Structura trofică a ecosistemului

Particulele solubile pot fi compuşi organici sau anorganici.

Particulele insolubile se pot clasifica în funcţie de dimensiune:

• 
  particule sedimentabile – au densităţi şi dimensiuni care asigură separarea lor prin sedimentare într-un timp scurt
  
• 
  particule în suspensie – au dimensiuni reduse şi nu sedimentează natural decât în perioade mari de timp
  
• 
  particule dispersate – sunt foarte mici şi nu sedimentează nici după perioade mari de timp.
  

+ altele

15. Pesticidele şi mediul înconjurător: generalităţi, clasificare, mod de acţiune, principii ecologice de aplicare

Efectele poluării secundare şi pericole ale aplicării pesticidelor

• 
  Pesticide= orice substanţă sau amestec de substanţe utilizate atât în scopul prevenirii, combaterii sau controlului oricărei boli, inclusiv vectori ai îmbolnăvirii umane sau animale, cât şi a speciilor nedorite de organisme animale sau vegetale.
  

Acestea se referă la următoarele aspecte:

→ toxicitate ridicată ( îndeosebi la insecticide);

→ pesticidele de azi sunt de 10 până la 100 de ori mai puternice decât cele care se comercializau prin anii '75;

→ efecte secundare generate îndeosebi de acţiunea lor biologică, care poate distruge nu numai organismele "ţintă" ci şi unele utile, ceea ce conduce la o reducere a biodiversităţii;

→ în medie, cca. 85-90 % din cantitatea de pesticide utilizate în agricultură nu ajung la organismul ţintă, ci se împrăştie în mediul înconjurător ( agrodisponibilitate insuficientă);

→ numai o parte din doza de pesticid aplicată (extrem de redusă)- 1/1000 – 1/ 10000 din doza aplicată realizează efectul biologic dorit, restul pierzându-se în agroecosistem, dezechilibrându-l.
Efectele secundare negative ale aplicării pesticidelor (în lipsa unui management al riscului)
→ contaminare pt. om, animale domestice, influenţă asupra descendenţilor;

→ influenţă asupra faunei, influenţă negativă asupra albinelor, vânatului, peştelui, etc.;

→ influenţă asupra entomofaunei utile în culturile agricole;

→ apariţia de rase (specii) rezistente;

→ apariţia de noi dăunători cu importanţă economică din entomofauna puţin dăunătoare;

→ fitotoxicitate pt. culturile agricole;

→ influenţa generală asupra florei, apei şi solului;

→ schimbări fizice şi chimice;

→ schimbarea ecosistemului şi a unor cicluri biologice;

→ schimbarea relaţiilor între specii;

→ dispariţia unor specii;

→ reduceri de recoltă;

→ impurificarea produselor;

→ reziduuri (sol, apă, recoltă).

Măsuri de contracarare

• 
  la acelaşi efect biologic să se utilizeze cele mai puţin toxice;
  
• 
  să se evite introducerea în ecosistem a produselor pesticide greu degradabile biologic şi a celor cu rezidualitate ridicată;
  
• 
  să se evite folosirea produselor uşor levigabile, a celor care ajung mai repede în apa freatică;
  
• 
  să se evite utilizarea subst. care provoacă efecte secundare nedorite (acumulatori, distrugerea entomofaunei utile, etc.), în general a celor care alterează relaţiile interspecifice şi dereglează echilibrele ecologice;
  
• 
  să nu se accepte produse care prin persistenţa lor pătrund uşor în lanţul trofic: plante- animal- om;
  
• 
  protecţia chimică nu trebuie să însemne singura măsură de protecţie a plantelor;
  
• 
  pesticidele trebuie considerate întotdeauna ca o armă de rezervă, cu care se poate interveni suplimentar sau auxiliar în interiorul unei strategii globale de gestionare ecologică a sistemului: dăunător- plantă- mediu.
  

Clasificarea pesticidelor

a) După acţiunea fiziologică:

- anticriptogamice;

- bactericide;

- fungicide;

- erbicide;

- insecticide;

- acaricide;

- helocide (moluscocide);

- nematocide;

- rodenticide;

- ovocide (larvicide);

- chimiotropice → repulsive

→ atractive

→ apetisante.

b) După constituţia chimică:

- combinaţii minerale (anorganice);

- combinaţii organice;

- combinaţii organo-minerale.

c) După comportarea analitică şi starea fizică:

- gazoase;

- lichide (volatile, nevolatile);

- solide;

- metale, metaloizi;

- acizi, baze, săruri.

d) După modul de condiţionare:

- substanţe pure;

- produse tehnice;

- produse condiţionate în amestec cu alţi componenţi;

- soluţii, emulsii, suspensii;

- pulberi, aerosoli.

e) După acţiunea toxică biologică:

- de contact;

- de ingestie;

- de respiraţie;

- sistemice ← pătrund în plantă, prin rădăcini sau frunze, de unde sunt transportate în toate părţile acesteia.

Avantaj – protejează şi părţile care nu au fost atinse în timpul tratamentului, precum şi părţile tinere ale plantei formate după aplicare, nu sunt spălate după ploaie.
Modul de acţiune al pesticidelor
În organismul uman

Pătrunderea pesticidelor în organismul uman poate avea loc prin ingerare, în urma contactului cu epiderma (chiar intactă în cadrul substanţelor lichide: sulfura de carbon, pastele mercurice), prin ochi şi prin inspirarea vaporilor (sulfura de carbon, arsenaţii, arseniţii, bioxid de sulf).

Aceste modalităţi de pătrundere a substanţelor de uz fitosanitar în organismul uman, se întâlnesc mai ales în situaţia insecticidelor oraganofosforice şi se produc intoxicaţii care se manifestă prin două feluri de simptome:

1. muscarinice

- cauzate de acţiunea asupra muşchilor netezi şi asupra glandelor

- simptome caract. prin hiperexcitabilitate şi paralizie, nu cedează la administrarea de atropină, dar pot fi combătute cu 2-PAM (iodura N-metil-piridin-2-aldoximei).

2. nicotinice

- ca urmare acţionează asupra ganglionilor vegetativi şi asupra muşchilor striaţi

- simptomele nicotinice se manifestă prin greaţă, vărsături, dureri în mâini şi în picioare, transpiraţie, salivare şi lăcrimare, diaree şi urinare frecventă, dispnee, mioză, edem pulmonar.

Se observă şi o acţiune asupra SNC-ului, exteriorizată prin: crampe clonice, pierderea sensibilităţii la lumină, ataxie, tremurături, tulburări ale cunoştinţei, comă. Ca antidot se administrează ATROPINA.

În plantele cultivate

Pesticidele sunt aplicate de obicei direct pe plante sau în sol. Unele dintre ele, în sppecial compuşii sistemici, pătrund în toate părţile plantei indiferent de modul de aplicare. Cantitatea de reziduu este condiţionată de:

1. 
   doza şi numărul tratamentelor;
   
2. 
   proprietăţile fizico-chimice ale compusului;
   
3. 
   forma preparatului;
   
4. 
   felul plantei şi de tipul solului;
   
5. 
   condiţiile atmosferice;
   
6. 
   durata perioadei de la tratament până la recoltarea produselor agricole.
   

În funcţie de concentraţia în sol, ei pot fi găsiţi mai ales în legumele rădăcinoase ca: morcovul, ridichea, sfecla, precum şi în cartofi şi în plantele oleaginoase.

Metabolismul şi acumularea în ţesuturile animalelor

Independent de forma, modul şi domeniul de aplicare, pesticidele pătrund în organismul animalelor în special prin tubul digestiv (hrană poluată), piele şi căile respiratorii (mijloc contra paraziţilor).

Majoritatea transformărilor metabolice ale pesticidelor este catalizată de enzimele microsomale, în special ale ficatului, cu toate că sunt de asemenea cunoscute exemple de participare în biotransformare a altor ţesuturi şi organe, şi anume:

• 
  pielea;
  
• 
  plămânii;
  
• 
  diafragma;
  
• 
  mucoasa intestinelor;
  
• 
  creierul;
  
• 
  rinichii.
  

. Condiţionarea pesticidelor comerciale
Pesticidele se utilizează amestecate cu diferite ingrediente şi apă sau solvenţi. Această prelucrare se numeşte condiţionare.

Scopul condiţionării- asigurarea fotostabilităţii prin introducerea de antiinflamatori, de antioxidanţi, facilitatea dozării, creşterea adezivităţii (la substratul tratat) şi creşterea eficace a substanţelor active care stă la baza produsului.

Pesticide sub formă solidă:

• 
  pulberi pentru prăfuit, umectabile, de împrăştiat, pentru tratarea seminţelor;
  
• 
  pulberi solubile, concentrate de pulberi, concentraţii solubile, microcapsule, momeli otrăvite, produse condiţionate în stare lichidă, concentrate emulsionabile, concentrate apoase, soluţii aerosolizante, concentraţii autosuspensibile (CAS).
  

Pentru gazarea spaţiilor închise se folosesc boabe, tablete, benzi fumigene. Tratamentele chimice care se fac cu cantităţi foarte mici de soluţie ce se administrează la unitatea de suprafaţă sunt formulate în variantele VR, VUR, unde:

VR- volum redus

VUR- volum ultra redus.
. Calculul dozelor şi concentraţiilor de pesticide
La calcularea necesarului de produs comercial pentru obţinerea concentraţiilor dorite se va avea în vedere cantitatea de substanţă activă pe care o conţine produsul condiţionat, deoarece în produsele comerciale ale diferitelor firme intră cantităţi diferite de substanţă activă. Spre exemplu, Folpan 50 WP şi Folpan 80 WP conţin 50 % şi respectiv 80 % Folpet, astfel că, concetraţiile de folosire ale celor două produse comerciale vor fi de 0,2 % şi respectiv 0,12 %.

Ceea ce este important în cazul aplicării produselor cu cantităţi diferite de lichid la ha este ca la unitatea de suprafaţă (ha) să fie asigurată o anumită cantitate de substanţă activă.

Calculul cantităţii de fungicide (produs comercial) la ha se poate face după formula :
Q = D/S  100 în care :
Q = cantitatea de produs comercial în kg/ha;

D = doza substanţă activă la ha în kg;

S = procentul de substanţă activă conţinut de produsul comercial.

Spre exemplu, dacă la un ha de grâu trebuie administrat 0,125 kg Triadimefon din produsul comercial Bayleton 25 pentru combaterea ciupercii Erysphe graminis, înseamnă că :
Q = 0,125/25  100 = 0,5 kg Bayleton25
La calcularea dozei de produs comercial pentru tratarea seminţelor se poate folosi aceeiaşi formulă, D reprezentând doza recomandată la o tonă de sămânţă. Pentru calcularea necesarului de produs comercial în kg la 100 litri apă pentru a obţine o anumită concentraţie de aplicat, se poate folosi formula :
Q = C/S  100

Q = cantitatea de produs comercial în kg la 100 litri apă;

C = concentraţia de realizat;

S = conţinutul în substanţă activă a produsului comercial.
Exemplu : Pentru realizarea unei concentraţii de 0,5 % la un produs cu 50 % substanţă activă (Captan 50) este necesar :
Q = 0,5 100/50 = 1 kg

Pentru obţinerea a 100 litri suspensie de Captan 50 în concentraţie de 0,5 % este necesar 1 kg produs comercial Captan 50.

Trebuie menţionat însă că în majoritatea cazurilor, pentru tratamentul cu volum normal (VN), adică o picătură cu diametrul de 400-1500 microni şi volum mediu (VM) – dimensiuni de 300 microni, comisia de avertizare a pesticidelor le recomandă ca produs comercial, adică la o concentraţie de 0,5 % se va adăuga 100 litri apă 0,5 kg produs comercial.

16.Populaţia solului: alcătuire, rol, activitate, interelaţiile cu factorii abiotici şi tehnologici

Populaţia solului: Activit. biochimică a microorg. din sol

Populaţia solului este constituită din totalitatea vieţuitoarelor care există în sol, cu o mare diversitate de forme, dimensiuni, apartenenţă sistematică şi activitate biologică.

Populaţia solului se împarte în:

• 
  Macropopulaţie: -macrofloră şi macrofaună;
  
• 
  Micropopulaţie: -microfloră şi microfaună;
  

Micropopulaţia solului- reprezintă totalitatea microorganismelor din sol:

• 
  microflora- constituie partea cea mai importantă pentru viaţa solului, fiind formată din bacterii, ciuperci microscopice şi alge; valoarea absolută a unor microorganisme, raportată la un gram de sol, variază- între 1 milion-1 miliard la bacterii;
  

- între 5000-50000 la ciuperci;

- între 3000-30000 la actinomicete;

- între 500-5000 la alge (la adâncimea de 2-5 cm.)

• 
  microfauna- solului este constituită din protozoare monocelulare (între 100-1000 buc./gram sol), majoritatea aparţinând familiei Flagellate.
  

Activitatea biochimică a microorganismelor din sol este determinată de sursa de energie utilizată de fiecare specie. Din acest punct de vedere, microorganismele se clasifică în autotrofe, heterotrofe şi prototrofe.

1. 
   microorganismele autotrofe –sunt acele organisme care îşi procură energia necesară din surse simple, anorganice de carbon şi azot, ca: CO₂, NH₃, NO₂, NO₃, fiind astfel independente de regnul animal sau vegetal.
   

După tipul energiei utilizate se împart în:

• 
  fotosintetizante (fototrofe)- îşi procură energia prin fotosinteză, dar, spre deosebire de plantele superioare, fără producere de oxigen; aceasta deoarece sursa de hidrogen folosită nu este apa ci alte substanţe, ca de exemplu hidrogenul sulfurat (folosit de bacteriile sulfuroase purpurii şi bacteriile sulfuroase verzi, cu formare de sulf în loc de oxigen) sau acizi graşi simpli şi alcoolici (în cazul bacteriilor nesulfuroase purpurii);
  
• 
  chimiosintetizante (chimiotrofe)- îşi procură energia prin oxidarea substanţelor anorganice: amoniac, nitriţi (nitrobacteriile), hidrogen sulfurat, tiosulfat, sulf (sulfobacteriile), a fierului, bioxidului şi oxidului de carbon sau chiar a unor substanţe organice ( hidrogen molecular sau hidrocarburi); dintre acestea, cele mai importante d. p. d. v. agricol sunt bacteriile nitrificatoare.
  

b) microorganismele heterotrofe- îşi procură energia prin oxidarea materiei organice sintetizată de organismele autotrofe, care utilizează în acest scop energia solară. Acestea reprezintă majoritatea microorganismelor.

Principalele substanţe utilizate de aceste microorganisme sunt cele care conţin numai carbon, oxigen şi hidrogen (glucide, grăsimi, acizi organici).

De exemplu:- bacteriile de fermentaţie –utilizează hidraţi de carbon;

- bacteriile de putrefacţie –utilizează compuşi azotaţi.

Unele bacterii heterotrofe devin parazite datorită incapacităţii de sinteză prin mijloace proprii a unor substanţe organice, care trebuie furnizate ca atare din mediu.

Virusurile reprezintă „limita extremă” a heterotrofiei, fiind organisme strict parazite.

2. 
   microorganismele prototrofe- sunt o formă intermediară între cele două tipuri de mai sus care se caracterizează prin capacitatea de a utiliza o sursă organică de carbon. Principala sursă de azot este N₂ molecular din aer şi în mod accesoriu NH₃ nitraţi, nitriţi. Astfel, prototrofele formează grupul fiziologic al bacteriilor fixatoare de azot, cu o mare răspândire în apă şi solurile cultivate şi o importanţă deosebită în fertilizarea solului.
   

Interrelaţiile dintre plantele superioare şi microorganismele din sol
1. Influenţa pH-ului asupra microorganismelor
Pentru microorganisme pH-ul optim este cel apropiat de neutru, între 6,8 şi 7,2, aşa se explică faptul că în solurile cu reacţie neutră se găseşte cea mai bogată şi variată microfloră.

Din punctul de vedere al reacţiei faţă de pH-ul solului se deosebesc următoarele grupe de microorganisme:

• 
  microorganisme neutrofile – preferă un pH în jur de 7; din această categorie fac
  

parte cele mai importante grupe de microorganisme din sol: azobacter, bacteriile nitrificatoare autotrofe, microorganismele celulolitice şi actinomicetele;

• 
  microorganisme bazofile – preferă valori ridicate ale pH-ului (≥ 8); reprezentativă pentru această categorie este specia Bacillus ureolitici;
  
• 
  microorganisme indiferente la reacţia solului – reprezentate de unele ciuperci
  

microscopice.

Modul în care pH-ul restricţionează numărul şi variaţia microorganismelor:

- reacţia solului poate fi considerată ca factor de reglaj al competiţiei pentru hrană;

de ex. ciupercile care suportă uşor aciditatea solului concurează toate celelalte microorganismelor din solurile acide.

- corectarea pH-ului solului prin aplicarea carbonatului de calciu (CaCO₃) stimulează activitatea biologică din aceste soluri;

- cu cât pH-ul solului neamendat este mai scăzut, cu atât, prin amendare, este stimulată mai puternic activitatea microorganismelor.


2. Interrelaţiile dintre plantele superioare şi microorganismele din sol

Relaţiile dintre plantele superioare şi microorganisme se explică prin faptul că aceste două grupe de organisme se dezvoltă în acelaşi mediu natural, intrând astfel în concurenţă pentru hrană. Interrelaţiile dintre aceste două grupe pot să aibă şi un efect favorabil, deoarece prezenţa bacteriilor în sol determină sporirea intensităţii nutriţiei plantelor şi invers, plantele de cultură pot avea acţiune favorabilă asupra florei bacteriene din sol.

Între microorganismele din sol şi plantele superioare se pot stabili relaţii de simbioză. Aceasta constă într-o nutriţie încrucişată, fiind o formă de convieţuire între două sau mai multe specii în care fiecare simbiont produce un metabolit, pe care nu-l poate produce celălalt. Există cazuri în care, în anumite condiţii, simbiontul poate deveni patogen.

Exemplul tipic de simbioză este între speciile bacteriene Rhizobium şi plante superioare din familia leguminoase.
Interdependenţa dintre activitatea biologică a microorganismelor şi principalele lucrări ale solului

Bacteriile şi, în general, microorganismele din sol au un rol bine determinat în procesele biochimice din sol. Atât microorganismele heterotrofe cât şi cele autotrofe participă la mineralizarea compuşilor organici şi la procesele privind transformarea substanţelor minerale.

Principalele activităţi ale microorganismelor din sol sunt:

• 
  descompunerea aerobă şi anaerobă a celulozei;
  
• 
  descompunerea aerobă şi anaerobă a substanţelor proteice şi a altor compuşi organici azotoşi;
  
• 
  oxidarea amoniacului în acid azotic;
  
• 
  reducerea azotului până la azot molecular;
  
• 
  fixarea azotului atmosferic;
  
• 
  formarea şi descompunerea substanţelor humice din sol;
  
• 
  transformarea compuşilor sulfului şi ai fosforului;
  
• 
  oxidarea hidrocarburilor.
  

Lucrările solului au drept scop asigurarea condiţiilor fizice, chimice şi biologice

necesare creşterii şi dezvoltării plantelor; se asigură, în acelaşi timp, condiţii favorabile activităţii microorganismelor din sol.

Factorii care acţionează asupra activităţii microorganismelor din sol sunt:

1. 
   factori primari (acţionează nemijlocit);
   
2. 
   factori indirecţi (acţionează prin intermediul factorilor primari).
   

1. Epoca de lucrare a solului

Cea mai importantă lucrare a solului este arătura de bază (toamna, vara sau primăvara). Arătura de toamnă are următoarele avantaje:

- afânează stratul de la suprafaţă (orizontul Ap) al solului;

- previne pierderea de apă de la sfârşitul verii;

- favorizează pătrunderea apei mai uşor în sol şi înmagazinarea ei până la adâncimea de unde planta o poate folosi;

- favorizează efectuarea timpurie a lucrărilor din primăvară;

- influenţă majoră asupra frecvenţei şi activităţii microorganismelor din sol:

• 
  activitatea bacteriilor nitrificatoare este mai intensă în solurile arate toamna;
  
• 
  ciupercile din genurile Fusarium şi Aspergillus se găsesc în solurile arate toamna, iar Trichoderma în cele arate primăvara;
  
• 
  actinomicetele şi microorganismele celulolitice sunt mai numeroase în solurile arate toamna.
  

2. Adâncimea de lucrare a solului

Arătura adâncă favorizează procesele microbiologice din toată masa stratului arabil şi determină schimbări caracteristice în: frecvenţa, activitatea şi sistematica microorganismelor. La o arătură adâncă creşte numărul microorganismelor şi în stratul care a fost adus la suprafaţă, însă scade numărul bacteriilor anaerobe.

Adâncimea arăturii influenţează activitatea microorganismelor prin: conţinutul în materie organică, pH-ul, însuşirile fizico-chimice ale solului.

Arătura adâncă stimulează germinarea sporilor din stratul profund, iar cea superficială stimulează numărul bacteriilor sporogene. Adâncimea arăturii are influenţă asupra compoziţiei taxonomice a bacteriilor sporogene: are loc intensificarea nitrificării în straturile profunde (Bacillus megaterium).

3. Sistemul minim de lucrări ale solului

- este un procedeu de reducere a numărului de treceri la pregătirea terenului;

- prezintă avantaje sub raport economic, al reducerii forţei de muncă.

Numărul total de microorganisme, frecvenţa principalelor grupe de microorganisme sunt foarte slab influenţate de sistemul minim de lucrări ale solului.

4. Praşilele

Praşila este una din lucrările de întreţinere a unor culturi denumite „prăşitoare”, scopul ei fiind de a distruge buruienile, aerarea solului, crearea condiţiilor favorabile pentru dezvoltarea plantelor.

Efectul asupra numărului microorganismelor este redus.

Efectul asupra compoziţiei taxonomice:

• 
  creşte frecvenţa speciei Bacillus megaterium;
  
• 
  actinomicetele sunt numeroase: Streptomyces albus;
  
• 
  creşte activitatea ciupercilor şi a microorganismelor celulolitice aerobe.
  

În concluzie, praşila contribuie în mare măsură la menţinerea unui nivel ridicat a

activităţii microorganismelor din sol.

5. Desfundarea solului

- presupune lucrarea adâncă (20-70 cm.) a solurilor argiloase, cele care prezintă diferenţe texturale sau după desecarea solurilor;

S-a constatat că are loc dispersarea substanţelor organice până la 70 cm adâncime şi concomitent creşte activitatea biologică din intervalul 20-70 cm (compensând astfel scăderea acestei activităţi în stratul 0-20 cm).
6. Irigarea culturilor

Când scade nivelul umidităţii creşte raportul actinomicete/bacterii. Numărul microorganismelor creşte până la umiditatea de 17,4% după care scade evident. Grosimea peliculei de apă influenţează activitatea microorganismelor

ex: Bacillus mycoides are o activitate maximă la o peliculă de maxim 20-40 microni.

Durata irigării poate influenţa activitatea microorganismelor . Nivelul optim este 50-70 % din C câmp; o umiditate peste 80% influenţează microorganismele anaerobe.

Seceta favorizează trecerea formelor vegetative sub formă de spori , determinând creşterea numărului lor în sol. Irigarea asociată cu temperaturi ridicate vara determină germinarea sporilor şi trecerea lor în stare vegetativă.

Irigarea determină modificarea compoziţiei microflorei: abundă ciupercile Penicillium, Fusarium, precum şi ciupercile fitopatogene.