Dinamica ecosistemelor naturale-curs introductiv-
Sistem, ecosistem, prezentarea disciplinei
Definiția sistemului
• Sistemul: o parte a realității în care se produce un ansamblu de fenomene, obiecte, procese concepte, ființe sau grupuri interconectate printr-o mulțime de relații reciproce, precum și cu mediul inconjurător și care acționează in comun pentru a realiza obiective bine stabilite. (Boldur –Lățescu ș.a. 1976);
• Sistemele vii: obiecte naturale, formate dintr-o muilțime cvasiordonată de elemente , care împreună cu relațiile și conexiunile lor generează o formațiune integrală oarecare. (Soran, 1979);
• Structura sistemului: mulțimea relațiilor dintre componente și a relațiilor dintre componente și ansamblul său;
• Structura sistemului: totalitatea legilor prezente într-un sistem dat , care determină forma și comportarea lui;
• Starea sistemului: mulțimea caracteristicilor unui sistem la un moment dat .
• Orice schimbare în natura reacției dominante cauzează modificări profunde în structura și comportamentul întregului sistem.
Teoria generală a sistemelor (Forrester)
• Orice sistem este alcătuit din părți independente acțonând în comun pentru un anumit scop;
• Ansamblul legăturilor dintre elementele sistemului și a legăturilor cu întregul constituie structura sistemului;
• Complexitatea sistemului este determinată mai mult de structura sistemului decât de natura componentelor sale;
• Două sisteme cu structuri parțial identice se numesc homomorfe;
• Două sisteme homomorfe vor avea un comportament asemănător, de unde rezultă popsibilitatea simulării;
• Statica unui sistem preexistă dinamicii sistemului;
• In cadrul unui sistem mișcările se realizează prin fluxuri concrete și continue;
• Mediul sistemului – toate fenomenele din afara sistemului, care îl influenţează, sau sunt influenţate de acesta . Sistemul are o structură bazată pe conexiuni directe şi inverse care-i asigură stabilitatea relativă şi condiţionează manifestarea sa ca întreg în raport cu mediul.
Însuşirile sistemului :organizarea•integralitatea
•heterogenitatea componentelor•autoreglarea
•echilibrul dinamic
Ierarhizarea sistemelor (Stugren, 1994)
• Nivelul fizico-chimic;
• Nivelul biologic;
• Nivelul social
Nivelele de organizare sistemică în lumea vie
• Nivelul individual ( eterogenitatea elementelor, relații interne, creștere controlată genetic, multiplicare prin reproducere sexuată sau asexuată);
• Nivelul populațional (mulțime de elemente cvasiomogene, grupuri de indivizi ce aparțin aceleiași specii, proprietăți diferite de ale indivizilor, creșterea nu este controlată genetic și nu este limitată în timp și spațiu, controlul este făcut de către mediul ambiant, se manifestă totuși prin curentul de gene; interacțiuni preponderent bilaterale)
• Ecosistemul (eterogenitate foarte mare, existența unor relații multilaterale, organizarea în rețele ce vor permite expansiunea, creșterea nui este programată genetic, multiplicarea nse face prin procesul de regenerare, care se bazează pe inmulțirea coordonată și controlată a populațiilor;
• Biosfera: totalitatea ecosistemelor de pe planeta Pământ
Eterogenitatea este condiția necesară evoluției în timp și spațiu, cu generarea inevitabilă a ierarhiei.
Definirea ecosistemului
• Ecosistemul: o conexiune funcțională în special trofică a vieții și a mediului, conexiune care acționează ca un factor unificator al biotopului și al biocenozei; (Transley, 1935)
• Ecosistemul: unitate organizatorică elementară a ecosferei, capabilă să asigure în mod de sine stătător, fluxul de energie, precum și reciclarea permanentă a substanțelor, (Botnariuc, 1985).
• Ecologia este știința interacțiunilor vieții cu mediul pe niveleuri supraorganismice, sau biologia ecosistemelor (Stugren 1994),
• Autecologia
• Demoecologia
• Sinecologia
ECOSISTEMUL FORESTIERStructură :
Populaţii de arbori Populaţii de plante autotrofe
Populaţiile de animalePopulaţiile de insectePopulaţiile de păsări
Populaţiile de nevertebrate Litieră
SolPopulaţiile de organisme simbionte
Populaţiile de descompunători
Dinamica ecosistemelorSchimbarea în timp a structurii și a funcțiilor ecosistemelor poartă numele de dinamică.
Dinamica ecosistemului rezultă din combinarea variațiilor și schimbările pe care le suferă independent sau corelat atât biocenoza cât și biotopul. (Doniță, ș.a. 1977).
Stiința care se ocupă cu studiul interacțiunilor dintre mediul extern și componentele ecosistemului, a rezultantelor acestora și a direcțiilor de evoluție, poartă numele de dinamică a ecosistemelor.
Particularități ale disciplinei
• Dinamica ecosistemelor este o parte a ecologiei sistemice;
• Prezintă caracter multidisciplinar;• Prezintă atît caracter teoretic cât și aplicativ;• Este la începuturile dezvoltării sale;• Folosește metode de cercetare specifice
pedologiei, fiziologiei, cenologiei, climatologiei, zoologiei, biometriei;
• Furnizează informație pentru: silvicultură, ecologia peisajului, ecologia perturbărilor,
CE ESTE ŞTIINŢA?
• SCOPUL CERCETĂTORILOR ESTE DE A DEZVOLTA O IMAGINE EXACTĂ, OBIECTIVĂ, DESPRE LUME ŞI DESPRE MODUL CUM EA FUNCŢIONEAZĂ, ÎN SENSUL RELAŢIEI CAUZĂ-EFECT, O IMAGINE FERITĂ DE DISTORSIUNI CARE AR REZULTA DIN STĂRI EMOŢIONALE, PREJUDECĂŢI, GREŞELI SAU DECEPŢII.
• ACEASTĂ IMAGINE REPREZINTĂ SUBIECTUL ŞTIINŢEI.
Performanţa în cercetarea ştiinţifică
Cercetarea ştiiţifică este un “ansamblu de activităţi metodice,obiective, riguroase şi verificabile, al cărui scop este de a descoperi logica, dinamica, sau coerenţa într-un ansamblu aparent aleatoriu sau haotic de date în vederea aducerii unui răspuns inedit şi explicit la o problemă bine circumscrisă sau de a contribuila dezvoltarea unui domeniu al cunoaşterii”. (Legendre, 1993)
11.05.2013 DOCTORAL BURSES AT USV
METODA ŞTIINŢIFICĂ,METODA OBŢINERII DE INFORMAŢII OBIECTIVE
IPOTEZĂ
TEORIE
FAPT
Metoda de cercetare
Metoda sistemică(sisteme, subsisteme,interacţiuni Modelare,simulare,fund-
amentarea deciziei
OBSERVAŢIA
• SE BAZEAZĂ PE UNUL SAU MAI MULTE DIN CELE 5 SIMŢURI DE BAZĂ:VĂZ, AUZ, GUST, MIROS, PIPĂIT
• REZULTATELE TREBUIE SĂ FIE SUBIECTUL CONFIRMĂRII ŞI VERIFICĂRII; OBSERVAŢIA CARE NU POATE FI TESTATĂ, ÎN VEDEREA CONFIRMĂRII SAU VERIFICĂRII NU ESTE VALABILĂ;
• OBSERVAŢIA CARE A TRECUT TESTUL CONFIRMĂRII ŞI VERIFICĂRII ESTE ACCEPTATĂ DREPT FAPT ŞTIINŢIFIC;
IPOTEZA
• DUPĂ EFECTUAREA OBSERVAŢIEI,REACŢIA MENTALĂ AUTOMATĂ ESTE DE A CĂUTA EXPLICAŢIA SA CAUZA EVENIMENTULUI OBSERVAT; DACĂ CAUZA ESTE NECUNOSCUTĂ,PRIMA EXPLICAŢIE NU POATE FI MAI MLT DECÂT O TENTATIVĂ DE GHICIRE, NUMITĂ IPOTEZĂ
• IPOTEZA POATE FI CORECTĂ SAU INCORECTĂ, DE ACEEA TREBUIE TESTATĂ,
• SPECIFIC PROCESULUI DE TESTARE A CONSISTENŢEI UNEI IPOTZE, ESTE UTILZAREA CUVNTELOR “DACĂ…..ATUNCI”
• DACĂ IPOTEZA SE VERIFICĂ DUPĂ MAI ULTE OBSERVAŢII,ATUNCI ESTE ACCEPTATĂ
EXPERIMENTUL
• UNELE IPOTEZE NU POT FI TESTATE NUMAI PRIN OBSERVAŢII DIRECTE, DE ACEEA SUNT NECESARE EXPERIMENTE COMPLEXE;
• EXPERIMENTELE PRESUPUN UTILIZAREA UNUI GRUP EXPERIMENTAL, (TEST) ŞI A UNUI GRUP DE CONTROL (MARTOR)
• DACĂ SUNT MAI MULTE VARIABILE SE CONSTITUIE VARIANTE EXPERIMENTALE,
• MĂRIMEA GRUPULUI ESTE FOARTE IMPORTANTĂ PENTRU SURPRINDEREA VARIAŢIEI INDIVIDUALE DIN INTERIORUL GRUPULUI
• EXPERIMENTUL TREBUIE SĂ FIE REPETABIL ŞI SĂ CONDUCĂ LA ACEAŞI REZULTATE ÎN ACELEAŞI CONDIŢII;
• EXPERIMENTUL PERMITE CERCETĂTORULUI SĂ FACĂ OBSERVAŢII ADIŢIONALE CARE SĂ CONDUCĂ LA NOI IPOTEZE, PROBLEME, TESTE,
PRINCIPII ŞI LEGI NATURALE
• ÎN CURSUL EXPERIMENTELOR ANUMITE FENOMENE APAR PREDICTIBILE FĂRĂ EXCEPŢIE. ASEMENEA FENOMENE SUNT DEFINITE CA PRINCIPII DE BAZĂ SAU LEGI NATURALE;
• O DATĂ DEFINTE, LEGILE NATURALE AU O MARE VALOARE DE PREVIZIUNE,ORICE TENTATIVĂ DE VIOLARE A UNEI LEGI NATURALE FIIND SORTITĂ EŞECULUI,
INSTRUMENTELE ŞI ŞTIINŢA
• ORICE INSTRUMENT NU FACE DECÂT SĂ EXTINDĂ ŞI SĂ CUANTIFICE PUTEREA DE OBSERVAŢIE,
• INSTRUMENTELE TREBUIE SĂ POATĂ FI VERIFICATE ŞI TESTATE PENTRU A FURNIZA O REALĂ REPREZENTARE A FENOMENULUI MĂSURAT
• ETALONAREA ŞI ASIGURAREA UNEI INTERCALIBRĂRI ESTE OBLIGATORIE.
Căile atingerii performanţei în cercetarea ştiinţifică - rezumat -
PerformanţăPerformanţă
2xInspiraţie2xInspiraţie
5xTalent5xTalent
10xExperienţă10xExperienţă
100xProfesionalism100xProfesionalism
1000xMuncă1000xMuncă
11.05.2013 DOCTORAL BURSES AT USV
Scara proceselor dinamicii ecosistemelor
• Timpul ecologic este orientat în sens unic: caracterizat prin creșterea entropiei.
• În fiecare ecosistem producția de entropie crește cu viteză constantă
Dimensiunile temporale Dimensiunile spațiale
substantiv adjectiv Topic choric global
Perioade stabilte astronomic
ziua diurn
luna lunar
anul anual
Perioade măsurate decadic
deceniul Decaanualdecenal
secolul Hectoanualsecular
mileniul Kiloanualmilenar
Mega-
Giga-
Corespondența scalarăSpațiu - timp
Modificările mediului
• Mărimea modificărilor (∆ U );
• Gradientul modificării (∆ U” = ∆ U/ ∆ s );
• Viteza modificării (∆ U” = ∆ U/ ∆ t );
Componentele dinamicii ecosistemelor
Componenetele dinamicii ecosistemelor (Doniță, 1977)
• Ritmurile circadiene;
• Fenofazele și fenaspectele;
• Fluctuațiile anuale și multianuale;
• Succesiunile.
Componentele dinamicii ecosistemelor (Măciuca, A. 2006)
• Dinamica oscilatorie: – Ritmuri circadiene;
– Fenofaze și fenaspecte;
– Fluctuații ciclice;
– Degenerarea;
– Regenerea;
• Dinamica direcțională: succesiunea
Procese dinamice (Cristea, ș.a. 2004)
• Procese dinamice oscilatorii, determinate de dinamica internă, modificări cantitative și reversibile: fluctuațiile, degenerarea și regenerarea;
• Procese dinamice direcționale (succesiuni)
Modificările ecosistemelor forestiere ( Otto, 1994)
• Modificări pe termen scurt și mediu;
• Modificări pe termen lung (succesiuni);
Fenomenele ritmice
• Dinamica ecosistemelor reprezintă o rezultantă complexă dintre variațiile și schimbările pe care le suferă undependent sau corelat atât biocenoza cât și biotopul (Doniță, 1977)
• Ritmicitate exogenă – rezultă din faptul că universul este ritmic structurat (alternața lumină – întuneric; fluxul și refluxul, fazele lunii, succesiunea anotimpurilor;
• Substanța vie are un ritm endogen, care este adaptat la ritmicitatea externă;
• Ritmul endogen este declanșat de factori externi care pot să modifice comportamentul ritmic al speciei;
• Fluctuațiile sunt procese dinamice reversibile, de scurtă durată și includ procese dinamice din cele mai diverse, de la cele periodice (ritmice), până la cele neregulate și imprevizibile (perturbări)(Cristea et.all., 2004)
RITMURILE CIRCADIENE
• Denumirea (lat. circa diem = în jur de o zi);• Adaptarea ritmului endogen al manifestărilor
vitale pe perioada de 24 de ore la alternanța lumină-întuneric (Stugren, B.,1994)
• Activitatea organismelor are 2 faze:– Fotofaza (de lumină)
– Scotofaza (de întuneric)
• Lumina reprezintă indicatorul cronologic care sincronizează perioada de activitate cu rotația Pământului: viețuitoare diurne și nocturne
Ritmuri circadiene la producători
• Organismele diurne sunt în general toți producătorii:– Ritmul proceselor de fotosinteză, transpirație
respirație;– Ritmul creșterii în diametru;– Ritmul creșterii în înălțime;– Ritmul modificării raportului carbon/oxigen;– Ritmul modificării umidității din zona rizosferei;– Deschiderea florilor ;– Orientarea frunzelor;– Căderea frunzelor;
Ritmuri circadiene la consumatori
• Activitatea intensă:– In timpul zilei;
– În amurg;
– În timpul nopții;
– Atât la răsăritul soarelui cât și în amurg;
• Ritmuri: – Monofazice,
– Bifazice;
– Polifazice:
Ritmurile anuale
• Activitățile vitale ale organismelor ssunt sincronizate cu schimbările sezoniere ale factorilor climatici;
• Indicatorii cronologici pot fi: temperatura zilnică; durata zilei; cantitatea de lumină;
• În fiecare sezon ecosistemele prezintă o componentă activă și una pasivă, carte se înlocuiesc sezonier;
• Ritmurile anuale includ ritmurile circadiene;
Bilanțul carbonului la puieții de zâmbru (corelația dintre căldură și bilanțul fotosintetic
Fenofaze și fenoaspecte
• Schimbarea reversibilă afenotipului speciilor care se produc pe parcursul unui an poartă numele de fenofaze;
• Schimbările reversibile înaspectul ecosistemului se numesc fenaspecte; (Doniță,N., 1974);
• Pentru zona temperată a Europei se disting 6 fenoaspecte:– Hiemal (noiembrie –martie)
– prevernal (martie - aprilie)
– Vernal (aprilie – mai)
– Estival (iunie – iulie);
– Seotinal (august – septembrie);
– Autumnal (septembrie – octombrie)
• Știința care se ocupă cu studiul dinamicii fenologice poartă numele de fenologie
Fluctuațiile ciclice
• Fluctuațiile ciclice ale populației reprezintă creșterile sau scăderile periodice ale numărului indivizilor populației;
• Fluctuații anuale;
• Fluctuații multianuale;
• Alternanța speciilor (rata apariției/rata dispariției);
Populație de mărimea N
Emigrație
mortalitate
Imigrație
natalitate
a b
Factori implicați în dinamica
populației (Cristea,2004 )
a =rata apariției de noi indivizib= rata de dispariție
r = dinamica efectivului (a –b)
VĂ MULȚUMESC PENTRU ATENȚIE
Mecanismele dinamicii ecosistemelor forestiere
INTERACȚIUNI
INTERACȚIUNI POZITIVE
INTERACȚIUNI NEGATIVE
SIMBI-OZA
RELAȚIIPROBI-OTICE
INTERAC-ȚIUNISOCIALEPOZITIVE
TOLERANȚA
OPPO-NENȚA
ALELLO-PATIA
CONCU-RENȚA
SCHEMA MECANISMELOR DINAMICII ECOSISTEMELOR
FORESTIERE (OTTO, 1994)
Interacțiuni pozitive
• Interacțiunile pozitive reprezintă relațiile prin care cel puțin unul din parteneri este susținut iar celălalt profită sau nu suferă nici u7n fel de influență;
• Interacțiuni pozitive:
– Obligate;
– Facultative;
Simbioza
• Interacțiunea prin care ambele specii profită din cohabitare; din legătura lor rezultă avantaje fiziologice pentru ambele specii;
• Simbioza mai poate fi defintă ca ”o comunitate vitală prin luptă”;
• Epntru ecosistemele forestiere simbioza poate fi considerată o formă de organizare din care fiecare partener are avantajele sale,
Principalele tipuri de simbioze
• Simbioza între plante superioare și ciuperci (micoriza): ciuperca inlocuiește perii radicelari ai plantei superioare, primind în schimb asimilatele fără a vătăma planta;
• Simbioza intre plante superioare și bacterii (nodozități) la anini și leguminoase: bacteriile livrează substanțe azotate profitând de asimilatele plantei superioare;
• Simbioza algă /ciupercă : lichenii , în care ciuperca îndeplinește rolul rădăcinilor, iar alga (verde sau albastră) rolul frunzelor;
• Simbioza între ciuperci și insecte:anumite insecte de scoarțătransportă ciuperci care trăiesc în galeriile lor;
Micoriza
• Desemnează o legătură strânsă între rărdăcinile fine ale plantelor și ciuperci foarte specializate;
• Tipuri de micorize:
– Ectotrofe;
– Endotrofe;
– Ectendotrofe;
• Se estimează că cca. 5000 de specii de ciuperci și 2000 de specii de arbori formează ectomicorize
Avantajele pentru arbori• Din schimbul de asimilate și energie (arbore)
contra apă și substanțe nutritive (ciupercă) rezultă câteva avantaje evidente:– Aprovizionarea cu apă și substanțe nutritive este
îmbunătățită;– Rezistența arborelui la uscăciune este ridicată;– Ciupercile de micoriză servesc la transportul
asimilatelor de la arbore la arbore (podul de micoriză);
– Mantaua de micoriză are o funcție de rezervor de substanțe nutritive și de carbohidrați:
– Micoriza poate avea rol de protecție mecanică împotriva vătămării rădăcinilor;
– Micoriza poate atenua aciditatea solului sau actiunea tocxică a altor substanțe chimicedin sol:
Instalarea MICORIZEI
• Impfugare cu humus de sub coroana arborilor maturi de zâmbru;
• Instalarea ciupercii (după 2 ani de la impfugare):– Puieti de 1 an (în momentul imfugării): 57%
– Puieți de 2 ani (în momentul impfugării): 65%;
• Procentul mediu de colonizare a rădăcinilor:– Puieți de 1 an: 10.4%;
– Puieți de 2 ani: 40.4%
Efectele micorizării la puieți de zâmbru
Micorizare Lungimea medie a tulpinii Lungimea medie a rădăcinii Creștere
Anul I – cm- Anul II-cm- Anul I-cm- Anul II-cm- -cm-
Puieți fără micoriză
5.70 5.90 9.16 10,70 0.61
Puieți cu miocoriză
5.76 7.27 8.84 12.1 1.21
Diferențe procentuale
+1,4 +23.2 -3.5 +13.1 +98,3
Micoriza la puieții de molid cu instalarea ciupercii Hebeloma mesosphaeum
Egli, Brunner: 2011
2011
Egli, Brunner: 2011
Russula
ochroleuca
Cotinarius
odorifer
Egli, Brunner: 2011
Laccaria
amethystina
Arcangeliella
borziana
Tuber
melanosporum
Egli, Brunner: 2011
Simbioza dintre plante superioare și bacterii
• Simbioza dintre leguminoase și bacteriile genului Rhizobium valorifică azotul din atmosferă punându-l la dispoziția plantelor, prin tansformare în proteine;
• Această formă de simbioză poate fi denumită ”dublu parazitism”, pentru că ambii parteneri sunt exploatați;
Relațiile probiotice
Influența reciprocă prin care un partener exploatează un anumit domeniu al altui partenr fără a-i produce vătămări;
Parecia: vecinătate tolerantă a unor organisnme din alte specii;
Sinecia : Colocuire în ”casele” altor organisme din alte specii;
Epecia: popularea nonparazitară a suprafeței unui corp viu de către altă specie;
Foresia: transportul unei specii de către altă specie,
Interacțiuni sociale pozitive
• Spre deosebire de relațiile probiotice, care se bazează pe contactul direct dintre speciile partenere, relațiile sociale au al bază vecinătatea directă;
• Efectele pozitive ale acestor relații:– Efectul de protecție;
– Efectul de promovare;
– Diviziunea (diluarea)riscului;
– Efectul de atracție;
– Imbunătățirea accesului în sol;
– Influențe chimice favorabile;
– Asolamentul natural (metabioza);
Interacțiuni negative
• Diferitele organisme din cadrul ecosistemului se influențază reciproc dar cu efecte negative, care uneori pot pune în pericol existența unor indivizi sau specii.
Oponența
• Relația care exprimă raporturi de hrănire dintre două specii;
• Predatorism;
• Parazitism;
• Patogene;
• Spre deosebire de concurență, oponența se manifestă rapid direcționat și mortal
Allelopatia
• Unele plante secretă substanțe sub formă de metaboliți cafre împiedică dezvoltarea altor specii;
• Acest gen de interacțiuni se manifestă fie la nivel suprateran fie la nivel subteran;
Cromatogrfie specifică
Schema relațiilor biochimice la nivelul sistemului radicelar
Mo Zâ Sc Jn Rhod. Jun. Vac.
m
V.v.i. Lus. Rub.i
molid
zambru
Scoruș
Jneap.
Schema relațiilor biochimice la nivelul sistemului foliar
Mo Zâ Sc Jn Rhod. Jun. Vac.
m
V.v.i. Lus. Rub.i
molid
zambru
Scoruș
Jneap.
Concurența
• Concurența reprezintă tipul de interacțiuni în care ambii parteneri sunt antrenați într-o intrecere existențială pentru o importantă componentă de mediu într-un spațiu limitat.
• Este cel mai important mecanism al dinamicii forestiere;
• Raporturile de concurență depind direct de vârsta și structura ecosistemului;
• Concurența:– Interspecifică;– Intraspecifică;
Concurența pentru ocuparea spațiului
• Concurența orizontală (la nivelul coronamentului, pentru lumină)
• Concurența verticală (la nivelul etajelor, pentru lumină, apă, căldură)
Concurența intre componentele arborilor
• 1.Raporturile coroană/rădăcină la arbori care se dezvoltă independent (izolați):
– A).proiecția coroanei și proiecția rădăcinilor dețin aceeași arie: în mod normal echilibrul static este asigurat ;
– B).proiecția coroanei este mai restrânsă decât proiecția rădăcinilor: se asigură o bună stabilitate;
– C). Proiecția coroanei este mai mare decât proiecția rădăcinilor: arborele este labil .
2. Raprturile coroană rădăcină în cazul dezvoltării concurențiale a arborilor
• A).devierea laterală a rădăcinilor la arborele dominant;
• B): devierea laterală a rădăcinilor la arborele dominant;
• C). Impingerea în profunzime a rădăcinilor la arboprele dominant;
• D). Împingerea în adâncime a rădăcinilor la arborele dominat;
• E). Indiferent de poziția socială,rădăcinile se intrepîtrun la același nivel.
Concurența în timp
• Concurența de învingere;
• Concurența de echilibru;
• Concurența de perseverență;
Relații de indiferență (toleranța)
• Diminuarea tensiunii concurențiale conduce la creșterea toleranței (mai ales cu înaintarea în vârstă) toleranța interspecifică este mai frecventă decât toleranța interspecifică;
• Toleranța în plan orizontal poate crește dacă speciile dețin o forță concurențială redusă;
• Toleranța în plan vertical crește proporțional cu deschiderea coronamentului;
• Toleranța între speciile de lumină sau între speciile de umbră este limitată;
• Toleranța depinde de fazele de dezvoltare a pădurii.
Evoluția istorică a vegetației
Metoda polenanalitică
Pol de gene
în refugiu
Pol de gene
extinsPol de gene
restrâns
Migrație in mediunefavorabil (din văiSpre altitudini mari)
Migrație în mediufavorabil ( spre sud)
Mărirea polului de geneLărgirea normelor de reacțieElasticitate genetică mare
Micșorarea polului de geneÎngustarea normelor de reacțieSpecializarea pe nișe îngusteElasticitatea genetică redusă
Schema migrației postglaciale în condiții favorabile și
nefavorabile de mediu ( Otto, 1994)
CRONO-LOGIE
ABSOLUT B.C.
OSCILAȚII CLIMATICE
ÎN EUROPA OCCIDENTALĂ
FAZE DE VEGETAȚIE ȘI OSCILAȚII CLIMATICE
ÎN ROMANIA
POP.E., LUPȘA.V., BOȘCAIU. N., 1974 CÂRCIUMARU,
1980,1984
700 HOLOCEN SUBATLANTIC POST-
GLACIAR
FAZA FAGULUI HOLOCEN
SUBBOREAL FAZA MOLID-CARPEN
2250 ATLANTIC FAZA MOLID- CARPEN, STEJĂRIȘ AMESTECAT
5500 BOREAL
6700
8200 PREBOREAL FAZA PIN-MOLID
8800 TARDI-
GLACIAR
DRYAS III TARDI-
GLACIAR
FAZA
PINULUI
EPISODUL PINETE CU
MOLIDIȘURI PUȚINE
ALLEROED EPISODUL PINETE CU
MOLIDIȘURI BOGATE
ERBICENI B
9800 DRYAS II EPISODUL
MESTEACĂN/PINETE ARIDE
NOI
10300 PLEISTO-
CEN
BOELLING EPISODUL PIN MOLID ERBICENI A
11300 DRYAS I PINETE ARIDE VECHI
12000 PRE-
BOELLING
MITOC II
12800
14000 ANGLES
15000
16000
LASCAUX ROMANEȘTI
HERCULANE II17000
18000
LAUGER
PLEISTOCEN
FAZA PINULUIEpisodul pinetelor aride vechi (12000-
11300 B.C.)
• Trecerea de la stepa arctică la pădurea de tip subarctic;
• Polenul de pin deține peste 95%;
• Refugii de molid, parțial de salcie și mesteacăn;
FAZA PINULUIEpisodul pin-molid 11300-10300 B.C.
• Pădurea începe să aibă mai multe specii;
• Molidul atinge 10-15 % din conținutul de polen;
• Este prezent polenul de la sălcii (probabil cele pitice);
• Este depistat polenul de anin;
FAZA PINULUIEpisodul mesteacăn/pinete aride noi
(10300-9800 B.C.)
• Clima este mai caldă;
• Mestecănișuri rărite;
• Molidul se restrânge;
• Pinul este in extindere;
• Sălciile și mesteacănul sunt în extindere;
FAZA PINULUIEpisodul pinetelor cu molidișuri bogate
(9800-8800 B.C.)
• Clima devine mai blândă,
• Molidul este în expansiune (peste 45%);
• Apar elemente de stejăriș; alunul;
• Sălciile și mesteacănul se extind;
FAZA PINULUIEpisodul pinetelor cu molidișuri sărace
(8800-8200 B.C.)
• Clima se răcește;
• Pădurea este mai rară;
• Procentul molidului scade ;
• Pinul ajunge din nou la 70%;
• Limita pădurii coboară cu circa 100 m.
FAZA DE TRECERE PIN-MOLID (8200-6700 B.C.)
• Clima în încălzire, uscată (PREBOREAL);
• Este cea mai dramatică fazaă din istoria pădurilor din holocen;
• Se creionează zonarea pe verticală a vegetației forestiere: la altitudini mari, pin-molid; la altitudini joase, alun și ulm;
FAZA MOLIDULUI CU ALUN ȘI STEJĂRIȘ AMESTECAT (6700-2250 B:C.)
• Cuprinde BOREALUL ȘI ATLANTICUL;• Clima este caldă și umedă; temperaturi cu 2-4 grade mai
ridicate decât cele actuale;• Explozia răspândirii speciilor forestiere;• Se stabilizează etajele de vegetație;• Este maximul răspândirii alunului;• În zonele joase se extind: ulmul ,teiul, stejarii;• Subfaza maximului de stejar (5500 ): molid 65%, stejar
25%;• Subfaza maximului de molid: molid, peste 75%;
FAZA CARPENULUI (MOLIDULUI CU CARPEN) 2250 - 700 B. C.
• Cuprinde subborealul ;
• CLIMA este mai excesivă, respectiv mai umedă și mai rece;
• Predomină amestecurile de stejar;
• Carpenul are cea mai mare extindere în zona de contact FAG-STEJAR;
• Se dezvoltă aninul,
Metoda antracologică
Studiu de caz: OTZTALL
Spectrul speciilor lemnoase în cărbunii de la Thiesjoch
VĂ MULȚUMESC PENTRU ATENȚIE!
Ecologia perturbărilor
Definiție
• Perturbator: eveniment care dereglează un ecosistem, o comunitate sau o populație si care schimbă structura resurselor, disponibilitatea substratului, și mediul fizic al acestora (White et Pickett,1985).
Perturbare: (perturbation – francais )- o neregularitate în funcționarea unui sistem (Le robert Pratique, 2011Perturbare : (perturbation – anglais) – o schimbare în calitatea, comportamentul, sau mișcarea a ceva Oxford Dictionary, 2000Perturbare :(disturbance – anglais ) – acțiunea care deranjează starea normală a ceva (oxford Dictionary, 2000)
În literatura forestieră romînească se propuneutilizarea echivalentului românesc al termenului” disturbance” în traducere ”disturbanță” , adică:deranjament, defectare, tulburare,perturbare, anomalie.(Teodosiu.M., 2012)
Regimul perturbărilor:•O descriere sumară a unui tip de perturbări care se repetă într-un anumit ecosistem într-o unitate de timp.
•Regimul perturbărilor poate fi descris pe baza datelor empirice și a datelor statistice
•Regimul perturbărilor nu este constant în timp
Perturbările: NaturaleAntropice
Perturbarile:- exogene, cu originea în
afara ecosistemului: vînt, zăpadă, secetă,incendii;
- endogene: cu originea în interiorul ecosistemului: atacuri de insecte, patogene;
- complexe: seceta + atacuri +incendii
Clasificarea perturbărilor
Natura perturbărilor (agenților perturbatori)
Intercondiționarea principalilor perturbatori
•Sub raport spațial:� Suprafața medie afectată;
� Distribuția spațială;
•Sub raport temporal:� Frecvența;
� Durata
� Intervalul de revenire;
� Periodicitatea;
•Sub raportul magnitudinii:�Intensitatea (energia descărcată)
�Severiotatea (mortalitatea produsă)
•Alte elemente:�Predictabilitatea;
�Procese declanșate.
Evaluarea perturbărilor (indicatori)
Relația între magnitudinea și frecvența perturbărilor
Manifestarea în timp a unei perturbări
Relația între regimul perturbărilor și diversitate
Relația între magnitudinea disturbanței,diversitate și productivitate
Interacțiunile dintre perturbări ,
pădure, schimbări climatice
Procesele de perturbare se desfășoară în trei
etape: •Manifestarea agentului perturbator(vântul)•Efectul asupra ecosistemului (doborâtura, ochiul)•Reacția de răspuns a ecosistemului (declanșarea
Regenerării, a succesiunii)
Realizarea echilibrului dinamic al ecosistemelor
Definirea proprietăților de reacție a ecosistemului
Stabilitatea ecosistemului: tendința
unui ecosistem de a se menține între
limite constante de variație;
Persistența : durata în timp în care un
ecosistem rămâne într-o stare definită
sau în limite definite
Rezistența: capacitatea unui sistem de a absorbi
sau a disipa perturbările și de a rămâne între limite
definite;
Reziliența : capacitatea unui sistem de a reveni
la starea sau între limitele sale după ce a fost
deturnat de către o disturbanță.
�Determinarea măsurii în care diversitatea poatecontribui la creșterea rezistenței și reziliențeiecosistemului;�Determinarea efectelor perturbărilor asupradinamicii structural-funcționale a ecosistemelor;�Diagnosticarea dinamicii naturale în funcție de
obiectivele gestiunii forestiere;�Determinarea mecanismelor asociate ainteracțiunilorîntre intervențiile silviculturaleși perturbările naturale)
Provocări pentru gospodăria silvică
Doborâturile de vânt – dinamica ochiurilor - Studiu de caz, Finlanda
Doborâturile de vânt:
• în masă;
•izolate
Studiu de caz: codrul secular Slătioara
Distribuţia spaţială a fazelor de
dezvoltare
Actuală Prognozată
Estimarea nivelului echilibrului dinamic in raport cu fazele de dezvoltare
SLATIOARA
Note:
Fazele de dezvoltare: I – Initiala, Ot – Optimala (timpurie), O - Optimala, OT - Optimala(tarzie), T – Terminala, TR –
Terminala cu regenerare D – Degradare , DR – Degradare cu regenerare, R – Regenerare
Prima cifra: nivelul de risc la diversi perturbatoriCifra a doua (cu semn minu): potentialul de reactie la actiunea perturbatorilor
I Ot O OT T TR D DR R Media
3/2 3/2 3/2 3/2 1/1 3/1 1/1 3/1 3/2 2,6/-
1,6
3/1 3/1 3/2 3/2 1/1 2/1 3/2 2/1 2/2 2,4/-
1,4
1/2 2/2 2/2 3/2 3/3 3/1 3/3 3/1 3/1 2,6/-
1,9
1/1 1/2 1/2 2/2 3/3 3/1 3/3 3/1 3/1 2,2/1,8
1/1 1/1 1/2 2/2 3/2 2/2 3/3 3/2 2/1 2,0/-
1,8
1/1 1/1 1/1 1/2 3/2 2/1 3/3 2/1 1/1 1,8/-
1,4
1,7/-1,7 1,8/-
1,5
1,8/-
1,8
1,8/-
2,0
2,3/-
2,0
2,5/-
1,2
2,7/-
2,5
2,7/-
1,2
2,3/-
1,3
Incadrarea fazelor de dezvoltare pe domenii de echilibru
Potentialul de diminuare a echilibrului pădurii naturale în raport cu natura perturbarii
Nota: I= insecte, F=ciuperci; H= ungulate W= vânt; St= stress, S= zapada
Distribuţia spaţială a nivelului mediu de risc la acţiunea
perturbatorilor
Actuală Prognozată
Distribuţia spaţială a nivelului rezilienţei
Actuală Prognozată
Distribuţia spaţială a nivelului echilibrului dinamic
Actuală Prognozată
Strategii pentru diminuarea efectelor perturbărilor Managementul preventiv (înainte de disturbanță:•Reglarea structurii(spațierte, densitate, stabilitatea arborilor;
•Modicficartea structurii llandschaftului;
•Ajustarea compozției,
Managementul disturbanței:•Reducerea ocaziilor de manifestare a disturbanței (foc, insecte, etc.
•Reducerea impactului (rapiditate de intervebnție la foc atacuri,etc.
Managementul rederesării:•Accelerarea reconstrucției (plantații, diversitate, reducerea stressului;
•Reducerea vulnerabilității la viitoare perturbări (reglarea densității,
•reglarea compozițiilor, practicarea răriturilor,
Monitoringul managementului adaptiv:•Evaluarea stării pădurii înainte și după disturbanță;
•Determinarea interacțiunilor dintre disturbanțe
Volumul afectat devânt în Europa (Popa i., 2003)
Suprafața și volumul doborât de vânt în
noiembrie 1995 în D.S Harghita (Vlad, R., 2003)
Reconstituirea
momentului
perturbărilor
pentru valea
Bistriței (Popa. I..,
1999)
Reconstituirea momentului perturbărilor pentru valea Moldovei
(Popa, I., 1999)
Starea actuală a unui arboret este răspunsul la operturbare anterioară în concordanță cu condițiilebiotice și abiotice ale mediului (Chapin, Matson etMooney, 2002; Landres, Morgan et Swanson, 1999).Prezența perturbărilor naturale în ecosistemulforestier, presupune o reorganizare continuă, fapt ceîmpiedică atingerea unui echilibru stabil alarboretului, inducând o stare de echilibru dinamic.
Această reorganizare continuă variază în funcție deintensitatea, tipul, gravitatea și frecvența
perturbărilor.
Evoluția unui arboret cunoaște o dinamică în spațiu șitimp fie că perturbările afectează mari întinderi(incendii, vânt) sau întinderi mai reduse (cădereaunui arbore izolat).
Paradigma echilibrului
•Compoziția speciilor este relativ
constantă întro comunitate silvestră
•Perturbările și succesiunile schimbă
comunitățile dar sunt mai puțin
importante decît climaxul .
•Ecosistemele pot fi înțelese în afara
contextului ecosistemic pentru că
autocontrolul se exercită pe căi
interne
Paradigma dinamicii
•Compoziția influențează echilibrul
bazat pe interacțiunile dintre
perturbări și comunitate;
•Perturbările constituie partea
esențială a ecosistemului și a dinamicii
ecosistemului;
•Ecosistemele trebuie înțelese într-un
larg context spațio – temporal, pentru
că sunt sisteme deschise care la
diferite scări încorporează perturbările
Paradigmele perturbărilor
DINAMICA FENOLOGICĂ
CONSIDERAȚII GENERALE
• Sucesiunea anuală a schimbărilor reversibile ale fenotipului speciilor poartă numele de fenofaze;
• Schimbările de aspect fenotipic se numesc fenoaspecte (fenaspecte);
• Știința care studiază dinamica fenologică este fenologia;
• Fenofazele se determină prin momentele schimbării fenaspectelor, prin observații fenologice;
Fenologia este știința care se ocupă cu studiul
principaleleor fenomene biologice cu caracter
ciclic, vizibile în evoluția anuală a
organismelor vegetale și animale.
(Tomescu, Aurora, 1967)
Fenologia este știința care studiază ciclurile
biologice reversibile și legăturile lor cu
condițiile climatice. ( Globe phaenology,2005)
Specii indicatoare pentru perioada de înflorire
Faza Numele speciilor Perioada înfloririi
0 Nu este precizată
1 Corylus - Leucoyum Prevernal timpuriu
2 Acer platanoides – Anemone nemorosa Începutul prevernalului
3 Prunus avium - Ranunculus Sfârșitul prevernalului
4 Fagus - Lamiastrum Începutul vernalului
5 Sorbus aucuparia – Gallium odoratum Sfârșitul vernalului
6 Cornus sanguinea – Melica uniflora Începutul estivalului timpuriu
7 Ligustrum – Stachis silvatica Sfarșitul estivalului timpuriu
8 Clematis vitalba - Gallium sivatica Estival
9 Hedera - Solidago Serotinal
10 Autumnal
Faze fenologice (fenofaze) Ivan.D., 1979
• A. Faza vegetativă:– 1.pornirea sevei (la arbori);
– 2. umflarea mugurilor;
– 3.Apariția primelor frunzulițe;
– 4.Înfrunzirea în masă;
– 5.Înfrățirea (la graminee);
– 6.Pornirea lăstarilor de înmulțire vegetativă;
– 7.Sfârșitul înfrunzirii;
– 8.Terminarea creșterii lujerilor și tulpinilor;
Faza 1. Muguri în repaus vegetativ
Faza 2. Umflarea mugurilor
Faza 3. Înfrunzirea, vârful frunzelor vizibil
Faza 4. Începutul dezvoltării frunzelor
Faza 5. Dezvoltarea completă a frunzelor
• B.Faza de îmbobocire:– 1. Umflarea mugurilor floriferi;– 2. Formarea bobocilor în masă;
• C. Faza de înflorire:– 1. Apariția primelor flori;– 2. Înflorirea în masă,– 3. Scuturarea în masă a florilor;
• D. Faza de fructificare:– 1.Formarea fructelor;– 2. Dezvoltarea în masă a fructelor;– 3. Începutul coacerii fructelor;– 4. Coacerea în masă a fructelor;– 5. Începutul căderii fructelor;– 6. Sfârșitul căderii fructelor.
• E. Faza de încheiere a vegetației:– 1. Începutul colorării sau uscării frunzelor (tulpinilor la
plantele ierboase);
– 2. Colorarea sau uscarea în masă a frunzelor (tulpinilor);
– 3. Începutul căderii frunzelor;
– 4. Căderea în masă a frunzelor;
– 5. Sfârșitul căderii frunzelor;
• F. Faza de repaus vegetativ:– 0. repaus fără alte caracteristici;
– 1. prezența de frunze sau lăstari verzi;
– 2. Prezența de frunze uscate pe ramuri,
– 3. Vătămări produse de ger, polei, chiciură:
Alte observații fenologice
• Dinamica îngălbenirii și uscării frunzelor din cauze patologice;
• Dinamica diverselor vătămări produse de factori abiotici;
• Dinamica diverselor pagube produse de factori biotici;
• Dinamica diverselor pagube produse de om;
• Dinamica anuală a necromasei (litierei).
Dinamica fenologică în Călimani (versantul nordic)
Specia Altit.-
m-
Data declanșării fenofazei:
Desf.
muguri
înfrunzire înflorire Coacere
fructe
Color.
frunze
Cădere
frunze
I G I S I G I G
Mo 1000 22.5 30.5 5.6 22.5
1250 23.5 30.5 6.6 23.5
1450 31.5 14.6 11.6 28.5
175o 14.6 21.6 25.6 8.6
Zâ 1450 17.5 25.6 11.7 5.7 16.7 24.9
1750 19.5 28.6 16.7 5.7 23.7 24.9
Scoruș 1000 11.5 15.5 18.5 15.6 17.7 17.8 31.8 12.10 16.10 20.10
1450 20.5 17.5 21.5 25.6 23.7 5.9 10.9 4.10 8.10 11.10
1750 21.5 28.5 4.6 9.7 26.7 Br. Br. 1.10 8.10 11.10
Afin 1000 8.5 11.5 15.5 18.5 12.6 27.7 3.8 12.10 16.10 20.10
1250 9.5 12.5 16.5 19.5 16.6 28.7 4.8 10.10 16.10 20.10
1450 10.5 14.5 17.5 21.5 18.6 30.7 6.8 8.10 11.10 18.10
1750 21.5 24.5 31.5 7.6 9.6 3.9 10.9 8.10 11.10 15.10
Data declanșării părincipalelor fenofaze Călimani, 1981
Fenofaza Gradienți fenologici altitudinali pe specii și categorii de altitudini
(zile/100m)
Molid Zâmbr
u
Scoruș Afin
1000/
1450
1450/
1750
1450/
1750
1000/
1450
1450/
1750
1000/
1450
1450/
1750
Desfacerea
mugurilor
2 4.3 0 0.6 2.3 0.4 3.7
Începutul înfrunzirii 0.8 5.7 1.0 0.4 3.6 0.7 3.4
Înfrunzire generală 1.4 4.6 1.6 0,7 4.3 0.4 4.7
Începutul înfloririi 1.4 6.6 0 2.2 4.7 0.7 5.7
Sfârșitul înfloririi 2.3 1.3 1.0 1.4 7.0
Începutul coacerii fr. 3.5 0.7 11.0
Coacerea generală 2.2 0.7 11.3
Colorarea frunzelor -1.7 -1.3 -1.0
Căderea frunzelor
(I)
-1.7 -1.1 -1.0
Căderea frunzelor
(G)
-2.0 -0.4 -1.0
Gradienți fenologici vericali călimani 1981
Fenofaza Suma gradelor pozitive începând cu data de 1ian.pentru
speciile:
Molid Zâmbru Scoruș Afin
Desfacerea mugurilor 246.7 159.7 125.5 101.5
Începutul înfrunzirii 275.7 418.5 149.7 125.5
Înfrunzire generală 322.8 527.6 184.8 149.7
Începutul înfloririi 227.0 484,7 418.5 184.8
Sfârșitul înfloririi 616.1 668.9 360.3
Începutul coacerii fr. 1023.3 728.5
Coacerea generală 1216.9 1100.5 1100.5
Colorarea frunzelor 1268.7 1314.1
Căderea frunzelor (I) 1314.1 1329.9
Căderea frunzelor (G) 1329.9 1344.2
Suma gradelor pozitive pentru declanșarea (sfârșitul) fenofazelor, Călimani 1981
Specia Altitudinea
-m-
Durata fenofazei –zile-
Înfrunzire Înflorire Coacerea fructelor
Căderea frunzelor
molid 1100 6 14
1250 6
1450 7
1750 4
zâmbru 1450 16 11
1750 18 18
Scoruș 1000 7 33 14 4
1450 7 28 7 3
1750 14 17 3
afin 1000 7 25 7 4
1250 7 28 7 4
1450 7 28 7 7
1750 10 32 8 4
Durata principalelor fenofaze, Călimani, 1981
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 50 100 150 200 250 300 350
sum
a g
rad
elo
r p
ozi
tiv
e
numărul zilei calendaristice
Ritmul fenologic 1981
scoruș
afin
Coacerea fructelorDesfacerea
mugurilor
Fenofazele și clima
Clasificarea speciilor după caracteristicile înfloririi
Variația lungimii sezonului de vegetație în perioada 2000 -2009 în centrul Germaniei
Dezvoltarea fenologicăl la fag și stejar în Nordul Germaniei
214
231
207
296284
235
70
7
2114
4
82
17
6153
Lungimea sezonului de vegetație pentru condițiile anului 1952,(Tomescu Aurora, 1955
Dinamica auxologică
Potențial ereditar /geneticabiologia moleculară•Progranme de selectie și
ameliorare, biotehnologii;
•Rata potențială de creștere,
mărimea și longevitatea arborilor;
•Tipul de xilem, arhitectura
coroanei, tipul și adâncimea
sistemului radicelar.
Factorii de mediu / ecologie,pedologie, meteorologie, etc.•Radiația solară, temperatura,
Nutriția minerală,
• Aprovizionarea cu apă, dioxid de
carbon,
•Competiția, dăunători,
•Practici silvotehnice.
Condiții și procese fiziologice / fiziologie•Fotosinteza, metaboliosmul C , N,
•Respirația, translocarea,
•Bilanțul hidric, regulatori de creștere. etc.
Cantitatea și calitatea creșterii /silvicultura, arboricultura•Volumul și calitatea lemnului, fructelor ,semințelor;
•Raportul dintre creșterea vegetativă și creșterea reproductivă;
•Raportul dintre creșterea ramurilor și creșterea rădăcinilor
COMPLEXITATEA PROCESELOR DE CREȘTERE LA ARBORI
Age trend
Climate
5. Aggregate Tree Growth5. Aggregate Tree Growth
Stand
dynamics
Death of
nearby tree
Release after
wildfire
Growth
DINAMICA MODIFICĂRII RADIALE LA FAG IN CURSUL UNEI ZILE (HUSER, SANDRA 2003)
Influența expoziției versanților
asupra modificărilor radiale la fag
Relația dintre modificările radiale diurne la fag și regimul radiativ global ,
pe un versant cu expoziție SW la data de 16.05.2001
Modificările radiale la fag în relație
cu cantitatea de precipitații infiltrate
prin coronament pe parcursul unei
săptămâni,în raport cu
expoziția versanților
Valoarea medie a creșterilor radiale cumulate la fag în raport cu intensitatea tăierii succesive
Valoarea medie a creșterilor radiale cumulate la fag în raport cu clasa Kraft
Valoarea medie a modificărilor
radiale zilnice
Expoziție
tratament
Clasa Kraft
Relația dintre modificările radiale,
infiltrația în coronament,
si expoziție la fag, pe durata
sezonului de vegetație
Reprezentarea schematică a relației dintre creșterea totală și
fazele de dezvoltare
Faza
embrio-
nală
Faza
juvenilă
Auxo-
faza
Faza de
senilitate
Dinamica ecosistemului forestier
• Modificări în timp în structura și funcțiile biocenozei, și biotopului în diverse stadii induse de evoluția auxologică;
• Modificari individuale,( dinamica auxologică)
• Modificări populaționale (dinamica auxologică + procesele competiției intraspecifice)
• Modificări ecosistemice (dinamica auxologică + competiția intraspecifică + competiția interspecifică)
Componentele dinamicii ecosistemului
forestier
• Dinamica dimensională;
• Dinamica efectivelor;
• Dinamica biomasei;
• Dinamica nișelor ecologice;
• Dinamica lanțurilor trofice;
• Dinamica factorilor ecologici;
• DINAMICA STRUCTURII ȘI FUNCȚIILOR ECOSISTEMICE
Fazele de dezvoltare a ecosistemului
forestier (Doniță, N., 1977)
• Faza de constituire a semințișurilor;
• Faza de competiție;
• Faza de diferențiere structurală;
• Faza de maturitate;
• Faza de îmbătrânire.
FAZA DE CONSTITUIRE A
SEMINȚIȘURILOR
• Durata: 3-10 ani;
• Procese: răsărire-lignificare-eliminare
naturală;
• Intensitate: nivele scăzute ale asimilației;
• Sunt avantajate speciile de umbră;
• Presiune competitivă exercitată de ierburi;
• Diversitate ecosistemică ridicată:
Faza de competiție (tinerețe)
• Durata: 10-30 de ani;
• Procese: creștere în inălțime – eliminare
naturală;
• Intensitate :ridicată a proceselor metabolice;
• Nivele scăzute ale competiției interspecifice;
• Reducerea diversității ecosistemice.
Faza de diferențiere structurală
• Durata:30-60 de ani;
• Procese: creștere în înălțime - diferențiere
pozițională – constituirea biogrupelor
• Intensitatea : nivele ridicate ale asimilației,
acumulării biomasei și necromasei;
• Diversificarea componentelor ecosistemice:
nișe și lanțuri trofice.
Faza de maturitate
• Durata: 50 – 100 ani;
• Procese: creștere redusă în înălțime – incepe
fructificația – declanșarea regenerării;
• Intensitate: se reduce asimilația, se atinge
valoarea maximă a creșterii absolute a
volumului pe picior;
• Nivele maxime ale biodiversității;
Faza de îmbătrânire
• Durata: zeci/sute de ani;
• Procese: accentuarea eliminării naturale –
rărire treptată – dezvoltarea regenerării;
• Intensitate: se reduce asimilația, crește
intensitatea regenerării;
• Diversitate biologică : ridicată dar în declin,
crește specializarea nișelor ecologice.
Initiala
Optimala timpurie
Optimala
Terminala
Degradare
Rarire
puternica a
plafonului
superior
Optimala tarzie
Disparitie etaj
superior ?
Regeneraren
aturala ?
Regenerare
Degradare cu
regenerare
Terminala cu regenerare
Reusita regenerarii
?
Str
uct
uri
co
mpl
exeRegeneraren
aturala ?
St
r
u
ct
u
ri
p
ri
m
ar
e Di
ve
rsi
fic
ar
e
U
n
if
o
r
m
i
z
a
r
e
Da
Da
Nu
Da
Nu
Nu Nu
Da
Da
Dinamica succesională
Definție
• Modificările unidirecționale prin inlocuirea
unei biocenoze cu alta poartă numele generic
de succesiune. Prin înlocuirea speciilor se
produce și modificarea mediului biocenozei;
Fazele succesiunilor (Clements, 1928)
• Denudare;
• Pionierat (imigrare);
• Colonizare (eceză);
• Competiție interspecifică;
• Reacție biocenotică;
• Stabilizare (climax);
Dezvoltarea biocenozei de la pionierat la climax constituie o serie (hidroserie, xeroserie)
Cauzele succesiunilor
• După natura factorilor declanșatori :
– Succesiuni biotice ;
– Succesiuni abiotice .
• După originea perturbatorului:
– Succesiuni endogene,
– Succcesiuni exogene
• După natura ciclului succesional:
– Sucesiuni primare;
– Succesiuni secundare
Durata succesiunilor (Doniță, 1977)
• Succesiuni rapide;
• Succesiuni lente;
• Succesiuni seculare;
Succesiuni antropice
• Ecosisteme forestiere naturale;
• Ecosisteme forestiere seminaturale ;
• Ecosisteme forestiere derivate;
• Ecopsisteme forestiere artificiale;
• Ecosissteme forestiere potențiale;
Trăsături generale ale succesiunilor
• Succesiunea presupune creșterea diversității
ecosistemului;
• Succesiunea este un proces discontunuu (discret);
• Biomasa se transformă continuu;
• Metabolismul ecosistemic se perfecționează;
• Procesele energetice sunt ireversibile;
• Relațiile interspecifice capătă un dinamism
caractertistic,
Singeneza păduriiProcesul de constituire a unei biocenoze forestiere
stabile pe un teren neocupat de alte biocenoze poartă
numele de singeneză a pădurii.
• Stadiul de colonizare;
• Stadiul de agregare;
• Stadiul de competiție și consolidare;
• Stadiul de stabilizare;
• Stadiul de climax;
• Stadiul de metaclimax;
KB sau
Regenerare declanşată catastrofal
KR V R
PB
GR A Z
Directii de evoluție a succesiunilor
MODIFICĂRI ANTROPICE ALE ÎNVELIŞULUI VEGETAL AL ROMÂNIEI (după Doniţă, din Geografia României, 1983)
Formaţiuni vegetale Suprafaţa care revenea Suprafaţa ocupată
din învelişul natural (a) în 1963 (b)
km % km %
Pajişti şi tufărişuri alpine 400 0,2 400 0,2
Tufărişuri, rarişti şi pajişti alpine 2400 1 2400 1
Păduri de molid 15000 6,3 11000 4,6
Pajişti secundare de Festuca rubra, Nardus stricta 3800 1,6
Păduri de amestec de fag cu răşinoase 18000 7,6 11500 4,8
Păduri de fag 31000 13,1 19500 8,2
Pajişti secundare de Festuca rubra-Agrostis tenuis 6800 2,9
şi de Agrostis tenuis
Păduri de gorun şi de amestec de gorun 49800 21 12500 5,3
Păjişti secundare de Agrostis tenuis, xerofile 7800 3,3
Păduri de stejar pedunculat şi amestecuri cu stejar 12000 5,1 1900 0,8
pedunculat
Pajişti secundare de Festuca rupicola 5500 2,3
Păduri de cer şi gârniţă 24100 10,1 4500 1,9
Pajişti secundare de Poe angustifolia 400 0,2
Păduri de silvostepă cu diverşi stejari 17500 7,4 900 0,4
Vegetaţie de luncă 16500 6,9 7100 3
Pajişti de silvostepă 20000 8,4 2900 1,2
Pajişti de stepă 16900 7,1 2000 0,9
Stufărişuri 5000 2,1 2500 1
Vegetaţie de mlaştină 1000 0,4 70
Vegetaţie acvatică 7900 3,3 7900 3,3
Culturi agricole, furajere şi vegetaţie segetală 109230 46
Aşezări, drumuri, vegetaţie ruderală 16900 7,1
TOTAL 237500 100 237500 100
Domeniul succesiunilor G-G-G (pajişti şi tufărişuri xerofite)
Domeniul succesiunilor G-P-P (păducel, porumbar, stejar
brumăriu)
Domeniul succesiunilor G-P-J (gorun, stejar, tei,
carpen)
Domeniul succesiunilor G-P-K
(gorun, stejar, tei, paltin de
câmp, frasin)
Domeniul succesiunilor G-P-P (plop
tremurător, alb, anin negru, frasin)
uscat
umed
sărac bogat
Succesiuni în zona de câmpie
Domeniul succesiunii G-G-G
Pajişti alpine,
G-P-P – tufăriş de Alnus viridis
uscat
umed
sărac bogat
Mlaştini alpine
Domeniul succesiunilor G-P-P
Tufărişuri de ienupăr, salcie, scoruş
Domeniul succesiunilor G-P-I
Jnepenişuri, amestec Jn+Mo
Rarişti de molid
Domeniul succesiunilor G-P-K
Amestecuri de molid cu zâmbru
Succesiuni în zona montană superioară (subalpină)
Sucesiune secundară în călimani
Direcții de evoluție
sucesională
în zona afectată de
operațiuni
minere din masivul
Călimani
Tipuri de vegetație:
A – Vaccinium myrtillus/Pinus
mugo/Vaccinium v.ideaea;
B – Deschampsia caespitosa/Salix
caprea/Epilobium angustifolia;
C 1 – Betula pendula/Salix
caprea/Picea abies;
C2 – Deschampsia flexuoasa/Picea
abies/Salix caprea;
D1 – Picea abies/ Hylocomium
splendens/Deschampsia
caespitosa;
D2 – Polytrichum
juniperinum/Deschampsia
caespitosa/Picea abies.
Vă mulțumesc pentru atenție!
Hemerobie
• Hemerobia sau stadiul hemerobic este o
mărime integrată pentru a se determina influenţa antropogenă asupra peisajelor sau habitatelor.
• A fost introdusă în ecologie de către Jalas
(1955), şi a fost mai apoi extinsă de la comunităţile de plante până la geosferă .
Definiție
• Hemerobia a fost definită ca „ un
instrument integrativ de măsură a impactelor tuturor intervenţiilor umane asupra ecosistemelor, fie că sunt voite sau
nu. Gradul de hemerobie este rezultatul impactului asupra unei anumite arii şi
asupra organismelor care vieţuiesc acolo.”
• ( Sukopp, 1976).
Importanță
• Evaluarea gradului de antropizare;
• Evaluarea nivelelor de adaptare a speciilor;
• Stabilirea strategiilor de reabilitare ecologică;
• Stabilirea măsurilor de conservare a habitatelor;
• Evaluarea potențialului de redundanță la
perturbări;
• Evaluarea traectoriilor probabile ale succesiunilor,
Nivelele de evaluare a hemerobiei
• La nivelul peisajelor;
• La nivelul habitatelor;
• La nivelul ecosistemic;
• La nivelul speciilor (ca adaptare și potențial de
reacție).
Clasificarea pădurilor din Austria
Indicele general de hemerobie
Hemerobia habitatelor din Călimani (Elena Cenușă, 2011)
Harta Hemerobiei P.N. Călimani
(Elena Cenușă 2011)
Strategii ecologice la plante
• c = specii competitoare (habitate normale);
• cr = specii competitoare – ruderale;
• cs = specii competitoare – stress tolerante;
• csr = specii competitoare – stress tolerante –
ruderale;
• r = specii ruderale (habitate pioniere);
• s = specii stress tolerante (habitate specializate);
• sr = specii stress tolerante – ruderale;
Nivele de urbanitate la planteUrbanitatea = afinitatea speciilor de plante
pentru a vegeta pe suprafețele urbanizate
• 1 = specii urbanofobe;
• 2 = specii moderat urbanofobe;
• 3 = specii urbanoneutrale,
• 4 = specii moderat urbanofile ;
• 5 = specii urbanofile.
Specia
Potențial
ecologic Hemerob. Strategie Urbanitate
media
fag 3,8 o,m,b, c 2
tei pucios 3,8 o,m,b, c 2
brad 3,6 o,m, c 1
gorun 3,8 o,m, c 2
stejar 3,6 o,m, c 2
Pa M 3,7 o,m,b,c, c 3
Pa C 3,6 o,m,b,c, c 3
La 3,6 m,b, c 1
Te cu f. m. 3,7 o,m,b, c 2
Pi.s 3,6 o,m,b, c 1
Pi.c 4,0 o,m, c 1
Jn 3,8 a,o, c 1
scorus 4,1 o,m,b, c 2
Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu
potențial ecologic ridicat
Specia Pot.ecol. Hemer. Strateg Urbanit.
media
molid 3,08 a,o,m,b, c 1
ulm munt 3,08 o,m, c 2
frasin 3,08 o,m,b,c, c 2
carpen 3,42 o,m,b c 2
plop 3,42 m,b, c 2
mesteacăn 3,17 o,m,b, c 3
sorb (torm) 3,25 o,m, c 1
sorb(dom) 3,17 o,m, c 4
sorb (aria) 3,25 o,m, c 1
jugastru 3,17 o,m, c 2
anin alb 3,25 o,m, c 2
Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu
potențial ecologic mediu
Specia Pot.ecol. Hemerob. Strateg. Urbanit.
media
Anin neg. 2,9 m,b, c 2
mest. Pit. 3,0 a,o, cs 1
cires 2,6 m,b, c 4
velnis 2,6 o,m,b, c 3
tisa 2,8 m,b,c,p, c 2
măr.păd. 3,0 o,m, c 2
păr păd 2,9 o,m, c 1
nuc 3,0 m,b, c 2
salcie alb. 2,7 o,m,b, c 2
Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu
potențial ecologic scăzut
Vă mulțumesc pentru atenție!