Transcript

Datele de contact ale coordonatorului i tutorelui de disciplin: Conf. dr. Victor Surugiu e-mail: [email protected] Propuneri tematice pentru activiti tutoriale: 1. Proprietile apei 2. Asociaii de organisme acvatice 3. Apele dulci 4. Apele marine Obligaii mimime ale studenilor n vederea promovrii examenului - participarea activ la activitile tutoriale (AT) - prezena obligatorie la activitile asistate (AA) Modul de stabilire a notei finale: - notele obinute la verificrile pe parcurs 75% - activitatea n cadrul orelor de activiti asistate 25% Teme de licen ce pot fi abordate n cadrul disciplinei 1. Cercetri asupra macronevertebratelor acvatice din lacul/rul 2. Cercetri asupra speciei de la litoralul romnesc al Mrii Negre 3. Determinarea calitii apei din rul conform Indicelui Biologic General Standardizat (IBGN) 4. Evaluarea eficienei staiei de epurare a apei uzate din municipiul/oraul ... cu ajutorul Indicelui Biotic al Nmolului

CuprinsIntroducere........................................................................................................................................ 3 1. Proprietile apei ........................................................................................................................... 4 1.1. Structura molecular a apei ................................................................................................... 4 1.2. Proprietile fizice ale apei ..................................................................................................... 5 1.2.1. Tensiunea superficial .................................................................................................... 5 1.2.2. Vscozitatea.................................................................................................................... 5 1.2.3. Presiunea hidrostatic..................................................................................................... 5 1.2.4. Temperatura.................................................................................................................... 5 1.2.5. Densitatea ....................................................................................................................... 6 1.2.6. Lumina ............................................................................................................................ 7 1.2.7. Micarea apei................................................................................................................ 10 1.3. Proprietile chimice ale apei ............................................................................................... 10 1.3.1. Reacia activ sau pH-ul ............................................................................................... 10 1.3.2. Srurile dizolvate........................................................................................................... 11 1.3.3. Duritatea apei................................................................................................................ 14 1.3.4. Substanele biogene ..................................................................................................... 14 1.3.5. Substanele organice .................................................................................................... 15 1.3.6. Gazele dizolvate n ap................................................................................................. 15 2. Asociaii de organisme acvatice.................................................................................................. 22 2.1. Planctonul ............................................................................................................................ 22 2.1.1. Clasificrile planctonului................................................................................................ 22 2.1.2. Adaptrile planctonului.................................................................................................. 22 2.2. Nectonul............................................................................................................................... 25 2.2.1. Compoziia nectonului................................................................................................... 25 2.2.2. Adaptrile nectonului..................................................................................................... 26 2.2.4. Migraiile nectonului ...................................................................................................... 27 2.3. Neustonul............................................................................................................................. 28 2.4. Pleustonul ............................................................................................................................ 29 2.5. Bentosul ............................................................................................................................... 30 2.5.1. Clasificrile bentosului .................................................................................................. 30 2.5.2. Adaptrile bentosului..................................................................................................... 32 2.6. Perifitonul sau epibioza ........................................................................................................ 32 3. Tipuri de ecosisteme acvatice..................................................................................................... 35 3.1. Apele subterane ................................................................................................................... 35 3.1.1. Apele cavernicole.......................................................................................................... 36 3.1.2. Apele freatice ................................................................................................................ 36 3.1.3. Apele interstiiale........................................................................................................... 37 3.2. Apele curgtoare.................................................................................................................. 37 3.2.1. Factorii de mediu........................................................................................................... 39 3.2.2. Biocenozele apelor curgtoare ..................................................................................... 40 3.3. Lacurile naturale .................................................................................................................. 43 3.3.1. Factorii de mediu........................................................................................................... 44 3.3.2. Biocenozele lacustre ..................................................................................................... 46 3.4. Blile ................................................................................................................................... 49 3.4.1. Factorii de mediu........................................................................................................... 49 3.4.2. Biocenozele................................................................................................................... 50 3.5. Mlatinile .............................................................................................................................. 50 3.6. Apele marine ........................................................................................................................ 55 3.6.1. Clasificarea mrilor ....................................................................................................... 55 3.6.2. Configuraia reliefului submarin..................................................................................... 56 3.6.3. Diviziunile biologice ale oceanului................................................................................. 57 3.6.4. Factorii de mediu........................................................................................................... 58 3.6.5. Biocenozele marine....................................................................................................... 64 Bibliografie ...................................................................................................................................... 722

IntroducereHidrobiologia este o ramur a biologiei care se ocup de studiul organismelor acvatice, al populaiilor i comunitilor acestora, de interrelaiile i de legturile cauzale dintre organismele acvatice, precum i dintre acestea i mediul lor nconjurtor (Zernov, 1949). Vieuitoarele din ap sunt denumite i hidrobioni. Prin mediul nconjurtor se nelege totalitatea factorilor abiotici bazinul acvatic mpreun cu caracteristicile sale fizico-chimice i a factorilor biotici interaciunile dintre organisme. Pentru explicarea originii, naturii i rspndirii bazinelor acvatice, precum i a diferitor procese care au loc n mediul acvatic, hidrobiologia face apel la numeroase discipline ca fizica, hidrochimia, geografia, hidrogeologia, hidrologia, etc. Fizica descrie fenomenele mecanice, termice i optice din ap. Hidrochimia stabilete compoziia chimic a substanelor dizolvate n ap i reaciile chimice din mediul acvatic. Hidrologia pune la dispoziia hidrobiologiei cunotine asupra dinamicii maselor de ap i a componentelor minerale. Geologia i hidrogeologia ofer date asupra naturii fundului i originii bazinelor acvatice. Geografia contribuie la cunoaterea rspndirii bazinelor de ap n funcie de latitudine, relief, clim etc. Astronomia permite nelegerea i cunoaterea importanei mareelor. Hidrobiologia apeleaz n permanen i la celelalte discipline biologice precum botanica, zoologia, microbiologia, fiziologia vegetal i animal, etologia, biogeografia, morfologia i anatomia, etc. Fiind o tiin ecologic, de sintez, complex, hidrobiologia se sprijin n primul rnd pe ecologia general de la care folosete principiile de baz n studiul interaciunii dintre organisme i ntre acestea i mediu. Din acest motiv hidrobiologia mai poate fi denumit i ecologie acvatic. Metodele de cercetare folosite n hidrobiologie sunt cele clasice: observaia, experimentul i analiza, corelarea i interpretarea rezultatelor. n cadrul hidrobiologiei s-au difereniat dou ramuri mari: limnobiologia i biologia marin. Limnobiologia se ocup de studiul vieuitoarelor din apele continentale de suprafa. Iniial, limnobiologia se ocupa numai de studiul organismelor ce populeaz lacurile, dar astzi ea este tiina care studiaz organismele din toate tipurile de ape interioare (ruri, lacuri, bli, zone umede etc.). Unii cercettori desprind din limnobiologie partea ce studiaz modul de desfurare a vieii n apele curgtoare, pentru care rezerv termenul de potamobiologie. n acest caz limnobiologia ar avea drept obiect de cercetare numai studiul vieii din apele stttoare. Antonescu (1963) consider potamobiologia drept un subdomeniu al limnobiologiei. El definete limnobiologia (limnologia) ca fiind tiina care se ocup cu productivitatea biologic a apelor interioare i cu toate influenele cauzale care o determin. Oceanografia biologic sau biologia marin vizeaz studiul organismelor ce triesc n apele marine i oceanice. Mai nou la acestea se mai poate aduga freatobiologia care studiaz organismele din apele subterane. Pe lng importana pur tiinific, hidrobiologia are i o importan practic, studiind procesele ce se petrec n ape i acumuleaz date care permit dirijarea proceselor n scopul mririi productivitii biologice, n general, i a produsului final, n special, de regul cerut de oameni (hran, materii prime, utilizri industriale). Cunoaterea hidrobiologiei poate asigura cunotine care s permit exploatarea resurselor acvatice fr a impieta asupra echilibrului ecosistemelor acvatice i circuitul materiei n natur. Obiectivul general al hidrobiologiei moderne const n studiul proceselor ecologice din hidrosfer n vederea valorificrii complexe a resurselor naturale n alimentaia uman i n industrie. Dintre preocuprile practice ale hidrobiologiei pot fi evideniate cele legate de creterea productivitii biologice ale bazinelor acvatice (halieutica) i, mai nou, cele privind studiul cilor de poluare i de protecie a mediului acvatic (saprobiologie i toxicologie acvatic).

3

1. Proprietile apeiApa este substana care nconjoar toate organismele acvatice. Apa, de asemenea, alctuiete partea cea mai nsemnat a corpurilor tuturor organismelor vii i reprezint mediul n care au loc diferite reacii chimice, att n interiorul, ct i n afara organismelor. n felul acesta, pentru hidrobioni apa este mediu, condiie i resurs de via.

1.1. Structura molecular a apeiMolecula de ap pur este compus din doi atomi de hidrogen (H) i un atom de oxigen (O), adic H2O sau HOH. Atomii de hidrogen sunt legai de oxigen asimetric, formnd un unghi de 10427', astfel nct cei doi atomi de hidrogen se afl la un capt al moleculei, iar oxigenul la cellalt. Legtura dintre atomii de hidrogen i oxigen se face prin intermediul electronilor comuni (legturi covalente), fiecare hidrogen mprindu-i singurul electron cu oxigenul. n felul acesta, oxigenul primete doi electroni necesari pentru a-i completa ultimul strat electronic, iar fiecare hidrogen cte unul. Totui, atomul de oxigen tinde s atrag mai puternic de nucleul su electronii furnizai de ctre atomii de hidrogen. Acest lucru creeaz o uoar sarcin negativ nspre captul oxigenului din molecul, n timp ce ndeprtarea electronilor de atomii de hidrogen produce o uoar sarcin pozitiv la acest capt. Aceast separare electric creeaz o molecul polar, adic un dipol. Natura polar a moleculei de ap face ca polul hidrogenului, care este electropozitiv, s atrag polul negativ (al oxigenului) de la o alt molecul de ap. Aceasta d natere unor legturi slabe ntre moleculele de ap alturate, numite legturi de hidrogen. Aceste legturi reprezint doar aproximativ 6% din tria legturilor covalente dintre hidrogenul i oxigenul din molecula de ap i de aceea se rup i se refac cu uurin (figura 1.1.). Dar anume aceste legturi de hidrogen dintre moleculele de ap nvecinate, ct i polaritatea moleculei de ap, sunt responsabile pentru multe proprieti fizice i chimice unice ale apei. Sarcinile electrice pariale determin creterea reactivitii chimice a moleculei de ap, ceea ce explic faptul c apa este un solvent universal, dizolvnd aproape orice substan. Polaritatea moleculei de ap duce la disocierea moleculelor de electrolii n ioni. Tot datorit dipolilor i punilor de hidrogen apa n natur se ntlnete sub mai multe stri de agregare. Dac molecula de ap n-ar fi polar i n-ar forma legturi de hidrogen ntre moleculele de ap, atunci apa, la temperatura camerei, ar fi fost un gaz i nu un lichid, iar temperatura ei de nghe ar fi mai sczut dect temperaturile ntlnite n cele mai multe locuri de pe suprafaa Pmntului. n astfel de condiii viaa pe planeta noastr ar fi fost imposibil.

Fig. nr. 1.1. Modul de asociere a moleculelor de ap cu ajutorul legturilor de hidrogen (linia punctat)

Dup cum s-a artat, dipolii apei se pot asocia ntre ei, formnd agregate de dou pn la opt molecule care se numesc hidroli: monohidroli H2O, dihidroli (H2O)2, trihidroli (H2O)3, polihidroli (H2O)n, etc. Dup modul de asociere hidrolii pot fi lineari sau agregai. n natur exist un amestec de agregate n care procentul componenilor este strns legat de temperatur. De regul, n starea de agregare gazoas predomin monohidrolii, n starea lichid predomin dihidrolii, iar n starea solid domin trihidrolii (Pora i Oros, 1974).4

1.2. Proprietile fizice ale apei1.2.1. Tensiunea superficial Datorit legturilor de hidrogen moleculele de ap au tendina de a se uni ntre ele, nvingnd forele externe care tind s destrame aceste legturi. Fora care tinde s menin mpreun moleculele de ap se numete for de coeziune. Aceast for face ca pelicula superficial a apei s se comporte ca o membran elastic, putnd susine mici obiecte. Acest fenomen poart numele de tensiune superficial. Tensiunea superficial a apei (72,7103 N/m) este cea mai mare dintre toate lichidele ntlnite cu excepia mercurului. Valoarea tensiunii superficiale este direct proporional cu temperatura i cu salinitatea. Tensiunea superficial condiioneaz fenomenul de capilaritate i de umectare. Dac fora de coeziune dintre moleculele aceleiai faze este mai mare dect fora de adeziune dintre faze diferite, atunci corpurile nu se umezesc. Invers, dac fora de coeziune este mai mic dect fora de adeziune, obiectele se umezesc. Fora de atracie dintre moleculele de ap tinde s reduc suprafaa liber a lichidului. De aceea, picturile au forma perfect sferic, iar apa este practic necompresibil. Tensiunea superficial permite existena unor asociaii de organisme legate de pelicula superficial a apei, care triesc fie suspendate de aceast pelicul, fie care se deplaseaz pe suprafaa ei (vezi Neustonul). De asemenea, tensiunea superficial are un rol nsemnat n circulaia fluidelor prin corpul plantelor i animalelor. 1.2.2. Vscozitatea Fora de coeziune este responsabil i pentru vscozitatea apei. Vscozitatea este o proprietate care msoar fora de frecare ntre dou mase de fluid ce se deplaseaz una fa de cealalt. Rezistena la curent sau la deplasare este important pentru viteza de scufundare a obiectelor (deplasarea pe vertical) i pentru deplasarea animalelor prin ap (frnarea deplasrii pe orizontal). Pentru a se putea deplasa ntr-un mediu vscos cum este apa, hidrobionii prezint o form hidrodinamic a corpului (vezi Adaptrile nectonului). Vscozitatea apei este relativ mic i descrete odat cu creterea temperaturii. Astfel, la 25C vscozitatea apei este de dou ori mai mic dect la 1C. De aceea, organismele planctonice se vor scufunda mult mai uor n apele mai calde dect n apele mai reci. Vscozitatea apei crete uor i cu creterea salinitii (vezi Adaptrile planctonului). 1.2.3. Presiunea hidrostatic Presiunea hidrostatic reprezint presiunea exercitat de o coloan de lichid datorit atraciei gravitaionale a Pmntului. De aceea, presiunea hidrostatic a apei depinde de nlimea coloanei de ap i de densitatea ei. La o temperatur de 4C n apele dulci presiunea crete cu 1 atmosfer la fiecare 10,3 m adncime, iar n apele marine la fiecare 9,986 m (deci n medie cte o atmosfer la fiecare 10 m adncime). Astfel, la o adncime de 10.000 m coloana de ap de deasupra exercit o presiune de aproximativ 1000 atm sau 1030 kg/cm2. Organismele care triesc la adncimi foarte mari s-au adaptat unor astfel de presiuni uriae deoarece apa din corpul lor prezint aceeai presiune ca i apa din jur. De aceea, dac aceste organisme sunt scoase la suprafa prea repede ele vor muri din cauza producerii dezechilibrului dintre presiunea intern i cea extern. Organismele care pot vieui ntr-un domeniu larg al presiunii hidrostatice se numesc euribate, iar cele care nu suport variaii mari ale presiunii apei se numesc stenobate. 1.2.4. Temperatura Caracteristicile termice ale apei prezint o importan deosebit pentru vieuitoarele acvatice. Temperatura apei exercit att o influen direct asupra metabolismului i fiziologiei lor (ritmuri anuale i diurne, cretere, reproducere), ct i o influen indirect prin modificarea unor proprieti fizice i chimice ale apei (densitate, vscozitate, solubilitatea srurilor i oxigenului etc.). nclzirea apelor este rezultatul unui complex de factori, cum ar fi: absorbia radiaiilor solare i cosmice, energia caloric a atmosferei, condensarea vaporilor de ap, cldura intern a globului i activitatea vulcanic, n timp ce rcirea apelor se datoreaz radiaiei suprafeelor apelor n atmosfer, conduciei cldurii direct n atmosfer i evaporaiei.5

Apa se caracterizeaz printr-o o cldur specific de 100 de ori mai mare dect cea a aerului. De aceea nveliul de ap al pmntului nmagazineaz lent cantiti uriae de cldur, pe care le degaj apoi treptat, fr variaii prea mari ale temperaturii. Amplitudinea variaiilor de temperatur la care sunt supui hidrobionii este considerabil mai mic dect cea din mediul aerian. Astfel, temperatura apei n mri poate oscila ntre 3C i +36C, iar n apele continentale ntre 0 i 45C. Temperatura apelor de suprafa este strns legat latitudine, altitudine i perioada anului, ceea ce creeaz deosebiri ntre cantitatea de cldur primit pe unitatea de suprafa dintre zonele intertropicale i cele temperate i polare. Apele continentale, n funcie de temperatura apei, se mpart n arctice, temperate i tropicale. Datorit curenilor verticali de convecie, valurilor i mareelor se creeaz un transfer permanent de cldur ntre apele de adncime i cele de suprafa. Exist variaii termice sezoniere i circadiene. Amplitudinea variaiilor anuale de temperatur n mri este relativ mic, n general sub 10C. Apele continentale din zona temperat se caracterizeaz printr-o amplitudine anual a temperaturii mai mare, ntre 0C iarna i 30C sau chiar mai mult vara. Variaiile sezoniere de temperatur se resimt pn la aproximativ 200 m adncime. Variaiile termice diurne se resimt numai n pturile superficiale i nu depesc, de regul, 2-3C, exceptnd zonele din imediata apropiere a rmurilor, unde diferenele termice de la zi la noapte pot atinge chiar 5-6C. Temperatura apei are o influen direct asupra intensitii proceselor metabolice din corpul hidrobionilor. Astfel, regula lui Vant Hoff stabilete c ntre limitele normale, compatibile cu viaa, viteza reaciilor metabolice crete de 2-3 ori la o cretere a temperaturii cu 10C. De aceea n apele calde, unde metabolismul i procesul de cretere a organismelor sunt accelerate, generaiile se succed rapid, fauna i flora de aici fiind foarte bogate n specii, dar numrul de indivizi din fiecare specie este redus. n schimb, n apele reci vom gsi mai puine specii, dar cu un numr mare de indivizi. Iat de ce apele din zonele mai reci sunt mult mai cutate pentru pescuit, fa de cele din regiunile tropicale. Organismele care pot exista numai ntr-un diapazon ngust de temperaturi se numesc organisme stenoterme. Acestea la rndul lor se mpart n stenoterme de ap cald i stenoterme de ap rece. Ca exemple de hidrobioni stenotermi termofili pot servi organismele care triesc n izvoarele termale i cele din mrile tropicale. Organisme stenoterme criofile pot fi considerate animalele care triesc n zonele abisale, n apele polare, n apele reci de munte sau n apele subterane. Organismele capabile s tolereze variaii nsemnate ale temperaturii (de peste 10-15C) se numesc organisme euriterme. Reprezentani tipici ai acestei categorii sunt organismele litorale, care n timpul refluxului sunt supuse unei insolaii puternice. Tot aici intr un numr mare de hidrobioni dulcicoli, ca de exemplu turbelariatul Planaria gonocephala, care suport variaii de temperatur cuprinse ntre 0,4-24C, stridia ntre 2 i 20C, melcul Hydrobia aponensis care triete la temperaturi de 1 i 60C. Variaii mult mai mari pot suporta rotiferele i tardigradele care n stare de deshidratare complet pot supravieui la temperaturi cuprinse ntre 273C i 151C timp de cteva minute. n legtur cu schimbrile anuale de temperatur sunt schimbrile sezoniere n compoziia i distribuia planctonului i bentosului, perioadele de nmulire i fenomenele ciclice i, n mod indirect, fenomenul de ciclomorfoz sau polifenism sezonier. 1.2.5. Densitatea Apa este de aproximativ 800 de ori mai dens dect aerul. Densitatea apei depinde de temperatur, de salinitate i de presiune. Apa are o relaie temperatur-densitate particular. Dac majoritatea substanelor prezint o relaie linear invers (devin cu att mai dense cu ct temperatura este mai mic), apa pur are densitatea maxim (de 1 g/cm3) la temperatura de 4C. Peste i sub aceast temperatur densitatea apei descrete (figura 1.2.). Apa la nghe se dilat, ceea ce face ca densitatea gheii s descreasc substanial. Iat de ce gheaa este mai uoar i plutete la suprafa. Aceast proprietate are o semnificaie biologic deosebit deoarece nu permite nghearea apei n totalitate, formnd un strat termoizolator.6

Fig. nr. 1.2. Variaia densitii apei dulci n funcie de temperatur

Densitatea apei crete aproape liniar cu creterea salinitii. Astfel, la 20C i la presiune atmosferic, apa marin cu o salinitate de 35 g/l are o densitate de 1,025 g/cm3. Datorit evaporaiei n apele de suprafa din zonele tropicale are loc o cretere a salinitii, deci i a densitii. Prin urmare, apa mai dens de la suprafa coboar, locul acesteia fiind luat de apele mai puin dense dedesubt. n lipsa unei circulaii pe vertical n timp se poate instala o stratificare stabil a apelor dup densitate, aa cum este cazul Mrii Negre. ndulcirea apelor marine ca urmare a aportului fluvial, a precipitaiilor i a topirii ghearilor are ca efect scderea densitii. Astfel, n partea estic a Mrii Baltice densitatea apei poate fi de 1,004 g/cm3, n timp ce n Marea Nordului, la aceeai temperatur, aceasta msoar 1,026 g/cm3. 1.2.6. Lumina Lumina solar exercit o influen deosebit asupra vieii hidrobionilor. Lumina furnizeaz energia necesar pentru realizarea fotosintezei de ctre plante i induce fototactismul la organismele animale. Lumina influeneaz distribuia vieii i intensitatea de desfurare a proceselor biologice n general. Principalele surse de lumin din ap sunt radiaiile solare sau a altor atri i n foarte mic msur a organismelor bioluminescente. Din radiaia solar ce ajunge la suprafaa apei numai o parte ptrunde n ap, cealalt fiind reflectat de luciul apei. Cantitatea de lumin reflectat depinde de unghiul de inciden al razelor solare (poziia Soarelui fa de orizont), de nebulozitate i de gradul de agitaie al suprafeei apei. Cu ct unghiul de inciden este mai mare, cu att se va reflecta o cantitate de radiaii mai mare, deci cu att mai puine radiaii vor ptrunde n ap. Cnd Soarele se afl n zenit n ap ptrunde cantitatea maxim de lumin, radiaiile reflectate constituind 2% din valoarea radiaiei incidente, atunci cnd nlimea Soarelui la orizont este de 30, cam 25% din radiaiile solare sunt reflectate, iar la 5 se reflect 40%. Nebulozitatea reduce mult valoarea fluxului luminos incident care ajunge la nivelul apei. Un fenomen similar produc i impuritile din atmosfer. Cnd suprafaa apei este linitit sunt reflectate 5% din radiaia incident, iar pe timp de furtun sunt reflectate pn la 30% din fluxul luminos incident. La interfaa aer-ap lumina care ptrunde n ap sufer un proces de refracie, adic abaterea fascicolului luminos de la traiectoria iniial. Cu ct unghiul de inciden este mai mic, cu att razele se vor refracta mai puin. Razele care cad perpendicular pe suprafaa apei trec n ap fr a se refracta. Deoarece lumina ptrunde n ap sub forma unui con de lumin, drumul parcurs7

de radiaiile solare pentru atingerea unui punct din adncime nu este acelai. Prin urmare, razele care cad perpendicular vor ptrunde mai adnc dect cele care cad oblic. De aceea ziua hidrobionilor este mai scurt, iar noaptea mai lung dect cea a organismelor terestre. Lumina solar ptruns n ap este absorbit de moleculele de ap, de substanele dizolvate i de organismele vii. Absorbia radiaiilor luminoase de ctre ap nu se face la fel. De regul, ea este cu att mai rapid cu ct lungimea de und este mai mare, fenomen ce a cptat denumirea de absorbie selectiv a luminii. Radiaiile infraroii, roii i ultraviolete sunt rapid absorbite de ctre pturile superficiale (n primii cm sau zeci de cm), iar cele albastre i verzi ptrund cel mai adnc. n paralel cu absorbia luminii are loc difuzia acesteia, adic devierea razelor de la direcia iniial n toate prile de ctre moleculele de ap i alte particule n suspensie. Gradul de iluminare al apei are un rol deosebit n rspndirea pe vertical a plantelor i chiar a animalelor. Luminozitatea scade odat cu creterea adncimii, datorit refleciei de la suprafaa apei, absorbiei i transformrii n cldur, difuziei date de molecule i particulele aflate n suspensie. Astfel, valoarea intensitii luminii este de 1/4 la 5 m adncime; de 1/8 la 15 m i de 1/30 la 40 m fa de valoarea energiei luminoase la suprafa. Lumina solar practic nu mai ptrunde sub 500 m. Transparena apei reprezint grosimea stratului de ap prin care se pot observa contururile unui obiect. Transparena apei unui bazin acvatic depinde foarte mult de cantitatea de particule gazoase sau solide foarte fine aflate n suspensie. Totalitatea acestor materii n suspensie poart numele de seston. Deosebim un abioseston sau tripton, dat de suspensiile de origine mineral (argil, nmol fin) sau de materia organic moart (detritus fin dispersat), i un bioseston sau plancton, alctuit din organisme vii. Cu ct gradul de ncrcare a apei cu suspensii este mai mare, cu att transparena apei va fi mai mic. Aceasta duce la diminuarea cantitii de lumin ce ptrunde n masa apei, ndeosebi n straturile mai adnci, ceea ce determin n final o productivitate primar mai mic. n legtur cu diminuarea cantitii de lumin pe msura ptrunderii n adncimea bazinelor deosebim urmtoarele 3 zone: - zona eufotic, care cuprinde apele superficiale bine luminate pn la adncimea medie de 30-80 m, dar poate varia n limite cuprinse ntre 20 i 120 m n funcie de transparena apei, de unghiul de inciden al razelor solare i de agitaia stratului superficial. Plantele se gsesc numai n aceast zon, de aceea se mai numete i ptura trofogen. Limita inferioar este dat de punctul de compensaie pentru plantele fotosintetizante, adic adncimea la care cantitatea de lumin ptruns asigur o fotosintez de un grad care s satisfac cerinele metabolice curente ale plantei (att ct planta sintetizeaz tot atta i consum). - zona oligofotic (disfotic) este reprezentat de zona crepuscular, slab luminat. Limita inferioar a acestei zone se situeaz la adncimea maxim la care ochiul uman nu mai percepe lumina, n momentul cnd Soarele se afl n zenit (300-500 m adncime). Aici nu ptrund dect radiaiile albastre, de aceea aici pot fi prezente doar alge capabile s fac fotosintez n lumin albastr. - zona afotic (peste 800-1000 m) este zona ntunericului complet. Singura lumin de aici este cea produs de organismele bioluminescente. Organismele fotosintetizante lipsesc aici cu desvrire. Consumatorii i descompuntorii de aici depind n totalitate de productorii primari ai straturilor superficiale, de aceea aceast zon se mai numete ptir trofolitic. Culoarea apei este dat de substanele aflate n suspensie (plancton i tripton) i de substanele solvite. Apele naturale pot avea culoare galben datorit coninutului n materii organice dizolvate, galben-rocat (ape cu un coninut de turb), galben-brun (coninut n argil coloidal). De asemenea, ionii de fier pot colora apa n galben, iar ionii de cupru coloreaz apa n albastru. Dezvoltarea n mas a unor organisme planctonice determin apariia fenomenului de nflorire a apei. n funcie de speciile predominante, apa poate avea culori diferite: verde n cazul dezvoltrii algelor verzi Eudorina, Pandorina i Volvox sau a flagelatului Euglena; brun-glbuie n cazul diatomeelor Asterionella, Tabellaria i Fragilaria sau a dinoflagelatelor Ceratium; verzuie n cazul flagelatelor Dinobryon; maronie n cazul flagelatului Synura; galben-maronie n cazul flagelatului Trachelomonas; roie n cazul cianobacteriei Trichodesmium erythraeum. Lumina joac un rol important i pentru organismele animale. Ziua multe organisme planctonice se gsesc la adncimi mai mari, iar seara urc n straturile de mai sus, apoi coboar8

din nou. Amplitudinea migraiilor verticale diurne ale organismelor marine, care triesc la latitudini mici, unde radiaiile ptrund cel mai adnc, atinge 500-600 m. n apele dulci amplitudinea migraiilor circadiene nu depete cteva zeci de metri. Urcarea i coborrea lor se face prin micri active, de aceea migraiile nictemerale sunt mai bine exprimate la animalele care posed organe de locomoie bine dezvoltate, ca de ex. hidromeduzele, copepodele, cladocerele, mizidele, Sagitta i altele. Dei n prezent este unanim recunoscut c factorul declanator al acestor migraii circadiene este lumina, nu exist o explicaie satisfctoare a cauzelor ce determin ca aceste organisme minuscule s consume o cantitate enorm din resursele proprii pentru acest scop. n timp au fost emise mai multe ipoteze care ncearc s lmureasc apariia acestui fenomen. O prim explicaie posibil a acestor migraii ar fi c zooplancterii prsesc zona bine luminat pentru a se ascunde de prdtorii diurni (de ex. peti, psri) n zona crepuscular. Neajunsurile acestei ipoteze constau n aceea c adncimea la care coboar unii zooplancteri ziua prezint nc suficient lumin pentru a putea fi detectai cu ajutorul organelor de vz. Dimpotriv, alte organisme migreaz la adncimi mult mai mari dect cele necesare pentru a evita prdtorii. Apoi, multe specii care migreaz pe vertical posed organe bioluminescente, care pot avea efectul de atragere a prdtorilor. De asemenea, planctonul gelatinos, care este transparent i deci relativ invizibil pentru prdtori, realizeaz cele mai ample migraii verticale. O a doua ipotez sugereaz c zooplanctonul coboar spre adncime i urc apoi spre suprafa pentru a se situa n mase de ap diferite dect cele din care a cobort. Deoarece zooplancterii au posibiliti limitate de a se opune forei curenilor de ap, ei vor fi purtai cu aceeai mas de ap i n timp vor epuiza fitoplanctonul din aceasta. De aceea, prin simpla coborre i apoi revenire la suprafa zooplancterii vor intra n contact cu mase de ap care pot conine mai mult hran sub form de fitoplancton. Acest mecanism poate fi folosit i pentru a evita sau prsi apele care prezint un fitoplancton foarte dens i n care incidena prezenei unor substane toxice este mai mare. O a treia ipotez vizeaz faptul c din punct de vedere energetic este mai avantajos de a se retrage n timpul zilei n apele mai reci, deoarece rata metabolic i nevoile energetice aici sunt mai mici. Este posibil c prin rmnerea n timpul zilei n apele mai adnci i mai reci este economisit chiar mai mult energie dect pentru realizarea migraiilor. Aceast ipotez este susinut de faptul c n apele polare, unde diferena de temperatur dintre apele de suprafa i apele mai adnci este mai mic, migraiile verticale sunt cel mai rar observate. Dimpotriv, cele mai ample migraii verticale au fost observate n apele tropicale, unde gradientul termic dintre suprafa i adnc este foarte puternic. Unii consider c exist o legtur ntre intensitatea luminoas i posibilitile de percepere ale ochiului. Ochii animalelor planctonice sunt foarte sensibili la lumin. Din aceast cauz, acestea ziua fug spre adnc, iar noaptea ies la suprafa. Totui, animalele planctonice migreaz la adncimi mult mai mari dect cele la care intensitatea luminoas poate fi duntoare. Fenomenul migraiei pe vertical poate fi corelat i cu vscozitatea apei, care ziua scade datorit nclzirii apei i provoac scufundarea organismelor, iar noaptea crete i determin ridicarea. Nu trebuie exclus nici ipoteza conform creia zooplanctonul se scufund pentru a permite fitoplanctonului s realizeze fotosintez i s i refac efectivul n timpul zilei, astfel nct noaptea urmtoare s poat fi exploatat din nou. La multe organisme marine, peti i nevertebrate, care triesc n zona oligofotic, organele de vz sunt foarte dezvoltate (hipertrofiate). La organismele abisale ochii sunt redui ntr-o msur mai mare sau mai mic sau lipsesc complet. Un numr mare de organisme marine posed capacitatea de a lumina. Aici intr multe plante i animale unicelulare (Ceratium, Peridinium, Noctiluca scintillans), celenterate, viermi, crustacee (Meganyctephanes norvegica, Thysanossa inermis), cefalopode (Histioteuthis dispar), echinoderme, tunicate (Pyrosoma atlanticum) i peti (Argyropelecus hemigymnus, Chauliodus sloanei). Unele eman o lumin difuz, altele au organe luminescente speciale. Acestea au o structur deosebit de complicat la unii reprezentani ai crustaceelor superioare (Malacostracea), celenterate i peti. Semnificaia acestor organe const n atragerea przii, aprarea contra dumanilor i recunoaterea indivizilor din aceeai specie.

9

1.2.7. Micarea apei Apele naturale se gsesc ntr-o micare continu sub aciunea forei gravitaionale, vntului, activitii hidrobionilor i a altor interaciuni. Micarea apei se manifest n principal sub form de cureni, valuri i amestec turbulent. Curenii dup originea lor pot fi gravitaionali, cnd iau natere sub aciunea forei de greutate i fricionali cnd sunt produi de aciunea maselor de aer asupra suprafeei apei. Sub aciunea forei gravitaionale se deplaseaz de la altitudini mari la cele mici apele curgtoare. Interaciunea dintre fora gravitaional i cea centrifug a Pmntului, Lunii i Soarelui produce mareele i curenii de flux i reflux determinai de acestea. Exist cureni care apar datorit nclinrii suprafeei luciului apei ca urmare a diferenelor de densitate a apei (gradieni termici i salini), de schimbri brute ale presiunii atmosferice (seie), de cderi de precipitaii, evaporare etc. Dup poziie se deosebesc cureni de suprafa, de adncime, litorali, de fund etc; dup traiectorie rectilinii, ciclonali i anticiclonali; dup caracterul deplasrii particulelor de ap cureni laminari i cureni turbuleni; dup particularitile fizico-chimice cureni calzi, reci, srai etc.; dup constan permaneni, periodici i neregulai. Pentru hidrobioni o mare importan ecologic are gradul de amestec al apei. n bazinele acvatice exist n permanen gradieni verticali i orizontali ale temperaturii, salinitii, densitii, coninutului de oxigen etc. Concomitent cu acestea se desfoar procese care tind s omogenizeze aceti gradieni. Aceste procese se manifest sub forma amestecului molecular sau turbulent, ultimul fiind mai important. Micrile de convecie apar n cazul existenei gradienilor n densitatea apei (diferene de temperatur i salinitate). Un rol important n amestecul apei l au chiar hidrobionii prin crearea unor cureni turbuleni n procesul hrnirii, respiraiei i n timpul deplasrii active. Asupra organismelor acvatice micarea apei are o influen direct, deoarece determin transportul organismelor pelagice n sens orizontal i vertical, contribuie la splarea organismelor bentonice din sediment i la antrenarea lor de ctre curenii de ap, cum se ntmpl n apele curgtoare. Micarea apei acioneaz i n mod indirect asupra hidrobionilor prin aportul de hran i oxigen, nlturarea metaboliilor, egalizarea temperaturii i a altor gradieni hidrologici, ct i prin sedimentarea difereniat a particulelor de sediment n funcie de mrimea acestora. Astfel, n poriunile de fund supuse unor cureni puternici sedimentele sunt mai mobile, conin particule mai grosiere, se tulbur i nu are loc depunerea suspensiilor. n poriunile unde curenii sunt slabi sau lipsesc are loc acumularea depunerilor, sedimentele devin mai stabile i conin o mare proporie de particule fine. Valurile, care apar ca rezultat al interaciunii maselor de aer i de ap, au o importan deosebit de mare pentru organismele care triesc n zona de rm. Sub aciunea valurilor aici are loc o continu resuspendare i depunere a sedimentelor. n zona de spargere a valurilor viaa este srac deoarece relativ puine organisme au reuit s se adapteze loviturilor puternice ale valurilor. Pentru detectarea vitezei i direciei curenilor de ap hidrobionii prezint diveri receptori: linia lateral la peti, antenele la crustacee i excrescenele mantalei la molute. La multe nevertebrate acvatice exist vibroreceptori care sesizeaz ondulaiile apei. La ctenofore acestea se gsesc n epiteliu, la hidromeduze pe marginea manubriului, iar larvele de insecte i unele crevete abisale (Sergestes corniculum) percep vibraiile apei cu ajutorul diferitor periori senzitivi.

1.3. Proprietile chimice ale apei1.3.1. Reacia activ sau pH-ul n orice volum de ap, unele molecule de ap separ sarcinile electrice att de tare nct se produce disocierea apei n ioni de hidrogen (H+) i ioni hidroxil (OH). Se tie c apa pur disociaz foarte puin n ioni, fiind un electrolit slab: H2O H+ + OH

10

Prin msurtori de conductibilitate n ap pur la 25C s-a stabilit c ntr-un litru de ap din 10 milioane de molecule de ap disociaz doar una singur. Prin urmare, concentraia ionilor de hidrogen [H+], care la apa pur este egal cu cea a ionilor de hidroxil [OH], va fi: [H+] = [OH] = 1/10.000.000 = 1/107 = 107 Srensen a introdus termenul de exponent de hidrogen, notat cu pH, care reprezint logaritmul cu semn schimbat al concentraiei ionilor de hidrogen: pH = log [H+] Pentru apa pur pH = log 107 = 7log 10 = 7 n mod asemntor, pOH = log [OH] = log 107 = 7 pH + pOH = 14 pH-ul apelor joac un rol important n desfurarea proceselor biologice i biochimice ale organismelor vegetale i animale. Apele marine au un pH cuprins ntre 8,1-8,3. n mlatinile oligotrofe pH-ul poate scdea la 3,4. Apele naturale cu un pH cuprins ntre 3,4 i 6,95 sunt considerate acide, cele cu pH ntre 6,95 i 7,3 neutre, iar cele cu pH > 7,3 bazice. n bazinele acvatice se pot constata variaii diurne i sezoniere ale reaciei apei. Astfel, noaptea, ca urmare a eliminrii n ap a bioxidului de carbon n urma procesului de respiraie a organismelor acvatice, are loc o scdere a valorii pH-ului. Ziua, n schimb, n urma procesului de fotosintez bioxidul de carbon este asimilat, iar pH-ul crete (uneori chiar pn la o valoare de 10 sau chiar mai mult). De aceea, n timpul verii, mai ales n perioada de nfloriri algale, n pturile superficiale ale apei valoarea pH-ului este mai ridicat dect n straturile mai profunde. Bazinele acvatice cu ape acide sunt lipsite de via. Unele specii apar doar n bazine cu ape mai puin acide. Astfel, n mlatinile oligotrofe (turbrii) vieuiesc foraminifere caracteristice acestora. Insectele sunt reprezentate de o serie de forme specializate, n timp ce molutele lipsesc complet, iar vertebratele sunt puine la numr. n ce msur anumite specii dintre cele care triesc n ape acide pot fi considerate acidofile sau doar tolerante fa de mediul acid nc nu se cunoate cu exactitate. Odat cu scderea n continuare a aciditii apelor numrul de specii crete considerabil. Viaa animal cea mai bogat este caracteristic apelor al cror pH este situat n domeniul neutru sau slab alcalin. ncepnd cu pH = 9 creterea lui duce din nou la o scdere rapid a numrului de specii. La un pH > 10 doar cteva specii mai pstreaz capacitatea de a vieui un timp mai ndelungat. Diferitele specii, uneori chiar cele nrudite, prezint cerine foarte diferite fa de valoarea pH-ului apei, att ca valoare absolut, ct i ca amplitudine a variaiilor pH-ului. Astfel, ciliatul Colpidium campylum suport un pH cuprins ntre 4,5 i 9, n timp ce specia nrudit Spirostomum ambiguum este viabil doar la un pH = 7,4-7,6. Organismele care suport variaii mari ale pH-ului se numesc euriionice (de ex. larva dipterului Chironomus plumosus, copepodul Cyclops languidus, cladocerul Chydorus ovalis, rotiferul Anuraea cochlearis), iar cele care pot vieui numai la anumite valori ale pH-ului se numesc stenoionice (de ex. Keratella cochlearis). Dintre acestea deosebim specii acidofile (cum sunt cele din mlatinile oligotrofe flagelatul Cartesia obtusa i Astasia, rotiferul Elosa worallii) i specii alcalifile (n general molutele). 1.3.2. Srurile dizolvate n ap tot timpul sunt prezente diferite sruri dizolvate. Componentele principale sunt cationii unor metale precum sodiul (Na+), potasiul (K+), calciul (Ca2+) i magneziul (Mg2+), ct i anionii nemetalelor cum ar fi clorul (cloruri Cl), sulful (sulfai SO42), carbon (bicarbonai HCO32 i carbonai CO32); Concentraii mici, care rareori depesc cteva mg/l, prezint compuii anorganici secundari cum ar fi ionii de fier (Fe2+ i Fe3+) i mangan (Mn2+). Sub form de urme pot fi prezeni ionii unor metale grele i ai nemetalelor. Atomii metalelor, mai ales metalele grele, se asociaz n compui compleci.11

Coninutul procentual al elementelor majore din ap poate varia considerabil de la un bazin la altul. n apele marine predomin Na i K (ape clorurat-sodice). Raporturile procentuale dintre ionii majori sunt n general constante n cazul apelor marine. n apele continentale raporturile dintre concentraiile diferitor componente variaz mai mult, dar n general aici predomin ionii de calciu, bicarbonaii i carbonaii (figura 1.3.). n apele continentale salmastre i srate, la fel ca i n apele marine, predomin ionii de Na i Cl. Apa unor lacuri, ns, poate conine mari cantiti de sulfai (Marea Caspic i Marea Aral) sau carbonai i bicarbonai (Lacul Van). n alte lacuri srate concentraia sulfailor (lacurile din oazele Tunisiei) sau carbonailor i bicarbonailor (Neusiedlersee din Austria i Kuru-Gel din Iran) depesc chiar concentraia ionilor de clor.

Fig. nr. 1.3. Comparaia ntre compoziia procentual a diferitor ioni n apele dulci i n cele marine (dup Grzimek, 1988)

Bazinele acvatice naturale se mpart dup cantitatea de sruri dizolvate n ap n ape dulci sau continentale i ape marine sau oceanice. n conformitate cu Sistemul veneian (1958) apele naturale se mpart dup coninutul total de sruri n urmtoarele categorii: 1. Ape dulci sau limnetice (ahaline) sub 0,5 g/l 2. Ape salmastre (mixohaline) 0,5-30 g/l - ape oligohaline 0,5-5 g/l - ape mezohaline 5-18 g/l - ape polihaline 18-30 g/l 3. Ape marine (euhaline) 30-40 g/l 4. Ape suprasrate (hiperhaline) peste 40 g/l n medie salinitatea oceanelor este de 35 g/l, variind n diferite bazine ntre 6-29 g/l (Marea Baltic) i 41-47 g/l (Marea Roie). Deosebirea dintre apele marine i cele continentale nu este numai de natur cantitativ, ci i de natur calitativ. Apa marin conine n primul rnd clorura de sodiu, aproximativ 89%, celelalte sruri jucnd un rol minor. n apele dulci predomin carbonatul de calciu, cantitatea cruia este n medie de 80% (figura 1.3.). ntre apele dulci i cele marine se ncadreaz apele salmastre ca de exemplu Marea Baltic cu 6-9 g/l, Marea de Azov cu 9-12 g/l, Marea Caspic sub 15 g/l, Marea Neagr cu 17-18 g/l i sectoarele mrilor supuse ngemnrii cu apele dulci (gurile de vrsare ale rurilor, estuarele i avandeltele). Pe de alt parte, n unele foste sau actuale golfuri care ptrund adnc nspre uscat prezint, datorit evaporrii locale puternice, o salinitate depind pe cea marin (ape ultrahaline de origine marin). Printre bazinele continentale se numr o serie de ape stttoare srate sau suprasrate, deosebindu-se de apele dulci continentale i dup compoziie continentale12

mezohaline (0,5-25 g/l), continentale polihaline (25-100 g/l) i continentale ultrahaline (100-300 g/l). Organismele care nu suport variaii largi ale salinitii apei, adic acelea care s-au adaptat la viaa n ape cu saliniti relativ constante, se numesc organisme stenohaline. n funcie de apartenena la un anumit interval de salinitate, organismele stenohaline pot fi evideniate dintre organisme dulcicole, salmastricole, marine i hiperhaline. Majoritatea plantelor i animalelor dulcicole nu suport salinizarea apei i, invers, majoritatea organismelor marine nu suport ndulciri mai mult sau mai puin pronunate. Aceste organisme se refer la specii stenohaline dulcicole (branhiopode, cladocere, rotifere, oligochete, hidracarieni, insecte, amfibieni) i la specii stenohaline marine (cocolitoforide, radiolari, foraminifere, antozoare, scifozoare, polichete, molute pteropode i heteropode, cefalopode, brachiopode, chaetognate, eufauziacee, stomatopode, echinoderme, tunicate). Opus acestei categorii exist un numr relativ restrns de specii stenohaline salmastricole (unele rotifere Brachionus plicatilis, Pedalion oxyuris i cladocere Podonevadne trigona, Corniger maeoticus, Cercopagis pengoi) i, mai ales, stenohaline hiperhaline (Dunaliella salina, Asteromonas gracilis dintre plante i Artemia salina dintre animale). Acestea din urm, trind n ape a cror salinitate depete 100 g/l, formeaz grupul halobionilor Organismele care pot tri ntr-un domeniu relativ larg al salinitii apei se numesc organisme eurihaline. Exemple tipice de organisme eurihaline pot servi petii migratori i un numr mare de organisme litorale, care suport scderi considerabile ale salinitii cauzate de precipitaii sau de aportul continental de ape dulci sau ridicri ale acesteia datorit evaporrii (Enteromorpha intestinalis, Mytilus galloprovincialis, Mytilus edulis, Cerastoderma edule, Mya arenaria, Macoma baltica, Platychthys flesus). Organismele dulcicole ajunse accidental n ape salmastre i srate i capabile s supravieuiasc n ea se numesc haloxene. Organismele dulcicole care sunt larg eurihaline i pot tri att n ape marine, ct i cele dulci se numesc halofile. Existena organismelor n ape cu saliniti variate determin apariia unei serii de modificri n organizarea lor, dintre care cele mai uor vizibile sunt cele morfologice. Multe organisme eurihaline de origine marin se caracterizeaz prin nanism la trecerea n ape cu salinitate mai mic. De pild, talia molutelor din Marea Neagr este ceva mai mic dect cea a acelorai specii din Mediterana nvecinat. Hidrobionii dulcicoli au n linii generale o presiune osmotic mai mare comparativ cu cea a mediului extern i de aceea ele sunt nevoite s elimine n permanen apa din organism. La unicelulare aceasta se realizeaz prin vacuolele pulsatile, iar la pluricelulare prin rinichi i alte organe excretoare. Unele organisme acvatice dulcicole sunt capabile s suporte un coninut ridicat de sruri din ap. Organismele marine prezint o presiune osmotic egal sau mai mic fa de mediul lor ambiant. Petii osoi, caracterizai prin presiune osmotic mic, pentru a compensa pierderile de ap din corpul lor beau ap marin, iar srurile n exces sunt eliminate. n schimb, speciile de peti cartilaginoi prezint o presiune osmotic egal cu cea a apei marine (izosmoz). Organismele marine cu o presiune osmotic variabil (organisme poikilosmotice) pot tri n apele salmastre. Aa sunt steaua de mare comun (Asterias rubens) din Marea Baltic, crabul Carcinus maenas i crabul chinezesc (Eriocheir sinensis). Doar foarte puine specii sunt capabile s traiasc att n apele dulci, cele salmastre ct i n apele marine, acestea purtnd numele de specii holoeurihaline. Un exemplu n acest sens sunt ghidrinul (Gasterosteus aculeatus), cladocerul Chydorus sphaericus, turbelariatul Macrostoma hystrix, ciliatul Pleuronema chrysalis i rizopodul Cyphoderia ampulla. Unele specii de peti n anumite perioade ale vieii lor i schimb locul de trai, migrnd din mare n apele dulci i invers. La acestea presiunea osmotic intern nu sufer modificri vizibile. Anghila european (Anguilla anguilla) se reproduce n mare. Anghilele tinere urc n susul rurilor, cresc n apa dulce atingnd talia maxim, migrnd apoi n mare pentru reproducere. Interesant este faptul c toate speciile nrudite cu anghila sunt specii tipic marine, n timp ce rudele somonului (ordinul Salmoniformes) sunt n prezent specii pur dulcicole. Speciile migratoare n ontogeneza lor repet filogeneza familiilor respective de peti. n apele hiperhaline triete adesea n numr mare crustaceul Artemia salina care suport o concentraie de sruri ntre 40 i 230 g/l, dar nu se ntlnete n mri. Apele ale cror concentraie n sruri corespunde soluiei suprasaturate de sare de buctrie (Marea Moart 332 g/l) sunt complet lipsite de via. Singurele organisme vii capabile13

s se reproduc aici sunt unele specii de bacterii, cianobacterii i flagelate, ct i unele tulpini de bacterii. Astfel de condiii se gsesc n straturile adnci ale Mrii Moarte i n Marele Lac Srat. 1.3.3. Duritatea apei Prin duritate se nelege suma concentraiilor cationilor metalici prezeni n ap, cu excepia metalelor alcaline i a ionului de hidrogen. n mod obinuit duritatea este dat de prezena n ap a ionilor de calciu i magneziu, ceilali cationi, din cauza concentraiei lor infime, neinfluennd duritatea apei. Deosebim urmtoarele feluri de duritate: - duritatea temporar care este determinat de prezena n ap a bicarbonailor de calciu i magneziu. Aceast duritate poate fi nlturat prin fierbere, bicarbonaii trecnd n carbonai puin solubili care se depun; - duritatea permanent care este dat de celelalte sruri de calciu i magneziu (azotai, sulfai, cloruri, fosfai etc.) i care persist dup descompunerea carbonailor i bicarbonailor prin fierberea apei; - duritatea total care corespunde sumei duritilor temporare i permanente. n mod convenional duritatea unei ape se exprim n grade de duritate, care difer de la o ar la alta. Astfel, 1 grad francez de duritate = 10 mg CaCO3/l, iar 1 grad german de duritate = 10 mg CaO/l sau 14 mg MgO/l de ap. La noi n ar exprimarea duritii se face n grade germane, notate cu dGH (deutsche gradenharte). O ap care are 0-5 dGH este considerat foarte moale, 5-10 dGH ap moale, 10-20 dGH ap semidur, 20-30 dGH ap dur, iar peste 30 dGH ap foarte dur. Procesul prin care apa devine dur este urmtorul. Apa de ploaie se ncarc cu bioxidul de carbon din aer i sol, dnd natere acidului carbonic. Acesta solubilizeaz rocile pe baz de carbonat de calciu, transformndu-se n bicarbonat de calciu solubil. Astfel, apa ncrcat n bicarbonat de calciu devine dur i iese la suprafa sub form de izvoare. Prin urmare, duritatea apei depinde de natura substratului geologic al regiunii respective. Astfel, n zonele cu substrat de natur vulcanic (granit, bazalt) apa este moale, iar n zonele cu substrat calcaros apa este foarte dur. Duritatea apei unui bazin variaz n cursul unui an. Aceasta crete vara din cauza evaporrii apei i scade primvara n urma ploilor i topirii zpezii. 1.3.4. Substanele biogene Substanele biogene au un rol determinant n procesul de sintez a materiei vii de ctre productorii primari. Aceste substane, numite i nutrieni, sunt reprezentate n primul rnd prin sruri ale azotului i fosforului. Azotaii i fosfaii sunt factori limitativi ai productivitii primare. Alte elemente biogene sunt siliciul, fierul, magneziul, calciul, manganul i cuprul. Azotul se gsete sub form de azot molecular, sruri de amoniu, nitrai, nitrii i sub forma diferitor combinaii organice. Azotul molecular dizolvat provine n ap din atmosfer sau din activitatea bacteriilor denitrificatoare. Acesta poate fi utilizat direct numai de ctre bacteriile fixatoare de azot i de unele cianobacterii (Nostoc i Anabaena). Azotul amoniacal rezult din activitatea metabolic a organismelor (uree, acid uric, sruri amoniacale) sau n urma descompunerii anaerobe a proteinelor. Este utilizat de bacterioplancton, care l oxideaz, sau de ctre diatomee, care l transform n azotai. Azotiii sunt produii intermediari ai oxidrii amoniacului de ctre bacteriile nitrificatoare (nitrificante). Pot rezulta i din reducerea azotailor de ctre bacteriile anaerobe. Nitriii sunt substane instabile care se oxideaz formnd azotai sau se reduc formnd amoniacul. Azotaii sunt srurile utilizate de productorii primari n sinteza proteinelor. Rezult n urma oxidrii nitriilor de ctre nitratbacterii. Pot proveni i din azotul molecular sub aciunea radiaiilor ultraviolete i a descrcrilor electrice din atmosfer (proces fotochimic). Azotul organic se gsete n ap sub form coloidal sau ca molecule de aminoacizi provenite din descompunerea cadavrelor hidrobionilor. Procesul biologic prin care amoniacul sau alte forme reduse ale azotului organic sunt oxidate prin aciunea bacteriilor la nitrai se numete nitrificare. Procesul biologic care const n14

reducerea azotailor i azotiilor pn la azot molecular, care trece n atmosfer, se numete denitrificare. NH3 N2 NO2 NO3 n ecosistemele acvatice exist un echilibru ntre procesele de nitrificare i de denitrificare, primele mbogind, iar ultimele srcind apa n azotai. Astfel, se realizeaz un echilibru ntre procesele de sintez i cele de descompunere ce au loc n mediul acvatic. Fosforul este prezent n apele naturale sub form de sruri solubile ale acidului fosforic sau sub form organic, de radicali sau de substane complexe. Concentraia fosforului crete cu adncimea, fiind maxim pe fundul bazinelor adnci. Concentraia fosforului n ap depinde de concentraia substanelor organice i de intensitatea activitii bacteriene. n mod normal concentraia fosforului n apele dulci este de 1 mg/m3. Apele uzate, ncrcate cu substane organice, cresc nivelul fosforului, mrind riscul de eutrofizare. ntre azot i fosfor exist o strns interaciune. Valoarea raportului N/P este relativ constant. Modificarea raportului indic o alterare a metabolismului ecosistemului. 1.3.5. Substanele organice Apele naturale conin, pe lng substane minerale, importante cantiti de substan organic. Aceasta poate fi de natur chimic diferit: aminoacizi, protide, glucide, lipide, vitamine, enzime etc. Dup origine substana organic poate fi autohton, rezultat n urma activitii biologice a organismelor acvatice din bazinul respectiv sau alohton, adus n bazin de apele de iroire (materii terigene, activiti umane). Substanele organice autohtone pot proveni de la cadavrele n descompunere ale organismelor acvatice (detritus vegetal sau animal) sau din activitatea metabolic a hidrobionilor (ectocrine, excreii). Substana organic de origine alohton este reprezentat prin compui humici, lignin, celuloz, hemiceluloz i compui proteici. Din punct de vedere al formei sub care se prezint deosebim: materie organic particulat (MOP), materie organic dizolvat (MOD) sau substan organic coloidal. Materia organic dizolvat (MOD) reprezint 90-98% din cantitatea total de substan organic coninut n ap. Aceasta este utilizat n mod direct de ctre bacterii i unele alge planctonice, precum i de unele rotifere, crustacee planctonice i bivalve. Substana organic din ap provine din excreia sau degradarea organismelor moarte. Unele organisme elibereaz n ap o serie de substane organice numite ectocrine, ce constituie factori stimulatori sau inhibitori ai dezvoltrii asociaiilor de organisme. Natura acestor ectocrine este foarte divers, printre acestea numrndu-se diveri carbohidrai, aminoacizi, acizi grai, unele vitamine (acid ascorbic, tiamin, biotin sau cobalamin) i toxine. Se pare c diferitele categorii de ectocrine intervin n apariia unei anumite succesiuni de grupe taxonomice de bacterii, alge i animale planctonice din cadrul ecosistemului. Acumularea de substane organice are ca efect creterea consumului de oxigen pentru degradarea lor de ctre microorganisme. n situaii extreme se poate ajunge chiar la fenomenul de anoxie (lipsa oxigenului). 1.3.6. Gazele dizolvate n ap Principalele gaze solvite n ap sunt: oxigenul, bioxidul de carbon, azotul, hidrogenul sulfurat, amoniacul i metanul. Concentraia acestor gaze depinde de solubilitatea lor, de presiunea atmosferic, de temperatura i de salinitatea apei. Oxigenul. Oxigenul din ap provine din difuzia oxigenului din atmosfer, n urma procesului de fotosintez a plantelor acvatice i pe seama reducerii oxizilor. Oxigenul joac un rol considerabil n procesul de schimb de substan i mai ales n respiraie. De concentraia oxigenului dizolvat n ap depind intensitatea proceselor de descompunere biochimic a materiilor organice, a oxidrii unor substane minerale i popularea cu organisme a sistemelor acvatice. De asemenea, scderea oxigenului reduce capacitatea de autoepurare a apelor naturale. Cantitatea minim de oxigen necesar este de 3-5 mg/l. Solubilitatea oxigenului n ap depinde de micarea apei, de presiunea lui parial n atmosfer, de temperatur (figura 1.4.) i de cantitatea de sruri dizolvate (salinitate).15

Fig. nr. 1.4. Solubilitatea oxigenului n ap n funcie de temperatur (dup Grzimek, 1988)

Se poate observa o dinamic sezonier a concentraiei oxigenului (figura 1.5.). Deoarece maximul fitoplanctonic se nregistreaz primvara, cantitatea de oxigen din ap este maxim n acest sezon. Oxigen dizolvat n ap este consumat treptat n procesul respiraiei animalelor i bacteriilor mai ales n cursul verii, cnd temperaturile sunt ridicate i se ajunge la minimul de oxigen din toamn. Iarna temperaturile sczute i consumul redus de oxigen de ctre organismele vii duc din nou la mbogirea apei cu oxigen. O importan ecologic definit o au i variaiile diurne ale coninutului de oxigen. Noaptea, datorit respiraiei organismelor, coninutul de oxigen din ap scade, iar ziua datorit fotosintezei algelor crete din nou. n apele cu o degradare intens a substanelor organice se poate instala fenomenul de hipoxie sau chiar anoxie, urmate de fenomenul de zamor, adic moartea n mas a hidrobionilor.

Fig. nr. 1.5. Variaia concentraiei de oxigen dizolvat (linia continu) n funcie de variaia sezonier a temperaturii (linia ntrerupt) (dup Grzimek, 1988)

16

n apele stttoare exist o variaie a concentraiei oxigenului n raport cu adncimea. Astfel, n straturile superficiale ale apei, bine iluminate de razele solare, oxigenul se gsete la saturaie datorit fotosintezei fitoplanctonului, ct i a difuziei oxigenului atmosferic, n timp ce n pturile mai adnci i pe fundul bazinului (bental) exist un deficit de oxigen. n apele curgtoare, datorit amestecului continuu, nu exist o stratificaie a oxigenului. Variaiile concentraiei de oxigen n lungul unui curs de ap se explic prin diferenele de temperatur, prin agitaia apei i prin coninutul diferit de substane organice. n raport cu cerinele fa de cantitatea de oxigen din ap putem deosebi specii stenoxibionte sau oxifile, care necesit cantiti mari de oxigen i specii eurioxibionte, care sunt puin pretenioase fa de cantitatea de oxigen dizolvat n ap. Din prima categorie fac parte turbelariatul Crenobia alpina, crustaceele Sida crystallina, Mysis relicta, Bythotrephes longimanus, larvele narului Lauterbornia, melcul Fagotia i alte animale care nu suport scderea concentraiei oxigenului sub 3-4 ml/l. n cea de-a doua categorie intr crustaceul Cyclops strenuus, oligochetul Tubifex tubifex, melcul Viviparus viviparus i o serie de alte organisme care triesc n condiii de lips aproape total sau cu coninut ridicat de oxigen. Bioxidul de carbon se gsete n ap n stare liber sau combinat, n funcie de pH i de salinitate. Bioxidul de carbon din ap provine din respiraia organismelor acvatice, din descompunerea materiei organice moarte i din difuzia din atmosfer. Scderea concentraiei bioxidului de carbon din ap are loc n urma consumului acestuia n procesul de fotosintez i legrii acestuia n srurile acidului carbonic. Apele superficiale sunt mai bogate n bioxid de carbon datorit activitii hidrobionilor. Bioxidul de carbon n stare liber se afl dizolvat fizic n ap i solubilitatea lui depinde de presiunea parial a acestuia n aerul atmosferic, aflat deasupra sursei de ap, de temperatur i de salinitate. n ap dulce, la 20C i la o presiune de 1 atmosfer, solubilitatea bioxidului de carbon este de 0,9 cm3/ml de ap. O parte din bioxidul de carbon dizolvat reacioneaz cu apa, formnd acidul carbonic: CO2 + H2O H2CO3 Acidul carbonic poate disocia n dou trepte: H2CO3 H+ + HCO3; HCO3 H+ + CO32 Sistemul CO2 H2CO3 HCO3 CO32 se afl ntr-un echilibru dinamic, proporia diferitor componente depinznd de pH-ul apei (figura 1.6.).

Fig. nr. 1.6. Relaia dintre pH-ul apei i diferitele forme ale bioxidului de carbon

Ionii carbonat (CO32) i bicarbonat (HCO3) se combin cu ionii metalici din ape pentru a forma srurile corespunztoare. Un rol deosebit n aceste reacii l joac ionii de calciu i17

magneziu, care se afl n apele naturale n concentraii importante. Deoarece carbonatul de calciu este practic insolubil n ap chiar i la concentraii mici ale ionilor Ca2+ i CO32, aceast sare cade n precipitat. Acest lucru sa ntmpl atunci cnd apa devin bazic i concentraia CO32 depete un anumit nivel critic. Cnd pH-ul apei scade i cantitatea de ioni CO32 formai n urma disocierii acidului carbonic scade, acetia ncep s se formeze n urma dizolvrii carbonailor de calciu. Dac reacia mediului se menine acid, ionii CO32 se transform n ioni HCO3 (legarea ionilor H+, creterea pH-ului), deficitul de carbonai fiind compensat pe baza dizolvrii carbonailor. Acest proces al dizolvrii carbonailor continu pn la epuizarea lor sau pn la creterea pH-ului mediului n urma dizolvrii carbonailor. O situaie invers se ntmpl n mediu bazic: n urma creterii concentraiei ionilor de CO32 (disocierea corespunztoare a H2CO3) acestea, combinndu-se cu ionii de Ca2+, formeaz un precipitat de CaCO3 i concomitent are loc acidifierea mediului (acumularea protonilor de H+). n felul acesta bicarbonatul de calciu din apele naturale se comport ca un sistem-tampon ce menine pH-ul la valori relativ constante. CO2 atmosferic CO2 dizolvat H2CO3 Ca(HCO3)2 CaCO3 dizolvat CaCO3 n precipitat n concentraii mari CO2 este toxic pentru animale, motiv pentru care multe izvoare surpasturate cu acid carbonic sunt lipsite de via. Numai anumite specii de molute bivalve sau de crustacee ciripede pot suporta un timp mai ndelungat concentraii mari de acid carbonic, neutralizndu-l prin dizolvarea calcarului cochiliilor n lichidul lor celomic. Pentru plante concentraiile ridicate de CO2 sunt inofensive. Mai mult de att, scderea concentraiei de acid carbonic din ap poate duce la limitarea fotosintezei. Hidrogenul sulfurat este un gaz toxic pentru majoritatea hidrobionilor, dozele letale fiind foarte mici, i are un miros caracteristic de ou clocite. Prezena H2S se datoreaz proceselor de descompunere anaerob (putrefacie) a materiei organice sau este produsul reaciei de reducere a sulfailor pn la sulfuri sau provine din sursele sulfuroase. Mari cantiti de hidrogen sulfurat se ntlnesc pe substraturile mloase ale unor lacuri eutrofe, unde au loc acumulri i descompuneri ale plantelor i animalelor moarte. n Marea Neagr H2S provine din reducerea sulfailor sub aciunea bacteriilor sulfatreductoare Microspira aestuari i Desulfovibrio desulfuricans, care, trind n condiii anaerobe, utilizeaz sulfaii ca acceptori de hidrogen n oxidarea metabolic. Stratificarea salin din Marea Neagr mpiedic coborrea apelor din pturile superficiale, bogate n oxigen, ctre fund. Aceast stratificare nu se schimb n cursul anului. Ploaia de cadavre duce la un neajuns accentuat de oxigen n adncime, de aceea n straturile profunde exist zone azoice, lipsite de oxigen i bogate n hidrogen sulfurat. Din acest motiv, viaa este prezent doar ntr-un strat de ap de 180-200 m grosime. La aceast adncime trece limita de separaie a pturilor oxice de cele anoxice. Zona azoic ocup 77% din suprafaa Mrii Negre, adic 325 mii km2. Cantitatea de hidrogen sulfurat poate varia n limite destul de mari; pe fundul lacurilor eutrofe ajunge la 0,5 cm3/l. n Marea Neagr la 500 m adncime este de 3,8 cm3/l, iar la 2000 m adncime de 5,7-6,5 cm3/l. Unele specii nu suport nici prezena urmelor de H2S n ap (polichetele Nereis zonata, Nereiphylla rubiginosa, cladocerul Daphnia longispina). Alte specii, care triesc n mlurile bogate n substane organice n descompunere, cum ar fi polichetul Hediste diversicolor poate tri timp de 6 zile n ap cu o concentraie de H2S de pn la 8 ml/l, iar Capitella capitata timp de 8 zile la o concentraie de pn la 20,4 ml/l. Concentraii relativ crescute de H2S suport i Oscillatoria coerulescens, Brachionus palla i Cyclops strenuus. Amoniacul este un gaz toxic pentru hidrobioni, chiar i n cantiti foarte mici. Acesta rezult n ap din degradarea bacterian a substanelor organice care conin azot. Amoniacul reprezint primul stadiu de descompunere a substanelor organice ce conin azot n molecula lor i de aceea indic o poluare organic recent (de ordinul orelor sau zilelor) i n consecin foarte periculoas. NH3 este prezent n apele superficiale (pn n 200 m), concentraia sa scznd cu adncimea deoarece este rapid oxidat. Amoniacul disociaz n ap, dnd natere ionilor de amoniu inofensivi, dup relaia:18

NH3 + H2O NH4+ + OH Creterea valorii pH-ului duce la creterea cantitii de amoniac liber, n timp ce scderea valorii pH-ului determin creterea cantitii ionilor de amoniu (tabelul 1.1.).Tabelul nr. 1.1. Variaia concentraiei amoniacului i ionilor de amoniu n funcie de pH (dup Whrmann i Wker, 1948)

pH 6 7 8 9 10 11

NH3 0% 1% 4% 25% 78% 96%

NH4+ 100% 99% 96% 75% 22% 4%

La o valoare a pH-ului sub 6,5 nitrificarea stagneaz, ceea ce nseamn c amoniacul nu poate fi descompus prin aciunea bacteriilor. Apele acide au, de regul, un coninut foarte ridicat n sruri de amoniu 30-40 mg/l, ns fr a fi toxice. Prin creterea valorii pH-ului se poate produce o intoxicaie acut a hidrobionilor prin transformarea ionilor de amoniu netoxici n amoniac toxic. Prin urmare, aciunea toxic a amoniacului este redus n cazul unor valori mici ale pH-ului apei i crete pe msur ce apa devine mai alcalin. Toxicitatea amoniacului mai depinde de cantitatea de bioxid de carbon din ap, datorit influenei pe care acesta l are asupra pH-ului; creterea concentraiei de bioxid de carbon duce la o scdere a toxicitii amoniacului. Aciunea nociv a amoniacului este agravat i de deficitul apei n oxigen. Metanul se formeaz n apele stagnante n urma descompunerii celulozei macrofitelor moarte sub aciunea metan-bacteriilor. Este cunoscut i sub numele de gaz de balt. Metanul este un gaz toxic pentru majoritatea hidrobionilor. Prezena acestui gaz n bli i lacuri indic un grad avansat de eutrofizare, un proces intens de acumulare a substanelor organice i un deficit pronunat de oxigen. n apele din adncime ale unor bazine stttoare metanul poate ajunge la concentraii de 5-7 ml/l. ntrebri de verificare i evaluare a cunotinelor Proprietile apei 1. Care dintre urmtoarele gaze dizolvate n ap sunt toxice pentru animalele acvatice: a) hidrogenul sulfurat b) oxigenul c) amoniacul d) bioxidul de carbon 2. Organismele adaptate la viaa ntr-un domeniu ngust al temperaturii apei se numesc: a) stenohaline b) stenoterme c) stenoxibionte d) euriterme 3. nclzirea apelor naturale se datoreaz: a) cldurii interne a globului b) condensrii vaporilor de ap c) conduciei cldurii n atmosfer d) absorbiei radiaiilor solare19

4. Ce fel de agregate moleculare predomin n apa n stare solid? a) monohidrolii b) dihidrolii c) trihidrolii d) polihidrolii 5. Apele din zonele polare prezint: a) un numr mare de specii b) un numr mic de indivizi c) un numr mic de specii 6. Densitatea apei depinde: a) de gradul de agitaie al apei b) de temperatur c) de salinitate d) de nebulozitate 7. Care dintre urmtoarele radiaii luminoase vor ptrunde n ap la o adncime mai mare: a) galbene b) ultraviolete c) verzi d) infraroii 8. Limita inferioar a zonei oligofotice (disfotice) este dat de: a) adncimea maxim la care se pot observa contururile discului Secchi b) adncimea punctului de compensaie c) adncimea maxim pn la care ptrund radiaiile albastre d) adncimea maxim pn la care prosper fitoplanctonul 9. Care dintre organismele enumerate mai jos sunt euriterme: a) organismele din recifele de corali b) organismele ce populeaz cu precdere epilimnionul c) organismele din zona de flux-reflux a mrilor d) organismele din zonele abisale 10. Cte molecule dintr-un litru de ap pur disociaz la o temperatur de 25C: a) 1 din 10.000 b) 1 din 10.000.000 c) 1 din 100.000 d) 1 din 1.000.000 11. Care este n general pH-ul apelor din turbrii (mlatini oligotrofe): a) puternic acid b) slab acid c) neutru d) slab alcalin e) puternic alcalin 12. Care dintre grupurile de organisme enumerate mai jos prezint mai ales specii stenohaline dulcicole: a) cladocerele b) radiolarii c) oligochetele d) amfibienii e) scifozoarele20

13. Apele marine sunt: a) ape carbonat calcice b) clorurat sodice c) sulfatat magneziene 14. Care dintre speciile enumerate mai jos fac parte din categoria organismelor eurihaline: a) Artemia salina b) Enteromorpha intestinalis c) Rana ridibunda d) Cardium edule e) Anguilla anguilla 15. Care dintre ionii enumerai confer apei duritate: a) ionii de Na+ i K+ b) ionii de Ca2+ i Mg2+ c) ionii de HCO3

21

2. Asociaii de organisme acvaticeOrice ecosistem acvatic, indiferent de tipul i extinderea sa, cuprinde trei biotopuri sau domenii de via principale: masa de ap sau pelagialul, fundul bazinului cu stratul de ap adiacent sau bentalul i stratul superficial al apei, n contact cu atmosfera, sau neustalul. n fiecare dintre aceste biotopuri, caracterizate prin condiii diferite, organismele ce le populeaz capt o serie de trsturi adaptative specifice, formnd diferite biocenoze. Prin acestea se neleg ansamblurile de organisme aprute convergent aparinnd diferitor categorii sistematice i trofice, posednd adaptri principial asemntoare pentru viaa n anumite biotopuri. n pelagial biocenozele sunt reprezentate de pelagos, n bental de bentos i perifiton, iar n pelicula superficial a apei de neuston i pleuston. Pelagosul, la rndul lui, se compune din plancton i necton.

2.1. PlanctonulPlanctonul este o asociaie complex, alctuit din organisme vii, vegetale i animale, care se menin n stare de plutire liber mai mult sau mai puin pasiv n masa apei (pelagial) i care nu se pot opune prin micri proprii deplasrii maselor de ap (cureni, valuri, micri de convecie etc.) din cauza lipsei sau a dezvoltrii relativ slabe a organelor de locomoie. 2.1.1. Clasificrile planctonului Din punct de vedere trofic planctonul se mparte n plancton vegetal sau fitoplancton, plancton animal sau zooplancton i plancton bacterian sau bacterioplancton. n componena planctonului intr, pe de o parte, organisme holoplanctonice, care i desfoar ntregul ciclu de viaa n pelagial (algele microfite, radiolarii, rotiferele, cladocerele, copepodele etc.), i, pe de alta, organisme meroplanctonice, care i petrec numai anumite stadii de dezvoltare din ciclul lor biologic n pelagial, restul avnd loc n bental. Printre ultimele se numr larvele planctonice ale viermilor (pillidium, trocophora, nectochaeta), echinodermelor (echinopluteus, ofiopluteus), molutelor (larve veligere i protoconce), crustaceelor (nauplius, mysis, zoa, copepodite etc.) i altor animale marine bentonice, meduzele hidroide, statoblastele briozoarelor, precum i multe organisme ale cror chiti i ou latente coboar pe fund pentru dezvoltarea ulterioar. n funcie de dimensiunea organismelor planctonice deosebim urmtoarele grupe: 1) Ultraplancton, ce cuprinde organisme ale cror dimensiuni nu depesc 5 m (bacteriile). 2) Nanoplancton sau planctonul pitic, care definete totalitatea organismelor cu dimensiunea de 5-60 m (cele mai mici alge i protozoarele). Organismele nanoplanctonice trec prin cea mai deas estur de mtase i pot fi separate numai prin centrifugare sau prin decantare. De aceea acest grup de organisme se mai numete i plancton de centrifug sau plancton de camer. 3) Microplancton, cruia i aparin organismele cu dimensiuni cuprinse ntre 0,05 i 1 mm (marea majoritate a fitoplancterilor, infuzoarele, rotifere, crustaceele mici etc.). Se prinde cu ajutorul fileurilor planctonice din pnz de mtase deas sau prin decantare, de aceea se mai numete plancton de fileu sau plancton de decantare. 4) Mezoplancton, prin care se nelege totalitatea organismelor ce msoar ntre 1 i 10 mm (reprezentanii mai mari ai fitoplanctonului, marea majoritate a zooplanctonului marin i dulcicol). Se prinde cu plase planctonice din pnz de mtase rar. 5) Macroplancton, dat de plancterii a cror talie variaz ntre 1 i 100 cm (crustaceele superioare, meduzele, molutele i viermii pelagici, salpele etc.). Se ntlnete exclusiv n mri. 6) Megaloplancton, cuprinde organismele planctonice a cror dimensiuni depesc 1 m (multe scifomeduze ca Cyanea arctica, sifonofore mari, ctenoforul Cestus veneris, salpe coloniale etc.). Se gsete numai n mri. 2.1.2. Adaptrile planctonului Trstura distinctiv a organismelor planctonice capacitatea lor de a se gsi n masa apei a determinat apariia a numeroase adaptri la acest mod de via.22

Deoarece protoplasma vie are n medie o densitate de 1,05, greutatea specific a hidrobionilor este mai mare nu numai dect cea a apei dulci (care este de 1,00), dar i dect cea a apei marine (care variaz, n funcie de temperatur i salinitate, ntre 1,02 i 1,03). De aceea, n lipsa unor micri proprii organismele acvatice au tendina de a se scufunda. Majoritatea planctontelor sunt nottori activi. Copepodele (Cyclops, Diaptomus), care sunt cei mai comuni reprezentani ai planctonului marin i dulcicol, se deplaseaz prin micarea picioarelor toracice; cladocerele (Daphnia, Bosmina) se deplaseaz cu ajutorul antenelor puternic dezvoltate; micarea rotiferelor (Keratella, Brachionus) se face datorit aparatului rotator; infuzoarele (de ex. tintinnoideele marine) cu ajutorul cililor; notul diferitelor meduze (hidromeduze i scifomeduze) se realizeaz prin contractarea umbrelei. De asemenea, multe organisme fitoplanctonice prezint capacitatea de deplasare, datorat micrilor flagelilor plasmatici (dinoflagelatele i cocolitoforidele). Alte organisme planctonice, printre care se numr diatomeele, cianobacteriile, radiolarii i foraminiferele, nu prezint nici un fel de organe de locomoie. Ele plutesc n ap. Capacitatea de a flota o prezint, de asemenea, multe animale care posed organe de locomoie, ca de exemplu sifonoforele, apendicularii sau larvele narului Chaoborus (=Corethra); notul acestor organisme se efectueaz cu predilecie n plan orizontal. Flotaia sau flotabilitatea reprezint o nsuire a hidrobionilor planctonici de a se scufunda n masa apei cu o vitez minim. La nceputul secolului al XX-lea, Ostwald i Wesenberg-Lund au stabilit urmtoarea relaie:

f =unde:

Sp V Gr

f flotabilitatea; Gr greutatea restant, prin care se nelege diferena dintre greutatea unui corp oarecare i greutatea apei dezlocuite de acesta. Cu ct greutatea restant este mai mare, cu att viteza de scufundare va fi mai mare i invers; la o greutate restant egal cu zero se stabilete echilibrul indiferent; Sp suprafaa portant, care reprezint suprafaa care opune rezisten la scufundarea unui corp n ap. Suprafaa relativ, adic raportul dintre suprafaa absolut i volumul corpului, este minim la sfer; alungirea uneia sau a dou axe ale corpului, ct i formarea unor prelungiri duc la creterea suprafeei portante. Proiecia vertical depinde de poziia planului corpului vizavi de vertical. Dac corpul este aplatizat, mrimea proieciei verticale devine maxim la o aa poziie a suprafeei corpului, cnd este aezat n plan perpendicular fa de direcia de aciune a forei gravitaionale. V vscozitatea apei (frecarea interioar). Pentru uurarea plutirii i flotrii n ap organismele planctonice prezint o serie de adaptri de natur morfologic i fiziologic, care reduc greutatea restant i mresc suprafaa portant. Adaptrile n ceea ce privete micorarea greutii restante a organismelor planctonice pot fi mprite n cteva grupe: 1. Reducerea formaiunilor scheletice. Toate organismele planctonice sunt lipsite de un schelet greu i prin aceast particularitate se disting net de formele nrudite, dar care duc un mod de via bentonic. Diatomeele planctonice posed un exoschelet mai uor n comparaie cu formele bentonice, frustulele crora sunt mai puternic silicifiate i de aceea sunt considerabil mai grele. La formele pelagice de copepode scheletul chitinos este mult mai subire i mai fin, dect la speciile care triesc pe fund. La malacostraceele pelagice (Amphipoda, Euphausiacea, Decapoda), spre deosebire de cele bentonice, crust este slab calcificat i deci mai uoar. Acelai lucru se observ i la molutele pteropode (Clione limacina, Limacina helicina) i heteropode marine (Carinaria mediterranea, Pterotrachea coronata), caracterizate fie prin lipsa complet a cochiliei, fie prin reducerea puternic a acesteia. 2. Hidratarea tisular. Multe plante i animale planctonice se caracterizeaz printr-un coninut ridicat de ap, fapt care apropie greutatea lor specific de cea a apei. Proporia acesteia adeseori depete 90% (la unele salpe, la ctenoforul Cestus veneris i la trachimeduza23

Carmarina putnd ajunge chiar la 99%), ceea ce duce la o reducere a greutii restante. Hidratarea tisular duce la formarea substanelor gelificate, deosebit de dezvoltat la meduze i la sifonofore, dar i la molutele pelagice, chetognate i alte animale. La organismele dulcicole se observ mai des secretarea unei substane gelatinoase transparente, care acoper exteriorul corpului, ca, de exemplu, la unele cianobacterii i conjugatoficee, ct i la unele rotifere. La muli radiolari corpul conine vacuole pline cu un lichid mai uor dect apa marin. Citoplasma cistoflagelatelor (Noctiluca miliaris) conine o cantitate mare de suc celular. 3. Incluziuni lipidice. Incluziunile uleioase i grase sunt n principal substane de rezerv, dar servesc n acelai timp i la diminuarea greutii restante. La algele planctonice primul produs al fotosintezei nu este amidonul, ci uleiurile mai uoare. Foarte des incluziunile lipidice se ntlnesc i la diferite animale planctonice. Adesea corpul copepodelor dulcicole i marine (Calanus finmarchicus) conine numeroase incluziuni lipidice sub form de picturi sau chiar a unui organ gras special, situat n lungul intestinului (organul hidrostatic). Astfel de incluziuni se observ i la cladocere, rotifere i multe alte animale planctonice (cistoflagelatul Noctiluca miliaris, radiolarul Spumellaria, icrele pelagice de chefali, cambul, scrumbie). 4. Incluziuni gazoase. Spre deosebire de incluziunile lichide, practic incompresibile, incluziunile gazoase i pot modifica volumul n funcie de schimbrile de temperatur i de presiune. De aceea, organismele care posed incluziuni gazoase pot cu ajutorul acestui aparat hidrostatic nu numai s-i menin flotabilitatea, dar i, n caz de necesitate, s o modifice. n aceast privin cel mai perfecionat aparat hidrostatic este cel al narului Chaoborus (=Corethra), care duce un mod de via planctonic, sub forma veziculelor traheene. Multe sifonofore prezint un pneumatofor mare, umplut cu aer i comunicnd cu mediul extern printr-un canal. Algele albastre-verzi planctonice (Anabaena, Aphanizomenon, Nodularia spumigena) conin n celulele lor numeroase mici vacuole gazoase, cu ajutorul crora se ridic de pe fund la suprafaa apei. Nautilul (Nautilus pompilius) prezint o serie de camere umplute cu azot conectate printr-un sifon cu ajutorul crora poate s urce sau s coboare. O vezicul cu gaz se formeaz n citopasma tecamebienilor Difflugia hydrostatica i Arcella. 5. nlocuirea ionilor grei din protoplasm (Mg2+, Ca2+, SO4) cu cei uori (Na+, NH4+) asigur, de asemenea, meninerea unui raport ct mai redus dintre densitatea organismului i cea a mediului. De exemplu, nlturarea activ a ionului sulfat este caracteristic pentru meduze, ctenofore, pteropode, heteropode i tunicatele pelagice. Ca adaptri la creterea suprafeei portante a organismelor planctonice pot fi enumerate urmtoarele: 1. Alungirea corpului. Multe specii vegetale i animale au corpul alungit n form de bastona. O astfel de form o au unele diatomee (Rhizosolenia, Melosira), dinoflagelate, iar dintre animale chetognatul Sagitta euxina i cladocerul Leptodora kindti. n mod normal acestea se menin n ap poziie orizontal. Dac sub aciunea valurilor sau din alte motive aceast poziie se schimb n vertical, organismele ncep s se scufunde rapid cu captul ascuit n jos. ns, datorit prezenei unor excrescene sau a formei curbate a corpului (Synedra) aceast cdere nu va avea loc rectiliniu, ci dup o curb, de aceea organismele n curnd vor lua din nou poziia orizontal. Alungirea unui ax se poate realiza i prin agregarea organismelor n colonii liniare (vezi mai jos). 2. Aplatizare. Printre organismele planctonice sunt frecvent ntlnite forme discoidale, aplatizate. Multe diatomee (Coscinodiscus, Cyclotella) i dinoflagelate au aspectul unor plci sau prezint diferite excrescene. Forma aplatizat a corpului este caracteristic de asemenea unor reprezentani ai zooplanctonului radiolari, meduze, polichete pelagice (Tomopteris sp.), copepode .a. 3. Formarea excrescenelor. Practic nu exist vreun grup de animale planctonice care s nu prezinte specii prevzute cu spini, ace, apendice sau alte formaiuni asemntoare (de exemplu la Chaetoceros dintre diatomee, la Ceratium dintre dinoflagelate, la Notholca longispina dintre rotifere, la Bythotrephes longimanus dintre cladocere, la larvele de Porcellana sau Rhithropanopeus dintre decapode). Aceste excrescene sunt privite ca adaptri care duc la creterea rezistenei opuse de corp n mediu lichid. ns acest fapt nu corespunde ntotdeauna realitii. Observaiile asupra organismelor vii au artat, de exemplu, c excrescenele de la Daphnia i Bosmina sunt dispuse la indivizii cu o orientare normal n plan vertical i nu servesc la micorarea vitezei de cdere, ci pentru schimbarea direciei i meninerea micrii rectilinii.24

Excrescenele algelor conjugatoficee sunt incluse ntr-un manon gelatinos care acoper colonia, iar radiolele radiolarilor n plasma extracapsular, de aceea nu pot fi considerate ca apendice care s mreasc suprafaa portant. n multe cazuri, ca de exemplu, la diatomeul Chaetoceros, excrescenele nu servesc la reducerea vitezei de cdere, ci pentru folosirea curenilor slabi de convecie care urc aceste organisme n zona de fotosintez; n lipsa acestor cureni algele coboar spre fund. 4. Agregarea n colonii contribuie, de asemenea, la creterea suprafeei de contact i la ngreunarea scufundrii. Formarea unor colonii este des ntlnit la diferite diatomee (Asterionella, Tabellaria etc.), la unele cloroficee (Pediastrum) i cianobacterii (Anabaena), iar dintre animale la salpe. 5. Reducerea taliei. Suprafaa relativ, adic raportul dintre suprafaa corpului i volumul su, crete odat cu micorarea taliei organismului. Din acest motiv n plancton predomin organismele mici i microscopice. Vscozitatea apei este influenat de temperatur i de salinitate (vezi Vscozitatea). De aceea, oscilaiile termice ale apei determin apariia fenomenului de ciclomorfoz sau polimorfism sezonier, care se manifest prin aceea c n perioada cald a anului la o serie de organisme planctonice de ap dulce se mrete suprafaa relativ pe seama schimbrii proporiilor corpului sau alungirii diferitor excrescene; odat cu rcirea apei are loc dezvoltarea n sens opus. Acest fenomen poate fi constatat la unele diatomee (Asterionella gracillima, Tabellaria fenestrata), dinoflagelate (Ceratium hirundinella), rotifere (Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Brachionus calyciflorus, Brachionus capsuliflorus, Asplanchna priodonta), cladocere (Hyalodaphnia cucullata, Daphnia cristata, D. hyalina, Bosmina coregoni). Este caracteristic plancterilor care au un numr foarte mare de generaii pe an, rezultate fie din diviziunea celular la alge sau din nmulirea partenogenetic la animale. n raport cu vscozitatea apei i de sezon, unele organisme i reduc gradul de impregnare a crustelor. Formele din sezonul cald au crustele fine, pe cnd cele din sezonul rece au crustele mai puternic impregnate.

2.2. NectonulNectonul este o grupare ecologic cuprinznd totalitatea organismelor care triesc n pelagial i care se deplaseaz cu uurin, fiind capabile s se opun activ curenilor puternici i s realizeze migraii pe distane mari. Marea majoritate a organismelor nectonice sunt de talie mare, printre acestea numrndu-se cele mai mari i cele mai rapide organisme acvatice. 2.2.1. Compoziia nectonului Cele mai caracteristice forme nectonice sunt petii osoi i cei cartilaginoi, cu excepia celor care triesc pe fundul bazinelor i noat slab. Acetia din urm aparin bentosului (somn, cobitide, guvizi, pleuronectide, batoidei etc.). n afar de peti, n compoziia nectonului intr amfibienii, mamiferele, reptilele i psrile acvatice. Batracienii sunt reprezentai de urodele (tritoni Triturus vulgaris, T. cristatus, T. alpestris, T. montandoni i salamandr Salamandra salamandra) i anure (broasca mic de lac Rana esculenta, broasca mare de lac R. ridibunda, Rana temporaria, buhaiul de balt Bombina bombina i B. variegata, Pelobates). Dintre mamiferele nectonice fac parte delfinii, caaloii i balenele (ordinul Cetacea), focile, morsele, urii i leii de mare (ordinul Pinnipedia) i dugongul Dugong dugong i lamantinul Trichechus manatus (ordinul Sirenia). Alte mamifere bine adaptate la mediul acvatic sunt vidra de mare Enhydra lutris, vidra Lutra lutra, nurca Mustela lutreola (ordinul Carnivora), ondatra Ondatra zibethica, obolanul de ap Arvicola terrestris (ordinul Rodentia) i chicanul de ap Neomys fodiens (ordinul Insectivora). Reptilele nectonice sunt reprezentate de broatele estoase (broasca estoas de ap Emys orbicularis, broasca estoas verde Chelonia mydas, cauanul Eretmochelys imbricata i careta Caretta caretta), de erpi (arpele de cas Natrix natrix, arpele de ap N. tesselata, erpi25

marini Pelamys platurus), iguana de Galpagos (Amblyrhynchus cristatus) i crocodili (Crocodylus porosus). Dintre psri cu adevrat nectonici pot fi considerai doar pinguinii (pinguinul tropical Spheniscus mendiculus, pinguinul comun Pygoscelis adeliae, pinguinul imperial Aptenodytes forsteri, pinguinul regal Aptenodytes patagonica etc.). ntr-o oarecare msur aici putem ncadra i unele psri de ap (ca de ex. cormoranii) care se pot scufunda pn la 100 m pentru a se hrni i care, prin urmare, i petrec o bun parte a timpului ca nottori activi. Dintre nevertebrate singurele care pot fi considerate ca aparinnd nectonului sunt unele molute cefalopode, ca de exemplu calmarii (Loligo vulgaris) i unele sepii, precum i unele insecte mari de ap (Dytiscus marginalis, Hydrous piceus, Cybister laterimarginalis etc.). 2.2.2. Adaptrile nectonului Adaptrile pe care le prezint nectonul sunt n strns legtur cu factorii de mediu. n primul rnd masa de ap prezint o profund tri-dimensionalitate. Apoi, aici nu exist nici un substrat solid, astfel nct animalele de aici sunt suspendate n permanen ntr-un mediu transparent, fr nici un loc unde acestea s-ar putea ascunde de potenialii prdtori. Lipsa vreunui reper ntr-un mediu cvasi-omogen face dificil orientarea n cazul deplasrii pe orizontal dintr-un loc n altul. Toate acestea au facilitat evoluia adaptrilor pentru o extraordinar mobilitate. La rndul ei, aceast mobilitate crescut i abilitatea de a parcurge mari distane a condus la dezvoltarea sistemului nervos i a organelor de sim, lucru necesar pentru orientare, procurarea hranei i evitarea prdtorilor. Suspendarea continu a corpului dens al animalelor nectonice ntr-o ap mai puin dens a dus la dezvoltarea progresiv a diferitor adaptri pentru flotaie. Deoarece protoplasma celular este n general ceva mai dens dect apa, pentru a menine o flotabilitate neutr animalele nectonice trebuie s posede pri ale corpului mai puin dense. De exemplu, cei mai muli peti au vezica nottoare. Se cunosc peti fizostomi, la care vezica nottoare comunic cu esofagul, i peti fizocliti, la care vezica nu comunic cu tubul digestiv. Muli dintre acetia pot regla volumul vezicii nottoare i n felul acesta i pot regla flotabilitatea. Acelai rol n meninerea unei flotabiliti neutre l joac plmnii animalelor nectonice care respir aer. La petii care nu prezint vezica nottoare flotabilitatea e