43. АГРОЭКОСИСТЕМА (АГРОЦЕНОЗ) КАК ИСКУССТВЕННОЕ СООБЩЕСТВО ОРГАНИЗМОВ
- Какие бывают экосистемы?
- Что влияет на устойчивость экосистемы?
Искусственные экосистемы. Почти 10 тыс. лет назад, в эпоху нового каменного века (неолита), в жизни людей наряду с охотой, рыбной ловлей и собирательством всё большее значение стало приобретать скотоводство и земледелие. Человек начал одомашнивать животных, разводить растения. С переходом к скотоводству и земледелию человечество положило начало разрушению сложившихся природных сообществ и созданию новых — искусственных. Конечно, в те далёкие времена влияние человека на природу было ещё минимальным. Но в настоящее время антропогенный фактор оказывает очень сильное влияние на окружающий мир: люди строят заводы, вырубают леса, меняют течение рек, занимаются охотой и массовой ловлей рыбы, пасут стада на лугах. Города, посёлки, деревни занимают места бывших естественных экосистем.
Человек не только изменяет существующие экосистемы, но и создаёт свои собственные: высаживает злаки на полях, формирует плодовые сады и огороды, строит огромные теплицы с искусственным климатом. Экосистемы, созданные человеком на землях сельскохозяйственного пользования, называют агроценозами (от греч. agros — поле) или агроэкосистемами. Для первых искусственных экосистем такое название было вполне оправданно, однако в настоящее время разнообразие созданных человеком экосистем значительно возросло: комплексы биологической очистки сточных вод, биотехнологические производства и т. д. Для их обозначения используют более широкое понятие — «искусственная экосистема».
Сравнение искусственных и естественных экосистем. Давайте сравним естественные (природные) экосистемы и агроценозы. Агроценоз обладает всеми характерными свойствами экосистемы. В агроценозе присутствуют все основные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Если мы говорим, например, о таком агроценозе, как поле или сад, то продуценты в нём — это растения, посаженные человеком (рис. 150), а также другие растения, которые в агроценозах называют сорняками. Консументами в агроценозе, например, на пшеничном поле являются насекомые, птицы, мыши-полёвки, а также небольшие хищники. Роль редуцентов выполняют грибы и бактерии, разлагающие мёртвые органические остатки.
В агроценозе, так же как и в природном биогеоценозе, формируются пищевые цепи. При этом обязательным звеном пищевой сети агроценоза является человек, возделывающий поля и употребляющий сельскохозяйственную культуру в пищу. Также для агроценоза характерен поток энергии и круговорот веществ: частичный их отток — рассеяние энергии в виде тепла и изымание вещества человеком в виде урожая — и постоянный приток — в виде энергии солнечного света, вносимых человеком удобрений и человеческого труда.
Однако между агроценозом и природным биогеоценозом есть ряд характерных различий. Во-первых, в природной экосистеме основной движущей силой эволюции является естественный отбор, который обеспечивает выживание наиболее приспособленных особей. В агроценозе же естественный отбор хоть и присутствует, но над ним превалирует искусственный отбор, осуществляемый человеком: человек прилагает усилия, чтобы поддерживать нормальное развитие основной сельскохозяйственной культуры. Во главу угла ставится не приспособленность организмов к условиям окружающей среды, а объём и качество продукции, которая будет использована человеком.
Сообщества растений и животных, искусственно созданные человеком в морских и пресноводных водоёмах, также относят к категории агроценозов.
Во-вторых, агроценоз отличается от природной экосистемы источниками энергии. В природном биогеоценозе единственный внешний источник энергии — это солнечное излучение, используемое растениями для фотосинтеза. В агроценозе этот источник энергии также присутствует, однако он не является единственным. Дополнительный энергетический вклад вносит человек — это организация при необходимости искусственного освещения (например, в теп-лицах), прополка, полив, если почва сухая, или осушение, если почва заболоченная.
В-третьих, существуют различия в балансе продукции биогеоценоза. В природном биогеоценозе всё вещество остаётся внутри его, лишь перемещаясь по цепям питания. При этом на следующий трофический уровень переходит только около 10% энергии предыдущего уровня. В агроценозе же человек, будучи консументом высшего порядка, получает не 10%, типичные для природной экосистемы, а гораздо большую её часть (собственно, для этого и созданы агроценозы). Однако, собирая урожай, человек изымает различные питательные элементы, которые необходимы для поддержания устойчивой структуры агроценоза. Чтобы компенсировать потери вещества, человеку приходится вносить определённый набор удобрений, содержащих все необходимые питательные элементы в количествах, достаточных для функционирования агроценоза.
В-четвёртых, агроценозы отличаются от большинства природных биогеоценозов степенью видового разнообразия. Как правило, в природном биогеоценозе видовое разнообразие очень велико, в то время как в агроценозе всегда можно выделить одного безусловного лидера по численности и продукции биомассы. Им является та сельскохозяйственная культура, которую возделывает человек: пшеница, сорт яблонь или груш и т. д. Таким образом, видовое разнообразие агроценоза обычно ниже, чем природных экосистем.
Ещё одним, пятым, различием является неодинаковая устойчивость естественных и искусственных экосистем. Природный биогеоценоз при неизменности окружающих условий может сохраняться на протяжении многих лет. Агроценоз же, если его не поддерживать, быстро разрушается и исчезает, поскольку без помощи человека культурные растения не выдерживают конкуренции с дикими видами и в результате ими вытесняются. На месте агроценоза чаще всего возникает степь или лес, причём тип нового сообщества зависит от местных климатических условий.
Экосистема городов. В настоящее время города превратились в самостоятельные экосистемы. Как правило, в городах остаются те виды животных, которые могут изменить своё поведение и адаптироваться к городской жизни. Естественное соотношение продуцентов, консументов и редуцентов в городах нарушено. Город постоянно получает дополнительные энергию и ресурсы, необходимые для его функционирования.
В любом современном городе, особенно если он крупный промышленный, токсичные отходы, выхлопы автомобилей загрязняют окружающую среду. Поэтому, для того чтобы достичь экологического равновесия в городской экосистеме, человек берёт на себя регулирование всех процессов, связанных с круговоротом вещества и энергии. Таким образом, город оказывается отдельной экосистемой со своим климатом, со своим набором видов.
В настоящее время активно развивается экология города — раздел экологии, рассматривающий город как единый сложно устроенный организм, который активно обменивается веществом и энергией с окружающей его природой, сельскохозяйственными комплексами и другими городами. Перенаселение и загрязнение среды обитания — одни из основных проблем экосистемы города. Городская среда, предоставляя человеку комфорт, лишает его необходимой физической нагрузки и при этом ещё оказывает сильное стрессовое воздействие. Вблизи городов должны создаваться зелёные зоны для спорта и отдыха жителей, а также заповедные участки нетронутой природы. Необходимые условия здоровой городской среды — большое количество зелёных насаждений, снижение загрязнения, рациональное управление отходами.
Запомнить: агроценоз (агроэкосистема); экосистема городов; экология города.
Выводы
Агроценоз обладает всеми характерными свойствами экосистемы, но при этом имеет немало отличий от природного биогеоценоза. В агроценозе превалирует искусственный отбор, осуществляемый человеком; солнечный свет не является единственным источником энергии; человек, будучи консументом высшего порядка, получает не 10% энергии, типичные для природной экосистемы, а гораздо большую её часть; видовое разнообразие агроценоза обычно ниже по сравнению с природными экосистемами; агроценоз менее устойчив, и если его не поддерживать, то он разрушится и исчезнет.
Думай, делай выводы, действуй
Проверь свои знания
- Какие искусственные экосистемы вам известны?
- Чем агроценозы отличаются от естественных экосистем?
- Почему в отсутствие поддержки человека агроэкосистемы быстро разрушаются и исчезают?
- Что такое баланс продукции?
- Каковы особенности экосистемы города?
- Какие проблемы стоят перед экологами в крупных промышленных городах?
Выполни задания
- Составьте список агроэкосистем вашего края и охарактеризуйте их.
- Дайте определение термина «агроценоз».
Обсуди с товарищами
Подготовьте рекомендации по созданию искусственного леса. Как добиться его максимальной устойчивости?
