Понятие об агроэкосистемах, их отличия от природных экосистем
Агроэкосистема – сознательно спланированные человеком биотическое сообщество, созданное и регулярно поддерживаемое человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции. Обычно включает совокупность организмов, обитающих на землях сельхозпользования. Характерная особенность агроэкосистем – малая экологическая надежность, но высокая урожайность одного или нескольких видов растений (или сортов культивируемых растений).
К агроэкосистемам относят поля, сады, огороды, виноградники, крупные животноводческие комплексы с прилегающими пастбищами и т.д.
Агроэкосистемы, как и природные экосистемы, характеризуются набором составляющих их видов (т.е. обладают определенным составом организмов) и определенными взаимоотношениями между организмами и средой обитания. В агроценозе складываются те же цепи питания, что и в естественных экосистемах.
Агроценоз – искусственно созданное и постоянно поддерживаемое человеком биотическое сообщество, обладающее высокой продуктивностью одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений и животных. Например, трофическую структуру ржаного поля определяет набор продуцентов (рожь, сорняки), консументов (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуцентов (грибы, микроорганизмы).
Однако в отличие от естественной экосистемы обязательным звеном пищевой цепи здесь является человек, который формирует агроценозы, исходя из их практической значимости, – и обеспечивает их высокую продуктивность.
Главная цель создания агроэкосистемы – рациональное использование тех биологических ресурсов агроэкосистемы, 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. Обобщая все уже сказанное выше об агроэкосистемах, подчеркнем следующие их основные отличия от природных:
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 (с подсевом 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.
В настоящее время пахотными землями и пастбищами занято свыше 30% суши, и деятельность людей по поддержанию этих систем превращается в глобальный экологический фактор.
Несмотря на значительную упрощенность агроэкосистем в них все же сохраняется множество биоценотических связей, в конечном счете, влияющих на судьбу урожая. Сопоставление сведений о фауне и флоре пшеничных полей показывает гигантскую сложность даже предельно простого агроценоза, здесь сохраняется более тысячи видов.
Условия, которым в идеале должны соответствовать поля сельско-хозяйственных культур, – быть высокопродуктивными и вместе с тем стабильными – с экологической точки зрения несовместимы. В природных экосистемах первичная продукция растений потребляется в многочисленных цепях питания и вновь возвращается в виде минеральных солей и углекислого газа в систему биологического круговорота. Ограждая урожай от его природных потребителей, отчуждая его и заменяя органическими и минеральными удобрениями, мы обрываем множество цепей питания и дисбалансируем сообщество. По существу, все усилия по созданию высокой густой продукции отдельных культур – есть борьба «против природы», которые требуют больших затрат труда и материальных средств.
Источник
76. Агроэкосистемы и их основных отличия от природных экосистем.
Агроэкосистемы или сельскохозяйственные угодья – это антропогенные (т.е.
созданные человеком) экосистемы.
Агроэкосистема состоит из организмов трёх основных трофических групп:
продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуценты в агроэкосистеме – культурные растения, травы сенокосов и пастбищ,
деревья садов, лесопосадок и естественных лесов, входящих в её состав.
Продуценты и спутники культурных растений – сорняки.
Консументы в агроэкосистеме – человек и сельскохозяйственные животные, а
также вредители полевых культур, паразиты, полезные насекомые – хищные и
опылители, птицы, организмы – симбиотрофы (микоризные грибы и бактерии – азот
фиксаторы). Животные – детритофаги размельчают растительные остатки и
облегчают деятельность бактерий.
Редуценты в агроэкосистеме – в основном бактерии. Они поддерживают плодородие
почв, превращая остатки растений в гумус, а гумус и вносимый на поля навоз –
в более простые органические и минеральные вещества, доступные растениям.
Среди редуцентов есть не только восстановители плодородия почв, но и его
Человек контролирует не всё живое население агроэкосистемы, часть видов проникает в неё и живёт помимо его воли. Такие живущие сами по себе виды называются спонтанными. Среди них – и вредители, и растения-сорняки, и полезные животные: птицы, насекомые-хищники и др.
Сам человек в агроэкосистеме – консумент-фитофаг (питается растениями) и зоофаг (ест мясо и пьёт молоко). Однако роль его в агроэкосистеме ещё больше, так как исходя из своих интересов, он формирует структуру и состав агроэкосистемы и влияет на её трофические элементы с целью получить
наибольшую первичную и вторичную продукцию: он распахивает часть земель и
высевает сельскохозяйственные культуры, создаёт сенокосы пастбища на месте
лесов, разводит сельскохозяйственных животных.
Отличие агроэкосистемы от природных систем
-Агроэкосистемы имеют целый ряд отличий от природных экосистем. В агроэкосистемах существенно меньше видовое разнообразие.
-В них не сбалансирован круговорот веществ.
-В отличие от природных экосистем, агроэкосистемы не стабильны без постоянного вмешательства человека.
77. Суть экологического эксперимента ю. Одума с трофической цепью люцерна-телята-мальчик.
Е. Одум (1959) в предельно упрощенной пищевой цепи — люцерна ? теленок ? ребенок оценил превращение энергии, проиллюстрировал величину ее потерь. Допустим, рассуждал он, имеется посев люцерны на площади 4 га. На этом поле кормятся телята (предполагается, что они едят только люцерну), а 12-летний мальчик питается исключительно телятиной. Результаты расчетов, представленные в виде трех пирамид: численности, биомассы и энергии (рис. 12.31 и 12.32), — свидетельствуют; что люцерна использует всего 0,24% всей падающей на поле солнечной энергии, теленком усваивается 8% этой продукции и только 0,7% биомассы теленка обеспечивает развитие ребенка в течение года*.
Е. Одум, таким образом, показал, что только одна миллионная доля приходящейся солнечной энергии превращается в биомассу плотоядного, в данном случае способствует увеличению массы ребенка, а остальное теряется, рассеивается в деградированной форме в окружающей среде. Приведенный пример наглядно иллюстрирует очень низкую экологическую эффективность экосистем и малый КПД при превращении в пищевых цепях. Можно констатировать следующее: если 1000 ккал (сут м2) зафиксирована продуцентами, то 10 ккал (сут. м2) переходит в биомассу травоядных и только 1 ккал (сут. м2) — в биомассу плотоядных. Поскольку определенное количество вещества может быть использовано каждым биоценозом неоднократно, а порция энергии один раз, то целесообразнее говорить, что в экосистеме происходит каскадный перенос энергии (см. рис. 12.19). Консументы служат управляющим и стабилизирующим звеном в экосистеме (рис. 12.32). Консументы порождают спектр разнообразия в ценозе, препятствуя монополии доминантов. Правило управляющего значения консументов можно с полным основанием отнести к достаточно фундаментальным. Согласно кибернетическим воззрениям, управляющая система должна быть сложнее по структуре, чем управляемая, то становится ясной причина множественности видов консументов. Управляющее значение консументов имеет и энергетическую подоснову. Поток энергии, проходящий через тот или другой трофический уровень, не может абсолютно определяться наличием пищи в нижележащем трофическом уровне. Всегда остается, как известно, достаточный «запас», так как полное уничтожение корма привело бы к гибели потребителей. Эти общие закономерности наблюдаются в рамках популяционных процессов, сообществ, уровней экологической пирамиды, биоценозов в целом.
Источник