Elemente introductive. Sisteme ecologice

1.1. Sistemele
Gasirea unor solutii la problemele de mediu implica intelegerea factorilor care modifica sau regleaza sistemele naturale si sociale. Astfel, inainte de a examina sistemele, ar trebui sa studiem unele proprietati generale ale acestora.

Sistemele pot fi fizice, precum cele formate in ciclurile biologice si chimice care permit fluxul nutrientilor, sau pot fi abstracte, precum un program pe computer sau un model matematic. Unele sisteme sunt inchise fiind izolate de influenta mediului exterior, iar altele sunt deschise putand realiza schimburi de materie, energie sau informatie cu mediul exterior. De exemplu, mlastina artificiala din studiul de caz este un sistem deschis.

Energia solara incalzeste mlastina, care elimina energia radianta (caldura). Apa intra sub forma de ploaie sau zapada si iese prin evaporare sau scurgere, siroire. Substantele nutritive provin din deversarea apelor reziduale fiind depozitate la baza in sedimente si sunt purtate mai departe de organismele care le consuma. Un submarin care calatoreste sub calota glaciara poate fi considerat un sistem inchis.

Unele dintre cele mai importante caracteristici ale unui sistem sunt interconexiunile care se realizeaza intre componentele sistemului si mecanismele de reglare care controleaza caracteristicile sistemului. Unele dintre aceste mecanisme de control pot fi externe fata de acest sistem. Nivelul apei intr-un helesteu este determinat in principal de temperatura si de ploi.

Helesteul in sine are o mica influenta asupra volumului sau. Cele mai interesante mecanisme de reglare insa sunt cele interne. Numarul de pesti dintr-un helesteu este reglat in principal de sursa de hrana, pradare, mortalitate si rata de reproducere.

Uneori produsul final al unui sistem poate servi ca element de intrare al aceluiasi sistem, fiind un proces circular (ciclic) cunoscut ca feedback. Un feedback pozitiv presupune utilizarea produsului final al unui proces pentru a continua acel proces.

Un feedback negativ presupune schimbarea directiei in care evolueaza sistemul. De exemplu, un termostat regleaza temperatura unei camere prin feedback negativ. Cand temperatura camerei devine prea mare termostatul inchide caldura, iar cand temperatura camerei devine prea mica termostatul porneste caldura. Atunci cand procesele reglatoare sunt in echilibru unul cu celalalt se spune ca sistemul este in echilibru dinamic sau in stare de homeostazie (tendinta unui sistem de a mentine constante sau stabile conditiile interne).

In general organismele superioare (mamiferele) prezinta stare de homeostazie. Contrabalansarea efectelor hormonilor, proceselor fiziologice si a actiunilor constiente (rationale) mentin majoritatea functiilor organismului in limite rezonabile.

Mecanismele de feedback din natura pot exacerba sau modera interactiunile atat la scala mare, cat si la scala mica. In mlastina din studiul de caz unele interactiuni actioneaza ca feedback pozitiv, in timp ce altele sunt reglate negativ. Reziduurile metabolice precum ureea si dioxidul de carbon produse de pesti si alte ierbivore actioneaza ca feedback pozitiv prin stimularea cresterii plantelor.

Excesul de biomasa produs plante actioneaza ca feedback negativ prin blocarea luminii solare si reducerea cresterii altor plante. Daca prea multe ierbivore reduc biomasa vegetala sub un nivel critic, atunci nu va fi suficienta hrana pentru pesti actionand din nou ca un feedback negativ. Toate aceste mecanisme de regula mentin in general un echilibru intre organismele helesteului si mediul lor.