Ecologia biocenozei. Definitia. Aspecte ale structurii si organizarii biocenozelor

Ecologia biocenozei. Definitia. Aspecte ale structurii si organizarii biocenozelor (despre complexul biotic, compozitia specifica, nivelele trofice, grupari ecologice, structura biocenotica, relatia biocenoza - biotop, tipuri de biocenoze, repartitia geografica, specii dominante, structura si organizarea biocenozei, dispersia, reglarea feedback a numarului de indivizi din biocenoze).

Biocenoza este componenta organica a ecosistemului, o parte a acestuia, o unitate funtionala spatial determinata, cu un sistem automat de reglare, o unitate floristico-faunistica-microorganismica rezultata din lupta pentru existenta si atasata de un anumit mediu de viata (Stugren 1965).

Biocenoza (comunitatea biotica) este un grup de fiinte vii, unite prin atractie non-reciproca, supuse actiunii factorilor de mediu, grup caracterizat prin compozitie specific determinata de existenta fenomenului de interdependenta (un subsistem biotic) si ocupa un spatiu bine determinat denumit biotop.

Delimitarea unei biocenoze (subsistem biologic) ca o unitate functionala, se bazeaza pe interactiunile complexe dintre partile care o constituie (plante, ciuperci, animale, microorganisme), bazat pe relatii de interdependenta, de preferinta pentru aceleasi conditii de viata, in lupta pentru existenta necontand categoria sistematica din care acestea fac parte Conexiunile dintre plante si animale sau dintre animale si microorganisme sunt cu mult mai frecvente si mai stabile decat cele dintre plante si plante, animale si animale sau microorganisme si microorganisme.

6.1.2. Aspecte caracteristice ale structurii si organizarii biocenozelor

In natura, populatiile constituite din indivizii diferitelor specii sunt integrate intr-un complex biotic, in care fiecare individ interactioneaza cu altul dar si cu mediul fizic sau chimic. Din punct de vedere functional, organismele vii sunt de neseparat de mediul abiotic si ele constituie biocenoza (comunitatea). Fiind un subsistem al ecosistemului, biocenoza este organizata s functioneaza ca un sistem.

Atunci cand ne referim la structura biocenozei concepem aceasta ca o notiune descriptiva, referindu-ne la compozitia in specii, numarul lor (cantitatea) si distributia lor in cadrul biocenozei. Referirea la compozitia specifica nu inseamna numai enumerarea speciilor cu elaborarea unei liste sistematice de denumiri stiintifice ci implict prezentarea unor date calitative (activitate, modele adaptative, modele comportamentale etc) sau cantitative asupra acestora (model de distributie, biomasa, abundenta, dispersie, dominanta, frecventa etc). Modul de organizare al biocenozei trebuie inteles si functional ceea ce implica descifrarea interrelatiilor existenete intre speciile componente sau intre indivizi pentru a intelege cum au aparut si ce rol au castigat in biocenoza. Aceasta inseamna studiul unor relatii caracteristice (competitie, mutualism, interferenta, coevolutie, rol in lanturile si retelele trofice etc). Studiul corect al biocenozei implica evidentierea nivelurilor trofice (producatori, consumatori, descompunatori) sau a gruparilor ecologice (relatiile dintre specii si mediu, descrierea niselor sau a retelelor ecologice).

Cele mai laborioase studii s-au implicat in intelegerea modelelor referitoare la compozitia biocenozelor (structura), corelarea acestora cu caracteristicile fizice si chimice ale environmentului (biotopului) si explicarea cauzala a acestora si nu in ultimul rind intelegerea interrelatiilor biotice.

Biocenoza nu este absolut dependenta de biotop si ea functioneaza ca un sistem autonom de populatii. Prin interactiunea populatiilor se realizeaza o structura biocenotica a ecosistemului. Autonomia biocenozei in raport cu biotopul se intemeiaza pe lupta pentru existenta.

Acolo unde lipseste lupta pentru existenta, o legatura prin interactiuni si conexiuni diverse si stabile, iar organismele componente nu se constituie in sisteme cu relatii reciproce cu biotopul, nu se formeaza biocenoze

Biocenoza nu este asadar o simpla aglomerare de specii sau organisme, o agregare temporala, trecatoare si ocazionala.

Atat in mediul terestru cat si cel acvatic aceasta atasare si asociere a biocenozei cu biotopul este cracteristica si evidenta. Frecvent ecologii definesc subunitati ale biocenozei: fitocenoza (comunitatea de plante), fungocenoza (comunitatea de ciuperci), zoocenoza (comunitatea de animale), microbocenoza (comunitatea de microorganisme), parazitocenoza (comunitatea organismelor parazite din interiorul altor organisme). In ralitate, chiar daca aceste "subunitati" sunt frecvent folosite, clasificarea ramane una "didactica", deoarece, conform conceptiei lui Gr. Antipa, organismele, plante si animale, se "asociaza" dupa necesitatile care apar ca urmare a luptei lor pentru existenta si nu dupa inrudirea lor. Cand referirea se face la fitocenoza sau zoocenoza este reflectata compozitia taxonomica a biocenozei si nu o grupare ecologica.

Speciile de organisme care constituie biocenoza pot fi intalnite in mediul rural sau urban, la munte sau la cimpie, in mediu terestru sau acvatic, sau in diferite conditii de existenta - umed sau uscat, cald sau rece. Fiecare situatie are structura sa specifica. Pe de alta parte, anumite specii se gasesc numai in anumite zone, fapt ce implica si repartitia geografica. Fiecare continent are rasele sale umane, sau speciile sale de plante si animale domesticite. Din punct de vedere ecologic, al definirii comunitatilor, intereseaza, asa cum am aratat, doar acele grupari de specii si organisme intre care exista interactiuni, sunt definite nivele trofice stabile si grupari ecologice bine individualizate.

Comunitatile naturale include multe specii dar se considera practic imposibil de a cataloga si clasifica toate tipurile de plante, ciuperci, animale si microorganisme dintr-o suprafata mare a mediului. Pe de alta parte nici nu este necesar a face acest lucru deoarece o cracteristica a biocenozelor naturale este aceea ca ele contin putine specii care sunt comune (reprezentate de un numar mare de indivizi si respectiv, de o biomasa mare) si de un numar mare de specii care sunt rare, comparativ, intr-un anumit loc si la un moment dat de timp. De exemplu, intr-o anumita suprafata a unui ecosistem pot exista un numar de 40 specii de plante ierboase, dar din acestea, 4 ocupa circa 80-90% din suprafata respectiva; atentia va fi acordata acestora deoarece, din punct de vedere ecologic, ele vor avea o actiune pronuntata in ecosistemul respectiv. Sunt speciile dominante ecologic. Evident, exista specii rare care au o mare capacitate de a controla biocenoza (ex. rapitorii) si care se numesc specii cheie si care pot avea un deosebit de mare impact in determinarea biodiversitatii biocenozei. Conditii de viata care sunt nefavorabile pentru speciile dominante, pot fi avantajoase pentru speciile rare care tolereaza noile conditii si se adapteaza la acestea, finalizand chiar cu o crestere a abundentei (de ex. daca o anume boala provocata de o ciuperca distruge o anume specie de arbore dominant, locul poate fi luat de una din celelalte specii, initial rare in biocenoza respectiva, dar care poate restabili in timp echilibrul biocenozei). Este cunoscutul fenomen al redundantei (repetitie) care contribuie la asigurarea rezistentei ecosistemului dar raspunsul acestuia vine mult masi tarziu si cu un decalaj uneori semnificativ de mare.

Legat de structura biocenozelor omul este cel care poate asigura mentinerea unei diversitati mari a biocenozelor prin asanumitul peisaj mozaicat (patcy landscape). Astfel, omul a introdus si introduce specii noi pentru a trece de la monocultura monotona la peisajul de "gradina botanica si zoologica" (ex. creste ponderea speciilor lemnoase sau ierboase care inconjoara zone rezidentiale la orase, iar aici se introduc specii de animale noi). Structura biuocenozei si diversitatea depind insa de marimea suprafetei respective (patch size), care trebuie sa corespunda cu cerintele biologice, ecologice si comportamentale ale speciei ce se doreste a supravietui si dezvolta. Marimea acesteia este un factor important in a determina care specie poate supravietui. Daca suprafetele sunt prea mici, fragmentarea excesiva este dezavantajoasa sau daca ea exista atunci trebuie create "coridoare de refugiu" pentru specii, in asa fel ca acestea sa poata "migra" dintr-o zona in alta (Harris 1984). Pe de alta parte, fragmentarea unei paduri originale, inchegate, in asemenea petice poate modifica compozitia pasarilor cantatoare, dar uneori si "peticele" mici pot fi favorabile deoarece pot concentra asa-numitele specii cantatoare de liziera, in aceste zone (Whitchomb si colab. 1981).

Referitor la structura si organizarea biocenozelor sunt importante doua aspecte:

(1) - evidentierea si cunoasterea structurii si organizarii biocenozei dintr-un anumit habitat si

(2) - evidentierea si cunoasterea schimbarilor care au loc in structura si organizarea biocenozei corelat cu schimbarile de la nivelul environmentului, in spatiu si timp.

Realizarea unei structuri si organizari stabile este rezultatul unui sir de interactiuni reusite si nereusite. Toate aceste interactiuni in spatiu si timp dstabilesc un potential adaptativ al speciilor implicate, determinand pe de alta parte si locul lor, abundenta sau productivitatea indivizilor diferitelor specii din biocenoza respectiva. Toate aceste interaciuni sunt permanente, ele au continuitate,iar modificarile se deruleaza in acelasi fel, corelat cu prezenta unor specii noi si extinctia altora. Rezultat al interactiunilor permanente, caracteristicile ecologice ale speciilor sunt schimbatoare rezultat al proceselor logice ale evolutiei. Rezula ca o biocenoza este de fapt un rezultat al schimbarilor si interactiunilor ce au loc in organizarea comunitatii.

Ecologii descriu 3 categorii mari de procese care sunt implicate in definirea structurii si organizarii biocenozei: dispersia, environmentul fizic si environmentul biotic.

Dispersia. De aceasta capacitate dispun multe specii, cu caracteristici ecologice diverse dar totusi putine pot ajunge intr-o suprafata unde sa realizeze o structura biocenotica. Atingerea numarului optim de indivizi si stabilirea unei diversitati biologice depinde in cazul dispersiei, de bariere geografice si ecologice (distanta, curenti de aer sau apa, marimea sursei de dispersie, marimea suprafetei care va fi invadata ca rezultat al dispersiei etc). Este normal ca aceste bariere sa fie relative, deoarece ele sunt in functie de specie, de feiecare organism in parte. Practic barierele de dispersie sunt de fapt toate ecologice (o specie de ocean nu va putea ocupa o suprafata terestra). Exista insa diferente semnificative intre bariere geografice si bariere de habitat. Un "habitat" tip insula, ca element opus unei insule adevarate inconjurata de apa nu va primi numai specii din habitate vecine dar si imigranti din proprile habitate. Viteza de trecere prin bariere este invers corelata cu marimea barierei sursei de dispersia si direct corelata cu marimea barierei sursei receptoare. Pe baza acestui principiu au fost elaborate unele modele caracteristice (MacArthur si Wilson 1967) (Fig. 6-1)

Environmentul fizic Reprezinta mediul de viata, substaratul, suportul

Environmentul biotic Reprezinta totalitatea celorlalte specii implicate in relatii intra- si interspecifice implicand competitie si coexistenta

Modalitati de reglare a numarului de indivizi si specii in biocenoze. Reglarea se refera la mecanisme interne si externe prin care numarul de indivizi dintr-o comunitate poate fi redus sau crescut, pana cand atinge in general un nivel optim care asigura supravietuirea si stabilitatea grupului respectiv. Ca mecanism extern de reglare este influenta biotopului ce actioneaza ca un sistem de factori ai selectiei naturale (vom reveni la relatia biotop - biocenoza). Mecanismul intern consta tocmai in interactiunea componentelor constitutive ale biocenozei intre care exista mecanisme de tip feedback. In acest fel, fiecare element concret al biocenozei este in fiecare moment controlat, reglat, dar si un element de comanda fata de unul sau mai multe elemente din blocul biocenozei (ex. insectele fitofage regleaza numarul plantelor gazda dar si numarul plantelor gazda regleaza numarul insectelor fitofage). Procesul acesta de reglare prin mecanisme interne este insa mult mai complicat. Astfel, pentru exemplul de mai sus, trebuie precizat ca si alte elemente ale biocenozei (ex. insecte pradatoare, virusuri, paianjeni, pasari insectivore, mamifere insectivore) pot regla numarul insectelor fitofage si plantele gazda ale acestora.

Astfel, acest sistem automat de reglare si control al biocenozei este un sir de elemente in care rezultatul fiecaruia depinde de starea celui precedent si urmator (aceasta aminteste de lantul Markovian). Mai mult, in biocenoza lucrurile sunt si mai complexe deoarece starea unui element nu depinde numai de cel anterior si cel "de dupa " ci de toate elementele sirului si toate starile anterioare ale biocenozei, privita istoric (ca evolutie in timp) (Fig. 6-2)

Fig. 6-2. Reprezentarea schematica a mecanismelor de reglare de tip feedback, a numarului de indivizi si specii in biocenoze (detalii in text) (dupa Stugren 1965).

Autoreglarea numarului de indivizi sau specii in biocenoza este un rezultat al luptei pentru existenta. Am aratat deja ca biocenoza nu este doar o aglomerare intamplatoare de indivizi. Conceptul ca ea este "un ansamblu de specii care ocupa o suprafata data", a constituit subiectul unor lungi dispute intre ecologi. Este biocenoza o "colectie de populatii diferite care exista impreuna pentru ca au cerinte similare fata de mediu" ?. Si in acest caz au fost raspunsuri contradictorii. Un lucru este cert: in procesul de autoreglare, fiecare populatie a unei specii actioneaza in sensul asigurarii existentei si supravietuirii sale, prin crestere, dezvoltare, reproducere, supravietuire, comportament. O serie de macanisme interne vor elimina o serie de indivizi necorespunzatori. In cadrul populatiei altor specii se intampla la fel. Astfel fiecare specie in sine este influentata de o alta specie. Se realizeaza un complex de subsisteme binare care actioneaza unul impotriva altuia (individ contra individ; populatie contra populatie). Asemenea subsisteme binare, unite prin conexiuni reciproce se numesc biosisteme (ex. fluture - floare; virus bacteriofag - bacterie; viermele de galbeaza - oaia; protozoarul care transmite malaria - tantar; larva insectei fitofage - frunza plantei gazda; lup - oaie; vaca - iarba etc). In cadrul fiecarui biosistem partenerii duc o continua lupta pentru existenta materializata sub diverse forme (predatorism, comensalism, mutualism, simbioza etc). Interactiunea poate fi si indirecta, pe cale chimica prin intermediul mediatorilor chimici (allomoni, feromoni, kairomoni, sinomoni, deterenti, repelenti, toxine, marasmine, coline, fitoncide etc).