1

Κεφάλαιο Πρώτο 1. Τι είναι σταθερότητα. Ποια είδη σταθερότητας γνωρίζετε;

Σταθερότητα είναι η τάση ή το μέτρο ώστε ένα οικοσύστημα, αντιμετωπίζοντας μια διαταραχή, να φτάσει και να διατηρηθεί σε μια κατάσταση ισορροπίας, είτε αυτή θα είναι μια μόνιμη και σταθερή κατάσταση, είτε αυτή θα αποτελεί μια σταθερή ταλάντωση. Η σταθερότητα δύναται να είναι τοπική, μπορεί όμως να είναι και καθολική. 2. Τι είναι ποικιλότητα των ειδών. Ποια είδη ποικιλότητας γνωρίζετε;

Ποικιλότητα των ειδών είναι ο αριθμός των ειδών που υπάρχουν σε μια βιοκοινότητα. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη και η ποικιλότητα των ειδών. Τελευταία, η έννοια της ποικιλότητας των ειδών έχει διευρυνθεί και αναφέρεται πλέον, ως βιοποικιλότητα.

Υπάρχουν τρία είδη ποικιλότητας. Η άλφα ποικιλότητα, όταν μελετούμε την ποικιλότητα όπως αυτή ενυπάρχει μέσα σε μια βιοκοινότητα, η βήτα ποικιλότητα, που αναφέρεται στην ποικιλότητα μεταξύ των βιοκοινοτήτων και η γάμα ποικιλότητα, η οποία περιγράφει την ποικιλότητα σ’ ένα μεγαλύτερο, περιφερειακό επίπεδο, στην οποία συμπεριλαμβάνονται επίσης και οι αντικαταστάσεις των ειδών, όπως αυτές παρουσιάζονται στις μεγάλες γεωγραφικές περιοχές. 3. Τα δύο συστατικά της σταθερότητας αποτελούν η αντίσταση και η ευστάθεια. Τι γνωρίζετε γι αυτά;

Η αντίσταση περιγράφει την ικανότητα ενός οικοσυστήματος να αποφεύγει τις μεταβολές, όταν ένας συγκεκριμένος τύπος, συχνότητα ή μέγεθος διαταραχής επισυμβεί. Η ευστάθεια ή η ελαστικότητα, περιγράφει την ταχύτητα με την οποία ένα οικοσύστημα επιστρέφει στην προ της διαταραχής κατάσταση, αφού έχει ήδη υποστεί κάποια μεταβολή και αποτελεί το μέτρο της ικανότητας του οικοσυστήματος να απορροφά αλλαγές και να παραμένει ακόμη αμετάβλητο. Θεωρείται δηλαδή η ευστάθεια, ως η ικανότητα του οικοσυστήματος να διατηρεί την δομή του και το πρότυπο συμπεριφοράς του στην εμφάνιση μιας διαταραχής. 4. Τι ονομάζεται καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα του οικοσυστήματος;

Η παραγωγικότητα που προκύπτει όταν από την συνολική πρωτογενή παραγωγικότητα αφαιρεθεί η ενέργεια, την οποία χρησιμοποιούν τα φυτά για να συντηρηθούν. 5. Τι ονομάζονται βιογεωχημικοί κύκλοι;

Βιογεωχημικοί κύκλοι είναι οι κύκλοι που διαγράφουν τα θρεπτικά στοιχεα κατά την διάρκεια της ανακύκλωσής τους μέσα από τα βιοτικά συστατικά του οικοσυστήματος προς τα αβιοτικά μέρη αυτού και ξανά πάλι πίσω προς τα βιοτικά μέρη αυτού.

2

6. Τι ονομάζεται διαδοχή και τι κλίμαξ;

Διαδοχή καλείται η διαδικασία της ανάκαμψης ενός (οικο)συστήματος μετά την διαταραχή, διαδικασία η οποία επιτρέπει την εγκατάσταση εκ νέου ενός οικοσυστήματος, παρόμοιο με αυτό που προϋπήρχε της διαταραχής. Αυτό το «τελικό σημείο» της διαδοχής καλείται κατάσταση κλίμαξ. 7. Τι καλείται δυναμική ισορροπία;

Δυναμική ισορροπία καλείται η συνολική σταθερότητα, σε συνδυασμό με την δυναμική αλλαγή.

3

Κεφάλαιο Τρίτο 1. Σε ποιους στόχους έχει δομηθεί η συμβατική γεωργία;

Η συμβατική γεωργία δομήθηκε πάνω σε δύο αλληλοσυσχετιζόμενους στόχους, ήτοι: (α) την μεγιστοποίηση της παραγωγής και (β) τη μεγιστοποίηση του κέρδους. 2. Στην επιδίωξη της ικανοποίησης των στόχων της συμβατικής γεωργίας, αναπτύχθηκε ένα σύνολο πρακτικών που σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά της σύγχρονης γεωργίας. Ποιες είναι οι έξη (6) βασικές πρακτικές αυτές;

Οι έξη (6) βασικές πρακτικές είναι: η εντατική καλλιέργεια, η μονοκαλλιέργεια, η άρδευση, η εφαρμογή της ανόργανης λίπανσης, ο χημικός έλεγχος των ζιζανίων και των ανωφελών εντόμων, και ο γενετικός χειρισμός των φυτών καλλιέργειας, 3. Γιατί κατά την άποψή σας η γεωργία, όσο αυτή παραμένει εξαρτημένη από τις εισροές, δεν μπορεί να είναι αειφορική;

Η γεωργία δεν μπορεί να είναι αειφορική, όσο αυτή παραμένει εξαρτημένη από τις εισροές για δύο λόγους. Πρώτον, διότι οι φυσικοί πόροι, από τους οποίους προέρχονται πολλές από τις εισροές, δεν είναι ανανεώσιμοι και τα αποθέματά τους είναι περατά. Δεύτερον, διότι η εξάρτηση από τις εξωτερικές εισροές καθιστά τους αγρότες, τις περιοχές και ολόκληρες χώρες ευάλωτους στις ελλείψεις των αποθεμάτων, τις διακυμάνσεις των αγορών και τις αυξήσεις των τιμών.

4

Κεφάλαιο Τέταρτο 1. Με λίγα λόγια τι καλείται φωτοσύνθεση;

Η φωτοσύνθεση συνιστά ένα συνδυασμό βιοφυσικών και βιοχημικών διεργασιών, οι οποίες καθορίζονται και κατευθύνονται από την ηλιακή ακτινοβολία της φασματικής περιοχής από 400 έως 700 nm, η οποία προσλαμβάνεται από τους χλωροπλάστες. Η ακτινοβολία αυτή μετατρέπεται σε ελεύθερη χημική ενέργεια, η οποία ακολούθως, χρησιμοποιείται στη βιοσύνθεση των προϊόντων της φωτοσύνθεσης. 2. Από ποιες φάσεις αποτελείται η φωτοσύνθεση; Μπορείτε να τις περιγράψετε.

Η φωτοσύνθεση αποτελείται από δύο φάσεις: (α) τη φωτοχημική φάση, κατά την οποία λαμβάνουν χώρα οι φωτεινές

αντιδράσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν, εκτός των άλλων, την οξείδωση του νερού (φωτόλυση), απ’ όπου απελευθερώνεται υδρογόνο και οξυγόνο, και

(β) την ενζυματική φάση, στην οποία η ηλιακή ακτινοβολία δεν παίζει κανένα ρόλο, και στην οποία συμβαίνουν η καρβοξυλίωση του CO2 και η αναγωγή του σε υδατάνθρακες. 3. Ποιο είναι το αποτέλεσμα του κλεισίματος των στομάτων;

Το αποτέλεσμα του κλεισίματος των στομάτων είναι ο περιορισμός της εισερχόμενης ποσότητας του CO2, γεγονός που προκαλεί την επιβράδυνση της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. 4. Να αναφέρετε μερικές από τις γνωστότερες γεωργικές καλλιέργειες, τα φυτά των οποίων ακολουθούν την C4 φωτοσύνθεση και πως λέγονται αυτές;

Ανάμεσα στις γνωστότερες γεωργικές καλλιέργειες, τα φυτά των οποίων ακολουθούν την C4 φωτοσύνθεση, είναι πολλές από τις λεγόμενες εαρινές γεωργικές καλλιέργειες, όπως π.χ. ο αραβόσιτος, το βαμβάκι, το σόργο, και το ζαχαροκάλαμο. 5. Γιατί σε γενικές γραμμές οι διαθέσιμες μορφές του αζώτου στο έδαφος διατηρούνται σε χαμηλά επίπεδα;

Επειδή το άζωτο, είτε προσλαμβάνεται ταχύτατα, όταν είναι διαθέσιμο, είτε παρουσιάζει υψηλό δυναμικό απώλειας μέσω της απόπλυσης με τη βροχόπτωση ή της απόσπασης με την άρδευση. 6. Που δομείται ο φωσφόρος;

Ο φωσφόρος δομείται στο DNA των χρωμοσωμάτων και το RNA του πυρήνα και των ριβοσωμάτων

5

7. Το κάλιο δεν αποτελεί δομικό συστατικό του φυτού, ούτε συστατικό των ενζύμων ή των πρωτεϊνών. Ποια είναι η πρωταρχική του λειτουργία;

Πρωτίστως, η λειτουργία του καλίου είναι ρυθμιστική. 8. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Βόριο (Β) και Χλώριο (Cl);

Το Βόριο (Β) εμπλέκεται στη μεταφορά και το μεταβολισμό των υδατανθράκων, στο μεταβολισμό της φαινόλης, και στη δραστηριοποίηση των ρυθμιστών αύξησης. Το Χλώριο (Cl) εμπλέκεται στην ενυδάτωση του κυττάρου, και τη δραστηριοποίηση των ενζύμων κατά τη φωτοσύνθεση. 9. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Χαλκός (Cu) και Σίδηρος (Fe);

Ο Χαλκός (Cu) εμπλέκεται στο βασικό μεταβολισμό, τον μεταβολισμό του αζώτου, και στον δευτερεύοντα μεταβολισμό, ενώ ο Σίδηρος (Fe) εμπλέκεται στη χλωροφυλλική σύνθεση και στα ένζυμα μεταφοράς ηλεκτρονίων. 10. Σε ποιες διαδικασίες εμπλέκονται τα μικροστοιχεία Μαγγάνιο (Mn), Μολυβδαίνιο (Mo) και Ψευδάργυρος (Zn);

Το Μαγγάνιο (Mn) εμπλέκεται στο βασικό μεταβολισμό, τη σταθεροποίηση της δομής των χλωροπλαστών και το μεταβολισμό του αζώτου. Το Μολυβδαίνιο (Mo) εμπλέκεται στην αζωτοδέσμευση, το μεταβολισμό του φωσφόρου, την απορρόφηση και τον καταμερισμό του σιδήρου και τέλος, ο Ψευδάργυρος (Zn) εμπλέκεται στο σχηματισμό της χλωροφύλλης, τη δραστηριοποίηση των ενζύμων, το βασικό μεταβολισμό, τη διάσπαση των πρωτεϊνών και τη βιοσύνθεση των ορμονών. 11. Τι ονομάζουμε αναπνοή των φυτών;

Αναπνοή των φυτών ονομάζουμε τη συνεχή ροή του νερού από τις ρίζες προς την ατμόσφαιρα, μέσω μιας διαδρομής που αρχίζει από το έδαφος, συνεχίζει στις ρίζες, περνάει από τους βλαστούς και τα φύλλα και καταλήγει στα στόματα. 12. Ποιες καλούνται πυροδοτούμενες αντιδράσεις; Αναφέρατε ένα παράδειγμα.

οι τις αντιδράσεις των φυτών που προκαλούνται από κάποια εξωτερικά ερεθίσματα. Οι αντιδράσεις αυτές είναι αποτέλεσμα ενός συγκεκριμένου παράγοντα, πλην όμως για να συνεχιστεί η αντίδραση ο εξωτερικός αυτός παράγοντας δεν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί. Για παράδειγμα, οι σπόροι του καπνού για να βλαστήσουν απαιτείται να εκτεθούν στο ηλιακό φως. Η έκθεση αυτή απαιτείται να είναι διάρκειας μόλις κλάσματος του δευτερολέπτου. Έτσι, ο σπόρος θα βλαστήσει ακόμη και αν φυτευτεί σε συνθήκες πλήρους σκότους, εάν προηγουμένως υποστεί μικρής διάρκειας έκθεση στο ηλιακό φως. 13 Ποιες αντιδράσεις καλούνται εξαρτημένες; Αναφέρατε ένα παράδειγμα.

Εξαρτημένες αντιδράσεις καλούνται οι αντιδράσεις κάποιων φυτών που εξαρτώνται από τη συνεχή παρουσία ενός συγκεκριμένου εξωτερικού παράγοντα.

6

Αυτές προκαλούνται και διατηρούνται εξ αιτίας του παράγοντα αυτού. Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου της αντίδρασης είναι η παραγωγή των φύλλων στον ακανθώδη βλαστό του φυτού οκοτίγιο (Fouquieria splendens). Τα φύλλα στους βλαστούς του φυτού εμφανίζονται μέσα σε μια ή δυο ημέρες και όσο τα επίπεδα της υγρασίας στο έδαφος είναι επαρκή, τα φύλλα διατηρούνται, αλλά αμέσως μόλις φτάσουν στο σημείο μαρασμού τα φύλλα πέφτουν. 14. Ποιες αντιδράσεις; Αναφέρατε ένα παράδειγμα.

Ανεξάρτητες καλούνται οι αντιδράσεις που συμβαίνουν στα φυτά, ανεξάρτητα των συνθηκών που επικρατούν στο άμεσο περιβάλλον και είναι αποτέλεσμα κάποιων εσωτερικά ελεγχόμενων, φυσιολογικά καθοριζόμενων ομάδων παραγόντων. Για παράδειγμα, ένα φυτό αραβοσίτου αρχίζει να ανθίζει διότι έχει επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο στάδιο της αύξησης και της ανάπτυξης του. Οι εξωτερικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν, αργά ή γρήγορα την άνθηση επηρεάζοντας την αύξηση, η πραγματική αλλαγή στη φαινολογία του φυτού όμως, ελέγχεται εσωτερικά.

7

Κεφάλαιο Πέμπτο 1. Το ορατό φάσμα του φωτός είναι ίσης αξίας για τη φωτοσύνθεση; Τι γνωρίζετε γι αυτό;

Ασφαλώς, και δεν είναι όλο το φως στο φάσμα αυτό ίσης αξίας για τη φωτοσύνθεση. Οι φωτοαποδέκτες στη χλωροφύλλη είναι, ως επί το πλείστο, απορροφητές του ιώδους – κυανού και πορτοκαλόχρου – ερυθρού φωτός, ενώ το πράσινο και το κίτρινο δεν είναι και τόσο χρήσιμα. Η χλωροφύλλη δεν μπορεί να απορροφήσει το πράσινο φως επαρκώς και αυτό έχει ως αποτέλεσμα, μεγάλο μέρος αυτού να ανακλάται, κάνοντας έτσι τα φυτά να φαίνονται πράσινα. 2. Τι καλείται σημείο απορρόφησης του φωτός;

Σημείο απορρόφησης του φωτός καλείται το επίπεδο της έντασης του φωτός στο οποίο απορροφούνται οι φωτοσυνθετικές χρωστικές, γεγονός που σημαίνει ό,τι το επιπρόσθετο φως δεν αυξάνει αποτελεσματικά το ρυθμό της φωτοσύνθεσης. Αυτό συμβαίνει σε πολύ υψηλές εντάσεις φωτός. 3. Τι γνωρίζετε για το σημείο συμψηφισμού του φωτός;

Σημείο συμψηφισμού του φωτός καλείται το χαμηλό επίπεδο του φωτός, όπου το ποσό της παραγόμενης φωτοσύνθεσης ισούται με το ποσό που απαιτείται για την αναπνοή. Όταν η ένταση του φωτός είναι μικρότερη του σημείου συμψηφισμού, τότε το ισοζύγιο της ενέργειας για το φυτό είναι αρνητικό. Εάν το αρνητικό ισοζύγιο δεν αντισταθμιστεί μέσα σε κάποια συγκεκριμένη περίοδο με ποσότητα ενεργούς φωτοσύνθεσης και ενεργειακού οφέλους, το φυτό μπορεί να νεκρωθεί. 4. Ποιοι είναι οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η ποιότητα και η ποσότητα του φωτός που προσλαμβάνεται από ένα φυτό σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία και η διάρκεια της έκθεσής του στο φως;

Οι παράγοντες αυτοί είναι η εποχικότητα, το γεωγραφικό πλάτος, το υψόμετρο, το τοπογραφικό ανάγλυφο, η ποιότητα του αέρα και η δομή της κομοστέγης. 5. Από ποια διαφορετικά σύνολα παραγόντων καθορίζεται ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης;

Ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης, καταρχήν, καθορίζεται από τρία διαφορετικά σύνολα παραγόντων, ήτοι:

(α) το στάδιο ανάπτυξης του φυτού, (β) τις περιβαλλοντικές συνθήκες που περιβάλλουν το φυτό, στις οποίες

περιλαμβάνεται και το περιβάλλον του φωτός και (γ) τον τύπο της φωτοσυνθετικής διαδρομής (C3, C4 και CAM) που

χρησιμοποιούν τα φυτά.

8

6. Σε ποιες περιοχές το φως δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα, και σε ποιες περιοχές αυτό αποτελεί;

Οι περιοχές για τις οποίες το φως δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα είναι γενικά οι ξηρές περιοχές. Στους τόπους αυτούς, το κλειδί της υπόθεσης στον καθορισμό της δομής της βλάστησης και της οργάνωσης του καλλιεργητικού συστήματος είναι συνήθως η διαθεσιμότητα του νερού και όχι η διαθεσιμότητα του φωτός. Το φως, είναι πιθανότερο να αποτελεί τον περιοριστικό παράγοντα στις υγρές περιοχές.

9

Κεφάλαιο Έκτο 1. Ποια είναι η θερμαντική διαδικασία η οποία αποτελεί το γεγονός που ορίζεται ως το φαινόμενο του θερμοκηπίου;

Η θερμοκρασία που δημιουργείται από την ηλίαση μπορεί να αποθηκευθεί στην επιφάνεια της γης ή να ανακλαστεί πίσω στην ατμόσφαιρα. Μέρος της επανακτινοβολούμενης προς την ατμόσφαιρα θερμότητας είναι δυνατό να ανακλαστεί και πάλι πίσω στην επιφάνεια. Αποτέλεσμα των διαδικασιών αυτών είναι η θερμική ενέργεια να παγιδεύεται τόσο στην επιφάνεια, όσο και κοντά σ’ αυτή και η θερμοκρασία να παραμένει σχετικά υψηλή, σε σύγκριση με το ακραίο ψύχος που επικρατεί στο απώτερο διάστημα. Σε τελική ανάλυση, η θερμαντική αυτή διαδικασία αποτελεί το γεγονός εκείνο που ορίζεται ως το φαινόμενο του θερμοκηπίου. 2. Ποιες είναι οι αιτίες και ποιες συνέπειες από την υπερθέρμανση της Γης;

Από την έναρξη της βιομηχανικής εποχής και μετά, τα ποσά του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχουν αυξηθεί κατά 30%. Η αύξηση αυτή προέρχεται κυρίως από την καύση των ορυκτών καυσίμων για την βιομηχανική παραγωγή, την παραγωγή ενέργειας και φυσικά από την αποδάσωση. Κάποιες πρόσφατες μελέτες υποστηρίζουν ότι ένα θερμότερο κλίμα θα προκαλέσει περισσότερα ακραία τοπικά κλιματικά φαινόμενα, όπως πλημμύρες και ξηρασίες. Μια άλλη ανησυχία είναι ότι οι μεγάλες γεωργικές εκτάσεις στις παραθαλάσσιες, τις χαμηλές υψομετρικά περιοχές της υφηλίου, θα κατακλυστούν, εάν η παγκόσμια θερμοκρασία αυξηθεί αρκετά τόσο που να λειώσει ακόμη και ένα μικρό μέρος από τους πολικούς πάγους. 3. Σε ποιους παράγοντες οφείλονται οι θερμοκρασιακές διαφορές που παρατηρούνται στην επιφάνεια της γης;

Οι θερμοκρασιακές διαφορές που παρατηρούνται στην επιφάνεια της γης είναι αποτέλεσμα της περιστροφής της Γης γύρω από τον Ήλιο. Κατά τη διάρκεια του έτους, μια δέσμη μέγιστου ηλιακού οφέλους μετακινείται εγκάρσια στον ισημερινό, ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτινών και τη διάρκεια της ημέρας. Οι μεγαλύτερες ημέρες οδηγούν σε περισσότερο ηλιακό όφελος. Η αιώρηση αυτή της ηλίασης είναι η άμεση αιτία των εποχιακών μεταβολών στη θερμοκρασία. Ο βαθμός της εποχιακής μεταβολής, σε μέσες θερμοκρασίες, αυξάνει καθώς αυξάνεται η απόσταση από τον ισημερινό. 4. Τι γνωρίζετε για τη διαδικασία της καταβατικής θέρμανσης; Τι συμβαίνει με αυτή;

Σε πολλά μέρη του κόσμου, ο αέρας που κινείται από το πάνω μέρος της πλαγιάς, λόγω του ανέμου ή των διαφορών στις πιέσεις, επεκτείνεται ταχέως και κατερχόμενος θερμαίνεται. Αυτή είναι μια διαδικασία η οποία είναι γνωστή ως καταβατική θέρμανση. Καθώς θερμαίνεται ο αέρας, αυξάνεται και η ικανότητά του να συγκρατεί την υγρασία με τη μορφή υδρατμών (σχετική υγρασία), αυξάνοντας το δυναμικό εξάτμισης του θερμότερου αέρα.

10

5. Κατά τους χειμερινούς μήνες μια νότια πλαγιά είναι σημαντικά θερμότερη από μια βόρεια πλαγιά, όταν όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες παραμένουν οι ίδιοι. Μπορείτε να το δικαιολογήσετε αυτό;

Μια μεσημβρινή (νότια) πλαγιά είναι σημαντικά θερμότερη από μια βόρεια πλαγιά διότι οι πλαγιές που βλέπουν τον ήλιο, ως αποτέλεσμα της κλίσης της γης στον ηλιακό άξονα, κατά τους χειμερινούς μήνες δέχονται μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία. 6. Πως δημιουργείται το φαινόμενο της παροχέτευσης του ψυχρού αέρα;

Ο ψυχρός αέρας ο οποίος επικρατεί στις πλαγιές των κοιλάδων που βρίσκονται στα μεγαλύτερα υψομετρικά σημεία και έχουμε ταχύτερη επανακτινοβολία, είναι βαρύτερος από τον θερμότερο αέρα που βρίσκεται στα χαμηλότερα σημεία, και μετακινείται προς τα χαμηλότερα σημεία, δημιουργώντας το φαινόμενο της παροχέτευσης του ψυχρού αέρα. 7. Τι περιλαμβάνουν οι πλέον κοινές μορφολογικές προσαρμογές των φυτών απέναντι στην υπερβολική θερμότητα;

Οι πλέον κοινές μορφολογικές προσαρμογές των φυτών απέναντι στην υπερβολική θερμότητα περιλαμβάνουν:

(α) υψηλό σημείο συμψηφισμού CΟ2 του λόγου φωτοσύνθεση / αναπνοή, ο οποίος συχνά υποβοηθείται από αλλαγές στη δομή του φύλλου,

(β) φύλλα λευκής ή φαιάς απόχρωσης, που ανακλούν το φως και απορροφούν έτσι, λιγότερη θερμότητα,

(γ) εμφάνιση τριχιδίων στην επιφάνεια των φύλλων που απομονώνουν τους ιστούς των φύλλων,

(δ) μικρά φύλλα, ώστε να εκτίθεται μικρότερη φυλλική επιφάνεια στο ηλιακό φως,

(ε) φύλλα με μικρότερο το λόγο επιφάνεια / όγκος, για την πρόσληψη λιγότερης θερμότητας,

(στ) κάθετος προσανατολισμός των φύλλων, για μειωμένη πρόσληψη θερμότητας,

(ζ) εκτεταμένο ριζικό σύστημα, ή μεγαλύτερη σχέση του λόγου ρίζα / βλαστός, για την απορρόφηση περισσότερου νερού ώστε, να αντιπαρέρχονται την απώλεια νερού από τα φύλλα ή να διατηρούν μεγαλύτερη πρόσληψη νερού σε σχέση με τη φυλλική επιφάνεια,

(η) παχύς, ή ινώδης φλοιός που απομονώνει το κάμβιο και το φλοίωμα του κορμού των φυτών,

(θ) χαμηλότερη περιεχόμενη υγρασία στο πρωτόπλασμα και υψηλότερη ωσμωτική συγκέντρωση των ζωντανών ιστών. 8. Μετά την εμφάνιση της χλώρωσης ακολουθεί αμετάκλητα η νέκρωση των ιστών. Αυτή που οφείλεται;

Η νέκρωση στις χαμηλές θερμοκρασίες οφείλεται στην πτώση της πρωτεΐνης (η οποία μπορεί να συμβεί και σε θερμοκρασίες πάνω από την ψύξη), την έξοδο του νερού από το πρωτόπλασμα (όταν το μεταξύ των κυττάρων νερό παγώνει) και το σχηματισμό των καταστρεπτικών παγοκρυστάλλων μέσα στο ίδιο το πρωτόπλασμα.

11

9. Στο κλασσικό εγχειρίδιο της Οικοφυσιολογίας του Went (1944), παρουσιάζεται η περίπτωση με τα φυτά της τομάτας, τα οποία, αναπτυσσόμενα σε ίδιες θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας, δεν εμφάνισαν την αυτή ανάπτυξη με άλλα φυτά τομάτας που δέχτηκαν κανονικές θερμοκρασίες ημέρας και χαμηλότερες θερμοκρασίες νύκτας. Πότε συμβαίνει η αντίδραση αυτή;

Η αντίδραση αυτή συμβαίνει, όταν η άριστη για την ανάπτυξη θερμοκρασία, η οποία σημειωτέον λαμβάνει χώρα ως επί το πλείστον κατά τη διάρκεια της νύκτας, είναι ουσιωδώς διαφορετική από την άριστη θερμοκρασία για τη φωτοσύνθεση, η οποία ως γνωστό λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της ημέρας. 10. Τι γνωρίζετε για το μικροκλίμα;

Το μικροκλίμα είναι η πλευρά του κλίματος στο επίπεδο των ανεξάρτητων φυτικών οργανισμών ή του αγρού με φυτά καλλιέργειας, την οποία μπορούμε να διαχειριστούμε. Συνεπώς, μικροκλίμα θεωρείται το σύνολο των τοπικών συνθηκών της θερμοκρασίας, της υγρασίας και της ατμόσφαιρας που βρίσκονται σε άμεση εγγύτητα με τους οργανισμούς. Σύμφωνα με κάποιους ορισμούς, το μικροκλίμα σχηματίζεται από τις συνθήκες που επικρατούν σε μια ζώνη τετραπλάσια του ύψους των εξεταζόμενων οργανισμών. Μολονότι στο φάσμα του μικροκλίματος περιλαμβάνονται και άλλοι παράγοντες εκτός της θερμοκρασίας, οι αγρότες - παραγωγοί είναι προτιμότερο να ενδιαφέρονται για τη θερμοκρασία, όταν προσπαθούν να τροποποιήσουν το μικροκλίμα ή να εκμεταλλευτούν τις μεταβολές του μικροκλίματος. 11. Τι περιλαμβάνουν οι πρακτικές και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση της θερμοκρασίας του μικροκλίματος;

Οι πρακτικές και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση της θερμοκρασίας του μικροκλίματος περιλαμβάνουν:

(α) τη βιοτική κομοστέγη (κάλυψη) (β) την αβιοτική κομοστέγη (κάλυψη) (γ) την κάλυψη της επιφάνειας του εδάφους (δ) τα θερμοκήπια και σκίαστρα (ε) τους τρόπους πρόληψης του παγετού

12

Κεφάλαιο Έβδομο 1. Τι καλείται σχετική υγρασία; Δώστε ένα παράδειγμα.

Η σχετική υγρασία είναι η σχέση της περιεκτικότητας των υδρατμών στον αέρα προς την ποσότητα των υδρατμών που ο αέρας μπορεί να συγκρατήσει σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Έτσι, για παράδειγμα, όταν αναφερόμαστε σε μια σχετική υγρασία 50%, αυτή αφορά την συνθήκη κατά την οποία ο αέρας συγκρατεί το 50% των υδρατμών που μπορεί να συγκρατήσει στη συγκεκριμένη θερμοκρασία. Όταν η σχετική υγρασία είναι 100%, τότε ο αέρας κορένυται με υδρατμούς. 2. Ποιους τύπους βροχόπτωσης γνωρίζετε;

Οι τύποι της βροχόπτωσης είναι: (α) η μεταβιβαστική βροχόπτωση (β) η ορεογραφική βροχόπτωση, και (γ) η κυκλωνική βροχόπτωση

3. Τι γνωρίζετε για την όξινη βροχή;

Η όξινη βροχή είναι ακριβώς μια από τις πολλές συνέπειες της ανθρωπογενούς ρύπανσης της ατμόσφαιρας. Η καύση των ορυκτών καυσίμων από τα αυτοκίνητα και τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας προκαλεί εκπομπές μεγάλων ποσοτήτων οξειδίων του αζώτου και του θείου στην ατμόσφαιρα, κοντά στις αστικές και τις βιομηχανικές περιοχές. Τα στοιχεία αυτά ονομάζονται όξινοι «προπομποί» και εύκολα συνδυάζονται με το νερό της ατμόσφαιρας για να σχηματίσουν νιτρικά και θειικά οξέα. Στη συνέχεια, τα οξέα αυτά διαλύονται μέσα στα με φυσικό τρόπο σχηματιζόμενα σταγονίδια του νερού της ατμόσφαιρας. Τα σταγονίδια, αφού μετακινηθούν ομαλά για κάποια απόσταση, στη συνέχεια πέφτουν με τη μορφή της όξινης βροχής. Τα οξείδια του αζώτου και του θείου είναι επίσης δυνατό, να σχηματίσουν νιτρικά και θειικά στην ατμόσφαιρα και να «βρέξουν» στερεά τεμάχια. Όταν συνδυάζονται με το νερό, τα τεμάχια αυτά μετατρέπονται σε οξέα και έχουν την ίδια επίδραση με την όξινη βροχή. 4. Ποιες είναι οι πιο σημαντικές όψεις της ξηρικής καλλιέργειας;

Οι πιο σημαντικές όψεις της ξηρικής καλλιέργειας είναι: (α) η χρήση κάποιων τύπων του συστήματος καλλιέργειας που προωθούν την

διείσδυση του νερού της βροχής στο εδαφικό προφίλ και την αποθήκευσή του σ’ αυτό, και

(β) η συχνή χρήση των θερινών ή των βροχοπτώσεων των υπολοίπων εποχών που επιτρέπουν την επαναπλήρωση των υδατικών αποθεμάτων τα οποία αναλώνονται από την καλλιέργεια.

13

Κεφάλαιο Όγδοο 1. Ο άνεμος, ως παράγοντας του περιβάλλοντος, δεν είναι πάντοτε παρών, είναι όμως, κατά το μάλλον ή ήττον, ικανός να επιφέρει πολύ σημαντικές επιδράσεις στα αγροοικοσυστήματα. Ποιες είναι αυτές οι επιδράσεις;

Οι επιδράσεις της ικανότητας του ανέμου είναι: (α) να ασκεί μια φυσική δύναμη στο σώμα του φυτού, (β) να μεταφέρει και να αποσπά από το αγροοικοσύστημα μόρια και υλικά (αλάτι,

γύρη, άμμο, σπόρους) και, (γ) να αναμειγνύει την ατμόσφαιρα που άμεσα περιβάλλει τα φυτά, έτσι ώστε, να

μεταβάλλει τη σύνθεσή του, να επηρεάζει τις ιδιότητες διασποράς της θερμότητας και να επιδρά στη φυσιολογία του φυτού 2. Ποιες είναι οι άμεσες επιπτώσεις του ανέμου στα φυτά;

Ο άμεσες επιπτώσεις του ανέμου στα φυτά είναι: (α) η αφυδάτωση, (β) ο νανισμός (γ) ο αποσχηματισμός (δ) η καταστροφή του φυτού και το ξερίζωμα του (ε) οι αλλαγές στη σύνθεση του αέρα που περιβάλλει τα φυτά

3. Σε ποιες διαδικασίες οφείλεται η απώλεια του εδάφους από την αιολική διάβρωση;

Η απώλεια του εδάφους από την αιολική διάβρωση οφείλεται σε δύο διαδικασίες: (α) την απόσπαση των μορίων, και (β) τη μεταφορά των μορίων.

4. Μερικές από τις πλέον σημαντικές επιδράσεις του ανέμου λαμβάνουν χώρα στο επίπεδο του μικροκλίματος. Μπορείτε να αναφερθείτε σ’ αυτό;

Στο εσωτερικό του αγροοικοσυστήματος, ειδικά στις κομοστέγες των συστημάτων φυτών καλλιέργειας, η κίνηση του αέρα είναι ουσιαστική για την ανάμιξη της ατμόσφαιρας. Η καλή κυκλοφορία του αέρα διατηρεί το CO2 σε άριστα επίπεδα, διασκορπίζει την υπερβολική υγρασία και μπορεί ακόμη να αυξήσει την δραστική ανταλλαγή αερίων. Ο επαρκώς αναμεμιγμένος αέρας χαμηλώνει τα επίπεδα υγρασίας στην επιφάνεια των φύλλων, με συνέπεια να ελαττώνει την πιθανότητα να επικρατήσουν πολλές ασθένειες. Στα θερμά κλίματα επίσης, ο άνεμος έχει σημαντική επίδραση στην επαύξηση της μεταβατικής και εξατμισιακής ψύξης στο άμεσο ηλιακό φως.

14

5. Μια εναλλακτική λύση απέναντι στους μόνιμους από δένδρα ή θάμνους ανεμοφράκτες είναι να φυτευτούν στον αγρό ετήσια φυτά που θα λειτουργήσουν υπέρ της προστασίας των φυτών καλλιέργειας από τον άνεμο. Τι γνωρίζετε γι’ αυτό;

Ο αραβόσιτος (Zea mays), τα ηλιοτρόπια (Helianthus annus) και μια πλειάδα σποροπαραγωγών φυτών καλλιέργειας, όπως το σόργο (Sorgum bicolor) και το πορφυρό κριθάρι (Pennisetum americanum) αποτελούν παραδείγματα ετήσιων φυτών που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό. Τέτοια ετήσια φράγματα έχουν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα έναντι των πολυετών ξύλινων ανεμοφρακτών στο ότι αυτά είναι ευκολότερα, ταχύτερα και φτηνότερα να εγκατασταθούν και πολλά επιτρέπουν περισσότερη ευελιξία στις γεωργικές δραστηριότητες.

15

Κεφάλαιο Ένατο 1. Τι γνωρίζετε για τη φυσική αποσάθρωση;

Η αποσάθρωση των βράχων και των ορυκτών των πετρωμάτων είναι η πρωτογενής πηγή των ανόργανων μορίων του εδάφους, ανεξάρτητα εάν αυτά παραμένουν επί τόπου ή μεταφέρονται σε οποιοδήποτε άλλο σημείο. Οι συνδυασμένες δυνάμεις του νερού, του αέρα, της θερμοκρασίας και της βαρύτητας αποσαρθρώνουν με αργό ρυθμό το μητρικό πέτρωμα, συνοδευόμενες από μια βαθμιαία αποσύνθεση αυτών καθαυτών των ανόργανων στοιχείων. Το νερό διεισδύει στις ρωγμές και τα κοιλώματα των βράχων και, λόγω των εναλλασσόμενων συνθηκών θερμότητας και ψύξης, οι βράχοι συστέλλονται και διαστέλλονται και τελικά θρυμματίζονται. Επίσης, το διοξείδιο του άνθρακα που συνοδεύει το νερό εισέρχεται στις ρωγμές των βράχων, σχηματίζει ανθρακικό οξύ, έλκει ανόργανα στοιχεία, όπως ασβέστιο και μαγνήσιο από τους βράχους και σχηματίζει ενώσεις του άνθρακα. Στη συνέχεια, αποδυναμώνει την κρυσταλλική δομή του βράχου και την καθιστά περισσότερο επιρρεπή σε μελλοντική φυσική αποσάθρωση. Τα λεπτά μόρια αναμειγνύονται με μεγαλύτερα μόρια, υποκινούμενα από τη φυσική κίνηση που δημιουργείται από τις συνδυασμένες δυνάμεις της βαρύτητας, της θερμοκρασιακής αλλαγής και των εναλλαγών ανάμεσα στην υγρασία και την ξηρασία. 2. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα μόρια του μεταφέρονται, τα μεταφερόμενα εδάφη εμφανίζουν διαφορετικές ταξινομήσεις. Ποιες είναι αυτές;

Οι ταξινομήσεις αυτές είναι: (α) τα κολλούβια, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω της

βαρύτητας, (β) τα αλλούβια, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω της

κίνησης του νερού, (γ) τα παγωμένα εδάφη, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω

της κίνησης των παγετώνων, και (δ) τα αιολικά εδάφη, στα οποία τα μόρια του εδάφους έχουν μεταφερθεί λόγω

του ανέμου. 3. Τι γνωρίζετε για τη χημική αποσάθρωση; Ποιες είναι χημικές διαδικασίες γνωρίζετε για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους;

Η χημική αποσάθρωση περιλαμβάνει τις φυσικές χημικές διαδικασίες, οι οποίες συμβάλλουν στη διάσπαση του μητρικού πετρώματος, τη μετατροπή των υλικών μέσα στο έδαφος από τη μια μορφή στην άλλη και την κίνηση των υλικών εντός του εδάφους. Πρωταρχικής σπουδαιότητας για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους είναι τέσσερις διαφορετικές χημικές διαδικασίες. 4. Για το σχηματισμό και την ανάπτυξη του εδάφους συμβάλλουν τέσσερις διαφορετικές χημικές διαδικασίες. Τι γνωρίζετε γι αυτές;

Αυτές είναι: η ενυδάτωση, η υδρόλυση, η διάλυση και η οξείδωση.

16

Η ενυδάτωση είναι η διαδικασία της προσθήκης των μορίων του νερού στη χημική δομή ενός ορυκτού στοιχείου. Είναι μια σημαντική αιτία της κρυσταλλικής διόγκωσης και της θραύσης.

Η υδρόλυση συμβαίνει όταν, τα ποικίλα κατιόντα της πρωτότυπης κρυσταλλικής δομής των πυριτικών ορυκτών αντικαθίστανται από ιόντα υδρογόνου, προκαλώντας την αποσύνθεση. Σε ρεγόλιθο με χαμηλό pΗ, η μεγαλύτερη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου επιταχύνει την υδρόλυση. Επίσης, στη διαδικασία αυτή, μπορεί να προσθέσει και η απελευθέρωση των οργανικών οξέων, ως ένα υποπροϊόν των μεταβολικών δραστηριοτήτων των ζώντων οργανισμών, ή ως αποσύνθεση της νεκρής οργανικής ύλης.

Η διαδικασία της διάλυσης συμβαίνει, όταν το μητρικό πέτρωμα με μια μεγάλη συγκέντρωση ευδιάλυτων ορυκτών στοιχείων, όπως είναι τα νιτρικά και χλωρικά, οδηγείται σε διάλυση στο νερό. Ο ασβεστόλιθος είναι ιδιαίτερα επιρρεπής στη διάλυση, λόγω της παρουσίας στο νερό υψηλών ποσοτήτων ανθρακικού οξέος. Σε ακραίες περιπτώσεις, η διάλυση του ασβεστόλιθου οδηγεί στο σχηματισμό των ασβεστολιθικών σπηλαίων, σε περιοχές όπου υφίστανται υπόγειες ροές νερού.

Τέλος, η οξείδωση είναι η διαδικασία της μετατροπής κάποιων στοιχείων, όπως π.χ. ο σίδηρος, από την πρωτότυπη ελαττωμένη μορφή τους σε μια οξειδωμένη μορφή, με την παρουσία νερού ή αέρα. Τη διαδικασία αυτή συνήθως συνοδεύει η απαλότητα της κρυσταλλικής μορφής. 5. Ποιοι είναι οι τύποι της αργίλου;

Οι τύποι είναι: (α) οι πυριτικοί άργιλοι, οι οποίοι κατά κύριο λόγο σχηματίζονται από

μικροσκοπικές πλάκες πυριτικού αλουμινίου με διαφορετικές διευθετήσεις και με την παρουσία ή την απουσία άλλων στοιχείων, όπως του σιδήρου και του μαγνησίου, και

(β) οι υδροξυλικοί άργιλοι, στους οποίους απουσιάζει μια καθορισμένη κρυσταλλική δομή. Οι υδροξυλικοί άργιλοι σχηματίζονται από υδροξείδια αλουμινίου και σιδήρου, στα οποία έχουν αντικατασταθεί πολλά από τα ιόντα πυριτίου. 6. Τι καθορίζει την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, πως μετράται αυτή και από ποιους παράγοντες αυτή επηρεάζεται;

Ο αριθμός των θέσεων στις μικέλλες που είναι διαθέσιμες για τη δέσμευση των θετικά φορτισμένων ιόντων (κατιόντα), καθορίζει αυτό που ονομάζουμε ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, η οποία μετράται σε χιλιοισοδύναμα κατιόντων ανά 100 γραμμάρια ξηρής εδαφικής μάζας. Η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων ποικίλει από έδαφος σε έδαφος, ανάλογα με τη δομή του συμπλόκου άργιλος / χούμος, τον τύπο των μικελλών που είναι παρούσες και την ποσότητα της οργανικής ουσίας που είναι ενσωματωμένη στο έδαφος. 7. Οι διαδικασίες που οδήγησαν στη διαφοροποίηση των οριζόντων λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τις περιφερειακές ή τις τοπικές συνθήκες. Οι διαφοροποιήσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τεσσάρων βασικών τύπων ανάπτυξης εδάφους. Τι γνωρίζετε γι αυτούς;

Οι διαφοροποιήσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τεσσάρων βασικών τύπων ανάπτυξης του εδάφους. Οι τύποι αυτοί είναι: η ασβεστοποίηση, η ποτζολοποίηση, η λατεριοποίηση και η γλειζοποίηση Η διαδικασία της

17

ασβεστοποίησης είναι ως επί το πολύ χαρακτηριστική σε περιοχές με ποώδη βλάστηση, στα ύφυγρα έως ξηρά και τα εύκρατα έως τροπικά κλίματα της υφηλίου. Η ποτζολοποίηση είναι ως επί το πλείστο χαρακτηριστική των υγρών, εύκρατων περιοχών του πλανήτη, όπου τα δάση έχουν καταστεί η κυρίαρχη βλαστητική κάλυψη για πολύ καιρό. Η λατεριοποίηση λαμβάνει χώρα σε παλαιότερα και ελαφρώς αποσαρθρωμένα εδάφη των υγρών υποτροπικών και τροπικών δασωμένων περιοχών του κόσμου, και η γλειζοποίηση είναι πολύ κοινή στα εδάφη στα οποία το νερό παραμένει πάνω από ή κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, για μια μεγάλη περίοδο του έτους. 8. Γνωρίζετε ποια είναι τα χαρακτηριστικά του εδάφους;

Τα χαρακτηριστικά του εδάφους είναι η υφή του εδάφους, η δομή του εδάφους, ο χρωματισμός, η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, η οξύτητα του εδάφους και το pH, η αλατότητα και η αλκαλικότητα. 9. Από τι εξαρτάται η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων;

Η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων ποικίλει από έδαφος σε έδαφος, ανάλογα με τη δομή του συμπλόκου άργιλος / χούμος, τον τύπο των μικελλών που είναι παρούσες και την ποσότητα της οργανικής ουσίας που είναι ενσωματωμένη στο έδαφος.

18

Κεφάλαιο Δέκατο 1. Από ποιους παράγοντες καθορίζεται ο ρυθμός διήθησης του νερού στο έδαφος;

Ο ρυθμός της διήθησης καθορίζεται από την υφή, τη δομή και το πορώδες του εδάφους. 2. Μολονότι η εξάτμιση παρατηρείται στη επιφάνεια, αυτή μπορεί να επηρεάσει την εδαφική υγρασία και σε βάθος, μέσα στο εδαφικό προφίλ. Πως το εξηγείτε αυτό;

Καθώς η εξάτμιση δημιουργεί ένα υδατικό έλλειμμα στην επιφάνεια του εδάφους, οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων, έλκουν το νερό από τα μεγαλύτερα βάθη, μέσω μιας τριχοειδούς κίνησης. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρις ότου η ζώνη κορεσμού πάει αρκετά βαθιά ή το ανώτερο στρώμα του εδάφους να καταστεί αρκετά ξηρό, ώστε η τριχοειδής κίνηση να διακοπεί. Η παρουσία οποιουδήποτε είδους φυτικής στρώσης ή εδαφικής κάλυψης, η οποία μειώνει το θερμικό κέρδος της επιφάνειας του εδάφους και δημιουργεί ένα φράγμα ανάμεσα στο έδαφος και την ατμόσφαιρα, θα επιβραδύνει και το ρυθμό της εξάτμισης. 3. Τι καλείται τριχοειδές ύδωρ;

Τριχοειδές ύδωρ καλείται το ύδωρ που γεμίζει τους μικρούς πόρους του εδάφους και κατακρατείται από τα εδαφικά μόρια με μια δύναμη που βρίσκεται ανάμεσα στις 0,3 και τις 3,1 ατμόσφαιρες άντλησης. 4. Τι καλείται υδροσκοπικό ύδωρ;

Υδροσκοπικό ύδωρ καλείται το ύδωρ που κατακρατείται από τα μόρια του εδάφους πάρα πολύ σφιχτά, συνήθως πάνω από 3,1 ατμόσφαιρες άντλησης. Το υδροσκοπικό ύδωρ είναι ο εναπομένων μη χημικός δεσμός του νερού, αφού το έδαφος ξηραθεί στο ξηραντήριο. 5. Ποιοι παράγοντες είναι δυνατό να δημιουργήσουν την κατάκλιση και τις συνοδεύουσες αυτήν αλλαγές στο έδαφος του οικοσυστήματος;

Η υψηλή βροχόπτωση, η πενιχρή διαχείριση της άρδευσης, το μη ευνοϊκό τοπογραφικό ανάγλυφο και η φτωχή επιφανειακή αποστράγγιση μπορούν να δημιουργήσουν την κατάκλιση και τις συνοδεύουσες αυτήν αλλαγές στο έδαφος του οικοσυστήματος. 6. Ποιες είναι οι αρνητικές επιπτώσεις του υπερβολικού νερού;

Όταν οι πόροι του εδάφους γεμίζουν ή όταν αυτοί κορένυνται με νερό, ο ρυθμός διάχυσης του οξυγόνου ελαττώνεται σε μεγάλο βαθμό. Η έλλειψη του οξυγόνου μπορεί να περιορίσει σοβαρά την αναπνοή των ριζικών κυττάρων, να επιτρέψει στους πληθυσμούς των αναερόβιων μικροοργανισμών να επικρατήσουν και να εγκατασταθούν χημικά μειονεκτικές συνθήκες.

19

7. Από την αρχική του φύση το ρύζι ήταν ένα φυτό υδροχαρές ή αλλιώς ένα φυτό των υγροτόπων και έχει καλλιεργηθεί μέχρι και σήμερα ως το φυτό που ευδοκιμεί σε υγροβιότοπους. Για να καλλιεργηθεί αυτό σε συνθήκες υγροτόπων έχει υποστεί διάφορες προσαρμογές. Γνωρίζετε τι περιλαμβάνουν οι προσαρμογές αυτές;

Οι προσαρμογές του ρυζιού περιλαμβάνουν: (α) ειδικούς αεροχώρους ιστούς στα στελέχη (καλάμια), οι οποίοι επιτρέπουν

στον αέρα να διαχέεται στις ρίζες, (β) ριζικό σύστημα, το οποίο μπορεί να αναπτυχθεί κάτω από συνθήκες χαμηλής

συγκέντρωσης οξυγόνου, (γ) ικανότητα των ιόντων του σιδήρου να οξειδώνονται στη ριζόσφαιρα σε

κοκκινοκαστανά υδροξείδια του σιδήρου και έτσι, να αντέχουν σε εδάφη με υψηλό δυναμικό οξείδωσης – αφαίρεσης, και

(δ) σπόρους, οι οποίοι θα φυτρώσουν κάτω από το νερό, λόγω της χαμηλής απαίτησής τους σε οξυγόνο. 8. Τι γνωρίζετε για την αποτελεσματικότητα την διαπνοής και την αποτελεσματικότητα της εξατμισιδιαπνοής;

Η βιομάζα η οποία παράγεται από ένα φυτό με μια δεδομένη ποσότητα νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως το μέτρο της αποτελεσματικότητας της χρήσης του παρεχόμενου νερού σε ένα αγροοικοσύστημα. Όταν η αποτελεσματικότητα αυτή εκφράζεται ως η ξηρή ουσία που παράγεται ανά μονάδα νερού που διαπνέεται, τότε αυτή ονομάζεται αποτελεσματικότητα διαπνοής και, όταν υπολογίζεται με βάση την ξηρή ουσία που παράγεται ανά μονάδα νερού που χάνεται, τόσο από την εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους, όσο και από την διαπνοή, τότε ονομάζεται αποτελεσματικότητα εξατμισιδιαπνοής. 9. Η οργανική κάλυψη αποτελεί μια ζωτική επιλογή για τη διαχείριση του εδαφικού νερού, αλλά ταυτοχρόνως έχει και πολλές άλλες ευεργετικές επιπτώσεις. Ποιές είναι αυτές;

Με την οργανική κάλυψη το έδαφος προστατεύεται από τη διάβρωση, επιστρέφουν στο έδαφος η οργανική ύλη και θρεπτικά στοιχεία, τροποποιείται η εδαφική λευκότητα, η αυξάνεται οριακή στρώση διάχυσης αερίων και απορροφάται η προσπίπτουσα βροχόπτωση.

20

Κεφάλαιο Ενδέκατο 1. Ποιές συνθήκες πρέπει να εκπληρώνονται για να συμβεί μια πυρκαγιά;

Μια πυρκαγιά μπορεί να συμβεί όταν εκπληρώνονται οι παρακάτω τρεις συνθήκες. Ήτοι:

(α) συσσώρευση μιας επαρκούς καύσιμης ή οργανικής ύλης, (β) ξηρός καιρός, και (γ)ύπαρξη πηγής ανάφλεξης.

2. Τι γνωρίζεται για την επιφανειακή πυρκαγιά;

Η επιφανειακή πυρκαγιά ή η πυρκαγιά επιφανείας είναι ο πλέον κοινός τύπος πυρκαγιών. Οι επικρατούσες θερμοκρασίες δεν είναι τόσο θερμές, και οι φλόγες καίνε τα κλαδιά, τις πόες ή τον ξηροτάπητα, υλικά τα οποία έχουν ήδη συσσωρευτεί στην επιφάνεια του εδάφους. Μια τέτοια φωτιά μπορεί να μετακινηθεί κάτω από την κομοστέγη του δάσους χωρίς να καίγονται τα δένδρα. Κατά τη διάρκεια της επιφανειακής πυρκαγιάς, οι αλλαγές που συμβαίνουν στις συνθήκες του εδάφους είναι συνήθως μικρής διάρκειας, μολονότι η βλάστηση του υπορόφου μπορεί να τροποποιηθεί σε μεγάλο βαθμό. Οι επιφανειακές πυρκαγιές μπορούν να χρησιμοποιηθούν, είτε για τον έλεγχο, είτε για την προώθηση της αύξησης της ανεπιθύμητης ή της εισβάλλουσας βλάστησης, ανάλογα με τις επικρατούσες καταστάσεις. 3. Τι γνωρίζεται για την επικόρυφη πυρκαγιά;

Η επικόρυφη πυρκαγιά ή η πυρκαγιά κορυφής είναι ο τύπος της πυρκαγιάς ο οποίος είναι πολύ καταστροφικός για κάποιους τύπους βλάστησης. Αυτή όμως, μπορεί να είναι αλληλένδετη με την ανανέωση κάποιων άλλων τύπων βλάστησης. Κατά τη διάρκεια των επικόρυφων πυρκαγιών, η κομοστέγη της βλάστησης αναλώνεται και συνήθως τα ώριμα φυτικά είδη νεκρώνονται. Οι επικόρυφες πυρκαγιές κινούνται συνήθως ταχύτατα και συχνά συνδυάζονται με τις επιφανειακές πυρκαγιές, έτσι ώστε να καεί κάθε τι που βρίσκεται στην επιφάνεια του εδάφους. 4. Τι γνωρίζεται για την πυρκαγιά εδάφους;

Η πυρκαγιά εδάφους είναι ένας τύπος πυρκαγιάς που δεν είναι πολύ συχνός. Όταν όμως αυτή συμβαίνει, μπορεί να είναι πολύ καταστρεπτική. Είναι χαρακτηριστική των εδαφών που περιέχουν υψηλές ποσότητες οργανικής ύλης. Η οργανική ύλη στο έδαφος μπορεί να καεί μέχρι τη στρώση του ανόργανου εδάφους. Αυτές είναι συνήθως αργές πυρκαγιές, με περισσότερο καπνό απ’ ό,τι φλόγα, και καθώς κατακαίγουν το έδαφος, το ξηραίνουν. Στο έδαφος οι ρίζες και οι σπόροι νεκρώνονται και οι βιότοποι των ζώων σε μεγάλο βαθμό τροποποιούνται.

21

5. Η πλήρης καύση της υπέργειας οργανικής ύλης εξαφανίζει το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου και των ενώσεων των οργανικών οξέων, προκαλώντας την επιστροφή των ανόργανων κατιόντων στο έδαφος, κυρίως των ιόντων Κ+ και Ca2+, τα οποία στη συνέχεια αποκτούν μια αλκαλική επίδραση. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται το μέγεθος του αποτελέσματος αυτού;

Το μέγεθος του αποτελέσματος αυτού εξαρτάται από την ένταση της φωτιάς και την ολοκληρωτική ανάφλεξη της φυτικής βιομάζας. Όμως, κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών που έπονται της φωτιάς, το pH του εδάφους αυξάνεται, ιδιαίτερα μάλιστα εάν το έδαφος είναι υγρό από πρόσφατη πτώση των κατακρημνισμάτων. Αυτή η αύξηση της τιμής του pH συνήθως είναι της τάξης των 3 μονάδων. 6. Τι θα παρατηρήσουμε σε μια πυρκαγιά που θα αναπτύξει μια θερμοκρασία 200 - 300 οC και θα είναι διάρκειας 20 έως 30 λεπτών;

Σε μια πυρκαγιά όταν για 20 έως 30 λεπτά διατηρηθεί μια θερμοκρασία 200 - 300 οC θα παρατηρηθεί μια μείωση στην οργανική ύλη της τάξης του 85%, η οποία θα συνοδεύεται και από απελευθέρωση CO2, απώλεια αζώτου και θείου σε πτητικές μορφές και από μια εναπόθεση ανόργανων στοιχείων. 7. Αμέσως μετά την πυρκαγιά, τι θα συμβεί στην πανίδα;

Παρατηρείται μια άμεση μείωση των πληθυσμών όλων σχεδόν των διαβιούντων μέσα στο έδαφος οργανισμών, στους οποίους περιλαμβάνονται οι μύκητες, οι αράχνες, τα χιλιόποδα, και οι γαιοσκώληκες. Πολλοί από αυτούς πεθαίνουν εξ αιτίας των υψηλών θερμοκρασιών, αλλά κάποιοι υφίστανται επιπτώσεις από τις αλλαγές του pH που ακολουθούν τη φωτιά ή από τη διαρροή συγκεκριμένων θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος, η οποία προκύπτει από την καμένη οργανική ύλη. Μετά από κάθε πυρκαγιά, παρατηρείται ένας πολύ ταχύς επανεποικισμός, ιδιαίτερα από τα βακτήρια που διεγείρονται από την αύξηση του pH. 8. Τα φυτά μπορούν να προσαρμοστούν στη φωτιά με τρεις διαφορετικούς τρόπους, ποιοι είναι οι τρόποι αυτοί;

Οι τρόποι αυτοί είναι: (α) η αντίσταση στη φωτιά. Τα φυτά που μπορούν να αντισταθούν στη φωτιά

παρουσιάζουν χαρακτηριστικά, τα οποία βοηθούν τα ζωντανά μέρη τους να προφυλαχθούν από το να καούν με τη φωτιά. Στα χαρακτηριστικά αυτά περιλαμβάνονται ο παχύς φλοιός, το ανθιστάμενο στη φωτιά φύλλωμα ή ένας παχύς ξηροτάπητας που θα στηρίξει τις συχνές, αλλά λιγότερο καταστροφικές πυρκαγιές.

(β) η ανοχή στη φωτιά. Τα ανεκτικά φυτά στη φωτιά εμφανίζουν χαρακτηριστικά, τα οποία επιτρέπουν στο φυτό να επιβιώσει, παρότι αυτό θα καεί από την πυρκαγιά. Ένα πολύ κοινό χαρακτηριστικό ανοχής στη φωτιά είναι η ικανότητα παραβλάστησης από τη ρίζα, αμέσως μετά την πυρκαγιά.

(γ) η εξάρτηση από τη φωτιά. Τα εξαρτώμενα από τη φωτιά φυτά επιζητούν τη φωτιά για την αναπαραγωγή ή τη μακρόχρονη διαβίωσή τους. Σε κάποια φυτά, εξαρτημένα από τη φωτιά, οι σπόροι τους χρειάζονται τη φωτιά για να φυτρώσουν και οι κώνοι τους δεν ανοίγουν, εάν προηγουμένως δεν εκτεθούν στη φωτιά. Επίσης, κάποια άλλα φυτά, εξαρτημένα από τη φωτιά, δεν ανθίζουν μέχρις ότου συμβεί μια πυρκαγιά, και αυτά θα γεράσουν, εκτός εάν εκτεθούν σε περιοδικές πυρκαγιές.

22

9. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η σχετική σημασία της επίδρασης της καύσης στα λιβάδια;

Η σχετική σημασία κάθε επίδρασης της καύσης ποικίλει ανάλογα από τον τύπο και την ένταση του συστήματος βόσκησης, το χρονικό σημείο από την τελευταία πυρκαγιά, την εποχή του έτους και το στάδιο της ανάπτυξης των εδώδιμων φυτών.

23

Κεφάλαιο Δωδέκατο 1. Πότε συμβαίνει σ’ ένα περιβάλλον ανταγωνισμός;

Ανταγωνισμός συμβαίνει σ’ ένα περιβάλλον, στο οποίο οι πόροι βρίσκονται σε περιορισμένη παροχή, για αμφότερα τα μέλη της σχέσης και ακόμη περισσότερο, ένα μέλος της ανάμιξης μπορεί να καταλήξει να επικρατήσει του άλλου, Αμφότερα όμως, θα βρεθούν σε μεγάλη δυσχέρεια, εάν θα αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους, παρά εάν δεν είχαν αλληλεπιδράσει καθόλου. Οι οργανισμοί αλληλεπιδρούν με το να απομακρύνουν κάτι από το περιβάλλον, το οποίο έχουν ανάγκη και οι δύο. 2. Τι καλείται παρέμβαση και σε ποιους τύπους αυτή διακρίνεται;

Παρέμβαση καλείται το φαινόμενο όταν ένας οργανισμός τροποποιεί το περιβάλλον με τρόπο ο οποίος επηρεάζει έναν άλλο οργανισμό.

Οι παρεμβάσεις μπορεί να διακριθούν σε δύο τύπους: (α) στην παρέμβαση απομάκρυνσης, κατά την οποία ένας οργανισμός

απομακρύνει ένα πόρο από το περιβάλλον, μειώνοντας τη διαθεσιμότητα του συγκεκριμένου πόρου για τους άλλους οργανισμούς, και

(β) στην παρέμβαση προσθήκης, κατά την οποία ένας οργανισμός προσθέτει κάτι στο περιβάλλον, το οποίο μπορεί να έχει μια θετική, αρνητική ή ουδέτερη επίπτωση σε έναν άλλο οργανισμό. 3. Πότε παρατηρείται το φαινόμενο του επιφυτισμού. Πότε τα φυτά καλούνται επίφυτα και πότε επίφυλλα;

Όταν ένας οργανισμός ζει στο σώμα ενός άλλου οργανισμού, χωρίς όμως να αντλεί καμιά θρεπτική ουσία από αυτόν, παρατηρείται μια παρέμβαση προσθήκης, διότι ο ξενιστής προσθέτει μια φυσική δομή στο περιβάλλον, δηλαδή δημιουργεί έναν άλλο οργανισμό με ένα καινούργιο βιότοπο. Όταν οι δυο οργανισμοί είναι φυτά και ο βιότοπος είναι ο κορμός ή το στέλεχος, το προσκολλημένο φυτό καλείται επίφυτο, και όταν ο βιότοπος είναι το φύλλο επίφυλλο. Σύμφωνα με την ορολογία του Odum, ο επιφυτισμός είναι μια μορφή κομενσαλισμού. 4. Τι είναι πρωτοσυνεταιρισμός; Να αναφέρεται ένα παράδειγμα πρωτοσυνεταιρισμού.

Όταν δύο οργανισμοί κάνουν προσθήκες στο περιβάλλον, τις οποίες μοιράζονται, έτσι ώστε, να επωφελούνται αμφότεροι, τότε αυτοί σχηματίζουν μια συμβιωτική σχέση. Εάν η σχέση αυτή δεν είναι υποχρεωτική και είναι μη ουσιώδης για την επιβίωση αμφοτέρων, η προκύπτουσα σχέση ονομάζεται πρωτοσυνεταιρισμός. Ένα παράδειγμα του πρωτοσυνεταιρισμού είναι η σχέση μεταξύ της Ευρωπαϊκής μέλισσας (Apis mellifera) και των φυτών που αυτή επικονιάζει. Το φυτό που επισκέπτεται η μέλισσα προσφέρει την γύρη και το νέκταρ στο περιβάλλον, τα οποία λειτουργούν για να προσελκύσουν τον επικονιαστή.

24

5. Υπάρχουν δύο τύποι μυκόρριζων. Να τους περιγράψετε.

(α) οι εκτότροφες μυκόρριζες, στις οποίες το μυκήλιο του μύκητα σχηματίζει ένα πυκνό μανδύα που καλύπτει την επιφάνεια της ρίζας, με πολλές υφές να επεκτείνονται μέχρι και έξω στο έδαφος, και άλλες να επεκτείνονται προς τα μέσα και να αυτοπεριορίζονται ανάμεσα στα κύτταρα της επιδερμίδας και του φλοιού της ρίζας. Οι μυκόρριζες αυτές είναι πολύ κοινές στα είδη της οικογένειας Pinaceae, και,

(β) οι ενδότροφες μυκόρριζες, ο πλέον κοινός τύπος, στις οποίες δεν υπάρχει επιφανειακός μανδύας και αντ’ αυτού κάποιες από τις υφές πραγματικά κατοικούν τους πρωτοπλάστες των παρεγχυματικών ιστών και επεκτείνονται προς τα έξω στο έδαφος. Οι μυκόρριζες αυτές είναι πολύ κοινές στις περισσότερες οικογένειες των φυτών που φέρουν άνθη, ειδικά των σημαντικότερων ειδών από τα φυτά καλλιέργειας, όπως είναι ο αραβόσιτος, τα φασόλια, τα μήλα και οι φράουλες. 6. Τι είναι η αλληλοπάθεια;

Η αλληλοπάθεια είναι μια μορφή παρέμβασης που πρόσφατα έτυχε σημαντικής προσοχής και ενδιαφέροντος, ειδικότερα στη γεωργία,. Η αλληλοπάθεια είναι η παραγωγή μιας χημικής ένωσης από ένα φυτό, η οποία, όταν απελευθερώνεται στο περιβάλλον, έχει μια παρεμποδιστική ή μια διεγερτική επίδραση σε άλλους οργανισμούς. 7. Σε ποιες χημικές ομάδες ανήκουν ο πιο κοινές αλληλοπαθητικές οργανικές ενώσεις;

Οι πλέον κοινές αλληλοπαθητικές οργανικές ενώσεις ανήκουν στις χημικές ομάδες των τανινών, των φαινολικών οξέων, των τερπενών και των αλκαλοειδών. 8. Στα φυσικά οικοσυστήματα, η αλληλοπάθεια μπορεί να βοηθήσει στο να επεξηγηθούν κάποια σημαντικά φαινόμενα, ποια κατά τη γνώμη σας είναι αυτά;

Αυτά είναι: (α) η κυριαρχία ενός είδους ή μιας ομάδας ειδών επί άλλων ειδών ή ομάδων

ειδών, (β) η διαδοχική αλλαγή και η αντικατάσταση των ειδών, ή η διατήρηση ενός

σταδίου απόκλισης κατά την διαδικασία της διαδοχής, (γ) η μειωμένη παραγωγικότητα του οικοσυστήματος, (δ) η μοναδική μορφή ή η κατανομή των φυτικών ειδών στο περιβάλλον.

9. Ποιοι είναι οι τύποι της παρέμβασης; Πότε συμβαίνουν αυτοί;

Οι τύποι παρέμβασης είναι ο άμεσος και ο έμμεσος. Άμεση παρέμβαση συμβαίνει μέσα ή πάνω στο σώμα ενός ή αμφοτέρων των οργανισμών και έμμεση συμβαίνει στον οικότοπο που μοιράζονται οι οργανισμοί.

25

Κεφάλαιο Δέκατο Τρίτο 1. Τι γνωρίζεται για τον ασφαλή σταθμό;

Από οικοφυσιολογικές μελέτες γνωρίζουμε ότι ένας σπόρος φυτρώνει αντιδρώντας σ’ ένα συγκεκριμένο σύνολο συνθηκών που συναντά στο άμεσο περιβάλλον του. Στην κλίμακα του σπόρου, ο τόπος που παρέχει τις συνθήκες αυτές ονομάζεται ασφαλής σταθμός. Ένας ασφαλής σταθμός είναι εκείνος που επιτρέπει να λάβουν χώρα οι ακριβείς απαιτήσεις που έχει ένας σπόρος για να διακοπεί ο λήθαργος και να αρχίσουν οι διαδικασίες του φυτρώματος. Επιπλέον, πρέπει να υπάρχουν βαθμοί ελευθερίας για τυχαία περιστατικά όπως αυτά, των ασθενειών, των θηρευτών ή των τοξικών ουσιών. Οι συνθήκες του ασφαλούς σταθμού πρέπει να ισχυροποιηθούν μέχρις ότου το αρτίφυτρο να καταστεί αυτοδύναμο, δηλαδή να μην εξαρτάται από τα αποθέματα του σπόρου. Οι απαιτήσεις του σπόρου κατά τη διάρκεια της αλλαγής στη χρονική αυτή στιγμή, και κατά συνέπεια των ορίων αυτών που συνιστούν έναν ασφαλή σταθμό, πρέπει ωσαύτως να αλλάξουν. 2. Ποιο τμήμα του βιοτόπου και ποιος συνδυασμός των μικροπεριβαλλοντικών συνθηκών επηρεάζουν περισσότερο τον οργανισμό;

Λόγω της δυσκολίας που αναφύεται στην δημιουργία απόλυτα ομοιόμορφων συνθηκών στους αγρούς, ιδιαίτερα στα περιορισμένων πόρων ή μικρής κλίμακας παραδοσιακά αγροοικοσυστήματα, οι αγρότες – καλλιεργητές συχνά φυτεύουν πολλά είδη ή μια ποικιλία μιγμάτων φυτών καλλιέργειας, με την ιδέα ότι ένα διαφορετικός συνδυασμός φυτών καλλιέργειας θα αποδώσει καλύτερα σε ένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Στις πειραματικές γεωργικές μελέτες λαμβάνεται σοβαρά υπόψη μια τέτοια μεταβλητότητα και αυτό είναι μια πραγματική πρόκληση. Υψηλές σταθερές αποκλίσεις δεν σημαίνουν αναγκαστικά ότι κάτι πηγαίνει λάθος με τη μεθοδολογία της έρευνας. Απλά, είναι δυνατό να σημαίνει ότι η πειραματική περιοχή είναι εξαιρετικά μεταβλητή. 3. Τι γνωρίζετε για την ετερογένεια στο χρόνο;

Ετερογένεια στο χρόνο είναι οι αλλαγές που συμβαίνουν στον αγρό κάθε ώρα, κάθε ημέρα, κάθε εποχή, κάθε έτος και ακόμη, οι αλλαγές που συμβαίνουν ως τμήμα της μακροπρόθεσμης κλιματικής αλλαγής. Κάποιες από τις αλλαγές αυτές είναι σωρευτικές και κάποιες είναι κυκλικές. Για κάθε ένα συγκεκριμένο παράγοντα, υπάρχει η ανάγκη της ενημέρωσης για το πόσο γρήγορα η έντασή του μπορεί να μεταβληθεί μέσα στο χρόνο, και πως οι αλλαγές μπορούν να επηρεάσουν ένα συγκεκριμένο οργανισμό, με βάση το μήκος της έκθεσής του και τα όρια ανοχής του. Ταυτόχρονα, κάθε οργανισμός, καθώς διέρχεται το βιολογικό του κύκλο, θα περάσει από αλλαγές που αφορούν, τόσο στην ανταπόκρισή του σε εντάσεις διαφορετικών παραγόντων, όσο και την ανοχή του σε αυτές τις εντάσεις. 4. Ποιος παράγοντας θεωρείται συμψηφιστικός; Πότε παρατηρούμε την επίπτωσή του;

26

Όταν ένας παράγοντας ξεπερνάει ή εκμηδενίζει την επίδραση κάποιου άλλου

παράγοντα, τότε αυτός αναφέρεται ως συμψηφιστικός παράγοντας. Η επίπτωση ενός συμψηφιστικού παράγοντα παρατηρείται συχνά στις δοκιμές λίπανσης, όταν ένα συγκεκριμένο θρεπτικό στοιχείο του εδάφους (π.χ. το άζωτο), είναι περιοριστικό, όπως φαίνεται από την αντίδραση του φυτού. Η μειωμένη αύξηση και οι χαμηλότερες αποδόσεις είναι σημάδια της ανεπάρκειας.

27

Κεφάλαιο Δέκατο Τέταρτο 1. Πότε ένας πληθυσμός θα αυξηθεί εκθετικά;

Ένας πληθυσμός αυξάνεται εκθετικά, όταν οι διαθέσιμοι πόροι δεν καταστούν περιορισμένοι και οι αρνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μελών του πληθυσμού δεν φτάσουν σε κάποιο κρίσιμο επίπεδο. 2. Στα φυσικά οικοσυστήματα, πότε οι πληθυσμοί είναι πυκνοεξαρτημένοι και πότε πυκνοανεξάρτητοι;

Στα φυσικά οικοσυστήματα πολύπλοκοι μηχανισμοί ανάδρασης είναι δυνατό να επιβραδύνουν την αύξηση του πληθυσμού πριν αυτός φτάσει στο επίπεδο της χωροϊκανότητας, προστατεύοντας τα είδη έναντι των πληθυσμιακών συγκρούσεων. Μερικές φορές, οι μηχανισμοί αυτοί καθορίζονται απευθείας από τον αριθμό των ατόμων που είναι παρόντα. Αυτή είναι η περίπτωση των πυκνοεξαρτημένων πληθυσμών. Ένα παράδειγμα της περίπτωσης αυτής είναι ο ανταγωνισμός για ένα περιορισμένο πόρο. Σε άλλες περιπτώσεις, οι μηχανισμοί οφείλονται περισσότερο σε κάποιον εξωτερικό παράγοντα του περιβάλλοντος, π.χ. το ψύχος ή την πλημμύρα, και είναι πυκνοανεξάρτητοι. 3. Ποιες είναι οι διαφορετικές παρεμβάσεις και τεχνολογίες που έχουν επινοήσει οι άνθρωποι στα καλλιεργητικά συστήματα, οι οποίες επιτρέπουν σ’ ένα πληθυσμό φυτών καλλιέργειας να αυξηθεί σε αριθμό ή ο πληθυσμός αυτός να αναπτυχθεί πέρα από την κανονική χωροϊκανότητα του περιβάλλοντος;

Συνήθως, οι παρεμβάσεις αυτές συνοδεύονται από έντονες τροποποιήσεις του βιοτόπου ή από εισροές, και μπορούν να συμπεριλάβουν τον έλεγχο ή την εξαφάνιση άλλων ειδών (φυτών και ζώων) και τη χρήση των λιπασμάτων ή της άρδευσης. 4. Ποια είναι τα στάδια του εποικισμού των οργανισμών;

Τα τέσσερα στάδια εποικισμού των οργανισμών είναι το στάδιο της διασποράς, το στάδιο της εγκατάστασης, το στάδιο της αύξησης και το στάδιο της αναπαραγωγής. 5. Ο τρόπος με τον οποίο τα φυτά και τα ζώα μεταφέρονται από ένα τόπο στον άλλο, εξαρτάται από τους μηχανισμούς που το καθένα έχει για να μπορεί να διασπείρεται. Τι γνωρίζετε για τους μηχανισμούς αυτούς;

Οι μηχανισμοί αυτοί είναι ποικιλότροποι και πολύ συχνά αναφέρονται στον άνεμο, τα ζώα, το νερό ή τη βαρύτητα. 6. Μπορείτε να περιγράψετε τα είδη (φυτά και ζώα) που ακολουθούν την r – στρατηγική;

Σε γενικές γραμμές, τα είδη που ακολουθούν την r – στρατηγική είναι ευκαιριακά είδη. Έχουν την ικανότητα να εποικούν πρόσκαιρους ή διαταραγμένους βιοτόπους, όπου η παρέμβαση είναι ελάχιστη, αναλαμβάνουν γρήγορα το πλεονέκτημα των πόρων,

28

όταν αυτοί είναι διαθέσιμοι, έχουν συνήθως μικρή ζωή, διανέμουν ένα μεγάλο ποσοστό της βιομάζας τους στην αναπαραγωγή και καταλαμβάνουν ανοικτούς βιοτόπους ή πρώιμα διαδοχικά συστήματα. Στο βασίλειο των ζώων, τα είδη που ακολουθούν την r – στρατηγική αναζητούν ελάχιστη γονική φροντίδα, όσο αυτά είναι νεαρά άτομα. Στο φυτικό βασίλειο τα είδη που ακολουθούν την r – στρατηγική παράγουν συνήθως, μεγάλους αριθμούς εύκολα διασκορπιζόμενων σπόρων. 7. Μπορείτε να περιγράψετε τα είδη (φυτά και ζώα) που ακολουθούν την Κ – στρατηγική;

Τα είδη που ακολουθούν την Κ – στρατηγική είναι ανθεκτικά. Αυτά συνήθως, είναι μακρόβια, έχουν ένα παρατεταμένο βλαστητικό στάδιο, διανέμουν σχετικά μικρές ποσότητες από τη συνολική βιομάζα προς την αναπαραγωγή και υπάρχουν σε φυσικά οικοσυστήματα στα τελευταία στάδια της διαδοχής. Τα ζώα που ακολουθούν την Κ – στρατηγική φροντίζουν τους νεοσσούς, ενώ τα φυτά που ακολουθούν την Κ – στρατηγική παράγουν σχετικά λίγους μεγάλους σπόρους που περιέχουν σημαντικά αποθέματα ή αποθηκευμένη τροφή. 8. Ένα περιβάλλον το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλή κακουχία και υψηλή διαταραχή δεν μπορεί να υποστηρίξει σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη των φυτών. Στο σύστημα αυτό παραμένουν τρεις χρήσιμες κατηγορίες ειδών, ποιες είναι αυτές;

Οι κατηγορίες ειδών είναι: (α) τα σκληραγωγημένα είδη, τα οποία είναι προσαρμοσμένα σε συνθήκες

υψηλής διαταραχής και χαμηλής κακουχίας, (β) τα ανεκτικά στην κακουχία είδη, τα οποία ζουν σε περιβάλλοντα με υψηλή

κακουχία και χαμηλή διαταραχή, και (γ) τα είδη ανταγωνιστές, τα οποία διαβιώνουν κάτω από συνθήκες χαμηλής

κακουχίας και χαμηλής διαταραχής και παρουσιάζουν καλές ανταγωνιστικές ικανότητες. 9. Ποια είναι η αιτία για την οποία τα r – επιλογής ζιζάνια αποτελούν ένα πρόβλημα στα συστήματα καλλιέργειας;

Μια αιτία για την οποία τα r – επιλογής ζιζάνια αποτελούν ένα πρόβλημα στα συστήματα καλλιέργειας είναι ότι, τα ίδια τα φυτά καλλιέργειας είναι επίσης είδη r – επιλογής και οι ανοικτές, διαταραγμένες συνθήκες, κάτω από τις οποίες ευδοκιμούν τα φυτά καλλιέργειας είναι οι ίδιες με αυτές κάτω από τις οποίες τα ζιζάνια αναπτύσσονται καλύτερα. Τα συστήματα των ετήσιων ή των πολυετών φυτών καλλιέργειας με συχνή διαταραχή, αποτελούν κατά μια έννοια, την κύρια αιτία για τα πολλά προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι αγροκτήμονες και είναι αναγκασμένοι χρησιμοποιούν μια σειρά τεχνολογιών για να τα σταματήσουν ή να τα ελαχιστοποιήσουν. 10. Ποιοι οργανισμοί καλούνται ειδικευτές και ποιοι γενικευτές. Τι γνωρίζετε γι αυτούς;

Οι οργανισμοί με μια στενή οικοθέση και οι πολύ εξειδικευμένες προσαρμογές και δραστηριότητες στον βιότοπο καλούνται ειδικευτές. Αυτοί οι οποίοι έχουν μια ευρύτερη οικοθέση αναφέρονται ως γενικευτές. Οι γενικευτές είναι περισσότερο

29

προσαρμόσιμοι από τους ειδικευτές. Μπορούν και προσαρμόζονται ευκολότερα στην αλλαγή του περιβάλλοντος και χρησιμοποιούν μια πλειάδα πόρων. Οι ειδικευτές είναι πολύ περισσότερο εξειδικευμένοι στην κατανομή και τις δραστηριότητές τους, αλλά έχουν το πλεονέκτημα να είναι ικανοί κάνουν καλύτερη χρήση ενός πλούσιου πόρου, όταν αυτός είναι διαθέσιμος. Σε κάποιες περιπτώσεις, όταν σε ένα βιότοπο ένας γενικευτής δεν είναι τόσο αποτελεσματικός στη χρήση των πόρων, αφήνει χώρο μέσα στην οικοθέση του για τους ειδικευτές. Με άλλα λόγια, μέσα σε μια οικοθέση γενικευτή είναι δυνατό να υπάρχουν αρκετές οικοθέσεις ειδικευτών. 11. Η συνύπαρξη των φαινομενικά παρόμοιων οργανισμών στα οικοσυστήματα καθίσταται δυνατή από κάποιο είδος οικολογικής διαφορετικότητας ανάμεσα στα εμπλεκόμενα είδη. Πως ονομάζεται η διαφορετικότητα αυτή; Αναφέρετε ένα παράδειγμα φυτών με διαφορετικό βάθος ριζών.

Η διαφορετικότητα αυτή αναφέρεται ως ποικιλότητα της οικοθέσης ή ως διαφοροποίηση της οικοθέσης. Ένα παράδειγμα αποτελούν τα φυτά με διαφορετικό βάθος ριζών. Η μεταβλητή υπόγεια καλλιεργητική αρχιτεκτονική επιτρέπει σε διαφορετικά είδη να αποφεύγουν την άμεση παρέμβαση για θρεπτικά στοιχεία και νερό, ενώ καταλαμβάνουν πολύ παρόμοια συστατικά της οικοθέσης πάνω από το έδαφος. 12. Η συνύπαρξη των φαινομενικά παρόμοιων οργανισμών στα οικοσυστήματα καθίσταται δυνατή από κάποιο είδος οικολογικής διαφορετικότητας ανάμεσα στα εμπλεκόμενα είδη. Πως ονομάζεται η διαφορετικότητα αυτή; Αναφέρετε ένα παράδειγμα φυτών με διαφορετικές φωτοσυνθετικές διαδρομές.

Η διαφορετικότητα αυτή αναφέρεται ως ποικιλότητα της οικοθέσης ή διαφοροποίηση της οικοθέσης. Ένα παράδειγμα αποτελούν τα φυτά με διαφορετικές φωτοσυνθετικές διαδρομές. Όταν ένα φυτό καλλιέργειας για να φωτοσυνθέσει ακολουθεί την C4 διαδρομή, και κάποιο άλλο χρησιμοποιεί την C3 διαδρομή, τα δύο φυτά καλλιέργειας μπορεί να συνυπάρχουν. Το ένα είδος αγωνίζεται στο άπλετο φως και το άλλο ανέχεται το ελαττωμένο περιβάλλον του φωτός, το οποίο δημιουργείται από την σκιά των αναδυομένων ειδών. Η παραδοσιακή συγκαλλιέργεια αραβόσιτου / φασολιού είναι ένα πολύ καλό παράδειγμα. 13. Η συνύπαρξη των φαινομενικά παρόμοιων οργανισμών στα οικοσυστήματα καθίσταται δυνατή από κάποιο είδος οικολογικής διαφορετικότητας ανάμεσα στα εμπλεκόμενα είδη. Πως ονομάζεται η διαφορετικότητα αυτή; Αναφέρετε ένα παράδειγμα με έντομα που έχουν διαφορετική θηραματική προτίμηση.

Η διαφορετικότητα αυτή αναφέρεται ως ποικιλότητα της οικοθέσης ή διαφοροποίηση της οικοθέσης. Ένα παράδειγμα αποτελούν τα έντομα με διαφορετική θηραματική προτίμηση. Σ’ ένα καλλιεργητικό σύστημα μπορεί να συνυπάρχουν δύο παρόμοια παρασιτικά έντομα, αυτά όμως να παρασιτούν σε διαφορετικούς ξενιστές. Η εξειδίκευση ξενιστή – παράσιτου μπορεί να είναι ένας τρόπος διαφοροποίησης της οικοθέσης έτσι ώστε, η συνύπαρξη των ώριμων εντόμων να επιτρέπεται σε κάποιο άλλο σημείο του συστήματος καλλιέργειας. 14. Η συνύπαρξη των φαινομενικά παρόμοιων οργανισμών στα οικοσυστήματα καθίσταται δυνατή από κάποιο είδος οικολογικής διαφορετικότητας ανάμεσα στα εμπλεκόμενα είδη. Πως ονομάζεται η διαφορετικότητα αυτή; Αναφέρετε ένα

30

παράδειγμα με πτηνά που παρουσιάζουν διαφορετικές συμπεριφορές στη θήρευση και τη δημιουργία της φωλιάς.

Η διαφορετικότητα αυτή αναφέρεται ως ποικιλότητα της οικοθέσης ή διαφοροποίηση της οικοθέσης. Ένα παράδειγμα αποτελούν τα πτηνά με διαφορετικές συμπεριφορές στη θήρευση και τη δημιουργία της φωλιάς. Σε ένα αγροοικοσύστημα αρκετά πτηνά – θηρευτές είναι δυνατό όλα τους να διατρέφονται με παρόμοια θηράματα. Όμως, εάν έχουν διαφορετικής συνήθειες φωλιάσματος και κατέχουν διαφορετικές θέσεις, ή εάν διατρέφονται σε διαφορετικές ώρες της ημέρας, μπορεί να συνυπάρχουν στο καλλιεργητικό σύστημα και να βοηθούν στον έλεγχο των επιβλαβών οργανισμών. Οι κουκουβάγιες και τα γεράκια είναι κάποια καλά παραδείγματα. 15. Η συνύπαρξη των φαινομενικά παρόμοιων οργανισμών στα οικοσυστήματα καθίσταται δυνατή από κάποιο είδος οικολογικής διαφορετικότητας ανάμεσα στα εμπλεκόμενα είδη. Πως ονομάζεται η διαφορετικότητα αυτή; Αναφέρετε ένα παράδειγμα με φυτά που έχουν διαφορετικές διατροφικές ανάγκες.

Η διαφορετικότητα αυτή αναφέρεται ως ποικιλότητα της οικοθέσης ή διαφοροποίηση της οικοθέσης. Ένα παράδειγμα αποτελούν τα φυτά με διαφορετικές διατροφικές ανάγκες. Μικτοί πληθυσμοί άγριων φυτών μπορεί να συνυπάρξουν στην ίδια οικοθέση, λόγω των διαφορετικών διατροφικών αναγκών, οι οποίες μπορεί να έχουν εξελιχθεί «συν τω χρόνω» για κάθε είδος, ως αποτέλεσμα του επιλεκτικού πλεονεκτήματος της αποφυγής του ανταγωνιστικού αποκλεισμού. Ένας πληθυσμός φυτών καλλιέργειας μπορεί να υποστεί λιγότερη αρνητική παρέμβαση από ένα μικτό πληθυσμό άγριων φυτών, απ’ ότι ένας αντίστοιχος πληθυσμός από ένα κυρίαρχο άγριο είδος, με τα χαρακτηριστικά της οικοθέσης όντας παρόμοια με αυτά του φυτού καλλιέργειας.

31

Κεφάλαιο Δέκατο Πέμπτο 1. Ποια είναι έννοια της προσαρμογής;

Η έννοια της προσαρμογής αποτελεί τη βάση για την κατανόηση της φυσικής επιλογής, διότι αυτή συσχετίζει το περιβάλλον με τα χαρακτηριστικά ενός είδους. Ο όρος αναφέρεται τόσο στη διαδικασία, όσο και στα χαρακτηριστικά που προκύπτουν από τη διαδικασία αυτή. Σε στατικούς όρους, η προσαρμογή αποτελεί κάθε αντίδραση του οργανισμού ή των μερών του, η αξία της οποίας έγκειται στο γεγονός ότι επιτρέπει στον οργανισμό να αντιπαρέρχεται τις δυσμενείς και μη συνθήκες του περιβάλλοντος. 2. Πως πρέπει να λειτουργεί μια προσαρμογή;

Μια προσαρμογή πρέπει, (α) να καθιστά ένα οργανισμό ικανό, ώστε αυτός να χρησιμοποιεί καλύτερα τους

πόρους, (β) να παρέχει στον οργανισμό προστασία από τις περιβαλλοντικές κακουχίες και

τις πιέσεις, (γ) να τροποποιεί τα τοπικά περιβάλλοντα προς όφελος του οργανισμού, και (δ) να διευκολύνει την αναπαραγωγή.

3. Τι γνωρίζετε για τις μεταλλάξεις;

Οι μεταλλάξεις είναι τα διαφορετικών τύπων σφάλματα που συμβαίνουν πάντοτε, και μάλιστα με κάποια συχνότητα και οφείλονται κυρίως στη φύση της αντιγραφής του DNA, επειδή αυτό δεν αντιγράφεται εντελώς αυτούσιο πάντοτε. Αφού λοιπόν, το προαπαιτούμενο της αναπαραγωγής είναι η αντιγραφή του DNA, σταθερά θα προκύπτουν νέα άτομα με μεταλλάξεις. Μολονότι, κάποιες από τις μεταλλάξεις είναι θανάσιμες, κάποιες είναι καταστρεπτικές, κάποιες είναι ουδέτερες και μόνο λίγες είναι ευνοϊκές, όλες τους αντιπροσωπεύουν κάποια γενετική διαφορά και κατά συνέπεια, εμφανίζουν γενετική ποικιλότητα. Οι περισσότερες μεταλλάξεις αποτελούν απλές αλλαγές της νουκλεϊνικής ακολουθίας των μορίων του DNA. Από μόνες τους είναι δυνατόν να μην παρουσιάζουν καμία επίδραση, αλλά εάν συσσωρευτούν μέσα στο χρόνο, είναι δυνατό να οδηγήσουν σε καταστροφικές αλλαγές, όπως για παράδειγμα, μεγαλύτεροι καρποί, αντοχή στο ψύχος. 4. Τι καλείται διπλοειδία;

Διπλοειδία είναι ένα είδος «σφάλματος», που δημιουργεί γαμέτες με δύο αντίγραφα του κάθε χρωμοσώματος (διπλοειδία), αντί του κανονικού ενός (απλοειδία). Δημιουργείται όταν η ποικιλότητα που εισάγεται κατά τη διάρκεια της μείωσης (σχηματισμός των γαμετών), δηλαδή τη στιγμή που τα χρωμοσώματα διαλύονται ή μετατοπίζονται, ή όταν τα ομόλογα χρωμοσώματα αποτυγχάνουν να διαχωριστούν στην πρώτη μειωτική διαίρεση.

32

5. Τι είναι η κατευθυνόμενη επιλογή; Πότε συμβαίνει;

Κατευθυνόμενη επιλογή καλείται η διαδικασία κατά την οποία συμβαίνουν οι γενετικές αλλαγές. Συμβαίνει όταν οι άνθρωποι καθορίζουν ποια χαρακτηριστικά είναι περισσότερο επιθυμητά και επιλέγουν τα χαρακτηριστικά αυτά για τον τρόπο που καλλιεργούν και πολλαπλασιάζουν τα είδη και «κατευθύνουν» τις γενετικές αλλαγές στους γεωργικούς πληθυσμούς. 6. Ποια είναι τα βασικά βήματα που περιλαμβάνονται στη διαδικασία της δημιουργίας μιας υβριδικής ποικιλίας;

Στη διαδικασία της δημιουργίας μιας υβριδικής ποικιλίας περιλαμβάνονται δυο βασικά βήματα.

Το πρώτο, αφορά την παραγωγή δύο διακριτών γραμμών καθαρής διασταύρωσης. Στα σταυρο-γονιμοποιούμενα φυτά (και στα αυτο-γονιμοποιούμενα που σταυρο-γονιμοποιούνται συχνά) το βήμα αυτό περιλαμβάνει την τεχνητή διασταύρωση, η οποία ολοκληρώνεται με μια πλειάδα τρόπων.

Το δεύτερο, αφορά την διασταύρωση δύο γραμμών καθαρής διασταύρωσης για την παραγωγή του υβριδικού σπόρου που φυτεύεται από τους καλλιεργητές κατά την παραγωγή του φυτού καλλιέργειας. Ούτε η αυτο-γονιμοποίηση, μήτε η σταυρο-γονιμοποίηση μεταξύ των φυτών της ίδιας γραμμής μπορεί να συμβεί στο στάδιο αυτό, καθιστώντας αναγκαία τη χρήση κάποιων συγκεκριμένων τεχνικών. 7. Τι γνωρίζετε για την ετέρωση;

Είναι η διαδικασία κατά την οποία προκύπτει ένα υβρίδιο από δύο επιλεκτικά διασταυρωνόμενους γονείς και είναι συνήθως τελείως διαφορετικό και από τους δυο. Συχνά αυτό είναι μεγαλύτερο και παράγει μεγαλύτερους σπόρους ή καρπούς και έχει κάποιο άλλο επιθυμητό χαρακτηριστικό που κανένας από τους γονείς δεν διαθέτει. Η ανταπόκριση αυτή, αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα μιας υβριδικής ποικιλίας. 8. Τι γνωρίζετε για την επιβεβλημένη πολυπλοειδία;

Όταν οι σύγχρονοι κυτταρολόγοι ανακάλυψαν ότι πολλά ευνοϊκά χαρακτηριστικά στα καλλιεργούμενα φυτά οφειλόταν στην πολυπλοειδία, αναπτύχθηκαν διάφοροι μέθοδοι που αποσκοπούσαν στο να τα καθοδηγήσουν με τεχνητό τρόπο προς αυτή την κατεύθυνση. Ο τεχνητός πολλαπλασιασμός του αριθμού των χρωμοσωμάτων καθίσταται εφικτός με τη χρήση, της κολχικίνης ή κάποιων άλλων χημικών διεγερτικών, κατά τη διάρκεια των πρώτων βημάτων της μείωσης. 9. Με τον όρο γενετική διάβρωση τι ονομάζουμε;

Είναι το τελικό αποτέλεσμα της απώλειας της γενετικής ποικιλότητας, οσάκις τα παραγόμενα για εμπορικούς σκοπούς υβρίδια και οι ποικιλίες υψηλών αποδόσεων έχουν καταλάβει την αγορά σπόρων και τώρα φυτεύονται σε μεγάλες περιοχές και σε γενετικά ομοιόμορφους αγρούς, ή οσάκις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή κρέατος και άλλων ζωοκομικών προϊόντων λιγότερα ζώα αναπαραγωγής.

33

Κεφάλαιο Δέκατο Έκτο 1. Ποιοι είναι οι πλέον κοινά αναγνωρίσιμοι τύποι των συμβιώσεων;

Οι πλέον κοινά αναγνωρίσιμοι τύποι των συμβιώσεων περιλαμβάνουν (α) τις εσωτερικές συμβιώσεις, (β) τις εξωτερικές συμβιώσεις και (γ) τις έμμεσες συμβιώσεις. 2. Σε ποιες περιπτώσεις αναφερόμαστε στις εσωτερικές συμβιώσεις;

Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες ο ένας συμβιωτής ζει ολοκληρωτικά ή εν μέρει εντός του άλλου. Ένα κλασσικό παράδειγμα είναι η σχέση ανάμεσα στα βακτήρια του γένους Rhizobium και τα ψυχανθή. Στη σχέση αυτή τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια δεν μπορούν να λειτουργήσουν εκτός των φυματίων που δημιουργούνται στις ρίζες των φυτών. Η συμβίωση αυτή αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο πολλών από τα πλέον αειφορικά καλλιεργητικά συστήματα σ’ όλο τον πλανήτη. 3. Σε ποιες περιπτώσεις αναφερόμαστε στις εξωτερικές συμβιώσεις;

Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες οι εμπλεκόμενοι οργανισμοί είναι σχετικά φυσικά ανεξάρτητοι, άμεσα όμως αλληλεπιδρούν. Ένα παράδειγμα αποτελεί η σχέση μεταξύ ενός ανθισμένου φυτού και του εντόμου που το επικονιάζει. Πολλά φυτά καλλιέργειας είναι ανίκανα να παράγουν γόνιμους σπόρους χωρίς να επικονιαστούν από τις μέλισσες, και οι μέλισσες εξαρτώνται από τα φυτά καλλιέργειας για τη δική τους κύρια πηγή τροφής, με τη μορφή του νέκταρος και της γύρης. 4. Σε ποιες περιπτώσεις αναφερόμαστε στις έμμεσες συμβιώσεις;

Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η αλληλεπίδραση ανάμεσα σ’ ένα σύνολο ειδών τροποποιεί το περιβάλλον, στο οποίο όλα τους ζουν προς όφελος της μίξης. Ένα παράδειγμα αποτελεί ένα αγροοικοσύστημα πολλαπλών καλλιεργειών. Ένα υψηλό φυτό καλλιέργειας μπορεί να τροποποιήσει τις συνθήκες του μικροκλίματος επ’ ωφελεία των άλλων φυτών που το συνοδεύουν και η παρουσία αρκετών φυτών καλλιέργειας προσελκύει μια πλειάδα ευεργετικών αρθροπόδων, τα οποία διευκολύνουν την βιολογική διαχείριση των πιθανών επιβλαβών ειδών. Σε αντίθεση με τους δυο πρώτους τύπους συμβίωσης, οι έμμεσες συμβιώσεις περιλαμβάνουν περισσότερα από δυο είδη. Οι έμμεσες συμβιώσεις επίσης, μπορεί να συμπεριλάβουν τόσο τις εσωτερικές όσο και τις εξωτερικές συμβιώσεις.

34

Κεφάλαιο Δέκατο Έβδομο 1. Όταν η διαχείριση του αγροοικοσυστήματος εξετάζει τις ευκαιρίες που παρουσιάζονται από τις αναδυόμενες ποιότητες του όλου συστήματος, τότε το υπόδειγμα του ελέγχου των συνθηκών και των πληθυσμών αντικαθίσταται από το υπόδειγμα της διαχείρισής τους. Τι προσπαθούμε να αντιμετωπίζουμε με βάση το υπόδειγμα αυτό;

Με βάση το υπόδειγμα διαχείρισης, «αγωνιζόμαστε» να αντιμετωπίζουμε πάντοτε τα αποτελέσματα κάθε πράξης ή κάθε πρακτικής του όλου συστήματος, και να σχεδιάσουμε αποτελεσματικά τις πρακτικές που οικοδομούν τη συνολική λειτουργία και τις αναδυόμενες ποιότητες του συστήματος. 2. Τι γνωρίζετε για τα βακτήρια του γένους Rhizobium;

Τα βακτήρια του γένους Rhizobium έχουν την ικανότητα να συλλαμβάνουν το ατμοσφαιρικό άζωτο από τον αέρα και να το μετατρέπουν σε μια μορφή που είναι άμεσα χρησιμοποιήσιμη από τα βακτήρια, όπως επίσης και από τα φυτά. Τα βακτήρια αυτά μπορούν να ζουν ελεύθερα στο έδαφος. Όμως, όταν είναι παρόντα τα ψυχανθή, τα βακτήρια προσβάλλουν τη δομή της ρίζας των φυτών. Ένα βακτήριο κινείται προς ένα εσωτερικό κύτταρο της ρίζας, προκαλώντας την διαφοροποίησή του και σχηματίζει ένα φυμάτιο στο οποίο το βακτήριο μπορεί να αναπαραχθεί. Τα βακτήρια σ’ ένα ριζικό φυμάτιο αρχίζουν να προσλαμβάνουν όλα τα σάκχαρα που χρειάζονται από το φυτό ξενιστή, εγκαταλείποντας την ικανότητα τους να ζήσουν χωρίς εξάρτηση. Σε ανταπόδοση αυτού, καθιστούν το άζωτο που προσλαμβάνουν, διαθέσιμο για τον ξενιστή. Η αλληλεπίδραση δημιουργεί ένα πλεονέκτημα για αμφότερους τους οργανισμούς. Το φυτό καθίσταται ικανό να προσλαμβάνει άζωτο, το οποίο σε διαφορετική περίπτωση δεν θα ήταν διαθέσιμο γι αυτό, και τα βακτήρια καθίστανται ικανά να διατηρούν ένα πολύ μεγαλύτερο επίπεδο πληθυσμού στο έδαφος, απ’ ότι κανονικά θα ήταν σε θέση να διατηρήσουν στο έδαφος. Όταν τα φυτά ξενιστές αποθνήσκουν, τα βακτήρια επανακτούν τον αυτοτροφικό τρόπο ζωής τους και επανεισάγονται στην εδαφική κοινότητα. 3. Πως ορίζεται και πως ενεργεί η έννοια της ωριμότητας;

Ωριμότητα καλείται η διαδοχική κατάσταση στην οποία ολοκληρώνεται η πλήρης δυναμικότητα της ροής της ενέργειας, η ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων και η δυναμική του πληθυσμού στο φυσικό αυτό περιβάλλον. Στην κατάσταση της ωριμότητας, η δομική και η λειτουργική ποικιλότητα του οικοσυστήματος παρέχει αντίσταση στην αλλαγή, προκειμένου αυτό να αντιμετωπίσει μελλοντικά μικρότερες διαταραχές. 4. Για ποιους λόγους ένα αγροοικοσύστημα θεωρείται οικολογικά ασταθές;

Η απώλεια της ποικιλότητας αδυνατίζει σε μεγάλο βαθμό τους σφικτούς λειτουργικούς δεσμούς ανάμεσα στα είδη, γεγονός που χαρακτηρίζει τα φυσικά οικοσυστήματα. Οι ρυθμοί ανακύκλωσης των θρεπτικών στοιχείων και η

35

αποτελεσματικότητα αλλάζουν, η ροή της ενέργειας τροποποιείται και η εξάρτηση από τις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις εισροές αυξάνεται. 5. Γιατί σ’ ένα ποικίλο αγροοικοσύστημα, τα διαταραγμένα περιβάλλοντα σε συνδυασμό με τις γεωργικές καταστάσεις μπορούν να επωφεληθούν καλύτερα;

Οι ανοικτοί βιότοποι μπορούν να εποικιστούν από κάποια χρήσιμα είδη, τα οποία υπάρχουν ήδη στο σύστημα, παρά από ζιζάνια ή ενοχλητικούς πρόσκοπους εισβολείς απ’ έξω. 6. Γιατί η μεγαλύτερη ποικιλότητα σ’ ένα αγροοικοσύστημα, συχνά επιτρέπει καλύτερη αποτελεσματικότητα στη χρήση του πόρου;

Διότι υπάρχει μια καλύτερη προσαρμογή στο επίπεδο του συστήματος για την ετερογένεια του βιοτόπου, η οποία οδηγεί στην συμπληρωματικότητα των αναγκών των καλλιεργούμενων ειδών, την διαφοροποίηση της οικοθέσης, την επικάλυψη των οικοθέσεων των ειδών και την κατανομή των πόρων. 7. Υπάρχει μια πλειάδα επιλογών και εναλλακτικών λύσεων, οι οποίες είναι διαθέσιμες για να προστεθούν τα ωφελήματα της ποικιλότητας. Τι μπορεί να περιέχουν αυτές οι επιλογές;

Οι εναλλακτικές λύσεις και οι επιλογές μπορεί να περιέχουν: (α) προσθήκη νέων ειδών στο υπάρχον σύστημα καλλιέργειας, (β) αναδιάρθρωση ή αναδόμηση των ειδών που ήδη υπάρχουν, (γ) προσθήκη πρακτικών ή εισροών επαύξησης της ποικιλότητας, και (δ) εξαφάνιση εισροών ή πρακτικών που ελαττώνουν την ποικιλότητα ή

περιορίζουν την ποικιλότητα.

36

Κεφάλαιο Δέκατο Όγδοο 1. Ποιοι είναι οι τύποι της διαδοχής;

Οι τύποι της διαδοχής είναι: (α) η πρωτογενής διαδοχή, η οποία αναφέρεται στην ανάπτυξη του

οικοσυστήματος σε τέτοιες θέσεις, όπως είναι τα γυμνά βράχια, οι παγωμένες επιφάνειες, ή τα πρόσφατα σχηματισθέντα ηφαιστειακά νησιά, θέσεις τις οποίες προηγουμένως δεν κατελάμβαναν ζώντες οργανισμοί ή δεν υπόκειντο σε αλλαγές τις οποίες οι βιοτικοί παράγοντες μπορούσαν να επιφέρουν στους αβιοτικούς παράγοντες, και

(β) η δευτερογενής διαδοχή, η οποία αναφέρεται στην ανάπτυξη του οικοσυστήματος σε θέσεις, τις οποίες προηγουμένως κατελάμβαναν ζώντες οργανισμοί, αλλά οι θέσεις αυτές έχουν διαταραχθεί από κάποιο γεγονός, όπως π.χ. είναι, η πυρκαγιά, η πλημμύρα, ο ισχυρός άνεμος, η υπερβόσκηση. 2. Ποια χαρακτηριστικά παρουσιάζει η διαταραχή;

Η διαταραχή παρουσιάζει τα παρακάτω τρία χαρακτηριστικά: (α) η ένταση της διαταραχής, η οποία έχει ως μέτρο την ποσότητα της βιομάζας

που απομακρύνεται ή τον αριθμό των ατόμων που θανατώθηκαν. (β) η συχνότητα της διαταραχής, η οποία αποτελεί το μέσο αριθμό των

περιστατικών ανά μονάδα χρόνου, τα οποία παρατηρήθηκαν και καταγράφηκαν μεταξύ διαδοχικών διαταραχών. Όσο μεγαλύτερο είναι το χρονικό διάστημα ανάμεσα στις διαταραχές, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα του οικοσυστήματος να ανακάμψει πλήρως μετά από κάθε διαταραχή.

(γ) η κλίμακα της διαταραχής, η οποία αποτελεί το μέτρο του μεγέθους της διαταραχής. Αυτή είναι δυνατό να είναι μικρής κλίμακας και να εντοπίζεται από ένα μικρό τμήμα ή να γενικεύεται σ’ ολόκληρο το τοπίο. Το μικρό άνοιγμα στο δάσος που δημιουργείται από την πτώση ενός δένδρου, αποτελεί μια διαταραχή μικρής κλίμακας, ενώ η μαζική καταστροφή που προκαλείται από ένα πανίσχυρο τυφώνα είναι μια διαταραχή πολύ μεγάλης κλίμακας. 3. Η ανάκαμψη συμβαίνει μέσα από μια συνδυασμένη δράση αρκετών δυναμικών του οικοσυστήματος. Από πού μπορεί να προέλθουν οι δυναμικές αυτές;

Οι δυναμικές αυτές μπορεί να προέλθουν από: (α) τη βιοτική κοινότητα, η οποία ως ένα σύνολο, τροποποιεί το φυσικό

περιβάλλον, μέσω των πολλαπλών μορφών των παρεμβάσεων, (β) τον ανταγωνισμό και τη συνύπαρξη, οι οποίοι συμβαίνουν, τόσο ανάμεσα

στους ανεξάρτητους οργανισμούς, όσο και στους πληθυσμούς και προκαλούν αλλαγές στην ποικιλότητα και την αφθονία των ειδών, και

(γ) τη ροή της ενέργειας, η οποία είναι διαφορετική για την παραγωγή και διαφορετική για την αναπνοή, δεδομένου ότι το σύστημα χρειάζεται πολύ περισσότερη ενέργεια για να υποστηρίζει την αύξηση της ιστάμενης βιομάζας.

37

4. Οι οικολόγοι, μελετώντας τα οικοσυστήματα, έχουν διατυπώσει την υπόθεση της ενδιάμεσης διαταραχής. Τι ισχυρίζεται η υπόθεση αυτή;

Η υπόθεση αυτή ισχυρίζεται ότι, στα φυσικά οικοσυστήματα, όπου οι διαταραχές του περιβάλλοντος δεν είναι πολύ συχνές, ούτε πολύ σπάνιες (σε μια ενδιάμεση συχνότητα), η ποικιλότητα και η παραγωγικότητα μπορεί να είναι υψηλές. Η διαταραχή στα συστήματα αυτά διατηρεί το χαρακτηριστικό της πρώιμης διαδοχής της υψηλής παραγωγικότητας, ενώ η συνολική σταθερότητα του συστήματος επιτρέπει την υψηλή ποικιλότητα των ειδών που είναι περισσότερο χαρακτηριστική των ώριμων οικοσυστημάτων. 5. Στην κατηγορία των αγροδασικών συστημάτων εμπίπτουν πολλές παραλλαγές στην πρακτική εφαρμογή τους. Ποιες από αυτές γνωρίζετε;

Υπάρχουν οι παρακάτω πρακτικές: (α) η αγροδασική καλλιέργεια (σύστημα), στην οποία τα δένδρα συνδυάζονται με

τα φυτά καλλιέργειας, (β) τα δασοκτηνοτροφικά συστήματα, στα οποία τα δένδρα συνδυάζονται με τη

ζωική παραγωγή, και (γ) τα αγροδασοκτηνοτροφικά συστήματα, στα οποία ο παραγωγός διαχειρίζεται

ένα πολύπλοκο μίγμα δένδρων, φυτών καλλιέργειας και ζώων. 6. Από ποιους σχεδιάζονται και διαχειρίζονται τα αγροδασικά συστήματα;

Σ’ ένα αγροδασικό σύστημα, στους παραγωγούς ανήκει η επιλογή για το πόσα δένδρα θα συμπεριλάβουν στο σύστημα, πόσο συχνά και με ποιους τρόπους θα τα απομακρύνουν, και ποιες είδους μορφές του διαδοχικού μωσαϊκού θα συντηρήσουν. Αυτές οι αποφάσεις διαχείρισης εξαρτώνται από το τοπικό περιβάλλον και τον πολιτισμό, καθώς επίσης και από τη φύση και την εγγύτητα των αγορών.

38

Κεφάλαιο Δέκατο Ένατο 1. Τι γνωρίζετε για τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής;

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής η ενέργεια ούτε δημιουργείται, ούτε καταστρέφεται, ανεξάρτητα από τις μετατροπές ή τους μετασχηματισμούς που αυτή υφίσταται. Η ενέργεια μεταβάλλεται από τη μια μορφή στην άλλη, καθώς αυτή κινείται από τη μια θέση στην άλλη ή χρησιμοποιείται για να παραχθεί έργο, και μπορεί να μετρηθεί. Για παράδειγμα, η θερμική ενέργεια και η φωτεινή ενέργεια που δημιουργούνται από την καύση του ξύλου, μαζί με τη δυναμική ενέργεια των προϊόντων που παραμένουν, είναι ίση με τη δυναμική ενέργεια του ξύλου, πριν αυτό καεί και του οξυγόνου. 2. Τι γνωρίζετε για τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής;

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι, όταν η ενέργεια μεταφέρεται ή μετασχηματίζεται, μέρος αυτής μετατρέπεται σε μια μορφή, η οποία δεν μπορεί να διέλθει περαιτέρω και δεν είναι δυνατόν να παραγάγει έργο. Η υποβαθμισμένη αυτή μορφή της ενέργειας είναι θερμότητα, είναι δηλαδή απλά η ανοργάνωτη κίνηση των μορίων. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής σημαίνει ότι υπάρχει πάντοτε μια τάση προς μεγαλύτερη αταξία ή εντροπία. Για να μετρήσουμε την εντροπία, δηλαδή για να δημιουργήσουμε τάξη με άλλα λόγια, η ενέργεια πρέπει να εξαντλείται.

39

Κεφάλαιο Εικοστό 1. Ποιο είναι το φαινόμενο της επίδραση της εισδοχής και από τι αυτή επηρεάζεται;

Αφού οι περιβαλλοντικές συνθήκες που υπάρχουν σε μια εισδοχή είναι μεταβατικές μεταξύ του βιοτόπου του αγροκτήματος και του φυσικού βιοτόπου, είδη από αμφότερους τους βιοτόπους μπορούν να συνυπάρξουν σ’ αυτές, μαζί με άλλα είδη που επιθυμούν πραγματικά τις ενδιάμεσες καταστάσεις. Πολύ συχνά, η ποικιλία και η πυκνότητα της μορφής ζωής είναι συχνά μεγαλύτερες μέσα και γύρω από τις εισδοχές και τους οικοτόνους.

Η επίδραση της εισδοχής επηρεάζεται από την ποσότητα του διαθέσιμου χώρου της εισδοχής δηλαδή το μήκος, το πλάτος και το βαθμό αντίθεσης μεταξύ όμορων φυτοκοινοτήτων. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίθεση μεταξύ των όμορων φυτοκοινοτήτων τόσο μεγαλύτερη θα είναι η αφθονία των ειδών

40

Κεφάλαιο Εικοστό Πρώτο 1. Πότε υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα ένα αγροοικοσύστημα να είναι αειφορικό;

Η γενική αρχή που διέπει την αειφορικότητα συνοψίζεται στο, όσο μεγαλύτερη είναι η δομική και η λειτουργική ομοιότητα ενός αγροοικοσυστήματος με τα φυσικά οικοσυστήματα της βιογεωγραφικής του περιοχής, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα ένα αγροοικοσύστημα να είναι αειφορικό. 2. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των παραδοσιακών αγροοικοσυστημάτων που τα κάνουν αειφορικά;

Εξετάζοντας τα στοιχεία που έχουν κοινά τα περισσότερα παραδοσιακά συστήματα τα χαρακτηριστικά των παραδοσιακών αγροοικοσυστημάτων που τα κάνουν αειφορικά είναι ότι αυτά:

(α) δεν εξαρτώνται από τις εξωτερικές, αγοραζόμενες εισροές, (β) κάνουν εκτατική χρήση των τοπικά διαθέσιμων και ανανεώσιμων πόρων, (γ) δίνουν έμφαση στην ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων, (δ) έχουν ευεργετικές ή ελάχιστα αρνητικές επιπτώσεις σε αμφότερα τα

περιβάλλοντα, εντός και εκτός του αγροκτήματος, (ε) είναι προσαρμοσμένα ή ανθεκτικά στις τοπικές συνθήκες, και λιγότερο

εξαρτημένα από τη μαζική διαφοροποίηση ή τον έλεγχο του περιβάλλοντος, (στ) έχουν την ικανότητα να πλεονεκτούν σε όλο το φάσμα της

μικροπεριβαλλοντικής μεταβολής μέσα στο καλλιεργητικό σύστημα, το αγρόκτημα και την περιοχή,

(ζ) μεγιστοποιούν τις αποδόσεις χωρίς να θυσιάζουν την μακροπρόθεσμη παραγωγική ικανότητα ολοκλήρου του συστήματος και την ικανότητα των ανθρώπων να χρησιμοποιούν τους πόρους του άριστα,

(η) διατηρούν την κατά χώρο και χρόνο ποικιλότητα και συνέχεια, (θ) συντηρούν την βιολογική και την πολιτισμική ποικιλότητα, (ι) βασίζονται στις εγχώριες ποικιλίες των φυτών καλλιέργειας και συχνά να

ενσωματώνουν τα «άγρια» φυτά και τα ζώα, (κ) χρησιμοποιούν την παραγωγή, ώστε κατ’ αρχήν να καλύπτουν τις τοπικές

ανάγκες, (λ) είναι σχετικά ανεξάρτητα από τους εξωτερικούς οικονομικούς παράγοντες,

και (μ) οικοδομούν πάνω στη γνώση και τον πολιτισμό των ντόπιων κατοίκων.

3. Ποιοι είναι οι παράγοντες που ενθαρρύνουν τους παραγωγούς να προβούν στη μεταβατική διαδικασία;

Οι παράγοντες που ενθαρρύνουν τους παραγωγούς να προβούν σ’ αυτή την μεταβατική διαδικασία είναι:

(α) το αυξανόμενο κόστος της ενέργειας, (β) τα χαμηλά όρια κέρδους των συμβατικών πρακτικών, (γ) η ανάπτυξη νέων πρακτικών που θεωρήθηκαν ως βιώσιμες επιλογές, (δ) η αυξημένη περιβαλλοντική ευαισθησία μεταξύ των καταναλωτών, των

παραγωγών και των ρυθμιστών, και

41

(ε) οι νέες και ισχυρότερες αγορές για τα με εναλλακτικό τρόπο αυξανόμενα και παραγόμενα γεωργικά προϊόντα. 4. Η μελέτη της διαδικασίας μετατροπής περιλαμβάνει αρκετά επίπεδα συλλογής δεδομένων και ανάλυσης, ποια είναι αυτά;

Αυτά είναι: (α) η εξέταση των αλλαγών στους οικολογικούς παράγοντες και τις διαδικασίες

μέσα στον χρόνο, μέσω της καταγραφής και της δειγματοληψίας, (β) η παρατήρηση των αλλαγών των αποδόσεων με την αλλαγή των πρακτικών,

των εισροών, των σχεδιασμών και της διαχείρισης, (γ) η κατανόηση των αλλαγών στη χρήση της ενέργειας, της εργασίας και της

κερδοφορίας που συνοδεύουν τις παραπάνω αλλαγές, (δ) η αναγνώριση των δεικτών – κλειδιά της αειφορικότητας και συνέχιση της

καταγραφής τους στο μέλλον, με βάση τις συσσωρευμένες παρατηρήσεις, και (ε) η αναγνώριση των δεικτών που είναι «φιλικοί στον παραγωγό» και είναι

δυνατό να υιοθετηθούν για τα προγράμματα παρατήρησης στο αγρόκτημα, είναι όμως ταυτόχρονα συνδεδεμένοι με την κατανόησή μας περί της οικολογικής αειφορικότητας.

42

Κεφάλαιο Εικοστό Δεύτερο 1. Τι είναι ένα αειφορικό αγροοικοσύστημα;

Αειφορικό είναι ένα αγροοικοσύστημα το οποίο διατηρεί τους πόρους πάνω στους οποίους βασίζεται, στηρίζεται σ’ ένα ελάχιστο ποσό τεχνητών εισροών που προέρχονται έξω από το αγρόκτημα, διαχειρίζεται τους ανωφελείς οργανισμούς και τις ασθένειες μέσα από εσωτερικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς και είναι ικανό να ανακάμπτει από τις διαταραχές που προκαλούνται από την καλλιέργεια και την συγκομιδή. 2. Ποιοι είναι οι παράγοντες που ενθαρρύνουν τους παραγωγούς να προβούν σε πρακτικές που είναι περισσότερο περιβαλλοντικά στέρεες και έχουν την πιθανότητα να συμβάλλουν σε μια μακροπρόθεσμη αειφορικότητα της γεωργίας;

Οι παράγοντες που ενθαρρύνουν τους παραγωγούς να προβούν σ’ αυτή την μεταβατική διαδικασία είναι:

(α) το αυξανόμενο κόστος της ενέργειας, (β) τα χαμηλά όρια κέρδους των συμβατικών πρακτικών, (γ) η ανάπτυξη νέων πρακτικών που θεωρήθηκαν ως βιώσιμες επιλογές, (δ) η αυξημένη περιβαλλοντική ευαισθησία μεταξύ των καταναλωτών, των

παραγωγών και των ρυθμιστών, και (ε) οι νέες και ισχυρότερες αγορές για τα με εναλλακτικό τρόπο αυξανόμενα και

παραγόμενα γεωργικά προϊόντα.