Modelarea Proceselor Ecologice

CAPITOLUL I

NOŢIUNI FUNDAMENTALE DE ECOLOGIE GENERALĂ

1.Obiectul de studiu al Ecologiei

Ecologia (oikos=casă, gospodărie, economie; logos=ştiinţă, în limba greacă) este ştiinţa care studiază sistemele supraindividuale de organizare a materiei vii integrate în mediul lor abiotic

-este o ştiinţă interdisciplinară , sintetică, care se bazează pe

a)cunoştinţe necesare caracterizării sistemelor vii:sistematică, taxonomie, genetică

evoluţia speciilor, corelate cu

b) informaţiile necesare cunoaşterii mediului de viaţă , informaţii cuprinse în

ştiinţele care studiază materia nevie: climatologia, geomorfologia, pedologia, chimia solului,apei,aerului, biochimia

c)prelucrarea tuturor informaţiilor obţinute utilizînd formule şi calcule specifice matematicii, informaticii, fizicii (termodinamică)

în scopul înţelegerii şi explicării proceselor si aspectelor ecologice specifice sistemelor biologice

Nivelul materiei vii care formează obiectul de studiu al ecologiei este reprezentat de sistemele supraindividuale: populaţia

biocenoza

biomul

biosfera

2.Noţiunea de sistem.Unitatea sistematică a lumii vii

Întreaga natură este organizată în corpuri materiale vii şi nevii.Acestea se comportă unele faţă de altele ca o unitate, păstrîndu-şi individualitatea un timp mai mult sau mai puţin îndelungat. Din punct de vedere fizic, acestea sînt sisteme.

Sistemul este un ansamblu de elemente, identice sau diferite, unite prin conexiuni, interacţiuni în aşa fel încît formează un întreg.

În funcţie de realaţiile cu mediul înconjurător, sisteme se clasifică în :

a) sisteme izolate=fără schimb de materie şi energie cu mediul înconjurător

-nu există în realitate, ele reprezintă doar o “stare ideală de sistem”

b)sisteme închise=realizează schimb de energie cu mediul, dar nu realizează schimb

de materie ;

-ex.:un vas cu apă închis ermetic, care nu cedează apa în mediu, dar cedează energie(apa se răceşte sau se încălzeşte, în funcţie de temperatura la care este ţinut vasul)

-în natură nu există sisteme absolut închise decît cele create de om

c) sisteme deschise=realizează schimb permanent de materie şi energie cu mediul.

-sînt caracteristice pentru materia vie=sisteme deschise cu autoreglare şi pentru materia nevie- sisteme deschise fără autoreglare

Sistemele biologice sînt sisteme deschise, informaţionale, care, datorită organizării lor, au capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare şi autodezvoltare;ele au un caracter antientropic (entropia = mărime termodinamică ce permite evaluarea degradării energetice a sistemului)care le asigură stabilitatea în relaţiile cu alte sisteme.(N.Botnariuc, 1979)

Fiecare sistem are o anumită structură (forma sau arhitectonica sistemului ) şi anumite funcţii (care exprimă relaţiile sistemului respectiv în întregul său , relaţii care asigură autoconservarea şi autoreproducerea )

În sistemele deschise, biologice, schimbul permanent de materie şi energie asigură un echilibru mobil, dinamic, al sistemului.

3.Insuşirile generale ale sistemelor biologice

A)Caracterul istoric al sistemelor : sistemele biologice au caracter istoric, adică structura şi funcţiile acestor sisteme sînt rezultatul evoluţiei lor în timp. Pentru a cunoaşte structura, modul de funcţionare al unui sistem biologic (organism, populaţie, biocenoză, ecosistem, biosferă) trebiue să studiem originea acestuia şi evoluţia lor istorică.

B)Caracterul informaţional : toate sistemele biologice sînt sisteme informaţionale-sisteme cibernetice –capabile să recepţioneze, să acumuleze, să prelucreze informaţiile primite din mediu şi să le transmită altor sisteme.

Informaţiile moştenite genetic sau acumulate datorită interconexiunilor cu alte sisteme sînt codificate specific de către fiecare sistem. Acest cod este determinat de structura acizilor nucleici –codul genetic-al fiecărui organism (la nivel de individ), respectiv de natura (poziţia filogenetică), structura şi modul de funcţionare al sistemelor supraindividuale.Cu cît un sistem este mai bine organizat, cu atît conţine o cantitate mai mare de informaţie.

Sistemele biologice nu sînt fixe; ele evoluează în timp.Conservarea acestora depinde de cantitatea de informaţie transmisă şi corectitudinea acesteia. Erorile apărute in transmiterea informaţiei (mutaţiile) reprezinta o cale de evolutie, erorile “pozitive”, benefice sistemului, fiind păstrate prin selecţie.

Conform “principiului lui Dancoff” , orice organism sau organizaţie care progresează prin evoluţie competitivă se apropie de un optim de viaţă , sistemul comiţînd cu atît mai puţine erori , cu cît evoluează şi foloseşte un minim de informaţie redundantă (redundanţa=excesul de informaţie transmis faţă de strictul necesar), necesară pentru a menţine erorile la acest nivel. Acest principiu are implicaţii majore în problemele ecologiei.

C)Integralitatea sistemelor biologice : fiecare component al unui sistem biologic se caracterizează prin anumite însuşiri. Însuşirile sistemului în ansamblul său nu reprezintă însă doar o suma a însuşirilor componentelor. Întregul, sistemul integrator, posedă însuşiri noi care se manifestă datorită conexiunilor existente între componentele sale, şi numai în condiţiile specifice sistemului în ansamblu. Aceste însuşiri noi nu se regăsesc la elementele sistemului luate în parte, ele fiind caracteristice intregului.

De exemplu, o populaţie are insuşiri noi faţă de indivizii care o compun: longevitate nedefinită, densitate, distribuţia sexelor,dispersie, dinamică etc.Mai mult, relaţiile noi apărute într-un sistem pot da naştere la un nou sistem:de exemplu, relaţiile de simbioză între unele alge şi ciuperci au dat naştere la un nou grup sistematic –licheni, cu însuşiri cu totul diferite atît faţă de alge cît şi faţă de licheni.

Cu cît părţile componente ale unui sistem sînt mai diferenţiate, mai specializate în îndeplinirea anumitor funcţii în cadrul întregului, cu atît interdependenţa lor este mai mare, organizarea sistemului este mai avansată , mai complexă, iar integralitatea mai pronunţată, adică caracteristicile noi ale sistemului sînt mai clar conturate .

Fenomenul integralităţii sistemelor ecologice are consecinţe metodologice deosebit de importante. Astfel, se impune ca rezultatele cercetărilor experimentale, de laborator , cu unele populaţii, să fie comparate cu datele din teren (din ecosistemele în care trăiesc, pentru a putea extrapola rezultatele obţinute. De aici, şi necesitatea alegerii unor sisteme de modelare ecologică cît mai adecvate condiţiilor specifice sistemelor biologice cercetate.