Ecosisteme, macroecosisteme, megaecosisteme

242

Știința ecosistemelor (în engleză încetățenit ca ecosystem science) are deja o jumătate de secol, dar rădăcinile din trecut ale gândirii ecosistemice se pot vedea în profunzimi mai mari. Ecosistemele au început să fie analizate ca entități-de-sine-stătătoare prin lucrările unor naturaliști mai mult geografi decât biologi, precum Alexander von Humboldt (1769-1859); au fost descrise variate tipuri de vegetație precum păduri tropicale, savane, tundre, păduri de foioase din zone temperate, șamd. Se constată că o desprindere de detaliul-detaliului aflat în focusul experților biologi ultraspecializați pe un grup de organisme și o viziune mai largă asupra peisajului, a dus la perceperea existenței acestor entități supraindividuale. A înțelege procesele ecosistemice la scară spațială și temporală relevantă, presupune un calibru intelectual semnificativ, focalizat cu entuziasm pe această parte a realității.

247 Munții Stâncoși – Canada

Ecosistemele sunt entități rezultate din interacțiunea comunităților de specii vegetale, animale, fungice și microbiene între ele și cu mediul de viață; interacțiunile sinergistice produc noi calități ale sistemelor supraindividuale; la nivel ecosistemic apar fenomene noi, diferite și mai complexe decât suma părților componente, mai ales în privința autoreglării la nivel ecosistemic.

243

Dacă vezi un lac de lângă Sighet sau pădurea de pe o oarecare mică insulă tropicală să zicem din Marea Chinei de Sud, poți zice că acela este un ecosistem; dacă iei ansamblul peisajului muntos al Carpaților, sau al Munților Stâncoși din SUA & Canada deja ai putea să îi zici că este fiecare câte un macroecosistem; iar dacă te gândești la Oceanul Planetar, poți să îl definești ca megaecosistem.

580

Fluxurile de materie, energie și informație în cadrul unui ecosistem se derulează atât în cadrul diferitelor specii, cât și a interrelațiilor dintre acestea: fotosinteza, consumarea plantelor, prădătorismul, parazitarea, descompunerea, simbioza, comensalismul șamd, se întrepătrund într-un mod complex… greu (sau imposibil?) de analizat din punct de vedere cantitativ. Cât de mult este un ecosistem un fel de superorganism în care funcționează conexiuni stabilizatoare, și cât de mult este o asociație de organisme care trăiesc împreună conjunctural și fiecare își maximizeză șansele de existență… este încă o întrebare complicată. De la 1. ecologia indivizilor – autecologie (nevoi de mediu, ciclul de viață, relațiile cu alți indivizi șamd), la 2. ecologia speciilor numită și biologia populațiilor (dimensiuni populaționale, natalitate, mortalitate, longevitate medie, fluctuații populaționale) se ajunge la 3. ecologia ecosistemelor, care este ceea ce în esență numim ecologie.

581

Pe la mijlocul secolului 20 ecologul și filosoful Eugene Pleasants Odum (1913-2002) atrăgea atenția asupra apariției calităților noi, de rang mai înalt decât suma părților componente ale ecosistemelor. Gândirea holistică-ecosistemică apare categoric formulată în cartea Fundamentals of Ecology a lui E. P. Odum publicată în 1953; a avut numeroase ediții ulterioare și a rămas decenii principala carte a științelor ecologice; ca idee E. P Odum a publicat 8 cărți în domeniul ecologiei, și cred că îți este clar că fiecare dintre acestea este o valoare. Fratele lui E. P. Odum, Howard Thomas Odum (1924-2002), a publicat în 1971 cartea Environment, Power and Society, în care analizează activitățile societale din perspectivă ecologică-energetică; tot el a publicat în 1983 Systems ecology, o lucrare fundamentală a domeniului; dealtfel, H. T. Odum a publicat 14 cărți în acest domeniu.

A face experimente la dimensiunile continentelor și la scara de timp relevantă pentru transformări ale macroecosistemelor și megaecosistemelor, nu este la îndemâna cercetătorului. El poate însă studia și înțelege niște “experimente naturale”. Experimente ecologice majore pot să fie considerate marile fenomene precum glaciaţiunea cuaternară care a dus la eradicarea ecosistemelor existente anterior pe mare parte din Eurasia şi America de Nord… urmată apoi de repopularea zonelor eliberate de gheaţă. Un alt “experiment” este modul în care au ajuns colonizate diferite insule vulcanice, de la Krakatau la insulele Galapagos şi Hawaii, şi consecinţele biologice ale acestor colonizări prin formarea de noi specii caracteristice locurilor…, endemisme insulare. Contactul uscatului nordamerican şi sudamerican, prin istmul Panama apărut în Pliocen, a făcut posibilă interferenţa unor faune şi flore anterior mai izolate, ceea ce este un alt experiment ecologic relevant…

Ecologia este grandioasă, înțelegerea de acest gen are proporții epice. A înțelege dramatismul unor fenomene precum coliziunea unor flore și faune diferite care ajung în contact ca urmare a unor evoluții geologice sau climatice… impresionant de frumos, și dur totodată. Competiția pentru resurse este acerbă, iar consecința poate să fie surclasarea uneia dintre grupurile competitoare și exterminarea ei în masă; în general se mai păstrează câțiva reprezentanți, unele genuri și specii care au o capacitate mai mare de a face față noilor situații, dar în esență, mare parte a diversității faunelor sau florelor mai puțin competitive ajunge să fie ștearsă de pe fața Pământului. Se păstrează parțial sub forma unor fosile. Despre un astfel de eveniment scrie Ernst Mayr în This is Biology – The Science of the Living World, Harvard University Press 1997, la pg. 213-214: „The effects of such competition are graphically demonstrated when entire faunas or floras come into competition, as happend at the end of the Pliocene when North and South America were joined at the Istmus of Panama. It resulted in the extermination of large fraction of the South American mammal fauna, apparently unable to withstand the competition from invading North American species, althrough added predation was also an important factor. (…) Competition may occur for any needed resource. In the case of animals it is usually food; in the case of forest plats it may be light; (…) Competition is usually far more severe the denser the population.” Îți dai seama că din această “coliziune a două biodiversități”, au rezultat “pierderi colaterale” masive; dispariția a zeci de mii de specii, sau poate sute de mii de specii, despre majoritatea cărora nu știm nimic, și despre o proporție covârșitoare nici nu vom afla vreodată ceva, deoarece ele nu au lăsat fosile – cât timp fosilizarea cere niște condiții mai aparte, greu să existe mai ales pentru organisme mărunte, fără exoschelet mai semnificativ… care trăiesc în păduri umede ecuatorial-tropicale. Te poți întreba, dacă erau oameni de știință pe vremea aceea, apți să înțeleagă fenomenul, ce ziceau oare? Că este o uriașă catastrofă ecologică, sau îl percepeau ca fiind un fenomen natural care a mai avut loc de nenumărate ori în trecutul acestei Planete?

Insula vulcanică Krakatau a avut o erupție masivă în 1883, care a dus la eradicarea vieții de pe acest mic uscat; urmărirea succesiunii vegetale, a instalării diferitelor organisme și consolidarea unui nou ecosistem a fost detaliat analizată pe acest experiment ecologic-natural (descris de Thornton, 1995). Trebuie să fie fascinant să vezi cum pe un bolovan steril, lipsit de viață, ajung prin curenți marini sau pe calea aerului diferite semințe… poate aduse de păsări, se instalează primele plante, cum ajung să se consolideze comunități de novo înființate, cum pe trunchiuri plutitoare ajung câteva șopârle și rozătoare, vin câțiva lilieci în zbor, ceva păsări ajung de pe o insulă învecinată, și încetul cu încetul, pas cu pas, se formează un ecosistem nou și exuberant, plin de viață.

Succesiunea are un anume trend, de la instalarea unor plante ierboase, la tufărișuri și apoi pădure (dacă permit condițiile climatice) – totuși detaliile sunt relativ impredictibile. În This is Biology – The Science of the Living World, Harvard University Press 1997, la pg. 220 Ernst Mayr scrie: „One abandoned pasture in New England may be taken over by white pine and gray birch, another nearby pasture may first be invaded by junipers, bird cherries, and maples. Succession is influenced by many factors: the nature of the soil, exposure to sun and wind, regularity of precipitation, chance colonization, and many other random processes. (…) There is usually a good deal of turnover in species composition even in a mature community, and the nature of the climax is influenced by the same factors that influenced succession. Nevertheless, mature natural environments are usually in equilibrium and change relatively little through time unless the environment itself changes.” Deși după o perturbație de genul incendiilor devastatoare, a rupturilor de vânt, a alunecărilor masive de teren, a defrișărilor șamd pot exista diferențe în compozițiile comunităților pioniere, totuși, cu timpul acestea se atenuează și se manifestă o reinstalare a acelor comunități majore care sunt caracteristice acelui tip de context pedo-climatic. În acest fel, tendințe spre ecosisteme climax se pot observa pe la noi în diferite arii pedoclimatice: există stâncării cu pășuni alpine, apoi zone unde jnepenișurile ar acoperi tot peisajul dacă ar fi lăsate, altele în care pădurea de molid este cea care ar acoperi totul, există etaj al pădurilor de fag, etaj al gorunului și stejarului, zone de silvostepă șamd.

Analizele asupra ecosistemelor pot să fie extrem de variate, de la simple liste de specii ale unor grupe sistematice din cadrul ecosistemului (spre exemplu păsări sau lilieci), până la studii mult mai profunde, privind fluxurile energetice prin rețele trofice, încercare de înțelegere a mecanismelor intime ale acestor entități supraindividuale cu aparente capacități homeostatice. Un ecosistem poate să cuprindă populațiile a sute de mii de specii care ajung să interacționeze între ele și cu mediul abiotic. Cred că îți este clar că a modela matematic o astfel de entitate este o reducere brutală a realităților la o parte infinitezimală pe care cercetătorul o percepe ca fiind importantă (bună situație, nu?). Predicțiile asupra comportamentului unor asemenea sisteme complexe nu sunt ușoare: variații destul de mari ale unor anumite componente nu afectează vizibil funcționarea întregului, pe când schimbări aparent-minore în alte subcomponente pot avea efecte dramatice la scară de sistem…

Subiectele controversate în ecologia ecosistemelor sunt extrem de multe, incluzând aici până și stabilitatea mai mare (sau nu…) a ecosistemelor mai complexe: MacArthur a considerat în 1955 că odată cu creșterea diversității unei comunități crește și stabilitatea acesteia, dar May în 1973 susținea contrariul… iar disputa continuă între specialiști. Oricum, în realitățile ecosistemice naturale, nimic nu are o stabilitate solidificată și imuabilă, ci există procese aflate în derulare, la un mod mai brutal și evident, sau mai subtile schimbări graduale… dar totul se transformă permanent și este în devenire, și așa este de când a apărut viața. Extincții locale sau totale a unor specii, colonizări sau recolonizări, apariția de noi specii pe variatele linii filetice reprezintă nu excepția de la regulă ci regula în fenomenele ecologice-biologice-evolutive privite la scară spațio-temporală mai mare. La pg. 222 în This is Biology, Mayr scrie: „No matter how relatively stable a community may seem to be, it actually reflects a balance between extinction and new colonization. This was first clearly seen by students of island populations and was later formulated mathematically as the law of island biogeography. The smaller the island, the more rapid the turnover of species; (…).” Odată cu fragmentarea habitatelor și distrugerea din punct de vedere biologic a unor mari suprafețe devenite antropizate, apare și pe uscaturi un fel de biogeografie a insulelor… iar consecințele le putem vedea, de multe ori dramatic. Se constată existența unor metapopulații din ce în ce mai fragmentate, cu extincții locale frecvente și mai rare recolonizări, și o pierdere de teren a majorității speciilor sălbatice.

Biodiversitatea unui anumit loc este dependentă pe de o parte de factorii limitativi precum climatul rece sau lipsa de apă: spre exemplu, în zone arctice sau în deșerturi, biodiversitatea este reprezentată de un mic număr de specii. Pe de altă parte, biodiversitatea este dependentă de aspectele geologice (geomorfologice, orografice, vulcanice, carstice, deplasarea plăcilor tectonice, geochimice etc) și biogeografice. Fragmentarea peisajului, diversitatea de habitate și microhabitate este un caracter geomorfologic/ climatic generator de speciație, endemogen, dar și păstrător de relicte. Și mai interesant este caracterul istoric determinant, dependent de originea acelor flore și faune, de vechimea lor în acele locuri și de proveniența din fuzionarea unor flore și faune anterior separate… elemente care duc la o diversitate mai mare. O comparație interesantă privind diferența de diversitate ca număr de specii de arbori în păduri ecuatoriale/tropicale amazoniene și malaeziene și cauzele potențiale ale acestei diferențe apare la pg. 222 în This is Biology, unde Mayr scrie: „Evidently, historical factors, such as the origin of a biota as a result of a fusion of two previously separated biota, as well as the suitability of an area for speciation (such as having many potential geographical barriers), also have a strong influence. This may explain why a given area in Malaysia may have three times as many species of forest trees as an equivalent area in an Amazonian rainforest.”

(…)

(…)

va urma

© dr. Peter Lengyel

PS. Mă gândesc ca prin august 2014 să mă preocup ceva de subiectul acesta destul de pozitiv… să transcriu notițe din caiete… să vedem ce o să iasă🙂 O să pun și niște poze, să se perceapă despre ce este vorba.

Acest articol a fost publicat în Stiinte Biologice. Pune un semn de carte cu legătura permanentă.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s