Что называют искусственной экосистемой? Характеристика, признаки и примеры
Искусственные экосистемы отвечают большинству критериев естественных (природных) экосистем, но создаются и контролируется людьми. Они имитирует естественную экосистему, но не обладают механизмом саморегулирования. В искусственных экосистемах очень низкое генетическое разнообразие, простые пищевые цепи и незначительный круговорот питательных веществ. Основные ресурсы и усилия для поддержания экосистемы обеспечиваются людьми. Деревни, города, плотины, сельскохозяйственные угодья, сады, парки, искусственные водоемы и аквариумы — вот некоторые примеры искусственных экосистем.
Естественная экосистема в свою очередь состоит из разнообразных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые постоянно взаимодействуют с неживыми объектами, также присутствующими в системе. Природная система самодостаточна, устойчива и может существовать без вмешательства человека. Лес, степь, тундра, пустыня, река, озеро, море — примеры естественной экосистемы. Те же компоненты, которые взаимодействуют в природной экосистеме, также присутствуют в искусственной. Однако они не могут продуктивно развиваться без вмешательства человека.
Людям необходимо заботиться о каждом компоненте искусственной экосистемы, чтобы сделать ее устойчивой. Рисовое поле требует удобрений и постоянной подачи воды. Когда урожай собран, ферма остается открытой системой, которая зависит от внешних источников, чтобы новые растения могли развиваться и процветать. За садом нужно ухаживать, избавляясь от сорняков и вредителей с помощью химических или органических средств. Мелкие грызуны, насекомые и птицы также могут выжить в саду и обеспечить биологическое разнообразие, но люди отгоняют большинство этих животных, чтобы поддерживать равновесие в этой хрупкой экосистеме.
Состояние искусственных экосистем регулярно поддерживается под контролем человека. Хотя они часто меньше и менее сложны, чем природные экосистемы, что обеспечивает более простые взаимосвязи между различными компонентами, искусственные экосистемы нуждаются в тщательном планировании и обслуживании для их процветания.
ТАБЛИЦА. Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем
| Естественная экосистема | Искусственная экосистема |
|---|---|
| Создана природой без вмешательства человека | Создана и поддерживается человеком |
| Состоит из многих видов растений и животных | Включает избранные виды |
| Генетическое разнообразие очень велико | Генетическое разнообразие низкое, так как другие виды удалены из системы |
| Пищевые цепи длинные и сложные | Пищевые цепи в основном неполные или маленькие, так как присутствует мало видов |
| Солнечный свет является источником энергии для автотрофов, и эта энергия управляет всеми биологическими циклами | Солнечный свет также является основным источником энергии для автотрофов или сельскохозяйственных культур, но удобрения и другие питательные вещества поступают в почву извне |
| Экологическая сукцессия в природной экосистеме происходит за определенный отрезок времени | Экологическая сукцессия отсутствует |
| Естественный круговорот питательных веществ обеспечивает максимальную и эффективную их циркуляцию через все уровни экосистемы | Неполный круговорот питательных веществ. Сбор культур удаляет большое количество питательных веществ из почвы и делает ее с каждым разом все менее плодородной |
| Производительность природных экосистем очень разнообразна и зависит от окружающей среды. Продуктивность тропических лесов очень высока, а пустынь — очень низкая | Предназначены для высокой производительности |
| Высокая естественная устойчивость | Неустойчивые, поскольку большинство удобрений производится из ископаемого топлива, которое не является возобновляемым и еще больше усугубляет загрязнение окружающей среды и другие экологические нарушения |
Источник
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:
-
- Видовая структура: численность каждого вида животного или растения регулируется природными условиями.
- 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.
- Биотические и абиотические вещества. Организмы, составляющие экосистему, делятся на неорганические (абиотические: свет, воздух, почва, ветер, влажность, давление) и органические (биотические — животные, растения).
- 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
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
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
Источник