Естественные и искусственные экосистемы

Сравнение естественных и искусственных экосистем

  1. Агроценоз (агроэкосистема), его отличие от биогеоценоза. Круговорот веществ в агроценозе и пути повышения его продуктивности.
  2. Агроэкосистемы, их отличия от природных экосистем. Последствия деятельности человека в экосистемах. Сохранение экосистем.
  3. Анализ структуры «Рисунка семьи» и сравнение состава нарисованной и реальной семьи
  4. Биологическая продуктивность и устойчивость экосистем.
  5. Биотические связи организмов в экосистеме.
  6. Биотические связи, их роль в экосистеме.
  7. В естественных науках выделился профессор Московского Университета М.А. Максимович, первый директор ботанического сада.
  8. В чем проявляется специфика применения математических методов и моделей в естественных, технических и социально-гуманитарных науках?
  9. Динамика и развитие экосистем
  10. Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека.

Естественная экосистема Агроэкосистема
СХОДСТВА: 1. Поглощают солнечную энергию (являются открытыми систе­мами). 2. Включают в себя продуцентов, консументов и редуцентов. 3. Внутри них существуют цепи питания. 4. Действуют все факторы эволюции (на­следственная изменчивость, борьба за существова­ние, естественный отбор) 5. В них идет круговорот веществ.
РАЗЛИЧИЯ:
1.Видовой состав организмов сложился естественным обра­зом. 1.Видовой состав искусственно подобран человеком.
2.Видовой состав разнообразный 2.Видовой состав скудный, обычно преобладают 1-2 вида
3.Пи­щевые цепи длинные 3.Пищевые цепи короткие, одним из звеньев является человек
4.Устойчивая система 4.Система неустойчива, без помощи человека самостоятельно не существует
5.Органические вещества остаются внутри системы 5.Органические вещества удаляются из системы человеком
6.Круговорот веществ естественный, замкнутый 6.Круговорот веществ незамкнутый, поддерживается человеком путем внесения удобрений
7.Единственным источником энергии является энергия Солнца 7.Кроме энергии Солнца используются другие виды энергии (энергия машин, людей, электрическая и др.)
8.Активно действуют все факторы эво­люции 8.Действие факторов эволюции ос­лаблено человеком, преобладает искусственный отбор

Естественные экосистемы (биогеоценозы) — это основные составные части биосферы. Их разнообразие и распространенность по земной поверхности имеют большое значение для человека, поскольку от них он получает продукты питания, вещества для лечения, материалы для изготовления одежды и постройки жилья, сырье для промышленного производства и т.д.

Деятельность человека особенно в последнее столетие начала резко ме­нять состояние естественных экосистем и биосферы в целом. В результате происходит разрушение тысячелетиями сложившихся экосистем, исчезновению многих видов растений и животных.

Основные виды деятельности человека, приводящие к изменению экосистем: строительство городов, дорог, плотин, добыча полезных ископаемых, охота, рыбалка, сбор ценных растений,вырубка лесов, распашка земель,сжигание в огромных количествах органическо­го топлива и др.

Последствия деятельности человека:

1.Сокращение площади естественных экосистем.

2.Разрушение мест обитания видов, исчезновение некоторых видов, сокращение биоразнообразия.

3.Загрязнение атмосферы, Мирового океана.

4.Изменение климата Земли.

5.Ухудшение здоровья населения планеты.

6.Сокращение природных ресурсов при их росте потребления.

7.Сокращение пригодных для обитания территорий при росте населения планеты.

8.Снижение устойчивости биосферы.

Пути сохранения экосистем:

1. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий (безотходные технологии, вторичное использование сырья).

2. Борьба с загрязнениями атмосферы, гидросферы, почвы (совершенствование очистки, утилизация отходов, безотходные технологии, чистые источники энергии, экономические и правовые меры- штрафы, ужесточение ответственности, проведение экологического мониторинга).

3. Рекультивация земель, борьба с эрозией почв (восстановление земель после добычи полезных ископаемых, строительства, загрязнений и т.д., организация санитарно-защитных зон вокруг городов, промышленных предприятий)

4. Природоохранные меры ( принятие законов, Красные книги, создание особо охраняемых природных территорий, ограничение промысла, борьба с браконьерами).

5. Регулирование рождаемости (путем принятия программ контроля, демографического развития, законов, контрацепции).

6. Воспитание экологического сознания у людей.(отказ от потребительского отношения к природе, воспитание бережного отношения, чувства ответственности перед будущими поколениями)

2. Покрытосеменные растения – господствующая группа растений на Земле. Классы покрытосеменных. Среди гербарных экземпляров или живых растений найдите покрытосеменные, принадлежащие к разным классам. По каким признакам вы их отличите?

Отдел Покрытосеменные растениявключает в себя растения, которые образуют цветки и плоды. Они произошли от голосеменных растений. Цветковые – самый крупный и высокоорганизованный отдел в царстве растений, объединяющий 250 тыс. видов из 350 тыс. видов всех растений. По сравнению с голосеменными растениями, покрытосеменные растения имеют ряд преимуществ, которые позволили им стать господствующей группой растений на Земле. Появление цветка обеспечило более надежное опыление, а плода – защиту семян и их распространение. Двойное оплодотворение, обеспечивает развитие не только диплоидного зародыша, но и триплоидного эндосперма (питательной ткани для зародыша). Разнообразие приспособлений позволяет обитать в различных условиях.

Характерные признаки отдела:

1)Имеют цветок, в котором семязачатки защищены внутри завязи.

2)Образуют плод, внутри которого находятся семена, а зародыш семени защищен и семенной кожурой, и околоплодником.

3)Двойное оплодотворение, в результате которого образуется диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм — питательная ткань для развития зародыша.

4)Хорошо развиты проводящие ткани (сосуды и ситовидные трубки с клетками -спутниками).

5)Имеют разнообразные жизненные формы (травы, деревья, кустарники, кустарнички и деревья), образующие многоярусные биоценозы.

6)Имеют различные приспособления к опылению, распространению семян, испарению, питанию, получению света и т.д.

В отделе Покрытосеменных растений различают два класса: Двудольные и Однодольные

Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 42; Нарушение авторских прав

| следующая лекция ==>
Биологическое значение размножения. Способы размножения, их использование в практике выращивания сельскохозяйственных растений и животных, микроорганизмов. | Характерные признаки растений класса Двудольные и класса Однодольные

Типы экосистем (естественные и искусственные, простые и сложные – сходства и отличия)

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 64

Естественные и искусственные экосистемы

В биосфере помимо естественных биогеоценозов и экосистем существуют сообщества, искусственно созданные хозяйственной деятельностью человека, — антропогенные экосистемы.

Естественные экосистемы отличаются значительным видовым разнообразием, существуют длительное время, они способны к саморегуляции, обладают большой стабильностью, устойчивостью. Созданная в них биомасса и питательные вещества остаются и используются в пределах биоценозов, обогащая их ресурсы.

Искусственные экосистемы – агроценозы (поля пшеницы, картофеля, огороды, фермы с прилегающими пастбищами, рыбоводные пруды и др.) составляют небольшую часть поверхности суши, но дают около 90% пищевой энергии.

Развитие сельского хозяйства с древних времен сопровождалось полным уничтожением растительного покрова на значительных площадях для того, чтобы освободить место для небольшого количества отобранных человеком видов, наиболее пригодных для питания.

Однако первоначально деятельность человека в сельскохозяйственном обществе вписывалась в биохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосфере. В современном сельскохозяйственном производстве резко возросло использование синтезированной энергии при механической обработке земли, использовании удобрений и пестицидов. Это нарушает общий энергетический баланс биосферы, что может привести к непредсказуемым последствиям.

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

(по Миллеру, 1993)

Природная экосистема (болото, луг, лес) Антропогенная экосистема (поле, завод, дом)
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива
Формирует плодородную почву Истощает или представляет угрозу для плодородных почв
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду Расходует много воды, загрязняет ее
Создает местообитания различных видов дикой природы Разрушает местообитания многих видов дикой природы
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления

Экосистемы очень разнообразны. По происхождение различают следующие типы экосистем:

1)Природные (естественные) экосистемы ‑ это такие экосистемы, в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. Напр., болота, моря, леса,

2) Антропогенные (искусственные) экосистемы ‑ экосистемы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека.

Например, агроэкосистемы (rpeч. agros ‑ поле) ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека; техноэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека; урбаноэкосистемы (лат. городской) ‑ экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека. Существуют и переходные между природными и антропогенными типы экосистем, напр., экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных.

По источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, экосистемы подразделяют на следующие типы:

1)Автотрофные экосистемы ‑ это экосистемы, которые сами обеспечивают себя энергией, получаемой от Солнца, за счет собственных фото или хемотрофных организмов. К этому типу относится большинство природных экосистем и некоторые антропогенные. Сюда же относятся природные экосистемы, способные производить излишки органического вещества, которые могут накапливаться или выноситься в другие экосистемы.

В сельскохозяйственные экосистемы человек вносит энергию, которая называется антропогенной (удобрения, горючее для тракторов и т.д.). Но ее роль незначительно по сравнению с используемой экосистемой солнечной энергией.

2) Гетеротрофные экосистемы ‑ это такие экосистемы, которые получают энергию, используя готовые органические соединения, синтезированные организмами, не являющимися компонентами данных экосистем, или использующих энергию созданных человеком энергетических установок. Это могут быть как природные, напр., экосистемы океанических глубин, использующие падающие сверху органические остатки, так и антропогенные, напр., города с их линиями электропередач. Главным источником энергии здесь служит не Солнце, а топливо. Конечно, городские экосистемы получают и солнечную энергию благодаря зеленым насаждениям, но это количество энергии ничтожно мало по сравнению с поступающим извне. Гетеротрофные экосистемы зависят от автотрофных, паразитируют на них, получая пищу и топливо.

Различают естественные (природные) и антропогенные (искусственные) экосистемы. Например, луг, сформировавшийся под влиянием естественных факторов, представляет природную экосистему. Луг, который создан в результате уничтожения естественного сообщества (например, осушения болота) и замены его травосмесью, — антропогенная экосистема.

Экосистемы могут быть наземными (леса, степи, пустыни) и водными (болота, озера, пруды, реки, моря). В разные экологические системы входят совершенно разные виды, но обязательно одни из них выполняют функцию продуцентов, вторые — консументов, третьи — редуцентов. Например, экосистемы леса и пруда различаются средой обитания и видовым составом, но содержат все три функциональные группы. В лесу продуцентами служат деревья, кустарники, травы, мхи, а в пруду — водные растения, водоросли, синезеленые. К консументам леса относятся звери, птицы, беспозвоночные животные, населяющие лесную подстилку и почву. В пруду консументы — это рыбы, земноводные, ракообразные, насекомые. Редуценты в лесу представлены наземными формами, а в пруду — водными.

Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)

Природная экосистема

(болото, луг, лес)

Антропогенная экосистема

(поле, завод, дом)

Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию.

Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива.

Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода.

Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива.

Формирует плодородную почву.

Истощает или представляет угрозу для плодородных почв.

Накапливает, очищает и постепенно расходует воду.

Расходует много воды, загрязняет ее.

Создает местообитания различных видов дикой природы.

Разрушает местообитания многих видов дикой природы.

Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы.

Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения.

Обладает способностью самосохранения и самовосстановления.

Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления.

Главная цель создаваемых сельхозсистем — рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека — источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая — чистой продукции автотрофов.

Обобщая все уже сказанное об агроэкосистемах подчеркнем следующие их основные отличия от природных (таблица 2).

1. В агроэкосистемах резко снижено разнообразие видов:

§ снижение видов культивируемых растений снижает и видимое разнообразие животного населения биоценоза;

§ видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным;

§ культурные пастбища (с посевом трав) по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйственные поля.

2. Виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволюционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

4. Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее использование вредителями, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные трофические цепи. Всячески пресекаются человеком.

5. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов — это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека.

Таблица 2

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем.

Природные экосистемы

Агроэкосистемы

Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции.

Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы.

Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией.

Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения и животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы.

Продуктивность определяется приспособленными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ.

Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей.

Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. «Потребление» происходит почти одновременно с «производством».

Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время.

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

Природная экосистема (болото, луг, лес) Аптропогенная экосистема (поле, завод, дом)
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива
Формирует плодородную почву Истощает или представляет угрозу для плодородных почв
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду Расходует много воды, загрязняет ее
Создает место обитания различных видов дикой природы Разрушает место обитания многих видов дикой природы
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год, удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцес­сий, добиваясь максимальной продуктивности од­ного или нескольких растений (например, кукурузы, пшени­цы, гороха и т. п). Устойчивое появление новых видов, например травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процес­са. То, что мы называем сорняками, — не что иное, как пио­нерные виды растений, вредители — насекомые и другие жи­вотные, а возбудители болезней — микроорганизмы. Животноводство — это также путь к упрощению экосисте­мы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, (коров, свиней, овец и др.), человек уничтожает диких живот­ных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищ­ников, как уничтожающих домашний скот.

Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и обедняет природные экосистемы.

Нетрудно понять, что, по мере роста наро­донаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все но­вые зрелые экосистемы в простые молодые про­дуктивные (например, путем уничтожения тропических лесов, осушения болот и т. п.). На поддержание этих систем в «моло­дом» возрасте увеличится использование топливно-энергетических ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генети­ческого) разнообразия и природных ландшафтов.

Молодые, продуктивные экосистемы очень уязвимы из-за монотипного видового состава, так как в результате какой-то экологической катастрофы, например засухи, ее уже не восста­новить из-за разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача — сохранить баланс меж­ду упрощенными антропогенными и соседствующими с ними бо-лее сложными, с богатейшим генофондом, природными эко­системами, от которых они зависят.

Действительное различие между системами лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими или, вообще, одним-двумя видами, а в природ­ной — многими видами и веществами.

Для экосистемы четвертого типа, относятся индустриально-городские системы — здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энер­гию. По сравнению с потоком энергии в природных экосисте­мах — здесь ее расход на два-три порядка выше.

9.2Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

Главная цель сельхозсистем — рациональ­ное использование тех биологических ресурсов, которые не­посредственно вовлекаются в сферу деятельности человека — источники пищевых продуктов, технологического сы­рья, лекарственных препаратов. Сюда же относятся специ­ально культивируемые человеком виды, являющиеся объ­ектами сельскохозяйственного производства: рыбоводства, звероводства, специального выращивания лесных культур, а также виды, используемые для промышленных техноло­гий.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая — чистой продукции автотрофов. Значит в агроэкосистемах существует сле­дующие основные отличия от природных (табл.9.2):

1. В них резко снижено разнообразие видов: снижение видов культивируемых растений снижает и видовое разно­образие животного населения биоценоза; видовое разнооб­разие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным; культурные пастбища по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйст­венные поля.

2. Виды растений и животных, культивируемых челове­ком, за счет искусственного отбора и не­конкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддерж­ки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, кроме солнечной.

4. Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее ис­пользование вредителями, потери при уборке, которые тоже попадают в естественные трофические цепи, пресекаются человеком.

5. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и дру­гих агроценозов — это упрощенные системы, поддерживае­мые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природ­ные пионерные сообщества, поэтому они не могут сущест­вовать без поддержки человека.

Таблица 9.2

Антропогенные и природные экосистемы

Сходство и различие этих систем

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно 10 000 лет назад он перестал быть «рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство. Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась всего 200 лет назад, и до современного комплексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели (рис. 1). На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.

Энергия — изначальная движущая сила всех экосистем. Энергетические ресурсы этих систем могут быть неисчерпаемы — солнце, ветер, приливы и исчерпаемы — топливно — энергетическими (уголь, нефть, газ и т. п. Используя топливо, человек может добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией. Опираясь на эти энергетические особенности существующих систем, Ю. Одум предложил их классификацию, приняв энергию за основу, и выделил «четыре фундаментальных типа экосистем:

1. Природные: движимые Солнцем, несубсидируемые. (Рис. 1). Динамика экологической системы «человек — окружающая среда».

2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками.

3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком.

4. Индустриально — городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим или ядерным)».

Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее.

Первые два типа — это природные экосистемы, а третий и четвертый следует отнести к антропогенным. К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля. Ко второму типу экосистем относят эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, то есть те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра. Хотя экосистемы первого типа неспособны поддерживать высокую плотность их фауны и флоры, но они занимают громадные площади — одни океаны — это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью, поскольку организмы, проживающие здесь, например, в эстуариях, приспособились использовать «дополнительную» энергию приливов и течений, а в дождевых лесах — энергию ветра и дождя и т. п. Эти системы «производят» столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.

Таким образом, природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнеспособности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести третий тип — это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации — это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. — это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, то есть снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (табл. 1).

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений (например, кукурузы, пшеницы, гороха и т. п). Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обусловлена затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на обработку почв и т. п.

Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса. То, что мы называем сорняками, — не что иное, как пионерные виды растений, вредители — насекомые и другие животные, а возбудители болезней — микроорганизмы. Сорные растения, вредители и болезни могут уничтожить весь урожай, если активно не бороться с ними.

Животноводство — это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, (коров, свиней, овец и др.), человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников — как уничтожающих домашний скот. Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и «обирает» природные экосистемы.

В целом же, нетрудно догадаться, что, по мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые (климаксные) экосистемы в простые молодые продуктивные (например, путем уничтожения тропических лесов, осушения болот и т. п.). На поддержание этих систем в «молодом» возрасте увеличится использование топливно — энергетических ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов. Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из — за монотипного видового состава, так как в результате какой — то экологической катастрофы, например засухи, ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача — сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.

Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики — природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем. Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе, а верхний предел притока энергии для любой постоянной, длительно функционирующей системы, составляет около 50000 ккал/м2 г. Однако существенное различие между системами в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими или вообще одним-двумя видами, а в природной — многими видами и веществами.

Совсем по — другому обстоит дело в экосистемах четвертого типа, к которым относятся индустриально — городские системы здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах — здесь ее расход на два-три порядка выше. Годовая потребность человека в пище — около 1 млн ккал, но если подсчитать затраты энергии на душу населения, существующие реально, то они окажутся в десятки раз больше (так, в США они в 86 раз больше). В разных странах эти затраты отличаются, но особенно большая разница между богатыми странами и развивающимися — она может быть в странах «третьего мира» в несколько десятков (до сотни) раз меньше. Эти страны как бы находятся в стадии экосистемы первого — второго типа, в то время как развитые страны уже прошли через все четыре типа экосистем.

В связи со сказанным выше, слесельхозсистем — рациональное использование тех дует отметить, что экосистемы третьего и четвертого типа не могут существовать без природных систем, в то время как природные экосистемы могут существовать без антропогенных.

2. Типы экосистем.

Выделяют четыре типа экосистем:

  • элементарные (микроэкосистемы) – экосистемы самого нижнего ранга, по размеру сходные с небольшими компонентами среды: ствол гниющего дерева, небольшой водоем, зубная полость человека и т.п.;

  • локальные (мезоэкосистемы) (лесной массив, река, пруд и т.д.),

  • зональные (макроэкосистемы) или биомы – крупные наземные экосистемы, имеющие очень большое распространение (океан, континенты, материки, природные зоны – тундра, тайга, дождевые тропические леса, саванны и др.). Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой. Взаимосвязь всех экосистем нашей планеты создает глобальную гигантскую экосистему, называемую Биосферой (Экосферой).

3. Классификации экосистем:

В зависимости от происхождения экосистемы подразделяются на:

1) природные (естественные) экосистемы ‑ биологический круговорот, в которых, протекает без прямого участия человека. Подразделяются на: наземные (лесные массивы, степи, пустыни) и водные: пресноводные и морские (болота, озера, пруды, реки, моря).

2) антропогенные (искусственные) экосистемы – экосистемы, созданные человеком для извлечения выгоды, которые способны существовать только при его поддержке (агроэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека; техноэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека; урбаноэкосистемы (лат. городской) ‑ экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека).

3) социоприродные – естественные системы, измененные человеком (парк, водохранилище).

Существуют и переходные между природными и антропогенными типы экосистем (экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных).

По источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, экосистемы подразделяют на следующие типы:

1) автотрофные экосистемы ‑ это экосистемы, которые сами обеспечивают себя энергией, получаемой от Солнца, за счет собственных фото- или хемотрофных организмов. К этому типу относится большинство природных экосистем и некоторые антропогенные.

2) гетеротрофные экосистемы ‑ это такие экосистемы, которые получают энергию, используя готовые органические соединения, синтезированные организмами, не являющимися компонентами данных экосистем, или использующих энергию созданных человеком энергетических установок. Это могут быть как природные (напр., экосистемы океанических глубин, использующие падающие сверху органические остатки), так и антропогенные (напр., города с их линиями электропередач).

4. Структура экосистемы. Под структурой экосистемы понимают четко выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей. Структура экосистемы многопланова.

Различают видовую, пространственную, экологическую, трофическую и пограничную структуры.

Видовая структура экосистемы – это разнообразие видов, взаимосвязь и соотношение их численности. Различные сообщества, входящие в состав экосистемы, состоят из разного числа видов – видового разнообразия. Это важнейшая качественная и количественная характеристика устойчивости экосистемы. Основа биологического разнообразия в живой природе.Видовое разнообразие связано с разнообразием условий среды обитания. В таежном лесу,например,на площади в 100 м2, как правило, произрастают растения около 30 различных видов, а на лугу вдоль реки – в два раза больше.В зависимости от разнообразия видов различают богатые (тропические леса, долины рек, коралловые рифы) и бедные (пустыни, северные тундры, загрязненные водоемы) экосистемы. Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищи. В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия — разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразие планеты – главное условие устойчивости все жизни.

Пространственная структура экосистемы.

Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом и образуют пространственную структуру.

Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.

Основу вертикальной структуры (ярусность) формирует растительность.

Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи – ярусыэлементы вертикальной структуры фитоценоза. Выделяют ярусность надземную и подземную. Пример надземной – в лесу, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте (вместе образуют ярус А – древостой). Третий ярус состоит из кустарников (ярус В – подлесок), четвертый – из высоких трав (ярус С – травяной). Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы (ярус D – мохово-лишайниковый). Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах).

Подземная ярусность связана с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя. Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе (некоторые вообще не покидают свой ярус). Следовательно, ярус можно представить как структурную единицу биоценоза, которая отличается от других его частей определенными экологическими условиями, набором растений, животных, микроорганизмов.

Горизонтальная структура (мозаичность, пятнистость) экосистемы образуется в результате неоднородности микрорельефа, свойств почвы, средообразующей деятельности растений и животных (например: в результате деятельности человека – выборочная рубка, кострища и др. или животных – выбросы почвы при копке нор, последующее ее зарастание, образование муравейников, вытаптывание и стравливание травостоя копытными и т.д., вывалов древостоя во время ураганов и т.д.)

Благодаря вертикальной и горизонтальной структуре обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.

Экологическая структура экосистемы складывается из различных экологических групп организмов, которые могут иметь различный видовой состав, но занимать сходные экологические ниши. Каждая из экологических групп выполняет в сообществе определенные функции: продуцировать органическое вещество, используя источники солнечной и химической энергии, потреблять его, преобразовывать отмершую органику в неорганические вещества, тем самым вновь возвращать его в круговорот веществ.

Важным признаком структурной характеристики экосистемы является наличие границ обитания различных сообществ. Они, как правило, условны. Как результат возникает достаточно обширная пограничная (краевая) зона, отличающаяся особыми условиями. Растения и животные, характерные для каждого из соприкасающихся сообществ, проникают на сопредельные территории, создавая при этом специфическую «опушку», пограничную полосу – экотон. Так возникает пограничный или краевой эффект – увеличение разнообразия и плотности организмов на окраинах (опушках) соседствующих сообществ и в переходных поясах между ними.

История термина “экосистема”

Впервые этот термин был употреблен в 1935 году британцем Артуром Тенсли, одним из первых в мире экологов. Позднее он был доработан русским геологом Василием Васильевичем Докучаевым. А с 1944 года в отечественной науке стало общепринятым понятие “биогеоценоз”, введенное Владимиром Николаевичем Сукачевым. Важно! По своей сути экосистема и биогеоценоз обозначают одно и то же, но в биогеоценозе большее значение уделяется части суши или воды, где располагается флора и фауна.

Строение экосистемы

Экосистема состоит из экотопа (абиотической части) и биоценоза (биотической). Лучше понять связь можно с помощью рис.1.Рис. 1. Экотоп и Биоценоз — схема, предложенная Сукачевым Основу биоценоза составляют продуценты — существа, использующие энергию внешних источников для собственных нужд. Продуценты составляют собой первый трофический уровень (порядок). Классический пример продуцента — дерево (рис.2). Оно получает энергию за счет преобразования солнечного света фотосинтеза, а также потребления минеральных веществ из почвы. Второй трофический уровень и последующие формируются за счет консументов. Консументы не способны производить энергию, поэтому получают ее, преобразуя вещества, произведенные другими организмами. Консументы второго трофического уровня поедают организмов первого, консументы третьего питаются консументами второго и так далее. Последний трофический уровень представлен редуцентами — существами, преобразующими неживое органическое вещество в простейшие химические соединения. Типичными представителями редуцентов являются грибы и некоторые виды бактерий. Важно! Редуценты отличаются от консументов-падальщиков тем, что не оставляют органических непереваренных отходов жизнедеятельности — экскрементов. Они просто преобразуют отмершие останки живых существ в минеральные вещества.

Рис. 2. Пример продуцента и его деятельности

Типы экосистем

Экосистемы делятся на естественные, которые способны самостоятельно поддерживать свое существование, и искусственные, которые существуют благодаря воздействию человека.

Естественные

Они подразделяются на наземные и водные. Основные типы наземных экосистем:

  • Тундра. Наиболее северная экосистема. Характеризуется крайне скудным разнообразием видов, низкими температурами.
  • Тайга. Обладает такими особенностями, как обилие хвойных деревьев, температуры ниже нуля по полгода, кислые почвы.
  • Хвойные леса. Находятся южнее тайги. Отличаются малым количеством кустарников и отсутствием широколиственных деревьев.
  • Смешанные леса. Расположены в умеренном климате. Смесь хвойных и широколиственных деревьев, обилие кустарников.
  • Широколиственные леса. Находятся во влажном и умеренном климате с необходимым уровнем осадков. Отличаются тем, что растения представлены разными видами, образуют ярусы по высоте. В этой зоне встречаются дубы и клены, ясени и вязы, а также дикорастущие фруктовые деревья — груши, яблони.
  • Тропические лиственные леса. Размещены в тропических широтах. Из особенностей можно отметить большое разнообразие флоры и фауны, обилие кустарников.
  • Тропические дождевые (вечнозеленые) леса. То же, что и тропические леса, но уровень осадков — более 2000 мм в год. От тропических лесов отличаются еще большей густотой и обилием высоких деревьев.
  • Саванны. Луга, находящиеся в тропических широтах. Имеют сезон засухи, а также малое количество отдельных деревьев, растущих на значительных расстояниях друг от друга.
  • Прерии (умеренные луга). Расположены в засушливом климате. Крупные деревья и кустарники почти отсутствуют. Имеется травяной покров различной высоты.
  • Степные луга. Расположены вблизи пустынь. Низкая растительность, кустарники и деревья встречаются возле рек и озер.
  • Пустыни. Находятся в засушливом климате. Количество осадков — до 250 мм в год. Высокая температура, засушливость, небольшое разнообразие флоры и фауны.

Основные типы водных систем:

  1. Пресноводная:
    • Лентические. Так называют водоемы со стоячей водой. Обычно это пруды или озера. Флора и фауна в них подвержены стратификации, то есть разделению по месту проживания в определенных слоях водной толщи с разной плотностью. Изменения в них если и происходят, то длительные или сезонные.
    • Лотические. Водоемы с текучей водой. Отсутствие четких структур, какие наблюдаются в стоячих водах. Более или менее равномерное распределение кислорода по всей глубине.
    • Естественные заболоченные водоемы. Болота и их разновидности.
  2. Морские:
    • Океаны.
    • Шельфовые воды.
    • Моря.

Искусственные

К искусственным экосистемам относятся те, которые не способны самостоятельно поддерживать свое существование без вмешательства человека. Развитие промышленности и сельского хозяйства — причина, почему подобных экосистем становится все больше. К ним относятся, например, пашни, сады, огороды или даже аквариумы. Еще одна их особенность — цикл часто не замкнут, так как некоторые компоненты экосистемы человек изымает. Например, пожинает урожай или отбирает скот на убой.

Временные изменения экосистем

Экосистемы, как и все прочее, изменяется со временем. На одном экотопе биоценозы могут сменяться постепенно, в течение нескольких десятков лет, а могут за несколько месяцев или даже дней. (например, в результате лесного пожара). Постепенная смена одних экосистем какими-то другими на одном биотопе называется сукцессией.

Классификация экосистем по масштабу

  • Микроэкосистема. Экосистемы, обладающие самым маленьким размером. Они представляют собой небольшой пруд, дерево и т.д.
  • Мезоэкосистема. Совокупность нескольких микросистем на схожей территории. Например, болото, луг и т.д.
  • Биом. Большая экосистема или совокупность нескольких схожих экосистем. Представляет собой, например, тундровый биом, таежный биом. Всего выделяют от 8 до 30 биомов, в зависимости от классификации.
  • Биосфера. Самая большая экосистема, совокупность всех экосистем планеты. Термин был придуман Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX века, а полноценное учение о биосфере было сформулировано Владимиром Ивановичем Вернадским.

Рис. 3. Экотоны

Граница между экосистемами

Граница между различными естественными экосистемами в природе часто размыта и сложно определяется. Поэтому системы флоры и фауны, расположенные на плавном переходе между другими экосистемами, принято обозначать термином “экотон”. Экотоны (рис.3) имеют некоторые свойства тех экосистем, между которыми они расположены. Это называется краевым эффектом или эффектом опушки. На рисунке показан наглядный пример взаимодействия экосистем. Так, первые 2 сегмента — это простые экотоны, в которых идут равные гомогенные поверхности. 3 и 4 сегмент уже отображает, как одни биоценозы вторгаются к другим, за счет чего создаются экотоны. 5 и 6 — характеризует окраину лесов или берегов водоемов, то есть экотоны увеличены, но не происходит чрезмерного изменения окружающей среды. А 7 наглядно показывает, как происходит массовое проникновение 2 биоценозов. завершающий 8 — это пример экотона, созданного животными, которые видоизменяют окружающую среду. Подводя итоги вышесказанного, можно сказать, что экосистема действительно хорошо подходит на роль структурной единицы биосферы, так как обладает всеми необходимыми для этого качествами, такими как устойчивость и целостность. Также конкретные условия той или иной экосистемы важны с точки зрения источника и основы для всего живого. Также про экосистемы можно посмотреть в этом видео.

Естественные и искусственные экосистемы

Экосистемы — это одно из ключевых понятий экологии, которое представляет собой систему, включающую в себя несколько компонентов: сообщество животных, растений и микроорганизмов, характерную среду обитания, целую систему взаимосвязей, благодаря которым осуществляется взаимообмен веществами и энергиями.

В науке существует несколько классификаций экосистем. Одна из них разделяет все известные экосистемы на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — те, что создал человек. Рассмотрим каждый из этих классов подробнее.

Естественные экосистемы

Как уже отмечалось выше, естественные, природные экосистемы образовались в результате действия сил природы. Для них характерны:

  • Тесная взаимосвязь органических и неорганических веществ
  • Полный, замкнутый круг круговорота веществ: начиная от появления органического вещества и заканчивая его распадом и разложением на неорганические компоненты.
  • Устойчивость и способность к самовосстановлению.

Все природные экосистемы определяются следующими признаками:

    1. Видовая структура: численность каждого вида животного или растения регулируется природными условиями.
    2. Пространственная структура: все организмы располагаются в строгой горизонтальной или вертикальной иерархии. Например, в лесной экосистеме четко выделяются ярусы, в водной — размещение организмов зависит от глубины воды.
    3. Биотические и абиотические вещества. Организмы, составляющие экосистему, делятся на неорганические (абиотические: свет, воздух, почва, ветер, влажность, давление) и органические (биотические — животные, растения).
    4. В свою очередь биотический компонент делится на производителей, потребителей и разрушителей. К производителям относят растения и бактерии, которые с помощью солнечного света и энергии создают из неорганических веществ органику. Потребители — это животные и плотоядные растения, которые питаются этой органикой. Разрушители (грибы, бактерии, некоторые микроорганизмы) являются венцом пищевой цепочки, так как производят обратный процесс: органику превращают в неорганические вещества.

Пространственные границы каждой природной экосистемы весьма условны. В науке принято определять эти границы естественными очертаниями рельефа: например, болото, озеро, горы, реки. Но в совокупности, все экосистемы, слагающие биооболочку нашей планеты, считаются открытыми, так как они взаимодействуют с окружающей средой и с космосом. В самом общем представлении картина выглядит так: живые организмы получают из окружающей среды энергию, космические и земные вещества, а на выходе — осадочные породы и газы, уходящие в итоге в космос.

Все компоненты природной экосистемы находятся в тесной взаимосвязи. Принципы этой связи складываются годами, иногда столетиями. Но именно поэтому они и становятся настолько устойчивы, так как эти связи и климатические условия и определяют виды животных и растений, которые обитают в данном ареале. Любое нарушение равновесия в природной экосистеме может привести к ее исчезновению или затуханию. Таким нарушением может стать, например, вырубка леса, истребление популяции того или иного вида животных. В этом случае сразу нарушается пищевая цепочка, и экосистема начинает «сбоить».

К слову, привнесение дополнительных элементов в экосистемы также способно нарушить ее. Например, если человек начнет разводить в выбранной экосистеме животных, которых там изначально не было. Яркое подтверждение тому — разведение кроликов в Австралии. Сначала это было выгодно, так как в такой благодатной среде и прекрасных для разведения климатических условиях, кролики стали размножаться с невероятной быстротой. Но в итоге все свелось к краху. Несметные полчища кроликов опустошали пастбища, где раньше паслись овцы. Численность овец стала снижаться. А продуктов от одной овцы человек получает гораздо больше, чем от 10 кроликов. Этот случай вошел даже в поговорку: «Кролики съели Австралию». Понадобилось неимоверное усилие ученых и большие затраты, прежде чем удалось избавиться от поголовья кроликов. Полностью их популяцию в Австралии истребить не удалось, но их численность сократилась и уже не угрожала экосистеме.

Искусственные экосистемы

Искусственными экосистемами называют сообщества животных и растений, обитающих в условиях, которые создал для них человек. Их еще называют нообиогеоценозами или социоэкосистемами. Примеры: поле, пастбище, город, общество, космический корабль, зоосад, сад, искусственный пруд, водохранилище.

Самым простым примером искусственной экосистемы является аквариум. Здесь ареал обитания ограничен стенками аквариума, приток энергии, света и питательных веществ осуществляется человеком, он же регулирует температуру и состав воды. Численность обитателей также изначальна определена.

Первая особенность: все искусственные экосистемы являются гетеротрофными, т.е потребляющими готовую пищу. Возьмем для примера город — одну из самых больших искусственных экосистем. Здесь огромную роль играет приток искусственно созданной энергии (газопровод, электричество, продукты питания). В то же время, такие экосистемы характеризуются большим выходом ядовитых веществ. То есть, те вещества, которые в природной экосистеме в дальнейшем служат для производства органики, в искусственных зачастую становятся непригодными.

Еще одна отличительная особенность искусственных экосистем — незамкнутый цикл обмена веществ. Возьмем для примера агроэкосистемы — наиболее важные для человека. К ним относятся поля, сады, огороды, пастбища, фермы и прочие сельскохозяйственные угодья, на которых человек создает условия для выведения продуктов потребления. Часть пищевой цепочки в таких экосистемах человек вынимает (в виде урожая), а потому пищевая цепочка становится разрушенной.

Третьим отличием искусственных экосистем от природных является их видовая малочисленность. Действительно, человек создает экосистему ради выведения одного (реже нескольких) видов растений или животных. Например, на пшеничном поле уничтожаются все вредители и сорняки, культивируется лишь пшеница. Это дает возможность получить лучший урожай. Но в то же время, уничтожение «невыгодных» для человека организмов делает экосистему неустойчивой.

Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем

Сравнение природных экосистем и социоэкосистем удобнее представить в виде таблицы:

Природные экосистемы

Искусственные экосистемы

Главный компонент — солнечная энергия.

В основном, получает энергию из топлива, и готовой пищи (гетеротрофны)

Формирует плодородную почву

Истощает почву

Все природные экосистемы поглощают углекислый газ и производят кислород

Большинство искусственных экосистем потребляет кислород и продуцирует углекислый газ

Большое видовое разнообразие

Ограниченное количество видов организмов

Высокая устойчивость, способность к саморегуляции и самовосстановлению

Слабая устойчивость, так как такая экосистема зависит от деятельности человека

Замкнутый обмен веществ

Незамкнутая цепь обмена веществ

Создает места обитания диких животных и растений

Разрушает ареалы дикой природы

Накапливает воду, разумно расходуя ее и очищая

Большой расход воды, ее загрязнение

Искусственные экосистемы

Лекция №6 . Искусственные экосистемы

Естественные и искусственные экосистемы

В биосфере помимо естественных биогеоценозов и экосистем существуют сообщества, искусственно созданные хозяйственной деятельностью человека, — антропогенные экосистемы.

Естественные экосистемы отличаются значительным видовым разнообразием, существуют длительное время, они способны к саморегуляции, обладают большой стабильностью, устойчивостью. Созданная в них биомасса и питательные вещества остаются и используются в пределах биоценозов, обогащая их ресурсы.

Искусственные экосистемы – агроценозы (поля пшеницы, картофеля, огороды, фермы с прилегающими пастбищами, рыбоводные пруды и др.) составляют небольшую часть поверхности суши, но дают около 90% пищевой энергии.

Развитие сельского хозяйства с древних времен сопровождалось полным уничтожением растительного покрова на значительных площадях для того, чтобы освободить место для небольшого количества отобранных человеком видов, наиболее пригодных для питания.

Однако первоначально деятельность человека в сельскохозяйственном обществе вписывалась в биохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосфере. В современном сельскохозяйственном производстве резко возросло использование синтезированной энергии при механической обработке земли, использовании удобрений и пестицидов. Это нарушает общий энергетический баланс биосферы, что может привести к непредсказуемым последствиям.

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

(по Миллеру, 1993)

Природная экосистема (болото, луг, лес) Антропогенная экосистема (поле, завод, дом)
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива
Формирует плодородную почву Истощает или представляет угрозу для плодородных почв
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду Расходует много воды, загрязняет ее
Создает местообитания различных видов дикой природы Разрушает местообитания многих видов дикой природы
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления

Искусственные экосистемы

Агроэкосистемы

Агроэкосистема (от греч. agros — поле) — биотическое сообщество, созданное и регулярно поддерживаемое человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции. Обычно включает совокупность организмов, обитающих на землях сельхозпользования.

К агроэкосистемам относят поля, сады, огороды, виноградники, крупные животноводческие комплексы с прилегающими искусственными пастбищами.

Характерная особенность агроэкосистем — малая экологическая надежность, но высокая урожайность одного (нескольких) видов или сортов культивируемых растений или животных. Главное их отличие от естественных экосистем — упрощенная структура и обедненный видовой состав.

Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем рядом особенностей:

1.Разнообразие живых организмов в них резко снижено для получения максимально высокой продукции.

На ржаном или пшеничном поле кроме злаковой монокультуры можно встретить разве что несколько видов сорняков. На естественном лугу биологическое разнообразие значительно выше, но биологическая продуктивность во много раз уступает засеянному полю.

— Искусственная регуляция численности вредителей — по большей части необходимое условие поддержания агроэкосистем. Поэтому в сельскохозяйственной практике применяют мощные средства подавления численности нежелательных видов: ядохимикаты, гербициды и т.д. Экологические последствия этих действий приводят, однако, к ряду нежелательных эффектов, кроме тех, для которых они применяются.

2.Виды сельскохозяйственных растений и животных в агроэкосистемах получены в результате действия искусственного, а не естественного отбора, и не могут выдерживать борьбу за существование с дикими видами без поддержки человека.

В результате происходит резкое сужение генетической базы сельскохозяйственных культур, которые крайне чувствительны к массовому размножению вредителей и болезням.

3. Агроэкосистемы более открыты, из них вещество и энергия изымаются с урожаем, животноводческой продукцией, а также в результате разрушения почв.

В естественных биоценозах первичная продукция растений потребляется в многочисленных цепях питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания.

В связи с постоянным изъятием урожая и нарушением процессов почвообразования, при длительном выращивании монокультуры на культурных землях постепенно происходит снижение плодородия почв. Данное положение в экологии называется законом убывающего плодородия.

Таким образом, для расчетливого и рационального ведения сельского хозяйства необходимо учитывать обеднение почвенных ресурсов и сохранять плодородие почв с помощью улучшенной агротехники, рационального севооборота и других приемов.

Смена растительного покрова в агроэкосистемах происходит не естественным путем, а по воле человека, что не всегда хорошо отражается на качестве входящих в нее абиотических факторов. Особенно это касается почвенного плодородия.

Главное отличие агроэкосистемы от природных экосистем — получение дополнительной энергии для нормального функционирования.

Под дополнительной понимается любой тип энергии, привносимой в агроэкосистемы. Это может быть мускульная сила человека или животных, различные виды горючего для работы сельскохозяйственных машин, удобрения, пестициды, ядохимикаты, дополнительное освещение и т.д. В понятие «дополнительная энергия» входят также новые породы домашних животных и сорта культурных растений, внедряемые в структуру агроэкосистем.

Следует отметить, что агроэкосистемы — крайне неустойчивые сообщества. Они не способны к самовосстановлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели от массового размножения вредителей или болезней.

Причина нестабильности состоит в том, что агроценозы слагаются одним (монокультуры) или реже максимум 2–3 видами. Именно поэтому любая болезнь, любой вредитель может уничтожить агроценоз. Однако человек сознательно идет на упрощение структуры агроценоза, чтобы получить максимальный выход продукции. Агроценозы в гораздо большей степени, чем естественные ценозы (лес, луг, пастбища), подвержены эрозии, выщелачиванию, засолению и нашествию вредителей. Без участия человека агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, ягодных растений – 3–4, плодовых культур – 20–30 лет. Затем они распадаются или отмирают.

Преимуществом агроценозов перед естественными экосистемами является производство необходимых для человека продуктов питания и большие возможности увеличения продуктивности. Однако они реализуются только при постоянной заботе о плодородии земли, обеспечении растений влагой, охране культурных популяций, сортов и пород растений и животных от неблагоприятных воздействий естественной флоры и фауны.

Все искусственно создаваемые в сельскохозяйственной практике агроэкосистемы полей, садов, пастбищных лугов, огородов, теплиц представляют собой системы, специально поддерживаемые человеком.

В отношении к сообществам, складывающимся в агроэкосистемах, постепенно меняются акценты в связи с общим развитием экологических знаний. На смену представлениям об обрывочности, осколочности ценотических связей и предельной упрощенности агроценозов возникает понимание их сложной системной организации, где человек существенно влияет лишь на отдельные звенья, а вся система продолжает развиваться по естественным, природным законам.

С экологических позиций крайне опасно упрощать природное окружение человека, превращая весь ландшафт в агрохозяйственный. Основная стратегия создания высокопродуктивного и устойчивого ландшафта должна заключаться в сохранении и умножении его многообразия.

Наряду с поддержанием высокопродуктивных полей следует особенно заботиться о сохранении заповедных территорий, не подвергающихся антропогенному воздействию. Заповедники с богатым видовым разнообразием являются источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *