementelor meteorologice, adică vremea. Cunoscându-se starea atmosferei la un moment dat, pe baza legităţii fenomenelor atmosferice se poate prevedea evoluţia viitoare a vremii într-o regiune. Pentru cunoaşterea acestor legităţi sunt necesare noţiuni legate de masele de aer, de fronturile atmosferice, de activitatea ciclonică etc Masele de aer Masele de aer sunt porţiuni din aerul atmosferic, caracterizate prin omogenitate şi continuitate a elementelor meteorologice principale (temperatura, presiunea, umiditatea etc.). Temperatura, umiditatea şi transparenţa aerului sunt determinate de mai mulţi

113 factori: valoarea radiaţiei solare în zonele de formare şi natura suprafeţei active - continentală sau oceanică. Cel mai frecvent, masele de aer iau naştere în maximele barometrice, unde aerul are o mişcare descendentă, cerul este senin (şi radiaţia solară directă ajunge la suprafaţa pământului) iar vremea este stabilă timp îndelungat, astfel încât masele de aer au timp săşi însuşească caracteristicile fizice ale suprafeţei terestre. În unele regiuni (mai ales la latitudini superioare), masele de aer pot lua naştere şi în depresiunile barometrice cu caracter permanent. Din zonele unde se formează masele de aer (şi care se numesc centre de acţiune ), acestea se deplasează, în diferite direcţii, de obicei urmând aceleaşi trasee. În cursul acestor deplasări, masele de aer, prin caracterele proprii determină modificarea vremii în regiunile în care ajung, dar suferă şi ele concomitent modificări, datorită influenţei suprafeţelor pe care ajung; parametrii meteorologici ai maselor de aer sunt de asemenea modificaţi şi în urma interacţiunii cu alte mase de aer. Dimensiunile maselor de aer sunt variabile, putând avea în lungime de la câteva sute la câteva mii de km, iar în altitudine pot ajunge la limita superioară a troposferei, sau chiar uneori pot îngloba şi păturile de aer inferioare ale stratosferei. Masele de aer pot fi c l a s i f i c a t e în funcţie de mai multe criterii: în funcţie de criteriul termic, masele de aer pot fi: - calde provin de la latitudini mai joase, se deplasează spre latitudini superioare, iar când ajung într-o zonă rece determină încălzirea vremii - reci provin de la latitudini superioare, iar când pătrund în regiuni mai calde determină răcirea vremii în funcţie de gradul de umiditate, masele de aer pot fi: - maritime - continentale în funcţie de criteriul geografic, masele de aer pot fi (figura 59): - ecuatoriale - tropicale - polare - arctice şi antarctice în funcţie de criteriul termodinamic, masele de aer pot fi. - stabile - instabile

114 Figura 59 - Schema circulaţiei generale a maselor de aer geografice în cele două emisfere (după La météo de A à Z, 1994) În funcţie de caracteristicile termice ale maselor de aer ajunse deasupra unor regiuni, vremea capătă caracteristici diferite. Astfel, dacă o masă de aer cald ajunge într-o regiune rece, în contact cu suprafaţa terestră ea se răceşte de jos în sus, gradienţii termici verticali scad, masa de aer are o stratificare stabilă, nefiind favorizată formarea curenţilor de convecţie. Ca urmare, în straturile de jos răcite se formează ceaţă sau nori stratiformi, din care burniţează sau fulguie, vremea fiind umedă, închisă cu cer acoperit. Dacă o masă de aer rece ajunge într-o regiune caldă, ea se încălzeşte de jos, gradienţii termici verticali sunt mari şi stratificarea instabilă; aceasta determină apariţia unor mişcări convective, formarea norilor Cumulonimbus şi căderea precipitaţiilor sub formă de averse. Principalele tipuri de mase geografice de aer au caracteristici diferite. Astfel: - masele de aer continental arctic sunt originare din nordul şi nord estul Europei, în mările Barentz şi Kara. Aerul este foarte rece, cu umiditate scăzută, densitate mare, cu bună vizibilitate, foarte curat datorită lipsei prafului în zonele arctice. Pătrunderea acestor mase de aer în zonele temperate determină iarna geruri mari, iar primăvara şi toamna îngheţuri târzii şi timpurii. Vara, sub influenţa suprafeţei terestre aerul se încălzeşte de jos şi favorizează formarea norilor Cumulus. - masele de aer maritim arctic se formează deasupra Groenlandei şi Insulelor Spitzberg, pătrunzând în Europa dinspre nord-vest. Aerul acestor mase de aer se umezeşte şi se încălzeşte la traversarea Mării Norvegiei. Pe uscat, toamna şi primăvara, datorită curenţilor de convecţie aerul maritim dă naştere precipitaţiilor, iarna se răceşte repede şi determină o vreme rece, iar vara produce vreme rece şi închisă, cu ploi reci. - masele de aer polar continental se formează în regiuni diferite în funcţie de anotimp: iarna în estul Europei, în Siberia şi uneori în Peninsula Scandinavă, iar vara în anticiclonii slabi din Europa şi estul Asiei. Deoarece se formează deasupra unor zone

115 acoperite cu zăpadă, aceste mase de aer sunt foarte reci, mai stabile decât aerul polar maritim, iar pe timp senin provoacă geruri intense. Vara, aceste mase de aer se încălzesc de jos, devin instabile, formându-se nori Cumulus. - mase de aer polar maritim provin din Canada (iarna) sau de deasupra Atlanticului de Nord (vara). Iarna aceste mase de aer cald şi umed determină încălzirea vremii, dezgheţ şi precipitaţii bogate, iar vara vreme închisă, răcoroasă şi precipitaţii sub formă de aversă. - masele de aer tropical continental se formează în regiunile continentale subtropicale, în Africa de Nord şi Arabia, iar vara şi în Iran, Anatolia, sau chiar peninsula Balcanică, sudul Rusiei europene şi Ucrainei. Aceste mase de aer ajung în Europa mai ales vara, iarna producându-se doar invazii de scurtă durată. Ele sunt calde, uscate, cu vizibilitate scăzută şi determină vreme uscată şi caldă, mai ales primăvara şi toamna când sunt stabile, datorită răcirii straturilor inferioare. Vara însă, determină ploi convective datorită instabilităţii. - masele de aer tropical maritim se formează în anticiclonul Azorelor şi ajung în Europa peste Marea Mediterană. Aceste mase de aer sunt umede, opalescente, stabile, nu produc decât ceaţă, nori Stratus şi burniţe. Opalescenţa este determinată de praful fin adus de alizee din Sahara. - masele de aer ecuatorial se formează în regiunile ecuatoriale, au temperatura şi umiditatea cele mai ridicate comparativ cu celelalte mase de aer şi nu ajung în Europa Fronturile atmosferice Vremea într-o regiune poate fi determinată de fenomenele meteorologice care au loc în interiorul unei anumite mase de aer sau poate fi determinată de interacţiunile unor mase de aer. Fenomenele meteorologice în interiorul unei mase de aer sunt reduse ca intensitate şi puţin frecvente, în timp ce la contactul dintre două mase diferite de aer aceste fenomene sunt intense. În zona de tranziţie dintre două mase de aer evoluţia elementelor meterologice este caracterizată prin schimbări rapide. Această zonă, caracterizată prin gradienţi orizontali mari ai elementelor meteorologice se numeşte f r o n t a t m o s f e r i c. Stratul de tranziţie este gros de câteva sute de metri, el fiind redus convenţional la o suprafaţă, numită suprafaţă frontală (figura 68). Această suprafaţă este înclinată în general faţă de suprafaţa terestră cu un unghi de sub 1 o, dar poate ajunge şi la 2 o -3 o. Intersecţia suprafeţei frontale cu suprafaţa terestră se realizează după linia frontală (figura 60). Figura Reprezentarea schematică a frontului atmosferic (după Marcu, M., 1983)

116 Pe hărţile sinoptice fronturile atmosferice sunt reprezentate doar de liniile fronturilor, completate cu semnele distinctive în funcţie de tipul de front. Masele de aer geografice sunt despărţite unele de altele de fronturile atmosferice p r i n c i p a l e. Acestea pendulează spre nord şi sud odată cu schimbarea anotimpurilor. Astfel, vara, între ecuator şi Tropicul Racului şi iarna între ecuator şi Tropicul Capricornului se află frontul tropical, care pendulează între cele două tropice. Între aerul tropical şi cel polar se află frontul polar, care prezintă curburi spre tropice, numite fronturile alizeelor. Între aerul polar şi cel arctic sau antarctic se află frontul arctic respectiv frontul antarctic. Cu excepţia frontului tropical, celelalte fronturi au mari segmente despărţite de arii în care frontul lipseşte. Aceste segmente poartă denumirea zonei în care se află (frontul polar atlantic, frontul polar asiatic etc.). Deşi fronturile principale se află într-o permanentă pendulare, poziţia lor medie într-o lună poate fi reprezentată pe hărţi climatologice (figura 61, 62). În această situaţie fronturile principale sunt denumite fronturi climatologice deoarece poziţia lor de-a lungul anului este foarte importantă în generarea tipurilor de climat. Figura Fronturile climatologice în luna ianuarie (după Apostol, A.,2000) Fronturile s e c u n d a r e se formează în interiorul aceleaşi mase geografice de aer, între diferitele varietăţi ale acestora (maritime sau continentale), care prezintă diferenţieri termice pronunţate. Cel mai adesea fronturile secundare apar în aerul polar. Fronturile secundare pot fi calde şi reci, după cum aerul cald îl înlocuieşte pe cel rece sau cel rece îl înlocuieşte pe cel cald.

117 Figura 62 -Fronturile climatologice în luna iulie (după Apostol, A., 2000) Frontul cald (care ia naştere când o masă de aer cald în înaintare ia locul unei mase de aer rece), determină anumite modificări ale vremii, după trecerea lui vremea încălzindu-se. Când masa de aer cald care înaintează alunecă ascendent pe suprafaţa frontală, aerul în urcare se răceşte adiabatic, vaporii de apă din aer se condensează şi ia naştere un vast sistem noros, caracteristic, care de obicei determină căderea precipitaţiilor (figura 63). Caracteristicile frontului cald (La météo de A à Z, 1994): - sistemul noros: alcătuit mai ales din nori stratiformi; întâi îşi fac apariţia în etajul superior norii Cirrus şi Cirrostratus, apoi în etajul mijlociu norii Altostratus, (eventual Altocumulus) şi Nimbostratus. Lăţimea orizontală a sistemului noros poate fi de km iar înălţimea de la 2-3 km până la limita superioară a troposferei. - precipitaţiile: din norii Nimbostratus cad cantităţi importante de precipitaţii timp de 6-12 ore; lungimea zonei cu precipitaţii este de km. După trecerea liniei frontului, precipitaţiile încetează şi cerul se înseninează. - temperatura: este în general mai ridicată în spatele frontului decât înaintea acestuia - presiunea: în apropierea liniei frontului, datorită creşterii grosimii stratului de aer cald, presiunea scade; după trecerea liniei frontului scăderea presiunii încetează. - vântul: este în general slab, dar la apropierea liniei frontului se intensifică şi se roteşte treptat spre stânga; în spatele liniei frontului vântul se roteşte brusc spre dreapta.

118 Figura 63 - Reprezentarea schematică a frontulului cald (după Apostol, L., 2000) Frontul rece (care se formează la interacţiunea unei mase de aer rece care înlocuieşte o masă de aer cald) are din cauza frecării viteza de deplasare a stratului de aer rece de la bază mai mică decât viteza straturilor superioare. Ca urmare, stratul de aer rece pătrunde sub cel cald ca o pană obtuză, nu ascuţită ca în cazul frontului cald (figurile 64, 65). Aerul rece se deplasează în acest caz sub forma unui val, a cărui mişcare se aseamănă cu cea a unei şenile. Deplasarea mai rapidă a fronturilor reci şi înclinarea mai mare a suprafeţelor frontale determină caracterul mai violent al fenomenelor meteorologice. Fronturile reci pot fi de două tipuri: frontul rece de ordinul I: datorită pantei mari a penei de aer rece, răcirea adiabatică a aerului cald este intensă, condensarea puternică, formându-se nori Cumulonimbus din care cad averse (figura 64).

119 Figura 64 - Reprezentarea schematică a frontului rece de ordinul I (după Apostol, L., 2000) În spatele liniei frontului, aerul cald are o mişcare ascendentă mai lentă, prin urmare se formează nori stratiformi, începând cu cei Nimbostratus din care cad precipitaţii continue, apoi Altostratus şi uneori Cirrostratus. Se observă asemănarea cu sistemul noros al frontului cald, cu deosebirea că în partea anterioară există nori Cumulonimbus, iar norii stratiformi se succed în ordine inversă. De asemenea precipitaţiile se află în spatele liniei frontului iar zona lor este mai îngustă. frontul rece de ordinul II: are o viteză mai mare de deplasare decât frontul rece de ordinul I, ceea ce determină o convecţie dinamică, formarea de nori Cumulonimbus (figura 64) din care cad averse, au loc descărcări electrice, vântul bate în rafale. Fenomenele caracteristice frontului rece de ordinul II sunt mai violente decât în cazul frontului rece de ordinul I:

120 Figura 65 - Reprezentarea schematică a frontului rece de ordinul II (după Apostol, L., 2000) - sistemul noros: în partea superioară, aerul cald cu viteze mari coboară pe suprafaţa frontală până la altitudinea de 2-3 km, în această zonă lipsind norii. Sistemul noros este presat pe o zonă foarte îngustă şi în plus, vântul cald de altitudine determină deformarea în partea superioară a norilor Cumulonimbus sub forma unei streşini (care indică direcţia de deplasare a frontului). - precipitaţiile: ocupă două zone înguste, una de km situată înaintea liniei frontului şi a doua de 5-15 km, în spatele liniei frontului - presiunea: în zona norilor Cumulonimbus scade brusc şi pe o durată mai scurtă decât în cazul frontului cald; după venirea masei de aer rece, presiunea creşte. - temperatura: scade după trecerea frontului - vântul: suflă în rafale şi suferă aceleaşi schimbări de direcţie ca în cazul frontului cald. Frontul oclus se formează la interacţiunea a mai mult de două mase de aer (figura 66). Numele acestui tip de front este determinat de faptul că masa de aer cald se află izolată la înălţime. Fronturile reci au o viteză de deplasare mai mare decât cele calde, astfel încât adesea le ajung pe acestea din urmă. Aerul rece de dedesubtul frontului cald poate avea o temperatură mai mică sau mai mare decât aerul rece din spatele frontului rece. În funcţie de temperatura lor, cele două mase de aer rece se vor poziţiona în altitudine. Figura 66 - Frontul oclus (după Pop, Gh., 1963) Între cele două mase de aer rece de la sol, dar cu temperaturi diferite, se va forma un front în straturile inferioare ale atmosferei. Dacă masa de aer rece care a venit din urmă este mai puţin rece decât cea din faţă, frontul este oclus cald; dacă masa care a venit din urmă este mai rece decât cea din faţă, frontul este oclus rece (figurile 67, 68). Figura 15 - Frontul oclus cald (după Pop, G., 1963) Figura 16 - Frontul oclus rece (după Pop, G., 1963) La înălţime se va forma un front rece, între masa de aer rece venită din urmă şi masa de aer cald aflată la înălţime, deasupra celor două mase de aer rece cu temperaturi diferite. Poziţia acestui front de la altitudine va fi în faţa frontului de la sol în cazul

121 frontului oclus cald şi în spatele frontului de la sol în cazul frontului oclus rece (figurile 67, 68). Energiile fronturilor ocluse sunt reduse, iar vremea caracteristică este închisă sau instabilă pentru o perioadă îndelungată de timp Geneza ciclonilor mobili În afară de ciclonii şi anticilonii stabili (centrele de acţiune), există cicloni şi anticicloni mobili, prin intermediul cărora se realizează deplasarea maselor de aer, mai ales la latitudini mijlocii şi superioare. Aceste forme barice mobile condiţionează mersul şi schimbarea vremii şi ca urmare, cunoaşterea fenomenelor meteorologice determinate de acestea este foarte importantă pentru prevederea vremii. Ciclonii mobili apar de regulă în familii (figura 69) şi se deplasează de la vest la est. Activitatea ciclonică se desfăşoară în strânsă legătură cu cea anticiclonică, adică între ciclonii mobili se deplasează anticiclonii mobili (prin noţiunea de activitate ciclonică se subînţelege şi cea de activitate anticiclonică). Între indivizii unei familii de cicloni se află în faza iniţială dorsale anticiclonice, iar familiile de cicloni sunt despărţite între ele de un anticiclon mai puternic, numit anticiclon de invazie (deoarece prin intermediul lor aerul polar pătrunde în zonele temperate). De regulă, ciclonii apar, evoluează şi dispar de-a lungul fronturilor principale. Existenţa unui ciclon este în medie de una sau două zile, rareori de o săptămână. Figura 69 - Familie de cicloni (după Thillet, J., 1997) Ciclonii mobili se formează pe fronturile atmosferice principale (polare, arctic şi antarctic), parcurgând mai multe faze. De o parte şi de alta a fronturilor climatologice menţionare se află aer rece înspre poli şi aer cald spre ecuator. Curenţii circulaţiei generale a atmosferei sunt îndreptaţi în sensuri contrare (figura 70 A) în cele două mase de aer. Pe suprafaţa de contact între cele două mase de aer (pe suprafaţa frontală) se formează tot timpul ondulaţii (numite unde Rossby), determinate de intensitatea diferită a curenţilor din cele două mase de aer (caldă şi rece) precum şi de turbulenţă. Aceste

122 ondulaţii dispar uneori, fără urmări, frontul revenind la poziţia iniţială. Dacă undele ondulaţiilor sunt mai lungi de 1000 km, acestea nu mai revin la poziţia iniţială ci se dezvoltă şi evoluează independent, formând ciclonii mobili. Astfel, curentul de aer rece dinspre est (figura 70 B) este deviat spre sud formând un front rece, iar curentul cald dinspre vest este deviat spre nord, formând un front cald. În faza următoare, deviaţiile curenţilor cald şi rece formează ramificaţii care capătă o formă circulară, formând un ciclon tânăr în care fronturile rece şi cald sunt bine individualizate (figura 70 C), determinând apariţia tuturor fenomenelor meteorologice menţionate (sistem noros, precipitaţii, variaţia presiunii şi temperaturii). În faza următoare ciclonul mobil se maturizează; frontul rece, având o viteză mai mare decât cel cald se apropie de acesta, linia comună a celor două fronturi căpătând aspectul unei pungi (figura 70 D). Când frontul rece îl ajunge din urmă pe cel cald, începe formarea unui front oclus, aerul cald fiind izolat în punga din centrul ciclonului (figura 70 E). Unirea dintre frontul rece şi cel cald pe o porţiune tot mai extinsă desăvârşeşte formarea frontului oclus. Masa de aer cald din centrul ciclonului a fost oclusă prin ridicarea în altitudine. (figura 70 F). Curentul circular de aer cald mai există doar în altitudine, la sol curentul circular este produs doar de aerul rece. În faza următoare, precipitaţiile încetează, în regiunea ciclonului existând o inversiune extinsă; între masa de aer rece de la sol şi cea caldă de la altitudine sunt nori stratiformi, minima barometrică scade (figura 70 G). În ultima fază, minima barometrică dispare, mişcările circulare se diminuează şi dispar, inversiunea termică dispare şi cerul se înseninează; ciclonul dispare (figura 70 H). Figura 70 - Fazele de evoluţie a unui ciclon mobil (după Apostol, A., 2000) Vremea în principalele forme barice Vremea într-un c i c l o n m o b i l t â n ă r. Aşa cum am menţionat, ciclonii mobili au forma unor vârtejuri, care se deplasează în general de la vest la est, cu o viteză variabilă (20-30 km h -1 în zonele temperate, dar pot ajunge şi la km h -1 sau chiar 250 km h -1 în cazul ciclonilor tropicali). Ciclonii tropicali sunt mai violenţi, dar mai reduşi ca suprafaţă (au diametre de 1000 km) în comparaţie cu ciclonii temperaţi (care au diametre de km). Ei au denumiri diferite în funcţie de zonele pe care le afectează; de exemplu - taifun în Asia de Est, ciclon în India şi uragan în Antile. În cazul ciclonului mobil tânăr, o limbă de aer cald pătrunde spre nord, în regiunea ocupată de aerul rece (figura 70 C). Liniile celor două fronturi, cel rece şi cel

123 cald se întâlnesc în punctul de convergenţă a curenţilor circulari de aer, care este şi centrul barometric al ciclonului sau ochiul ciclonului. Cele două fronturi se rotesc în jurul axului central care trece prin acest ochi al ciclonului. Pentru analiza şi expunerea fenomenelor meteorologice determinate de un ciclon, se fac două secţiuni verticale în ciclon (una la nord şi una la sud de ochiul ciclonului). Se utilizează în plus şi o schemă în plan orizontal (figura 71). Faţă de centrul ciclonului, vremea este diferită: la sud teritoriul este parcurs de cele două fronturi cu fenomenele meteorologice caracteristice, pe când la nord se produc doar fenomene secundare. În zona sudică în care s-a realizat secţiunea virtuală, apropierea frontului cald este precedată de vânt care bate din sud-est, apoi din sud. În continuare apar norii caracteristici frontului cald în succesiunea lor obişnuită, precum şi zona cu precipitaţii îndelungate şi liniştite. Presiunea scade lent şi continuu, iar temperatura creşte. După trecerea liniei frontului precipitaţiile încetează, vântul se roteşte uşor spre dreapta iar pe deasupra punctului de observaţie se deplasează sectorul cald al ciclonului; el este caracterizat prin oscilaţii slabe ale presiunii, temperatură ridicată şi vânt din sud-vest. Figura Schema unui ciclon tânăr (după Apostol, A., 2000)

124 Iarna, advecţia aerului cald peste suprafaţa mai rece, determină apariţia ceţei şi norilor stratiformi din care cad precipitaţii sub formă de burniţă. După trecerea sectorului cald apare sistemul noros al frontului rece de ordinul II şi celelalte fenomene caracteristice lui. După trecerea liniei frontului vântul devine vijelios, bate în rafale şi îşi schimbă direcţia cu 180 o : bate din vest şi nord-vest. În urma advecţiei de aer rece din spatele acestui front, timpul devine rece şi senin mai ales iarna. Vara, prin încălzirea din timpul zilei, masa de aer devine instabilă, cad averse din nori izolaţi de convecţie; noaptea cerul se înseninează. În zona nordică în care s-a realizat cealaltă secţiune nu ajung cele două fronturi; limba de aer cald nu ajunge în această zonă, la sol este numai aer rece. Aerul cald se află doar în altitudine, unde bat vânturi din sud-vest şi vest. La sol bat iniţial vânturi cu o componentă estică, apoi vânturi din nord sau nord-est. Presiunea scade la început, apoi creşte lent. Sistemul noros este cel caracteristic frontului cald, încheindu-se cu nori Nimbostratus din care cad precipitaţii persistente. Apar apoi nori Altostratus, precipitaţiile încetează şi se înseninează. În masa de aer umed şi cald încă, se produc instabilizări şi scurte averse. Odată cu vânturile de la nord vremea devine mai rece. Vremea în a n t i c i c l o n i. În aceste forme barice, presiunea scade spre periferie, vânturile sunt slabe şi divergente în partea inferioară, iar în cea superioară convergente, generând mişcări descendente în partea centrală. Din această cauză, aerul se încălzeşte prin comprimare adiabatică, apar straturi de inversiune care împiedică convecţia, astfel încât nu sunt condiţii favorabile condensării, nu apar nori şi nici precipitaţii. În plus, radiaţia terestră şi insolaţia sunt favorizate. Deci, în anticicloni timpul este în general frumos, senin, uniform, secetos, cu temperaturi ridicate vara şi scăzute iarna. Există şi excepţii, fiind posibil ca în urma răcirii radiative a stratului de aer din apropierea solului să se formeze nori stratiformi. Alteori, încălzirea puternică înlătură inversiunile şi face posibilă apariţia norilor de convecţie şi a precipitaţiilor. La latitudinile mijlocii şi superioare frecvenţa ciclonilor şi anticiclonilor este aşa de mare încât ei reprezintă o formă a circulaţiei generale a atmosferei Prevederea vremii Vremea este, după cum s-a menţionat starea fizică atmosferei la un moment dat, într-un anumit loc şi se caracterizează printr-un complex de fenomene şi procese meteorologice. Succesiunea în timp a diferitelor stări fizice ale atmosferei reprezintă mersul sau evoluţia vremii. Cu prognoza vremii se ocupă meteorologia sinoptică, sinopsis îndemnând în limba greacă prevedere. Materialul sinoptic, adică toate datele legate de elementele meteorologice (temperatură, umiditate, presiune, nebulozitate, precipitaţii, vânt etc.), furnizate de staţiile meteorologice la ore fixe în fiecare zi, sunt transmise la centrele regionale de prevedere a timpului şi la laboratorul de prognoză al I.N.M.H. Datele de la principalele staţii meteorologice sunt de asemenea transmise în reţeaua meteorologică mondială. Aceste date sunt completate cu cele furnizate de sateliţi, de aerosondaje, radare, radiometre etc., pentru cunoaşterea în altitudine a valorilor elementelor meteorologice. Astfel, poate fi cunoscută starea atmosferei la un moment dat, pe glob. Ecuaţiile fluidelor şi legile fizicii, permit, pe baza cunoaşterii acestor parametri (a valorilor temperaturii, umidităţii etc.) calcularea valorilor acestor parametri peste o anumită perioadă de timp, deci, permit realizarea unei previziuni a stării viitoare a atmosferei. Există însă doi factori limitativi (Berroir, A, 1995):

125 - nu se cunosc valorile presiunii, temperaturii etc., în fiecare punct al atmosferei - chiar dacă s-ar cunoaşte toate aceste valori ar fi necesară efectuarea unui număr infinit de calcule pentru determinarea stării viitoare a atmosferei şi în acest scop nu ar fi suficiente nici cele mai performante calculatoare. De aceea, se decupează atmosfera în cuburi aşezate în rânduri unele deasupra altora (figura 72) şi se presupune că valorile elementelor meteorologice (temperatură, presiune etc.) din centrul cubului, sunt valabile pentru întregul cub. Astfel se modelizează atmosfera. Cu cât reţeaua formată de punctele care sunt centrele acestor cuburi este mai deasă, cu atât previziunile sunt mai exacte. Există dificultăţi în acest sens deoarece în multe ţări (mai ales din Lumea a treia) reţelele meteorologice au un număr mic de staţii sau sunt inexistente, precum şi datorită marii suprafeţe ocupate de oceane, unde nu există staţii meteo. Figura 72 - Modelizarea atmosferei (după Météo de A à Z, 1994) În fiecare punct al grilei, se fac să evolueze presiunea, temperatura umiditatea şi vântul cu paşi de la 10 la 20 minute. Această operaţie se repetă până se ajunge, din aproape în aproape, la intervale de timp de 24, 48, 72, 96, 130 de ore. Rezultatele astfel obţinute sunt retranscrise sub formă de hărţi sinoptice cu ajutorul ploterelor şi meselor trasante, sau sunt vizualizate pe console video. Se subînţelege că pentru obţinerea unor bune prognoze meteo sunt necesare calculatoare performante, care să poată realiza timp de mai multe ore miliarde de operaţii matematice. Hărţile sinoptice, fie cele întocmite pentru momentul prezent fie cele pentru previziuni prezintă pentru fiecare staţie meteorologică o reprezentare simbolică a parametrilor sau fenomenelor meteorologice (figura 73).

126 Figura 73 - Notaţiile simbolice de pe hărţile sinoptice pentru fiecare staţie meteorologică Parametrii sunt prezentaţi sub formă codificată (cifre pentru valorile presiunii, umidităţii, presiunii şi simboluri (figura 74) pentru fenomenele meteorologice (nori, meteori, vânt). Figura 74 - Simboluri internaţionale ale unor fenomene meteorologice Dispunerea simbolurilor în jurul cerculeţului care simbolizează staţia meteorologică se realizează întotdeauna la fel, conform reglementărilor internaţionale. Astfel hărţile realizate într-o anumită ţară pot fi citite şi utilizate oriunde în lume. În figura se observă că nebulozitatea se exprimă în optimi, iar direcţia din care bate vântul este indicată de o săgeată. Ampenajul săgeţii precizează viteza vântului: o liniuţă reprezintă 10 noduri (aproximativ 20 km h -1 ), iar o jumătate de liniuţă 5 noduri. Prognozele generale obţinute la nivel de continent sau ţară trebuie modificate ţinându-se seama de fenomene locale care afectează vremea pe suprafeţe mai mici, determinate de relief sau de vânturile locale de exemplu. În trecut, prognozele se făceau pe baza hărţilor sinoptice, a cunoaşterii circulaţiei generale a atmosferei, a legilor fizicii, a caracteristicilor timpului în diferitele forme barice, şi cu ajutorul unei bogate experienţe în domeniu.

127 TEMĂ DE CONTROL 1. Ce studiază meteorologia sinoptică? 2. Cum se realizează prognoza vremii? 3. Ce sunt masele de aer? 4. Cum se clasifică masele de aer? 5. Care sunt caracteristicile principalelor tipuri geografice de mase de aer? 6. Ce sunt fronturile atmosferice? Dar suprafaţa frontală? 7. Clasificarea fronturilor atmosferice. 8. Care sunt caracteristicile fenomenelor meteorologice ale fronturilor cald, rece de ordinul I şi rece de ordinul II? 9. Geneza ciclonilor mobili 10. Cum se caracterizează starea vremii în cicloni şi anticicloni? 11. Cum se realizează prevederea vremii? Clima. Geneza climei Clima este regimul multianual al vremii, sau totalitatea schimbărilor succesive posibile ale proceselor atmosferice ce caracterizează regimul vremii unei regiuni oarecare, ca rezultat al interacţiunii dintre factorii radiativi, circulaţia generală a atmosferei şi influenţele condiţiilor fizico-geografice (Apostol, L., 2000) Noţiunea de climă provine din grecescul clima, care înseamnă înclinare, deoarece încă din antichitate se cunoştea influenţa majoră a unghiului de incidenţă a razelor solare în determinarea zonelor climatice ale pământului. Regimul de timp caracteristic este totalitatea şi succesiunea condiţiilor de timp pe mai mulţi ani, în care sunt incluse nu numai stările de timp cu frecvenţa cea mai mare, ci şi cele excepţionale, cum ar fi anii foarte calzi sau foarte reci, foarte ploioşi sau foarte secetoşi. Deci, în cadrul climei, apariţia unor stări deosebite în anumiţi ani nu semnifică schimbarea climei. Orice tip de vreme este o secvenţă a climei. Dintre elementele şi fenomenele climatice, temperatura şi precipitaţiile au ponderea principală, ele determinând caracteristicile principale ale climatelor. Ştiinţa care se ocupă cu studiul proceselor de formare a climei, cu clasificarea şi descrierea climatelor, se numeşte climatologie. Factorii genetici principali ai climei sunt factorii radiativi şi astronomici, care imprimă caracteristicile radiaţiei solare, factorii fizico-geografici (suprafaţa subiacentă) şi factorii dinamici (circulaţia generală a atmosferei). Unii dintre factorii climatici pot fi şi factori climatogenetici; total, ca în cazul radiaţiei solare, sau parţial în cazul circulaţiei generale a atmosferei. Deasupra unor spaţii extinse regimul elementelor climatice se schimbă lent, sub influenţa latitudinii, a curenţilor oceanici sau circulaţiei generale a atmosferei, determinând apariţia macroclimatelor. Mezoclimatele sunt generate de modificarea caracteristicilor suprafeţei active şi de circulaţia zonală a atmosferei. Diferenţierea topoclimatelor este determinată de neomogenitatea locală a suprafeţei subiacente; topoclimatele pot fi c o m p l e x e, în cazul unor suprafeţe mai extinse (la nivel de unitate fizico-geografică) şi e l e m e n t a r e (naturale şi antropice) în cazul suprafeţelor restrânse, omogene.

128 1.Radiaţia solară; ea este factorul hotărâtor în formarea climei, deoarece este sursa energetică primară care declanşează toate procesele meteorologice. Aşa cum am menţionat, radiaţia solară este influenţată de factorii astronomici ce condiţionează intensitatea radiaţiei solare şi repartiţia sa pe suprafaţa terestră (aceşti factori sunt distanţa faţă de soare, sfericitatea Pământului, înclinarea axei sale, mişcarea de rotaţie şi revoluţie; influenţa concomitentă a acestor factori se poate exprima prin latitudinea geografică). Dintre aceşti factori astronomici, distanţa faţă de Soare este cea care determină cantitatea de energie primită de Pământ. Dintre factorii radiativi, factori climatogenetici fundamentali, o deosebită importanţă prezintă radiaţia solară globală, cantităţile de căldură consumate anual pentru evaporare, precum şi fluxul turbulent. Dacă globul terestru ar fi omogen, atunci toată suprafaţa pământului ar putea fi împărţită în numai câteva zone climatice, separate între ele de paralelele geografice. Aceste zone ar fi zona tropicală, zonele temperate şi zonele polare. În realitate însă, distribuţia zonelor climatice este mult modificată de ceilalţi factori genetici: suprafaţa terestră şi circulaţia generală a atmosferei. Dacă aerul atmosferic ar fi lipsit de mişcări, atunci vremea şi clima ar fi determinate doar de radiaţia solară şi de suprafaţa activă. În realitate, acestea sunt influenţate de faptul că masele de aer cu însuşiri dobândite în regiunile de origine se deplasează peste regiuni unde radiaţia solară are alte valori, iar influenţele suprafeţei active sunt diferite. Astfel, oraşe situate la aceeaşi latitudine geografică şi în aceleaşi condiţii (Bayonne Franţa şi Vladivostok Rusia), au climă foarte diferită, deşi sunt la aceeaşi latitudine şi situate pe malul mării: primul oraş sub influenţa vânturilor de sud-vest, care aduc aer cald, iar al doilea sub influenţa vânturilor de nord-vest, care transportă aer polar din Siberia. Se ilustrează astfel influenţa celui deal doilea factor genetic: 2.circulaţia generală a atmosferei. 3.Condiţiile fizico-geografice diversifică mult climatele globului. Energia solară este absorbită şi transformată diferit de suprafaţa solului, apelor, de covorul vegetal sau de zăpadă. U s c a t u l şi a p a prezintă capacitate diferită de a alimenta troposfera cu căldură şi vapori de apă. Aceste diferenţe determină apariţia a două tipuri fundamentale de climă: oceanică şi continentală Transmisia calorică spre atmosferă a celor două tipuri de suprafeţe este diferită datorită deosebirilor esenţiale dintre caracteristicile lor calorice. De exemplu apa are un albedou mediu mai redus cu 10-20% în comparaţie cu uscatul (când nu este acoperit cu strat de zăpadă). Comparativ cu pământul, apa este transparentă, ceea ce permite radiaţiilor să pătrundă la mari adâncimi; în plus, mediul acvatic, prin mobilitatea lui accentuează transmiterea căldurii în sau dinspre adânc la suprafaţă. Suprafeţele acvatice cedează atmosferei 10% din căldura primită (restul fiind folosită preponderent pentru evaporare), faţă de uscat care cedează 40%. Deasupra uscatului, caracteristicile climatelor oceanice pot fi transmise în interior la mari distanţe dacă sistemul curenţilor atmosferici este orientat spre interiorul continentului şi dacă nu există bariere naturale (lanţuri muntoase) care să împiedice accesul spre interior. În climatele oceanice inerţia termică este mare, primăvara este mai rece decât toamna, lunile cu temperatura medie cea mai mare sunt august (în emisfera nordică) şi februarie (în emisfera sudică), lunile cu temperaturile medii cele mai scăzute sunt februarie (în emisfera nordică) şi august (în emisfera sudică). Temperaturile maxime

129 şi minime anuale se înregistrează în general cu două luni întârziere faţă de datele solstiţiilor. Faţă de uscat, deasupra oceanelor viteza vântului este mai mare, deoarece frecarea este mai redusă; din acelaşi motiv, pe oceane direcţia vântului este paralelă cu izobarele, în timp ce pe uscat ea este oblică faţă de acestea, iar depresiunile barice foarte adânci (ciclonii tropicali) când ajung pe uscat se distrug rapid. Umezeala este mai ridicată deasupra oceanelor şi de aceea ceaţa este mai frecventă în aceste zone; în schimb, deasupra uscatului nebulozitatea este mai accentuată. Valorile medii multianuale ale precipitaţiilor sunt mai mari deasupra oceanelor şi ţărmurilor comparativ cu uscatul, iar distribuţia precipitaţiilor pe parcursul sezoanelor diferă: climatul temperat continental se caracterizează printr-un semestru cald şi ploios, pe când în climatul temperat oceanic cantităţile de precipitaţii căzute în cele două semestre sunt comparabile (uneori sunt ceva mai mari cantităţile din sezonul rece). V e g e t a ţ i a nu prezintă o influenţă esenţială asupra climei comparativ cu influenţa inversă, a climei asupra vegetaţiei. Vegetaţia preia uneori parţial, alteori aproape total, rolul de suprafaţă activă modificând schimburile radiativ calorice şi de umezeală cu atmosfera, precum şi parametrii tuturor fenomenelor climatice. Influenţe majore nu se exercită însă decât asupra topoclimatelor, iar cea mai accentuată influenţă o are vegetaţia asupra microclimatelor. Modificarea regimului factorilor climatici în pădure va fi amănunţit tratată în partea a doua a lucrării. Z ă p a d a este (ca şi în cazul vegetaţiei) un efect, nu o cauză a climei. Odată apărută însă, are efecte esenţiale mai ales asupra regimului termic. Albedoul zăpezii este diferit de al suprafeţelor acvatice sau continentale lipsite de zăpadă. Terra are un albedou mediu de 35-40%, însă în timp ce în zonele polare albedoul are valori medii de 80%, la ecuator acesta este de 25%. Banchizele care acoperă mările şi oceanele polare din cauza grosimii şi conductibilităţii calorice reduse, nu permit pătrunderea spre suprafaţă decât a unei proporţii mici din fluxul caloric al curenţilor calzi ce ajung în aceste zone. Temperaturile medii şi minime mult mai ridicate de la polul nord comparativ cu cele de la polul sud se datorează faptului că deasupra banchizei polare, absorbţia radiaţiei solare este de două ori mai mare decât pe calotele glaciare continentale. Pe lângă albedou, zăpada sau gheaţa influenţează factorii climatici şi prin puterea mare de emisie, ceea ce determină formarea deasupra lor a anticiclonilor, inversiunilor termice, ceţei, norilor stratiformi. Gheţurile şi zăpezile permanente ocupă aproximativ 16 milioane km 2, adică 12% din suprafaţa uscatului. În zonele cu strat temporar de zăpadă, acesta are rol de protecţie pentru plantele de cultură, rădăcinile plantelor perene şi microfauna din sol. Prezenţa stratului de zăpadă modifică regimul termic al suprafeţei solului deoarece la topirea zăpezii se absorb cantităţi mari de căldură atât de pe suprafaţa solului cât şi din atmosferă, fiind astfel întârziată încălzirea şi instalarea primăverii. Relieful îşi manifestă acţiunea climatogenetică, nu numai prin intermediul altitudinii dar şi prin morfologie, înclinarea şi panta versanţilor. Relieful major al continentelor, prin modificarea circulaţiei generale a atmosferei poate influenţa caracteristicile şi distribuţia mezoclimatelor, pe când formele de relief cu altitudini şi

130 extindere mai reduse influenţează topoclimatele (de exemplu climatul luncilor inundabile, climatul platourilor, climatul versantilor etc.). În cazul reliefului înalt, apare şi zonalitatea climatică verticală. Sub acţiunea directă a suprafeţei active în cadrul topoclimatelor se diferenţiază microclimate, datorită particularităţilor unor suprafeţe restrânse. De exemplu, pe acelaşi versant se pot forma microclimate proprii pădurilor, păşunilor, parchetelor exploatate. Diferenţierile microclimatice nu se resimt decât în limitele stratului inferior de aer Clasificarea climatelor Există o mare variabilitate a condiţiilor fizico-geografice, şi o multitudine de elemente meteorologice care se pot asocia în mod diferit între ele; de aceea s-a simţit nevoia realizării unei sistematizări în vederea caracterizării climei diferitelor regiuni, adică a realizării unei clasificări a climatelor. Scopul clasificării climatice este acela de: a stabili grupa şi tipurile principale ale climei a preciza repartiţia geografică a acestora a descoperi analogii climatice pe suprafaţa Pământului. Clasificările climatelor sunt efective sau genetice. Clasificările efective (sau funcţionale) se realizează în funcţie de efectele climatelor asupra mediului geografic şi de valorile medii ale parametrilor climatici de bază. Clasificările genetice se fac în funcţie de condiţiile care generează climatele (Apostol, A., 2000). Prima clasificare climatică a fost făcută încă din antichitate, în funcţie de înclinarea diferită a razelor solare; clasificarea cuprindea o zonă caldă, una temperată şi una polară. Această clasificare a fost dezvoltată şi utilizată până în sec. al XIX-lea. Chiar şi în prezent se păstrează criteriile şi denumirile acestor zone climatice. În 1879, A. Supan a stabilit ca limită a zonei calde, izotermele medii anuale de 20 o C (limita palmierilor pe uscat şi a coralilor în mare la N şi a viţei de vie la S), a zonelor temperate izotermele de 10 o C, iar a zonelor reci izotermele de 0 o C ale lunii celei mai calde. În 1884, Wladimir Köppen a realizat prima clasificare climatică; aceasta a fost succesiv îmbunătăţită în 1918, 1923, 1931 şi 1936, ultima variantă fiind folosită şi în prezent. Clasificările climatice efective s-au realizat prin modificarea clasificării lui Koppen pe baza criteriului biogeografic de către C. Thornthwaite (în 1931 şi 1948), G. Trewartha (1937), C. Troll (1948) şi L. Emberger (1955). Thorthwaite a folosit ca principale criterii de clasificare gradul de umezire al climatelor, dat de raportul dintre precipitaţii şi evapotranspiraţie (adică pe baza indicelui de eficacitate a precipitaţiilor) şi temperatura. În 1948 M. Budîko a înlocuit acest indice de eficacitate a precipitaţiilor (care presupunea dificila determinare a evapotranspiraţiei) cu indicele de umezire (raportul dintre bilanţul caloric şi căldura necesară evaporării sumei medii anuale a precipitaţiilor). Pe baza efectelor pe care clima le exercită asupra peisajului geografic au mai fost realizate şi clasificările lui E. De Martonne (1909) şi L.Berg (1925). Clasificările climatice genetice sunt mai recente: B. Alisov a realizat între prima clasificare genetică completă, bazată pe criterii dinamice (circulaţia generală a atmosferei). În 1969 A. Strahler şi în 1974 B. Alisov au realizat clasificări utilizând atât criterii efective cât şi genetice.

131 Se menţionează în continuare succint câteva din caracteristicile a doua clasificări mai importante, Köppen şi Alisov. Clasificarea realizată de Köppen în 1936 a fost îmbunătăţită de Geiger în În funcţie de temperaturile lunilor caracteristice (în general luna cea mai caldă, iar pentru climatul tropical luna cea mai rece) şi a caracteristicilor pluviometrice, s-au evidenţiat 5 clase de climat: A tropical ploios, B uscat, C temperat, cald şi ploios, D boreal de pădure, E al zăpezilor veşnice. Aceste clase sunt subîmpărţite în 11 ordine sau tipuri fundamentale de climat, din care 3 au câte două variante. Fiecare ordin are la rândul lui subordine (fiecare notate cu litere mici) cu tipuri şi subtipuri (notate cu cifre). Astfel fiecare tip de climă este indicat printr-o formulă climatică realizată de un grup de litere, fiecare literă reprezentând o caracteristică climatică. Această clasificare prezintă însă şi unele deficienţe, nepermiţând raionarea climatică a unor teritorii mai restrânse şi folosind aceleaşi criterii la zonarea climatică în altitudine ca şi la cea latitudinală; din această cauză, regiuni cu aşezare geografică foarte diferită atât latitudinală cât şi altitudinală sunt încadrate în acelaşi tip de climat. La baza clasificării B.Alisov stau caracteristicile maselor de aer şi ale proceselor macrosinoptice şi ea cuprinde 7 zone climatice (4 fundamentale şi 3 de tranziţie). Zonele fundamentale se definesc prin existenţa unor mase geografice de aer care le sunt caracteristice, formându-se deasupra lor. În zonele de tranziţie nu se pot forma mase de aer, ele fiind periodic ocupate de mase de aer formate în zonele climatice fundamentale din apropiere; în aceste perioade, climatul zonei de tranziţie capătă caracteristicile zonei din care provine masa de aer instalată (caracteristicile climatice ale acestor zone se resimt mai ales în anotimpurile de tranziţie). Cele 7 zone climatice cuprind 22 de tipuri (continentale, oceanice, ale ţărmurilor răsăritene şi ale ţărmurilor apusene); subtipurile se deosebesc prin circulaţia atmosferică şi natura curenţilor oceanici care le influenţează Clima României Se formează sub acţiunea celor trei factori menţionaţi care determină existenţa unui climat temperat-continental, cu o accentuată diversitate teritorială. * În ţara noastră intensitatea radiaţiei solare directe poate depăşi în zilele senine 1 cal cm -2 în toate anotimpurile. În regiunile de câmpie din sudul ţării, radiaţia solară directă este de 1,4 cal cm -2 vara şi 1,1 cal cm -2 iarna. Aceste valori scad către nordul ţării, în special iarna, datorită scăderii cu 3-4 o a înălţimii soarelui deasupra orizontului. Sumele lunare şi anuale ale radiaţiei directe sunt foarte variabile în timp şi teritorial, datorită factorilor care modifică durata de strălucire a soarelui. Vara, sumele lunare în sudul ţării sunt de kcal cm -2, iar în nord 9-10 kcal cm -2. În timpul iernii sumele lunare se pot reduce chiar sub 1 kcal cm -2 în regiunile acoperite de ceaţă şi nori pe fundul văilor şi al depresiunilor frecvent acoperite. Culmile înalte ale Carpaţilor primesc iarna un surplus de radiaţie şi vara unt deficitare comparativ cu regiunile de câmpie şi depresionare. Radiaţia globală are pe întreg teritoriul ţării, cu excepţia zonei muntoase înalte, valori mai mari de 100 kcal cm -2 anual. Radiaţia globală are valorile cele mai mari în sudestul ţării şi scade spre nordul ţării. Repartiţia teritorială a valorilor radiaţiei globale depinde de circulaţia atmosferei şi de relief. Pe versanţii sud-estici ai Munţilor Apuseni şi ai Carpaţilor de Curbură, pe cei sudici ai Carpaţilor Meridionali şi pe cei estici ai

132 Carpaţilor Orientali, datorită înseninărilor produse de efectele de föhn în condiţiile advecţiei vestice şi nord-vestice, radiaţia globală înregistrează valori mai ridicate. * Albedoul, în condiţiile geografice foarte variate ale ţării noastre se schimbă în funcţie de căderea ploilor, de existenţa stratului de zăpadă, de fazele fenologice ale vegetaţiei. Valorile anuale ale bilanţului radiativ pentru sudul ţării sunt de kcal cm -2 şi de kcal cm -2 în nord. Durata medie anuală a strălucirii soarelui depăşeşte 2200 ore în regiunile de câmpie şi scade altitudinal până la 1600 de ore pe culmile înalte ale munţilor. Sumele lunare de ore cu soare variază foarte mult, având valori minime în decembrie în regiunile de câmpie şi deal (60-70 ore), iar pe culmile Carpaţilor în ianuarie (80-90 ore). Sumele lunare maxime se înregistrează în iulie (350 ore în estul Dobrogei) şi respectiv în august pe munţii înalţi (17 ore pe Vârful Omul). * Circulaţia generală a atmosferei influenţează fundamental clima ţării noastre. Circulaţia cea mai frecventă a aerului deasupra Europei, cu consecinţe directe asupra climei ţării noastre este determinată de cei 5 centri de acţiune ai atmosferei, caracteristici continentului european. Aceştia sunt: - anticiclonul subtropical azoric ce persistă deasupra Oceanului Atlantic şi se extinde în timpul verii spre nord, înlesnind pătrunderea maselor de aer oceanic deasupra Europei, mase de aer care se resimt şi deasupra ţării noastre, venind dinspre nord-vest şi vest. - anticiclonul siberian domină iarna deasupra Eurasiei, de la Carpaţi până în extremul Orient şi influenţează clima ţării noastre. În fazele de dezvoltare maximă, cei doi anticicloni se unesc, formând marea dorsală anticiclonică continentală care determină mişcări advective ale aerului în ţara noastră. Când dorsala se găseşte la nord de ţara noastră, ea determină advecţia de aer rece şi uscat din nord-est, iar când dorsala trece prin Peninsula Balcanică, bat vânturi calde şi umede din sud şi sud-vest. - depresiunea islandeză este foarte extinsă iarna şi redusă vara. În fazele de dezvoltare maximă a acestei depresiuni şi a anticiclonului azoric, contrastul baric foarte accentuat între aceste două regiuni determină o circulaţie puternică a aerului dinspre sudvest şi sud şi creşterea temperaturii iarna, creştere care se resimte până la noi. În fazele de reducere a acestor forme barice, când gradienţii barici orizontali sunt mici, circulaţia vestică slăbeşte, regiunile noastre intră sub influenţa vânturilor continentale reci şi uscate din est şi nord-est. - depresiunile mediteraneene determină perioade de încălzire iarna, precipitaţii abundente, contribuind la producerea fluctuaţiilor vremii în ţara noastră. - depresiunea central-asiatică acţionează în perioada caldă a anului, înlesnind pătrunderea în regiunile noastre a maselor de aer oceanic din vest, din zona anticiclonului azoric, atenuând caracterul continental al climei. Studierea situaţiilor sinoptice dintr-o perioadă mai îndelungată, a permis stabilirea distribuţiei câmpului baric mediu, care condiţionează circulaţia dominantă a aerului în Europa în fiecare lună. Astfel, în ianuarie, circulaţia aerului deasupra Europei se găseşte sub influenţa tuturor centrilor amintiţi anterior, iar România sub influenţa directă a anticiclonului siberian şi sub cea indirectă a depresiunilor mediteraneene. Ca urmare se produce advecţia din nord-est a maselor aer arctic continental sub forma Crivăţului. Acesta nu

133 depăşeşte în general culmile Carpaţilor, determinând în estul şi sudul ţării vreme rece şi uscată, iar în Transilvania şi zona de munte, timp ceva mai cald şi ninsori mai frecvente. La contactul în altitudine dintre acest aer rece şi masa de aer cald de deasupra se formează un strat continuu de nori ce poate persista zile în şir. În luna iulie, circulaţia aerului deasupra Europei este dirijată de anticiclonul azoric, de depresiunea islandeză şi de depresiunea din sud-vestul Asiei (cu centrul în Iran). Ţara noastră e situată sub câmpul baric mediu cu gradienţi barici orizontali mici, care determină o deplasare lentă a maselor de aer de origine atlantică şi continentalizarea lor. De aceea înnorările şi precipitaţiile ce se produc în interiorul acestor mase de aer au caracter local şi durată mică. Acestea sunt două scheme medii de circulaţie a aerului, însă poziţia şi intensitatea sistemelor barice ce influenţează clima ţării noastre nu sunt constante în timp şi spaţiu, ele se deplasează şi se dezvoltă neîncetat implicând tot atâtea scheme de circulaţie a atmosferei în regiunile noastre şi stări de timp deosebite. Cele mai mari scăderi de temperatură şi uneori viscolele din estul şi sud-estul ţării noastre sunt produse de invaziile de aer polar de la periferia estică a dorsalei anticiclonului scandinav şi de invaziile dinspre nord-est şi est de-a lungul periferiei sudice şi sud-vestice a anticiclonului din estul Europei. Aceste deplasări de aer devin violente, viscole, dacă în acelaşi timp se adâncesc depresiunile de deasupra Mediteranei şi Mării Negre. Încălzirile în anotimpul rece sunt produse de prezenţa deasupra Europei sudice a unui câmp de mare presiune şi de deplasarea lentă spre est, pe la periferia acestuia, a unor depresiuni din nordul Oceanului Atlantic care antrenează spre sud-estul Europei mase de aer umed şi cald. Invaziile de aer tropical din Africa de nord, relativ uscat şi fierbinte, se produc atunci când partea estică a Europei este ocupată de anticiclonul continental care se extinde până în nordul Africii. Aerul tropical determină în sudul ţării timp senin, temperaturi ridicate şi secetă. * Legat de factorii fizico-geografici, o mare importanţă o are lanţul carpatic, ce creează diferenţieri în repartiţia şi regimul fenomenelor atmosferice. De exemplu, vara, invaziile de aer rece din nord-vest şi vest în Transilvania sunt încetinite de acest lanţ muntos, iar prin ascensiunea forţată a aerului se produce răcirea adiabatică şi cad precipitaţii. Dacă masele de aer rece sunt mai dezvoltate pe verticală şi depăşesc munţii, determină, pe versanţii sudici şi estici apariţia fenomenelor de föhn. Iarna aerul rece care vine dinspre Rusia spre Peninsula balcanică, invadează adesea doar Câmpia Română pentru că este oprit de munţi. Influenţa Mării Negre nu se resimte decât pe litoral, deoarece în regiunile noastre predomină componentele continentale ale circulaţiei generale a atmosferei şi ele influenţează hotărâtor clima, nu apropierea de mare. TEMĂ DE CONTROL 1. Ce este clima? 2. Ce este regimul de timp caracteristic? 3. Care sunt principalii factori genetici ai climei? 4. Ce sunt climatele locale şi topoclimatele? Dar microclimatele? 5. Cum se face clasificarea climatelor? Evoluţia în timp a sistemelor de clasificare

134 6. Care sunt caracteristicile climei României? 7. Cum influenţează circulaţia generală a atmosferei şi relieful clima ţării noastre?

135 NOŢIUNI DE ECOLOGIE FORESTIERĂ PARTEA A II-A

136 CAPITOLUL 4 ECOSISTEMUL FORESTIER 4.1 Generalităţi Comparativ cu alte ecosisteme naturale terestre şi acvatice, ecosistemul forestier prezintă cea mai mare complexitate structurală şi funcţională, precum şi o remarcabilă stabilitate ecologică. Ecosistemele forestiere de pe teritoriul tării noastre de exemplu, prezintă o diversitate apreciabilă, în componenţa lor intrând peste 200 de specii lemnoase, peste 1000 de specii ierboase şi numeroase specii de muşchi, licheni, ciuperci, alge, bacterii, plante parazite şi semiparazite, alături de specii de animale (de la mamifere, păsări, reptile şi până la microorganismele animale). Ca regulă generală, numărul de specii creşte de la arbori la arbuşti, ierburi şi microfloră şi de la mamifere la microorganisme. Asemeni tuturor ecosistemelor şi cel forestier este capabil să primească, să prelucreze, să stocheze şi să cedeze materie, energie şi informaţie; el a fost comparat cu o uzină biochimică, nepoluantă, capabilă să producă substanţă şi energie cu un randament foarte ridicat, folosind ca materii prime energia solară, dioxidul de carbon, apa şi constituenţii minerali ai solului. Elementele componente ale unui ecosistem forestier sunt biocenoza forestieră şi biotopul forestier. 4.2 Biocenoza forestieră În ciuda marii diversităţi a populaţiilor de organisme componente, biocenozele de pădure au o compoziţie determinată şi un aspect destul de uniform, ce ia naştere dintr-o anumită distribuţie pe orizontală şi verticală a organismelor. Biocenoza forestieră este caracterizată printr-o mare complexitate structurală. Ea are anumite caracteristici (Doniţă, N., şi colab., 1977): Compoziţia, reprezentată de numărul de specii ce intră în alcătuirea biocenozelor. În cazul biocenozelor forestiere, acest număr este foarte mare. La noi în ţară, o treime din speciile de plante superioare (aproximativ 1250) intră în compoziţia biocenozelor forestiere. Lor li se alătură un număr şi mai mare de animale şi microorganisme. Cele mai complexe biocenoze, cu cel mai mare număr de specii sunt cele de şleau. Multitudinea nişelor ecologice permite convieţuirea unui număr mare de populaţii de plante, animale şi microorganisme. Faţă de alte biocenoze, pădurea are nişe suplimentare legate de arbori şi arbuşti (muguri, frunze, flori, fructe, seminţe, lemnul şi scoarţa tulpinilor, ramurilor, rădăcinilor). Multiplicarea nişelor este posibilă şi datorită stratificării descrise anterior. Suprafaţa activă. Aşa cum s-a precizat şi la caracteristicile populaţiilor de arbori, suprafaţa activă este cea mai mare comparativ cu a altor biocenoze terestre. Suprafaţa foliară este de ori mai mare decât suprafaţa de teren ocupată de ecosistemul forestier. La suprafaţa activă a arborilor se adaugă cea a arbuştilor, ierburilor, rădăcinilor. O altă suprafaţă (care chiar dacă nu este vital activă, intervine în schimburile de gaze

137 între atmosferă şi sol), este reprezentată de litieră. În ansamblu, biocenoza forestieră are o suprafaţă activă care întrece de de ori suprafaţa terenului ocupat. Alcătuirea spaţială. Biocenoza forestieră este caracterizată prin stratificare, atât în aer cât şi în sol. Straturile sunt cele mai numeroase tot în cazul biocenozelor de şleau: etajul I cei mai înalţi arbori: stejar, fag, frasin, ulm arbori etajul II speciile de amestec de talie mare tei, paltin, carpen, cireş etajul III carpen sau cărpiniţă, jugastru, arţar tătărăsc Partea supraterană arbuşti etajul IV etajul arbuştilor de talie mare etajul arbuştilor de talie mică măr şi păr pădureţ corn, păducel, alun salbe şi lemn câinesc subarbuşti Rubus caesius, Vinca minor ierburi Actea spicata, Dryopterix filix mas, Festuca sp. Aegopodium podagraria, Alium ursinum, Asperula odorata Asarum europaeum, Oxalis acetosella Orizont de frunze, crengi şi alte părţi căzute Zonă de tranziţie litiera Aceleaşi componente în stadiu avansat de mărunţire Orizont cu detritus Orizontul cu rădăcinile speciilor care au bulbi şi rădăcini (2-7 cm) Orizontul cu rădăcini de graminee (7-15 cm) Partea subterană Orizontul cu rădăcini de arbuşti- frasin, mojdrean (10-20 cm) Orizontul cu rădăcini de carpen, jugastru, sorb (20-50 cm) Orizontul cu rădăcini de tei (30-70 cm) Orizontul cu rădăcini de gorun ( cm) Pe acest schelet format din populaţiile de plante sunt distribuite speciile animale şi microorganismele biocenozei de pădure. Stratificarea este rezultatul specializării populaţiilor pentru utilizarea cât mai completă a mediului şi realizarea unei productivităţi ridicate. Piramida biomasei se alcătuieşte pe baza biomasei principalelor grupe funcţionale (figura 83).

138 Figura 83 - Piramida biomasei principalelor grupe funcţionale (după Reichle, din Doniţă N., ş.a., 1977) Datorită stocării unei cantităţi mari de biomasă în tulpinile, ramurile şi rădăcinile arborilor şi arbuştilor, baza piramidei este foarte largă. Consumatorilor şi descompunătorilor le revine însă din această cantitate o proporţie extrem de mică de biomasă. Aceste grupe se caracterizează în schimb printr-o mare capacitate de transformare a masei organice, ele reuşind să transforme şi să descompună aproape toată producţia netă a fitocenozei. Structura trofică într-o biocenoză forestieră este foarte complexă. Există lanţuri trofice principale pentru frunziş, rădăcini, fructe, seminţe, lemn, coajă. Se prezintă în continuare un exemplu de astfel de lanţ trofic principal pornind de la frunzişul producătorilor primari (tabelul 6). producători Frunzişul diverselor vegetale Lanţuri trofice principale, pornind de la frunzişul producătorilor primari specii consumatori de ordinul I consumatori de ordinul II consumatori de ordinul III cerb, căprior urs, lup, vulpe pureci iepure vulpe, bursuc, dihor, acvilă hermină, nevăstuică, bufniţă, şoim melci broaşte, şerpi, arici, vulpe, şoim viperă, şopârlă, arici privighetoare, erete geometride cinteză, grangur, himenoptere piţigoi, muscar, pitulice melolontidae liliac, cârtiţă, erete, şoim, vulpe şoim Structura biocenozei forestiere Tabelul 6 consumatori de ordinul IV căpuşe, purici Se determină prin analiza elementelor componente ale acesteia şi anume: populaţiile de arbori, populaţiile celorlalte plante autotrofe, populaţiile de mamifere, păsări, insecte etc., precum şi prin analiza relaţiilor intra şi interspecifice Elementele componente. P o p u l a ţ i i l e d e a r b o r i Arborii, prin dimensiunile şi numărul lor dau nota caracteristică ecosistemelor forestiere, le imprimă o fizionomie specifică. Ei sunt elementul constitutiv cel mai impunător şi dispun de cea mai ridicată capacitate competitivă, atât în atmosferă cât şi în

139 sol. Arborii sunt plantele de uscat care ating cele mai mari înălţimi şi cel mai mare volum pe individ (până la 1100 m înălţime şi 1200 m 3 în volum la Eucalyptus regnans). Populaţiile de arbori prezintă anumite caracteristici, cum sunt marea variaţie dimensională, puternica diferenţiere poziţională, deosebita longevitate, capacitatea ridicată de fotosinteză şi producere a biomasei, influenţa profundă asupra mediului abiotic. * M a r e a v a r i a ţ i e d i m e n s i o n a l ă se înregistrează atât în raport cu vârsta, cât şi la aceeaşi vârstă. Ca urmare a acestei variaţii dimensionale se observă o p u t e r n i c ă d i f e r e n ţ i e r e p o z i ţ i o n a l ă. Aceasta este determinată de locul în spaţiu ocupat de coroană şi respectiv de rădăcină chiar la arborii de aceeaşi vârstă. Astfel, arborii pot fi predominanţi, dominanţi, codominanţi, dominaţi şi copleşiţi. Pentru ambele caracteristici cauzele sunt de ordin genetic dar şi de ordin ecologic, deoarece dezvoltarea fenotipică depinde de cantitatea factorilor ecologici, de competiţia intra şi interspecifică precum şi de raporturile cu consumatorii din biocenoză. Diferenţierea poziţională are următoarele consecinţe: A. determină deosebiri în toate procesele individuale. Astfel, procesele de creştere diferă la arborii dominanţi faţă de cei dominaţi. În ciuda numărului lor apreciabil (până la 25% din populaţie), contribuţia arborilor dominaţi la acumularea de biomasă şi la fructificaţie este redusă (doar 5-6% din volum). Puieţii şi tineretul în populaţiile de arbori prezintă deosebiri importante în mersul proceselor vitale (de exemplu intensitatea fotosintezei şi transpiraţiei) faţă de arborii maturi. B. determină şi împrăştirea accentuată a părţii asimilatoare pe verticală în populaţiile de arbori precum şi deosebirea pronunţată structurală şi funcţională a frunzelor de lumină şi de umbră. O împrăştiere maximă se înregistrează în cazul arboretelor pluriene (de vârste diferite) şi una minimă la arboretele echiene (alcătuite din arbori de aceeaşi vârstă). Împrăştierea aparatului foliar depinde şi de cerinţele faţă de lumină: la speciile de lumină, dezvoltarea pe verticală a frunzişului este mai redusă decât la speciile de umbră. * M a r e a l o n g e v i t a t e a populaţiilor de arbori comparativ cu populaţiile oricăror altor specii de pe glob, atât vegetale cât şi animale. De exemplu Sequoiadendron giganteum poate atinge vârste de până la 4000 de ani. Longevitatea variază de la specie la specie; astfel, în pădurile temperate, molidul poate ajunge la 400 de ani, bradul la 300 de ani, fagul la de ani, paltinul de munte la 600 de ani, stejarul la 1500 de ani, carpenul la 150 de ani. Datorită longevităţii ridicate, structura pe vârste poate fi foarte variată; există astfel populaţii pluriene de brad sau fag din pădurile de amestec, care conţin indivizi cu o succesiune completă de vârste, de la puieţi la arbori bătrâni. Există şi specii la care populaţiile naturale de arbori au o structură pe vârste foarte uniformă, cum este cazul la speciile frecvent afectate de calamităţi (incendii, inundaţii, doborâturi de vânt), la care toţi indivizii au aproximativ aceeaşi vârstă. Longevitatea mare implică şi fructificaţia târzie a arborilor. Astfel, în masiv, molidul fructifică la de ani, bradul, fagul şi gorunul la de ani, paltinul şi frasinul la de ani, stejarul la de ani, carpenul la de ani, laricele şi pinul silvestru la de ani. * Arborii au o c a p a c i t a t e r i d i c a t ă d e f o t o s i n t e z ă ş i p r o d u c e r e a b i o m a s e i; o mare parte din biomasa produsă este acumulată în scheletul aerian şi subteran. Populaţiile de arbori domină şi controlează circuitul trofic şi energetic

140 din pădure, conservând peste 30 % din biomasa produsă şi oferind resursele necesare consumatorilor şi descompunătorilor, precum şi materia organică moartă, fiind şi cele mai mari furnizoare de necromasă din ecosistem. Arborii au o i n f l u e n ţ ă p r o f u n d ă a s u p r a m e d i u l u i a b i o t i c ceea ce determină formarea unui mediu intern propriu, specific doar biocenozei forestiere. Acest mediu modificat faţă de cel dinafara ecosistemului forestier determină o serie de adaptări structurale şi comportamentale ale celorlalte subsisteme componente; acestora, arborii le asigură în acelaşi timp adăpost şi un mediu propice dezvoltării. Populaţiile de arbori îşi exercită influenţa mai ales datorită scheletului foarte dezvoltat, întinderii părţii asimilatoare (care poate depăşi de ori suprafaţa de teren ocupată) care modifică regimul tuturor factorilor ecologici în interiorul biocenozei forestiere. C e l e l a l t e p o p u l a ţ i i d e p l a n t e a u t o t r o f e Populaţiile de plante autotrofe din straturile inferioare ce se dezvoltă sub arbori au o serie de particularităţi comune, ce reprezintă adaptări la mediul intern al pădurii. Principala adaptare este capacitatea acestor plante de a-şi desfăşura procesele de asimilaţie şi de producere a biomasei la intensităţi foarte reduse ale luminii (în general sub 20% şi chiar la 5-10% din lumina plină). Acest lucru este posibil deoarece plantele produc din aceeaşi cantitate de materie organică o suprafaţă foliară mult mai mare, reducând greutatea specifică a frunzei prin micşorarea cantităţii de ţesut mecanic şi protector, care nu este necesar în condiţiile ecoclimatului mai uniform şi mai umed din interiorul ecosistemului forestier. De asemenea, aşezarea orizontală pentru majoritatea frunzelor determină mărirea la maxim a suprafeţei de captare a luminii. La multe plante, frunzele sunt aşezate pe un singur nivel şi sunt dispuse în mozaic. Există o întreagă grupă de plante ierboase vernale sau efemeroide, care prezintă un decalaj fenologic, desfăşurându-şi întreg ciclul de dezvoltare înainte de înfrunzirea arborilor. O altă adaptare este reprezentată de concentrarea rădăcinilor tuturor plantelor din straturile inferioare ale pădurii în orizonturile superioare ale solului, unde fluxul de apă şi substanţe minerale este maxim. Multe din plantele ierboase din pădure dezvoltă tulpini subterane (bulbi, rizomi), în vederea înmulţirii vegetative, deoarece posibilitatea de a produce seminţe este redusă. Şi unii arbuşti (lemn câinesc, salbe, scumpie) sub masiv se înmulţesc tot vegetativ. P o p u l a ţ i i l e d e a r b u ş t i sunt un subsistem important în cadrul ecosistemelor forestiere, ei îndeplinind mai multe roluri. Astfel, arbuştii participă iniţial la constituirea stării de masiv. Datorită frunzişului bogat, arbuştii umbresc, protejează şi ameliorează solul, ferindu-l de uscăciune, înţelenire şi erodare, pregătind condiţii prielnice pentru regenerarea viitoare a pădurii. Arbuştii servesc drept hrană şi adăpost pentru populaţiile de insecte, păsări, mamifere etc. Efectivele populaţiilor de arbuşti sunt mult mai mici decât ale populaţiilor de arbori, fiind caracteristice mai ales pădurilor alcătuite din specii de lumină (ca pădurile de cvercinee de exemplu), sau pădurilor bătrâne şi rărite. În pădurile tinere, dese, sau în cele alcătuite din specii de umbră sau semiumbră (brad, fag, molid), populaţiile de arbuşti pot lipsi cu desăvârşire, apărând cel mult în luminişuri sau la liziera pădurii.

141 Subarboretul este mai bogat ca număr şi specii şi vegetează mai viguros în condiţii prielnice de climă şi sol. Speciile de arbuşti cel mai frecvent întâlnite sunt călinul, păducelul, socul, măceşul, alunul, salba moale şi cea râioasă, lemnul câinesc, caprifoiul, porumbarul, sângerul, cornul, paţachina, dârmoxul, scumpia, murul, zmeurul, clocotişul etc. P o p u l a ţ i i l e d e p l a n t e i e r b o a s e au talie mică şi în general biomasa realizată este redusă, dar datorită descompunerii rapide, rolul lor în circuitul ecologic şi biochimic al ecosistemului este apreciabil. Plantele ierboase sunt dispuse sub masiv neuniform, grupat, ocupând golurile lăsate de umbrele coroanele arborilor. Gruparea este determinată nu numai de lumina ajunsă la sol, dar şi de înmulţirea frecvent vegetativă a acestor plante. Plantele ierboase sunt puternic influenţate în apariţia şi dezvoltarea lor de condiţiile de sol şi arboret. Reflectând această influenţă, ele sunt, (ca şi populaţiile de arbuşti de altfel), un indicator sensibil al condiţiilor ecologice dar şi a stării arboretului. Cum puieţii speciilor forestiere se instalează şi se dezvoltă în pătura erbacee, competiţia puieţilor cu speciile ierboase este foarte importantă pentru regenerarea pădurii. P o p u l a ţ i i l e d e p l a n t e i n f e r i o a r e sunt reprezentate de actinomicete, ciuperci, alge, muşchi şi licheni corticoli. Acestea ocupă habitate şi nişe ecologice diferite, variate. Astfel, pe coaja arborilor se pot găsi muşchi, licheni şi alge corticole; ele fotosintetizează la intensităţi scăzute ale luminii. Au efective mari, dar produc o cantitate scăzută de biomasă. În aerul din pădure există numeroase bacterii, iar în litiera şi solul pădurii există mai ales floră descompunătoare şi microorganisme cu nutriţie chimiotrofă. Dintre acestea, importante sunt bacteriile şi ciupercile din litieră şi din sol precum şi ciupercile de micoriză (Spurr, S., Barnes, B., 1992). Micorizele e c t o t r o f e formează nişte teci în jurul radicelelor arborilor, hifele pătrund între celulele epidermice nu şi în interiorul lor. Astfel de micorize se întâlnesc la molid, brad, fag, mesteacăn, stejar, salcie etc. Micorizele e n d o t r o f e nu formează teci, ci filamente care pătrund în interiorul şi între celulele epidermice şi se extind în sol. Numărul de specii de ciuperci endomicoritice este mai mic. Endomicorize s-au identificat la paltinul de munte, arţar, frasin, plop, cireş, nuc etc. Prezenţa micorizelor este esenţială pentru buna dezvoltare a numeroase specii de arbori, mai ales pe soluri sărace şi uscate. S-a observat că frecvenţa micorizelor este mult scăzută în condiţii edafice favorabile. Micorizele sunt indispensabile speciilor subalpine, care vegetează pe soluri în care procesele de mineralizare sunt blocate de temperaturile scăzute (Fischesser, B., 1998). Arborii au numeroase beneficii în urma relaţiilor de cooperare cu ciupercile de micoriză. Astfel, ciupercile concentrează o cantitate sporită de apă şi substanţe nutritive în rizosferă Arborii micorizaţi sunt capabili să absoarbă o cantitate mai mare de fosfor, şi azot din solurile sărace în aceste elemente, comparativ cu arborii nemicorizaţi. Puieţii micorizaţi rezistă mai bine la secetă decât ceilalţi.

142 Micorizele măresc mult suprafaţa de absorbţie a sistemului radicelar al gazdei şi de asemenea hifele ciupercilor pot explora un volum mai mare de sol decât sistemul radicelar al arborilor. În plus, micorizele îşi protejează gazda de agenţii patogeni prin bariera fizică reprezentată de teaca ce o formează în jurul rădăcinilor, precum şi prin antibioticele pe care le elimină. Micorizele nu fixează azotul, dar sunt asociate cu şi pot stimula organisme care fac acest lucru. Ele pot de asemenea să transforme substanţe organice complexe şi substanţe minerale în substanţe asimilabile. Micorizele sunt importante în circuitul nutrienţilor. Ele absorb şi transferă elementele nutritive şi servesc drept rezervoare de nutrienţi, care altfel ar putea fi levigaţi pe profilul solului. Corpurile fructifere ale acestor ciuperci cuprind cantităţi substanţiale de elemente nutritive. Ele se descompun sau sunt consumate de insecte sau animale mai mari. Din acest motiv, ele constituie o efemeră dar concentrată sursă de nutrienţi pentru descompunători sau pentru consumatorii animali. Datorită numeroaselor efecte benefice ale micorizelor, în străinătate s-au pus la punct metode de inoculare artificială a micorizelor la puieţii produşi în pepiniere în vederea realizării plantaţiilor. Procentul de prindere a acestora este net superior în comparaţie cu puieţii nemicorizaţi. Microflora este caracterizată prin efective foarte mari ale populaţiilor ( ) şi biomasă redusă (zeci sau sute de kg la m 2 ). Rolul ecologic al microflorei este însă major, prin participarea la descompunerea substanţelor organice moarte ea asigurând continuitatea ciclurilor biologice ale ecosistemului. În ecosistemul forestier şi bacteriile joacă un rol important, mai ales cele fixatoare de azot, acest element fiind indispensabil vieţii, deoarece intră în structura aminoacizilor şi a acizilor nucleici. Fixarea azotului poate fi realizată de bacterii libere sau simbionte cu plante sau animale. Exemple de fixatori liberi sunt genurile Azobacter, Clostridium, Klebsiellea etc., iar de fixatoare simbionte genurile Rhisobium, Anabaena, Nostoc, Frankia, Citrobacter. Gazdele fixatoarelor de azot simbionte sunt foarte numeroase (după cum am menţionat anterior): pteridofite, briofite, licheni, gimnosperme şi angiosperme dar şi animale fitofage care consumă lemn, celuloză şi nu o pot digera (termitele de exemplu). În cazul acestei simbioze, gazda beneficiază de avantajul aprovizionării cu azot asimilabil, iar bacteriile au acces la hidrocarbonaţii produşi ai sintezei, deci în ultimă instanţă la energia solară; în plus, gazda oferă bacteriei locul de trai, precum şi protecţie împotriva microorganismelor consumatoare de bacterii. Integrarea cea mai avansată între astfel de bacterii şi plante este între leguminoase şi speciile de Rhisobium, ca rezultat al interacţiunii acestora rezultând noduli radicelari şi sintetizându-se un compus nou pentru întregul regn al plantelor leghemoglobina care are rolul de a fixa oxigenul pentru a împiedica contactul acestuia cu nitrogenaza, enzima specială care intervine în fixarea azotului produs de bacterii. P o p u l a ţ i i l e d e a n i m a l e P o p u l a ţ i i l e d e i n s e c t e prezintă o zonalitate verticală în funcţie de vegetaţie şi de condiţiile de climă. Bineînţeles, ca şi pentru alte specii de plante şi animale, există specii de insecte euritope sau cosmopolite, care suportă variaţii mari ale

143 factorilor abiotici şi au o extindere mare, fiind întâlnite în mai multe etaje de vegetaţie. În general insectele reprezintă 80% din totalul speciilor animale şi sunt bine reprezentate şi în ecosistemele forestiere. În prezentarea speciilor de insecte pe formaţiuni forestiere sunt luate în considerare insectele cele mai tipice, cele mai numeroase, cele care prezintă particularităţi deosebite sau cele care sunt ameninţate cu dispariţia.. * În m o l i d i ş u r i ş i a m e s t e c u r i d e r ă ş i n o a s e atrag atenţia speciile de Siricidae, care îşi depun ouăle în arborii sănătoşi; larvele se dezvoltă apoi timp de mai mulţi ani în interiorul lemnului, unde sapă galerii pe care le umplu cu rumeguşul rezultat. Uneori se poate vedea ieşind dintr-o mobilă sau un parchet noi, o insectă mare: viespea lemnului de răşinoase (Syrex gigas), a cărei larvă infestase arborele din care s-a confecţionat mobila sau parchetul. De existenţa larvelor de Siricidae depinde un Ichneumonid, Rhyssa persuasoria; această insectă prezintă un ovipozitor pe care îl foloseşte ca pe un burghiu minuscul, cu care forează în lemn până la câţiva centimetri, pentru a ajunge la larvele de Siricidae în care, sau lângă care, îşi depune oul, larva ei urmând să aibă astfel hrana asigurată. Numeroase alte larve de Ichneumonidae se hrănesc în acelaşi fel, contribuind la menţinerea sub control a dăunătorilor. O altă insectă cu rol în reglarea efectivelor de insecte fitofage este Cicindela silvicola, la care atât adultul (care seamănă cu un coleopter, fiind capabil să se deplaseze pe sol cu repeziciune dar şi să zboare) cât şi larva, sunt prădători, consumând multe insecte. Larva îşi sapă o galerie lungă de cm în care stă la pândă pentru a-şi prinde prada. Furnicile de pădure sunt reprezentate prin mai multe specii cu aspect asemănător şi populează în număr mare solul forestier contribuind activ la menţinerea echilibrului ecologic în pădure: furnicile joacă un rol fundamental în formarea humusului prin incorporarea în sol a unei mari cantităţi de resturi vegetale folosite pentru construcţia furnicarului. furnicile amestecă litieră, sol, transportă seminţe consumă o cantitate mare de insecte adulte, omizi, larve. Speciile de furnici sunt prezente în ecosistemele de la toate latitudinile, fiind adaptate la climate variate, de la deşert la zona alpină. Au densităţi absolute ridicate (între şi indivizi la hectar) şi un număr impresionant de specii (6 000 identificate şi cel puţin încă care îşi aşteaptă denumirea latină). Furnicile prezintă adaptări uimitoare şi o viaţă socială deosebit de complexă. Au apărut pe Pământ acum 40 milioane de ani şi s-au răspândit de atunci pe întreg globul (Fischesser, B., 1998) În ecosistemele forestiere din zonele temperate există două specii principale: Formica rufa (furnica roşie, cu pilozitate accentuată) şi Formica polyctena (furnica de pădure, cu pilozitate redusă). Între cele două specii există o serie de deosebiri: Formica rufa construieşte furnicare gigantice (au fost semnalate în Ardenii belgieni furnicare de 2,5 metri înălţime şi 10 metri diametru la bază) pentru populaţiile ei, care nu sunt foarte numeroase. Fiecare furnicar nu are decât o regină şi adăpostul este construit sub coronamentul pădurii. Formica polyctena în schimb, preferă poienile însorite, furnicarele ei sunt mai mici şi foarte populate, adăpostind mai multe regine care coabitează fără conflicte.

144 Caracteristic acestei specii este constituirea unor supercolonii provenite din divizarea unei colonii-mamă, cu care rămân în contact permanent (s-au semnalat colonii uriaşe alcătuite din 58 de furnicare principale şi 31 secundare legate între ele prin 7,5 km de drumuri parcurse de un trafic intens, sau altele numărând câteva sute de furnicare răspândite pe o suprafaţă e 30 ha, în Franţa; în Elveţia a fost identificată o colonie şi mai mare, ale cărei 1200 de furnicare ocupau o suprafaţă de 70 ha şi erau legate între ele de piste cu lungimea totală de 100 km). La furnicile roşii, furnicarul are 4 etaje şi are spre exterior un strat de 5-20 cm grosime, confecţionat din particule de nisip parţial aglomerate cu ace de conifere, cu bucăţi de iarbă sau frunze uscate; această epidermă este perforată de orificii (ale căror dimensiuni sunt modificate de lucrătoare în funcţie de condiţiile climatice), care este foarte eficace în reglarea termică a furnicarului (absoarbe perfect căldura şi este impermeabil la cele mai violente ploi). Centrul furnicarului este reprezentat de un amalgam omogen de rămurele, parcurs de galerii cu o traiectorie capricioasă care conduc la camere etajate. Acest labirint înconjoară de obicei o cioată de arbore care este inima furnicarului, unde există o temperatură optimă pentru creştere. Orificiile de ieşire în exterior sunt închise seara sau pe timp de ploaie. După partea principală a furnicarului care se adânceşte în pământ câteva zeci de centimetri, urmează o zonă de tranziţie (un amestec de particule în curs de humificare şi fragmente de rocă în descompunere), apoi urmează adăposturile de iarnă. Acest dom este gigantic în comparaţie cu dimensiunile furnicilor (de ori mai mare decât talia acestora). Atmosfera în interiorul furnicarului este deosebită, foarte umedă şi bogată în dioxid de carbon, acidă şi impregnată cu substanţe antibiotice, anticriptogamice secretate de furnici. Dacă furnicile dispar, materialele din care este construit furnicarul putrezesc foarte repede. Temperatura în interiorul adăpostului este întotdeauna foarte diferită de cea din exterior. Vara ea rămâne constantă, optimă pentru dezvoltarea larvelor, putând uneori să depăşească cu 20 o C temperatura de afară. Spre sfârşitul perioadei active, temperatura scade, iar începând din octombrie, pe tot parcursul sezonului rece atmosfera internă a furnicarului este glacială. Domul are rolul de a limita pierderile de căldură şi de a menţine în interior umiditatea necesară: în partea superioară a furnicarului se formează un strat de vapori de apă care ziua urcă din straturile profunde şi care împiedică noaptea pierderile prin radiaţie. În plină zi evaporarea este cea care limitează încălzirea. La toate acestea se adaugă asigurarea ventilaţiei prin lărgirea sau diminuarea diametrului orificiilor de ieşire în exterior ale galeriilor. Această atmosferă constantă şi optimă pentru dezvoltare menţinută permanent în interiorul furnicarului, permite furnicilor să se înmulţească la fel de bine şi în regiunile nordice sau în etajul alpin. Furnicarul modifică solul în zona în care este amplasat: galeriile nenumărate favorizează aportul de apă şi aer, iar fiecare furnicar presupune câteva sute de kilograme de pământ răscolit şi amestecat cu materii vegetale. Înmulţirea este asigurată de reproducători, indivizi specializaţi, aripaţi, de dimensiuni mai mari, care ies din furnicar prin galeriile şi orificiile lărgite special în acest scop de lucrătoare. Femelele zboară pe distanţe mici şi rămân în aşteptarea masculilor care uneori se luptă pentru ele. Femelele se împerechează cu mai mulţi masculi acumulând o cantitate de spermatozoizi care le va fi suficientă pentru întreaga viaţă.

145 Îngrămădirea de furnici din perioada împerecherii este o ocazie folosită din plin de păsări şi insecte prădătoare. Masculii mor toţi în două-trei zile nefiind capabili să se hrănească, să se apere sau să regăsească furnicarul. Şi dintre femele puţine supravieţuiesc, dar cele care reuşesc îşi amputează aripile şi încearcă să creeze o nouă societate. Potenţiala regină a furnicilor roşii pătrunde în furnicarul unei alte specii (Serviformica fusca) îi omoară regina şi îi ia locul, aservindu-şi lucrătoarele acesteia. Treptat, depunând câte 300 de ouă pe zi va înlocui toţi indivizii speciei străine cu proprii descendenţi. Furnicile roşii nu tolerează mai multe regine, pe cele în plus le omoară. Dimpotrivă, furnica de pădure acceptă în acelaşi furnicar şi 5000 de regine; astfel, o femelă fecundată din această specie trebuie doar să aterizeze în apropierea unui furnicar al propriei specii: lucrătoarele (femele sterile datorită atrofierii ovarelor) o resping la început, până când una dintre ele îi va da ceva de mâncare şi noua regină va fi acceptată în furnicar alături de celelalte. După o perioadă de timp, colonia devine suficient de puternică pentru a se scinda în colonii fiice, dotate fiecare cu efectivul ei de regine. Chiar dacă aceste colonii fiice se află la sute de metri de colonia din care au provenit, rămân în contact permanent cu aceasta, între ele desfăşurându-se un trafic intens de materiale, alimente, ouă, larve, pupe. Reginele (care trăiesc ani comparativ cu lucrătoarele care trăiesc 2-4 ani) controlează structura întregii societăţi a furnicilor prin feromonii pe care îi emit, prin depunerea de ouă cu potenţialităţi diferite, determinând astfel repartiţia efectivului populaţiei între diferite caste după nişte reguli ale acţiunii şi feed-back-ului foarte complexe. La stabilirea castei unui viitor individ participă uneori şi lucrătoarele, care pot să influenţeze printr-un anumit tip de îngrijire dezvoltarea larvei, pe care o pot orienta într-o anumită direcţie. Lucrătoarele curăţă fără încetare cu salivă ouăle produse de regină pentru a le feri de eventuali paraziţi; datorită acestui aport permanent de salivă ouăle se umflă lent, dar constant. După câteva săptămâni de astfel de tratament, lucrătoarele sparg coaja şi încep să hrănească larvele eclozate cu picături lichide şi le asigură aceeaşi igienă ca ouălor. După câtva timp larva se împupează într-un cocon din mătase pe care îl produce singură; după finalizarea noii etape de dezvoltare, celelalte furnici o vor ajuta să rupă coconul din care va ieşi o furnică de mici dimensiuni, albicioasă, care se va pigmenta în câteva zile. Ea îşi va începe activitatea îndeplinind diverse sarcini; întâi în interiorul furnicarului (amenajarea galeriilor şi camerelor, îngrijirea ouălor şi larvelor, alimentarea viitoarelor femele şi viitorilor masculi), apoi, după 40 de zile, va ieşi şi în exterior, pentru a contribui la construcţia furnicarului, la recoltarea sucului dulce al păduchilor sau la capturarea insectelor. Pentru aceasta, furnicile parcurg pistele care împânzesc împrejurimile furnicarului şi care conduc la arborii cu păduchi sau la terenurile de vânătoare. Pistele (scurte la furnicile roşii) pot atinge sute de metri la furnicile de pădure; traseul lor este stabil şi ele formează o adevărată reţea rutieră care este menţinută cel puţin un sezon, uneori chiar mai mulţi ani în şir. Între furnici şi păduchii de plante s-au stabilit relaţii de protocooperare: furnicile consumă lichidul dulce excretat de păduchi (aceştia, pentru a ingera o cantitate suficientă de proteine absorb un excedent de zahăr pe care îl elimină sub forma unor picături de suc dulce), oferindu-le în schimb păduchilor protecţie împotriva eventualilor duşmani. Mai mult, furnicile se asigură de perpetuarea păduchilor, adăpostindu-le iarna ouăle în furnicar şi transportându-le din nou primăvara pe plante care să le ofere hrană din belşug.

146 Pentru a consuma lichidul produs de păduchi, furnicile le pipăie abdomenul cu antenele, ceea ce îi determină pe aceştia să ridice abdomenul, de unde cad picăturile de lichid dulce. După ce furnicile consumă o mare cantitate de suc se întorc la furnicar unde le oferă (prin regurgitare) din acesta tuturor lucrătoarelor care solicită acest lucru, folosind limbajul tactil. Fiecare dintre lucrătoare la rândul lor, transmit lichidul mai departe congenerelor din jur. Acest comportament altruist este de altfel general: nu numai sucul păduchilor, dar şi orice alt aliment sau pradă sunt aduse neatinse în furnicar unde sunt împărţite în mod egal. Regimul alimentar ar furnicilor este alcătuit din insecte, larve şi omizi (în proporţie de 40 %), suc dulce secretat de păduchi (40%), sevă (10%), seminţe (5%), ciuperci pe care le cultivă în furnicar (5%) figura % 40% 5% 5% 40% insecte suc păduchi sevă seminţe ciuperci Figura 84 - Regimul alimentar al furnicilor (după Fichesser, B., 1998) Din totalul insectelor pe care le consumă furnicile, 50% sunt dăunătoare pădurii, 30% indiferente şi doar 20% utile. Ca urmare, arborii de pe un perimetru de 18 m în jurul furnicarului sunt protejaţi împotriva insectelor dăunătoare. Sunt preferate larvele insectelor fitofage deoarece sunt lipsite de arme de apărare şi sunt prea lente pentru a se salva fugind. Prada este muşcată şi rana stropită apoi cu acid formic. Dacă insecta este prea mare sau prea rezistentă (un coleopter de exemplu), furnicile o atacă în grup şi o paralizează stropind-o cu acid formic. Datorită numeroaselor efecte benefice exercitate de furnici în ecosistemele forestiere din care fac parte, în unele ţări s-au realizat populări artificiale (în Italia care a importat din Austria, sau în Canada unde au fost introduse pentru a combate dăunători specifici şi a reface terenurile distruse în urma incendiilor). În marea majoritate a ţărilor central-europene furnicile de pădure sunt protejate prin lege. O altă specie de furnici, Camponotus ligniperda (furnica mare neagră) este dăunătoare, atacă speciile de răşinoase, exemplare sănătoase sau bolnave. Preferă trunchiurile în descompunere, atacate de ciuperci de lemn. Alte insecte comune în pădurile de răşinoase sunt Ipidae-le, reprezentantul tipic fiind Ips typogrphus. Aceste insecte atacă mai ales arborii bătrâni şi slăbiţi de boli, dezrădăcinaţi sau rupţi. Arborii sănătoşi se apără înecând insectele în răşină. Dacă insectele ajung să se înmulţească (după doborâturi de vânt) pot să atace şi arbori sănătoşi, devenind extrem de numeroase. Speciile de Ipidae se recunosc după forma caracteristică a galeriilor săpate de larve în liber, galerii care întrerup circulaţia între rădăcini şi ramuri.

147 Această insectă ce poate deveni dăunătoare, este pradă pentru Thanasimus formicarius, un coleopter care parcurge de primăvara până toamna scoarţa arborilor bolnavi sau doborâţi în căutarea Ipidae-lor. Şi larvele acestui gândac consumă tot Ipidae în diverse stadii de dezvoltare. Printre coleopterele prădătoare utile din pădurile de conifere mai poate fi menţionat Carabus hortensis (gândacul de grădină) care este întâlnit şi în pădurile de foioase şi chiar în grădini. În pinete sau amestecurile cu pin apare dintre himenoptere Diprion pini (viespea cu ferăstrău a acelor de pin) ale cărei larve consumă ace de pin, putând să lase arborii în întregime desfrunziţi. Acest dăunător este însă parazitat de un număr mare de insecte şi consumat de multe vertebrate, astfel încât rareori se înmulţeşte în masă. Dintre lepidoptere, se menţionează specia Bupalus piniarius; dacă această specie se înmulţeşte în masă 2-3 ani, are loc şi o proliferare a Ichneumonidae-lor din specia Pimpla instigator care îşi depune ouăle în larvele fluturelui. Un alt lepidopter este Lymantria monacha (omida păroasă a molidului) care s-a înmulţit apreciabil în urma extinderii culturilor artificiale de molid. Omizile acestei specii sunt capabile să distrugă arborete întregi. Şi această specie are numeroşi prădători (coleopterul Calosoma sycophanta, liliecii, piţigoii, cucul) şi paraziţi (specii de Tachinidae muşte, Ichneumonidae, Braconidae). * În a m e s t e c u r i l e d e r ă ş i n o a s e c u f a g ş i f ă g e t e, entomofauna este foarte variată (Stastny, K., 1993). Se dau doar câteva exemple: pe spatele frunzelor de fag se pot observa păduchele Phyllapis fagi, precum şi Cryptococus fagisuga (păduchele lânos al fagului), care trăieşte în colonii pe trunchiuri şi ramuri formând mari plăci albe, ca şi cum arborele ar fi acoperit cu chiciură. Sub scoarţa arborilor bătrâni de fag trăieşte un coleopter roşiatic Endomychus coccineus care se hrăneşte cu filamente miceliene. Sub scoarţa buturugilor se găsesc numeroşi gândaci din specia Ditoma crenata care consumă larve, în special pe cele de Ipidae. În făgete se întâlneşte de asemenea un dipter, Mikiola fagi care provoacă apariţia unor gale roşiatice pe frunze. * În s t e j e r e t e se întâlneşte cel mare număr de insecte. Stejarul are de altfel cel mai mare număr de insecte dăunătoare 130 de specii de coleoptere, 150 de specii de lepidoptere şi aproximativ 60 de specii de Cynipidae. Cynipidae-le seamănă cu nişte viespi de mici dimensiuni care determină apariţia galelor. Femelele înţeapă frunzele şi depun un ou din care iese o larvă ce secretă substanţe care determină proliferarea excesivă a ţesuturilor frunzei, din care se hrăneşte larva în interiorul galei. Cele mai cunoscute gale sunt cele produse pe frunze de Cynips quercusfolii şi galele de culoare roşie de pe ramurile tinere produse de Biorrihza palida. Coleopterul tipic stejeretelor este Lucanus cervus (rădaşca); larva sa imensă atinge 10 cm lungime şi trăieşte 5 ani în lemnul descompus al buturugilor. Alte coleoptere a căror dezvoltare are loc exclusiv în interiorul trunchiurilor de arbori forestieri sunt Cerambycidae-le. În trunchiurile căzute trăieşte Plagionotus arcuatus (croitorul viespe), de culoare neagră, cu dungi negre arcuite şi marele Cerambyx cerdo (croitorul mare al lemnului de stejar) care are corpul lung de 5 cm, antenele de 10 cm; această specie este pe cale de dispariţie în Europa. Insecta matură caută răni din care curge sevă; larva sapă galerii mari în stejarii bătrâni. Tot în stejerete, dintre Lepidoptere sunt de menţionat Tortrix viridana (molia verde a a stejarului), de dimensiuni mici, de culoare verde, ale cărei omizi pot consuma în

148 întregime aparatul foliar al stejarilor, precum şi Lymantria dispar (omida păroasă a stejarului), tot un defoliator periculos care, ca şi Lymantria monacha serveşte drept aliment preponderent pentru Calosoma sycophanta la care larvele şi adulţii sunt carnivore şi se hrănesc cu larve şi nimfe; de asemenea, aceste insecte caută în special larvele din care se vor dezvolta femele, din care cauză sunt foarte utile. * În z ă v o a i e, dintre coleoptere, pe plopi şi sălcii trăiesc Chrysomelidae roşii, Melasoma populi, Melasoma tremulae (gândacii roşii de trunchi ai plopului) şi Melasoma saliceti (gândacul roşu de trunchi al salciei). Larvele şi insectele adulte sunt defoliatoare; nu reprezintă o ameninţare decât în culturile artificiale de plop. Scolytus scolytus (gândacul mare al scoarţei ulmului) este dăunător mai ales pentru că transportă sporii ciupercii Graphium ulmi. Coleopterul Lytta vesicatoria (cantarida) de un verde frumos, poate devora arborii în întregime. Conţine cantaridină, o substanţă cu miros specific, care este şi o otravă puternică. Larva ei parazitează cuiburile de viespi. Larvele speciilor Saperda populnea (croitorul ramurilor de plop) şi Saperda carharias (croitorul mare al plopului) sapă galerii în lemn diminuând calitatea acestuia. Insectele, înafară de etajarea menţionată, prezintă o stratificare determinată de hrana consumată: astfel, sunt insecte defoliatoare, insecte de tulpină, insecte sugătoare, insecte de seminţe şi fructe. În ecosistemele forestiere, insectele: asigură polenizarea, jucând prin aceasta un rol fundamental constituie hrana pentru numeroşi consumatori contribuie la descompunerea substanţei organice precum şi la procesul de formare şi evoluţie a solurilor. Alături de insecte şi larvele lor (coleoptere, himenoptere, larve de diptere, lepidoptere) la afânarea şi aerisirea solului, la formarea humusului şi descompunerea substanţelor organice participă şi acarieni, protozoare, colembole, nematode, rotiferi, gasteropode (vezi subcapitolul 4.4.1). Fauna solului, precum şi speciile de a m f i b i e n i şi r e p t i l e prezintă şi ele o zonalitate în funcţie de vegetaţie (Mohan. G., Ardelean, A, 1993). ** Astfel, în m o l i d i ş u r i, dintre reptile cel mai frecvent se întâlnesc vipera neagră (Vipera berus), vipera cu corn (Vipera ammodytes) şi şopârla de munte (Lacerta vivipara), iar dintre amfibieni, broasca roşie de munte (Rana temporaria), broasca roşie de pădure (Rana dalmatina), broaştele râioase (verde şi brună) (Bufo viridis, Bufo bufo), şi tritonul de munte (Triturus alpestris). De menţionat că speciile de broască sunt euritope, întâlnindu-se frecvent şi la altitudini mai joase. Şopârla de munte preferă locurile umede şi slab încălzite, prin pajişti şi păşuni. Se ascunde pe sub pietre, scoarţa copacilor, prin găuri, sub rădăcini. Se hrăneşte cu diferite insecte, păianjeni, râme, melci, omizi. Viperele sunt şerpi veninoşi care trăiesc în locuri însorite, pietroase, mărăcinoase, în zmeurişuri. Muşcătura lor poate fi mortală. Se hrănesc cu lăcuste, broaşte, şopârle, păsărele şi puii acestora, cu şoareci de pădure şi de câmp. Hrănindu-se, de regulă, cu animale mult mai voluminoase decât corpul lor, ofidienii prezintă o serie de adaptări în acest sens. Astfel, cavitatea bucală este mult dilatabilă. Mandibula este formată din două jumătăţi, unite printr-un ligament elastic, asigurând lărgirea gurii. Dinţii sunt conici, foarte ascuţiţi şi curbaţi spre fundul gurii. Astfel ajută la introducerea prăzii în gură şi o

149 opresc să mai iasă afară. Mecanismul înghiţirii se realizează prin mişcările alternative, dinainte-înapoi, ale celor două jumătăţi ale mandibulei. Şerpii, înghiţind prada nemestecată, dinţii nu le servesc la masticaţie. Înghiţirea unei prăzi voluminoase este înlesnită şi de secreţiile abundente ale glandelor salivare. Pereţii esofagului şi stomacului sunt foarte elastici şi permit prăzii voluminoase să înainteze lent. Tot ca o adaptare la înghiţirea unei prăzi întregi, voluminoase, sternul lipseşte iar coastele sunt foarte mobile, uşurându-se astfel dilatarea stomacului. Viperele îşi înghit prada după ce au omorât-o în prealabil cu venin. Vipera neagră este mai mult nocturnă. Pe vreme noroasă devine foarte agresivă; muşcătura uneori mortală. Puii încep să vâneze imediat după naştere. Vipera cu corn este întâlnită la noi în Munţii Olteniei şi Banatului. Exemplarele montane sunt mai puţin agresive; muşcătura viperei cu corn este mai periculoasă decât a viperei negre. Rana temporaria şi Bufo bufo sunt specii cunoscute pentru deplasările lor în masă spre locurile de reproducere, în lunile februarie-martie. Mai puţin cunoscute, deoarece sunt mai puţin spectaculoase şi mai eşalonate în timp sunt deplasările indivizilor aceloraşi specii în timpul toamnei, după ce s-a sfârşit reproducerea, spre locurile de hibernare. Instinctiv, batracienii din acelaşi loc migrează în aceeaşi perioadă. Broaştele consumă insecte, viermi, omizi, moluşte; au neapărată nevoie de mediu acvatic pentru reproducere. Rana temporaria se reproduce în bălţi mari, temporare sau permanente ; vânează mai mult către seară, ferindu-se de căldură. Iernează înfundându-se în mâl şi numai rareori pe sub pietre sau ierburi. Rana dalmatina foloseşte uneori pentru reproducere bălţi şi băltoace temporare rezultate din topirea zăpezii care seacă foarte repede, fără să mai permită metamorfoza larvelor. Deseori întreaga populaţie de adulţi se reproduce într-o singură baltă, realizând aglomerări de sute de indivizi. Este o specie terestră, indivizii fiind foarte agili, capabili de sărituri lungi, uneori peste 2 m. Este activă atât ziua cât şi noaptea. Ziua se ascunde pe sub frunzele moarte. Sexele iernează separat (femelele în frunzişul mort, masculii pe fundul apelor) din octombrie până în februariemartie Tritonul de munte este mai acvatic decât alte specii de tritoni, rămânând în apă până toamna târziu. Iernează sub pietre, muşchi, sub rădăcina arborilor, dar de preferinţă între plante submerse din bălţi mici. Reproducerea are loc în general prin aprilie. La altitudini mari, în lacurile acoperite mare parte din timp cu gheaţă, nu părăseşte practic de loc apa, reproducerea având loc mai târziu, până în luna august, larvele iernând înainte de metamorfoză. În aceste condiţii vitrege adulţii se reproduc de obicei o dată la doi ani. Nu suportă temperaturile ridicate, dar este foarte rezistent la temperaturi scăzute. Longevitatea, după exemplarele ţinute în captivitate, poate fi până la 15 ani. În unele zone, în special cele calcaroase, cvasiabsenţa locurilor de reproducere duce la concentrări mari de indivizi. Pretenţioasă faţă de calitatea apei, activităţile umane care deteriorează locurile de reproducere pot cauza dispariţia unor populaţii. Lucrările de canalizare şi furnizare de apă curentă în zonele montane au ca efect imediat degradarea şi dispariţia unor adăpători, izvoare captate etc., folosite ca locuri de reproducere. Deşi nu este pe moment periclitată specia este vulnerabilă. Preferă ape curate reci, oligotrofe, fără vegetaţie. Destul de pretenţioasă faţă de calitatea apei. Poate fi găsită şi în ape lin curgătoare. Iernează uneori în apă în special în tăurile de munte, adânci, fără peşte (Iacob, L., 2002).

150 ** În a m e s t e c u r i d e r ă ş i n o a s e c u f a g ş i f ă g e t e se întâlnesc adesea buhaiul de baltă cu burta galbenă (Bombina variegata) şi salamandra (Salamandra salamandra). Hrana acestei specii constă din insecte, viermi, moluşte mici, terestre şi acvatice. Trăieşte de preferinţă în smârcuri, în ape stătătoare, apărând pe maluri dimineaţa şi către seară. Prin octombrie - noiembrie se ascunde în nămol sau se îngroapă în pământ, pentru iernare. Este o specie rezistentă şi longevivă, iar secreţia toxică a glandelor dorsale o protejează foarte bine de eventualii prădători. De aceea, aproape orice ochi de apă din cadrul arealului este populat de această specie care poate realiza aglomerări impresionante de indivizi în bălţi mici. Poate rezista şi în ecosisteme foarte poluate. Se deplasează bine pe uscat putând coloniza rapid noile bălţi apărute. Este printre primele specii de amfibieni ce ocupă zonele deteriorate în urma activităţilor umane (defrişări, construcţii de drumuri, etc.) unde se formează bălţi temporare. Salamandra este o specie strict terestră. Este un animal nocturn şi crepuscular. Pe timp secetos se întâlneşte foarte rar. Iernează pe sub tufe de ierburi, în muşchi, pe sub pietre. În pofida aspectului greoi, se poate deplasa foarte repede când este ameninţată. Are colorit de avertizare, animalele eliminând în caz de pericol o secreţie toxică. Lipseşte din zonele cu teren nisipos. Este caracteristică pădurilor de fag, deşi nu se limitează doar la acestea. Poate fi întâlnită şi la distanţă faţă de apă, deşi nu suportă uscăciunea. Larvele pot fi găsite atât în ape stătătoare cât şi în ape curgătoare, prezente frecvent în izvoarele amenajate pentru animale şi chiar în fântânile puţin adânci. ** În f ă g e t e ş i a m e s t e c u r i d e f o i o a s e sunt întâlnite brotăcelul (Hyla arborea), singura broască arboricolă de la noi din ţară şi buhaiul de baltă cu burta roşie (Bombina bombina). Brotăcelul nu coboară pe sol decât în momentul reproducerii; este adaptat la acest mod de viaţă prin existenţa unor perniţe adezive în formă de ventuză cu care se termină degetele labelor sale, astfel încât să se poată deplasa pe frunzele netede. Este activă în special noaptea. Datorită coloritului ei de protecţie nu se adăposteşte, ziua stând la soare pe vegetaţie. În majoritatea timpului stă căţărată pe plante, putând urca la câţiva metri de la sol. Este o specie vulnerabilă, fiind destul de sensibilă la poluare şi uscăciune. Necesită măsuri locale de protecţie. În general, masculii broaştelor emit sunete destinate atragerii femelelor. Sunetele permit însă şi indivizilor în migraţie să regăsească mai uşor locurile de reproducere. Aceste sunete sunt importante şi pentru speciile care se deplasează de la an la an, cum este Hyla arborea. Şi buhaiul de baltă cu burta roşie este toxic, la fel ca şi cealaltă specie a genului menţionată anterior. Este o specie nepretenţioasă, trăieşte în orice ochi de apă, permanent sau temporar. A devenit vulnerabilă datorită dispariţiei a numeroase habitate prielnice în urma lucrărilor de desecare şi drenare pentru obţinerea de terenuri cultivabile. ** În s t e j e r e t e l e x e r o f i l e sunt frecvente şopârlele - guşterul (Lacerta viridis) şi şopârla cenuşie (Lacerta agilis), însoţite de şarpele de alun (Coronella austriaca) şi de şarpele lui Esculap (Elaphe longissima). Guşterul aleargă, se urcă şi sare foarte iute. Este vânat de nevăstuici, păsări sălbatice, şerpi şi pârşi. Iernează din noiembrie până în februarie-aprilie în crăpături de stânci, printre pietre, sub rădăcinile arborilor sau sub frunzar putred. Şopârla cenuşie, contrar numelui, este puţin agilă. Destul de comună, se întâlneşte pe lângă garduri vii şi tufişuri, pe coastele ierboase ale dealurilor, prin pajişti, păduri defrişate, pe malurile ierboase ale bălţilor, de unde în caz de primejdie sare în apă. Se

151 hrăneşte cu limacşi, râme, muşte, omizi. Iernarea începe prin septembrie şi sfârşeşte în aprilie. Şarpele de alun trăieşte în locuri calde şi uscate, însorite, mai rar prin locuri umede. Se hrăneşte cu cărăbuşi, şopârle mici, pui de şerpi şi mai rar cu şoareci de câmp şi păsărele. După aspect este confundat cu vipera. Este neveninos, dar foarte agresiv. Şarpele lui Esculap se hrăneşte cu şoareci de câmp, pârşi, şopârle, cârtiţe, rareori cu păsărele şi ouăle lor. Iernează din octombrie până în aprilie-mai în galerii subterane, între stânci sau prin scorburi Atât reptilele cât şi amfibienii consumă insecte în ecosistemul forestier contribuind la menţinerea sub control a acestor populaţii. Majoritatea batracienilor nu ocupă un singur mediu de viaţă, ci mai multe, în funcţie de perioada din an. Reproducerea şi dezvoltarea mormolocilor este însă obligatoriu acvatică. Speciile de batracieni menţionate în diferite ecosisteme sunt vulnerabile, mai ales în perioada de reproducere când se deplasează în număr mare spre bălţile de reproducere. Majoritatea broaştelor nu se deplasează prea rapid şi s-a estimat că o broască poate avea nevoie de mai mult de 20 de minute pentru a traversa un drum. La un ritm de o maşină la fiecare minut, doar 20% dintre broaşte rămân nevătămate. De aceea, în statele dezvoltate, cu o reţea de drumuri foarte bine reprezentată şi cu un puternic trafic, se pune problema construirii obligatorii de tuneluri pe sub drumuri, pe toate traseele principale de migraţie a batracienilor (la fel cum de procedează cu pasajele supraterane pentru cervide de exemplu). Aceste pasaje sunt necesare, deoarece drumurile care traversată teritoriile a numeroase specii exercită aşa-numitul efect de barieră. Acest efect este mai mult sau mai puţin pronunţat şi în funcţie de natura căii de transport respective (figura 85). Multe specii de amfibieni se află în declin în toată Europa. La noi în ţară, din 20 de specii, 9 sunt ameninţate cu dispariţia. Dintre cele 30 de specii de reptile din ţara noastră, 6 sunt ameninţate cu dispariţia.

152 Figura 85 - Efectul de barieră produs de drumuri Printre factorii probabili sau confirmaţi care au determinat diminuarea efectivelor sau dispariţia speciilor de amfibieni se numără: artificializarea arboretelor (drenarea locurilor mlăştinoase, umplerea adânciturilor), exploatarea lemnului, construirea şoselelor şi autostrăzilor. La nivel global se adaugă şi alţi factori care acţionează în acelaşi sens: modificarea climei (regimul temperaturii şi al precipitaţiilor a fost modificat El Nino afectează curenţii oceanici care influenţează regimul climatic terestru; modificarea habitatelor (defrişarea pădurilor pentru agricultură sau creşterea animalelor, drenarea şi desecarea zonelor umede pentru obţinerea de terenuri cultivabile); fragmentarea habitatelor (construcţia drumurilor, speciile introduse, sau alţi factori separă părţi de populaţii unele de altele; simularea pe calculator a evoluţiei efectivelor de amfibieni a dus la concluzia că pentru populaţiile izolate riscul dispariţie este mai mare decât pentru cele care se află în conexiune unele cu altele); introducerea voită sau accidentală de specii (prădătoare sau concurente); o combinaţie de noi boli, sau amfibieni mai puţin rezistenţi duc la moartea adulţilor şi juvenililor; amfibienii fac obiectul comerţului internaţional, fiind vânduţi ca hrană, animale de casă sau pe pieţele de material medicinal şi biologic De asemenea, cercetările din ultima perioadă atrag atenţia asupra faptului că radiaţiile ultraviolete în cantitate crescută (datorită diminuării stratul de ozon) distrug sau afectează ouăle de amfibieni şi determină apariţia de malformaţii. Pesticidele sau îngrăşămintele pot fi toxice pentru ouă, adulţi şi pot deregla producerea normală a hormonilor endocrini. S-a atras de asemenea atenţia asupra posibilităţii existenţei unui sinergism al acestor factori: combinaţia sau acţiunea lor concomitentă pot cauza moartea amfibienilor sau efecte subletale. Oamenii de ştiinţă au sugerat de mai mult timp că amfibienii sunt mai vulnerabili la boli dacă au fost slăbiţi prin expunerea la doze subletale de toxine sau altor factori stresanţi. Cel mai alarmant fapt pentru conservarea biodiversităţii este acela că multe dintre diminuările de efective ale amfibienilor (dar şi a altor specii protejate) s-au înregistrat în zonele protejate, unde nu există o influenţă antropică directă. Substanţe ajunse în habitatele speciilor datorită circulaţiei aerului, speciile introduse şi bolile (determinate de viruşi şi ciuperci) sunt factori care pot afecta populaţiile chiar şi în zonele protejate. La nivel global, peste 200 de specii de amfibieni au suferit o diminuare a efectivelor şi alte 32 de specii au dispărut. P o p u l a ţ i i l e d e p ă s ă r i. Similar vegetaţiei şi speciile de păsări pot fi grupate în aşa-numitele etaje ornitologice. Etajarea se face şi în acest caz în funcţie de temperatură şi umiditate, care determină instalarea pe verticală a unor anumite biocenoze cărora le sunt caracteristice anumite specii de păsări. Numele fiecărui etaj ornitologic este dat de cele mai caracteristice, dar şi mai cunoscute specii sau familii de păsări, care sunt sedentare sau se deplasează puţin pe verticală. Astfel, etajului alpin îi corespunde etajul brumăriţei, etajului coniferelor etajul tetraonidelor, etajului foioaselor etajul columbidelor iar zonei de silvostepă, etajul dropiei. Clasificarea s-a făcut numai pe baza speciilor clocitoare. Multe dintre speciilor clocitoare. Multe dintre speciile integrate într-un anumit etaj ornitologic pot fi găsite cuibărind şi într-un etaj superior şi inferior; criteriul clasificării lor a fost etajul unde îşi

153 au în timpul cuibăritului densitatea relativă cea mai mare, deci unde găsesc condiţiile ecologice cele mai favorabile. De aceea de exemplu, piţigoiul mare (Parus major), deşi este mai frecvent în etajul tetraonidelor decât cocoşul de munte (Tetrao urogallus) apare clasificat în Delta Dunării unde are densitatea relativă cea mai mare (Radu, D., 1984). Etajul brumăriţei este cel mai sărac în specii datorită condiţiilor nefavorabile, speciile caracteristice sunt: Prundaşul de munte (Endromias morinellus) Acvila de munte (Aquila chrysaetos) Codroşul de munte (Phoenicurus ochruros) Brumăriţa de stânca (Prunella collaris) Fluturaşul de stâncă (Trichodroma muraria) Ciocârlia urecheată (Eremophila alpestris) Fâsa de munte (Anthus spinoletta) Încadrarea sistematică a speciilor acestui etaj este ilustrată în tabelul 7. Încadrarea sistematică a speciilor din etajul brumăriţei Ordinul Familia Specia Falconiformes Accipitridae Acvila de munte (Aquila chrysaëtus) Charadriiformes Charadiidrae Prundaşul de munte (Eudromias morinellus) Turdidae Codroşul de munte (Phoenicurus ochruros) Prunellidae Brumăriţa de stânca (Prunella collaris) Passeriformes Sittidae Fluturaşul de stâncă (Trichodroma muraria) Alaudidae Ciocârlia urecheată (Eremophila alpestris) Motacilidae Fâsa de munte (Anthus spinoletta) Tabelul 7 Ciocârlia urecheată şi fâsa de munte sunt localizate în pădurea alpină, brumăriţa de stâncă şi codroşul de munte pe grohotişuri şi bolovănişuri, fluturaşul de stâncă şi acvila de munte pe pereţii drepţi ai stâncilor, iar prundaşul de munte în vecinătatea zănoagelor din căldările glaciare. Regimul nutritiv al acestor specii este insectivor, omnivor şi carnivor. Speciile strict insectivore se hrănesc vara cu insecte şi iarna migrează. Hrana celor omnivore este reprezentată vara prin viermi, acarieni, larve, insecte adulte, iar toamna, iarna şi primăvara timpuriu prin fructe şi seminţe ale plantelor erbacee şi ale diverşilor arbuşti din păşunea alpină. Acvila de munte (Aquila chrysaëtos) are un teritoriu de km 2 pe care îl cunoaşte foarte bine; are o acuitate vizuală deosebită (ochii ei au un volum mai mare decât al creierului şi de trei ori mai multe celule fotosensibile decât omul), putând vedea o pradă de mărimea unei marmote de la aproximativ un kilometru distanţa. Cele mai mari prăzi ale sale au 7-8 kg şi pot fi iezi de capră neagră sau căprioară, iepuri, marmote, vulpi tinere sau veveriţe, rozătoare, ierunci, cocoşi de munte şi la nevoie şerpi şi reptile. Are o anvergură a aripilor de până la 2 m. Perechile formate sunt permanente; ele construiesc un cuib uriaş pe o poliţă de stâncă inaccesibilă. În trecut au fost împuşcate pentru că răpeau miei. O altă cauză a diminuării numărului de indivizi ai acestei specii a fost şi consumul de hoituri otrăvite (în timpul iernii), destinate lupilor. Această pasăre nu

154 epuizează resursele de hrană ale teritoriului; capturează doar prada cel mai uşor de prins sau cea mai abundentă, lăsând vânatul să se reproducă acolo unde este rar. Aceasta specie este un adevărat factor de echilibru în biocenoze, frânând înmulţirea peste măsură a micilor mamifere; de asemenea realizează o selecţie naturală prin eliminarea indivizilor slabi şi bolnavi, contribuind la ameliorarea genetică a populaţiilor care-i sunt pradă. Singurul inamic serios pe care îl are acvila este omul. La noi în ţară mai sunt aproximativ 10 perechi (perechile se formează pentru toată viaţa şi ocupă acelaşi teritoriu) în partea de nord a Carpaţilor Orientali, în Munţii Apuseni, Făgăraş - Piatra Craiului şi Retezat. Această specie este declarată monument al naturii (Ciochia, V., 1992). Prundaşul de munte (Eudromias morinellus) este o specie de tundră, cuibărind la altitudini mai mari de 2000 m. Mama depune trei ouă mari, având greutatea însumată egală cu a corpului mamei. Epuizate după efortul prilejuit de migraţie şi de depunerea ouălor, femelele le lasă pe acestea în grija tatălui care le cloceşte cu mare grijă. Aproape nu le părăseşte deloc, deoarece în această zonă furtunile, ploile, ceaţa sau chiar scurte ninsori sunt frecvente în lunile iunie-iulie; aceste fenomene meteorologice pot avea efect letal asupra embrionilor din ouă, dacă ele sunt lăsate descoperite chiar şi numai câteva minute. Din această cauză şi adaptarea caracteristică în vederea apărării de duşmani este mimetismul (imitarea formelor şi culorii substratului): penajul de pe spatele indivizilor acestei specii este asemănător pietrelor acoperite cu licheni Ca o consecinţă a condiţiilor de viaţă din acest etaj, păsările au adaptări specifice. Păsările insectivore, care îşi caută hrana mai ales printre ierburi şi bolovani, în tufişuri, sunt slab zburătoare, rămânând în această zonă. Indivizii speciei carnivore în schimb, sunt adaptaţi zborurilor lungi, planate, pentru a-şi căuta prada, atât în etajul brumăriţei cât şi în cel inferior. Păsările din etajul brumăriţei clocesc doar o singură dată, din cauza scurtimii verii şi lipsei duşmanilor. Majoritatea speciilor din acest etaj sunt forme migratoare, datorită lipsei hranei şi adăpostului în timpul iernii. Alte specii migrează însă doar dacă iarna este prea grea, sau coboară doar în etajul inferior (de exemplu brumăriţa de stâncă coboară în văile adăpostite ale râurilor iar fluturaşul de stâncă şi acvila coboară la şes). În afară de aceste 7 specii caracteristice apar şi alte specii, proprii altor etaje ornitologice, care ajung să cuibărească aici, având însă densităţi mai reduse (uneori doar perechi izolate). Avifauna alpină a Carpaţilor este sărăcăcioasă; deşi influenţa omului asupra acestui etaj este destul de redusă, în câteva decenii au dispărut de aici trei specii de păsări carnivore: vulturul pleşuv brun (Aegypius monachus) în 1958, vulturul pleşuv sur (Gyps fulvus) în 1954 şi zăganul (Gypaëtus barbatus) în Etajul tetraonidelor are două subetaje: s u b e t a j u l g o t c a n u l u i, care corespunde pădurilor de răşinoase s u b e t a j u l i e r u n c i i, care corespunde amestecurilor de răşinoase cu fag şi făgetelor Acest etaj are o mai mare diversitate de specii decât cel anterior datorită condiţiilor mai variate; de asemenea, predomină existenţa arboricolă comparativ cu cea la suprafaţa pământului cum era situaţia în etajul anterior. Din cele 43 de specii

155 caracteristice etajului, unele se întâlnesc în special în subetajul coniferelor, unele în cel al amestecurilor, iar altele sunt comune ambelor subetaje. Astfel, pentru primul subetaj sunt caracteristice: Cocoşul de munte (Tetrao urogallus) Brumăriţa de pădure (Prunella modularis) Cocoşul de mesteacăn (Lyrurus tetrix) Piţigoiul de brădet (Parus ater) Cucuveaua pitică (Glaucidium paserinum) Piţigoiul moţat (Parus cristatus) Minuniţa (Aegolius funereus) Piţigoiul de munte (Parus montanus) Ciocănitoarea cu trei degete (Picoides tridactylus) Scatiul (Carduelis spinus) Auşelul cu capul galben (Regulus regulus) Forfecuţa comună (Loxia curvirostra) Auşelul sprâncenat (Regulus ignicapillus) Corbul (Corvus corax) Mierla gulerată (Turdus torquatus) Gaiţa de munte (Nucifraga caryoctactes) Pentru al doilea subetaj sunt caracteristice: Ierunca (Tetrastes bonasia) Sturzul de vâsc (Turdus viscivorus) Sitarul de pădure (Scopolax rusticola) Lăstunul de stânca (Hirundo rupestris) Vânturelul mic (Falco naumanni) Mugurarul comun (Pyrhulla pyrhulla) Gaia roşie (Milvus milvus) Mugurarul roşu (Carpodacus erythrinus) Pitulicea fluierătoare (Phylloscopus trochillus) Cănăraşul (Serinus serinus) Există de asemenea, specii comune ambelor etaje: Fluierarul de munte (Tringa hypoleucos) Pitulicea mică (Phylloscopus collybita) Şoimul călător (Falco pergrinus) Mierla de piatră (Monticola saxatilis) Şorecarul comun (Buteo buteo) Mierla de apă (Cinclus cinclus) Uliul păsărar (Accipiter nissus) Măcălendrul (Erithacus rubecola) Ciocănitoarea cu spatele alb (Dendrocopos leucotos) Pănţăruşul (Troglodytes troglodytes) Ciocănitoarea negră (Dryocopus martius) Presura de munte (Emberiza cia) Drepneua mare (Apus melba) Presura bărboasă (Emberiza cirlus) Muscarul mic (Ficedula parva) Codobatura de munte (Motacilla cinerea) Încadrarea sistematică a speciilor din etajul tetraonidelor este prezentată în tabelul 8. Regimul nutritiv al speciilor acestui etaj este granivor, insectivor şi omnivor. Hrana animală este variată: nevertebrate (moluşte, acarieni, viermi, insecte cu larve şi ponte) dar şi vertebrate (rozătoare, păsări, peşti, amfibieni, reptile). Hrana vegetală este formată din seminţele şi frunzele coniferelor, fructele subarboretului, muguri, ierburi etc. În general predomină speciile cu regim nutritiv mixt, fie în acelaşi anotimp fie în funcţie de sezon. Aceste specii pot trece de la o hrană aproape exclusiv insectivoră, la una frugivoră sau granivoră. Încadrarea sistematică a speciilor din etajul tetraonidelor Ordinul Familia Specia Gaia roşie (Milvus milvus) Accipitridae Şorecarul comun (Buteo buteo) Falconiformes Uliul păsărar (Accipiter nissus) Falconidae Vânturelul mic (Falco naumanni) Şoimul călător (Falco pergrinus) Charadriiformes Charadiidrae Sitarul de pădure (Scopolax rusticola) Tabelul 8

156 Galliformes Tetraonidae Fluierarul de munte (Tringa hypoleucos) Cocoşul de munte (Tetrao urogallus) Cocoşul de mesteacăn (Lyrurus tetrix) Strigiformes Strigidae Ierunca (Tetrastes bonasia) Cucuveaua pitică (Glaucidium paserinum) Minuniţa (Aegolius funereus) Piciformes Picidae Ciocănitoarea cu trei degete (Picoides tridactylus) Ciocănitoarea cu spatele alb (Dendrocopos leucotos) Ciocănitoarea negră (Dryocopus martius) Apodiformes Apodidae Drepneua mare (Apus melba) Muscicapidae Muscarul mic (Ficedula parva) Sylviidae Pitulicea fluierătoare (Phylloscopus trochillus) Pitulicea mică (Phylloscopus collybita) Regulidae Auşelul cu capul galben (Regulus regulus) Auşelul sprâncenat (Regulus ignicapillus) Turdidae Mierla gulerată (Turdus torquatus) Măcălendrul (Erithacus rubecola) Sturzul de vâsc (Turdus viscivorus) Mierla de piatră (Monticola saxatilis) Prunellidae Brumăriţa de pădure (Prunella modularis) Passeriformes Cinclidae Troglodytidae Paridae Fringillidae Hirundinidae Motacilidae Corvidae Mierla de apă (Cinclus cinclus) Pănţăruşul (Troglodytes troglodytes) Piţigoiul de brădet (Parus ater) Piţigoiul moţat (Parus cristatus) Piţigoiul de munte (Parus montanus) Scatiul (Carduelis spinus) Forfecuţa comună (Loxia curvirostra) Mugurarul comun (Pyrhulla pyrhulla) Mugurarul roşu (Carpodacus erythrinus) Cănăraşul (Serinus serinus) Presura de munte (Emberiza cia) Presura bărboasă (Emberiza cirlus) Lăstunul de stâncă (Hirundo rupestris) Codobatura de munte (Motacilla cinerea) Corbul (Corvus corax) Gaiţa de munte (Nucifraga caryoctactes) De exemplu, cocoşul de munte consumă în sezonul cald şi hrană animală şi vegetală, pe când în sezonul rece consumă numai cetină de răşinoase. Alte specii rămân tot timpul insectivore, ca de exemplu mierla de apă şi numeroase specii de piţigoi şi ciocănitori. Dintre speciile migratoare, sunt consumatoare de hrană animală o serie de paseriforme, sitarul de pădure (Scopolax rusticola), fluierarul de munte (Tringa hypoleucos). Răpitoarele diurne şi nocturne au hrană strict carnivoră, reprezentată mai ales de rozătoare, pentru găsirea cărora se deplasează şi în celelalte etaje. Dintre speciile cu regim granivor, la cea mai avansată specializare ajunge forfecuţa (Loxia curvirostra), ea hrănindu-se exclusiv cu seminţe, mai ales de conifere. Ca urmare a condiţiilor de viaţă din acest etaj, păsările prezintă adaptări specifice: forma caracteristică a ciocului forfecuţei, sau adaptarea fiziologică a acesteia (unică în avifauna ţării noastre), prin care în unii ani păsările pot să nu scoată pui, sau să-i scoată neregulat în decursul oricărui anotimp. Alte adaptări caracteristice sunt: construirea cuiburilor între crengile arborilor (multe Passeriforme) sau prin cioplirea trunchiurilor

157 acestora (ciocănitori-picidae); semnalele sonore puternice, emise din cauza lipsei de orizont în mediul forestier (ciocănitori-picidae, scorţarul-sitta europaea, gaiţa de munte- Nucifraga caryocatactes etc.); apariţia vârzobilor (la cocoşul de munte) care îi uşurează mersul pe zăpadă şi ajută la menţinerea pe crengile alunecoase îmbrăcate în chiciură. Tot la aceeaşi specie se mai poate menţiona dezvoltarea musculaturii pectorale care permite acestor păsări terestre să se ridice brusc, aproape pe verticală, în caz de primejdie. Alte adaptări sunt scurtarea aripilor şi alungirea cozilor, pentru manevrabilitatea zborului printre arbori, iar la răpitoarele de pădure, capacitatea de a-şi lua zborul brusc, structura specială a penajului şi cozii care le asigură un zbor silenţios. În plus, năpârlirea păsărilor de pădure este treptată, (spre deosebire de cea a păsărilor de baltă), ceea ce le asigură o capacitate de zbor neîntreruptă (Milescu, I., 1994). Unele dintre speciile acestui etaj prezintă adaptări, caracteristici şi etologie specifice (Radu, D., 1977, 1983). Astfel, şoimul călător (Falco peregrinus) îşi construieşte cuibul pe ţancuri. Atacă doar păsări în zbor, atingând în picaj o viteză de km h -1. Pentru a ajunge la măiestria părinţilor, puii învaţă timp de câţiva ani. Părinţii le aduc o perioadă mâncarea la cuib, apoi încep să zboare cu prada în gheare pentru a fi urmăriţi de pui, iar în final îi dau drumul din gheare pentru a fi recuperată de pui, din cădere. Drepneaua mare (Apus melba) cuibăreşte în crăpăturilor stâncilor în zonele sudice ale ţării (Dobrogea, munţii Olteniei, valea Cernei). Capturează insectele din zbor, fiind alături de alte specii ale genului printre cele mai rapide păsări din avifauna noastră, atingând o viteză de deplasare de km h -1. Adaptarea la regiunile stâncoase în care cuibăreşte este reprezentată de faptul că nu are nici un deget opozabil: toate degetele sunt îndreptate înainte, pentru a se putea căţăra pe pereţii stâncoşi înclinaţi. Materialul pentru cuib îl adună tot din zbor, particularitate cunoscută şi exploatată de locuitorii din Grecia care o pescuiesc pentru ciorbe, de pe marginea falezelor, cu ajutorul unor undiţe la capătul cărora prind o pană. Mierla de apă (Cinclus cinclus) la noi mai e numită şi păscărel negru. Stă pe pietre în mijlocul apei şi face frecvente reverenţe, apoi plonjează brusc în apă; înoată dând din aripi şi se poate deplasa şi pe fundul apei în căutarea larvelor acvatice de insecte. Îşi realizează un cuibul din muşchi; acesta are formă sferică şi o deschidere practicată în partea inferioară. Este amplasat lângă apă, la o înălţime de 1-5 m, în crăpături din stâncă sau în spatele unor cascade, pe care le străbate în zbor când părăseşte cuibul. Scoate două rânduri de pui. Are probleme în cazul viiturilor şi datorită poluării apei şi lucrărilor hidrotehnice.pe un kilometru de pârâu pot trăi şi 10 perechi de mierle de apă. Datorită condiţiilor de hrană şi adăpost favorabile, numărul speciilor sedentare ajunge la aproximativ jumătate, multe dintre celelalte coborând iarna doar în etajele inferioare. Acest sedentarism accentuat a putut să apară şi datorită existenţei la anumite specii a unor manifestări etologice caracteristice, cum ar fi crearea de rezerve de hrană pentru anotimpul nefavorabil (gaiţa de munte-nucifraga caryocatactes, ciocănitorile- Picidae, piţigoii-paridae, corbul-corvus corax şi chiar cucuveaua pitică-glaucidium passerinum şi minuniţa-aegolius funereus). Crearea acestor rezerve de hrană este o modalitate se diseminare zoochoră, care poate contribui la expansiunea arealului unor specii. Între speciile de păsări din biocenozele forestiere există bineînţeles relaţii interspecifice; două astfel de exemple ar fi relaţiile de comensalism între forfecuţă şi alte

158 specii consumatoare de seminţe de conifere, (forfecuţa desprinde conurile de pe ramurile arborilor, acestea devenind accesibile şi pentru specii terestre) sau cele, tot de comensalism, între ciocănitori şi numeroase alte specii (Phoenicurus, Parus, Sitta, Certhia, sau chiar Apus, Strigidae) care le utilizează cuiburile săpate în trunchiurile arborilor (uneori, până la 70% din cuiburile vechi de ciocănitori sunt ocupate de alte specii). Din totalul speciilor caracteristice acestui etaj, 64% sunt sedentare sau sedentarmigratoare şi 36% migratoare. Influenţa antropică asupra avifaunei acestui etaj a determinat reducerea arealului sau numărului de indivizi ai unor specii precum cocoşul de mesteacăn, mierla de apă, păsările de pradă de noapte şi de zi (corb situaţia acestuia din urmă s-a îmbunătăţit în ultima vreme). Femela cocoşului de munte şi cocoşul de mesteacăn sunt declarate monumente ale naturii. Etajul columbidelor este localizat în pădurile de fag, de amestec de fag cu gorun şi gorun. Aceste păduri sunt mai luminoase, mai bogate în specii vegetale, cu luminişuri şi goluri şi subarboret bogat, astfel încât şi numărul speciilor caracteristice este mai mare decât în cazul etajelor anterioare. În arborete se întâlnesc: Porumbelul de scorbură (Columba aenas) Uliul porumbar (Accipiter gentilis) Uliul cu picioare scurte (Accipiter brevipes) Acvila de câmp (Aquila heliaca) Acvila pitică (Hieraëtus pennatus) Viesparul (Pernis apivorus) Şerparul (Circaëtus gallicus) Şoimul rândunelelor (Falco subbuteo) Buha mare (Bubo bubo) Huhurezul mic (Strix aluco) Ciocănitoarea verde (Picus viridis) Ciocănitoarea pestriţă mijlocie (Dendrocopus medius) Ciocănitoarea pestriţă mică (Dendrocopus minor) Capîntorsul (Jynx torquilla) Sturzul cântător (Turdus philomelos) Cojoaica comună (Certhia familiaris) Gaiţa (Garrulus glandarius) Coţofana (Pica pica) Scorţarul (Sitta europaea) Fâsa de pădure (Anthus trivialis) În goluri şi luminişuri, în parchetele exploatate se întâlnesc: Porumbelul gulerat (Columba palumbus) Cocoşarul (Turdus pilaris) Turturica (Streptopelia turtur) Piţigoiul codat (Aegithalos caudatus) Caprimulgul (Caprimulgus europaeus) Câneparul (Acanthis cannabina) Pupăza (Upupa epops) Sticletele (Carduelis carduelis) Silvia cu capul negru (Sylvia aticapilla) Florintele (Carduelis chloris) Silvia mică (Sylvia curruca) Presura galbenă (Emberiza citrinella) Pitulicea sfârâitoare (Phylloscopus sibilatrix) Ciocârlia de pădure (Lullula arborea) Grangurul (Oriolus oriolus) Pe văile luminoase ale râurilor: Muscarul gulerat (Ficedula albicollis) Muscarul negru (Ficedula hypoleuca) Mărăcinarul striat (Saxicola rubetra) Mărăcinarul negru (Saxicola torquata) Piţigoiul de livadă (Parus lugubris) Ciuful pitic (Otus scops) Încadrarea sistematică a speciilor acestui etaj este prezentată în tabelul 9. Hrana şi adaptările păsărilor acestui etaj sunt asemănătoare cu cele menţionate la etajul anterior. Hrana animală o formează în majoritate insectele cu larvele şi pontele lor, iar pentru răpitoare diferitele specii de mamifere, păsări, reptile etc. Hrana vegetală este alcătuită din diferite seminţe şi fructe, precum şi părţile vegetale ale plantelor, ierburi etc.

159 Ca şi în cazul celorlalte etaje şi aici speciile de pradă fac deplasări zilnice destul de mari în căutarea hranei, atât în etajul inferior cât şi în cele superioare. Încadrarea sistematică a speciilor din etajul columbidelor Ordinul Familia Specia Uliul porumbar (Accipiter gentilis) Uliul cu picioare scurte (Accipiter brevipes) Falconiformes Accipitridae Acvila de câmp (Aquila heliaca) Acvila pitică (Hieraëtus pennatus) Viesparul (Pernis apivorus) Şerparul (Circaëtus gallicus) Falconidae Şoimul rândunelelor (Falco subbuteo) Columbiformes Columbidae Porumbelul de scorbură (Columba aenas) Porumbelul gulerat (Columba palumbus) Strigiformes Strigidae Turturica (Streptopelia turtur) Buha mare (Bubo bubo) Huhurezul mic (Strix aluco) Piciformes Picidae Ciuful pitic (Otus scops) Ciocănitoarea verde (Picus viridis) Ciocănitoarea pestriţă mijlocie (Dendrocopus medius) Ciocănitoarea pestriţă mică (Dendrocopus minor) Capîntorsul (Jynx torquilla) Coraciadiformes Upupidae Pupăza (Upupa epops) Muscicapidae Passeriformes Sylviidae Turdidae Paridae Sittidae Certhiidae Fringillidae Motacilidae Alaudidae Oriolidae Corvidae Muscarul gulerat (Ficedula albicollis) Muscarul negru (Ficedula hypoleuca) Silvia cu capul negru (Sylvia aticapilla) Silvia mică (Sylvia curruca) Pitulicea sfârâitoare (Phylloscopus sibilatrix) Sturzul cântător (Turdus philomelos) Cocoşarul (Turdus pilaris) Mărăcinarul striat (Saxicola rubetra) Mărăcinarul negru (Saxicola torquata) Piţigoiul codat (Aegithalos caudatus) Piţigoiul de livadă (Parus lugubris) Scorţarul (Sitta europaea) Cojoaica comună (Certhia familiaris) Câneparul (Acanthis cannabina) Sticletele (Carduelis carduelis) Florintele (Carduelis chloris) Presura galbenă (Emberiza citrinella) Fâsa de pădure (Anthus trivialis) Ciocârlia de pădure (Lullula arborea) Grangurul (Oriolus oriolus) Gaiţa (Garrulus glandarius) Coţofana (Pica pica) Tabelul 9 Abundenţa şi specificul hranei acestui etaj contribuie şi ea la diversitatea crescută în specii a ornitofaunei caracteristice. Structura vegetaţiei şi productivitatea ridicată a

160 biocenozelor forestiere sunt alţi factori care contribuie la realizarea acestei diversităţi ridicate. Astfel, bogăţia subarboretului şi speciilor ierboase sunt determinante în instalarea speciilor care cuibăresc în aceste zone, mărind numărul speciilor care nu au nevoie de condiţii speciale pentru amplasarea cuibului. De asemenea, scorburile sunt mai numeroase în aceste ecosisteme forestiere, ceea ce diminuează dependenţa de ciocănitori a speciilor care nidifică în scorburi închise. Ciocănitorile prezintă o adaptare specifică, legată de modul de procurare al hranei: au vârful tare al limbii prevăzut cu zimţi asemănători cu ai unor săgeţi, astfel încât odată înfiptă în corpul unor insecte sau larve, acestea nu mai pot scăpa când limba e trasă înapoi. Lungimea acesteia este şi ea remarcabilă, baza ei fiind prinsă nu de partea posterioară a gurii ca la celelalte păsări, ci tocmai de frunte, astfel încât ea poate ajunge la cm; astfel pot fi prinse insecte aflate în galerii lungi săpate în lemn. De asemenea coada ciocănitorii este scurtă şi rigidă, folosită pentru sprijin, iar ghearele ascuţite (două înainte, două înapoi), pentru deplasarea cu uşurinţă de-a lungul trunchiurilor. Capîntorsul (Jynx torquilla) face parte din familia ciocănitorilor, dar este migratoare. Consumă multe furnici. Ocupă un cuib gata făcut, în care îşi depune ouăle. Când este ameninţat de duşmani, sare din cuib ca un resort, îşi încovoaie şi îşi răsuceşte capul la 180 o, scoţând şi un fel de sâsâit pentru a fi confundat cu un şarpe. Caracteristici mai deosebite prezintă şi scorţarul sau ţoiul (Sitta europaea) care se hrăneşte tot cu insecte, de pe, sau de sub scoarţa arborilor, al căror trunchi îl ciocăneşte cu lovituri dese, dar nu are un cioc la fel de puternic ca al ciocănitorii. Poate fi uşor recunoscut datorită modului special de a se deplasa pe tulpinile arborilor: în spirale, cu capul în jos. Ocupă adesea cuiburile vechi ale altor specii, a căror deschidere o micşorează după dimensiunile sale prin construirea unui perete din pământ umed. Lasă la mijloc doar un mic orificiu prin care doar el să poată pătrunde, pentru a fi la adăpost de duşmani de talie mai mare. Şerparul (Circaetus gallicus) este specializat în prinderea reptilelor, pe care le pândeşte planând la înălţimi mari. Când le capturează le duce puilor la cuibul construit în vârful unor arbori înalţi; poate fi văzut zburând cu şerpi zvârcolindu-i-se în gheare. Înainte de a oferi puilor şerpii, părinţii îi decapitează. Şerparii sunt imuni la veninul viperelor, datorită solzilor mari şi groşi care la acoperă picioarele şi penelor care le protejează corpul de muşcăturile veninoase. Iarna migrează. Din cauza posibilităţilor mai reduse de adăpostire în timpul iernii (ca urmare a căderii frunzelor în pădurile de foioase), precum şi din cauza hranei animale mai reduse din sezonul rece, păsările insectivore cu regim stenofag, care sunt vara în număr mare în etajul columbidelor, odată cu răcirea timpului, migrează. Spre deosebire de etajul anterior, proporţia speciilor migratoare este mai mare, reprezentând 63% din total, comparativ cu speciile sedentare, care reprezintă 37% (în realitate, din speciile considerate sedentare rămân în etajul columbidelor puţini indivizi, astfel încât numărul indivizilor acestor specii este şi mai redus). Se poate astfel afirma că ornitofauna etajului columbidelor este mai puţin legată de etaj, decât cea a etajului superior, nu numai datorită numărului mare de specii migratoare, dar şi datorită numărului mare de specii caracteristice acestui etaj, dar care trăiesc şi în etajele superioare şi în etajul inferior (aproximativ 75%). Speciile de păsări pot fi caracteristice unui etaj ornitologic, există însă şi specii ubicviste, care sunt bine reprezentate din etajul columbidelor până în cel al brumăriţei,

161 chiar dacă numărul lor de indivizi scade odată cu altitudinea. Aceste specii şi încadrarea lor sistematică sunt prezentate în tabelul 10. Speciile ubicviste şi încadrarea lor sistematică Ordinul Familia Specia Cuculiformes Cuculidae Cucul (Cuculus canorus) Caprimulgiformes Caprimulgidae Caprimulgul (Caprimulgus europaeus) Passeriformes Fringilidae Cinteza (Fringila coelebs) Motacilidae Codobatura albă (Motacilla alba) Tabelul 10 Speciile respective trăiesc în zonele împădurite, cu excepţia codobaturii albe care este răspândită în lungul văilor râurilor, până în regiunea alpină. Regimul nutritiv al acestor specii este strict insectivor, cu excepţia cintezei care poate trece în timpul iernii la o hrană granivoră, parţial frugivoră. Ca urmare, speciile insectivore migrează, cintezele (mai ales masculii) rămânând adesea pentru a ierna în văi adăpostite. Ca adaptări specifice acestor specii se menţionează zborul rapid, caracteristic al caprimulgului la asfinţit şi noaptea şi parazitismul binecunoscut al cucului. Caprimulgul (Caprimulgus europaeus) este o specie crepusculară, care zboară cu gura larg deschisă pentru a prinde insectele din zbor. Cum în apropierea stânelor se găsesc foarte multe insecte şi deoarece această pasăre zboară la ora mulsului cu gura deschisă, la joasă înălţime, în apropierea animalelor, s-a spus despre ea că mulge capre. Ziua stă lipită de crengi şi este camuflat datorită penajului pământiu tărcat şi de aceea i se mai spune şi lipitoare. Dacă femela cloceşte şi este ameninţată de un potenţial duşman, ea cască brusc ciocul arătând interiorul acestuia viu colorat, ridică aripile ameninţător şi scoate un şuierat-horcăit pentru a-şi speria agresorul. În nopţile de primăvară târzie sau vară scoate un zgomot asemănător torsului pisicii, dar mai puternic, cu inflexiuni metalice. Femela de cinteză (Fringilla coelebs) îşi construieşte cuibul din crenguţe, rădăcini şi muşchi, iar la exterior fixează cu ajutorul firelor de păianjen fragmente din diferite specii vegetale (licheni şi muşchi) pentru camuflaj. La construcţia cuibului alte specii folosesc pământ ud, salivă sau fire de păianjen. Parazitismul nidicol nu este caracteristic numai cucului ci şi altor specii cum sunt indicatorii, trupialii, ţesătorii africani etc (Marinov, M, 1998). Premiza parazitismului la cuc au constituit-o, se pare, cazurile în care, datorită distrugerii propriului cuib, femela a fost nevoită să-şi depună ouăle în cuibul altei specii. Nu toate speciile de cuci sunt parazite nidicole. Unele specii îşi construiesc cuiburi rudimentare, clocesc ouăle pe rând şi îşi hrănesc puii, alte specii depun ouăle în cuiburi străine dar îşi clocesc ouăle şi îşi hrănesc puii singure. Comparativ cu aceste specii, ouăle cucilor paraziţi sunt mai mici, iar durata de incubaţie şi de dezvoltare post-embrionară este mai mică. Astfel, oul cucului care parazitează rămâne în ovar mai multă vreme comparativ cu alte specii şi ca urmare la depunerea în cuib este într-o oarecare măsură semiclocit. Acest ou, depus printre ouăle neclocite ale speciei parazitate se va dezvolta mult mai repede. În depunerea ouălor în cuiburi străine, cucii sunt ajutaţi adesea de culoarea penajului, asemănătoare cu a uliului, precum şi de pozele care le imită pe cele ale uliului păsărar. La vederea falsului uliu, păsările de obicei fug, trădându-şi poziţia cuibului. De multe ori însă, păsările au

162 învăţat să deosebească cucul de uliu şi reacţiile lor au devenit agresive faţă de acesta. Şi aceste situaţii sunt însă exploatate de cuc în avantajul lui, deoarece în timp ce masculului atrage atenţia păsării gazdă, care devine agresivă, femela îşi strecoară neobservată oul în cuib. Oul cucului poate fi depus direct în cuib sau pe sol, după care este luat în cioc şi depus în cuibul gazdei. De aceea, coaja oului de cuc este groasă (comparativ cu dimensiunea lui) şi rezistentă. De obicei, cucul depune oul în cuiburi cu pontă incompletă, îndepărtând uneori unul din ouăle gazdei. Se consideră că femelele de cuc formează aşa-numitele rase biologice, fiecare din aceste rase fiind specializată în parazitarea unei anumite specii de păsări. În aceste cazuri, ouăle cucului se aseamănă la culoare şi mărime cu ouăle gazdei. Cucul (Cuculus canorus) parazitează 146 de specii de păsări din Europa şi Asia, de la cele de talie mare cum sunt sturzul de vâsc, stăncuţa, coţofana, gaiţa, porumbelul gulerat, până la cele de foarte mici dimensiuni, cum sunt auşeii şi pănţăruşul. La noi, cucul îşi depune cel mai frecvent ouăle în cuiburile măcălendrului, codobaturei albe, silviilor, sfrânciocului roşiatic etc. Speciile parazitate şiau dezvoltat mecanisme de apărare împotriva parazitării; agresivitatea faţă de adult (deja menţionată) înainte de depunerea oului se manifestă uneori prin ţipete de alarmă caracteristice, la auzul cărora în ajutorul păsării ameninţate sar vecinii care cuibăresc în apropiere. Alte mecanisme de apărare sunt: părăsirea cuibului, aruncarea oului străin din cuib sau acoperirea lui cu material de construcţie a cuibului. Cum puii de cuc au o dezvoltare embrionară mai rapidă decât a puilor păsării gazdă, ei eclozează primii. După câteva zile de la ieşirea din ou, apare la puii de cuc care parazitează speciile mici de paseriforme, reflexul de aruncare din cuib a oricărui obiect care îi atinge spatele (datorită unor corpusculi sensibili aflaţi pe pielea golaşă din această zonă); astfel, puiul de cuc aruncă jos ouăle sau puii aflaţi în acelaşi cuib cu el. El se străduieşte să aşeze oul sau puiul care îl deranjează în adâncitura din zona sacrală, îl ţine cu aripile, se apropie de marginea cuibului, se înclină şi proptindu-şi capul în cuib încearcă să-l arunce afară. (La alte specii parazite exotice indicatorii puii abia eclozaţi, golaşi şi orbi, au extremităţile ciocului puternic îndoite, formând cârlige ascuţite; cu aceşti cleşti sunt muşcaţi şi omorâţi puii păsării gazdă care apoi sunt aruncaţi din cuib. La câteva zile după ce şi-au îndeplinit rolul aceste cârlige cad. Indicatorii depun numai câte un singur ou în cuibul parazitat, altfel puii lor s-ar omorî între ei). În afară de speciile caracteristice şi de cele ubicviste, se mai menţionează şi speciile interzonale, care au şi ele o răspândire foarte largă în altitudine, dar sunt legate de anumite condiţii de biotop, cum ar fi vecinătatea apelor, stâncăriile, luncile râurilor etc. Aceste specii şi încadrarea lor sistematică sunt prezentate în tabelul 11. Speciile interzonale şi încadrarea lor sistematică Ordinul Familia Specia Falconiformes Accipitridae Hoitarul (Neophron percnopterus) Falconidae Vinderel roşu (Falco tinnunculus) Galliformes Phasianidae Potârnichea de stâncă (Alectoris graeca saxatilis) Apodiformes Apodidae Drepneaua mică (Apus apus) Passeriformes Turdidae Pietrarul sur (Oenanthe oenanthe) Mărăcinarul cu gât roşu (Saxicola rubetra) Laniidae Sfrâncioc roşu (Lanius collurio) Tabelul 11

163 Hirundinidae Alaudidae Lăstun de casă (Delichon urbica) Rândunică (Hirundo rustica) Ciocârlia de câmp (Alauda arvensis) Fiecare dintre aceste specii este adaptată anumitor habitate; astfel, drepneaua mică (Apus apus), lăstunul de casă (Delichon urbica) şi rândunică (Hirundo rustica) nidifică în pereţii stâncoşi sau în construcţiile omeneşti din munţi şi se hrănesc cu planctonul aerian pentru procurarea căruia se ridică adesea la mari altitudini; tot în zonele stâncoase, pe cursul văilor râurilor, dar fiind rare sau lipsind din regiunea alpină, trăiesc potârnichea de stâncă, (Alectoris graeca), vinderelul roşu (Falco tinnunculus) şi hoitarul (Neophron percnopterus); ciocârlia de câmp (Alauda arvensis) trăieşte pe pantele largi, înierbate, ale văilor râurilor; pietrarul sur (Oenanthe oenanthe) trăieşte pe plajele cu nisip şi bolovănişuri de pe lângă cursurile de apă; tot în văile cursurilor de apă, dar în tufe izolate şi arbuşti, trăiesc sfrânciocul roşu (Lanius collurio) şi mărăcinarul cu gât roşu (Saxicola rubetra). Regimul nutritiv al acestor specii este predominant insectivor (cu pronunţat caracter stenofag) sau granivor (Alectoris graeca). Răpitoarele se hrănesc cu rozătoare mari (Falco tinnunculus) şi cu cadavre sau resturi (Neophron percnopterus). În funcţie de modul specific de viaţă şi de hrană, aceste specii prezintă anumite adaptări, legate de modalitatea de zbor; astfel, rândunelele şi lăstunul, care se hrănesc cu entomofauna atmosferică de la mari înălţimi au un zbor foarte rapid, perfecţionat (lăstunul este cel mai bun zburător al avifaunei carpatine); vinderelul roşu are zborul iute dar pe distanţe scurte, iar ciocârlia de câmp, potârnichea de stâncă, sfrânciocul roşu, mierla de piatră, pietrarul sur şi mărăcinarul cu gât roşu, deoarece se hrănesc de pe sol sau de la mică înălţime, au posibilităţi de zbor reduse. Sfrânciocul roşu (Lanius collurio) are ciocul ascuţit ca un răpitor; consumă gândaci, şopârle mici sau şoareci. Uneori înfige aceste prăzi în ţepii mai lungi ai mărăcinilor sau arbuştilor spinoşi pentru a-i consuma mai târziu. Hoitarul sau vulturul alb (Neophron percnopterus) este o specie caracteristică zonelor tropicale, la noi fiind identificat doar în câteva regiuni calde, unde există stâncării calcaroase (în Dobrogea, pe valea Nerei - în Banat). De obicei se hrăneşte cu hoituri, dar se întâmplă să consume şi cârtiţe, arici ori broaşte ţestoase. Hoiturile otrăvite au afectat şi această specie. Pentru a putea consuma carnea broaştelor ţestoase le aruncă pe stâncării de la mare înălţime, pentru a le sfărâma carapacea. Datorită regimului nutritiv stenofag, format din insecte şi rozătoare care iarna dispar, cele mai multe dintre aceste specii sunt migratoare; numai potârnichea de stâncă (Alectoris graeca) şi parţial vinderelul roşu (Falco tinnunculus) sunt sedentare. Speciile de iarnă apar la noi în ţară odată cu lunile septembrie şi octombrie; ele vin în general din ţinuturile nordice ale Europei şi Asiei. Unele dintre ele sunt apariţii obişnuite, altele doar sporadice. După ce iernează la noi, primăvara se reîntorc în zonele lor de cuibărit nordice. Marea majoritate a acestor specii au un număr de indivizi variabil de la an la an şi sunt cantonate mai ales în văile râurilor, fără să fie legate de un etaj ornitologic anume. Efectivele acestor specii variază anual în funcţie de condiţiile şi rezervele de hrană din timpul iernii atât de la noi, cât şi din ţinuturile nordice din care ele vin. Speciile de iarnă de la noi din zona forestieră sunt prezentate în tabelul 12.

164 Speciile de iarnă şi încadrarea lor sistematică Ordinul Familia Specia Falconiformes Accipitridae Şorecarul încălţat (Buteo lagopus) Falconidae Şoimul pitic (Falco columbarius aesalon) Strigiformes Strigidae Huhurez cu coadă lungă (Strix uralensis) Turdidae Sturz de iarnă (Turdus pilaris) Passeriformes Bombycillidae Mătăsarul (Bombycilla garrulus) Forfecuţa roşie (Loxia pytyopsittacus) Forfecuţa bandată (Loxia leucoptera bifasciata) Fringillidae Inariţa (Acanthis flammea) Presura de iarnă (Plectrophenas nivalis) Tabelul 12 Dintre toate aceste specii doar forfecuţele (roşie şi bandată) sunt legate de un anumit habitat şi anume cel al pădurilor de conifere. Hrana acestor specii de iarnă este reprezentată de seminţele sau bacele diverselor specii arbustive, în cazul Passerifomelor sau de diverse vertebrate, în cazul Falconiformelor şi Strigiformelor. Speciile de pasaj îşi fac apariţia în ţara noastră în timpul iernii şi primăverii în timpul migraţiei lor spre locurile de iernare sau la reîntoarcerea în zonele de nidificare. Păsările de pasaj sunt şi mai puţin caracteristice pentru anumite etaje ornitologice, deoarece spre deosebire de speciile de iarnă, pentru ele zona forestieră a ţării noastre reprezintă o parte din traseele de migrare pe care acestea le urmează şi nu un loc care să le asigure hrana şi adăpostul pentru o perioadă mai îndelungată. Speciile de pasaj urmează mai ales văile râurilor, făcând scurte popasuri pentru odihnă şi hrană. La păsări, în ceea ce priveşte hrănirea, există numeroase caractere adaptative legate de zbor (Marinov, M., 1998). Una dintre principalele particularităţi constă în viteza cu care au loc procesele digestive, astfel încât perioada de menţinerea a hranei în organism să fie cât mai mică. Astfel, cucuveaua (Glaucidium passerinum) reuşeşte să digere complet un şoarece în 4 ore, iar sfrânciocul mare în 3 ore. De asemenea, fructele apoase trec prin tractul digestiv al silviilor în doar 8-10 minute. În anii cu explozie numerică a rozătoarelor, şorecarul mănâncă până la 14 şoareci pe zi, iar în anii obişnuiţi se poate mulţumi cu 5 şoareci (acelaşi comportament îl au şi alte specii de răpitoare). Vânturelul roşu (Falco tinnunculus), în anii bogaţi în şoareci, consumă doar capul acestora, ceea ce determină distrugerea unui număr important de rozătoare. Şi mai mult decât adulţii, mănâncă puii. Sporul în greutate la unii pui de paseriforme poate atinge 20% (sau chiar 60% în unele cazuri) din greutatea lor iniţială, în 24 de ore. În primele 7-8 zile de viaţă, greutatea puilor la paseriforme se măreşte de 5-6 ori. Abundenţa hranei determină depunerea unui număr mai mare de ouă, o rată mai mare de supravieţuire a puilor şi uneori depunerea încă a unui rând de ouă. În lipsa hranei, dimpotrivă, multe răpitoare de noapte şi de zi nu se reproduc. Hrana găsită sau capturată de păsări, ajunsă în gură, se îmbibă cu salivă; cu toate că glandele salivare sunt reduse la păsări, acest proces este suficient pentru a uşura alunecarea hranei mai departe. Multe specii au glandele salivare submaxilare bine dezvoltate, dar acest fapt nu este legat de digestie, ci de formarea unei salive cleioase pe

165 suprafaţa limbii care ajută la capturarea insectelor (ciocănitori) sau la construirea cuibului (drepnele). La alte specii, în guşă se formează ingluvii, din resturile de hrană nedigerate (bufniţe, pescăruşi, ciori etc.). Din punct de vedere al regimul trofic, speciile se împart în stenofage şi eurifage. Numărul speciilor stenofage este scăzut acestea aflându-se răspândite în zonele tropicale, unde schimbarea anotimpurilor este aproape imperceptibilă, în ţinuturile temperate speciile stenofage sunt foarte rare. Speciile eurifage sunt răspândite pe areale întinse, cuprinzând zone variate. Şi la speciile eurifage, un anumit fel de hrană este determinant pentru existenţa păsărilor într-un anumit loc sau sezon. Astfel, pentru femelele cocoşului de munte, primăvara sunt necesari mugurii plopului tremurător şi ai salciei. Puii tuturor speciilor de păsări răpitoare au nevoie de hrană cu oase, păr şi pene, altfel rămân rahitici. Adeseori, la păsările răpitoare se întâlneşte specializarea trofică la perechi, sau chiar la indivizi, fiind vânate selectiv, doar anumite specii. Aceasta duce la scăderea concurenţei şi permite convieţuirea în acelaşi biotop a unui număr mai mare de indivizi ai aceleiaşi specii. Prin imprinting şi puii indivizilor respectivi vor avea aceeaşi hrană predilectă ca şi părinţii lor. Puii păsărilor pot fi de două tipuri: nidicoli şi nidifugi (Fitter, R., Roux, F., 1992). Cei nidicoli sunt incapabili să supravieţuiască fără ajutorul părinţilor; ei îşi petrec primele săptămâni de viaţă în căldura şi la adăpostul cuibului (de unde şi denumirea: nidicol = care locuieşte într-un cuib ). Puii nidicoli ies de obicei din ou după o perioadă de incubaţie scurtă, fiind mai puţin dezvoltaţi: au corpul golaş, ochii lipiţi şi sunt foarte vulnerabili. De aceea au nevoie de protecţia cuibului care este ascuns în vegetaţia arbustivă sau arborescentă. Spre deosebire de aceşti pui, cei nidifugi (nidifug = care fuge din cuib ) nu se nasc în cuiburi precar construite pe sol sau în apropierea acestuia. Pentru că nu este destul de sigur, cuibul este părăsit la câteva ore după ecloziune, în timp ce puii nidicoli rămân în cuib de la zile (în cazul puilor de mici dimensiuni ai majorităţii Passeriformelor) la 6-7 săptămâni (în cazul puilor mai mari cum sunt cei de drepnea mică - Apus apus). Puii nidifugi depind decât în mică măsură (uneori deloc) de părinţi în ceea ce priveşte hrănirea. Cum aceşti pui sunt mai bine, mai armonios dezvoltaţi în comparaţie cu cei nidicoli, cerinţele lor alimentare sunt mai modeste şi dezvoltarea lor mai lentă. Ei îşi găsesc singuri mâncarea, părinţii doar îi ghidează. Puii nidicoli în schimb, sunt hrăniţi de părinţi, necesitând cantităţi mari de hrană. Deşi la ecloziune sunt imperfect dezvoltaţi, tubul digestiv, comparativ cu celelalte componente anatomice, este remarcabil dezvoltat. Astfel, un pui de măcăleandru Erithacus rubecula creşte de la 2 g cât cântăreşte la ecloziune la 12 g în 12 zile. Pentru a asigura această dezvoltare rapidă, părinţii trebuie să aducă neîntrerupt hrană puilor. Au fost observaţi piţigoi care au făcut într-o zi 800 de drumuri la cuib pentru a hrăni puii. Carnivorele însă, vin mai rar la cuib şi aduc de fiecare dată o cantitate mai mare de hrană. Sunt specii (porumbei, drepnele, anumite ciocănitori şi Passeriforme) care îşi hrănesc puii prin regurgitare: alimentele pe care le procură părinţii la o deplasare în căutarea hranei sunt adunate într-un buzunar de piele situat sub cioc sau într-o dilataţie a esofagului şi apoi sunt regurgitate. S-a menţionat diferenţa între gradul de complexitate diferit în ceea ce priveşte construcţia cuiburilor după cum speciile au pui nidicoli sau nidifugi. Există şi specii care nu-şi construiesc nici un fel de cuib, mulţumindu-se să găsească un loc cât de cât

166 adăpostit: o scorbură pe care nu o amenajează în nici un fel, o adâncitură în pământ, o tufă etc. Passeriformele îşi construiesc cuiburi elaborate. Păsările au o distribuţie specifică nu numai în altitudine. La aceeaşi altitudine, în aceeaşi biocenoză, manifestă preferinţe pentru anumite zone ale acesteia (figura 86). Figura 86 - Stratificarea păsărilor într-un arboret Astfel: - în zona superioară a coroanelor pot fi întâlnite următoarele specii: Etajul tetraonidelor Etajul columbidelor Forfecuţa (Loxia curvirostra) Grangurul (Oriolus oriolus) Scatiul (Carduelis spinus) Gaiţa (Garrulus glandarius) Auşelul (Regulus regulus) Strurzul cântător (Turdus philomelos) Sturzul de vâsc (Turdus viscivorus) Piţigoiul codat (Aegithalus caudatus) - în zona mijlocie a coronamentului şi în arborii etajului al doilea: Etajul tetraonidelor Etajul columbidelor Ciocănitori (Dendrocopus sp.) Cojoiaca comună (Certhia familiaris) Mugurar (Pyrhulla pyrhulla) Scorţarul (Sitta europaea) porumbelul gulerat (Columba palumbus), - în zona inferioară a coronamentului: Etajul tetraonidelor Etajul columbidelor piţigoii (Parus sp. silviile (Sylvia sp.) - la nivelul solului: Etajul tetraonidelor Pănţăruşul (Troglodytes troglodytes) măcăleandrul (Erithacus rubecola) Etajul columbidelor pitulici (Phylloscopus sp.) Multe specii îşi menţin teritoriul şi chiar folosesc acelaşi cuib mai mulţi ani la rând (mierla - Turdus merula, acvila de munte - Aquila chrysaëtos, codobatura de munte - Motacilla cinerea). Teritoriul este spaţiul apărat de o pasăre şi poate avea dimensiuni variabile (la ciocănitoarea pestriţă mare - Dendrocopos major: ha pădure de foioase sau răşinoase, la huhurezul mic - Strix aluco: ha pădure de foioase, la pitulicea fluierătoare - Phylloscopus trochilus: m 2, la piţigoiul sur - Parus palustris: m 2, la presura galbenă - Emberiza citrinella: 2000 m 2 ). În general, teritoriul este delimitat de repere naturale (arbori, tufişuri, poieni, liziere) şi este ales

167 înainte de împerechere. Teritoriul fiecărui cuplu furnizează acestuia şi puilor hrana, iar pe cuprinsul lui este amplasat cuibul. De aceea, teritoriul este apărat, în general, de mascul, prin cântec sau adoptarea unor posturi caracteristice. Dacă apar rivali inoportuni ei sunt ameninţaţi sau atacaţi. Marea majoritate a păsărilor au un comportament teritorial doar în sezonul de cuibărire, doar câteva specii conservând acest instinct şi în timpul iernii (măcăleandru - Erithacus rubecola, pănţăruş - Troglodytes troglodytes, numeroase specii de pradă). Teritorialitatea este şi o modalitate de utilizare eficientă, optimă, a tuturor resurselor dintr-o anumită zonă. Pentru apărarea teritoriului lupta efectivă este cel mai frecvent evitată (aceasta datorită selecţiei ce a avut loc în timp: în urma luptelor participanţii mureau sau erau mutilaţi devenind în consecinţă mai puţin apţi pentru a rezista în lupta pentru existenţă); în general protagoniştii evită lupta directă, recurgând doar la demonstraţii de forţă pentru intimidarea adversarului şi anume gesturi sau posturi care au rolul de a-l face pe posesor să pară mai mare decât este în realitate şi implicit înfricoşător, periculos. În general acest lucru se realizează prin zbârlirea penajului, ridicarea moţului sau a penelor de pe cap, etalarea petelor colorate din penaj, toate acestea urmate de gesturi ameninţătoare: salturi, atacuri mimate. Deşi paradele de intimidare se reduc la gesturi simbolice, efectul lor asupra adversarilor nu este diminuat: au fost de mai multe ori semnalate păsări care au murit de atac de cord sau accident vascular ca urmare a emoţiilor intense produse de aceste dueluri fictive (Fitter, R., Roux, F., 1992). Şi în timpul împerecherii masculii îşi etalează penajul viu colorat (uneori schimbat special în sezonul de împerechere pentru a avea un colorit mai intens decât în restul anului) şi iau posturi caracteristice, de această dată în cadrul paradelor nupţiale, în scopul atragerii femelelor. Datorită acestor ritualuri de împerechere, adesea masculii sunt frumos coloraţi au moţuri, barbişoane, pene ornamentale etc., spre deosebire de femele care trebuie să treacă neobservate pentru a nu atrage atenţia duşmanilor asupra lor, a cuibului şi a puilor. După împerechere, pentru consolidarea legăturilor între partenerii de cuplu se desfăşoară alte ritualuri, cum sunt toaleta reciprocă, hrănirea simbolică a femelei de către mascul, prezentarea unui cuib, apărarea în comun a teritoriului. Toaleta reciprocă este caracteristică speciilor de porumbei şi turturele, huhurezului mic Strix aluco, drepnelei mici Apus apus, rândunelei Hirundo rustica, speciilor de Corvidae şi constă în curăţarea şi îndreptarea penelor de pe cap şi gât. Hrănirea simbolică a femelei este caracteristică multor specii, dar mai ales celor la care cloceşte exclusiv femela. Acest ritual are şi rolul de a pregăti masculul pentru viitoarele îndatoriri se părinte. De asemenea, speciile de păsări se succed în funcţie de stadiile de dezvoltare ale arboretului (figura 87). Păsările joacă un rol foarte important în ecosistemele forestiere iar permanenta degradare antropică a acestora a determinat diminuarea efectivelor, restrângerea arealelor sau chiar dispariţia unor specii. Astfel, în ultimii 300 de ani au dispărut 300 de specii de păsări (Fitter, R., Roux, F., 1992). Degradarea ecosistemelor a fost determinată, atât la noi în ţară cât şi în alte zone ale continentului sau globului, de poluarea aerului, a apelor, de intensa utilizare a pesticidelor, de diminuarea suprafeţelor împădurite, a pajiştilor naturale, de înlocuirea vegetaţiei spontane cu întinse suprafeţe cultivate; tot terenurile cultivate au înlocuit şi numeroase zone umede, care au fost drenate, asanate şi îndiguite.

168 Figura 87 - Succesiunea speciilor de păsări în funcţie de stadiile de dezvoltare a pădurii (după Ramade, F., 1994) În ceea ce priveşte pesticidele, deşi ele, alături de îngrăşăminte au revoluţionat agricultura modernă, au concomitent numeroase efecte negative: otrăvesc insectele, rozătoarele şi unele plante ierboase dăunătoare culturilor; cu acestea se hrănesc păsările, în fiecare primăvară fiind intoxicate (mai ales de pesticidele organoclorurate) mii de paseriforme, potârnichi şi porumbei guleraţi. Păsările răpitoare de zi care consumă aceste păsări pot acumula rapid în organism o doză letală de pesticid. Chiar dacă păsările nu mor, pesticidul din corpul lor le perturbă metabolismul calciului şi ele depun ouă cu coaja foarte subţire, care se sparg foarte uşor, specia fiind tot sortită pieirii, dar pe altă cale. Agricultura modernă este caracterizată şi prin cultivarea mecanizată a unor suprafeţe cât mai mari, pentru eficientizare şi obţinerea unor cantităţi cât mai mari de produse agricole. Adesea, pentru obţinerea acestor suprafeţe mari, au fost distruse tufişurile, arbuştii şi arborii care mărgineau drumurile sau marcau hotarele micilor proprietăţi în trecut. Aceşti arbori şi arbuşti ofereau adăpost şi hrană unor specii numeroase (mierle, măcălendri, pănţăruşi, cinteze, silvii, presuri, scatii, brumăriţe etc.)

169 Aceleaşi efecte nefaste le au pesticidele şi în silvicultură. Lor li se alătură aplicarea unor măsuri silviculturale cu impact negativ asupra speciilor de păsări din ecosistemele forestiere. Printre aceste măsuri se numără înlocuirea pădurilor naturale complexe cu monoculturi conduse până la vârste de exploatare mici (înlocuirea zăvoaielor şi şleaurilor de luncă cu culturi de plopi hibrizi, a amestecurilor de foioase, făgetelor şi amestecurilor de fag cu răşinoase cu culturi pure de molid etc.). Aceste arborete artificiale, cu structura mult simplificată, nu pot oferi hrană şi adăpost decât unui număr redus de specii de păsări. De asemenea, cum unele dintre aceste culturi sunt adesea exploatate la vârste relativ reduse, nu trec prin toate fazele de dezvoltare şi ca urmare, speciile caracteristice mai ales etapei de bătrâneţe rămân fără habitatele specifice în care îţi desfăşoară existenţa. Se mai poate menţiona în acest context şi extragerea prin lucrările de igienă a tuturor arborilor scorburoşi, bătrâni, uscaţi, care oferă hrană (insecte xilofage sau insecte care rod între scoarţă şi lemn) şi adăpost (scorburi) pentru numeroase specii de păsări. În afară de această cauză principală, reprezentată de degradarea ecosistemelor şi dispariţia mediilor de viaţă specifice anumitor specii, la diminuarea efectivelor de păsări sau chiar la dispariţia unor specii au contribuit şi omorârea deliberată sau ocazională (ulii porumbari omorâţi sau prinşi în apropierea fazaneriilor sau de către crescătorii de porumbei, păsări acvatice omorâte de piscicultori în apropierea crescătoriilor de peşte, cuiburi de ciori de semănătură distruse în oraşe, cuiburi de berze construite pe coşuri, stâlpi de telegraf sau cornişele unor clădiri care astfel au fost distruse; în jurul marilor oraşe, deşi este interzisă, se mai practică prinderea şi comercializarea în pieţe a micilor păsări granivore care pot fi uşor ţinute în captivitate sticleţi, scatii, florinţi, cânepari etc.; uneori vânătorii împuşcă anumite specii doar pentru a le păstra împăiate; alteori păsările cad victimă accidentelor datorită tehnologiei umane actuale: se lovesc în zbor de firele electrice şi se electrocutează, sunt izbite de maşini, se lovesc de geamuri, se izbesc de avioane, sunt omorâte de utilaje agricole etc.). În ce priveşte protecţia păsărilor, la noi în ţară prima lege modernă de ocrotire a naturii a fost elaborată acum aproximativ 70 de ani, în Prin intermediul acestei legi, cele mai rare şi valoroase specii de animale şi plante au foste declarate monumente ale naturii (dintre păsări au primit acest statut pelicanul comun, pelicanul creţ, egreta mică, egreta mare, călifarul alb, călifarul roşu, lopătarul, piciorongul, corbul, spârcaciul, dropia, găina de munte, cocoşul de mesteacăn, acvila de munte, hoitarul, zăganul, vulturul sur şi vulturul negru). În timp, ideea de conservare şi protejare a speciilor a evoluat, specialiştii dându-şi seama că salvarea speciilor de la dispariţie nu este posibilă decât prin protejarea habitatelor care asigură hrana, adăpostul şi supravieţuirea acestor specii în toate stadiile lor de dezvoltare. De aceea, o deosebită importanţă pentru protecţia păsărilor o au toate rezervaţiile şi parcurile naturale sau naţionale. În ţara noastră există şi câteva rezervaţii ornitologice: Satchinez în judeţul Timiş, Sărături-Murighiol în Tulcea, heleşteele Sânpaul în Harghita. O deosebită importanţă o prezintă Delta Dunării, arie Ramsar inclusă pe lista obiectivelor Convenţiei pentru protecţia zonelor umede, ca perimetru ce include în special habitate ale păsărilor de apă. Până recent, singura lege care ocrotea speciile de păsări în ţara noastră era, paradoxal, tocmai legea vânătorii (Legea economiei vânatului şi vânătorii din 1976). Conform acestei legi, a fost emis tot în 1976 un ordin al ministerelor Agriculturii şi

170 Economiei Forestiere care prevedea punerea sub protecţie a tuturor păsărilor cântătoare sau folositoare agriculturii şi silviculturii, în total 144 de specii. În 1996 a fost promulgată Legea fondului cinegetic şi a protecţiei vânatului care protejează de vânători marea majoritate a păsărilor din fauna ţării noastre ( cu excepţia familiei Corvidae). După 1989, pentru a se alinia legislaţiei europene în domeniu, România a ratificat o serie de convenţii internaţionale care au devenit parte integrantă din legislaţia internă. Cele mai importante sunt Convenţia de la Berna 1993, (Convenţia privind conservarea vieţii sălbatice şi a habitatelor naturale din Europa) şi Convenţia de la Bonn 1998 (Convenţia privind conservarea speciilor migratoare de animale sălbatice). Alte legi mai ample, care vizează conservarea naturii şi implicit a tuturor speciilor animale sunt Legea protecţiei mediului (1995) şi Convenţia privind diversitatea biologică (ratificată de ţara noastră în 1994). Ca urmare, în prezent, pe baza legilor menţionate anterior, marea majoritate a speciilor de păsări din România sunt ocrotite iar pentru speciile de vânat sunt stabilite perioade de prohibiţie în sezonul de reproducere (Munteanu, D., şi colab., 2000). Pe lângă aceste legi care protejează avifauna ţării noastre, se pot aplica o serie de măsuri simple pentru menţinerea sau creşterea efectivelor de păsări. Se dau în continuare câteva exemple de astfel de măsuri, care vizează doar ecosistemele forestiere şi care pot fi aplicate cu uşurinţă de gestionarii sau proprietarii de păduri: crearea unor arboretele amestecate, plurietajate, pluriene, care oferă condiţii optime de existenţă unui număr mai mare de specii de păsări, comparativ cu arboretele monospecifice, monoetajate şi echiene. De asemenea, este recomandată menţinerea câtorva arbori scorburoşi (cam 1 la ha); în tufe şi subarboret se pot tăia ramurile astfel încât să se stimuleze o creştere a lujerilor în mănunchi, creându-se astfel locuri propice pentru construcţia cuiburilor; plantarea sau favorizarea unor arbori sau arbuşti ale căror fructe sunt consumate de păsări: cornul, sângerul, socul, lemnul câinesc, porumbarul, păducelul, dracila, mălinul, scoruşul, măceşul (aceste specii se pot planta în acelaşi scop şi în livezi sau grădini particulare); se pot amplasa la nevoie, cuiburi artificiale şi hrănitori. P o p u l a ţ i i l e d e m a m i f e r e. Speciile de mamifere din ecosistemul forestier sunt numeroase. Deoarece multe dintre ele sunt studiate în amănunt la alte discipline, se prezintă cele care nu sunt specii de vânat mare, dar care au o deosebită importanţă în structura trofică şi în funcţionarea ecosistemelor forestiere. * În m o l i d i ş u r i, de menţionat sunt veveriţa, chiţcanul de munte şi şoarecele vărgat de mesteacăn. Sciurus vulgaris (veveriţa) este întâlnită şi în pădurile de amestec de răşinoase cu foioase (în care are blana mai roşcată; la venirea iernii, blana mai roşcată devine brună şi urechile se ornează cu smocuri de păr). Coada îi serveşte drept cârmă, ca paraşută când sare din ramură în ramură, de contragreutate când se caţără pe trunchiuri şi chiar pentru a o proteja de ploaie sau soare. Are gheare puternice şi ascuţite pentru a se prinde de scoarţă; poate chiar să stea suspendată în gol, agăţată de o singură labă. Adesea stă pe aceeaşi ramură cu vizibilitate bună şi decortichează conuri pe care mai întâi le desprinde de ramuri cu o muşcătură. Are activitate diurnă, hrănindu-se cu seminţe de arbori, fructe de pădure şi uneori ouă de păsări. Consumă şi insecte, unele dăunătoare. Într-o zi poate să decorticheze şi 100 de conuri de molid. Vara doarme în scorburi sau îşi construieşte cuiburi la bifurcaţia ramurilor, din muşchi, crenguţe şi ierburi uscate. Iernează în cuiburi

171 vechi de păsări şi îşi face mai multe depozite de hrană (pe care uneori nu le mai găseşte). Duşmanii naturali sunt jderul, răpitoarele de noapte şi pisica sălbatică. Sorex alpinus (chiţcanul de munte); chiţcanii, alături de lilieci, se numără printre mamiferele cu talia cea mai mică. Chiţcanii îşi datorează numele românesc glasului subţire şi piţigăiat cu care fluieră prelung şi ondulat, chiţăie. Seamănă la aspect cu şoarecii, de care se deosebesc însă prin botul prelungit cu o trompă muşchiuloasă, de unde şi denumirea populară de şoareci cu trompă (Pop, I., Homei, V., 1973). Se mai deosebesc de şoareci şi prin urechile mici. O altă caracteristică morfologică distinctivă este reprezentată de vârfurile dinţilor colorate roşcat sau brun. Saliva unora dintre specii este toxică putând provoca paralizia sau chiar moartea prăzii. Dintre simţuri, cel mai dezvoltat este mirosul. Chiţcanii au un apetit insaţiabil; consumă zilnic o cantitate de hrană cel puţin egală cu greutatea corpului lor. Dacă nu au hrană mor în câteva ore. De aceea mănâncă orice vietate pe care o pot captura, dată fiind talia lor mică: râme, insecte, larve, miriapode, păianjeni, broaşte, şopârle, şoareci, pui mici de pasăre din cuiburile de pe sol. Uneori pot face salturi pentru a prinde din zbor insecte sau chiar păsări mici. Se înregistrează la aceste animale şi canibalismul, chiţcanii mâncându-se între ei, iar mamele, dacă rămân fără hrană, încep să-şi consume proprii pui. Aceste specii au o strategie demografică de tip r, fiind foarte prolifici (femelele nasc de primăvara până toamna de 2-4 ori câte 4-10 pui, care până în iarnă ajung de mărimea adulţilor iar în primăvara următoare ajung la maturitate sexuală reproducându-se la rândul lor) şi având o durată de viaţă scurtă (maxim 5 ani). Această strategie i-a ajutat să colonizeze medii dintre cele mai diferite, de la mare până în zona alpină. Nu au foarte mulţi duşmani, mamiferele carnivore evitându-i datorită mirosului lor puternic şi neplăcut. Doar păsările răpitoare care nu le simt mirosul îi consumă. Indivizii acestor specii sunt greu de observat în natură deoarece, în general, ziua stau mai mult ascunşi în adăposturi. Chiţcanul de munte este preponderent nocturn, se hrăneşte cu viermi, râme şi mai ales cu numeroase insecte. Sicista betulina (şoarecele vărgat de mesteacăn) are dintre şoarecii săritori (sunt numiţi astfel deoarece au membrele posterioare mai lungi decât cele anterioare) talia cea mai mică şi coada cea mai lungă (7-10 cm). E activ în timpul nopţii. Excelent căţărător, se foloseşte şi de coadă care este semiprehensibilă. Pe sol, când fuge, ţine coada ridicată. În timpul verii îşi construieşte un cuib în scorburi sau în declivităţi ale solului pe care îl căptuşeşte cu ierburi şi muşchi. Se hrăneşte mai mult cu larve şi insecte adulte şi mai puţin cu seminţe şi fructe. * În a m e s t e c u r i l e d e r ă ş i n o a s e c u f a g este întâlnit Sorex minutus (chiţcanul pitic), cel mai mic reprezentant al familiei Soricidae-lor, având 4-6 cm lungime. Are activitate continuă, atât nocturnă cât şi diurnă. Este un bun înotător şi la nevoie bun căţărător. Nu prea face galerii, folosindu-le pe cele mai vechi ale altor specii. Cuibul constă într-un mic bulgăre de ierburi uscate. Se hrăneşte cu râme şi insecte. Clethrionomys glareolus (şoarecele scurmător) trăieşte mai ales în pădurile cu subarboret. Se hrăneşte cu ierburi, mai rar cu insecte, iar în timpul iernii mai ales cu scoarţa puieţilor speciilor forestiere, producând pagube în plantaţii. Îşi sapă o reţea superficială de galerii, cu camere de odihnă şi pentru provizii. E consumat de toate răpitoarele de zi şi de noapte. G o r u n e t e, s t e j e r e t e, a m e s t e c u r i d e f o i o a s e. În acest etaj se întâlnesc cele mai numeroase specii de lilieci. Ei fac parte din ordinul Chiroptera;

172 denumirea ordinului provine de la cuvintele greceşti cheiros mână şi pteron aripă) folosesc drept teritorii de vânătoare mai ales pădurile de foioase dar şi cele de amestec, iar Barbastella barbastellus (liliacul mops) şi pădurile de conifere din care consumă fluturi nocturni mici - din familia Pyralidae (Tillon, L., 2002). Unii lilieci nu doar vânează ci îşi au şi adăpostul exclusiv în arborii pădurilor. În afară de liliacul mops, specii legate de ecosistemul forestier mai sunt Myotis mystacinus (liliacul bărbos), Nyctalus noctula (liliacul mare de amurg), Rhinilophus ferrumequinum (liliacul mare cu potcoavă), Nyctalus leisleri (liliacul mic de amurg), Pipistrellus nathusii (liliacul cu pielea aspră), Pipistrellus pipistrelus (liliacul pitic), Plecotus auritus (liliacul urecheat), Myotis bechsteinii (liliacul lui Bechstein), Myotis nanttereri (liliacul lui Nantterer) şi Myotis daubentoni. Insectele care constituie hrana liliecilor se dezvoltă în habitate diverse: pe anumite plante erbacee, în locurile mlăştinoase, pe marginea apelor, în arborii bătrâni, deperisanţi etc. Fiecare specie de lilieci vânează în funcţie de regimul său alimentar (figura 88). Astfel, Barbastella barbastellus (liliacul mops) vânează microlepidoptere pe poteci, drumuri sau parcele în regenerare, la 4-5 m înălţime faţă de sol; Plecotus auritus (liliacul urecheat) caută insecte în frunzişul arborilor; Myotis mystacinus (liliacul bărbos) consumă păianjeni care şi-au ţesut pânzele în coronament; Nyctalus noctula (liliacul mare de amurg) prinde insectele care ies imediat deasupra coronamentului arborilor; Pipistrellus pipistrellus (liliacul pitic) se limitează la căutarea prăzii de-a lungul drumurilor forestiere iar Rinolophus ferrumequinum (liliacul mare cu potcoavă) rămâne agăţat de o ramură pândind apropierea eventualei prăzi (Tillon, L., 2002). Figura 88 - Zonele din arboret în care vânează cu predilecţie diferite specii de lilieci (după Tillon, L., 2002) Dintre speciile de lilieci forestiere menţionate, unele depind în mai mare măsură decât altele de adăpostul în scorburile arborilor. Astfel, Barbastella barbastellus (liliacul mops) se adăposteşte în cavităţi sau sub scoarţa desprinsă a arborilor mai ales ca să ierneze. În timpul verii îşi schimbă des adăpostul; la fel procedează şi alte specii, deoarece folosirea mai îndelungată a aceluiaşi adăpost favorizează proliferarea paraziţilor. Şi Myotis nanttereri (liliacul lui Nantterer) apreciază fisurile înguste din arbori. Nyctalus noctula (liliacul mare de amurg) preferă scorburile vechi de ciocănitori. Myotis bechsteini (liliacul lui Bechstein) caută arborii bătrâni din arboretele cu vârste

173 înaintate şi este relativ sedentar, deşi îşi schimbă adăpostul săptămânal; ca urmare are nevoie de mici suprafeţe cu arbori bătrâni care să-i ofere suficiente adăposturi. Orientarea sau înălţimea adăposturilor nu este importantă, în schimb două tipuri de cavităţi sunt interesante pentru lilieci, care le ocupă cu precădere: - fisuri înguste cauzate de intemperii (furtuni, gelivuri) şi a căror cicatrizare oferă un adăpost în partea superioară - scorburi de ciocănitori (prelungite în sus pe măsura trecerii anilor; sunt cu atât mai atractive pentru lilieci dacă mai multe astfel de scorburi comunică între ele). Cel mai adesea sunt aleşi arborii care vegetează (nu cei uscaţi) şi foioşi deoarece sunt mai bine izolaţi şi nu secretă răşină. Toate cavităţile pot însă folosi ca adăpost, fiind observaţi lilieci şi la 1 m înălţime faţă de sol şi la 20 m. Totuşi, trunchiul sau ramura în care se află scorbura trebuie să aibă cel puţin 15 cm diametru. Sunt preferate scorburile din fag, stejar, frasin, plop sau arborii fisuraţi longitudinal de furtuni sau gelivuri (mai ales stejarii). Uneori sunt folosite şi cuiburi de veveriţe sau vizuini de bursuci. Şi curpenii de pe trunchiuri (Hedera helix) pot oferi un adăpost interesant, uneori chiar şi pentru mai mulţi indivizi (Penicaud, P., Tillon, L., 2002). Liliecii sunt specii protejate, efectivele lor înregistrând diminuări îngrijorătoare, datorită înlocuirii arboretelor naturale prin monoculturi artificiale cu vârste de exploatare adesea scăzute, datorită extragerii arborilor bătrâni, scorburoşi sau fisuraţi prin tăieri de igienă, datorită combaterii chimice a microlepidopterelor, datorită monoculturilor agricole care au atras după ele şi scăderea biodiversităţii insectelor aferente, desecărilor etc. De asemenea, există credinţe străvechi care îi asociază pe lilieci cu forţele răului şi întunericului, precum şi prejudecăţi legate de ferocitatea sau caracterul dăunător al acestora, ceea ce i-a făcut nu o dată pe oameni să omoare fără rost aceste animale care în realitate nu sunt numai inofensive (cel puţin in Europa) dar şi extrem de utile prin rolul pe care îl joacă în ecosistemele din care fac parte. Ei prezintă particularităţi interesante morfologice, fiziologice şi etologice (Valenciuc, N., Done, T., 2001). Cunoaşterea acestora serveşte atât la evitarea situaţiilor menţionate anterior (exterminarea fără motiv a liliecilor) cât şi la punerea în practică a unor măsuri eficiente de protecţie. Liliecii au corpul alcătuit din cap, trunchi şi coadă, de trunchi fiind prinse membrele anterioare (aripile) şi cele posterioare. Capul este alcătuit din partea craniană şi partea facială, subţiată şi prelungită în faţă printr-un botişor în vârful căruia se află nările. În jurul nărilor, pielea, pe o zonă limitată, este lipsită de peri, formând rinarium-ul. La unii dintre lilieci, în jurul nărilor şi continuate până la frunte, se găsesc nişte formaţiuni tegumentare nude, întărite de nişte cartilaje subţiri, elastice (numite foiţe nazale) şi anume potcoava, şaua şi lanţeta. De aceea unele specii sunt denumite lilieci cu potcoavă (de exemplu liliacul mare cu potcoavă Rhinolophus ferrumequinum). Pavilioanele externe ale urechilor sunt destul de mari, uneori deosebit de mari şi au un contur ce variază de la o specie la alta. Speciile din ţara noastră care nu prezintă foiţe nazale au la urechi o prelungire de aceeaşi consistenţă care se ridică în faţa deschiderii conductului auditiv. Această prelungire este mai îngustă şi mai scurtă decât pavilionul urechii purtând numele de urechiuşă sau tragus (de exemplu la liliacul urecheat Plecotus auritus). Foiţele nazale au rolul de a dirija fasciculele de ultrasunete emise prin nări, iar urechiuşele, împreună cu urechile, captează ecoul ultrasonic.

174 Trunchiul liliecilor este cilindric, terminat cu o coadă inclusă în membrana zburătoare. Membrana zburătoare (membrana alară sau patagiul) este dublă, între cele două tegumente găsindu-se scheletul membrelor anterioare şi posterioare, vertebrele cozii, ţesut conjunctiv, vase de sânge, fibre nervoase şi muşchi subţiri, care se prind de membrană nu de oase, determinând astfel plierea membranei pe aceleaşi linii de câte ori aripile sunt strânse. Membrana este destul de sensibilă, putând să degere sau să se usuce pe margini în timpul hibernării; de aceea, cât durează hibernarea, liliecii caută să-şi diminueze suprafaţa de contact cu mediul înconjurător şi să găsească locuri în care temperatura aerului să nu înregistreze valori negative, iar umiditatea să fie ridicată şi relativ constantă. Membrele anterioare se termină cu 5 degete. Primul deget este mic, mobil, neinclus în membrană, şi prevăzut cu o gheară încovoiată. Ghearele sunt utilizate pentru agăţat în timpul repausului (pauzelor din timpul nopţii, somnului diurn, estivării sau hibernării) când liliecii stau atârnaţi cu capul în jos. Liliecii se pot menţine în această poziţie fără să obosească datorită unei adaptări morfologice specifice: tendonul unui muşchi trece printr-o teacă de ţesut elastic fixată de falanga a treia şi se prinde de partea ventrală a ghearei. Greutatea corpului, prin întinderea tendonului determină strângerea ghearei (figura 89) şi realizarea unei suspendări pasive, fără contractarea nici unui muşchi. Chiropterele de pe întreg globul pot fi nectarivore, polenivore, frugivore, insectivore, carnivore (inclusiv piscivore) şi hematofage. În ţara noastră toate speciile de lilieci sunt insectivore. Insectele sunt în general prinse din zbor, liliacul apropiindu-se de ele din spate. Ele sunt detectate în principal prin ecolocaţie, dar liliecii percep şi vibraţiile produse de aripile potenţialei prăzi în zbor. În momentul în care liliacul ajunge insecta din urmă, face (timp de câteva secunde doar), din aripi un fel de pâlnie, iar insecta alunecă în interiorul unui buzunar format prin îndoirea cozii. Apoi, printr-o mişcare rapidă de îndoire a corpului, liliacul se apleacă şi prinde cu botul insecta căzută în buzunar. Sunt şi numeroşi lilieci care îşi capturează insectele de pe ramuri frunze sau sol.

175 Figura 89 - Mecanismul anatomic ce permite suspendarea pasivă a liliecilor (după Valenciuc, N., Done, T., 2001) Deoarece au suprafaţa corpului mare, liliecii pierd o cantitate mare de apă pe care trebuie să o înlocuiască. Megachiroptrele beau în zbor razant deasupra apei, cu botul deschis sau îşi moaie pieptul în apă, apoi îl ling. Detectarea cu mare precizie a insectelor, precum şi localizarea obstacolelor se face însă cu ajutorul ecolocaţiei (figura 90). Figura 90- Ecolocaţia, schemă (după Tillon, L., 2002) Liliecii aflaţi în zbor lansează mereu în aer ultrasunete, care ajunse la un obstacol sunt reflectate şi percepute de auzul lor. Distanţa maximă de la care ultrasunetele mai pot fi recepţionate după ce au fost reflectate este (pentru liliecii din ţara noastră) de 5-6 m. Ultrasunetele emise diferă de la o specie la alta, ele putând fi utilizate drept criterii de identificare, dacă se utilizează detectoare de ultrasunete. Unele specii emit ultrasunete prin gură, altele prin nări. La acestea din urmă, formaţiunile foliacee din jurul nărilor au rol în orientarea fasciculelor de ultrasunete. Liliecii nu emit numai ultrasunete ci şi

176 sunete, asemănătoare unor scârţâituri, ţârâituri sau mârâituri, iar începutul fiecărei emisii de ultrasunete este marcată de un sunet scurt ca un fel de plesnet de limbă. Chiropterele nu sunt animale prolifice, dând naştere de obicei unui singur pui. Cel puţin doi factori influenţează această prolificitate scăzută: longevitatea mare a liliecilor, absenţa unor prădători specializaţi în consumul liliecilor şi lipsa unor boli (epizootii) care să determine diminuarea masivă a efectivelor populaţiilor. Chiar dacă nu există prădători specializaţi, există mamifere care consumă destul de frecvent lilieci (vulpile, bursucii, dihorii şi jderul), alături de păsări răpitoare ca şoimul rândunelelor (Falco subbuteo) sau şoimul călător (Falco peregrinus). Liliecii au şi paraziţi, dintre care cei mai frecvenţi sunt acarienii sugători de sânge, cum sunt căpuşele. Liliecii distrug cantităţi enorme de insecte (un individ consumă pe noapte între 200 şi 800 de insecte) jucând astfel un rol important în împiedicarea înmulţirii în masă a insectelor şi implicit în menţinerea stabilităţii ecosistemelor forestiere. În mediul forestier, câteva măsuri extrem de simple pot fi luate pentru conservarea şi protejarea liliecilor: - menţinerea cu ocazia marcărilor a 8-10 arbori scorburoşi, fisuraţi la hectar, care să poată fi utilizaţi ca adăpost de lilieci; - favorizarea curpenului de pădure (Hedera helix) - păstrarea unei conexiuni forestiere între diferitele suprafeţe împădurite pentru a nu izola habitatele liliecilor - eventual dispunerea de cuiburi artificiale. Se impune de asemenea realizarea unui inventar al speciilor de lilieci forestieri pentru identificarea zonelor în care acestea sunt mai numeroase sau a celor în care există specii rare, pentru aplicarea unor măsuri speciale de conservare. Pentru această inventariere sunt necesari specialişti dotaţi cu aparate speciale pentru detectarea ultrasunetelor şi cu plase (asemănătoare celor utilizate pentru prinderea păsărilor), în scopul capturării lor temporare pentru identificare şi studiere. România este semnatară a convenţiei de la Bonn (1982), prin care toate chiropterele din Europa (cu excepţia speciei Pipistrellus pipistrellus) sunt protejate, această lege fiind valabilă şi pe teritoriul ţării noastre. Din octombrie 2000, România este semnatară a Acordului asupra Conservării Liliecilor din Europa. Pârşii sunt mamifere rozătoare arboricole mai puţin cunoscute, care seamănă la înfăţişare atât cu veveriţele cât şi cu şobolanii. La fel ca şi chiţcanii sunt greu de observat fiind activi mai ales noaptea şi în plus hibernând iarna. Mai toate speciile au botul ascuţit, ochii mari cu cearcăne în jur, mustăţi lungi, coada lungă şi păroasă, picioare subţiri dar cu gheare bine dezvoltate, puternice, ca adaptare pentru căţărat în arbori. Consumă mai ales fructe şi seminţe; în adăposturile în care hibernează îşi adună provizii. la noi în ţară trăiesc patru specii de pârşi (Georgescu, M., 1989). Glis glis (pârşul mare) se aseamănă cel mai bine dintre toţi pârşii cu o veveriţă. Spre deosebire de ceilalţi pârşi trăieşte în grupuri alcătuite din mai multe familii. Se hrăneşte cu fructe şi seminţe (mai ales jir şi alune), dar în comparaţie cu celelalte specii, consumă o cantitate mai mare de ouă, păsări de talia vrabiei, insecte şi şoareci. Toamna se îngraşă, pregătindu-se de hibernare; adesea hibernează mai mulţi indivizi la un loc, încovrigaţi, cu capul între picioarele dinapoi şi acoperiţi cu coada. Din când în când se trezeşte şi ciuguleşte câte ceva din rezervele pe care şi le-a făcut în cuib pentru iarnă, apoi

177 adoarme din nou. Duşmanii săi sunt jderul, pisica sălbatică, dihorul şi păsările răpitoare de noapte. Carnea lui era considerată în antichitate de către romani o delicatesă; de aceea pârşii erau închişi în parcuri împrejmuite cu ziduri, iar la începutul toamnei erau prinşi şi închişi în nişte vase speciale de lut numite glyarii. Gura acestor vase era acoperită cu un grătar de lut ars prin care animalele erau hrănite şi îngrăşate cu nuci alune şi castane. Şi astăzi, la poalele Alpilor austrieci şi iugoslavi ţăranii, mai ales cei sloveni, prind toamna pârşi, folosindu-le carnea, blana şi chiar grăsimea. Dryomis nitedula (pârşul cu coada stufoasă) preferă pădurile de foioase cu arbori bătrâni. Dacă nu găseşte scorburi îşi face un cuib sferic, cu diametrul de cm, prevăzut cu o singură intrare, construit între crengi, din ramuri subţiri şi frunze, căptuşit cu fibre vegetale, muşchi, lână. Este solitar, nocturn. Se hrăneşte cu fructele arborilor de pădure dar şi cu insecte, ouă, păsări şi şoareci. Primăvara, când nu prea are cu ce se hrăni, roade coaja lujerilor arborilor şi mugurii. Este vânat de jder, nevăstuică, pisică sălbatică, şi păsările răpitoare de noapte. Primăvara, dacă este numeros, poate deveni dăunător în culturile forestiere. Elinomys quercinus (pârşul de ghindă sau de stejar). Este arboricol ca toate speciile de pârşi, dar petrece o bună parte din timp şi la sol. Este nocturn. Îşi face cuibul în arbori scorburoşi, însă adesea foloseşte cuiburile vechi ale unor păsări. Consumă fructe, seminţe, dar în egală măsură şi păsări, mamifere mici şi chiar melci. Are aceeaşi duşmani ca şi specia precedentă. Muscardinus avellanarius (pârşul de alun) este întâlnit în toate tipurile de ecosisteme forestiere, dar le preferă pe cele în care găseşte alun, cu ale cărui fructe se hrăneşte. Consumă însă şi ghindă, fructe de pădure şi mai rar insecte şi păsări mici. Răspândeşte un uşor miros de mosc, de unde şi numele (de asemenea, pentru că este roşcat pe spate i se mai spune şoarece roşu de pădure ). Este nocturn, foarte agil. Are un cuib de vară asemănător pârşului cu coada stufoasă, şi unul de iarnă, în găurile din sol, între rădăcinile arborilor. Are aceeaşi duşmani ca şi ceilalţi pârşi. Aşa cum s-a menţionat, toţi pârşii au picioare cu gheare puternice, apte pentru căţărat şi capturarea prăzii precum şi vibrize (fire de păr senzitive) în jurul botului. Alte specii de mamifere comune în toate pădurile, de la câmpie la munte sunt: ariciul, chiţcanii, cârtiţa, dihorul, hermelina, jderul, nevăstuica, viezurele etc. Erinaceus romanicus (ariciul) este acoperit cu ţepi şi datorită unui muşchi dorsal circular şi a muşchilor abdominali se poate face ghem, pentru a se apăra de duşmani. Când merge încet se atinge cu abdomenul de pământ, deplasându-se asemănător unei reptile; când vrea să se deplaseze cu viteză mai mare, se depărtează de suprafaţa solului. În ciuda ţepilor, elasticitatea pielii îi permite să se strecoare prin orificii cu diametrul cu o treime mai mic decât lăţimea corpului. Este un animal crepuscular; ziua stă ascuns într-un cuib în desiş. Acesta este amplasat sub grămezi de frunze uscate, sub rădăcini de arbori morţi, sub grămezi de crengi, sau îşi poate săpa o vizuină adâncă sub pământ, de cm, cu două intrări. Iarna îşi face un cuib de hibernare, căptuşit cu muşchi şi frunze. Se hrăneşte mai ales cu insecte şi larvele acestora, cu melci, cu râme, cu broaşte, ouă şi uneori chiar păsări care cuibăresc pe sol. Are un apetit feroce, poate vâna într-o oră 80 de râme. Vânează şerpi şi vipere, la veninul cărora are mare rezistenţă. Înainte de a hiberna îşi face rezerve de grăsime. Are puţini duşmani: bufniţa, vulpea şi rareori dihorul. Poate trăi 7-10 ani.

178 Neomys anomalus (chiţcanul apusean) consumă viermi, broaşte, peştişori, mici rozătoare, pui de păsări, dar mai ales insecte. Sapă galerii subterane care duc la un cuib relativ mare (20-25 cm) căptuşit cu ierburi, rădăcini şi muşchi. E foarte activ, mai ales noaptea. Botul are mustăţi lungi (vibrize), cu rol senzitiv. Neomys fodiens (chiţcanul de apă) preferă malurile cu porţiuni de apă mai liniştită. Este mult mai carnivor decât chiţcanul apusean. Este mâncător de icre de păstrăv; uneori vânează şi păstrăvi mici, cărora le consumă creierul. Prada este întâi paralizată şi ucisă cu secreţia veninoasă a unei glande salivare. Îşi sapă galerii complicate, cu diametrul de 2 cm. Uneori foloseşte galeriile făcute de şoareci şi cârtiţe. Sorex araneus (chiţcanul de pădure) pentru a putea supravieţui este foarte prolific, deoarece este preferat de păsările răpitoare de noapte şi de vulpe, care îl consumă în cantităţi foarte mari. Talpa europaea (cârtiţa) îşi duce întreaga viaţă în subteran. Este adaptată la acest mediu, având vederea foarte slabă dar auzul foarte fin, cu ajutorul lui detectându-şi hrana (poate detecta prezenţa unei râme printr-un strat de sol gros de 5-7 cm). Sapă galerii, având membrele anterioare modificate morfologic în acest scop. În pielea golaşă de pe bot şi labe se găsesc numeroşi corpusculi senzoriali tactili, iar coada este scurtă şi prevăzută cu peri ţepoşi tactili. În timpul deplasării prin galerii cârtiţa ţine coada ridicată, pentru ca perii tactili să fie în permanenţă în contact cu tavanul galeriilor, pentru orientare. În galerii, cârtiţa se poate deplasa cu uşurinţă atât înainte cât şi înapoi, deoarece perii blănii au unghiul de inserţie de 90 o. Cârtiţa sapă galerii nu numai pentru a se adăposti dar şi pentru a găsi hrana, reprezentată de larve de coleoptere, miriapode, melci, pui de şoareci, broaşte, râme. Uneori îşi face rezerve de râme decapitate în diverse locuri din galerii. În centrul sistemului de galerii se află o cameră de locuit, la o adâncime de până la 50 cm. În jurul acestei camere se găsesc culoare de aerisire şi galerii permanente care conduc la cele de vânătoare (pe o rază de aproximativ 50 m) (Thomassin, S., 1993). Dacă terenul este umed, camera de locuit este amenajată spre suprafaţă sau chiar deasupra nivelului solului, în centrul unui muşuroi mare. Iernează tot într-o cameră de iernare, amenajată sub un muşuroi caracteristic, căptuşit cu frunze şi muşchi. În timpul unor ploi torenţiale, dacă galeriile sunt inundate, cârtiţa se poate scufunda şi înota până la un loc sigur, deasupra nivelului apei. Manifestă fenomenul de canibalism: masculul învins în luptele din perioada împerecherii este mâncat uneori de învingător. Viteza de săpare dar şi de deplasare este destul de mare: poate săpa în 24 de ore o galerie lungă de 20 m, şi se poate deplasa cu până la 1m s -1. În păşuni, fâneţe şi culturi agricole poate fi dăunătoare, dar în pădure nu, aici contribuind la aerarea solului. Mustela putorius (dihorul) are 0,3-0,4 m, coada fiind relativ lungă în raport cu corpul. Botul este scurt, urechile mici şi rotunjite cu marginea pavilionului tivită cu alb. Membrele posterioare, mai lungi decât cele anterioare, par scurte în raport cu corpul. Blana este brun-negricioasă dorsal, şi cafeniu-închisă pe partea ventrală. Trăieşte din zona de câmpie până la munte, dar densitatea maximă e înregistrată în zona colinară. Trăieşte şi pe lângă gospodăriile oamenilor, dar şi în pădure, în desişuri. E un răpitor feroce, atacând la gâtul prăzii. Se hrăneşte cu păsări (de la vrabie la cocoşul de munte), cu ouă, reptile, batracieni şi ocazional cu peşti. Vizuina poate fi o scorbură în arbori, galerii părăsite într-o vizuină de vulpe, găuri în pământ sau stive de crăci. Când e atacat sau se simte ameninţat elimină un lichid cu miros puternic şi respingător. Tot cu el îşi delimitează teritoriul.

179 Mustela erminea (hermelina sau hermina) are corpul suplu, alungit, de cm, cu coada de cm. Picioarele sunt relativ scurte în comparaţie cu corpul, astfel încât, atunci când animalul se deplasează liniştit lasă impresia că se târăşte. Gâtul este la fel de gros ca şi trunchiul, iar urechile mici, au vârfurile rotunjite. Unghiile sunt ascuţite şi neretractile; îi servesc la imobilizarea prăzii după capturare şi la căţărat şi săpat. Culoarea blănii variază după anotimp. Vara este brun roşcată pe partea dorsală şi pe laterale, iar pe piept alb-gălbuie. Iarna este albă în întregime. Preferă pădurile bătrâne cu arbori scorburoşi şi poieni. Exclusiv carnivoră, se hrăneşte mai ales cu şoareci. Caracteristic este că în lipsa hranei sale obişnuite, nu se sfieşte să atace animale mai mari ca ea (iepuri, iezi de căprioară). Înoată şi se caţără foarte bine; e un animal crepuscular şi nocturn. E un animal solitar, delimitându-şi teritoriul cu o substanţă urât mirositoare. Martes martes (jderul) are lungimea corpului de aproximativ 60 cm, urechile sunt mari, cu vârful uşor rotunjit, şi prezintă pe margine o bordură de culoare mai deschisă. Blana are puful gălbui şi spicul brun cafeniu. Pe piept are o pată gălbuie; părul de pe coadă e lung şi înspicat cu negru. E un foarte bun căţărător şi stă aproape exclusiv în arbori. La sol se deplasează pe distanţe scurte printr-o serie de salturi mici, succesive. Îşi face cuibul în scorburile arborilor bătrâni ori în cuiburile de veveriţă. Mănâncă mamifere şi păsări, dar la nevoie şi cadavre găsite întâmplător. Consumă şi fructe de pădure, mai ales scoruşe, mere şi pere. Are o preferinţă specială pentru şoareci, de aceea există o legătură directă între variaţiile efectivelor de jderi şi fructificaţia fagului. Şi veveriţa e un vânat predilect al jderului. Amândouă speciile sunt foarte agile căţărătoare, jderul ezitând însă să urmărească veveriţa dacă aceasta sare pe sol sau pe o ramură aflată mai jos decât nivelul la care se află jderul. Excrementele jderului (care conţin blană şi oase de micromamifere dar şi sâmburii diverselor fructe consumate diseminare zoochoră) sunt dispuse ca borne olfactive pentru marcarea teritoriului. Nu se apropie de aşezările umane decât în perioada coacerii fructelor. Înaintea iernilor grele îşi face provizii în scorburi. Are puţini duşmani naturali: bufniţa mare şi acvila. Mustela nivalis (nevăstuica) are corpul suplu şi alungit, de cm. Botul este scurt, ascuţit, gâtul gros şi lung, picioarele relativ scurte, cu unghii puternice, neretractile. Urechile sunt mici, rotunjite la vârf. Coada are lungimea de 5-6 cm, nu e stufoasă, dar are la vârf un smoc de peri lungi. Blana este castanie cenuşie, mai închisă la picioare şi pe partea dorsală, şi albă pe partea ventrală. Şi sub gât are o pată albicioasă. Spre deosebire de hermelină cu care se poate confunda, are linia de demarcaţie între culoarea dorsală şi cea ventrală ondulată şi nu dreaptă. De asemenea, coada nevăstuicii este colorată uniform în timp ce a hermelinei are vârful negru. Blana nevăstuicii nu devine albă iarna. Nevăstuica vânează ziua, dar şi noaptea, în special şoareci şi şobolani, pe care îi urmăreşte până în galeriile lor. Atacă şi păsări care cuibăresc la sol putând face pagube în terenurile cu fazani. Se caţără cu uşurinţă, dar majoritatea timpului o petrece la sol. Se stabileşte în apropierea aşezărilor umane de care nu se depărtează la mai mult de 1 km. Cuibul său e fie subteran, între rădăcinile arborilor, fie la suprafaţa solului, sub grămezi de lemne sau pietre. Îşi foloseşte ca şi jderul excrementele pentru marcarea teritoriului. Duşmanii ei sunt uliul şoricar, uliul porumbar, păsările răpitoare de noapte şi rareori vulpea. Meles meles (viezurele) are un corp robust, îndesat, lung de 0,6-0,7 m, cu coada de cm, stufoasă, cu vârful alb. Blana e alcătuită din două rânduri de peri, cu spicul lung şi aspru. Culoarea este cenuşie de partea dorsală şi mai întunecată pe cea ventrală

180 Începând din dreptul ochilor şi până în spatele urechii are o dungă neagră. Pe gât are o pată alburie. Trăieşte de obicei păduri, pe terenuri în care îşi poate săpa vizuina. Aceasta e profundă, până la 2 m adâncime, cu galerii lungi de până la 7-8 m, prevăzute cu încăperi pentru depozitarea hranei, pentru creşterea puilor, pentru odihnă, pentru depunerea excrementelor (viezurelui îi place curăţenia) etc. Vizuina poate avea până la 10 ieşiri. Intrarea are cm diametru şi în faţa ei se poate observa o movilă de pământ, cu un jgheab în centru, datorat trecerilor frecvente ale bursucului. La construirea vizuinii, bursucul poate deplasa până la 25 t de pământ. Aceeaşi vizuină poate fi folosită de generaţii succesive, timp de sute de ani chiar (Thomassin, S., 1993). Bursucul consumă fructe, seminţe, rădăcini, larve, insecte (pradă cuiburile de viespi şi de albine sălbatice) gasteropode, şerpi (este imun la veninul viperelor), şoareci, cârtiţe şi ouă din cuiburile păsărilor care clocesc pe sol. Apodemus flavicollis (şoarecele gulerat) are o pată galbenă pe gât. Populează toate ecosistemele forestiere, de la pădurile de câmpie până la cele de munte. Este solitar; nu sapă galerii, ci îşi face adăpost sub rădăcini în mici vizuini părăsite, crăpături şi scorburi unde strânge provizii. Consumă seminţe şi fructe de orice fel şi reprezintă o proporţie mare în meniul multor răpitoare; provoacă pagube şi este cel mai frecvent rozător din pădurile noastre. Apodemus sylvaticus (şoarecele de pădure) este întâlnit mai ales în pădurile de stejar şi fag, mai rar în pădurile de conifere. Consumă fructe, seminţe, flori şi hrană animală (nevertebrate, dar uneori şi ouă de păsărele), apreciind mai puţin părţile vegetative ale plantelor, având nevoie în toate anotimpurile de alimentaţie energetică. Anumite preferinţe alimentare sunt determinate de necesitatea anumitor substanţe nutritive: consumul capsulelor cu spori ale muşchilor îl ajută pe şoarece să reziste frigului iarna, conţinând o cantitate ridicată de acizi graşi care sunt un veritabil antigel biologic, pe care şoarecele nu-l găseşte în plantele superioare pe care le consumă (Thomassin, S., 1993). Are aceeaşi duşmani ca specia precedentă. Cuibul şi-l amenajează la suprafaţă, utilizând cuiburi părăsite de păsări, sau subteran, cu galerii având două ieşiri şi cuib de iernare. O altă componentă a structurii biocenozei forestiere este, aşa cum s-a menţionat anterior reprezentată de relaţiile intra şi interspecifice: competiţia, favorizarea, relaţiile legate de înmulţire, neutralismul, mutualismul, protocooperarea, amensalismul, comensalismul prădătorismul şi parazitismul (tratate pe larg în Îndrumarul pentru lucrări practice la ecologie ). Asemeni tuturor sistemelor biologice, a tuturor biocenozelor ecosistemelor, şi cele forestiere prezintă toate însuşirile acestora, printre care se numără şi diversitatea, integralitatea, autoreglarea, echilibrul dinamic şi stabilitatea. * În ceea ce priveşte biodiversitatea în ansamblu, ţara noastră, datorită aşezării sale geografice, prezintă un nivel ridicat al acesteia, precum şi numeroase ecosisteme naturale neinfluenţate antropic. Din întreaga suprafaţă a ţării, 47% este reprezentată de ecosisteme naturale şi seminaturale. România încă mai are unele dintre cele mai întinse suprafeţe de păduri virgine şi cvasivirgine din Europa. Prezenţa tuturor speciilor forestiere europene şi a 60% din efectivul european de urşi şi a 40% din cel de lupi, reprezintă indicii ale integrităţii şi stabilităţii ecosistemelor forestiere româneşti. La acestea se adaugă prezenţa deltei Dunării, a peşterilor, reţelei

181 complexe de cursuri de apă, a pajiştilor, care contribuie la creşterea bogăţiei în specii a ţării noastre. Diversitatea geografică a României are drept consecinţă existenţa unei diversităţi biologice accentuate, reprezentată de 3700 specii vegetale şi specii animale. Printre acestea se numără şi multe specii endemice şi subendemice (228 specii de plante şi 1000 de specii de animale, care există doar în ţara noastră). Deşi prezintă o diversitate naturală ridicată, aceasta a fost afectată de o serie de activităţi antropice care au determinat diminuarea efectivelor unor specii, dispariţia lor, sau restrângerea suprafeţelor ocupate de anumite tipuri de ecosisteme. Printre aceste activităţi se numără poluarea, construcţiile hidrotehnice, alterarea cursurilor râurilor, agricultura industrială, desecările şi drenările, supraexploatarea unor resurse naturale, urbanizarea şi industrializarea. Dacă nu se găsesc soluţii pentru contracararea efectelor acestor activităţi, biodiversitatea în ţara noastră va continua să înregistreze un declin. Pentru a preveni acest lucru este necesară crearea unui organism coordonator care să inventarieze şi supravegheze biodiversitatea şi care să elaboreze şi să aplice planuri concrete, la nivelul întregii ţări, pentru conservarea şi ameliorarea ei. Dintre cele 3700 specii de plante, 39 de specii sunt în pericol de dispariţie, 171 de specii sunt vulnerabile, iar 1256 sunt rare. Dintre cele specii de animale, 9 specii de peşti, 9 specii de amfibieni, 6 specii de păsări şi 2 specii de mamifere sunt pe cale de dispariţie. Deşi în ţară există o susţinută activitate de cercetare ştiinţifică în domeniul ştiinţelor biologice în general şi al biodiversităţii în particular, rezultatele acestor cercetări nu sunt centralizate şi în general informaţiile legate de ele sunt greu accesibile. În prezent se desfăşoară mai multe proiecte pentru inventarierea, ameliorarea şi conservarea biodiversităţii, mai ales în rezervaţii şi zonele protejate. TEMĂ DE CONTROL 1. Care sunt caracterisiticile biocenozel0or forestiere? 2. Care sunt caracterisiticile populaţiilor de arbori? 3. Populaţiile de arbuşti 4. Populaţiile de plante ierboase 5. Populaţiile de plante inferioare; micorizele, bacteriile fixatoare de azot. 6. Populaţiile de animale; populaţiile de insecte, de amfibieni, de reptile componenţă, caracterisitici, protecţie. 7. Care sunt etajele ornitologice şi care este coponenţa lor în specii? 8. caracterisiticile biologice ale speciilor de păsări; regim nutritiv, adaptări, reproducere, teritoriu 9. Speciile de iarnă şi speciile de pasaj 10. Rolul păsărilor ăn ecosistemul forestier 11. Speciile de mamifere caracterisitice diferitelor etaje de vegetaţie. Componenţă, adaptări, biologie, protecţie.

182 4.3 Biotopul forestier Generalităţi Mediul sau habitatul forestier este spaţiul fizic ocupat de biocenoza forestieră şi ansamblul de elemente abiotice din acest spaţiu, cu care interacţionează biocenoza (Doniţă, N., şi colab, 1977). Mediul forestier este alcătuit din e c o t o p adică din factorii ecologici care acţionează direct asupra biocenozei (apa, radiaţia solară, umiditatea, aerul). Aceşti factori, aşa cum am menţionat, pot avea o variaţie cu caracter de regim sau perturbatoare. De asemenea, din mediul forestier face parte şi g e o t o p u l, reprezentat de condiţiile de mediu, care au acţiune indirectă asupra biocenozei (relieful, panta, expoziţia, aşezarea geografică etc.). Mediul forestier constituie obiectul de studiu al disciplinei staţiuni forestiere. Noţiunea de bază a disciplinei este staţiunea. În acesta au fost incluşi de către diverşi autori fie doar factorii ecologici, fie doar condiţiile ecologice, corectă fiind introducerea ambelor categorii. De menţionat este că ecotopuri similare se pot forma în geotopuri destul de diferite, prin substituirea condiţiilor. Astfel staţiunea nu poate fi omogenă decât sub raportul factorilor şi numai în cazuri deosebite (extreme ecologice) şi sub raportul condiţiilor. De exemplu, în ce priveşte staţiunea unui gorunet, acelaşi ecotop se formează pe versanţi nordici în silvostepă, pe platouri şi versanţi nordici la trecerea spre etajul gorunetelor, pe toate expoziţiile în cuprinsul acestui etaj, pe platouri şi expoziţii sudice la limita cu etajul făgetelor şi numai pe versanţii sudici în cuprinsul acestui etaj. Referitor la factorii şi condiţiile ecologice s-au formulat trei legi de bază: legea minimului, legea toleranţei şi legea acţiunii combinate a factorilor (Doniţă, N., şi colab, 1977). Legea minimului (legea lui Liebig): dacă unul dintre factorii abiotici de care depinde existenţa biocenozelor forestiere atinge valori minime, vitalitatea indivizilor scade simţitor sau chiar încetează, chiar dacă ceilalţi factori au valori optime. Astfel, reducerea cantităţii de apă din sol determină dispariţia plantelor, chiar dacă ceilalţi factori ecologici prezintă un regim optim de variaţie. În mod normal, asemenea situaţii extreme nu apar în natură, factorii în cantităţi minime determinând de obicei modificări ale compoziţiei fitocenozei sau modificări ale nivelului productivităţii sale. Efecte similare pot avea şi factorii ecologici în exces: excesul de căldură sau de umiditate în sol, concentraţia prea mare a sărurilor solubile etc. Între valorile minime şi maxime ale unui factor ecologic există un interval în care specia sau asociaţia este viabilă, realizând însă o productivitate variabilă. Productivitatea maximă se realizează când mediul abiotic global este optim. Legea toleranţei sau legea lui Shelford evidenţiază tocmai faptul că între optimul ecologic şi extremele ecologice pentru o specie sau fitocenoză se realizează un interval de toleranţă în care vitalitatea, viabilitatea şi rezistenţa la adversităţi a sistemului se păstrează, dar se modifică nivelul potenţialului său bioproductiv. Legea compensării factorilor sau legea lui Mitscherlich scoate în evidenţă acţiunea simultană a factorilor ecologici, subliniind că, între anumite limite, aceştia se pot compensa reciproc. De exemplu, o cantitate de lumină mai redusă poate fi compensată de un excedent de dioxid de carbon, un deficit trofic în sol poate fi compensat de un regim climatic mai favorabil etc.

183 Raportul biocenoză forestieră - factori abiotici este biunivoc: biocenoza forestieră influenţează profund regimul factorilor ecologici din interiorul său, iar la rândul lor factorii ecologici determină structura şi funcţionarea biocenozei Particularităţi ale regimului factorilor ecologici în regiunile cu relief accidentat Ecosistemele forestiere din ţara noastră se află în proporţie de 93% în regiunile de deal şi de munte; deci, relieful are o importanţă deosebită, modificând valorile şi influenţa factorilor ecologici prin intermediul expoziţiei, pantei şi altitudinii. Particularităţi ale regimului radiativ în regiunile cu relief accidentat Altitudinea. Odată cu creşterea ei, scade masa atmosferică şi creşte transparenţa aerului; ca urmare, se reduc pierderile prin absorbţie şi difuzie şi creşte intensitatea radiaţiei solare directe (figura 99). Intensitatea radiaţiei solare directe creşte atât de accentuat, încât pe munţii cei mai înalţi poate ajunge aproape de valoarea constantei solare. Cu altitudinea nu se reduce doar difuzia în general ci are loc şi o deplasare a maximului de difuzie în domeniul undelor mai scurte, astfel încât creşte proporţia radiaţiilor ultraviolete. La mare altitudine este caracteristică preponderenţa radiaţiei directe asupra celei difuze. Radiaţia globală, datorită celei directe creşte şi ea, fiind cu 20-40% mai mare decât în regiunile joase (figura 91). Figura 181 Variaţia radiaţiei globale, difuze şi a raportului radiaţie directă/radiaţie difuză, cu altitudinea (după Flack, 1966) Expoziţia şi panta versanţilor influenţează atât intensitatea radiaţiei, cât şi durata insolaţiei. S-au realizat determinări ale duratei iluminării şi ale intensităţii radiaţiei solare la diferite ore din zi, pentru cer senin, pe suprafeţe cu expoziţii şi pante diferite, în

184 anotimpuri diferite, şi în zone situate la latitudini diferite (Trier, Germania 50 o N şi Tucson, Arizona 32 o N). Determinările realizate au fost reprezentate grafic, trecându-se în abscisă pantele (în grade) iar în ordonată, orele. Curbele de pe grafice reprezintă valoarea intensităţii maxime a radiaţiei solare (cal cm -2 min -1 ) în funcţie de expoziţie şi pantă (figura 92). Linia dreaptă orizontală din partea superioară a fiecărui grafic redă momentul răsăritului soarelui, iar cea din partea inferioară redă momentul apusului soarelui. Figura 92 Variaţia intensităţii radiaţiei solare directe( la două latitudini diferite), în funcţie de expoziţie, pantă, anotimp şi oră din zi (după Geiger şi Sellers, 1965) Se observă că pe expoziţiile sudice, la solstiţiul de iarnă (22 decembrie), soarele apune la orice înclinare în acelaşi moment, şi anume când coboară sub orizont. În schimb vara, cu cât panta este mai mare, cu atât va trebui mai mult timp după răsărit pentru deplasarea soarelui din partea nord-estică a orizontului spre cea estică şi pentru ridicarea la înălţimea necesară pentru a lumina expoziţia sudică. Din această cauză, pe graficele expoziţiilor sudice, vara, liniile superioară şi inferioară sunt curbate, iar iarna aceste linii sunt aproape drepte. Astfel, la echinocţiul de iarnă, la amiază, versantul sudic cu panta maximă, beneficiază de aceeaşi cantitate de energie pe care o primeşte o suprafaţă orizontală, vara, la ora nouă. În ce priveşte expoziţiile nordice, se observă că vara, momentul răsăritului şi apusului soarelui este aproximativ acelaşi, indiferent de pantă. Doar abrupturile cu pante peste 60 o reprezintă excepţii, ele nefiind luminate la amiază de razele soarelui; de aceea, graficul prezintă un intrând, ca un guler. Aceste abrupturi nordice sunt iluminate direct de razele soarelui doar dimineaţa foarte devreme şi seara spre apus. Şi pe pantele nordice

185 intensitatea maximă a radiaţiei se înregistrează tot la prânz, dar, spre deosebire de expoziţiile sudice, aici valorile intensităţii radiaţiei solare variază invers proporţional cu panta, cele mai mari cantităţi de energia primindu-le versanţii cu pante mici. Privitor la intensitatea radiaţiei, ea are o valoare maximă la o pantă perpendiculară pe radiaţiile solare. De aceea, maximul (haşurat), se deplasează de la versanţii cu pantă mică vara (la poziţii înalte ale soarelui), spre pante mai abrupte iarna (când soarele are poziţii mai joase pe bolta cerească). Pentru regiunile noastre latitudinale, formele de relief (versanţi, platouri, depresiuni etc.) pot fi grupate în trei tipuri de suprafeţe. În p r i m a c a t e g o r i e intră suprafeţele orizontale, abrupturile nordice, nord estice şi nord vestice, toţi versanţii nordici, nord estici şi nord vestici, abrupturile estice şi vestice şi toţi versanţii estici şi vestici. Regimul de insolaţie pe aceste suprafeţe are caracteristici specifice: valoarea maximă zilnică cea mai ridicată de înregistrează la solstiţiul de vară şi este pe teren orizontal de 4-5 ori mai mare decât maxima zilnică de iarnă. Aceste oscilaţii anuale sunt mai scăzute pe versanţii nordici, nord estici şi nord vestici. versanţii nordici au un regim al fluxului cu atât mai favorabil, cu cât panta este mai mică. În ianuarie, fluxul apare numai pe versanţii nordici cu panta de o şi cu cât se înaintează spre vară cuprinde pante mai mari (figura 92). pe versanţii estici (respectiv vestici), ora înregistrării maximului zilnic se deplasează din orele dimineţii (respectiv serii) spre amiază, pe măsura apropierii de suprafaţa orizontală. Această diferenţă este mai pronunţată în lunile de vară. Iarna, maximul zilnic se înregistrează pe pantele de 40 o, primăvara pe cele de 30 o, iar vara pe cele de 20 o. Indiferent de anotimp, la amiază versanţii cu pante mici (de 10 o ) sunt favorizaţi, primind un flux de insolaţie de două ori mai mare decât pe pantele de 60 o. Acest raport se reduce la trecerea de la orele de amiază spre cele de dimineaţă (respectiv seară pentru versanţii vestici). În cea de-a d o u a c a t e g o r i e întră abrupturile sudice, sud estice şi sudvestice. Pe aceste suprafeţe se înregistrează anual două maxime ale fluxului zilnic, şi anume primăvara şi toamna. Valorile cele mai scăzute ale fluxului maxim zilnic este la solstiţii. În cea de-a t r e i a c a t e g o r i e sunt incluşi versanţii sudici, sud-estici şi sudvestici. Aceştia întrunesc caracteristicile suprafeţelor din prima categorie la pante între 0 o şi 60 o şi ale suprafeţelor din a doua categorie pentru pante mai mari de 60 o. În ce priveşte cantitatea de energie radiantă primită zilnic, pe primul loc se situează versanţii sudici cu pantă de 30 o, apoi suprafeţele orizontale, apoi pereţii verticali sudici. Situaţii avantajoase prezintă şi versanţii sud estici şi sud vestici cu pante de 30 o. Cantitatea maximă de energie radiantă cumulată într-un an este mare în cazul versanţilor sudici cu panta de 30 o, versanţilor sud estici şi sud vestici cu pante de 30 o, suprafeţele orizontale şi versanţii estici şi vestici cu pante de 30 o. Suprafeţele orizontale nu se află pe primele locuri deoarece în anotimpul rece ele sunt defavorizate comparativ cu versanţii. În concluzie, regimul termic radiativ cel mai favorabil îl au versanţii sudici, sudestici şi sud-vestici, cu pante de 30 o.

186 Particularităţi ale repartiţiei temperaturii aerului în regiunile cu teren accidentat Pe versanţii munţilor, ca şi în atmosfera liberă, temperatura aerului scade în general cu altitudinea. Există însă abateri importante în funcţie de condiţiile orografice locale, expoziţie, natura maselor de aer. Legat de condiţiile orografice, în regiunile muntoase gradientul termic vertical are valori mai mari decât cel mediu vara şi ziua, după cum se poate observa în figura 93, urmărind curba temperaturilor lunii iulie. Noaptea şi iarna, gradienţii termici verticali sunt mici, şi apar frecvent inversiuni (curbele temperaturii medii ale lunii ianuarie şi media minimelor). O altă particularitate a regimului termic în zonele muntoase este determinată de încălzirea şi răcirea de la bază a atmosferei şi inerţia termică a straturilor de aer mai înalte, care provoacă o întârziere a încălzirii sau răcirii aerului în funcţie de anotimpuri. Ca urmare, amplitudinile diurne şi anuale se micşorează odată cu creşterea altitudinii (figura 93 : amplitudinea medie anuală - a şi amplitudinea anuală a mediilor extremelor zilnice - b). Figura 93 - Particularităţi le regimului aerului pe versanţii munţilor (masivul Postăvarul, versantul NE) (după Marcu, M., 1983) Repartiţia altitudinală a temperaturii este influenţată şi de formele de teren, după cum acestea sunt concave, convexe sau versanţi. Formele concave de teren (văi, depresiuni) favorizează în timpul nopţii şi iarna, pe timp senin şi calm, acumularea şi reţinerea aerului rece de pe versanţi şi realizarea unei statificări stabile, sub forma inversiunilor radiative sau orografice. În bazinele închise, inversiunile termice sunt atât de frecvente, încât afectează mediile lunare multianuale. Aici, îngheţurile întârzie mult primăvara, şi apar de timpuriu toamna, provocând pagube culturilor silvice. Tot aceleaşi forme concave oferă însă în timpul zilei condiţii mai favorabile de încălzire a aerului datorită circulaţiei slabe a aerului şi adăpostului versanţilor vecini. Datorită încălzirii puternice ziua şi răcirii intense noaptea, amplitudinile termice sunt mari. Acestea, împreună cu îngheţurile târzii şi timpurii şi inversiunile termice, conferă microclimatului formelor depresionare un continentalism accentuat.

187 Formele convexe de teren au un regim termic mai moderat, determinat de circulaţia mai intensă a aerului pe direcţie verticală şi orizontală, precum şi datorită influenţei mai accentuate a atmosferei libere. Versanţii de mare întindere, cu pantă mai accentuată, prezintă în partea inferioară caracteristicile zonelor concave, iar în partea superioară caracteristicile zonelor convexe de relief. Cel mai moderat regim termic îl au sectoarele situate imediat deasupra stratului de inversiune. De aceea, sectorul mijlociu al versanţilor este denumit z o n ă c a l d ă. Deosebirile termice dintre versanţii cu expoziţii diferite sunt de acelaşi sens cu cele semnalate la regimul radiativ. Diferenţele dintre versanţi sunt maxime în zilele senine în timpul zilei şi mici noaptea. Diferenţele se atenuează pe măsura îndepărtării de suprafaţa terestră. Pe versanţii sudici, datorită încălzirii accentuate, apar turbulenţa şi convecţia cu intensitate maximă. În cazul, versanţilor cu pantă complexă, repartiţia altitudinală obişnuită a temperaturii aerului este modificată de influenţele termice ale microformelor intermediare de teren (figura 94). Spre exemplificare este prezentată variaţia temperaturii aerului pe versantul nord-vestic al masivului Postăvaru, noaptea la ora 1 şi ziua la ora 13. Se observă astfel că noaptea, pornind din depresiunea Bârsei (540 m altitudine), temperatura aerului creşte cu altitudinea, de la -3,5 o C la Ghimbav, până la 750 m, unde se apropie de 0 o C. De la această altitudine în sus temperatura începe să scadă uşor la început, apoi foarte accentuat, până la -12,5 o C în Valea Sticlăriei. Din acest punct temperatura creşte din nou, până la -1,2 o C în Poiana Braşov (la 1030 m altitudine) şi în continuare, mai sus, până la Cristianul Mare, unde se înregistrează 0,4; pe culmile masivului temperatura este în jur de 0 o, pe când în Valea Sticlăriei e ger. Figura 94 - Influenţa microformelor de relief asupra regimului termic (după Marcu, M., 1983) În timpul zilei, temperatura coboară de la 7,2 o C înregistrate la altitudinea de 540 m, la aproximativ 4 o C la altitudinea de 900 m şi la 2,5 o C pe Cristianul Mare (la altitudinea de1730 m); la aceeaşi oră, în Valea Sticlăriei se înregistrează 10 o C. Variaţia amplitudinii pe verticală ilustrează şi ea excesivitatea regimului termic în valea Sticlăriei, care reprezintă un nivel de discontinuitate în repartiţia verticală a temperaturii. Astfel,

188 amplitudinea termică este la altitudinea de 540 m de 10 o C, în valea Sticlăriei este de 22 o C, iar pe vârful Cristianul Mare amplitudinea este de doar 3 o C. Dacă din punct de vedere geografic Valea Sticlăriei situată în partea nord-vestică şi vestică a platformei Poienii Braşov, reprezintă o declivitate aparent lipsită de importanţă (energie de relief scăzută, o adâncime de m), din punct de vedere microclimatic ea reprezintă o particularitate distinctă, cu deosebiri climatice esenţiale faţă de regiunea înconjurătoare. Particularităţi în zonele cu relief accidentat prezintă şi regimul termic al solului, nu numai cel al aerului. Astfel, expoziţia şi panta versanţilor influenţează nu numai durata insolaţiei şi intensitatea radiaţiei ci şi proprietăţile calorice ale solului plusul de umiditate din solul de pe versantul nordic influenţează în consecinţă proprietăţile calorice ale acestuia). Figura 95 ilustrează grafic diferenţele între temperaturile medii lunare pe versanţii nordic şi sudic, la diferite adâncimi. Figura 95 - Diferenţele de temperatură dintre versantul sudic şi cel nordic la diferite adâncimi (după Heigel, K., din Marcu, M., 1983) De-a lungul unui an, diferenţele între temperaturile medii lunare pe cele două expoziţii (nordică şi sudică) sunt maxime primăvara şi toamna şi minime în iunie. Maximele diferenţelor sunt determinate de surplusul de energie pe care îl primeşte versantul sudic primăvara şi toamna, iar minimul diferenţelor este determinat de surplusul de energie pe versantul nordic dimineaţa şi seara şi de influenţa nebulozităţii din timpul după-amiezelor. În ceea ce priveşte temperaturile extreme, vara, pe versantul nordic, la suprafaţa solului sunt temperaturi minime mai scăzute decât pe cel sudic. Iarna însă, situaţia este inversă: minimele se înregistrează pe versantul sudic, deoarece pe acesta stratul de zăpadă se poate topi temporar. Cum temperaturile maxime lunare şi anuale se înregistrează pe versantul sudic, rezultă că amplitudinile de temperatură pe versantul

189 sudic sunt şi ele mai mari pe acest versant în comparaţie cu cel nordic. Diferenţele între temperaturile maxime vara de pe cei doi versanţi pot fi observate în figura 96, care reprezintă variaţia zilnică a temperaturii pe versanţii sud-estic şi nord-vestic ai muntelui Tâmpa, Braşov (850 m altitudine). În zilele senine, diferenţele de temperatură între cei doi versanţi pot depăşi ziua 20 o C şi sunt mici noaptea (2-5 o C). Cele mai mici diferenţe se înregistrează dimineaţa. În condiţiile specifice ale muntelui Tâmpa, diferenţele se anulează chiar total la prânz (când soarele depăşeşte culmea muntelui, lasă în umbră versantul sud-estic şi luminează intens versantul nord-vestic) şi când soarele apune după culmile muntoase. La adâncimea de 5 cm însă, diferenţele nu se mai anulează. Figura 96 -Valorile orare ale temperaturii solului (la suprafaţă a şi la adâncimea de 5 cm b) pe versanţii sud-estic şi nord-vestic ai muntelui Tâmpa (după Marcu, M., 1983) Influenţa modificatoare în ansamblu a reliefului, asupra temperaturii, apei şi circulaţiei aerului este prezentată simplificat în figura 97.

190 Căldura Umiditatea aerului Apa din precipitaţii Rezerva de apă a solului Circulaţia aerului Vale Plus ziua Minus noaptea Versant sudic Plus ziua Plus noaptea Platou Normală Versant nordic Minus noaptea Normal noaptea Mare Redusă Normală Mare Infiltrare Scurgere + Infiltrare Scurgere + infiltrare infiltrare Mare Mică Normală Normală Redusă Variabilă Accentuată Variabilă Figura 97 - Influenţa reliefului asupra factorilor ecologici (după Doniţă, N., et. al., 1977) În zonele favorabile din punct de vedere climatic, relieful nu constituie în general un factor limitativ pentru formarea biocenozelor forestiere. Doar văile şi depresiunile mlăştinoase, versanţii abrupţi şi fără sol (pereţii de stâncă) sau cu sol superficial pot constitui locuri neadecvate pentru asemenea biocenoze Influenţa reciprocă între biocenoza forestieră şi factorii ecologici Influenţa pădurii asupra radiaţiei solare Rolul de suprafaţă activă este preluat în pădure de suprafaţa foliară. Prin suprafaţa foliară mare, arborii absorb, reflectă, transmit şi emit o cantitate mai mare de energie decât oricare alte specii de plante. Plantele lemnoase au o reflectanţă redusă (20%), o capacitate mare de absorbţie (70%), o penetrabilitate scăzută (10%) şi o mare capacitate radiativă (k = 0,97%) (Marcu, M., 1983). Bineînţeles, aceste valori sunt variabile, depinzând de însuşirile structurale şi fiziologice ale fitocenozelor. Radiaţia reflectată depinde de culoarea şi poziţia frunzelor, de configuraţia coronamentului, de vârsta arboretului etc. Pădurile de r ă ş i n o a s e au albedoul mai mic decât cele de foioase, datorită culorii frunzelor şi asperităţii mai mari a coronamentului. Arboretele t i n e r e, încheiate, au albedoul mai mare decât cele bătrâne, rărite. A n o t i m p u l influenţează albedoul datorită schimbării culorii frunzelor şi unghiului de incidenţă a radiaţiilor solare. Radiaţia absorbită, fiind complementul celei reflectate şi transmise, va fi influenţată de aceeaşi factori amintiţi mai sus, dar în sens invers. Din cele 70% absorbite, 1% se fixează prin fotosinteză, 49% se consumă prin evapotranspiraţie şi 20% pentru încălzirea plantei. Arborii absorb diferit anumite lungimi de undă, în funcţie de specie şi vârstă. Radiaţia transmisă. Şi capacitatea de transmisie are caracter selectiv şi este variabilă pe parcursul sezonului de vegetaţie, scăzând continuu de la înfrunzirea totală din primăvară până la începutul toamnei. Intensitatea radiaţiei globale şi luminozitatea scad de la vârful coroanelor spre solul pădurii. Descreşterea este mai accentuată în treimea superioară a coronamentului şi devine mai lentă în spaţiul trunchiurilor.

191 În arboretele mature şi încheiate de fag, radiaţia globală poate reprezenta în lunile de vară doar 2-5% iar iarna până la 50% din radiaţia globală a terenului descoperit. La arboretele mai rare sau cu închidere pe verticală a coronamentului, intensitatea descreşte destul de regulat până în apropierea solului. Repartizarea luminozităţii pe verticală în pădure depinde de intensitatea luminii în atmosfera liberă, de poziţia soarelui, de masa frunzişului şi dispunerea în spaţiu a frunzelor, de structura coroanelor şi de poziţia ramurilor şi frunzelor faţă de fluxul luminos. Legat de bilanţul radiativ, într-un arboret tânăr de molid, cu consistenţă plină, valorile acestuia scad de la 100% deasupra vârfurilor arborilor, la 40% în partea mijlocie a coronamentului şi până la 5-6% la baza coroanelor şi în spaţiul trunchiurilor. Calitatea luminii în pădure depinde de proprietăţile optice ale frunzelor prin care aceasta trece. Lumina în pădure este în cea mai mare parte roşie, în timp ce sub un adăpost oarecare în câmp deschis predomină lumina albastră difuzată de atmosferă Influenţa luminii asupra biocenozei forestiere Intensitatea radiaţiei solare incidente variază, aşa cum am menţionat, în funcţie de latitudine şi orografia terenului, determinând adaptări ale asociaţiilor vegetale. Astfel, în regiunile nordice, sau de la altitudini mai mari, speciile forestiere sunt adaptate la perioade de vegetaţie mai scurte şi la o durată a iluminării diurne mai lungi, comparativ cu regiunile temperate sau zonele de câmpie, unde perioada de vegetaţie este mai lungă dar iluminarea diurnă mai redusă. De aceea, transferul de material seminologic trebuie făcut doar de la nord la sud şi de altitudinile mari la cele mici, altfel culturile au şanse mici de reuşită. În ce priveşte expoziţia terenului, aşa cum am mai precizat, pe versanţii însoriţi radiaţia totală are valoare mai mare şi ca urmare, zăpada se topeşte mai devreme şi vegetaţia porneşte mai de timpuriu comparativ cu versanţii umbriţi. Pe versanţii însoriţi, evapotranspiraţia este mai activă şi astfel producţia de biomasă netă a pădurii poate fi mai mică decât pe versanţii umbriţi, care sunt mai umezi. De asemenea, pe versanţii nordici acţionează mai multă lumină difuză care nu dăunează cloroplastelor şi determină o stare de vegetaţie mai viguroasă a arborilor Rolul esenţial al luminii este legat în ecosistemele forestiere de fotosinteză; pentru ca aceasta să aibă loc este necesar un minim de intensitate luminoasă, numit punct de compensaţie (când absorbţia dioxidului de carbon prin fotosinteză este egală cu eliberarea lui prin respiraţie). Acest punct de compensaţie este situat la 1-1,5% din valoarea în câmp deschis la speciile rezistente la umbrire şi la 3-5% la cele iubitoare de lumină. Punctul de compensaţie diferă de la specie la specie. (El este de exemplu de 100 lx la brad şi 200 lx la pin sau larice). În condiţii de uscăciune, punctul de compensaţie are valori mai mari. Intensitatea fotosintezei creşte odată cu intensitatea luminoasă până la 15-20% din lumina plină. Apoi, datorită respiraţiei intense, datorită deficitului hidric ce cauzează închiderea stomatelor şi acumulării unei cantităţi mari de produşi ai fotosintezei, intensitatea acestui proces scade. Durata iluminării diurne poate compensa, între anumite limite, (conform legii lui Mitscherlich), intensitatea mai scăzută a luminii. Din lumina absorbită de frunze, doar 1-2% e folosită pentru fotosinteză, cea mai mare parte se transformă în căldură şi este folosită pentru transpiraţie. În coroana

192 arborilor, prin fotosinteză se fixează de 20 de ori mai mult dioxid de carbon decât se elimină prin respiraţie. Lumina contribuie la formarea clorofilei. În coroana arborilor frunzele sunt dispuse în mozaic pentru a putea primi mai multă lumină. Lumina determină şi forma coroanelor, care este optimă pentru ca arborele să beneficieze de mai multă lumină. Astfel se explică forma tabulară a coroanelor puieţilor de fag, tei şi ulm în masiv şi coroanele asimetrice ale arborilor de lizieră. În afară de dispunerea frunzelor şi forma coroanelor, o altă adaptare la lumină a arborilor sunt frunzele de lumină şi de umbră. La speciile de lumină şi de umbră care trăiesc doar în aceste condiţii ecologice, diferenţele între frunzele de lumină şi de umbră sunt mici. În general însă, la cea mai mare parte a arborilor forestieri, frunzele de umbră şi cele de lumină au structuri anatomice diferite. Cele de umbră sunt mai subţiri şi mai puţin adânc lobate, au o suprafaţă mai mare pe unitatea de greutate, epiderme mai subţiri şi mai puţin ţesut palisadic, mai mult spaţiu intercelular, mai puţin ţesut mecanic şi conducător şi mai puţine stomate comparativ cu frunzele de lumină. Diferenţe similare se înregistrează şi între frunzele speciilor de lumină şi a celor de umbră. După aplicarea lucrărilor silvice de îngrijire, frunzele de umbră ale arborilor care ajung în lumină plină se usucă şi cad, iar ramurile supravieţuiesc doar dacă apar noi frunze cu modificările anatomice necesare. Lumina are efect şi asupra scoarţei şi ramurilor crescute din muguri adventivi, după aplicarea lucrărilor de îngrijire. S-a constatat că scoarţa este mai subţire, mai fină şi mai vulnerabilă astfel încât la punerea în lumină este expusă gelivurilor şi pârliturilor de scoarţă. De asemenea, după punerea în lumină mai ales la arborii cu coroana slab dezvoltată, cresc ramuri din muguri adventivi. Pentru a preveni acest fenomen, se stimulează dezvoltarea arborilor din al doilea etaj al fitocenozei precum şi dezvoltarea subarboretului, pentru a îmbrăca tulpinile arborilor. Lumina determină indirect şi dezvoltarea rădăcinilor, precum şi dinamica proceselor colective. De exemplu, când lumina scade sub punctul de compensaţie, arborii care rămân cu coroanele prea jos se usucă şi mor, realizându-se astfel eliminarea naturală în pădure. La acelaşi arbore, când frunzele de umbră din treimea inferioară a coroanei ajung la un moment dat să lucreze ineficient, ele se usucă împreună cu ramurile care le susţin, având astfel loc elagajul natural. Creşterea în înălţime se realizează tot ca urmare a nevoii de lumină. Creşterea începe de timpuriu şi e mai activă iniţial; apoi, când arboretul se răreşte şi lumina pătrunde în treimea mijlocie şi inferioară a coroanei, se activează şi creşterea în diametru. Ca urmare a cantităţii mai reduse de lumină din coroane, arborii din masiv fructifică cu de ani mai târziu, periodicitatea fructificaţiei este mai scăzută, la fel şi intensitatea ei, comparativ cu arborii izolaţi. Speciile lemnoase au exigenţe şi se comportă diferit faţă de lumină, ele putând fi clasificate în specii de lumină, de umbră şi de semiumbră (vezi Îndrumarul pentru lucrări practice la ecologie, Măciucă, A., 1999). Plantele în general se împart în ombrofile (sciatofile sau de umbră) şi heliofile (fotofile sau de lumină). Exigenţele speciilor lemnoase faţă de lumină variază în funcţie de vârsta arborilor şi de condiţiile staţionale. Astfel, de exemplu, puieţii de frasin suportă destul de bine umbrirea, în timp ce exemplarele mature sunt exigente faţă de lumină. Situaţia este aceeaşi şi în cazul puieţilor de gorun şi de stejar.

193 Pe versanţii umbriţi şi umezi, fagul şi bradul se pot instala chiar şi pe teren descoperit sau la adăpostul arbuştilor ori ierburilor înalte. Molidul, la limita altitudinală sau latitudinală de vegetaţie se comportă ca o specie de lumină. Dacă este coborât însă mai jos decât arealul său natural, poate suporta umbrirea etajului superior o perioadă mai îndelungată de timp. În general, cu cât condiţiile staţionale sunt mai favorabile, cu atât speciile sunt mai rezistente la umbrire. La aceeaşi specie, lăstarii şi drajonii sunt mai rezistenţi la umbrire decât exemplarele din sămânţă. O altă adaptare la lumină este fotoperiodismul, care afectează dezvoltarea vegetativă şi procesele reproductive la plante. În funcţie de această adaptare, plantele pot fi de zi lungă şi de zi scurtă. Exigenţele fotoperiodice nu sunt constante la aceeaşi specie, ci variază cu latitudinea şi altitudinea Influenţa biocenozei forestiere asupra temperaturii aerului Covorul vegetal preia parţial sau total, aşa cum s-a menţionat anterior (la subcapitolul ), rolul de suprafaţă activă; el imprimă anumite particularităţi regimului termic, în funcţie de natura sa. Pădurea imprimă caracteristici diferite regimului termic. Astfel, în pădurea încheiată, în timpul zilei, la înălţimea standard (2m), temperatura aerului este mai coborâtă decât în teren descoperit. Noaptea, datorită protecţiei coronamentului, temperatura aerului rămâne mai ridicată în pădure decât în câmp deschis. Cele mai mari diferenţe între pădure şi câmpul deschis vecin se înregistrează vara, în după-amiaza zilelor senine, adică în momentul maximului de temperatură. În funcţie de compoziţia pădurii, în regiunile noastre, aceste diferenţe de temperatură pot ajunge la câteva grade. Noaptea şi iarna, influenţa pădurii este mai slabă. Regimul termic particular al pădurii este cu atât mai evident, cu cât ziua este mai lipsită de vânt şi insolaţia mai puternică. Pădurea influenţează şi valorile medii lunare ale temperaturii, diferenţele dintre pădure şi terenul descoperit fiind de asemenea mai mari vara (cu aproximativ 1 o C). În lunile de iarnă diferenţele sunt foarte mici sau nule. În ce priveşte temperatura medie anuală, diferenţele faţă de câmpul deschis sunt foarte mici, de ordinul zecimilor de grad. Se observă că diferenţele de temperatură dintre pădure şi câmpul deschis, sunt cu atât mai mari cu cât intervalul de observaţie este mai mic. Influenţa termică a pădurii se manifestă în general printr-o reducere a maximelor şi o ridicare a minimelor (tabelul 13). Caracteristici Diferenţele de temperatură dintre biocenoza forestieră şi terenul descoperit Tabelul 13 Diferenţe dintre mediile lunare ale minimelor şi maximelor de temperatură arborete I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Amestec de brad cu molid a Molidet cu consistenţă plină (930m b -1,3-1,7-2,0-2,2-2,3-2,0-2,8-3,0-2,9-2,4-1,8-1,1 +0,2 +0,2 +0,1 0,0 +0,5 +0,7 +0,5 +0,7 +0,7 +0,7 +0,7 +1,1

194 Stejeret, 119 ani, consistenţă 0,9, etaj secundar de arţar şi ulm b -0,5-0,1-0,6-0,4-0,2 +0,8 +0,5-0,8 +0,6 +0,6-0,1 0,0 Nota: a -0,1 +0,1 0,0-0,4 0,0-0,9-1,0-0,8 +0,9 +0,3 +0,1 +0,1 a - diferenţa dintre media maximelor b - diferenţa dintre media minimelor Se observă din tabel că diferenţele dintre temperaturile maxime lunare din pădurea de răşinoase şi câmpul descoperit sunt negative tot timpul anului; diferenţele dintre temperaturile minime sunt pozitive şi mai mici. Cele mai mari diferenţe dintre mediile maximelor se înregistrează vara (august - 3 o C), iar cele mai mici iarna (decembrie - 1,1 o C). Se observă de asemenea că diferenţele de temperatură dintre pădurea de stejar şi câmpul descoperit sunt mai reduse în comparaţie cu pădurile de răşinoase. Şi în cazul pădurii se stejar diferenţele sunt mai mari vara şi scăzute sau chiar inexistente iarna. O mai mare influenţă asupra temperaturii o are pădurea de fag, care reduce cel mai mult vara temperatura în comparaţie cu terenul descoperit, comparativ cu pinul silvestru sau molidul. Fagul opreşte în coronament o cantitate mai mare de căldură şi consumă o cantitate mai mare de căldură prin transpiraţie comparativ cu celelalte două specii. O altă particularitate a regimului termic al pădurii este reprezentată de reducerea amplitudinilor termice în timpul verii. Această reducere a amplitudinilor variază în funcţie de compoziţia pădurii (figura 98). În timpul iernii amplitudinea diurnă este aproape aceeaşi cu cea din câmp deschis. Se remarcă pădurea de fag, care reduce amplitudinile diurne mai accentuat decât orice altă pădure, deoarece reţine cea mai mare parte din radiaţia solară în coronament şi, după cum am menţionat, consumă mai multă căldură în procesul de transpiraţie. Regimul termic mai moderat este o caracteristică a pădurilor încheiate şi în primul rând al celor de molid, fag şi brad. În funcţie de consistenţă, înălţime, structură şi alte caracteristici ale pădurii, regimul termic al acesteia poate fi mai puţin moderat sau chiar mai excesiv decât al câmpului deschis.

195 Figura 19 - Influenţa asupra amplitudinii temperaturii (comparativ cu terenul descoperit) în funcţie de compoziţia pădurii (după Marcu, M., 1983) Astfel, influenţa moderatoare a pădurii asupra temperaturii aerului scade odată cu reducerea consistenţei. Radiaţia solară ajunge în pădurea rărită direct la suprafaţa solului astfel încât apar două zone de maxim ziua (M 1 şi M 2 ) şi două de minim noaptea (m 1 şi m 2 ), una la nivelul coronamentului, alta la nivelul solului (figura 99). Figura 20 -Repartiţia verticală a temperaturii aerului în interiorul pădurii rărite (după Marcu, M., 1983) Temperatura aerului este influenţată şi de vârsta pădurii; ea se modifică odată cu modificările structurale caracteristice diverselor stadii de dezvoltare. În timpul verii este

196 posibil ca diferenţele dintre pădurile de foioase de acelaşi tip dar de vârste diferite să depăşească diferenţele dintre diferitele tipuri de pădure. Trebuie subliniat faptul că, în interiorul pădurii temperatura aerului prezintă importante variaţii pe verticală. Astfel, vara, pe timp senin, în pădurile monoetajate, cu consistenţă plină, noaptea şi dimineaţa înainte de răsăritul soarelui, cea mai scăzută temperatură se înregistrează în coronament. De la acest nivel atât în jos cât şi în sus temperatura creşte, maxima înregistrându-se la nivelul solului. La amiază, situaţia este inversă (figura 100), cu un maxim la nivelul coronamentului, de unde temperatura scade în sus şi în jos, înregistrându-se un minim la sol. Prin urmare, amplitudinile termice diurne cele mai mari se realizează la nivelul coroanei, iar cele mai mici la nivelul solului (figura 101). Figura 21 -Repartiţia verticală a temperaturii aerului în pădure (după Marcu, M.,1983) Pe parcursul sezonului de vegetaţie, diferenţele de temperatură pe verticală se modifică. Astfel, diferenţele maxime de temperatură între coronament şi suprafaţa solului se înregistrează la încheierea procesului de înfrunzire; diferenţele scad după arşiţele din iulie-august, când densitatea frunzişului începe să scadă. La suprafaţa solului şi la nivelul coronamentului se înregistrează diferenţe între pădure şi terenul deschis mai mari decât cele de la înălţimea standard. Astfel, regimul termic al pădurilor cu consistenţă plină, este mai moderat în apropierea solului şi în spaţiul trunchiurilor, dar este mai excesiv decât în câmpul deschis la aceeaşi înălţime, la nivelul coroanelor.

197 Figura 22 - Repartiţia verticală a temperaturii aerului în pădure, vara (Marcu, M., 1983) În pădurile cu consistenţă redusă, regimul termic este excesiv pe întreg profilul vertical al arboretului. Aceste elemente sunt importante pentru cunoaşterea particularităţilor climatice ale suprafeţelor în curs de regenerare: ochiuri, benzi, parchete etc. Astfel, dimensiunile ochiurilor de exemplu, trebuie bine alese; dacă ele sunt prea mari, influenţa pădurii scade simţitor şi creşte pericolul îngheţurilor târzii. Legat de distanţa până la care se resimte influenţa pădurii, ea este de 100 m pe verticală şi încetează pe orizontală chiar în apropierea lizierei Influenţa biocenozei forestiere asupra temperaturii solului Pădurea, prin intermediul coronamentului exercită o influenţă puternică asupra temperaturii solului pe care îl acoperă, prin reţinerea energiei solare în timpul zilei şi a radiaţiei terestre în timpul nopţii. Litiera, prin conductibilitatea sa calorică foarte redusă, îngreunează primăvara încălzirea solului, iar toamna împiedică răcirea lui, acţionând astfel ca un al doilea ecran protector, alături de coronament (figura 102).

198 Figura Variaţia diurnă a temperaturii solului în pădure comparativ cu terenul descoperit (după Marcu, M., 1983) Datorită acestor influenţe, regimul termic al solului (la fel ca şi al aerului) este mai moderat în pădure comparativ cu câmpul deschis. Diferenţele între solul de sub pădure şi cel din câmp deschis se atenuează însă cu adâncimea. Temperatura medie anuală a solului din pădurile de foioase este mai ridicată decât cea din pădurile de răşinoase. Solul în pădure îngheaţă pe o adâncime mai mică decât solul descoperit. Adâncimea de îngheţ în pădure depinde de compoziţie, vârstă şi consistenţă. În pădurea de foioase, unde stratul de zăpadă este de regulă mai gros, solul îngheaţă pe o adâncime mai mică în comparaţie cu solul de sub pădurile de răşinoase. Studiul variaţiei temperaturii solului din fitocenoze diferite, în spaţiu şi timp, s-a realizat cu ajutorul izotermelor (figura 103).

199 Figura Izotermele solurilor în fitocenoze diferite (după Bândiu, C, 1971) A şleau dobrogean tipic, B-şleau cu carpen, C-gorunet cu tei şi mojdrean, D-Stejeret de stejar pufos cu scumpie, E-pajişte xerofilă, F-câmp descoperit (stepă) Se pot astfel observa trei perioade caracteristice în mersul temperaturilor în sol: perioada de îngheţ potenţial, marcată de izoterma de 0 o C, perioada de încălzire rapidă a solului, în care temperaturile se egalizează pe întregul profil şi perioada de relativă stabilitate de la mijlocul verii. Cele mai mari diferenţe între fitocenozele studiate (Bândiu, C., 1971) se înregistrează în prima şi ultima perioadă. Îngheţul afectează cea mai mare adâncime de sol în stepă (suprafaţa martor, câmpul descoperit) 58 cm, în timp ce în fitocenozele cu diferite compoziţii, adâncimea de îngheţ este de trei-patru ori mai mică (15-25 cm). De asemenea, durata în care solul este îngheţat este mai lungă în pădure cu de zile, comparativ cu terenul descoperit. Perioada stabilă din timpul verii este caracterizată prin diferenţe legate de valoarea absolută a temperaturilor. Cu cât staţiunea este mai călduroasă, cu atât numărul izotermelor cu valoare ridicată este mai mare; astfel, în timp ce în şleaul cu carpen cea mai mare izotermă este de 16 o, în celelalte fitocenoze apar izoterme de 18 o, 20 o şi chiar 26 o la pajiştea xerofilă; la martor, izoterma maximă este de 24 o. Variaţia în timp a mediilor lunare ale temperaturii solului ilustrează întârzierea maximelor, începând cu adâncimea de 40 cm. La suprafaţa durata întârzierii este zero, creşte lent până la adâncimea de 40 cm, după această adâncime întârzierile sunt de aproximativ o lună (figura 104). Diferenţele între staţiuni sunt mai mari în lunile de vară comparativ cu celelalte anotimpuri, din cauza încălzirii diferite a solurilor (care se deosebesc prin natura rocii de bază, prin culoare, activitate biologică şi umiditate). În urma determinărilor realizate, între staţiunile de pădure s-au înregistrat diferenţe de 2,3 3,8 o C (şi chiar 7,3 o C) vara, iar iarna diferenţele variază între 1,5 o şi 2 o C. Între pădure şi câmpul descoperit diferenţele

200 sunt şi mai mari, depăşind 10 o C. Ţinând cont că aceste diferenţe de temperatură sunt mult mai mari în sol comparativ cu aerul, rezultă importanţa studierii regimului termic al solului în cercetările ecologice. Solul reflectă într-o măsură mai mare şi mai uşor sesizabilă deosebirile de regim şi de condiţii termice dintre staţiuni. Figura 104 -Variaţia anuală a temperaturii medii în solurile unor fitocenoze diferite şi în câmp deschis (după Bândiu, C., 1971) Astfel, dacă pentru temperatura aerului s-au înregistrat diferenţe între media anuală a staţiunii celei mai răcoroase şi a staţiunii celei mai calde de 1 o C, pentru temperatura solului diferenţele au fost duble. Aceasta se explică prin faptul că solul reflectă mai fidel condiţiile de temperatură existente, fiind mai puţin expus variaţiilor zilnice şi reprezentând un adevărat rezervor de căldură (el acumulează şi cedează căldura treptat). În aer oscilaţiile sunt mai accentuate, mai frecvente şi posibilitatea de uniformizare a temperaturii pe arii vaste (datorită circulaţiei aerului), mai mare (Bândiu, C., 1971) Influenţa temperaturii asupra biocenozei forestiere Radiaţia calorică (termică) reprezintă 45-50% din energia radiantă ajunsă la nivelul coronamentului şi include lungimile de undă (infraroşii scurte) de peste 740 nm. Regimul termic variază latitudinal şi altitudinal, jucând, alături de regimul de umiditate, un rol esenţial în distribuţia pădurilor.

201 În zona temperată, datorită variaţiilor termice dintre vară şi iarnă, perioadele de vegetaţie alternează cu cele de repaus vegetativ. Durata perioadei de vegetaţie variază în funcţie de altitudine, latitudine, expoziţie, specie etc. Ca urmare, speciile prezintă ritmuri biologice caracteristice, adaptându-se la gerurile puternice din timpul iernii. Plantele îşi reglează temperatura prin disiparea unei părţi din energia pe care o absorb, pentru a preveni moartea organismului din cauza temperaturii excesive. Cele trei mecanisme majore de disipare a căldurii sunt radiaţia (50%), transpiraţia (căldura se pierde prin transformarea apei în vapori) şi convecţia (prin care căldura este transferată de la frunze la aerul mai rece). Dacă, în schimb, frunzele sunt mai reci decât aerul, ele primesc prin convecţie şi conducţie căldură, astfel încât, planta menţine în ceea ce priveşte căldura, un echilibru cu mediul înconjurător. Procesele fiziologice ale plantelor se desfăşoară între 0 o şi 50 o C, interval în care celulele vii şi componentele proteice sunt stabile biologic şi active enzimatic. La schimbarea anotimpurilor, aparatul foliar este condiţionat să funcţioneze bine la temperaturi caracteristice fiecărui anotimp. În ecosistemele terestre fotosinteza se desfăşoară şi la temperaturi sub 0 o C, până la 8 o C, dar intensitatea fotosintezei scade. De exemplu la duglas, optimul de temperatură pentru desfăşurarea fotosintezei este situat între 10 o şi 25 o C, la 0 o C fotosinteza reprezentând 70% din cea care se desfăşoară la 10 o C ( Spurr, S., Barnes, B., 1992). Ca regulă generală, procesele fiziologice principale (fotosinteza şi transpiraţia) încep la plantele din ecosistemele biologice la un prag termic minim de 0 o C (cu excepţia răşinoaselor), se amplifică odată cu creşterea temperaturii, atingându-se un optim la 20 o - 30 o C; apoi, procesele respective se reduc şi încetează în jur de 50 o C, când respiraţia depăşeşte asimilaţia. Procesele cele mai puternic influenţate de temperatură sunt: activitatea enzimelor ce catalizează reacţiile biochimice, mai ales fotosinteza şi respiraţia solubilitatea dioxidului de carbon şi oxigenului în celulele plantelor transpiraţia capacitatea rădăcinilor de a absorbi apă şi substanţe minerale din sol permeabilitatea membranelor. Stabilirea temperaturii optime este mai complexă, deoarece procesele creşterii sunt influenţate nu numai de temperatura din timpul zilei dar şi de cea din timpul nopţii şi de suma temperaturilor pentru un anumit număr de zile şi de diferenţa de temperatură dintre zi şi noapte. De exemplu, pornirea în vegetaţie a plantelor la noi în ţară se face dacă se depăşeşte pragul minim de 8 o -10 o C, timp de câteva zile. De asemenea, limita nordică şi alpină (adică latitudinală şi altitudinală) a pădurii, traversează zonele în care temperaturile sunt mai mari de 10 o C cel puţin 30 de zile pe an, corespunzător traseului izotermei de 10 o C a lunii celei mai calde. Temperatura influenţează distribuţia, dar şi componenţa ecosistemelor forestiere la nivel zonal şi global. La nivel global, cea mai mare diversitate biologică de pe glob se întâlneşte în pădurile ecuatoriale, iar în zona temperată - în regiunile cu climat mai cald, numărul speciilor componente ale ecosistemelor reducându-se odată cu răcirea climatului.

202 La nivel zonal, temperatura influenţează compoziţia biocenozelor, speciile vegetale asociindu-se în funcţie de exigenţele lor faţă de temperatură. De exemplu, în podişul Babadag proporţiile pe care le deţin speciile principale în biocenozele forestiere depind de temperatură (figura 105). Astfel, teiul (Te) şi gorunul (Go) sunt specii dominante în staţiunile cu temperaturi medii mai scăzute, pe când proporţia stejarului pufos (Pu) şi a scumpiei (Sp) cresc o dată cu creşterea temperaturii. Mojdreanul (Mj) deţine o poziţie mediană. De adaptările plantelor la o anumită durată şi variaţie a regimului termic în sezonul de vegetaţie trebuie să se ţină seama când se urmăreşte aclimatizarea unor specii exotice, în cazul transferului de material de împădurire sau la extinderea unor specii în afara arealului. Ba mai mult, chiar şi aceeaşi specie prezintă ecotipuri diferite în cadrul arealului său. Figura Variaţia proporţiilor speciilor în compoziţia fitocenozelor în funcţie de temperatura medie anuală (după Bândiu, C., 1971) Regimul termic zonal poate fi influenţat de factori geomorfologici (pantă, expoziţie, relief). Alături de regimul termic modificat, condiţiile edafice şi litologice pot determina apariţia unor inversiuni în distribuţia vegetaţiei, sau a vegetaţiei intra sau extrazonale, ca de exemplu insule de vegetaţie stepică în zona forestieră, asimetrii în distribuţia vegetaţiei pe versanţii însoriţi şi umbriţi etc. Valorile perturbatoare ale temperaturii, care depăşesc intervalul optim de temperatură sau chiar valorile-limită, au influenţe negative asupra componentelor ecosistemului forestier. C ă l d u r i l e e x c e s i v e din timpul verii, prin intensificarea transpiraţiei determină reducerea creşterilor în înălţime şi grosime (sau chiar anularea lor), ofilirea frunzelor sau chiar uscarea în cazul plantelor ierboase, sau arborilor în stadii juvenile de dezvoltare. Un alt fenomen negativ ce apare ca urmare a temperaturilor ridicate şi intensităţii radiaţiei solare este pârlitura scoarţei, care se înregistrează la unele specii sensibile (brad, fag, molid, carpen) sau cu coaja subţire (plop), situate la liziera pădurii.

203 La puieţii instalaţi în teren descoperit se înregistrează arsura la colet; acest fenomen afectează mai ales salcâmul, pe nisipurile din sudul Olteniei şi nord-vestul Transilvaniei. T e m p e r a t u r i l e s c ă z u t e cauzează la arbori gelivurile (cvercinee, castan comestibil, fag, molid, carpen) şi degerarea semănăturilor. Dacă temperaturile scăzute alternează cu perioade calde, lujerii unor specii sensibile (frasin, nuc, oţetar) pot şi ei degera. În cazul speciilor forestiere active şi în timpul iernii, arborii pot ajunge chiar să se usuce datorită secetei fiziologice, care împiedică refacerea pierderilor de apă prin transpiraţie (stimulată în zilele însorite şi cu vânt) din cauza solului îngheţat. În ce priveşte populaţiile de animale, gerurile mari afectează în primul rând speciile de păsări active, ale căror efective se pot diminua, dar şi speciile de mamifere, datorită lipsei hranei sau inaccesibilităţii ei (sunt afectate în special micromamiferele: şoareci, cârtiţe, pârşi). Î n g h e ţ u r i l e t â r z i i (sau de primăvară) pot determina degerarea puieţilor speciilor sensibile (gorun, stejar, frasin, fag, brad), sau frunzelor, florilor (la stejar, fag, brad, molid, florile femele pot fi distruse în masă de aceste îngheţuri) şi lujerilor tineri. În aceste condiţii, fructificaţia şi regenerarea pădurii sunt afectate, iar creşterile anuale sunt diminuate. Înfurcirile tulpinii atât de frecvente la fag, sunt cauzate de îngheţurile târzii, care determină distrugerea lujerului terminal. În arboretele de brad au de suferit din acelaşi motiv lujerii laterali, care sunt mai precoci decât cei terminali. În cazul populaţiilor de animale, la speciile de păsări insectivore reîntoarse din migraţie, îngheţurile târzii pot provoca moartea. Variaţiile termice în general, pot influenţa ponta păsărilor şi supravieţuirea puilor. Î n g h e ţ u r i l e t i m p u r i i (de toamnă) pot provoca degerarea lujerilor anuali nelignificaţi, la arborii cu exigenţe mai ridicate faţă de căldură (salcâm, nuc, cenuşer, castan comestibil), afectează coacerea şi diseminarea seminţelor, micşorează lungimea sezonului de vegetaţie în anumiţi ani. Gelivurile menţionate anterior nu depind de grosimea ritidomului arborilor ci de conţinutul în apă al ţesuturilor externe şi interne ale tulpinii, care se contractă inegal. Rănile cauzate de ger se cicatrizează lent şi incomplet, constituind focare de infecţie cu ciuperci, care determină putrezirea şi deprecierea lemnului. La fag, gerurile de iarnă constituie una din cauzele importante ale formării falsului duramen - inima roşie, foarte frecventă în făgetele montane din Banat şi Oltenia. Frigul puternic, urmat de încălzirea puternică a solului, determină în pepiniere şi plantaţii tinere descălţarea sau deşosarea puieţilor de molid, brad, larice, care din cauza dilatării şi contractării succesive a solului sunt ridicaţi uşor la suprafaţă. În pădure însă, unde extremele climatice sunt atenuate, acest fenomen se înregistrează mult mai rar Influenţa biocenozei forestiere asupra vântului Pădurea se constituie într-un obstacol în faţa vântului şi ca urmare îi modifică acestuia direcţia, intensitatea şi structura. În faţa pădurii, liniile de curent sunt deviate ascendent, dar o parte din aerul aflat în mişcare pătrunde în interiorul pădurii (figura 106).

204 Figura Influenţa pădurii asupra vântului (după Marcu, M., 1983) Influenţa pădurii asupra vântului depinde de speciile componente, de structura şi consistenţa ei. De exemplu, s-au realizat cercetări care au evidenţiat că într-un arboret de molid, reducerea vitezei vântului este mai accentuată decât într-un arboret de pin. De asemenea, viteza vântului se reduce mai mult în arboretele cu consistenţă plină şi eventual etaj secundar, comparativ cu arboretele cu consistenţă redusă. Un exemplu îl constituie fitocenozele de pin (tabelul 14). Din tabel se mai observă că viteza vântului în pădure depinde, bineînţeles, de viteza vântului în teren descoperit. Viteza vântului scade pe măsura depărtării de lizieră, spre interiorul pădurii. Într-o pădure se stejar, la 200 metri în interior, viteza vântului scăzuse cu 97-98% faţă de cea din terenul descoperit. Viteza vântului în pădure variază pe verticală, micşorarea cea mai accentuată producându-se în zona coronamentului. Caracteristicile arboretului Arboret de pin, 150 ani, etaj secundar des de molid Arboret de pin, 65 ani, consistenţă 0,9 Arboret de pin, 65 ani, consistenţa 0,4 Viteza vântului în % din viteza vântului în teren descoperit Tabelul 14 Viteza vântului în teren descoperit (m s -1 ) şi în diferite arborete (% din viteza în teren descoperit) 1,2 2,2 2,7 3,5 5,2 6,2 7, În cazul vânturilor cu intensitate slabă, în zona situată între limita inferioară a coroanelor şi până la 1 m de la sol, viteza este aproape uniformă apoi scade din nou până la suprafaţa solului (figura107). În cazul vânturilor puternice, intensitatea vântului creşte uşor sub coronamentul pădurii, apoi scade până la suprafaţa solului.

205 Figura Variaţia în înălţime a vitezei vântului (după Geiger, R., din Marcu, M., 1983) Prin disiparea curentului de aer şi prin turbionare, viteza vântului scade de 3-40 ori faţă de viteza vântului deasupra pădurii (tabelul 15). Viteza vântului deasupra pădurii (m s -1 ) Viteza vântului în pădure (m s -1 ) Factorul de atenuare (viteza vântului deasupra pădurii/viteza vîntului în pădure) Reducerea vitezei vântului în mediul forestier Tabelul ,05 0,20 0,38 0,91 1,43 1,67 2,43 2,90 3, ,5 4,2 3,6 3,3 3,1 3,0 (după Doniţă, N. şi colab., 1971) Pe profilul vertical, scăderea cea mai accentuată se produce în coroana arborilor (figura 108) datorită rugozităţii mai mari a frunzişului şi scheletului de ramuri.

206 Figura Scăderea vitezei vântului pe verticală într-un pinet, comparativ cu câmpul deschis (după Doniţă, N. şi colab., 1971) Reducerea vitezei vântului la nivelul coronamentului este mai intensă în pădurea de foioase înfrunzită decât în cea neînfrunzită (figura 109). Figura Variaţia în înălţime a vitezei vântului în pădurea înfrunzită şi în cea desfrunzită (după Doniţă, N. şi colab., 1971) Pădurea influenţează în ceea ce priveşte vântul, şi zonele vecine, atenuând viteza acestuia şi creând două zone protejate, una de 100 m în faţa pădurii şi cealaltă de m în spatele pădurii. În suprafeţele exploatate din pădure, viteza vântului poate reprezenta:

207 58% la o parcelă cu lăţimea de 600 m 37% la o parcelă cu lăţimea de 200 m 5-8% la o parcelă cu lăţimea de 50 m Influenţa vântului asupra biocenozei forestiere poate fi atât pozitivă cât şi negativă. I n f l u e n ţ a p o z i t i v ă. Curenţii de aer influenţează transpiraţia plantelor, mai ales a arborilor care reprezintă principalul obstacol în calea vântului. Dacă viteza curenţilor de aer este mai mică de 5 m s -1, aceştia au consecinţe pozitive, eliminarea rapidă a apei reprezentând o condiţie indispensabilă pentru un ritm fotosintetic normal. De asemenea, în cazul unor specii cu transpiraţie intensă, cum este laricele, stagnarea vaporilor de apă în depresiuni slab ventilate, constituie una din cauzele principale ale stării de vegetaţie lâncedă a arborilor şi a sensibilităţii lor la atacul ciupercii Dasyscypha willkommi. În perioadele secetoase însă, intensificarea transpiraţiei provocând închiderea parţială, sau temporar chiar totală a stomatelor, determină apariţia unei depresiuni fotosintetice accentuate şi pierderi însemnate de biomasă vegetală. Vânturile care bat constant şi cu intensitate mare dintr-o singură direcţie determină apariţia fenomenului de secetă eoliană care cauzează uscarea unei părţi din coroană şi apariţia arborilor cu coroana în formă de drapel (mai ales la limita superioară a pădurii). Vântul slab sau moderat intensifică uneori asimilaţia dioxidului de carbon, deoarece aduce la nivelul frunzişului cantităţi mereu înnoite de dioxid de carbon. Curenţii de aer provoacă şi împrăştierea gazelor nocive emanate de întreprinderi, pe care pădurea le poate astfel filtra cu mai multă eficacitate. În plus, vântul determină polenizarea celor mai multe specii (molid, brad, pin, larice, fag, stejar, mesteacăn, carpen, frasin, ulm, anin) şi diseminarea seminţelor şi fructelor la distanţe variabile în funcţie de forma şi greutatea acestora. Vântul contribuie astfel esenţial la colonizarea suprafeţelor dezgolite de către speciile pioniere (mesteacăn, plop tremurător, salcie căprească, arbuşti şi ierburi). I n f l u e n ţ a n e g a t i v ă a vântului se exercită la viteze mari ale acestuia, cel mai frecvent la viteze de peste 60 km h -1. Un prim fenomen negativ este cel de biciuire, care apare în arboretele amestecate de molid, brad sau fag, cu specii pioniere ca mesteacănul sau plopul tremurător. Loviturile permanente ale ramurilor subţiri, mişcate de vânt, determină rănirea vârfurilor vegetative, frunzişului tânăr şi inflorescenţelor, ceea ce poate duce uneori la uscarea în masă a plantaţiilor de răşinoase invadate de speciile pioniere. De asemenea, creşterea vitezei vântului determină scăderea intensităţii fotosintezei (la vânturi cu viteze de 10 m s -1, intensitatea fotosintezei scade cu 70%), iar balansarea tulpinilor determină perturbarea circulaţiei normale a sevei şi implicit a creşterii arborilor. Influenţa permanentă a vântului determină realizarea unor tulpini mai scurte, conice, a unor coroane asimetrice şi a unui sistem radicelar puternic dezvoltat. În plus, vântul poate determina apariţia defectelor în lemn, cum ar fi rulura (dezlipirea inelelor de creştere datorită tensiunilor inegale din lemn) sau excentricitatea inelelor anuale, datorită formării traheidelor cu pereţi groşi.

208 Principalul efect negativ al vânturilor de mare intensitate (cu viteza peste 15 m s -1 ) este reprezentat însă de doborâturile de vânt. Doborâturile au cauzat pagube extrem de importante în Europa în ultimii 200 de ani. Pagubele au fost estimate la aproximativ 10 milioane de lire sterline. Şi la noi în ţară pagubele sunt apreciabile, anual doborâturile de vânt şi de zăpadă afectând aproximativ 5000 ha. În judeţul Suceava, între anii s-au exploatat m 3 ca urmare a doborâturilor şi rupturilor de vânt şi de zăpadă. Între 6 şi 8 martie 2002 s-au înregistrat doborâturi masive de vânt, mai ales în bazinul superior al râului Moldova, în bazinul Moldoviţa şi în bazinul superior al Sucevei, doborâturi în urma cărora au fost afectate m 3 lemn. Doborâturile de vânt sunt influenţate de mai mulţi factori, atât relativ la arbori cât şi la arborete. * În ceea ce priveşte a r b o r i i, stabilitatea lor variază în funcţie de caracteristicile lor. Astfel, stabilitatea arborilor este influenţată de mărimea, forma şi penetrabilitatea coroanei lor, de dimensiunile şi forma tulpinilor şi de sistemul lor radicelar (Vlad, I., Petrescu, L., 1977). Presiunea exercitată de vânt şi forţa de încovoiere care acţionează asupra arborelui creşte proporţional cu mărimea coroanei. Stabilitatea arborelui este de asemenea influenţată de înălţimea punctului de aplicare a forţei, respectiv de lungimea braţului forţei care determină momentul de încovoiere; ca urmare, arborii cu coroana scurtă (deci cu punctul de aplicare a forţei aflat mai sus), sunt mai uşor smulşi şi rupţi în comparaţie cu cei cu coroane înguste dar lungi. Asimetria coroanei determină deplasarea punctului de aplicare a forţei înafara axei trunchiului, care în aceste condiţii este solicitat la torsiune şi la compresiune excentrică, fiind mai uşor de dezechilibrat. Penetrabilitatea coroanei, adică măsura în care frunzişul permite trecerea prin el a vântului, este favorabilă stabilităţii arborelui, pe când o coroană deasă şi de mari dimensiuni, care opune rezistenţă curenţilor de aer are influenţă nefavorabilă asupra stabilităţii arborelui. În ce priveşte forma tulpinii, arborii cu trunchiul mai conic, cu un coeficient de zvelteţe mai mic, sunt mai rezistenţi decât cei cu coeficientul de zvelteţe mare. Creşterea coeficientul de zvelteţe este favorizată de menţinerea unei desimi excesive în staţiunile favorabile creşterii arborilor. S-a constatat experimental că doborâturile de vânt şi de zăpadă sunt cu atât mai frecvente cu cât valoarea coeficientului de zvelteţe depăşeşte valoarea unitară. Cum în arboretele de productivitate inferioară coeficientul de zvelteţe este în general subunitar, rupturile şi doborâturile de vânt apar rareori. Lucrările de îngrijire şi conducere (în speţă răriturile), realizate de timpuriu şi cu o intensitate mai mare, favorizează realizarea unor coroane mai mari la aceleaşi înălţimi ale arborilor, determinând o conicitate mai mare a tulpinii, o înălţime mai mică a centrului de greutate şi o înrădăcinare mai puternică, deci o stabilitate mai mare a arborilor. Felul înrădăcinării este un alt factor esenţial care afectează stabilitatea arborilor; înrădăcinarea trasantă scade rezistenţa arborilor la doborâturi. De aceea molidul este una dintre cele mai vulnerabile specii la acţiunea vântului, atunci când acesta are viteze mari şi caracter perturbator, aritmic. * În ceea ce priveşte a r b o r e t e l e, atât s t r u c t u r a acestora cât şi f a c t o r i i e c o l o g i c i care le condiţionează dezvoltarea, au o mare influenţă asupra rezistenţei la doborâturile de vânt. Astfel, ca elemente structurale, compoziţia, consistenţa, vârsta şi etajarea arboretului influenţează decisiv rezistenţa arboretelor la

209 doborâturile de vânt. Legat de compoziţie, molidişurile pure sunt cel mai adesea afectate de doborâturi. Cum caracteristicile arborilor care le influenţează stabilitatea menţionate anterior (sistem de înrădăcinare, natura şi volumul frunzişului coroanelor, rezistenţa fibrei lemnoase la rupere etc.) variază de la specie la specie, şi vulnerabilitatea lor la doborâturi este diferită. Astfel, arboretele amestecate sunt cele mai rezistente, înregistrând doborâturi la viteze ale vântului de peste 29 m s -1, brădetele, făgetele şi gorunetele la viteze de 23 m s -1, iar molidişurile la viteze de 17 m s -1. Rezistenţa arboretelor amestecate de molid cu brad şi fag variază în funcţie de proporţia molidului, fiind cu atât mai puţin rezistente cu cât proporţia speciei menţionate este mai mare. În acest tip de arborete, numărul foioaselor doborâte este mult mai mic, fiind afectate în general exemplarele defectuoase, bătrâne, infestate cu ciuperci sau exemplarele antrenate de căderea răşinoaselor. Dintre principalele răşinoase, bradul manifestă o mai mare rezistenţă la doborâturi, dar şi aceste arborete pot fi afectate în anumite situaţii staţionale sau din cauza putrezirii pivotului şi rădăcinilor din cauza infestării cu ciuperca Heterobasidion annosus. În ce priveşte ierarhizarea speciilor în funcţie de vulnerabilitatea la doborâturile de vânt, răşinoasele se ordonează astfel: molid, brad, pin, larice, zâmbru, iar foioasele astfel: fag, frasin, acerinee, mesteacăn, plop tremurător, carpen, gorun, stejar. Consistenţa arboretului este importantă condiţionând dezvoltarea şi densitatea coronamentului. Consistenţa plină nu are neapărat consecinţe favorabile, după cum şi rărirea arboretelor la vârste înaintate în loc să mărească, diminuează rezistenţa arboretelor. În arboretele închise, vijeliile de intensitate redusă cauzează adesea apariţia unor rupturi şi dezrădăcinări în ochiuri, care cu timpul se lărgesc şi zdrenţuiesc masivul. Aceste goluri pot determina apariţia în timpul furtunilor a unor turbioane cu efecte nefaste asupra rezistenţei arboretelor. Arboretele cu un număr mai redus de arbori, fie de la plantare, fie prin aplicarea răriturilor şi cu coronamentul mai jos, sunt mai rezistente. Scăderea bruscă a consistenţei arboretelor dese le expune pericolului doborâturilor. S-a constatat că arboretele cele mai rezistente sunt cele în care coroanele arborilor acoperă complet solul, fără să se întrepătrundă şi fără ca între ele să rămână spaţii libere. Faptul că proiecţia coroanelor trebuie să acopere solul nu înseamnă că toate coroanele trebuie să fie în acelaşi plan, arborii putând să fie dispuşi pe mai multe etaje, putând să aibă înălţimi variate. S-a constatat că lizierele pădurilor au o mare influenţă asupra repartizării şi amploarei doborâturilor care se produc în interiorul arboretului respectiv. Dacă arborii de la marginea masivului care formează liziera sunt spaţiaţi şi ca urmare au coroanele dezvoltate şi coborâte până în apropierea solului, riscul doborâturilor de vânt scade. O lizieră nepenetrabilă sau lipsită de continuitate expune arboretul la doborâturi. E necesară evitarea creării de goluri şi breşe în lizierele arboretelor, deoarece forţa vântului creşte cu pătratul vitezei când curenţii de aer pătrund în astfel de goluri. Vârsta şi etajarea arboretelor. La noi în ţară s-a constatat că cele mai afectate de doborâturi sunt arboretele echiene şi relativ echiene, unietajate (şi pure), care prezintă un profil continuu şi un plafon superior continuu care favorizează alunecarea curenţilor de aer şi ca urmare accelerarea deplasării curenţilor de aer. Dimpotrivă, arboretele pluriene, alcătuite din arbori de vârste şi dimensiuni variate, asigură o dezvoltare mai echilibrată a arborilor, concomitent cu realizarea unui profil dantelat al plafonului superior, ceea ce are ca efect diminuarea vitezei curenţilor de aer.

210 Trebuie subliniat un aspect important, şi anume acela că la viteze ale vântului care depăşesc 29 m s -1 se înregistrează doborâturi de vânt în arborete, indiferent de structura lor sau de măsurile de gospodărire care le-au fost aplicate. F a c t o r i i ş i c o n d i ţ i i l e e c o l o g i c e influenţează comportarea arboretelor la vânt puternic prin modul cum le expun pe acestea curenţilor de aer şi prin posibilităţile de dezvoltare pe care le oferă. Arboretele expuse chiar de la vârste mici vântului puternic, cum sunt cele de limită, sau de altitudine mare, sunt mai rezistente la acţiunea vântului. În schimb, în aceleaşi zone, dacă roca este aproape de suprafaţă, este stânjenită dezvoltarea în profunzime a sistemului radicelar, ceea de are ca efect scăderea rezistenţei la doborâturi. De asemenea, după cum s-a mai amintit, rezistenţa arboretelor din staţiuni de bonitate inferioară este mai mare, comparativ cu cea a arboretelor din staţiuni cu bonitate mijlocie sau superioară. Cercetările au arătat că ponderea cea mai mare a doborâturilor se înregistrează pe versanţii cu expoziţii nordice (N, NV şi NE), urmând apoi versanţii estici şi sudici. Formele de relief au o influenţă apreciabilă deoarece pot modifica viteza şi direcţia şi structura vântului ca urmare a acţiunii mecanice a neregularităţilor sale. Atunci când fluidul se scurge peste o muchie ascuţită, viteza lui creşte foarte mult şi formează în spatele obstacolului un curent circular, un turbion care aduce fluidul înapoi (figura 110). Figura Trecerea unui curent de aer peste o muchie (după Dissescu, R.., din Marcu, M,, 1983) Astfel, întâlnindu-se doi curenţi, ia naştere o suprafaţă de discontinuitate care se extinde treptat sub acţiunea turbionului principal, desfăcându-se apoi într-o serie de vârtejuri mai mici. Caracteristicile vântului suferă diferite modificări, în funcţie de forma de relief pe care acesta o întâlneşte în cale în deplasarea sa. Dacă o masă de aer este obligată să treacă peste un lanţ muntos, dispus perpendicular pe direcţia ei de deplasare, pe versantul expus vântului viteza aerului aflat în mişcare ascensională scade, în funcţie de lungimea şi înclinarea versantului. În funcţie de viteza vântului, în această zonă fie se poate forma un triunghi de calm, fie se poate forma un turbion staţionar cu ramura superioară îndreptată în direcţia vântului şi cu cea inferioară descendentă (figura 111, a), fie se pot produce mişcări turbionare dezordonate (figura 111, b). În cazul turbionului unic, cu cât panta este mai mică, cu atât forma acestui turbion este mai aplatizată.

211 Figura Modificări ale vântului la trecerea peste un lanţ muntos (după Averkiev, din Marcu, 1983) În figură se mai poate observa că în zona de creastă viteza vântului creşte comparativ cu viteza înregistrată la aceeaşi altitudine deasupra unui şes, datorită micşorării secţiunii de curgere, ceea ce creşte probabilitatea apariţiei doborâturilor de vânt în zona menţionată. Pe versantul opus vântului, mişcarea aerului nu devine descendentă imediat după traversarea crestei muntelui, ci la o anumită distanţă, astfel încât unghiul de cădere se poate apropia uneori de unghiul drept. În zona de mijloc a versantului se poate forma un turbion staţionar cu ramura superioară descendentă, sau mişcări turbulente generalizate, de intensităţi diferite (figura 111). Aceste mişcări turbionare precum şi componenta verticală negativă a vitezei vântului explică căderea maselor de aer şi frecvenţa mai ridicată o doborâturilor pe versanţii opuşi vântului. Viteza vântului în cădere este cu atât mai mare cu cât muntele escaladat de masele de aer a avut o înălţime mai mare. În cazul în care culmile munţilor întâlniţi în cale de vânt prezintă un profil dantelat, fiind formate dintr-o succesiune de piscuri şi şei, în acestea din urmă, liniile de curent se îngrămădesc şi în plan orizontal, concomitent cu micşorarea secţiunii de scurgere din plan vertical, menţionată anterior. În cazul în care vântul străbate o vale, modificarea caracteristicilor sale depinde de lăţimea, lungimea şi orientarea acesteia. Dacă axul văii este perpendicular pe direcţia vântului, liniile de curent urmăresc profilul terenului, pe cei doi versanţi apărând, în cazul văilor largi, mişcări turbulente. În cazul în care valea este îngustă, zonele turbulente de pe cei doi versanţi se contopesc formând o porţiune cu turbulenţă generalizată care însă nu este periculoasă. Dacă în văi sau depresiuni stagnează aerul rece, este posibil ca vântul să alunece pe deasupra acestor mase de aer şi să nu mai ajungă pe fundul văii sau depresiunii.

212 Dacă axul văii este orientat în aceeaşi direcţie cu cea din care bate vântul, acesta este canalizat în lungul văii; dacă versanţii prezintă denivelări accentuate pot apare turbulenţe accentuate, mai ales la marginea curentului şi doborâturi pe clinele expuse direct vântului. Dacă valea este orientată oblic faţă de direcţia vântului, masa de aer poate fi deviată şi în plan orizontal, deplasându-se fie de-a lungul văii, fie perpendicular pe linia crestelor. În zonele muntoase unde se produc doborâturile, scheletice, solurile sunt superficiale, uşoare; sunt de asemenea frecvente solurile podzolice care, datorită cantităţii mari de precipitaţii caracteristice zonelor de munte, sunt umede. În aceste condiţii edafice, molidul formează un sistem radicelar superficial, trasant, ceea ce favorizează apariţia doborâturilor. Drenajul normal al solului, lipsa apei stagnante determină creşterea rezistenţei mecanice a solului şi implicit a rezistenţei arborilor la răsturnare. Precipitaţiile abundente care preced sau însoţesc adesea vânturile puternice micşorează coeziunea solului şi aderenţa rădăcinilor; astfel, s-au produs doborâturi de vânt în amestecuri, la viteze ale vântului mai mici de 23 m s -1, din cauza precipitaţiilor foarte abundente care au înrăutăţit condiţiile de sol. Tot legat de precipitaţii, s-a constatat că, deşi furtunile din timpul repausului vegetativ sunt mai numeroase, deoarece sunt însoţite de mai puţine precipitaţii şi solul este îngheţat, doborâturile sunt mai puţin frecvente şi au un volum mai redus. În cazul precipitaţiilor solide, încărcarea coroanelor arborilor accentuează instabilitatea acestora, favorizând producerea doborâturilor chiar la viteze mai mici ale vântului. Vântul este factorul esenţial declanşator al doborâturilor; efectele sale pot fi amplificate datorită fenomenului de rezonanţă (caz în care frecvenţa proprie a balansului arborilor coincide cu frecvenţa rafalelor de vânt) şi datorită undelor ce iau naştere din interferenţa rafalelor de vânt care înaintează cu cele reflectate de obstacole. Rupturile şi doborâturile de vânt afectează echilibrul ecologic şi autocontrolul ecosistemelor forestiere pe perioade îndelungate, determinând apariţia de perturbaţii în exercitarea tuturor funcţiilor atribuite acestor ecosisteme. Sunt astfel perturbate atât funcţiile protective cât şi cea productivă (este afectată ritmicitatea aprovizionării cu masă lemnoasă iar calitatea acesteia scade). Deprecierea lemnului se datorează tensiunilor, compresiunii şi torsiunilor la care sunt supuse trunchiurile arborilor. Când arborii sunt d e z r ă d ă c i n a ţ i, crăpăturile fine, longitudinale, transversale sau radiale din interiorul trunchiurilor sunt rareori vizibile iniţial cu ochiul liber, ele devin evidente mai târziu, la uscarea buşteanului. În cazul r u p t u r i l o r, acestea pot fi transversale, ca o retezare, sau cu aşchieri prelungite şi crăpături longitudinale. Acestea se produc în cazul acţiunii doar a vântului în partea inferioară a fusului, iar în cazul acţiunii combinate a vântului şi zăpezii, în jumătatea superioară a fusului. Diminuarea şi declasarea volumului de lemn este în cazul dezrădăcinării mai mică, de 3%, comparativ cu rupturile, unde acest volum este de 4-12% Influenţa biocenozei forestiere asupra umidităţii atmosferice În interiorul pădurii umiditatea este mai ridicată decât în teren descoperit, diferenţa fiind maximă în timpul verii şi minimă iarna. Umiditatea relativă poate fi cu 22-34% mai mare în pădure, comparativ cu terenul descoperit (tabelul16).

213 Diferenţele între umiditatea în biocenoza forestieră şi în teren descoperit Tabelul 16 locul Umiditatea (%) lunară a aerului I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII an Biocenoză de şleau Câmp deschis (după Doniţă, N. şi colab., 1971) Distribuţia pe verticală a umidităţii relative în pădure prezintă unele particularităţi. Astfel, înainte de răsăritul soarelui umiditatea relativă este aproape egală la toate nivelurile (figura 112,T 1 ); odată cu răsăritul soarelui, suprafaţa coronamentului se încălzeşte şi apare un strat mai uscat în partea superioară unde temperatura creşte, în stratul inferior umiditatea rămânând mai accentuată (figura 112,T 2 ). Pe măsura ridicării soarelui, prin intensificarea schimbului turbulent diferenţa de umiditate pe verticală se micşorează, rămânând două maxime, unul la sol şi unul la nivelul coronamentului (figura 112,T 3 ). Figura Profilul vertical al umezelii relative în fitocenoza forestieră (după Geiger, R.., din Marcu, M., 1983) Spre seară se simte efectul evaporării puternice din solul pădurii şi odată cu scăderea temperaturii, umiditatea relativă creşte, înregistrându-se mari diferenţe pe verticală (figura 112,T 4 ) Regimul precipitaţiilor atmosferice în biocenoza forestieră În legătură cu rolul hidrologic al pădurii s-a afirmat adesea că aceasta ar spori cantitatea de precipitaţii în zona respectivă; acest lucru nu s-a verificat însă, iar plusurile în cantitatea de precipitaţii măsurată, se datorează în mare parte condiţiilor diferite de măsurare. (De obicei pluviometrele erau amplasate în poieni unde lipsa vântului sau viteza lui atenuată, comparativ cu terenul descoperit, influenţa cantitatea de apă colectată în vasele pluviometrice). Plusul de vapori şi coborârea temperaturii în zonele împădurite nu sunt suficiente pentru a determina creşterea sensibilă a precipitaţiilor căzute în aceste zone. Ascensiunea şi turbulenţa aerului sunt prea reduse pentru a determina o răcire adiabatică şi formarea norilor din care să cadă precipitaţii. În schimb, pădurea realizează cantităţi importante de apă în plus din rouă, chiciură şi ceaţă şi modifică modul de repartiţie în timp a precipitaţiilor. Fapt ilustrat de variaţia

214 anuală a precipitaţiilor în podişul Babadag, în zona cu păduri mezofile, cu păduri de silvostepă şi în terenul descoperit stepa (figura 113). Figura Variaţia anuală a cantităţii de precipitaţii atmosferice primite de diferite fitocenoze şi de terenul descoperit (după Bândiu, C., 1971) Curba anuală a precipitaţiilor prezintă două maxime (unul toamna şi celălalt primăvara) şi a unui minim la sfârşitul verii. Amândouă maximele sunt aproximativ egale ca mărime, cu excepţia stepei, unde maximul de toamnă este mai mare în comparaţie cu cel de primăvară. În intervalul dintre maximele principale apare un maxim secundar, la începutul toamnei, mai evident în zona martor. Maximele principale sunt de natură frontală, pe când cel secundar se datorează proceselor convective de la sfârşitul verii care determină adesea căderea ploilor torenţiale. Se mai poate observa de asemenea deplasarea în timp a momentului de producere a primului maxim, în funcţie de caracteristicile fitocenozelor; astfel, primul maxim cantitativ apare în februarie-martie în pădurile mezofile, în aprilie-martie în pădurile de silvostepă şi mai târziu în timp în tona de stepă. Cercetările efectuate în Podişul Babadag au arătat că cea mai mare cantitate de precipitaţii cade în timpul iernii. În perioada de vară cantităţile de precipitaţii reprezintă 37%-45% din totalul anual (pădurile mezofile primesc o cantitate ceva mai ridicată de precipitaţii în comparaţie cu cele de silvostepă). Deci, rezervele de apă din sol sunt completate în sezonul rece, vara precipitaţiile fiind puţin abundente. Iarna se mai adaugă şi sporul de apă provenit din chiciură, care a fost menţionat anterior. Se mai precizează faptul că în zona pădurilor mezofile deosebit de importante sunt precipitaţiile de la începutul primăverii, deoarece ele cad într-o perioadă când temperatura şi evapotranspiraţia nu sunt mari, iar solul este foarte afânat şi poate înmagazina cantităţi mari de apă. Regimul precipitaţiilor, tipul de sol şi vegetaţia determină regimul de apă din sol (figura 114). Acesta se studiază cu ajutorul cronoizopletelor care ilustrează variaţia

215 spaţiotemporală a umidităţii accesibile. Umiditatea solului în adâncime variază diferit în solurile diferitelor fitocenoze, în comparaţie cu câmpul descoperit (figura 114). Figura Izotermele pentru diferite fitocenoze, în comparaţie cu terenul descoperit în procente din umiditatea accesibilă (după Bândiu, C., 1971) Studiindu-se variaţia în timp a umidităţii în adâncime, se observă existenţa mai multor zone caracteristice: o zonă cu umiditate ridicată, mai intensă în partea superioară a solului (peste 40% la şleauri), la începutul perioadei de vegetaţie (această zonă are o întindere în adâncime ce poate depăşi 140 cm şi în timp până în luna mai); o a doua zonă în care umiditatea scade rapid şi care durează până la începutul lunii iulie, timp în care umiditatea scade la 5-20%; a treia zonă, de desucţie (datorată absorbţiei apei de către rădăcinile arborilor), care poate depăşi 120 cm adâncime, se amplifică de la 15 iulie şi durează până la 15 septembrie (această zonă este mai dezvoltată şi însoţită de un deficit în gorunete şi stejerete de stejar pufos); o ultimă zonă, de refacere parţială a umidităţii solului în partea superioară, în prima jumătate a lunii august, în timpul submaximului pluvial. Se observă de asemenea umiditatea mai scăzută din terenul descoperit, pe tot parcursul sezonului de vegetaţie. Principalul rol în exercitarea funcţiei hidrologice a pădurii îl joacă însă capacitatea acesteia de a reţine în coronament şi litieră o cantitate importantă de precipitaţii. Dacă ploaia este slabă şi de scurtă durată, zona de pătrundere a apei se limitează la plafonul coronamentului. Dacă ploaia se intensifică, după udarea completă a coronamentului, apa începe să pătrundă prin acesta, o parte scurgându-se pe trunchiurile arborilor, o parte prelingându-se pe frunze şi căzând pe sol, iar o altă parte evaporându-se şi fiind redată atmosferei (figura 115).

216 Figura Intercepţia şi retenţia apei în etajul arborescent al fitocenozelor forestiere (după Fort, Christine, 1999) În cazul zăpezii, o parte este reţinută de coronament şi o alta ajunge pe sol. Din cantitatea de zăpadă reţinută de coronament, o parte se scutură şi ajunge tot pe sol, iar o altă parte se evaporă. Precipitaţiile care ajung la sol se distribuie astfel: o parte se evaporă de pe suprafaţa solului şi litierei, o parte se scurge pe suprafaţa solului şi o alta pătrunde în sol. Precipitaţiile reţinute în coronament depind de compoziţia, consistenţa şi vârsta arboretelor, precum şi de cantitatea şi intensitatea precipitaţiilor. De exemplu, într-o pădure încheiată de răşinoase de 60 de ani, la o ploaie slabă (mai puţin de 5 mm), două treimi din precipitaţii pot fi reţinute în coronament. Cantitatea de precipitaţii care pătrunde prin coronamentul pădurii reprezintă 50% din total în cazul precipitaţiilor care însumează mai mult de 10 mm. Chiar şi în cazul celor mai puternice ploi 20% nu ajunge la sol. Pe trunchiuri, se scurge mai puţin de 5% din totalul precipitaţiilor. În general, pădurea, datorită litierei care protejează solul, favorizează infiltraţia în sol a apei din precipitaţii, limitând scurgerile de suprafaţă şi implicit eroziunea. Rolul antierozional al pădurii este cu atât mai accentuat cu cât panta terenului este mai mare. Sub coronamentul pădurii, pe terenurile în pantă, scurgerile de suprafaţă sunt înlocuite de scurgerile laterale din sol (figura 116), care cresc cantitativ comparativ cu terenul descoperit. Precipitaţiile care pătrund în interiorul pădurii sunt distribuite neuniform: cea mai mare cantitate de apă cade la periferia coroanelor şi cea mai mică în apropierea trunchiurilor. Pădurile de răşinoase reţin o cantitate mai mare de apă decât cele de foioase (decât cele de fag de exemplu), pentru că la răşinoase picăturile de apă rămân izolate pe frunze, pe când la fag ele se contopesc în picături mari şi se scurg în jos, nefiind reţinute nici de verticile. Dintre răşinoase, laricele şi pinul au capacitatea de retenţie cea mai mică (15-25%), iar molidul şi bradul cea mai mare (40-80%). Zăpada este reţinută de coronament şi se evaporă direct în atmosferă în măsură mai mică decât ploaia pentru că e mai grea şi cade mai rapid pe sol după ce se

217 acumulează pe crengi. Şi în cazul zăpezii răşinoasele reţin o cantitate mai mare decât foioasele (molidul 40%, pinul 24%, mesteacănul 8%). Figura Influenţa fitocenozelor forestiere asupra scurgerilor de suprafaţă (după Thillet, J., 1997) Topirea zăpezii începe mai târziu şi durează mai mult în pădure decât pe teren descoperit. În pădurile de foioase topirea zăpezii se produce în acelaşi timp cu câmpul deschis, însă condiţiile de absorbţie a apei sunt mult mai favorabile în pădure. La răşinoase, topirea este mai lentă, ţine cu aproximativ 20 de zile mai mult decât pe teren descoperit Influenţa biocenozei forestiere asupra evapotranspiraţiei În pădure, peste 80% din precipitaţiile incidente se reîntorc în atmosferă sub formă de vapori, prin evaporarea apei interceptate, prin evaporarea apei de pe sol şi prin transpiraţia plantelor. Deci peste 80% din precipitaţiile incidente se reîntorc în atmosferă prin evapotranspiraţie (figura 117).

218 Figura 117 Evapotranspiraţia într-o fitocenoză forestieră, pe timp senin (după Fort, Christine, 1999) În perioada de vegetaţie, dacă rezervele de apă din sol nu sunt limitate, transpiraţia unui arboret este de m 3 ha -1 zi -1. Pentru producerea unui metru cub de lemn, sunt transpiraţi 150 m 3 apă. În cursul sezonului de vegetaţie, foioasele de caracterizează printr-o evapotranspiraţie asemănătoare cu a răşinoaselor, rareori mai ridicată. Situaţia se inversează de la sfârşitul toamnei până la începutul primăverii. Arboretele prezintă o evapotranspiraţie mai mare decât un strat erbaceu; diferenţa este cu atât mai mare cu cât deficitul de apă din sol este mai mare. Din apa absorbită, 99,8% este folosită pentru transpiraţie şi 0,2% pentru nutriţie. Datorită consumului mare de apă pădurile exercită un drenaj biologic activ pe suprafeţele înmlăştinate. Pentru studierea funcţionării din punct de vedere hidric a unui arboret, pentru stabilirea relaţiilor între creştere şi rezerva de apă din sol, pentru analizarea perturbaţiilor induse de modificările din ecosistemul forestier (tăieri, stare fitosanitară etc.) o deosebită importanţă o prezintă bilanţul hidric (Fort, Christine,1999). Acesta este dat de intrările şi ieşirile de apă din ecosistem. Dacă se face diferenţa între intrările şi ieşirile de apă, se obţine rezerva de apă stocată în ecosistem. Intrările sunt reprezentate de precipitaţii (P i ) şi aportul freatic (A f ) şi eventual de scurgerile de pe sol (S s ). Ieşirile sunt reprezentate de evapotranspiraţie (ETR) şi de scurgerile în adâncime (S), eventual de scurgerile pe suprafaţa solului (S s ). Rezerva totală de apă stocată în ecosistem este dată de suma cantităţilor stocate în sol şi în biocenoză. Cum cantitatea de apă stocată în biocenoză este relativ redusă şi variază în timp, bilanţul hidric poate fi exprimat cu ajutorul următoarei ecuaţii: P I + A f ETR S ± (S s ) = R Influenţa biocenozei forestiere asupra resurselor de apă Influenţa biocenozei forestiere asupra rezervelor de apă este atât cantitativă cât şi calitativă. Din punct de vedere cantitativ, o pădure încheiată, reduce scurgerile anuale, reglează debitul apelor limitând scurgerile superficiale, favorizând infiltrarea apei, întârziind şi mărind perioada de topire a zăpezilor. Volumele viiturilor şi torenţializarea cursurilor de apă sunt astfel reduse. Această acţiune regulatoare a pădurii legată de torenţializare nu are loc în cazul în care bazinetul respectiv este saturat în apă. În aceste

219 condiţii apar rapid viiturile dar şi în acest caz pădurea joacă un rol pozitiv, limitând volumul materialului transportat de respectiva viitură. Din punct de vedere calitativ, pentru o pădure încheiată apele provenite din bazinetul în care aceasta este localizată sunt superioare comparativ cu cele din bazinete cu culturi agricole sau mixte. În anumite cazuri pot apare probleme legate de acidificarea apei. Acidificarea afectează ecosistemele cu soluri acide şi roci subiacente lipsite de cationi bazici, cu arborete de răşinoase. Apele acide care drenează astfel de bazinete pot avea şi concentraţii ridicate de aluminiu. Solurile sărăcesc în elemente minerale şi numeroase grupe faunistice acvatice sunt afectate. Acidificarea poate fi evitată sau ameliorată prin crearea de arborete amestecate cu foioase şi eventual aplicare de amendamente Influenţa umidităţii asupra biocenozei forestiere Umiditatea este un factor limitativ al răspândirii pădurii, aşa cum este şi temperatura. Există în consecinţă o limită xerică, dincolo de care pădurea nu se poate instala; în climatul mai rece şi umed din nordul Europei această limită este de 200 mm, la noi este de mm. În ceea ce priveşte plantele în general şi arborii în special, se poate afirma că toate procesele biologice individuale sau colective ale acestora, de la germinarea seminţelor până la distribuţia şi evoluţia vegetaţiei, toate sunt condiţionate de regimul umidităţii. Apa este indispensabilă, reprezentând mediul în care sunt dizolvate substanţele minerale din sol absorbite de plante, asigurând circulaţia substanţelor nutritive, furnizând hidrogenul necesar fotosintezei; în plus, ea întreţine viaţa citoplasmei celulelor, permiţând autoreglarea temperaturii ţesuturilor şi organelor plantelor, dar contribuie şi la diseminare. Umiditatea din aer sau sol influenţează compoziţia pădurilor. De exemplu, în podişul Babadag, rezerva de apă din sol influenţează gradul de participare în fitocenoze a speciilor arborescente (figura 118). Te - tei, Go gorun, Pu - stejar pufos, Mj mojdrean, Sp - scumpie Figura Proporţia de participare a unor specii arborescente în fitocenoză, în funcţie de mărimea rezervei de apă din sol (după Bândiu, C., 1971) Se observă că gorunul şi teiul ajung la proporţii de participare de 70% când rezerva de apă din sol ajunge la valori de 350 mm, stejarul pufos şi scumpia sunt dominante când rezerva de apă din sol scade sub 250 mm, iar mojdreanul participă în proporţie maximă (40%) la valori medii ale rezervei de apă din sol, cuprinse între 275 şi

220 300 mm. Corelaţia între rezerva de apă din sol şi alţi factori ecologici, cum ar fi temperatura, precipitaţiile, etc,. s-a studiat şi pentru alte specii (tabelul 17). Corelaţia între factorii ecologici şi proporţia de participare a unor specii în fitocenoze din podişul Babadag Factorul cu care se corelează Rezerva totală disponibilă de apă din sol (mm) Rezerva iniţială de apă accesibilă (mm) Cantitatea anuală de precipitaţii (mm) Adâncimea utilă a solului (cm) Temperatura medie anuală ( o C) Speciile cu corelaţie liniară directă gorun, tei,carpen gorun, tei, stejar brumăriu, carpen, arţar tătărăsc gorun, tei, carpen gorun, tei, stejar brumăriu, carpen stejar pufos, mojdrean, corn, scumpie Tabelul 67 Speciile cu corelaţie liniară inversă stejar brumăriu, stejar pufos, mojdrean, cărpiniţă, arţar tătărăsc. Scumpie stejar pufos, scumpie stejar pufos, scumpie stejar pufos, scumpie tei, carpen (după Bândiu, C., 1971) Se observă că există o corelaţie negativă între rezerva de apă din sol şi temperatură. În afară de speciile din figura 129 şi alte specii din zona cercetată prezintă acelaşi mod de variaţie în funcţie de valorile factorilor ecologici. Astfel, speciile se pot grupa în trei categorii: specii a căror proporţie creşte în compoziţia fitocenozelor pe măsură ce creşte rezerva de apă din sol, specii care îşi diminuează participarea pe măsura creşterii acestui factor, iar o ultimă categorie prezintă o proporţie maximă de participare la valori medii ale rezervei de apă din sol. Din tabel se observă de asemenea că în funcţie de natura factorului considerat, locul speciilor se schimbă dintr-o categorie în alta. Astfel, gorunul, teiul, carpenul, stejarul brumăriu şi arţarul tătărăsc prezintă proporţie crescătoare şi de acelaşi sens cu rezerva de apă din sol şi cu adâncimea utilă a acesteia, în schimb, sensul este descrescător dacă raportarea se face la temperatură. Din punct de vedere ecologic, speciile a căror proporţie creşte cu factorul hidric şi scade cu cel termic sunt considerate la limita sudică a arealului lor, cele care prezintă o corelaţie inversă se află la limita nordică a arealului, iar cele cu maxim în limitele de variaţie ale factorilor studiaţi sunt considerate în interiorul arealului lor. Apa, sub toate formele sale (vapori de apă, precipitaţii, ceaţă, nori, rouă, chiciură, zăpadă, măzăriche etc.) poate avea, ca şi ceilalţi factori ecologici, efecte negative şi pozitive. Principalele precipitaţii furnizoare de apă sunt ploaia şi zăpada; doar pădurile azonale din lunci folosesc apa din pânza freatică. Roua şi ceaţa pot avea un aport de 5-10% din totalul precipitaţiilor în regiunile muntoase cu climat rece. Efectele negative ale ploilor sunt determinate doar de ploile torenţiale, care pot cauza eroziunea solului în pădurile rărite şi împiedică polenizarea. Zăpada influenţează pozitiv prin protejarea solului şi seminţişurilor împotriva îngheţului, prin sporirea rezervei de apă a solului, prin întârzierea pornirii în vegetaţie, ceea ce implică protecţia împotriva îngheţurilor târzii. Influenţa negativă este reprezentată de rupturile şi doborâturile în cazul zăpezii moi şi aderente. Există unele deosebiri legate de rezistenţa arborilor la doborâturile cauzate de zăpadă comparativ cu cele cauzate de vânt, deoarece în cazul zăpezii acţionează doar

221 greutatea acesteia. Ca urmare, au importanţă doar rezistenţa părţii superioare a tulpinii şi suprafaţa coroanei. În cazul arboretelor dese de răşinoase plafonul superior continuu formează o suprafaţă compactă care reţine zăpada umedă, ceea ce poate avea ca rezultat dezechilibrarea arborilor. Suprafaţa de reţinere a zăpezii se măreşte şi mai mult în cazul unei fructificaţii abundente, zăpada fixându-se în acest caz şi pe conuri. Dacă în timpul depunerii zăpezii bate şi vântul, situaţia se înrăutăţeşte, deoarece zăpada se depune neuniform determinând îndoirea vârfurilor care astfel se pot rupe prin flambaj. Ca şi în cazul doborâturilor de vânt, o serie de factori abiotici pot influenţa apariţia şi amploarea rupturilor şi doborâturilor de zăpadă. Altitudinea. Intensitatea cea mai mare a rupturilor şi doborâturilor de zăpadă s-au înregistrat la noi în ţară la altitudini între 700 şi 1000 m, în zona optimului de dezvoltare a făgetelor, unde molidul înregistrează creşteri anuale în înălţime foarte mari. Un alt factor este reprezentat de poziţia arboretului pe versanţi: cei mai numeroşi arbori doborâţi se înregistrează în treimea inferioară a versanţilor, numărul lor diminuându-se spre partea superioară a acestora. Această zonalitate se datorează atât variaţiei factorilor climatici cât şi diferenţelor de creştere dintre arborii de la baza şi din partea superioară a versanţilor. Caracteristicile coroanei şi poziţia arborelui în arboret. În ce priveşte caracteristicile coroanei, molidul tip pieptene, având coroana rară şi ramurile de ordinul doi pendente, este mai rezistent comparativ cu molidul de tip perie. Legat de poziţia în arboret, arborii dominaţi, slab dezvoltaţi, sunt mai puţin rezistenţi la acţiunea zăpezii. Aici intervine însă şi vârsta, deoarece la vârste înaintate, ruperea vârfurilor se constată mai ales la arborii dominanţi, din plafonul superior, care au avut o creştere mai activă. Stadiul de dezvoltare şi consistenţa arboretului. În arboretele tinere, cu arbori deşi, înalţi şi cu diametre mici, rupturile se produc în masă, datorită formării unui strat continuu de zăpadă deasupra coronamentului. În acest caz nu are loc ruperea vârfului datorită încovoierii, ci frângerea tulpinilor. Deşi în general este afectat molidul, în cazul depunerii pe coronament a unor straturi de zăpadă care pot atinge chiar 1-2 m grosime, se pot rupe şi exemplare de foioase cum sunt salcia, plopul etc. În aceste cazuri pot apare şi dezrădăcinări datorită presiunii mari a zăpezii. Un rol important revine nu doar acţiunii factorilor abiotici sau caracteristicilor structurale ale arboretului ci şi lucrărilor de îngrijire şi conducere. Astfel, prin aplicarea lor la timp se evită întrepătrunderea coroanelor şi se consolidează arboretul. Lucrările de îngrijire cu o intensitate mare, aplicate pentru prima dată după 40 de ani, în molidişuri dese, unietajate, cresc vulnerabilitatea acestor arborete la acţiunea perturbatoare a zăpezii. Bruma, chiciura, poleiul şi grindina au în general numai efecte negative, determinând degerarea seminţişurilor, distrugerea frunzelor, florilor, fructelor, îndoirea şi ruperea lujerilor sau tulpinilor. Excesul de apă din sol împiedică aerisirea solului şi determină asfixierea şi putrezirea rădăcinilor, având deci doar influenţe negative. Există însă şi specii adaptate acestor condiţii (aninul şi salcia). Secetele au tot doar efecte negative, mai accentuate sau mai slabe în funcţie de durata lor. Aceste efecte negative sunt reprezentate de diminuarea creşterii şi producţiei arboretelor, posibila compromitere a regenerărilor naturale şi artificiale, uscarea unor culturi instalate în afara arealului lor natural.

222 Speciile lemnoase au exigenţe diferite faţă de umiditate, putându-se clasifica în xerofite (puţin pretenţioase), mezofite (cu exigenţe mijlocii), higrofite (foarte exigente) şi eurifite (suportă o mare amplitudine a umidităţii). Exigenţele speciilor pot fi diferite faţă de umiditatea din aer şi cea din sol. Astfel, bradul şi fagul sunt specii exigente faţă de umiditatea din aer, care determină şi stabilirea limitei inferioare a arealului. Molidul este exigent şi el faţă de umiditatea atmosferică, fiind de aceea cantonat cu predilecţie pe versanţii umbriţi. Uneori, umiditatea atmosferică poate compensa lipsa umidităţii din sol; nu în toate cazurile însă: cărpinetele de exemplu, sunt sensibile atât la umiditatea atmosferică cât şi la cea din sol. Pinul silvestru este rezistent la uscăciune, iar stejarul necesită umiditate în sol, dar rezistă la uscăciunea din aer (Negulescu et al., 1977). Majoritatea speciilor rezistente la uscăciunea din aer sunt rezistente şi la uscăciunea din sol, cum este cazul stejarului pufos, stejarului brumăriu, cerului şi gârniţei. Cu privire la stejarul pufos (figura 119), s-au făcut cercetări în podişul Babadag, care au pus în evidenţă rezistenţa excepţională a acestei specii la uscăciunea din sol. Figura Variaţia umidităţii solului în experimentul legat de cercetarea rezistenţei la uscăciune a stejarului pufos (după Bândiu, C., 1971) Astfel, începând chiar cu vara primului an de experimentare (luna iunie), umiditatea din sol a scăzut sub 10% (valoare inferioară care limitează desfăşurarea normală a procesului de transpiraţie). Ofilirea a început însă abia peste nouă luni şi jumătate de vegetaţie, în anul al doilea al experimentului. O bună parte a acestei perioade, umiditatea a scăzut sub 5%, valoare sub care transpiraţia aproape încetează, iar timp de trei luni, valoarea umidităţii a fost sub 2%, limită sub care nu mai au loc transpiraţia, fotosinteza, nu se mai formează seminţe etc. Deci, stejarul pufos poate rezista timp îndelungat în condiţii de lipsă aproape totală a apei din sol, având o mare putere de adaptare la uscăciune (Bândiu, C., 1971).

223 Influenţa compoziţiei aerului asupra biocenozei forestiere Aerul atmosferic joacă un rol important în viaţa plantelor, în procesul de fotosinteză consumându-se cantităţi de dioxid de carbon şi eliberându-se cantităţi importante de oxigen. Se estimează că la elaborarea unei tone de biomasă vegetală, pădurea consumă 1,8 tone dioxid de carbon, care sunt extrase din circa 1,4 milioane m 3 de aer pe an. O pădure de foioase din zona temperată, cu productivitate ridicată, consumă anual 42 tone dioxid de carbon pe hectar şi produce 30 tone de oxigen la hectar, din care se consumă prin respiraţie 13 tone la hectar. La nivelul întregului glob, pădurile absorb aproximativ 100 miliarde tone de carbon (în comparaţie cu cele 120 miliarde tone de carbon eliberate în atmosferă prin despăduriri şi incendii de pădure). În plus, pădurile eliberează 70 miliarde tone oxigen, contribuind astfel la refacerea cantităţii de oxigen din atmosferă în proporţie de două treimi. Creşterea cantităţii de dioxid de carbon din aer în decursul ultimelor decenii este evidenţiată de ansamblul măsurătorilor făcute în acest scop în lume. Proporţia de dioxid de carbon n-a fost niciodată atât de mare ca în prezent în ultimii treizeci de ani ppm (figura 120), această creştere fiind atribuită arderii combustibililor fosili şi despăduririlor (figura 121). Figura Creşterea cantităţii de dioxid de carbon din atmosferă în ultimele decenii Creşterea cantităţii de dioxid de carbon din atmosferă datorată activităţilor umane este spectaculară, de la 280 ppm în 1800, la 365 ppm în prezent; deci, în aproximativ 200 de ani, creşterea a fost de 85 ppm, fenomen care nu a mai avut loc în ultimii de ani. Ca urmare a acestui fenomen au fost iniţiate programe de cercetare pentru analizarea efectului creşterii cantităţii de dioxid de carbon asupra arborilor şi ecosistemelor forestiere (Mortier, M., 1995).

224 Figura Creşterea concentraţiei de dioxid de carbon din atmosferă, datorată despăduririlor şi arderii combustibililor fosili Pentru arbori, experimentele au fost făcute pentru o cantitate aproximativ dublă celei actuale, adică 700 ppm iar reacţiile au fost diferite în funcţie de perioada de timp în care arborii au fost supuşi cantităţilor crescute de dioxid de carbon. Pe termen scurt, mai ales în condiţii staţionale (substanţe nutritive, apă) favorabile, s-a înregistrat o netă stimulare a fotosintezei şi în consecinţă a creşterilor. Pe termen mediu, în condiţii favorabile de sol şi umiditate, stimularea creşterii se menţine. În condiţii nefavorabile însă (care sunt caracteristice multor soluri forestiere), intervin mecanisme de reglaj, iar activitatea fotosintetică şi creşterea revin la nivelul anterior creşterii cantităţii de dioxid de carbon. În cazul ecosistemelor, cercetările sunt abia la început. Singurul lucru care se poate afirma cu siguranţă este că în ultimii 20 de ani productivitatea pădurilor a crescut. Asupra estimărilor cantitative ale acestor creşteri există însă divergenţe. Explicaţiile avansate în legătură cu această creştere a productivităţii sunt legate, pe lângă creşterea cantităţii de dioxid de carbon, de fertilizarea ecosistemelor prin intermediul unor poluanţi (în special azotaţi) şi de schimbările climatice. Alţi poluanţi au însă efecte negative, în funcţie de concentraţia lor şi anume oxizii de sulf, de azot, de carbon, combinaţiile de fluor, clor, argon, derivaţi ai halogenilor, fumul, pulberile etc., care produc necroze ale frunzelor, oprirea absorbţiei apei din sol, inhibarea fotosintezei şi blocarea celulelor de protecţie care nu mai asigură controlul transpiraţiei. Ca urmare a prezenţei în concentraţie mare a poluanţilor, unele specii dispar din ecosistem şi capacitatea de producţie scade cu până la 50%. Rezistenţa speciilor la poluare variază foarte mult şi este influenţată de numeroşi factori externi; totuşi, sunt considerate specii sensibile bradul, ulmul, frasinul, pinul silvestru, laricele, molidul, fagul, iar specii rezistente gorunul, plopul, salcia, aninul, stejarul roşu, cerul, arţarul american, molidul argintiu, ienupărul, buxus etc Influenţa biocenozei forestiere asupra aerului atmosferic Mişcarea maselor de aer tinde să omogenizeze compoziţia acestora, dar există totuşi modificări ale concentraţiei de oxigen şi dioxid de carbon. Astfel, în perioada de

225 vegetaţie, în timpul zilei, în aer, în zona coronamentului scade concentraţia de dioxid de carbon şi creşte cea de oxigen. În apropierea solului, prin activitatea descompunătorilor are loc un consum mai mare de oxigen şi se eliberează cantităţi mai mari de dioxid de carbon. Această cantitate crescută de dioxid de carbon acţionează compensator pentru straturile inferioare ale biocenozei, care beneficiază de o cantitate mai scăzută de lumină. Aerul în interiorul ecosistemului forestier este lipsit de praf, pulberi şi poluanţi, vegetaţia acţionând ca un filtru asupra acestor elemente, care se depun şi datorită reducerii vitezei vântului. Pădurea de foioase reţine o cantitate mai mare de praf şi poluanţi comparativ cu cea de răşinoase, dar numai în sezonul vegetativ. Pădurea de răşinoase are o capacitate de retenţie mai scăzută, dar care se păstrează pe tot timpul anului. În compoziţia chimică a aerului din ecosistemul forestier există substanţe numite fitoncide, care sunt eliminate de plante şi au efect antibiotic asupra agenţilor patogeni. De asemenea, numărul ionilor negativi şi numărul total al ionilor (atât negativi cât şi pozitivi) este mai mare decât în teren descoperit, astfel încât aerul din pădure prezintă o capacitate mai mare de absorbţie a oxigenului. astfel: Influenţa biocenozei forestiere asupra solului În general, biocenoza forestieră exercită o influenţă favorabilă asupra solului, - descompune prin intermediul organismelor descompunătoare materia organică, contribuind la procesul pedogenetic - rădăcinile plantelor absorb noi cantităţi de substanţe minerale, pe care le aduc la suprafaţă şi le antrenează în circuitul biologic - tot rădăcinile plantelor, alături de unele microorganisme, prin acţiunea lor mecanică şi chimică determină dezagregarea şi alterarea materialului parental şi afânarea solurilor - biocenoza forestieră împiedică eroziunea şi alunecarea solului Un rol important îl joacă litiera (care în regiunile temperate atinge cantitatea de 3-5 t an -1 ha -1 ), care prin descompunere, contribuie la îmbogăţirea solului în substanţe minerale şi azotate. În plus, ea protejează solul împotriva bătătoririi, evaporării, scurgerilor de suprafaţă, încălzirii şi uscării excesive, acţionând ca un ecran protector şi contribuind la continua ameliorare a solului. Speciile vegetale de umbră, constituind păduri mai dese, furnizează cantităţi mai mari de litieră decât cele de lumină, la fel şi pădurile multietajate, amestecate. Pădurile excesiv de dese însă, împiedică pătrunderea căldurii la sol şi diminuează ritmul de descompunere. La fel se întâmplă pe solurile umede şi reci, unde activitatea microorganismelor este redusă. Litiera din pădurile de răşinoase conduce frecvent la acidificare şi podzolirea mai activă a solului, în comparaţie cu foioasele. În general, dacă solul este permanent acoperit de litieră, fără ca aceasta să se acumuleze de la un an la altul, pădurea vegetează viguros. Importante sunt şi speciile fitocenozei; astfel, cvercineele, bradul, fagul, care au înrădăcinare profundă, prelucrează un volum mai mare de sol, determinând migrarea şi

226 acumularea substanţelor organo-minerale la adâncimi mai mari decât speciile cu înrădăcinare superficială, cum este de exemplu molidul. Biocenoza forestieră consumă o cantitate mai mică din rezerva de substanţe minerale şi azotate a solurilor şi restituie o cantitate mai mare din consumul total, comparativ cu păşunile sau culturile agricole, afectând astfel în măsură mai mică fertilitatea solului Influenţa solului asupra biocenozei forestiere În timp ce umiditatea şi temperatura determină distribuţia, zonarea, vegetaţiei pe zone întinse (la scară mare), solul, prin însuşirile sale, determină distribuţia de detaliu a vegetaţiei. Unele componente ale solului cum sunt substanţele nutritive, apa aerul, căldura din sol, consistenţa, etc., influenţează direct plantele şi reprezintă factori ecologici, pe când textura, structura, porozitatea, densitatea, profunzimea, etc., au o influenţă indirectă, constituind condiţii ecologice sau determinanţi ecologici (Târziu, D., 1994). Însuşirile solului cu maximă influenţă asupra vegetaţiei sunt: - profunzimea solului, care influenţează compoziţia şi etajarea biocenozei forestiere precum şi capacitatea ei bioproductivă. În solurile mai profunde, rădăcinile pătrund mai adânc, tulpinile cresc mai înalte şi mai bine elagate, arborii au o longevitate şi o creştere mai mari. Solurile superficiale determină un sistem radicelar adaptat la o profunzime scăzută a solului, productivităţi scăzute, doborâturi de vânt. - textura şi scheletul solului condiţionează regimul de umiditate, căldură şi aeraţie şi determină mărimea şi calitatea biomasei produse în biocenoză. Cele mai favorabile sunt solurile cu textură mijlocie şi conţinut redus de schelet. Pe solurile nisipoase, sărace, vegetează pinul silvestru, salcâmul, mesteacănul; pe solurile argiloase, compacte, impermeabile, cerul şi gârniţa; pe solurile aluviale, neaerisite, umede, salcia şi aninul. Solurile excesiv schelete, cu pierderi mari de apă, afectează conformaţia rădăcinilor şi tulpinilor. - structura solului influenţează indirect prin modificarea permeabilităţii, compactităţii şi rezervelor de apă şi de substanţe nutritive uşor asimilabile. Solurile cu structură glomerulară, afânate, bogate în humus, sunt cele mai prielnice pentru o bună dezvoltare a speciilor componente ale fitocenozei. Păşunatul, turismul, măsurile silvicuturale neadecvate pot determina degradarea structurii solului, cu consecinţe negative asupra vegetaţiei. - reacţia solului modifică capacitatea de absorbţie a elementelor minerale. În general, solurile din ecosistemele forestiere sunt slab acide până la foarte acide (ph = 3,5 6,5), iar uneori şi neutre (ph=7). Speciile sensibile la aciditatea solului sunt teiul, acerineele, frasinul, carpenul, iar cele rezistente molidul, bradul, fagul stejarul, pinul silvestru. - troficitatea solurilor influenţează creşterea stratului arborescent şi regenerarea lui. Această influenţă este exercitată atât de troficitatea minerală cât şi de cea azotată. În ce priveşte troficitatea m i n e r a l ă, exigenţele plantelor, în special ale celor arborescente şi arbustive, cresc odată cu înaintarea în vârstă, ating un maxim în momentul culminării creşterii în înălţime şi apoi înregistrează un declin lent. Ca urmare, pe solurile sărace, mai ales în cazul stratului arborescent, dacă acesta este alcătuit din specii introduse artificial în afara arealului lor natural, sau din specii exigente, în momentul culminării creşterilor poate apare o perioadă critică în care unele exemplare,

227 sau specia în ansamblu, se pot usca. În funcţie de proporţia substanţelor minerale din greutatea masei lemnoase uscate, speciile pot fi clasificate în: foioase cu consum ridicat de substanţe minerale (conţinutul în cenuşă, respectiv de substanţe minerale în materia uscată a frunzelor, de 6-8%): frasin, plop negru, ulm, tei, salcâm, paltin foioase cu consum mediu de substanţe minerale (5%): plop tremurător, salcie, cvercinee, carpen, fag, jugastru foioase cu consum redus (4%): mesteacăn, anin răşinoase (2-3%): brad, molid, larice, pin silvestru Pădurea consumă mai puţine substanţe minerale în comparaţie cu păşunile sau culturile agricole, dar consumă mari cantităţi de calciu şi azot. Alte macro sau microelemente, deşi sunt consumate în cantităţi mici, sunt indispensabile. Importante dintre macroelemente (în afară de calciu şi azot) sunt fosforul, sulful, potasiul, magneziul, fierul; dintre microelemente importante sunt manganul, zincul, cuprul, molibdenul, borul, clorul. Sărurile acestor elemente se găsesc fixate în humus (aproximativ 98%), dizolvate (0,2%) şi absorbite de coloizii solului (2%). Trebuie reţinut faptul că şi în cazul în care troficitatea minerală este ridicată, dacă celelalte însuşiri ale solului (profunzime, textură, structură, conţinut de schelet) sunt nefavorabile, dezvoltarea şi producţia biocenozei precum şi capacitatea ei de regenerare sunt diminuate. Lipsa unor elemente minerale poate determina nu numai scăderea productivităţii, dar şi îmbolnăvirea sau moartea unor plante. Astfel, lipsa potasiului determină formarea de ace scurte, lipsa azotului determină îngălbenirea frunzelor şi diminuarea creşterilor, lipsa fierului, magneziului şi manganului, însoţită de lipsa calciului determină cloroza frunzelor sau a vârfurilor tulpinilor. În funcţie de exigenţele faţă de troficitatea minerală, speciile au fost clasificate în e u t r o f e (cu exigenţe mari - brad, frasin, ulm, tei, paltin), m e z o t r o f e (cu exigenţe medii fag, gorun, carpen etc.), o l i g o t r o f e (cu exigenţe mici pin, molid, mesteacăn, salcâm etc.) şi e u r i t r o f e (cu mare amplitudine trofică măceş, cătină, afin etc.). În general, foioasele sunt mai exigente decât răşinoasele. Între exigenţele şi consumul substanţelor trofice de către plante există diferenţe; astfel, pinul silvestru de exemplu, are şi exigenţe şi consum scăzut de substanţe nutritive, spre deosebire de salcâm, care are exigenţe scăzute faţă de troficitatea solului, dar consum ridicat (poate realiza acest consum ridicat datorită sistemului radicelar foarte întins care exploatează un volum apreciabil de sol). Există specii care au exigenţe ridicate faţă de anumite substanţe din sol, cum sunt speciile calcifile: mojdreanul, cărpiniţa, pinul negru, alunul turcesc, stejarul pufos, sau dimpotrivă calcifuge: salcâmul, mesteacănul. Sunt şi specii halofile (care vegetează pe sărături): cătina, sălcioara, oţetarul, glădiţa, care sunt adesea utilizate în reconstrucţia ecologică drept prime specii de împădurire (Florescu, I., 1996). Troficitatea azotată a solului este foarte importantă deoarece plantele nu pot asimila direct azotul atmosferic. Aprovizionarea cu azot a plantelor depinde de natura şi grosimea humusului, de intensitatea acumulării sale pe profilul solului. În general, cantitatea de azot cuprinsă în plante este de 1-3% din greutatea masei uscate, dar în frunzele tinere poate ajunge până la 30%. Solurile bogate în humus de tip mull satisfac în general necesităţile în azot ale biocenozelor forestiere. Dacă mineralizarea litierei se face prea rapid, pierderile de azot în atmosferă sunt rapide şi apar carenţe ale acestui element

228 în sol. Aceste carenţe sunt mai frecvente în solurile cu humificare imperfectă, adică în solurile cu moder sau humus brut activ. De asemenea, după cum este binecunoscut, micorizele stimulează aprovizionarea cu azot; bacteriile (cum este Rhisobium leguminosarum) formează nodozităţi pe rădăcinile speciilor de salcâm, glădiţă, caragana, fixând azotul atmosferic. Bacteriile libere din sol au şi ele acelaşi rol. Actinomicetele pot determina şi ele formarea de nodozităţi cu rol în fixarea azotului la specii cum sunt aninul, speciile de cătină, sălcioara. Există specii nitrofile, care necesită cantităţi mari de azot: ulm de câmp, zmeur, mălin, plopi. Rezultanta combinării tuturor însuşirilor menţionate anterior ale solului determină fertilitatea solului. O fertilitate ridicată determină: complexitatea ridicată a fitocenozei, o stare de vegetaţia activă, productivitate ridicată, regenerare uşoară. 4.4 Particularităţi ale energeticii ecosistemelor forestiere Asemeni tuturor ecosistemelor şi cel forestier îndeplineşte aceleaşi funcţii, menţionate anterior şi anume funcţia energetică, funcţia de circulaţie a materiei, funcţia de circulaţie a informaţiei şi autocontrolul. În cazul ecosistemelor forestiere, funcţia energetică prezintă anumite particularităţi. Producţia primară netă a biocenozei forestiere, acumulată în părţile vegetative (aparat foliar, ramuri, tulpini, rădăcini) şi cele reproducătoare (flori, fructe, seminţe) nu rămâne în această formă, ci o parte este preluată de consumatori, iar o altă parte se usucă şi este eliminată sub formă de necromasă (aşa cum s-a mai menţionat, o parte din energia preluată de consumatori este transformată în substanţele necesare propriului organism, altă parte este folosită pentru obţinerea de energie). Tot în necromasă intră animalele şi microorganismele moarte, dejecţiile animale etc. Necromasa este folosită de alte grupe de consumatori ca sursă de energie, iar după degradări succesive este preluată de descompunători şi mineralizată. O parte din necromasa transformată este stocată pentru un timp mai lung sub formă de humus, dar în final şi acesta ajunge să fie mineralizat. Caracteristică pentru biocenozele forestiere este predominaţa absolută a fluxului necromasei, adică a fluxului detritic faţă de fluxul biomasei. Aproximativ 90% din producţia primară netă şi uneori chiar mai mult, intră în acest flux. Cantitatea anuală care intră în fluxul necromasei pădurilor de la latitudini mijlocii este de ordinul a t an -1 ha -1. Din această cantitate, 2-4 t sunt frunze sau ace, câteva sute de kilograme flori şi seminţe, 1 t crăci, 1 t rădăcini, 7-8 t lemn şi scoarţă, câteva sute de kilograme masă ierboasă. Masa dejecţiilor şi cadavrelor de animale şi microorganisme este de asemenea de câteva sute de kilograme. Aici este inclusă şi masa organismelor moarte care consumă şi descompun necromasa, masa lor fiind mult mai mare decât masa organismelor consumatoare de biomasă. Dacă în fluxul de biomasă se poate urmări destul de bine rolul fiecărei populaţii, rolul ei în lanţurile trofice, în fluxul de necromasă acest lucru devine mai dificil datorită numărului foarte mare de specii participante şi a raporturilor foarte diversificate dintre ele. De aceea, mai bine este studiat efectul de ansamblu al tuturor populaţiilor asupra necromasei, în comparaţie cu cercetarea rolului unei anumite populaţii.

229 4.4.1 Faze ale fluxului necromasei Deseori fazele fluxului necromasei se desfăşoară concomitent: 1. Faza de mărunţire a necromasei şi formare a detritusului (detrificare). Datorită ploilor de toamnă, litiera, în care ajung părţile moarte, se umezeşte şi se tasează. Apa de ploaie dizolvă substanţele organice şi sărurile solubile din litieră, creând în jurul rămăşiţelor organice o peliculă care prin substanţele pe care le conţine, constituie sursă de hrană pentru microorgnismele solului (bacterii, amoebe, rotiferi, flagelate, ciuperci). Această masă înmuiată, transformată deja într-o oarecare măsură de enzimele microorganismelor, este hrana consumatorilor animali (tabelul 18) de necromasă. Ele sunt variate şi nu au putut fi inventariate în totalitate. Nematodele sunt viermi cilindrici, nesegmentaţi reprezentaţi de un număr foarte mare de specii (figura 122). Principalele grupe ale faunei solului Tabelul18

230 Încrengătura PROTOZOARE NEMATODE ANELIDE MOLUŞTE ARTROPODE Clasa Subclase Ordine Familii sau grupe de familii Viermi cilindrici nesegmentaţi; număr foarte mare de specii Viermi inelaţi Lumbricide (râme) OLIGOCHETE Enchitreide (viermi albi) În general au corpul protejat de o cochilie Cu branhii GASTEROPODE CRUSTACEE ARAHNIDE MIRIAPODE Cu plamâni ISOPODE ARANEIDE ACARIENI DIPLOPODE CHILOPODE Ciclostomidae Helicidae Clausiliidae Limacidae Arionidae. Iulidae Glomeridae Polydesmidae Lithobiidae Geophilidae INSECTE Subclasa APTERIGOTE PTERYGOTE Ordinul DIPLURE PROTURE COLEMBOLE BLATOPTERE (gândaci de bucătărie) ORTOPTERE (lăcuste, cosaşi, greieri) DERMAPTERE (urechelniţe) HOMOPTERE (păduchi) HETEROPTERE (ploşniţe).. COLEOPTERE (gândaci) HIMENOPTERE (furnici, albine, viespi) DIPTERE (muşte şi ţânţari) LEPIDOPTERE (fluturi) Oligochetele sunt reprezentate de două ordine, Enchitreidae (cu lungimea mai mică de 4 cm, diametrul mai mare de 2 cm şi de culoare albă-gălbuie) şi Lumbricidae (dimensiuni mai mari decât speciile anterioare de viermi şi de culoare roşietică, râme). Câteva genuri de Lumbricidae sunt Dendrobaena, Eisenia, Lumbricus, care au culoare roşie violetă şi trăiesc în litiera în descompunere; Allolobophora şi Octolasium trăiesc la adâncime mai mare şi ingeră materii minerale, de unde şi culoarea lor gri, gri-gălbuie, gri-maronie sau gri-albăstruie.

231 Figura Viermi din sol Moluştele (au în general o cochilie care le protejează corpul) au ca principali reprezentanţi în fauna solului gasteropodele. Dintre cele cu plămâni (melcii cu cochilie şi limacşii) se menţionează din prima grupă familiile Clausiidae, Cochilicopidae etc., la care lungimea cochiliei este mai mare decât lăţimea Helicidae, Hyromicidae etc., la care lăţimea cochiliei este mai mare decât lungimea ei. Limacşii sunt reprezentaţi de două familii, Arionidae şi Limacidae. Speciile de limacşi din familia Arionidae nu au creastă dorsală, orificiul respirator este situat în jumătatea anterioară dreaptă a scutului iar extremitatea posterioară a corpului este rotunjită (figura 123). Figura Caracteristici morfologice ale limacşilor Speciile Arion rufus, A. circumscriptus, A. intermedius, A. subfuscus etc., ocupă habitate diferite: staţiuni umede în grădini, tufişuri, pajişti, în litieră, sub pietre, în frunzele moarte, în păduri de conifere sau foioase în litieră sau muşchi. Consumă plante ierboase verzi sau uscate, fructe, ciuperci, cadavre de animale. Speciile din familia Limacidae au o creastă dorsală (care poate sau nu ajunge până la scut), orificiul respirator este situat în jumătatea posterioară a scutului şi extremitatea corpului este ascuţită. Câteva specii ale familiei sunt Agrolimax reticulatus, Lehmania marginata, Limax tenellus, L. cinereoniger; pot fi întâlnite în păduri de foioase şi răşinoase, sub scoarţa arborilor, în muşchi, pe ciuperci, sub pietre. Consumă lemn putred, ciuperci, plante moarte sau chiar alţi melci. Crustaceele au cap, torace şi abdomen bine delimitate şi câte o pereche de apendici pe fiecare segment, iar în sol sunt reprezentate de Isopode (un ordin cu corpul alcătuit din 7 segmente). Acestea cuprind mai multe ordine, printre care Trichoniscidae, Oniscidae, Armadillidiidae, Porcellionidae (figura 124).

232 Figura Izopode Principalul criteriu de recunoaştere este reprezentat de morfologia antenelor. Speciile acestor ordine au habitate distincte, variind de la cele uscate la cele foarte umede, fiind cel mai adesea întâlnite în litieră şi muşchi, în lemnul putred, sub pietre, dar şi în case sau beciuri. Sunt organisme omnivore, consumând material vegetal mort (ramuri, frunze, lemn), alge, ciuperci, excremente şi cadavre de nevertebrate. Arahnidele nu au antene şi mandibule ci altfel de piese bucale, numite chelicere. Cuprind mai multe ordine; dintre acestea, în şi pe sol, cel mai frecvent se întâlnesc speciile ordinelor Araneide (păianjeni) şi Acarieni. Toate speciile de araneide sunt carnivore şi joacă un rol foarte important în biocenoze, consumând un număr mare de insecte. În unele studii bioecologice au fost folosite ca bioindicatori ai echilibrului biocenozei din care fac parte. De aceea, se vor prezenta unele caracteristici legate de sistematica, morfologia, fiziologia, etologia şi ecologia speciilor acestui ordin. Criteriile sistematice de identificare pentru familii sunt ochii, iar pentru specii organele genitale. Arahnidele se deosebesc de insecte nu numai prin absenţa antenelor şi aripilor, dar şi prin segmentarea corpului doar în două părţi (cefalotoracele sau prosoma şi abdomenul sau opistosoma) şi prin prezenţa a patru perechi de picioare (nu trei ca la insecte - hexapoda) (figura 125). Figura Caracteristicile morfologice ale arahnidelor (partea ventrală)

233 Capul şi toracele formează cefalotoracele pe care se află ochii (oceli simpli, nu ochi compuşi ca la insecte) şi 6 perechi de apendici: prima pereche (chelicerele) este situată în partea anterioară, în poziţie preorală; urmează apoi o pereche de pedipalpi iar restul de apendici sunt reprezentaţi de cele patru perechi de picioare. Ochii sunt cel mai adesea în număr de opt, dar acest număr variază şi uneori păianjenii nu prezintă deloc ochi, fiind orbi. În general, cei opt ochi sunt dispuşi în partea anterioară a cefalotoracelui, pe două rânduri a câte 4 ochi. Vederea este foarte slabă, doar ochii situaţi la mijloc permiţând o vedere directă, cei laterali nepercepând decât mişcările. Chelicere sunt nişte apendici alcătuiţi dintr-o stipă groasă, terminată cu o gheară mobilă, în vârful căreia se deschide un canal pentru venin. Chelicere sunt folosite în primul rând pentru a muşca, otrăvi şi imobiliza prada. Mai pot fi folosite pentru transportul prăzii sau a coconului cu ouă. Sub gură, un labium ventral este flancat de o pereche de lame maxilare. Lângă chelicere se află pedipalpii sau picioarele-maxilar care sunt folosite pentru examinarea senzorială a prăzii şi manipularea ei. La păianjenii masculi adulţi, la extremitatea pedipalpilor se află bulbul copulator, organul sexual masculin. Picioarele dispuse ventral pe cefalotorace au rol locomotor şi prezintă diferite structuri, diferenţiate de la specie la specie: organe de simţ (ţepi, peri), structuri de stridulaţie (care emit adesea sunete inaudibile pentru urechea umană, cu rol mai ales în reproducere) sau piepteni pentru dărăcirea firului de mătase produs. Abdomenul nu prezintă nici un apendice, dar conţine aparatele respirator, circulator şi genital şi este prevăzut cu glandele care produc mătasea. Cum arahnidele văd în general prost, acest handicap este compensat prin prezenţa unor organe de simţ specifice; în afară de perii senzitivi, tactili, de pe picioare, mai există şi alt tip de peri, foarte lungi şi foarte fini, întâlniţi doar la anumite specii. Alte organe de simţ sunt organele liriforme, amplasate în adâncituri grupate sau izolate, repartizate pe întregul corp şi pe apendici; nu toate îndeplinesc aceleaşi funcţii: unele reacţionează la deformaţii şi sunt considerate organe proprioreceptoare (situate pe fiecare articulaţie a apendicilor şi furnizând sistemului nervos informaţii despre poziţia acestor articulaţii), altele reacţionează la vibraţiile substratului sau la zgomote. Un ultim tip de organe de simţ sunt chemoreceptorii: peri tactili cu rol în recunoaşterea prăzii sau a partenerului de sex opus (emiterea feromonilor este legată la păianjeni de producerea mătăsii de către femele). Toţi păianjenii produc mătase. Ei prezintă glande specializate, care produc mătase prin intermediul filierelor, nişte mici protuberanţe mobile şi articulate, cel mai adesea în număr de şase, situate în partea din spate, pe faţa ventrală a abdomenului (figura 125). Mătasea este lichidă în interiorul glandelor şi se solidifică în fibrile când iese din filiere, sub acţiunea tracţiunii exercitate de păianjen. Un număr mare de fibrile elementare cu diametre de 0,05 µm se întreţes pentru a forma firul de mătase, al cărui diametru variază între 25 şi 70 µm. Proprietăţile firului (rezistenţă, elasticitate), depind de numărul şi proporţia relativă a diferitelor fibrile de mătase. Din totalitatea glandelor care produc mătase, unele sunt specializate în fabricarea mătăsii pentru coconi, altele pentru firul de împachetare a prăzii, pentru firul de siguranţă sau pentru firul destinat pânzelor. Păianjenii care ţes pânză au mai multe glande producătoare de mătase diferite, în comparaţie cu cei care nu ţes pânze. În general, aparatul pentru producerea mătăsii este mai puţin dezvoltat la masculi în comparaţie cu femelele. Firele de mătase îndeplinesc multiple funcţii:

234 au rol în reproducere: pe de o parte masculii ţes o pânză pe care depun o picătură de spermă pentru a o putea ulterior transfera în bulbii lor copulatori. Pe de altă parte, femelele îşi depun ouăle în nişte mici receptacule din mătase cu rol protector (acestea pot fi simpli săculeţi sau coconi complecşi, alcătuiţi din mai multe straturi de mătase) care pot fi depuse în anumite locuri sau transportate firul de siguranţă este un fir pe care păianjenul îl lasă în urma lui, fixat din loc în loc. El îi asigură securitatea în cazul căderilor voluntare sau nu. În aceste cazuri, mătasea se extrage pasiv din glandele producătoare sub acţiunea greutăţii păianjenului. Uneori, acest fir, luat de vânt sau purtat de curenţii convectivi îi permite păianjenului să se deplaseze în sus sau să traverseze mici cursuri de apă. Un alt rol al firelor de siguranţă este cel de transport a tinerilor (funigeii). la unele specii, femela ţese o pânză-creşă pe care stau puii în primele zile după ecloziune, până la prima năpîrlire, mama asigurându-le în acest timp paza, după care puii se împrăştie. mătasea poate fi produsă pentru împachetarea prăzii capturate, fie pentru a o imobiliza înainte de a fi consumată, fie pentru a o pune la păstrare pentru mai târziu. majoritatea păianjenilor ţes pânze pentru prinderea prăzii (unele specii se folosesc de pânze ca de nişte plase pe care le aruncă asupra prăzii, nu-şi construiesc pânze fixe). Cele mai cunoscute sunt pânzele geometrice, dar există şi alte forme: de strat, mai mult sau mai puţin orizontal, pânze neregulate, sau gigantice pânze comune caracteristice păianjenilor sociali tropicali. Ţeserea pânzei presupune realizarea iniţială a unui cadru, apoi sunt întinse fire ca nişte raze care pornesc de la acest cadru şi se unesc în centru. Ulterior, pornind din centru, păianjenul dispune în spirală centrifugă un fir de consolidare care nu este lipicios. În final, în sens invers, pornind de la periferie, păianjenul ţese o a doua spirală, centripetă, lipicioasă de această dată, concomitent cu distrugerea primei spirale făcute anterior (figura 126). Figura Modul de ţesere a pânzei păianjenilor Uneori este ţesut şi un fir de alarmă, care duce până la adăpostul în care pândeşte păianjenul şi este destinat să transmită vibraţiile provocate de o potenţială pradă ajunsă pe pânză.

235 Pânza este reconstruită în fiecare zi, dimineaţa sau seara (după cum păianjenul este diurn sau nocturn) cam în acelaşi loc. De obicei construcţia pânzei nu durează mai mult de o oră. Înainte de a-şi reconstrui capcana păianjenul consumă vechea pânză pentru a recupera acizii aminaţi şi glucidele care intră în componenţa mătăsii şi pentru producerea cărora el consumă o cantitate mare de energie; astfel, 80-90% din substanţele componente sunt reciclate în următoarea jumătate de oră şi pot fi folosite pentru producerea unei noi pânze. Forma pânzelor este foarte variată şi diferă de la specie la specie (figura 127), putând constitui un criteriu de identificare. Fiecare specie a dezvoltat, în decursul evoluţiei sale o capcană adaptată la mediul în care trăieşte. Figura Modul de construire a pânzei poate reprezenta criteriu de recunoaştere a diferitelor specii (după Thomassin, S.,1993) Din cele de specii identificate până în prezent pe glob, doar reprezentanţii câtorva genuri fac pânze, restul vânează stând la pândă sau explorându-şi teritoriul. După ce prada a fost prinsă în pânză, hrana este consumată pe loc (nu înainte însă de o pregătire prealabilă), sau este înfăşurată în mătase şi pusă la păstrare pentru a fi consumată mai târziu. Pregătirea hranei poate fi făcută în două moduri: prada este adusă la chelicere şi fărâmiţată cu ajutorul acestora şi a pedipalpilor, după care amalgamul rezultat este dizolvat cu ajutorul salivei (care conţine sucuri intestinale regurgitate) şi este apoi aspirat şi filtrat de perii care acoperă orificiul bucal; sau, prada este ţinută cu chelicere, este rănită, iar prin rană se introduc în corpul acesteia sucurile digestive, conţinutul dizolvat fiind apoi aspirat de păianjen; în acest caz, din pradă nu mai rămâne decât învelişul extern, gol şi uscat, în timp ce în primul caz, în final rezultă o masă informă de resturi. Ca

236 urmare, digestia arahnidelor prezintă două etape; digestia externă în timpul căreia prada este pregătită şi digestia internă care are loc în sistemul intestinal al păianjenului. Veninul păianjenilor are un efect fulgerător pentru victimele lor obişnuite, în timp ce pentru om, cantitatea de venin (injectată întâmplător) este insignifiantă şi fără urmări în cazul păianjenilor europeni (există o singură excepţie, o specie mediteraneană). Araneidele se întâlnesc în toate ecosistemele terestre şi uneori şi în cele acvatice. Sunt adaptate la cele mai variate medii, de la căldurile excesive din deşerturi la condiţiile specifice din mediile cavernicole. Cele mai numeroase şi mai diversificate specii se întâlnesc în zona intertropicală. La araneidele din zona temperată există o influenţă directă a temperaturii şi fotoperiodismului asupra desfăşurării ciclului lor vital. S-au evidenţiat astfel specii cu următoarele tipuri de cicluri anuale: specii euricrone, care hibernează în diverse stadii de dezvoltare şi ciclul lor de viaţă depinde de temperatură; specii stenocrone care se reproduc primăvara şi vara hibernează în stadii juvenile (intră în diapauză) precum şi specii stenocrone care se reproduc toamna şi hibernează în stadiul de ou (paradiapauză) specii diplocrone care hibernează în stadiul de adult şi produc ouă primăvara (diapauză facultativă) specii active în timpul iernii, care nu hibernează deloc. Acarienii sunt reprezentaţi de mai multe subordine: Gamasidae, Oribatae, Prostigmatae, Astigmatae etc. (figura 128). Acarienii sunt arahnide parazite, microscopice, cu picioare rudimentare. Miriapodele (figura 129) nu au torace şi abdomen diferenţiate ca la crustacee. Segmentele sunt foarte asemănătoare şi prevăzute cu 1-2 perechi de picioare. Ele includ mai multe subclase: Diplopode, Chilopode, Pymphyles şi Pauropodes. Mai bine reprezentate ca număr de specii sunt primele două subclase. Astfel din Diplopode fac parte ordinele Craspedosomatidae, Glomeridae, Iulidae, Polyxenidae şi Polydesmidae, iar din Chilopode ordinele Geophilidae şi Lithobiidae (Lithobius forficatus - urechelniţa). Diplopodele preferă foioasele şi solurile formate pe calcare. Miriapodele sunt în general localizate în partea superioară a solurilor, pe muşchi sau în lemnul putred, sub scoarţa cioatelor şi arborilor ori sub pietre. Consumă frunze descompuse, alge; geophilidele sunt carnivore, iar lithobiidele tot carnivore dar consumă în plus şi frunze descompuse.

237 Figura Acarieni Figura Diferite subclase ale miriapodelor Apterigotele sunt insecte primitive fără aripi, spre deosebire de pterigote (insecte cu aripi). Când sunt mici, indivizii sunt identici cu părinţii, dar au alte dimensiuni şi nu sunt capabili de reproducere. Reprezentate de mai multe ordine, printre care Protura (fără

238 antene), Colembola (corpul li se termină cu un organ specific utilizat pentru salturi, numit furcă), Diplura (corpul terminat cu o pereche de cerci) (figura 130). Biomasa acestor consumatori variază între 300 şi 700 kg ha -1. Figura Apterigote Dintre animalele de litieră, o activitate intensă o au a c a r i e n i i, care decupează şi rod parenchimul foliar dintre nervurile frunzelor, atacă perii şi epiderma. Multe specii din acest grup, având înveliş chitinos protector pot trăi şi în litiera uscată. C o l e m b o l e l e sunt mai puţin numeroase decât acarienii, rod de preferinţă litiera umedă. La mărunţirea litierei contribuie şi alte grupe de artropode: formicide, coleoptere, larve de diptere. În solurile scheletice, acarienii şi colembolele sunt înlocuite de diplopode şi geometride. Prin activitatea acestei faune bogate în specii, reprezentate de un număr foarte mare de indivizi, întregul material organic se transformă în detritus brun, alcătuit din fragmente de părţi de plante şi din excrementele animalelor care conţin încă multe rămăşiţe de celuloză şi lignină nedigerate. 2. Faza de alterare a detritusului prin microfloră. Detritusul este un mediu favorabil activităţii microorganismelor: bacterii şi ciuperci care acţionează în primul rând asupra substanţelor uşor digerabile (zaharuri, amidon, proteine, hemiceluloze). Acestea sunt folosite ca sursă de energie, în vederea sintezei substanţelor proprii şi înmulţirii. parte din radicalii care iau naştere în procesul alterării prin microfloră scapă de acţiunea enzimelor şi intră în procesul de formare a humusului prin combinarea cu produsele de descompunere a ligninei. restul substanţelor până la desfacerea lor în dioxid de carbon şi apă, aşa-numitul fenomen de respiraţie a solului. In al doilea rând, microflora acţionează asupra substanţelor organice mai complexe: celuloză, lignină, pectine etc.

239 P e c t i n a este descompusă de microorganisme din genurile Bacillus, Clostridium, Aspergillus, Penicillium, cu ajutorul enzimelor pe care le produc. Se înlesneşte astfel acţiunea microorganismelor celulozolitice. C e l u l o z a este descompusă în mediu: aerob, de bacterii de tip Cytofaga şi Cellvibrio în molecule simple de celobioză şi glucoză; aceste molecule simple sunt resintetizate în compuşi cu greutate moleculară mai mare, formând gelul citofagian, produs foarte important în formarea humusului. în mediu anaerob, celuloza este transformată de bacterii din genul Clostridium şi Plectridium în acizi graşi, cu degajare de dioxid de carbon şi hidrogen; aceşti acizi graşi sunt fermentaţi de Methanobacterium şi descompuşi în dioxid de carbon, hidrogen şi metan. L i g n i n a este substanţa cel mai greu de descompus; ea formează 10-30% din masa materialului organic mort al plantelor, fiind descompusă doar de ciupercile basidiomicete, rezultând câţiva derivaţi fenolici Formarea humusului Formarea humusului poate fi realizată de viermi şi microorganisme. Derivaţii glucidici rezultaţi din celuloză, derivaţii fenolici melanici rezultaţi din lignină, peptidele, acizii aminaţi şi amoniacul rezultate din proteine, sunt toate ingerate odată cu particulele de sol de v i e r m i i o l i g o c h e ţ i. În tubul lor digestiv, substanţele menţionate sunt supuse unui proces complex de sinteză, luând astfel naştere acizii humici bruni. Secreţiile gastrice ale lumbricidelor (viermi obişnuiţi) şi enchitreidelor (viermi albi) neutralizează sau chiar alcalinizează masa care trece prin tubul lor digestiv. Excrementele lor, bazice, reprezintă un mediu propice pentru existenţa microorganismelor care produc un alt fel de humus, humusul coprogen. În solurile bogate, slab acide până la neutre, rolul principal îl au lumbricidele, iar în solurile sărace, acide, acest rol îl deţin enchitreidele. Prin tubul digestiv al unui vierme trec anual 25 g de sol; datorită numărului lor mare, anual se îmbogăţesc în humus brun şi coprogen 25 t de sol. M i c r o o r g a n i s m e l e, ca de exemplu Aspergilus niger din grupa fungi imperfecţi, elaborează în cursul vieţii produşi apropiaţi ca structură biochimică de humus. Bacteriile celulozolitice contribuie la apariţia acizilor humici cenuşii. În solurile foarte acide, din lignină, sub acţiunea polifenoloxidazelor produse de basidiomicete, rezultă compuşi melanici (negri) săraci în azot, precursori ai humusului. Ei se acumulează împreună cu miceliul foarte abundent al ciupercilor, formând humusul brut Mineralizarea humusului Formarea humusului, care este un compus biochimic foarte stabil, întârzie pentru un timp fluxul materiei organice, dar are un efect mediogen deosebit: formarea solului, care are rol determinant în existenţa şi productivitatea ecosistemelor forestiere. Cu toate că humusul se descompune greu, în soluri are loc un proces continuu de mineralizare a acestuia, ca ultimă fază în descompunerea materiei organice în părţile ei minerale componente. Mineralizarea humusului se face în mai multe etape:

240 a. Amonificarea, reprezentată de descompunerea moleculelor complexe, sub influenţa microflorei, cu eliberare de amoniac şi dioxid de carbon. Dacă din sol lipsesc produsele glucidice, bacteriile chimiosintetizante folosesc dioxidul de carbon pentru a-şi produce aceste glucide utilizând energia obţinută prin oxidarea amoniacului în nitriţi şi apoi în nitraţi NH O2 NO2 + 2H + H 2O + energie 2 1 NO O2 NO3 + energie 2 Azotul din nitraţi şi dioxidul de carbon care rezultă din etapa de amonificare pot fi folosiţi din nou de plante. b. Denitrificarea este procesul în urma căruia ia naştere azotul molecular; acest proces se produce sub acţiunea bacteriilor denitrificatoare, care folosesc acidul nitric ca acceptor de hidrogen şi reduc azotul la starea lui moleculară gazoasă. TEMĂ DE CONTROL 1. Ce este mediul forestier? 2. Care sunt legile de bază ale ecologiei referitoare la factorii ecologici? 3. Care sunt particularităţile regimurilor radiativ şi al temperaturii aerului în regiunile cu relief accidentat? 4. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra radiaţiei solare? 5. Care este influenţa radiaţiei solare asupra biocenozei forestiere? 6. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra vântului? 7. Care este influenţa vântului asupra biocenozei forestiere? 8. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra umidităţii atmosferice? 9. Care este regimul precipitaţiilor atmosferice în biocenoza forestieră? 10. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra evapotranspiraţiei? 11. Care este influenţa umidităţii asupra biocenozei forestiere? 12. Care este influenţa compoziţiei aerului asupra biocenozei forestiere? 13. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra compoziţiei aerului? 14. Care este influenţa biocenozei forestiere asupra solului? 15. Care este influenţa solului asupra biocenozei forestiere? 16. Care sunt particularităţile energeticii ecosistemelor forestiere? 17. Care sunt fazele fluxului necromasei şi care sunt grupele de specii ale faunei care contribuie la ele? 18. Care sunt procesele de formare a humusului?

241 CAPITOLUL 5 TIPURI DE ECOSISTEME. TIPOLOGIA FORESTIERĂ 5.1 Generalităţi Tipologia forestieră are un rol deosebit de important în fundamentarea ecologică a silviculturii în ţara noastră. Tipologia stabileşte unităţile de pădure deosebite din punct de vedere ecologic şi le caracterizează structural şi funcţional facilitând alegerea şi aplicarea măsurilor de gospodărire adecvate. Elaborarea inventarului şi descrierea t i p u r i l o r d e p ă d u r e s-a făcut în 1958 şi 1968 (de către Paşcovschi, Leandru, Purcelean), iar a t i p u r i l o r d e s t a ţ i u n e în 1969 şi 1977 (de către Chiriţă şi colaboratori). Deşi există elemente comune în modul de abordare a clasificării pădurilor şi staţiunilor, corespondenţa între unităţile tipologice nu este decât parţială; de aceea, în producţie se folosesc paralel atât tipurile de pădure cât şi cele de staţiune. Dezvoltarea conceptului de ecosistem în ultimele trei decenii a făcut necesară revizuirea încadrării tipologice a pădurilor. 5.2 Clasificare. Criterii Pentru clasificarea ecosistemelor este necesară folosirea unor criterii; acestea pot fi: biocenotice, biocenotic-biotopice şi biotopice. Din analiza criteriilor utilizabile, rezultă că populaţiile de arbori, populaţiile indicatoare de subarbuşti, ierburi, muşchi, tipul de humus şi tipul genetic de sol reprezintă componentele structurale care pot evidenţia, în calitate de criterii, laturile esenţiale ale procesului ecosistemic principal şi a regimurilor factorilor ecologici care condiţionează acest proces. Drept criterii cantitative, care reflectă intensitatea procesului ecosistemic principal în grupul ecosistemelor aceluiaşi tip, au fost selectate: productivitatea arboretului, ca expresie a cantităţii de lumină, căldură, apă, substanţe nutritive, de care dispun producătorii pentru realizarea biosintezei volumul edafic, de care depinde cantitatea de apă şi de substanţe nutritive aflate la dispoziţia biocenozei Analiza procesului ecosistemic principal din ecosistemele forestiere a permis evidenţierea acelor indicatori structurali care oferă maximum de informaţie asupra desfăşurării şi condiţionării lui. Pe baza acestor criterii de clasificare a fost creată tipologia ecosistemică a pădurilor naturale şi a celor puţin modificate de om. Unităţile de clasificare a ecosistemelor forestiere sunt: Unităţi tipologice de rang superior: *formaţia ecosistemică forestieră *subformaţia *grupa de humificare Unitatea tipologică de bază: *tipul de ecosistem forestier

242 Unităţi tipologice de rang inferior: *varianta geografică a tipului de ecosistem *subtipul de productivitate a arboretului Formaţia ecosistemică forestieră cuprinde toate ecosistemele edificate de populaţiile aceleiaşi specii lemnoase dominante, deci cu acelaşi tip calitativ de biosinteză. Subformaţia ecosistemică cuprinde, în cadrul formaţiei, toate ecosistemele cu arborete din aceeaşi specie sau combinaţie de specii lemnoase. Grupa de humificare, separată în cadrul subformaţiei, include tipurile de ecosisteme cu acelaşi tip de humus (deci aceeaşi mineralizare şi humificare, ca şi acelaşi regim ionic al solului). Tipul de ecosistem forestier separat în cadrul grupei de humificare, cuprinde toate ecosistemele cu aceeaşi specie sau combinaţie de specii, acelaşi tip de humus, de regim ionic şi de regim de umiditate a solului. Variantele geografice se întâlnesc în cadrul tipurilor cu areal extins, în cuprinsul căruia se înregistrează o variaţie semnificativă a climei, reliefului, substratului, care însă nu modifică esenţial compoziţia biocenozelor, determinând doar deosebiri de ordin cantitativ. Subtipul de ecosistem cuprinde ecosistemele cu arborete având aceeaşi productivitate. 5.3 Denumire, caracterizare Denumire a tipului de ecosistem poate fi mai scurtă, uzuală, sau denumireadiagnoză. Denumirea-diagnoză cuprinde formaţia (subformaţia) forestieră, intervalul de productivitate a arboretelor, tipul de humus, tipul sau tipurile principale de sol, tipul de strat ierbos-subarbustiv. De exemplu: Făgeto-brădet înalt şi mijlociu productiv, cu mull, pe soluri brune tipice, rendzinice, brune luvice eu şi mezobazice şi brune acide oligomezobazice, hidric echilibrate cu Oxalis-Dentaria-Asperula. Denumirea uzuală foloseşte doar numele subformaţiei şi a tipului de pătură erbacee: Făgeto-brădet cu Oxalis-Dentaria-Asperula. Codificarea unităţilor de clasificare. Pentru a uşura folosirea în practică a tipului de ecosistem se foloseşte un cod de 4 cifre (2316 Molideto-făgeto-brădet, înalt şi mijlociu productiv, cu mull, pe soluri brune tipice, rendzinice şi luvice, eu şi mezobazice sau brune feriiluviale oligomezobazice hidric echilibrate cu Oxalis-Asperula-Dentaria). Prima cifră indică grupa de formaţie şi subformaţie, a doua indică formaţia şi subformaţia, a treia grupa de humificare, a patra tipul de regim hidric, a cincea productivitatea arboretului, deci subtipul de ecosistem. Caracterizarea sau descrierea tipului de ecosistem se face prin următoarele elemente: -denumirea -tipul de pădure -tipul de staţiune şi asociaţii vegetale corespunzătoare -areal în ţară -staţiunea cu condiţiile staţionale (altitudine, relief, material parental, soluri), factori climatici (temperatura, apa), factori edafici

243 (troficitate, ph, apa accesibilă, aeraţie căldură) şi factori limitativi - structura biocenozei, cu caracteristicile producătorilor pe straturi: arbori, arbuşti, ierburi şi subarbuşti, muşchi) şi principalele populaţii de consumatori şi descompunători. Pentru stratul de arbori se dau şi detalii importante din punct de vedere practic: compoziţie, productivitate, caracteristici dendrometrice, calitatea lemnului, modul de regenerare naturală. Caracterizarea tipurilor de ecosisteme identificate la noi în ţară este realizată în lucrarea Tipuri de ecosisteme forestiere din România de Doniţă, Chiriţă, Stănescu, Centrul de material didactic şi propagandă agricolă I.C.A.S., TEMĂ DE CONTROL 1. Ce este tipul de ecosistem şi care este rolul tipologiei ecosistemice? 2. Care sunt criteriile de identificare a tipurilor de ecosisteme? 3. Care sunt unităţile de clasificare a ecosistemelor? 4. Cum se stabileşte denumirea tipurilor de ecosisteme? 5. Cum se realizează descrierea tipurilor de ecosisteme?

244

245

246 CAPITOLUL 6 DINAMICA ŞI SUCCESIUNEA ECOSISTEMELOR 6.1 Generalităţi Biocenoza forestieră se caracterizează printr-o continuă schimbare în timp a structurii şi funcţiilor sale. Dinamica ecosistemului este determinată în parte de variaţia biotopului, în parte şi de cauze interne, în primul rând variatele raporturi dintre populaţii; dinamica ecosistemelor este determinată şi de factori exteriori acestuia, după cum vom vedea în continuare. Schimbările biocenozei sunt variate ca durată şi ritm. Unele se produc foarte repede, de la o zi la alta şi chiar de la o oră la alta, altele ceva mai încet, de la un an la altul şi în sfârşit unele foarte lent, de-a lungul deceniilor sau chiar secolelor şi mileniilor. Unele schimbări pot fi ritmice, altele aritmice (accidentale). Cele ritmice sunt legate cauzal de variaţia normală a factorilor ecologici iar cele aritmice de abaterile de la variaţia normală sau de factori accidentali (foc, furtuni, vânturi etc.). Dinamica are următoarele componente: ritmuri circadiene, fenofaze şi fenaspecte, fluctuaţiii anuale şi multianuale şi succesiuni (Doniţă N., şi colab., 1977) În cazul pădurii mai intervine o componentă specială a dinamicii, şi anume d i n a m i c a d e v â r s t ă, care priveşte modificarea ciclică a biocenozei forestiere legată de trecerea arboretului prin diverse faze de vârstă. Toate componentele dinamicii biocenozei se desfăşoară simultan, dar cu viteză diferită. Pe fondul schimbărilor lente, succesionale, care pot dura secole şi a dezvoltării pe vârste a arboretului, se produc fluctuaţii anuale şi multianuale, intervin ritmurile fenologice determinate de schimbarea anotimpurilor iar alternanţa zi-noapte, determină ritmurile circadiene Ritmurile circadiene Ritmurile circadiene (lat. circa diem = în jur de o zi) reprezintă succesiunea perioadelor de activitate şi repaos în 24 de ore. În timpul fotofazei (a fazei de lumină) biocenoza este alcătuită dintr-o parte pasivă şi una activă. Odată cu instalarea scotofazei (faza de obscuritate) speciile active în fotofază trec în repaus iar cele pasive în fotofază devin acum active. În biocenoză, populaţiile, organismele, sunt diurne (toate plantele), nocturne sau crepusculare. Diferenţierea are doar o valoare orientativă, cum este distingerea unor păsări răpitoare de zi (falconiformele), de altele răpitoare de noapte (strigiformele). Semnificativă ecologic este curba de activitate, forma acesteia, structurarea timpului de activitate diferenţierea intervalului optim de activitate. Diferenţierea speciilor conform ritmului circadian a fost determinată, la animale de exemplu, de mai multe cauze. Astfel, unele grupe de animale sau unele specii au devenit nocturne din cauze f i l o g e n e t i c e, evolutive, fiind eliminate din faza de lumină de unele specii filogenetic mai noi şi mai bine dotate în lupta pentru existenţă. Se

247 observă că majoritatea speciilor nocturne aparţin unor grupe primitive, foarte vechi, cum sunt insectele blatoptere. Alte animale au devenit nocturne din motive f i z i o l o g i c e. La unele animale poikiloterme, metabolismul se desfăşoară în condiţii optime la temperaturi mai scăzute, care se întâlnesc în timpul verii numai noaptea. Probabil că de aceea selecţia nocturnă a favorizat trecerea de la viaţa diurnă la cea nocturnă a unor specii de insecte, amfibieni, reptile. În sfârşit, unele animale au devenit nocturne deoarece îşi găseau hrana mai uşor noaptea decât ziua (unele mamifere carnivore, precum şi păsările răpitoare de noapte). Fotosinteza şi transpiraţia au un mers caracteristic în formă de clopot, unele specii având curbe circadiene bimodale, alte specii curbe unimodale. Procesele sunt maxime dimineaţa, descrescând spre seară. Modificarea circadiană a mediului prin activitatea de fotosinteză şi respiraţie se face simţită prin modificarea concentraţiilor de oxigen şi dioxid de carbon, precum şi a umidităţii aerului şi solului. Astfel scade cantitatea de dioxid de carbon şi creşte cantitatea de oxigen în timpul zilei şi au loc procese inverse în timpul nopţii. La plante există şi alte fenomene cu ritmică circadiană: deschiderea şi închiderea florilor, modificarea poziţiei frunzelor în raport cu direcţia de cădere a razelor solare, ritmul de cădere circadiană a frunzelor toamna şi al fructelor în diverse alte sezoane. În ce priveşte insectele, există insecte de zi fluturi de zi (Aporia crataegi), coleoptere - gândacii de scoarţă (Ips, Pityogenes, Pityocteines), insecte care activează în amurg (gândacii de scoarţă-hylastes, cărăbuşi), precum şi insecte care activează de la lăsarea întunericului până după miezul nopţii. Din grupul acestora din urmă fac parte microlepidoptere (tortricide, piralide, iponomeutide) precum şi macrolepidoptere (Lymantria monacha, Euproctis chrysorroea, Malacosoma neustria). Furnicile de exemplu, au un ritm circadian specific: activitatea în furnicar este intensă dimineaţa, urmează o perioadă de repaus şi o reluare a activităţii spre seară. Activităţile şi mai ales densităţile de activitate ale carabidelor sunt endogen determinate în păduri şi poieni. Pe solul pădurii, activitatea coleopterelor prădătoare este simetric scindată într-o componentă de fotofază şi una de scotofază; în timpul verii însă, cele mai multe specii sunt active în timpul fotofazei. În pădurea tropicală, în faza de lumină, densitatea de activitate a insectelor fitofage este foarte redusă, ele evitând astfel să fie expuse presiunii puternice a prădătorilor entomofagi, activi în fotofază. În ecosistemele forestiere, în decursul unei zile se înlocuiesc în activităţile lor părţi structurale şi verigi din lanţuri trofice. Aceleaşi funcţii ecologice sunt îndeplinite în timpul zilei de anumite specii iar în timpul fazei de întuneric de alte specii şi combinaţii de specii. Alternanţa ecologică în contextul periodicităţii circadiene are loc mai degrabă între combinaţii de specii decât între specii singulare. În ecosistemele acvatice de apă dulce stătătoare au loc migraţii circadiene ale zooplanctonului care determină modificări ale cantităţii de biomasă şi ale compoziţiei în specii pe diferite orizonturi de apă. În apele în care iluminarea prezintă o clară zonalitate verticală, organismele planctonice se concentrează în timpul fotofazei în orizonturi mai adânci şi apar la suprafaţă numai spre asfinţit (după cum variază toleranţa lor la lumină de la specie la specie). În ecosistemele marine, ritmurile circadiene ale animalelor sunt mai degrabă ritmuri circalunare, corespunzătoare intervalului de timp dintre înălţarea lunii pe cer întro seară şi înălţarea în seara următoare, interval caracterizat de două maree ce apar la ore

248 bine definite. De remarcat că nu toate animalele marine sunt supuse acestei periodicităţi. Migraţii ale planctonului au loc şi în ecosistemele marine, animalele planctonice căutând acele orizonturi marine unde sunt realizate condiţiile optime pentru cele de lumină, salinitate, conţinut în oxigen şi fosfaţi Fenofaze şi fenaspecte Succesiunea sezoanelor reci şi calde, umede şi uscate sau cu lumină şi fără lumină pe întreg globul au determinat apariţia la organisme, în cadrul populaţiilor şi biocenozelor a unor adaptări ce se manifestă prin schimbarea înfăţişării, a intensităţii proceselor vitale pe sezoane, sau prin repetarea periodică în anumite sezoane a unor anumite fenomene şi procese ecologice. Cu alte cuvinte, activităţile vitale ale plantelor şi animalelor sunt sincronizate cu schimbările sezoniere ale factorilor climatici. Fenofazele reprezintă schimbări reversibile ale fenotipului speciilor, iar fenaspectele sunt schimbări reversibile de înfăţişare ale biocenozelor. Ritmul sezonier al ecosistemelor terestre din zona temperată a Europei, inclusiv din ţara noastră se caracterizeză prin succesiunea următoarelor fenaspecte: Prevernal durează a doua jumătate a lunii martie şi prima jumătate a lunii aprilie; este caracterizat printr-o biomasă redusă dar printr-un ritm ascendent de reîncepere a activităţii şi a intensificării metabolismului organismelor Vernal durează din a doua jumătate a lunii aprilie şi luna mai; prezintă biomasă crescută iar speciile vegetale şi animale au metabolism crescut Estival durează lunile iunie, iulie şi prima jumătate a lunii august; corespunde perioadei maxime de reproducere la animale şi numărului maxim de lanţuri trofice, ceea ce face ca fluxul energetic să atingă culmea intensităţii sale Serotinal durează a doua jumătate a lunii august şi prima jumătate a lunii septembrie; se caracterizează prin apariţia primelor semne de declin prin încetinirea vitezei de creştere a fluxului biomasei şi a fluxului energetic şi prin declanşarea fenomenului de migraţie, care simplifică structura funcţională. Autumnal durează a doua jumătate a lunii septembrie, luna octombrie şi prima jumătate a lunii noiembrie; prezintă o atenuare progresivă a activităţii şi o generalizare a declinului iar dispariţia plantelor simplifică structura funcţională Hiemal durează a doua jumătate a lunii noiembrie şi prima jumătate a lunii martie; se caracterizează prin valori minime ale biomasei, metabolismului tuturor speciilor şi fluxului energetic până la o anumită limită în care viaţa este întreţinută pe de o parte de microfauna din sol, pe de altă parte de către homeotermele sedentare şi de unii imigranţi oaspeţi de iarnă. În zona temperată, biocenozele prezintă în fiecare sezon o componentă activă şi alta pasivă, ce se înlocuiesc sezonier. Schimbările sezonale ale organismelor şi populaţiilor din zona temperată sunt numeroase şi variate. La arborii şi arbuştii foioşi şi la coniferele cu frunze căzătoare cele mai tipice manifestări ale ritmurilor sezonale sunt reprezentate de căderea frunzelor toamna (iar aparatul foliar se reface primăvara), înflorirea, formarea şi coacerea fructelor, diseminarea, germinarea seminţelor şi formarea plantulelor, creşterea în înălţime şi diametru a scheletului prin acumularea de lemn etc. La coniferele cu frunze persistente se formează ace în fiecare an şi ele cad abia în câţiva ani. Restul fazelor fenologice sunt identice cu ale foioaselor. La unele specii, coacerea şi diseminarea se face după doi ani (cer, pini) sau chiar trei ani (ienupăr).

249 Adaptări la ritmurile sezoniere din diferite zone ale globului sunt şi diferitele tipuri de creştere. În zona temperată s-au înregistrat trei tipuri de creştere a lujerilor: continuă (la frasin, larice, ulm, paltin, salcie, mesteacăn), un alt tip caracterizat printr-o perioadă de creştere ce durează câteva săptămâni şi se încheie cu un mugure terminal dormind (pin, fag) şi un alt tip la care creşterea are loc similar cu cea de la tipul anterior dar după prima perioadă urmează o altă perioadă de creştere din care rezultă unul sau mai mulţi lujeri târzii (stejar, pseudotzuga). Cu studiul fazelor periodice de vegetaţie ale plantelor se ocupă o ramură ştiinţifică, denumită fitofenologie. Termenul de fitofenologie provine din limba greacă, phainesthai însemnând apariţie. Obiectul de bază al acestei ramuri ştiinţifice este reprezentat de apariţia şi succesiunea fenofazelor la plante. Fenologia nu stabileşte doar momentul apariţiei fenofazelor ci explică şi dependenţa mersului acestora de condiţiile de mediu abiotic, dintre care cele mai importante sunt condiţiile climatice. Datele calendaristice de producere a fenofazelor diferă de la an la an ca urmare a variaţiilor neperiodice ale vremii. Fenofazele reprezintă un indicator al dinamicii condiţiilor meteorologice. Influenţa rezultantei factorilor meteorologici asupra ritmului biologic al plantelor poate fi pusă în evidenţă dacă este cercetată în raport cu altitudinea. Se înregistrează astfel întârzieri semnificative între momentul producerii fenofazelor la baza versanţilor şi apariţia lor în partea superioară a versanţilor. În urma cercetărilor făcute (Marcu, M., 1983), între diferitele fenofaze ale arborilor de la baza masivului Postăvarul (la 650 m) şi la 1700 m, s-a înregistrat o întârziere de 42 de zile. S-a pus astfel în evidenţă existenţa gradientului fenologic altitudinal, adică a întârzierii fenofazelor la fiecare 100 m altitudine. Valoarea acestui gradient este variabilă de la o zonă geografică la alta: el valorează între 3,6 şi 4,9 zile la 100 m altitudine, primăvara. Pentru vară, gradienţii sunt mai mici, iar toamna sunt foarte mici sau negativi. Odată cu altitudinea scade şi lungimea perioadei sezonului de vegetaţie. În ani diferiţi, în funcţie de evoluţia vremii, gradienţii fenologici altitudinali suferă abateri de la valorile medii. Între evoluţia condiţiilor meteorologice şi dezvoltarea plantelor există o legătură foarte strânsă şi de aceea datele fenologice pot fi folosite ca indicatori sintetici ai regimului meteorologic anual şi al particularităţilor climei locale, mai ales în lipsa datelor meteorologice locale. Din cercetarea fenofazelor diferitelor specii s-a constatat existenţa unei sincronizări, ca urmare a reacţiei similare a acestor specii diferite la acţiunea factorilor externi; astfel, maturaţia conurilor de brad coincide cu apariţia brânduşei de toamnă; înfrunzirea fagului, înflorirea corcoduşului cu formarea fructelor de ulm; diseminarea salciei şi păpădiei, înflorirea păducelului cu sfârşitul înfrunzirii foioaselor. Astfel, unele fenofaze pot da indicaţii privitor la fenofazele altor specii sau privitor la termenele de executare a diferitelor lucrări forestiere. De exemplu, înflorirea brânduşei de toamnă indică data începerii recoltării conurilor de brad, iar după înflorirea în masă a aninului negru trebuie începute lucrările silvice de primăvară. Aceste indicaţii nu sunt însă absolute, deoarece schimbări bruşte ale vremii pot determina decalarea în timp a fenofazelor care în mod obişnuit de produc simultan. În ţara noastră, în perioada sţau organizat reţele de observaţii fenologice în toată ţara, la numeroase specii forestiere. Rezultate obţinute în urma acestor observaţii au fost publicate în lucrarea:

250 Cercetări fenologice la principalele specii forestiere autohtone din RSR sinteză pentru perioada , de Aurora Tomescu şi colab. Corelate cu fazele fenologice ale producătorilor sunt cele ale consumatorilor, prădătorilor şi paraziţilor. La i n s e c t e se pot menţiona următoarele faze fenologice: eclozarea, trecerea omizilor prin câteva faze de dezvoltare, împuparea, ieşirea adulţilor, zborul de împerechere, depunerea ouălor. Majoritatea lepidopterelor şi himenopterelor fitofage defoliatoare îşi încheie ciclul de dezvoltare în prima jumătate a verii. În aceeaşi perioadă se observă şi activitatea stadiilor adulte ale insectelor de tulpină (gândaci de scoarţă, insecte xilofage) sau de rădăcină (cărăbuşi). Mai târziu în pădure se observă tot mai puţine insecte active pe tulpină sau frunze; majoritatea sunt fie în stadii de repaus (ouă, pupe în sol) fie în stadiul larvar, sub scoarţă şi în lemnul arborilor sau în sol. La p ă s ă r i se pot menţiona următoarele faze fenologice: năpârlirea, formarea perechilor, construirea cuibului, scoaterea puilor şi migraţiile sezoniere. Perioadele de depunere a ouălor sunt destul de diferite în sezonul cald; ele depind de cantitatea de hrană. Datorită migraţiei sezonale, în sezonul rece în pădure rămân aproximativ o treime din păsările care cuibăresc la noi. Primăvara ele revin într-o anumită ordine, astfel că fenofazele fiecărei specii se desfăşoară în perioade diferite de timp. În cazul m a m i f e r e l o r se pot menţiona următoarele fenofaze: năpârlirea, formarea perechilor sau familiilor pentru înmulţire, creşterea puilor, migraţiile sezoniere determinate de schimbarea condiţiilor de hrană (spre deosebire de păsări, aceste migraţii au caracter local) etc. În ecosistemele acvatice, planctonul prezintă oscilaţii ritmice sezoniere clare în ecosistemele de apă dulce stătătoare; ele se manifestă prin variaţiile numărului de indivizi şi ale diversităţii la nivel de specie. S-au evidenţiat şi variaţii sezoniere ale unor caracteristici biogeochimice, ca de exemplu creşterea concentraţiei cuprului în lacuri toamna şi reducerea ei primăvara, datorită faptului că toamna macrofitele eliberează cupru în apă, iar primăvara îl acumulează. În ecosistemele oceanice, au loc oscilaţii sezoniere ale productivităţii; fluxul ascendent al detritusului în ocean este, de asemenea, supus unei periodicităţi sezoniere. 6.4 Fluctuaţiile ciclice Fluctuaţiile ciclice sunt reprezentate de creşterea şi scăderea numărului indivizilor ce compun o populaţie. Fluctuaţiile iau naştere ca urmare a contradicţiilor între potenţialul reproductiv al populaţiei şi rezistenţa la variaţiile factorilor de mediu biotici şi abiotici care se opun realizării depline a potenţialului reproductiv. Variaţia numărului indivizilor este determinată de raportul schimbător între natalitate şi mortalitate şi de migraţia dintr-o biocenoză în alta, în cazul suprapopulării sau a lipsei de hrană. Caracteristica fluctuaţiilor ciclice care le deosebeşte de alte fluctuaţii este reprezentată de variaţia în jurul unei valori medii, caracteristice pentru biocenoza respectivă.

251 6.4.1 Fluctuaţiile anuale Fluctuaţiile anuale se observă la organismele ce se reproduc anual. În general, organismele din ecosistemele forestiere înregistrează fluctuaţii anuale; la unele organisme, fluctuaţia începe de la zero şi se termină tot la zero (figura 131). Figura Curba de fluctuaţie anuală a populaţiilor cu ciclul de viaţă sub un an (după Doniţă şi colab., 1977) La celelalte organisme, curba porneşte de la un număr de exemplare adulte existent, creşte prin adăugarea puilor, apoi variază în funcţie de factorii de reglaj (figura 132). Figura Curba de fluctuaţie anuală a populaţiilor cu ciclul de viaţă peste un an (după Doniţă şi colab., 1977) Fluctuaţiile multianuale În cazul fluctuaţiilor multianuale numărul organismelor înregistrează o creştere continuă de câţiva ani la rând, urmată apoi de o scădere de-a lungul altor câţiva ani (figura 133).

252 Figura Fluctuaţii numerice multianuale la şoarecele scurmător (Clethrionomys glareolus) (din The Global Population Dynamics Database, 1999) Fluctuaţiile la speciile de animale sunt mai bine cunoscute şi mai uşor de urmărit datorită importanţei lor economice şi timpului scurt în care se reproduc. La insectele Bupalus piniarius şi Zeizaphera griseana se înregistrează fluctuaţii ciclice de 4-10 ani. La iepure, mistreţ căprior şi fazan sunt ani cu efective mari, urmaţi de ani cu efective scăzute. La arbori, fluctuaţiile au un ciclu foarte lung (decenii, secole). În amestecurile de fag cu brad dominanţa se schimbă la de ani. Cauzele fluctuaţiilor sunt: variaţia factorilor ecologici, raporturile între populaţii (mai ales cele trofice) şi raporturile intrapopulaţionale. La consumatorii de biomasă, esenţială este variaţia resurselor de hrană de la an la an. Numărul insectelor şi mamiferelor care se hrănesc cu seminţe şi fructe variază în funcţie de periodicitatea de fructificaţie. În legătură cu raporturile intrapopulaţionale, în cazul în care există o densitate mare, contactele între indivizi se înmulţesc, ia naştere o stare de stres care poate modifica apreciabil starea fiziologică a organismelor, modificându-se comportamentul, rezistenţa la boli, prolificitatea. Unii autori consideră că întregul ecosistem are rol în determinarea, dar mai ales, în reglarea amplitudinii fluctuaţiilor. Astfel, o grăbire sau o încetinire a descompunerii materiei organice, urmată de o modificare a dezvoltării plantelor şi a conţinutului lor în substanţe minerale, are urmări asupra fluctuaţiei erbivorelor şi apoi asupra carnivorelor, ceea ce se repercutează în final asupra vitezei de descompunere. Variaţia numerică a populaţiilor de animale în special, se realizează frecvent după o curbă ca cea din figura 134, incluzând mai multe faze.

253 Figura Fazele variaţiei numerice ale efectivului unor populaţii de animale şi insecte (după Doniţă şi colab., 1977) În faza 1, efectivul populaţiei prezintă amplitudini mici de variaţie, sub influenţa factorilor de mediu şi a acţiunii paraziţilor şi prădătorilor; efectivul se menţine sub un anumit nivel, numit nivel de stabilizare. În faza 2, sub influenţa unei variaţii anormale a unui factor abiotic (de exemplu temperatura) sau a modificării numărului de paraziţi sau prădători, efectivul populaţiei iese din latenţă crescând exponenţial. În faza 3 populaţia ajunge la nivelul maxim 2 (faza se mai numeşte şi de explozie) după care, datorită epuizării resurselor şi a refacerii efectivelor de paraziţi şi prădători, efectivul scade brusc (în faza 4 sau de retrogradaţie) până sub nivelul de stabilizare. Dinamica de vârstă a ecosistemului forestier este generată de modificările în structura şi funcţionarea biocenozei şi în regimurile factorilor ecologici caracteristice diferitelor stadii de vârstă ale populaţiilor de arbori. Aceste modificări sunt mai evidente în pădurile echiene, formate în urma unor perturbări naturale (doborâturi de vânt, incendii, inundaţii) sau în pădurea cultivată, uniformizată de om. Ele apar însă şi în pădurile pluriene, care nu sunt altceva decât un mozaic de suprafeţe restrânse cu grupuri de arbori cu aceeaşi vârstă. În cadrul dinamicii de vârstă, a arboretelor se pot evidenţia următoarele faze: faza de constituire a arboretului, faza de competiţie a tineretului, faza de diferenţiere a structurii arboretului tânăr, faza de maturitate şi faza de îmbătrânire (Doniţă, N. şi colab., 1977). Faza de constituire a seminţişului se poate produce sub coronamentul arboretului bătrân sau (în cazul catastrofelor naturale) pe terenul denudat; seminţişul apare în masă, în urma unui an cu fructificaţie abundentă. Numărul plantulelor poate să fie foarte mare, de la câteva sute de mii la câteva milioane de exemplare la hectar; după răsărire începe imediat şi eliminarea în masă a acestora, fenomen care are în general alte cauze decât concurenţa cu ceilalţi puieţi (eliminarea poate fi determinată de lipsa luminii, a apei, a concurenţei cu ierburile şi arbuştii, de consumul de către erbivore sau datorită parazitării de către insecte şi ciuperci. Puieţii nu sunt diferenţiaţi prea mult dimensional, deoarece creşterea cea mai accentuată o înregistrează rădăcinile. La seminţişul aflat sub masiv asimilaţia şi transpiraţia sunt puţin intense. Această fază durează în medie 3-10 ani şi se încheie odată cu formarea stării de masiv. Se remarcă abundenţa mamiferelor fitofage şi a celor carnivore; în schimb sunt reduse populaţiile de insecte care atacă seminţele, de vertebrate frugivore etc.

254 Faza de competiţie a tineretului se caracterizează prin continuarea eliminării intense a puieţilor, însă ea se datorează acum competiţiei între puieţi; competiţia este determinată de creşterea rapidă în înălţime şi de dezvoltarea coroanelor favorizate de lumina suficientă. Faza de competiţie corespunde cu nuielişul şi prăjinişul şi se produce între 3-10 şi 6-30 ani, încheindu-se odată cu începerea diferenţierii poziţionale. În această fază, stratul de ierburi se reduce puternic, iar arbuştii intră în competiţie acerbă cu arborii. Populaţiile de mamifere erbivore se reduc neavând suficientă hrană şi implicit se reduc şi populaţiile de prădători. Lipsesc atât populaţiile de animale legate de prin relaţii trofice de flori, fructe şi seminţe cât şi prădătorii şi paraziţii tuturor speciilor menţionate. Este faza cea mai săracă în populaţii din întreaga dinamică de vârstă a biocenozei forestiere. Faza de diferenţiere a structurii arboretului. În această fază, arborii ating intensitatea maximă de creştere în înălţime şi grosime şi consumă cea mai mare cantitate de apă şi de substanţe minerale. Se realizează diferenţierea poziţională, formându-se grupe de arbori predominanţi, dominanţi, codominanţi, dominaţi şi deperisanţi. Acţiunea mediogenă a arboretului este cea mai accentuată. Populaţiile de consumatori de biomasă sunt puţine, în schimb cele de consumatori de necromasă şi descompunători sunt foarte diversificate. Stratul de ierburi începe să apară din nou, însă este slab dezvoltat ca şi populaţiile de animale consumatoare de polen, nectar, seminţe şi fructe de arbori. Faza se încheie cu apariţia primei fructificaţii şi durează între 6-30 şi ani. Faza de maturitate de caracterizează prin fructificaţie regulată; creşterea în înălţime şi grosime se atenuează, în schimb se accentuează creşterea în volum. Volumul foliar şi al crăcilor mai redus permite pătrunderea unei cantităţi mai mari de lumină şi apă, favorizând dezvoltarea plantelor ierboase şi arbuştilor. Se formează periodic seminţişuri, care însă sub masiv dispar după 3-5 ani. Creşte numărul populaţiilor erbivore, a celor care consumă flori, seminţe, fructe, a populaţiilor de insecte de scoarţă şi de păsări care le consumă. Sunt bine reprezentate populaţiile de rozătoare, păsările şi mamiferele de pradă, biocenoza ajungând la diversitate şi stabilitate maxime. Faza durează de la ani până la ani. Faza de îmbătrânire este marcată printr-o nouă accentuare a eliminării arborilor din toate categoriile poziţionale. Arboretul se răreşte treptat, sunt tot mai frecvente uscările de ramuri sau vârfuri, iar fructificaţia se diminuează. La sol pătrunde o cantitate mare de lumină permiţând dezvoltarea puieţilor dar şi a arbuştilor şi ierburilor (acestea din urmă atingând un maxim de dezvoltare). datorită restrângerii resurselor de hrană se reduce din nou diversitatea biocenozei în ceea ce priveşte consumatorii Generalităţi 6.5 Succesiunea ecologică În ciuda imuabilităţii aparente, ecosistemele se află într-o perpetuă schimbare. Ciclul materiei şi fluxul de energie le traversează neîntrerupt. În interiorul biocenozelor, organismele mor şi se nasc fără încetare, însă în ciuda acestei activităţi intense, echilibrul dinamic realizat face ca fizionomia şi structura comunităţii să nu varieze sensibil, chiar într-o perioadă mai îndelungată de timp. Totuşi, o perturbare de origine externă sau internă, brutală sau progresivă, modificări climatice sau acţiunea umană de exemplu, pot distruge acest echilibru dinamic şi remarcabila stabilitate a ecosistemelor. Dacă un lac este progresiv colmatat cu sedimente, dacă lava unui vulcan acoperă suprafeţe întinse de

255 teren, dacă are loc un incendiu într-o pădure, va avea loc apoi fenomenul numit succesiune ecologică (figura 135). Fazele succesiunii se înlănţuie într-o anumită ordine şi culminează printr-o fază de mare stabilitate şi durată numită stadiu de climax sau stadiu de maturitate (Frontier, S., Pichod-Viale, D., 1993). Iniţial, prin climax s-a înţeles o stare neschimbată a ecosistemului şi care este determinată de condiţiile climatice, care induc anumite trăsături ale ecosistemelor şi determină instalarea unei vegetaţii caracteristice. Clements, ecologul care a introdus şi definit noţiunea de climax, considera că într-o regiune cu o anumită climă, orice ecosistem ajunge la realizarea unui singur climax, deci la aceeaşi componenţă a biocenozei. Figura Fazele unei succesiuni ecologice de la o biocenoză acvatică la una forestieră (după Doniţă N. şi colab., 1977) Ulterior, alţi ecologi (ca Tansley) au susţinut ideea policlimaxului, deci a climaxului multiplu, deoarece după această concepţie, caracteristicile acestui stadiu nu depind doar de climă ci şi de structura solului, de substanţele minerale din sol, de expoziţia terenului, de fauna locală etc. Trăsăturile caracteristice ale climaxului depind şi de natura speciilor, structura populaţiilor, relaţiile între populaţii, etc. Toţi aceşti factori fac ca diferite ecosisteme să realizeze faza de climax în moduri diferite. Fiecărui climax îi va corespunde o structură pedologică caracteristică. În anumite biotopuri incluse în aceeaşi arie geografică, se pot observa condiţii particulare legate de

256 relief, de natura geologică a rocii mamă etc. Aceste diferenţe în ce priveşte factorii microclimatici şi/sau edafici se va traduce prin apariţia de biotopuri mai calde sau mai reci, mai uscate sau mai umede, în care biocenozele vor tinde în cursul evoluţiei lor spre un echilibru condiţionat de valorile locale ale factorilor climatici şi edafici, indiferent de climatul regional. Astfel, în interiorul aceleaşi arii geografice alături de biotopuri ale căror condiţii ecologice sunt normale şi unde s-a instalat un climax climatic, se pot întâlni climaxuri edafice sau staţionale, asociate multiplelor combinaţii de microclimate şi structuri pedologice particulare. Climaxul este caracterizat printr-o mai mare stabilitate decât celelalte faze succesionale; interacţiunea între biocenoză şi biotop continuă să se desfăşoare, dar viteza de modificare a ambelor componente ale acestei interacţiuni este mai mică. De asemenea, dacă mai adăugăm faptul că şi în timpul climaxului pot interveni factori ca inundaţii, foc, atacuri în masă de insecte, rezultă clar că faza de climax nu este imuabilă aşa cum a definit-o Clements iniţial şi că mai potrivit ar fi să se vorbească de gradul de maturitate al ecosistemelor şi nu de climax. Astfel se poate spune că succesiunea ecologică normală, alcătuită din faze succesionale progresive, evoluează de la o biocenoză cu populaţii pioniere, numită juvenilă, spre una matură (Frontier, S., Pichod-Viale, D., 1993) Principalele tipuri de succesiuni În funcţie de natura factorilor care determină succesiunile, acestea pot fi autogene şi alogene. Succesiunile autogene sunt rezultatul unor procese biotice interne ale ecosistemului (ale modificării raporturilor dintre populaţii) sau rezultatul modificării mediului intern al biocenozei (evoluţia reliefului, evoluţia solului spre înmlăştinare, spre podzolire etc.). Raporturile dintre populaţii se pot modifica datorită evoluţiei genetice a populaţiilor, a emigrărilor şi imigrărilor. În cazul evoluţiei genetice a populaţiilor se poate da ca exemplu îndelungatul proces de hibridizare care a dus în jumătatea de vest a Europei la înlocuirea fagului caucazian (Fagus orientalis) cu fagul comun (Fagus sylvatica). De asemenea, mutaţii care schimbă însuşirile speciei, cum ar fi apariţia unor forme tardiflore în populaţii de stejar cu înflorire normală, au dus la eliminarea formei timpurii din staţiunile afectate de îngheţuri târzii şi la formarea unor biocenoze edificate de stejarul tardiflor. Imigrările şi emigrările sunt foarte adesea cauze de succesiune. În cazul apariţiei unor dereglări care afectează una sau mai multe populaţii, germenii speciilor străine care pătrund mereu în biocenoză pot găsi condiţii favorabile dezvoltării. Astfel, o defoliere a molidului produsă datorită atacului în masă a Lymantriei monacha deschide posibilitatea imigrării speciilor lemnoase pioniere mesteacăn, salcie căprească şi formării unei biocenoze de foioase. Imigrări şi emigrări frecvente au loc şi în cazul păsărilor şi mamiferelor. Acestea pot avea influenţe puternice asupra nivelului populaţiilor de insecte fitofage şi deci a integrităţii populaţiilor de arbori precum şi asupra fructificaţiei, influenţând pe această cale modul de regenerare a arboretului. O imigrare masivă de forfecuţe în biocenoze de molidiş poate duce la distrugerea întregii recolte de seminţe şi la compromiterea regenerării naturale la molid. Un exemplu de succesiune cauzată de evoluţia reliefului este înlocuirea stejeretelor de piemont prin gorunete, ce se poate observa în pădurile dintre Găeşti şi

257 Ploieşti; gorunul se instalează în masă pe microversanţii mai drenaţi ce iau naştere prin fragmentarea piemontului, iar stejarul este eliminat. Modificarea regimului hidrologic provoacă înlocuirea fie a speciilor hidrofile prin cele mezofile, fie invers. De exemplu, regularizarea cursului apelor care pe alocuri a dus la coborârea nivelului freatic, poate provoca uscări masive în pădurile de luncă. Înmlăştinarea puternică poate duce la înlocuirea molidişurilor prin turbării oligotrofe, sau a sălcetelor de luncă prin biocenoze palustre. Succesiunile alogene rezultă ca urmare a influenţei factorilor perturbatori, de origine exterioară ecosistemului. În ecosistemele terestre, aceşti factori pot fi de exemplu modificări ale macroclimatului, incendii, furtuni, inundaţii, erupţiile vulcanilor, în ecosistemele acvatice, aportul de sedimente. Cei menţionaţi anterior sunt factori perturbatori naturali, dar mai pot fi menţionaţi şi cei antropici şi anume exploatările unor suprafeţe împădurite în primul caz, sau aportul de substanţe poluante în al doilea caz. Modificarea macroclimatului a provocat mari succesiuni în pădurile ţării noastre în decursul holocenului, după cum au arătat cercetările palinologice. Se pot menţiona în acest sens ultimele succesiuni declanşate de o răcire şi umezire a climatului care au determinat înlocuirea cărpinetelor şi (în parte) a stejeretelor amestecate şi a molidişurilor de către făgete şi expansiunea bradului în unele făgete, formându-se biocenozele actuale de amestec de fag şi brad. Incendiile pot fi o cauză a înlocuirii pădurii prin pajişte, sau a înlocuirii speciilor de bază prin cele pioniere. Furtunile, prin doborârea şi ruperea arborilor, pot provoca înlocuirea unor biocenoze de molidişuri, făgete şi chiar gorunete, cu biocenoze formate din specii pioniere sau din specii ierboase. Inundaţiile pot distruge prin sufocare arborii provocând înlocuirea pădurii de luncă prin biocenoze palustre. Succesiunile alogene determină deseori apariţia unor biocenoze instabile şi pot ajunge uneori în final chiar la distrugerea totală a ecosistemului. Colmatarea totală a unui lac de retenţie artificial, provocată de eroziunea solului în bazinul aferent acestuia, constituie un exemplu demonstrativ al unei consecinţe extreme a unei astfel de succesiuni. Succesiunile alogene dau naştere în general unor succesiuni regresive de ecosisteme, ale căror stadii evolutive prezintă populaţii din ce în ce mai sărace, după cum a rezultat din exemplele anterioare. În anumite cazuri favorabile, evoluţia lor nu conduce la degradarea totală a covorului vegetal, ci la formarea unuia foarte diferit în compoziţia sa specifică, de fitocenoza primitivă care ocupa biotopul înainte de acţiunea asupra acestuia a factorului perturbator. În funcţie de caracteristicile spaţiului în care se derulează succesiunea, aceasta poate fi primară sau secundară. Succesiunea primară (sau singeneza), se desfăşoară când o biocenoză se instalează într-un loc în care nu a mai existat nici o alta (o insulă vulcanică, lava răcită a unui vulcan, dune nou formate, bazin de apă sau izvor, nou apărute). Succesiunea secundară apare când biocenoza se instalează pe un loc unde a existat o biocenoză care a fost distrusă natural sau artificial (prin incendiu, inundaţie, uragan, exploatarea pădurilor, bararea unui râu).

258 Succesiunea secundară (figura 136) începe pe un teren modificat prin activitatea biocenozei precedente Există astfel o cantitate de energie deja acumulată, şi de aceea succesiunea secundară se desfăşoară mai repede ca cea primară. Activitatea biocenozei modifică biotopul, care încet încet devine impropriu pentru speciile care au determinat schimbarea lui (specii dominante care au determinat schimbarea mediului), astfel încât aceste specii regresează şi chiar dispar treptat, fiind înlocuite cu specii pentru care noile condiţii sunt mai potrivite. Desţelenirea terenurilor naturale, tăierea pădurilor şi instalarea în locul acestora a unor ecosisteme antropogene, constituie de asemenea o succesiune secundară. Figura Succesiunea speciilor vegetale în timp În cazul succesiunii primare (sau singenezei) apare o biocenoză pionieră sau juvenilă ca urmare a existenţei unui spaţiu sau a unei resurse noi. O biocenoză nouă colonizează rapid acest spaţiu sau această resursă. Biocenoza respectivă este formată dintr-un număr relativ scăzut de specii cu multiplicare rapidă, robuste, având capacitate de implantare într-un mediu încă puţin modificat. Aceste specii relativ ubicviste au strategii demografice de tip r; sunt capabile de utilizare rapidă a resursei sau spaţiului puse la dispoziţia lor dar sunt în acelaşi timp şi foarte sensibile la fluctuaţiile aprovizionării lor cu material nutritiv. Speciile respective sunt capabile să suporte o mortalitate ridicată, compensată cu o multiplicare rapidă, ele prezentând fluctuaţii cantitative dependente de fluctuaţiile resursei şi nu controlate de mecanismele interne ale populaţiilor. Aceste specii se spune că sunt controlate din exterior. În acest stadiu al succesiunii diversitatea este scăzută: speciile oportuniste se află în puternică competiţie şi câştigă aceea cu rapiditate de înmulţire mai mare. Biomasa formată poate avea două destinaţii: fie se acumulează, moare în parte pe loc şi modifică mediul în care caz sistemul va evolua; sau, ea este (regulat sau sporadic) exportată prin fenomene fizice sau prin intermediul consumatorilor. Cu alte cuvinte resursa este permanentă sau reînnoită, în care caz sistemul rămâne local juvenil, recolonizând perpetuu spaţiul sau resursa în ritmul intrării lor în sistem.