EcosistemePerceptia Riscului, Evaluare

si Gestiune

1. Ecosisteme – Definitie/ Exemple

2. Cicluri Biogeochimice

3. Influenta umana asupra ecosistemelor

4. Ecosistemele – Cum lucreaza acestea. Ciclurile de nutrienti. Transfer de energie si masa.

5. Padurea: Transfer de energie si masa intr-un sistem forestierLacul: Structura, Circulatie energiei solare si lanturile alimentare

6. Dinamica populatiilor (Bacterii, Animale, Oameni)

7. Riscul (Perceptie, Evaluare, Gestiune)

Ecologia – stiinta care se ocupa cu studiul interactiunii dintre organismele vii si mediul lor de viata

“oikos” – gospodarie, casa, adapost

“logos” – studiu

“ecologie” – studiul habitatului

Ecosisteme

Un ecosistem este o unitate naturala compusa din toate plantele, animalele si micro-organismele (factorii biotici) dintr-o zona ce interactioneaza impreuna toti factorii fizici (ce nu sunt vii - abiotici) ai mediului. Un ecosistem este o unitate complet independenta de organisme interdependente care impart acelasi habitat. Ecosistemele detin in general un numar de retele alimentare care isi arata interdependenta de organismele din ecosistem

- Biocenoza – constituita de organismele ce interactioneaza traind impreuna intr-un habitat specific (biotop).

- Biotopul - este o zona detinind conditii de mediu uniforme ce constituie un cadru de viata pentru o combinatie specifica de plante si animale. Biotopul este aproape sinonom cu termenul de habitat, dar cind vorbim de habitat ne referim la o specie sau o populatie .. Iar cind ne referim la biotop, ne referim la o comunitate biologica.

Un Biotop si Biocenoza sa asociata prezinta o interactiune continua. Acestia sunt compusii unui ecosistem.

Biomurile (Greaca bios = viata), sunt definite climatic si geografic ca zone prezentind conditii climatice similare ca de exemplu comunitati de plante si animale sau organisme din sol, in general acestea fiind numite ecosisteme. Biomurile sunt definite de factori ca structurile de plante (precum copaci, ierburi …,), tipori de frunze (ca foioase sau conifere), distanta intre plante (padure, savana) si clima.

Un ecosistem are un habitat iar biomul este un tip de habitat major.

Biodiversitatea este caracteristica fiecarui biom. In cadrul biomurilor terestre diversitatea speciilor se coreleaza cu productivitatea primara neta, umiditatea si temperatura.

Biomurile se calsifica in:

- terestre

- de apa dulce

- marine

Climatul este un factor major ce determina distributia biomurilor terestre. Printre cei mai importanti factori climatici se pot enumera:

latitudinea: Arctica, boreala, temperata, subtropicala, tropicala.

umiditatea: zone umide, semi-umide, semi-aride, si aride. - variatia sezoniera : ploile pot fi distribuite evenly de-a lungul anului sau sa fie marcate de variatii sezoniere.

- veri uscate, ierni umede: majoritatea regiunilor terestre au ploi in perioada verii; in zonele corespunzatoare climatului mediteranean ploile se manifesta in timpul iernii.

altitudinea: distibutia tipurilor de habitat variaza cu altitudinea similar cu variatia distributiei habitatelor cu latitudinea.

Clasificarea cea mai raspandita a biomurilor este cea in concordanta cu latitudinea (zonarea in functie de temperatura) si umiditate. Biodiversitatea in general creste de la poli catre ecuator si creste cu umiditatea.

Biomuri terestre Arctice si Sub-artice

Tundra (umide)Taiga (umide) sau paduri boreale de conifere

TemperatePaduri de foioase si mixte (climat umed)Paduri de conifere (umide pana la semi-umide) Temperate savane preerii si arbusti (semi-aride) Paduri mediteraneene, zone de arbusti (cald temperat, semi-umida … semi-

arida cu ierni ploioase)

Tropicale si subtropicalePaduri tropicale si subtropicale de conifere Paduri tropicale si subtropicale de umide Paduri tropicale si subtropicale –zone aridePreerii, savane si zone de arbusti tropicale si subtropicale (semi-aride) Paduri tropicale inundate Preerii si savane inundate (tropical)

Fara o anumita zonaDeserturi si zone de arbusti xerofite (aride)Preerii si arbusti din zone muntoase sau peluze alpine (zona temperata pana la tropicala – la altitudine ridicata)

Biomurile apei

Ape dulciParauri Rauri Fluvii Delte Iazuri Lacuri Ape dulci xerice si bazine endoreice

Ape marine

Polare TemperateTropicaleTropicale – regiuni coraliene

(1) Biomurile

Functionarea biosferei

- Biosfera = un sistem termodinamic mare deschis la influente externe

ATMOSFERA

HIDROSFERA

LITOSFERA

Energie solaraChlorophyll producers (autotrophic)

Consumatorii (heterotrofi)

Producatori de clorofila

(autotrof)

Descompunatorii

Productie: 200 miliarde de tone de materie organica / an (materie seaca)

Miliarde de tone de apa, CO2, Oxigen, Azot, si minerale variate aflate intr-o circulatie permanenta

Funtionarea vietii terestre

- Functionarea vietii terestre este bazata pe doua fenomene fundamentale :

● Asimilarea clorofiliana pentru plante

● Respiratia pentru animale si plante

Ambele opereaza prin doua componente fundamentale:

● cloroplasmul

● mitocondria

Asimilarea clorofilei permite stocarea energiei solare ca energie chimica

Celula vegetala

CO2

Apa

Oxigen

Fotoni

Rezerva de energie pentru necesitatile plantelor

Lantul unor reactii: “descompunerea’ apei, reducerea de CO2 prin sinteza substantelor organice – hidratii de carbon

(RO. glucide)

6 molecule de CO2 6 molecule de

apa 1 molecula glucoza

6 molecule de oxigen (O2)

Respiratia

1 molecula de glucoza

6 molecule de oxigen

6 molecule CO2

6 molecule de apa Energie conservata pentru

necesitatile animalului.

Energia chimica este recuperataCombustia zaharurilor la plante

Marile cicluri bio-geo-chimice

Ciclul bio-geo-chimic al CO2

Acest flux dublu de carbon stabilit intre atmosfera si biosfera este produs de doua procese fundamentale : fotosinteza si respiratie

2.5 GT = incarcarea suplimentara anuala in CO2

CO2: REZERVORUL ATMOSFEREI : 700 GT

CO2 REZERVORUL BIOSFEREI CONTINENTALE: 1800 GT

CO2 REZERVORUL OCEANELOR: 39000 GT

REZERVORUL de carbon – din rocile sedimentare

1 GT = ? tones

FOTOSINTEZA

Prin acest proces, un organism ce are pigmenti de clorofila, utilizeaza energia solara si apa pentru a transforma CO2 din aer in glucoza.

Glucoza poate fi ulterior transformata in amidon, proteine sau celuloza; este parte componenta a structurii oricarei materii vii.

CO2 + Apa

Mineralizare completa

HumusMineralizare incompleta

Conservarea carbonului –incetineste sau blocheaza ciclul carbonului (peat bog;

FR. tourbiere)

Depozitarea de glucoza in radacinile plantelor, rizomi etc

Eliberare de oxigen (O2) Factorii fotosintezei

CO2 Lumina Apa

RESPIRATIE

Zahar

Ciclul apei

INFILTRARE

Ciclul apei rezulta din trei mari tipuri de schimbari:

VAPORI DE APA

EVAPORARE

EVAPOTRANSPIRATIE

PLOAIE

EVAPORAREA OCEANELOR

ACVIFERE

INTOARCEREA LA OCEAN DUPA INFILTRARE (12)

CURGEREA DE SUPRAFATA (28)

- PLOAIE

-EVAPORARE (si Evapotranspiratie ca o forma de evaporare rezultata din metabolismul plantelor)

- INLOCUIREA VAPORILOR DE APA

Schimbarile sunt indicate in 1000 km3 pe an

Ciclul oxigenului

Stratul de ozonEmisii solare de lumina

Radiatii ultravioleteOzon

(33x1015 ) tone de oxigen

110 miloane de tone sunt zilnic reinoite

Oxigen

2 Rezervoare de oxigen ATMOSFERA

HIDROSFERA

In sol exista la 10 cm adancime, 19% oxigen

Fluxul de oxigen prin metabolizare -organisme

Fluxul de oxigen directionat de mecanisme fizice si chimice

Emisii de oxigen prin procese de fotosinteza

Absorbtie de oxigen de catre organismele vii in timpul procesului de respiratie

Schimburile de oxigen APA – AER relationate de fenomene de turbulenta ce directioneaza oxigenarea apelor dulci si sarate

Absorbtia de oxigen in timpul fenomenului de combustie relationat de actiunile umane

Ciclul azotului in solMecanismul circulatiei azotului gazos in BiosferaIntrari Abiotice Intrari Biotice

Fenomene fotochimice si electrochimice

Aport de Azot Nitric in sol:

Bacterii libere din sol

Bacterii libere din apa

Azot Nitric produs de un camp de Trifoi

Azot Nitric produs de bacterii libere:

Productia majora de Azot Nitric (NO2, NO3) este data de organismele vii.

Fenomenele fotochimice si electrochimice atmosferice prezinta numai un rol secundar.

Azotobacterii (aerobic)

Clostridium (anaerobic)

Cianobacterii

(ex.Blue seaweeds)

Photosintesis Anabena

Ciclul Azotului in sol (2)

Aceasta reactie pentru activarea Azot necesita o mobilizare mare de energie (aprox 6 kilocalories/g de Azot)

Azot Gazos Azot Activat Azot Asimilat

Reactia de fixare a Azotului gazos transformat in Azot Proteic de catre bacteriile libere sau simbiotice:

Fluxul de CO2

Fluxul natural de CO2 corespunde unei medii de 100 miliarde de tone (3).

Tarile dezvoltate sunt producatorii majori de CO2

4kg CO2/ zi -Francez

15 kg CO2/ zi -American

1 kg CO2/ zi –African (tari in curs de dezvoltare)

Omul si Biosfera (4 - discutie)

Functionarea Ecosistemului

Un Ecosistem este constituit dintr-o comunitate de vietuitoare asociata mediului sau:

Un Biotop: O Biocenoza : Un Ecosistem :

Ecosistemul functioneaza ca un super-organism conectat la energie solaraproducind continuu viata (materie) organica

Lanturi alimentare (trofice) - intotdeauna exista intr-un ecosistem

- incepand cu plantele care reprezinta hrana pentru animalele ierbivore;

- organismele parazite -

- descompunatorii ce realizeaza simplificarea materiei organice moarte in minerale

Functionarea unui Ecosistem

Retele alimentare

Piramida Energetica

nivel 3

nivel 2

nivel 1

Lantul apei Lantul

pamantului

Elemente de descompunere

Elemente dedescompunere

Padurea: Flux de masa si energie intr-un ecosistem padure

1 calorie = cantitatea de energie necesara pentru a creste temperatura cu un 1 C al unui gram de

apa la 15 C in conditii normale de presiune atmosferica

Picatura de apa

Minerlizare

Elemente de descompunere a apei

Respiratia ierbivorelor

Evapotranspiratie

Respiratia plantelor 1%

Lacul: Structura, Circulatia energiei solare si lanturile alimentare

ZONA DE TRANZITIE

Influenta vantului. Temperatura variabila. Lumina dinabundenta, oxigen si plancton

Lacul: Vedere de ansamblu asupra faunei si florei

Lacul – Schema unui Ecosistem

Eutrofizarea

Functionarea unui ecosistem acvatic in echilibru

Mediile transparente filtreaza razele solare

Mediul acvatic este oxigenat in modcorespunzator

EutrofizareaEutrofizarea

Fazele de eutrofizare

Crapii se dezvolta mai rapid decat pastravii.

Cresterea biomasei animale

Aparitia modificarilor chimice. Descompunereaaeroba

Sedimente bogate in materie organica : acumularide Ph si N

Eutrophisation

Lac Distrofic

Acumularea componentelor toxice

Absenta oxigenului: mediu abiotic.Descompunere aeroba

Modificarile chimice au loc lasuprafata

Mediul acvatic curata mediul acvatic

Dinamica Populatiilor (Bacterii, Animale, Oameni)Caracteristicile populatiei

Numar Structura Crestere

Abundenta

Densitate

Martie

Iulie

Decembrie

mascul femela

11 caprioare11 cerbi tineri

Se refera la numarul de indivizidintr-un anumit mediu

Ex: Piramida de varsta pentrupopulatia de cerbi

Se refera la numarul de indivizidintr-o anumita zona sau unitate

Densitatea pestilor dintr-un mediuacvatic exprimata prin numarul deindivizi pe m3.

Obiectivele fundamentale ale vietii: Crestere si Multiplicare

Model Teoretic : Tendinta de crestere a populatiilor Numar de

indivizi

Capacitatea de receptie a mediului

Crestere teoretica

Rezistenta mediului

Crestere reala

Timp

-Curba reprezinta cresterea populatiei - unul din factorii de constrangere a cresterii este cantitatea de hrana

Riscul

Riscul este un concept ce este bazat pe probabilitatea anumitor intamplari specifice. Tehnic, notiunea de risc este independenta de notiunea de valoare. In general aceasta notiune se foloseste numai pentru a defini impactul potential negativ pentru unele caracteristici de valoare ce pot apare datorita unui eveniment viitor.

Evaluarea riscului este un pas in procesul de gestiune a riscului (management). Evaluarea riscului consta in determinarea valorii de risc cantitativ si calitativ legata de o situatie concreta legata de o situatie concreta si recunoscuta ca pericol (hazard).

Evaluarea cantitativa a riscului necesita calculul a doua componente ale riscului : R, magnitudinea unei pierderi potentiale L, si probabilitatea p ca aceastra pierdere va avea loc (se va intampla).

Riscul = f (Hazard, Vulnerabilitate)

Hazard Natural / Vulnerabilitate

Vulnerabilitate Naturala / Hazard

Ex. – Alunecari de teren (Sion)- Vulnerabilitatea apei subterane (Neblon, Beauring)- Harti de Pericol/Hazard (Nysiros)- Vulcanul …. O multime de pericole

O vale alpina

www.hazneth.ethz.ch

Natural Hazards in an Alpine ValleyZone de hazard natural intr-o vale alpina

roca

grohotis

Sion – Valea Matterhorn-ului (Mont Cervin)

Apa subterana

Risk (Cost A620): Un termen folosit sa evidentieze probabilitatea aparitiei unor daune datorita unui pericol (hazard). Cu privire la apa subterana, se refera la contaminarea posibila ca rezultat al unui eveniment de tip hazard. Acest termen imbina probabilitatea de a se intampla precum si consecintele.

Risk nu reprezinta o marime absoluta ci o masura relativa (de comparatie). Aceasta masura relativa poate fi definita ca produsul probabilitatii ca un anumit eveniment sa produca daune.

Cu ajutorul modelului origine-cale-tinta riscul de contaminare al apei subterane depinde de trei elemente:

• pericolul dat de o anumita activitate contaminanta (originea);• vulnerabilitatea intrinseca a apei subterane la contaminare (calea);• consecintele potentiale ale evenimentului de tip contaminare (tinta este apa subterana).

Evaluarea riscului: Procesul de evaluare pentru a estima impactul potential al unui agent chimic, biologic sau fizic asupra apei subterane.

Evaluarea sau analiza de risc identifica pericolele potentiale sau existente si caile de expunere la contaminare ce trebuie sa fie adresate pentru a gasi suportul de actiuni necesare pentru a proteja apa subterana.

Analiza de evaluarea a apei subterane trebuie sa ia in considerare:

• probabilitatea aparitiei unei contaminari /impact;

• intensitatea unei contaminari/impact potentiale ce afecteaza apa subterana;

• senzitivitatea apei subterane la impactul respectiv .

Originea unei contaminari potentiale a terenuluiSuprafata terenului

SURSA DE APA

1 cale de trecereZona nesaturata

1 tinta: suprafata apei subterane

RESURSA DE APA

2a cale de trecere: acviferul2 tinta:

izvorul/putul de apa

mediumediu

scazut

scazut

scazut

scazut

foarte scazut

foarte scazut

foarte scazut

foarte ridicat

ridicat

ridicatridicat

ridicat

Ris

cVu

lner

abili

tate

Zone

de

haza

rd

Evaluarea riscului privind apele subterane luand in considerare efectele suprapuse ale zonelor de hazard sivulnerabilitate, potrivit procedurii de evaluare a intensitatii riscului

Vulnerabilitatea apelor subterane Harti de intensitate a riscului

Zone de hazard clasificate pentru apele subterane

Zone de hazard neclasificate pentru apele subterane

TECHNICI

SIG

Zone de hazard

Vulnerabilitate

apelor subterane

Curgerea

ridicat scazut

Evaluarea conditiilor de

curgere

scazutridicat

mediu Intensitatea riscului

privind apele subterane

Evaluarea unei harti de intensitate a riscului luand in considerare imprastierea laterala a subtantele de contaminare

Alunecari de teren

- Date - Harti

Un Vulcan