RELATII INTRE ELEMENTELE MEDIULUI Sistemul si structura

RELATII INTRE ELEMENTELE MEDIULUI

Sistemul si structura • Sistemul-ansamblu de elemente intre care exista relatii reciproce • Structura, funcţionalitatea si dinamica m. i. sunt determinate de relaţii simple sau complexe care se stabilesc între componente, în timp şi spaţiu. • Structura mediului inconjurator cuprinde 3 ctg. de subsisteme – Subsistemul fizic: componente primare (abiotice) – Subsistemul biotic: componente derivate/secundare (biotice) – Subsistemul anatropic

FUNCŢIONALITATEA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR • Tot ceea ce ne înconjoară exista sub 3 forme esenţiale: – substanţă, – Energie – informaţie.

• Relaţii între subsistemele majore ale mediului (fizic, biotic, social). • RELATII INTRE ELEMENTELE MEDIULUI • Relaţii între componentele aceluiasi subsistem unei componente majore a mediului.

• • Relaţiile între componentele mediului înconjurător se clasifică în FUNCTIE DE SUBSISTEM : relaţii între componentele naturale mediului înconjurător care se împart în: relaţii specifice mediului abiotic şi relaţii specifice mediului biotic; – Ex Pentru hidrosferă, litosfera este sediul apelor subterane şi suportul bazinelor de ape de suprafaţă. Astfel, litosfera influenţează cantitatea, chimismul, temperatura, dinamica apelor subterane, ca şi raportul scurgere-infiltraţie, generează viteza, nivelul apelor şi regimul scurgerii. • relaţii între elementele antropice ale mediului (relaţii specifice sistemul social- economic); – Elementul de bază al acestui sistem este omul, specie din sistemul biotic, dar care existenţă raţională, creativă, productivă si aparţine unei structuri sociale. • relaţii între elementele naturale şi antropice ale mediului înconjurător. – Ex. Societatea umană are un impact major asupra caracteristicilor solului prin: despăduriri, păşunat excesiv, culturi neraţionale, utilizarea excesivă a îngrăşămintelor şi pesticidelor, depozitări de deşeuri, schimbând condiţiile climato-hidrice şi procesele geomorfologice ale solului.

Componente primare -substr. geologic -relieful -atmosfera -hidrosfera Componente secundare -vegetatia -fauna interiorul fiecarui subsistem si intre subsisteme se stabilesc o relatii din care deriva proprietatile mediului: -integralitatea -echilibrul dinamic -evolutia -autoreglarea Componente antropice -omul -activitatile sale Relatiile- schimburi de materie, energie si informatie dintre componentele mediului

Tipuri de relatii 1 RELATIILE DE INTERACTIUNE • Toate relatiile din interiorul sistemului sunt relatii de interactiune – Constau in contactul reciproc, material, energetic si informational intre componente – efectul este producerea unor modificari ale compenentelor si functionarii lor. • In majoritatea cazurilor exista o conditionare intre un factor, considerat cauza si rezultatul actiunii lui, efectul (relatie cauza- efect ) – Exemple – Determinismul climatic: • repartitia inegala a energiei solare in fct. de forma pamantului si atmosfera, determina formarea zonelor climatice, care la randul lor determina zonalitatea bio si pedogeografica – Succesiunea de fenomene determinate de gazaele de sera

Relatiile de interactiune se manifesta spatial si temporal 2 RELATIILE SPATIALE Din punct de vedere al repartitiei geografice, relatiile dintre componente sunt relatii spatiale Relatiile spatiale se refera la interactiunile specifice dintre elementele, fenomenele care se gasesc simultan intr-un anumit spatiu geografic tipurile de combinatii dintre elementele mediului sunt in functie de pozitia lor spatiala pe suprafata Terrei, in raport de : - latitudine (zonalitate) - altitudine ( etajare ) marimea spatiului geografic in care elementele mediului interactioneaza este diferita : – Zona (naturala, climatica, biogeografica, pedogeografica) – Etaj (de relief, climatic, biogeografic) – Regiune (naturala, agricola, industriala, urbana) – Areal (padure, pajiste, montan, etc) – Loc (terasa, lunca, versant, asezare)

3 RELATIILE TEMPORALE • Relatiile temporale • Orice interactiune din mediu se produce in timp • Timpul de interactiune este diferit si depinde de – intensitatea si ritmul actiunii cauza-efect • Relatii lente • Relatii rapide • Relatii permanente • Relatii periodice • Relatii sezoniere • Relatii diurne • Relatii intamplatoare

Sudul Islandei -roca dezagrega ta prin inghetdezghet

Un bloc de bazalt afectat de alterare chimica (Brazilia)

• În cazul ecosistemelor, cele mai importante tipuri de relaţii sunt: • – spaţiale, când prezenţa unei specii pe un anume teritoriu este determinată de prezenţa altei specii (vegetaţia parazită pe anumite specii); • – forice, când răspândirea unei specii este asigurată de către alta; • – falorice, când rezultatul activităţii unei specii este folosit de către altă specie; • – trofice sau relaţiile de nutriţie care stau la baza lanţurilor trofice şi presupune consumarea unei specii de către alta (fitoplancton – peşti fitofagi – peşti răpitori – păsări).

• Common Clownfish (Amphiprion ocellaris) in their Ritteri sea anemone (Heteractis magnifica) home. • Both the fish and anemone benefit from this relationship, a case of mutualistic symbiosis

I Relatiile fundamentale dintre elementele mediului incojurator • au rol determinant in structura, • Relatiile fundamentale – functionalitatea, au un caracter global, echilibrul dinamic si manifestandu-se prin evolutia mediului interactiunea terestru geosferelor • Se manifesta sub forma circuitelor globale materiei si energiei

Materia si energia • Circuitul energiei • Circuitul Materiei • In mod esential, pentru materie, Pamantul este un sistem inchis • In mod esential , pentru enerie, Pamantul este un sistem deschis. • Energia stă la baza tuturor proceselor care se produc în natură. Fara enrgie nu ar fi • materia Pamantului, este miscare, schimbare, evolutie, permanent, reciclata viata. – materia este aici de la formarea planetei: nu avem materie noua; • Învelişurile terestre materia folosita in prezent este – se alimentează cu energie aceeasi de la origini. – consumă energie pentru producerea proceselor – Stochează energie pentru perioade diferite de timp.

• circuitele globale • Materia si energ. trec materiei si energiei dintr-o forma in alta, de la o componenta la alta respectand legile gen. ale conservarii materiei si energiei.

Sursele de energie ale Terrei: Bugetul energetic al Terrei • • • Energie cosmică: Energie solară Radiatia solara (99, 97%) Energie telurică – Energia geotermala (0, 013%) caldura produsa de dezintegrarile radioactive din interiorul Pamantului – Energia mareica (0, 002% ) este produsa de interactiunea dintre masa Terrei cu campul gravitational a altor corpuri cosmice (Luna si Soarele – Caldura reziduala de la arderea combustibililor fosili (aprox 0, 007%)

Circuitul energiei în mediu • Sursele de energie ale Terrei: • Energie cosmică: • energie solară (99 %), • Energie telurică: • • geotermală, gravitaţională, geomagnetică geoelectrică.

Energia solară • Functionarea Terrei este conditionata in mod esential de o cantitate constanta de energie solara • 30% din aceasta energie este reflectata de atmosfera, nori si suprafata terestra • 70% este absorbita si apoi pierduda prin radiatia atmosferei si a Pamantului

• din aceasta • 0, 023% este captata de pl. verzi-fotosinteza • • DIN ENERGIA SOLARA PRIMITA DE PAMANT: • 30% -energ. reflectata de atmosfera, nori, suprafata terestra 70% -energ. termica - restul este absorbita de supr. Pamantului • Energia solară absorbită de suprafaţa terestră se distribuie în trei direcţii: – energie absorbită pentru ridicarea temperaturii aerului, solului, apei, care stă la baza circuitelor acestor elemente – energie absorbită pentru schimbări de stare a apei, precum îngheţarea, topirea, evaporarea – energia absorbită sub formă chimică în substanţa vie, fără modificare de temperatură, dar cu modificări de structură ale substanţei

20% 4% 6% sfe r a 6% 64 i 23% transportata spre atmosfera si nori de catre caldura latenta din vaporii de apa (caldura schimabata In timpul transf. starii de agregare) 6% ra dia ta Co dir ec nv ec ca tia a ld eru 7% lu ta fle cta 4% r e % 100 3%absorbita de nori 51% absorbita de uscat si ocean ata pra f ata raf de su p ef 20 %r 16%absorbita de atmosfera t in Pa spa ma tiu ntu de lui cat re su Pa ma % rad ntm iata os in s fer a s patiu i n ori din ri no a d e lec tat ta cta fle 6% re ntu lui de at mo SOARELE

• Energie telurică • • Cantitativ, aceste surse potenţiale nu contează din punct de vedere valoric în bilanţul energetic al planetei, dar din punct de vedere calitativ ele dau dimensiunea complexităţii întrepătrunderilor energetice Energia geotermica (0, 013%) - caldura produsa de dezintegrarile radioactive din interiorul Pamantului – dezagregarea elementelor radioactive genereaza 3 - energia seismică şi cea vulcanică • Energia gravitaţională – este energie potenţială determinată de ridicarea reliefului continental deasupra nivelului oceanului planetar – determina potenţialul de denudaţie al reliefului. – Denudaţia transformă energia gravitaţională în energie mecanică – potenţialul denudaţional al Terrei este evaluat la echivalentul a 1/2 din energia primită de la Soare.

• Forţa gravitaţională se • Maree terestre manifestă şi în (maxim 23 mm) producerea ritmică a • Maree acvatice mareelor (maxim 12 m) • dispun de un potenţial energetic estimat 111016 k. Wh, echivalent cu 5% din fluxul anual al radiaţiei solare.

• • • Unele structuri ale mediului au rolul de stocare a energiilor primare (stocarea în bazinele oceanice) • altele au rolul de a le transporta dintr-un loc în altul (curenţii marini, masele de aer, roca în timpul erupţiilor vulcanice). Fluxul de energie nu trebuie considerat un simplu transfer energetic de la un sistem la altul. Ex: – Energia termică din radiaţia solară directă sau din cea reflectată de suprafaţa terestră în atmosferă, determină încălzirea inegală a maselor de aer pe care le pune astfel în mişcare, determinând apariţia unei forme de energie dinamică. – o parte din energia provenită de la radiaţia solară (radiaţiile albastre şi cele roşii ) este absorbită de clorofilă având un rol esenţial în procesul de fotosinteză care o converteşte în energie biochimică specifică substanţelor organice

• TRANSFORMAREA ENERG. SOLARE IN ALTE FORME DE ENERGIE CONECTEAZA, INTRE ELE, TOATE GEOSFERELE, TOATE COMPONENTELE MEDIULUI • Ea genereaza – toate fenomenele meteo – energia cinetica a vantului, apelor curgatoare, valurior, ghetarilor, care modeleaza continuu suprafata terestra

ex. ENERG. TERMICA RADIANTA A SOARELUI ENERG TERMICA A USCATULUI SI A OCEANULUI ENERG. CINETICA A VANTULUI, VALURILOR, APEI CURGATOARE

San Mateo Ian 1977 viteza de deplasare: cativa m/zi >250 000 t de roca si sol

4. E. potentiala gravitationala 3. E. cinetica 5. E. cinetica ATMOSFERA LITOSFERA Dezintegr. izotopilor de U si K 2. E. termica magma Topirea rocilor 1. E. nucleara Topirea rocilor ASTENOSFERA MANTA Energia interna a Pamantului

• Peisaje echilibrate – Peisaje naturale slab afectate de activitatea umană, în care energia captată este utilizată integral de componentele biotice. • In funcţie de bilanţul energetic (raportul dintre cantitatea de energie intrată şi ieşită), există trei tipuri principale de peisaje naturale: • Peisaje exportatoare de energie – în care energia solară captată iniţial este stocată sub forma de materie organică vegetala şi animală, prin fotosinteză sau prin procese biogeochimice. Materia organică este exportată de către om din locul în care s-a format, deci rezerva de energie înmagazină în ele nu se va regăsii în bilanţul energetic. • Peisaje importatoare de energie – corespunzătoare habitatelor de locuire umană.

Materia • Circuiteloe biogeochimice

Circuitele biogeochimice ale materiei • Din cele 92 elemente chimice din compozitia chimica a Terrei doar aprox 30 intra in compozitia materiei vii – macronutrientii - elemente principalele încorporate în materia vie (95% din masa organismelor vii) sunt C, N, O, H, Ca, K, S, P, Mg – micronutrienţii (Na, Cl, Zn, Co) – ultraelementele (Au, Rb, Cs). • Majoritatea elementelor necesare organismelor si funcţionarii mediului înconjurător nu sunt accesibile direct • ele sunt vehiculate ciclic prin intermediul aerului, apei, solului in cadrul circuitelor biogeochimice ale materiei -

• Termenul “biogeochimic” exprima interactiunile intre organic (bio) si anorganic (geo) prin intermediul elementelor chimice. • Ciclurile (circuitele ) biogeochimice: miscarea si transformarea elementelor si a substantelor chimice prin medii diferite (litosfera, atmosfera, hidrosfera si biosfera) si revenirea lor la starea initiala • Sunt relatii de interactiune intre atmosfera, apa de suprafata, apa subterana, sedimente, sol, plante, animale, oameni.

• În cadrul circuitului biogeochimic, materia trece succesiv prin forme organice şi anorganice. • În circuitul fiecărui element se produc două categorii de procese : – (1) constituirea unuia sau mai multor rezervoare de energie, plasate de obicei în atmosferă, hidrosferă, sau litosferă; – (2) procesele de ciclare activă, fizica, chimica si biologică a elementului dat. Vehiculează elementele si substanţele necesare întreţinerii funcţionalităţii mediului înconjurător.

CICLUL GEOLOGIC Exemple: CICLUL APEI CIRCUITELE BIOGEOCHIMICE (ale materiei) • Circuitul biogeochi mic al carbonului • • Moleculele de CO 2 sunt implicate intr-o serie de procese numite ciclul carbonului, in care atomul lor de C se misca intre diferite depozite naturale. • Carbonul este schimbat si reciclat continuu.

• • • sedimentele carbonatice din litosferă (calcar, dolomit etc. ) conţin cca 2 x 1016 tone carbon atmosfera, cca 7 x 1011 tone carbon sub formă de CO 2 Principalele medii cu rol de rezervor al • carbonului sunt • • hidrosfera 4 x 1013 tone carbon sub formă de carbonaţi şi bicarbonaţi şi 3 x 1012 tone carbon inclus în substanţa organică; biosfera 8 x 1011 tone carbon; • • • humus şi turbă cca 3 x 1012 tone carbon; combustibili fosili (cărbune, petrol, gaze naturale, şisturi şi nisipuri bituminoase, 1013 tone). • Cantitatea de CO 2 acumulată în atmosferă după debutul revoluţiei industriale este evaluată la 270 miliarde tone, la care se adaugă anual 3 miliarde tone În fig. 2 este prezentat

CO 2 FOTOSINTEZA Plantele verzi absorb CO 2 din atmosfera si din apa oceanului energia solara este convertita in energ chimica si stocata in tesuturi CARBUNI RESPIRATIE DESCOMPUNERE Animale Oameni Microorganisme Glucoza, alte subst organice si oxigen

• Fapte: - Carbonul (C) intra in biosfera prin fotosinteza: • CO 2 + H 2 O ---> C 6 H 12 O 6 + O 2 + H 2 O • - Carbonul este returnat biosferei prin respiratia celulara: CO 2 +H 2 O + C 6 H 12 O 6 ---> CO 2 +H 2 O + energy

• • • Human induced changes in the global carbon cycle: - The Earth is getting warmer. -The 20 th century has been the warmest in the last 600 years. -This century is about 1 degree Fahrenheit warmer than last century. - The balance of evidence suggests that burning of fossil fuel (eg. coal, oil, natural gas), which emits CO 2 as a waste, is the cause. - CO 2 is a "Green House" gas - it traps heat at the Earth's surface. (H 2 O vapor and methane are also examples of green house gases) Signs that the climate is warming: - Plants start blooming 8 days earlier in spring than 11 years ago. - Birds from the United Kingom lay eggs earlier. - Buds on trees appear earlier and leaves fall later in the Northern Hemisphere. - Alaska, North West Canada, and Siberia have warmed up as much as 5 degrees Fahrenheit in the last 30 years.

Ciclul oxigenului

• • Facts: Sources of Oxygen: 1) photodisassociation of H 2 O vapor 2) photosynthesis Since oxygen is so reactive its cycling is complex: 1) As a constituent of CO 2 it circulates freely throughout the biosphere. 2) Some CO 2 combines with Ca to form carbonates. 3) O 2 combines with nitrogen compounds to form nitrates. 4) O 2 combines with iron compounds to form ferric oxides. 5) Photosynthesis and respiration 6) O 2 in the troposphere is reduced to O 3 (ozone). Ground level O 3 is a pollutant which damages lungs.

• Circuitul biogeochimic al azotului • Azotul intră în structura aminoacizilor, deci a substanţelor proteice, a acizilor nucleici, a alcaloizilor şi a altor substanţe. • Atmosfera deţine cca 80% din cantitatea globală de azot, restul de 20% fiind depozitat în organismele vii, în humusul din sol şi în unele sedimente organice sau minerale. • Circuitul biogeochimic al azotului , eminamente biologic, poate fi împărţit îndoua subcicluri: • Subciclul I, cu două faze complementare: – nitrificarea, fixarea azotului liber din atmosferă şi introducerea lui în circuit; – denitrificarea, prin care o parte a azotului este restituit atmosferei • Subciclul II, cu două faze complementare: – mineralizarea compuşilor organici cu azot; – biosinteza compuşilor organici azotaţi.

NITROGEN CYCLE

• Circuitul biogeochimic al fosforului • Fosforul intră în alcătuirea acizilor nucleici din ţesuturile vii, a scheletului vertebratelor si în structura fosfoglucidelor şi fosfolipidelor. • Are un rol determinant în procesele de fotosinteză şi de transfer de energie. • Este un element care, alături de azot, determină capacitatea productivă a ecosistemelor • Cele mai mari cantităţi de fosfor natural se găsesc sub formă de apatit Ca 5(PO 4)3, în rocile magmatice, sau ca mineral sedimentar în fosforite. • Deoarece nu are compuşi gazoşi, circuitul fosforului este legat exclusiv de circuitul apei • În mediul terestru se întorc cantităţi mult mai reduse decât cele care ies din el. – Fosforul este un element limitativ al productivităţii biologice a ecosistemelor. – Compensarea deficitului de fosfor se face prin utilizarea îngrăşămintelor fosfatice, (6 -7 mil. tone fosfor pe an) şi a detergenţilor

PHOSPHORUS CYCLE

Ciclul geologic • Rocile de la suprafata P • Raportat la scara timpului sunt maruntite continuu geologic dezagregarea si prin dezagregare, alterare eroziunea rocilor sunt chimica si eroziunea procese relativ rapide: in provocata de vanturi, doar circa 18 mil ani valuri, ape curgatoare, continentele ar fi reduse la ghetari nivelul marii iar pamantul ar fi acoperit complet de • Aceste fragmente sunt ocean transportate ca sedimente in ocean • In realitate aceasta ipoteza este imposibila deoarece • Efectul teoretic al eroziunii rocile se nasc continuu din este reducerea nivelului materia care se recicleaza uscatului pana la nivelul de permanent in astenofera si 0 m al oceanului datorita dinamiciin placilor tectonice

Meteorizare (actiunea agentilor externi) Ciclul geologic sedimentare, compactare racire, consolidare, cristalizare metamorfism ire top magma

Ciclul apei

Nivel de condensare

Ciclul azotului

Etape reper ale ciclului materiei si energiei

• RELATIILE DIN STRUCTURA INTERNA A FIECARUI SUBSISTEM • I. SUBSISTEMUL COMPONENTELO R PRIMARE

• Relatiile intre componentele primare( abiotice) • -sunt de natura fizica si chimica si constau in schimburi de materie si energie intre cele 3 elem. fundamentale mediului AER, APA, ROCI, RELIEF

AER-ROCI • Incalzire atmosferei prin intermediul suprafetei scoartei • Dezagregarea rocilor • Eroziunea eoliana

Sudul Islandei -roca dezagrega ta prin inghetdezghet

Un bloc de bazalt afectat de alterare chimica (Brazilia)

• AER-APA • Reglajul termic realizat de ocean • Schimbul de gaze atmosfera-ocean • Circuitul apei

APA-ROCI • Circuitul apei • Dezagregarea rocilor si modelarea reliefului de catre rauri, ghetari, apa oceanica

II. SUBSISTEMUL COMPONENTELOR DERIVATE( BIOTICE) • Relatii specifice BIOCENOZELOR

• RELATTIILE DINTRE FIINTELE VII • Se manifesta intre specii diferite sau in cadrul aceleiasi specii • Au la baza nevoile alimentare si impulsurile sexuale datorita carora speciile se perpetueaza

• Relatii spatiale: extinderea speciilor unele in raport cu altele (animalele si teritoriul) • Relatii de cooperare • Relatii de competitie • Relatii de nutritie

• Common Clownfish (Amphiprion ocellaris) in their Ritteri sea anemone (Heteractis magnifica) home. Both the fish and anemone benefit from this relationship, a case of mutualistic symbiosis

RELATII INTRE FIINTELE VII • RELATII INTERSPECIFICE (intre fiinte vii din specii diferite)

EXEMPLE • PARAZITISMUL • COMPETITIA • ANTAGONISMUL • COOPERAREA SI COMENSALISMUL • SIMBIOZA

• Male-male interference competition in red deer

• Pollination illustrates mutualism between flowering plants and their animal pollinators.

• The black walnut secretes a chemical from its roots that harms neighboring plants, an example of amensalism.

RELATII INTRASPECIFICE • • VIATA SOLITARA VIATA IN CUPLU VIATA IN GRUP/COLONIE VIATA IN SOCIETATE(GRUP IERARHIC)

-Adesea, aceste relatii determin variatii ale efectivelor animale si vegetale -Prin autoreglare, echilibrul se mentine in tot ecosistemul atat timp cat conditiile de mediu nu se modifica esential

III. RELATIILE DIN SUBSISTEMUL ANTROPIC • Relatii biologice • Relatiile din cadrul societatii(sociale, ec, pol, culturale, afective

RELATII DE NATURA BIOLOGICA • Omul este o specie a lumii vii care, pt. a supravietui, are nevoie de hrana, apa, adapost

Spre deosebire de animale, omul nu se mai adapteaza la mediu in mod instinctual, ci in mod constient si activ. Omul nu mai are specii concurente pt. a supravietui. El si-a creat un mediu artificial si depinde tot mai putin

de vicisitudinile naturii. In schimb, pt. satisfacerea nevoilor din ce mai mari, omul produce, consuma, transforma mediul si ii epuizeaza resursele. In acelasi timp se relationeaza cu semenii sai in cadrul soc.

RELATII SOCIALE • VIATA SOLITARA • VIATA IN CUPLU • VIATA IN FAMILIE • VIATA IN COMUNITATE • VIATA IN SOCIETATE

i a m s i 42% t l z. a n t u l u a I n c ama P p r. a 23% re Radiatia reflectata de atm, nori, praf si Suprafata Pamantului 66% 34% su E Van r ap o v Fo 23% 0, 0 eza in t to s % ri 1 alu t, v SOARELE Radiatii infrarosii de lungime de unda mare (radiatia terestra)