9.5. Агроэкосистемы: Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые

Лекция 1 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ (АГРОЭКОСИСТЕМЫ) Вопросы: 1.1. Биопродуктивность агроэкосистем Понятие «агроэкосистемы». — PDF Free Download

9.5. Агроэкосистемы:  Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые

1 Лекция 1 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ (АГРОЭКОСИСТЕМЫ) Вопросы: 1. РОЛЬ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ПЕРВИЧНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ 1.1. Биопродуктивность агроэкосистем Пределы вмешательства в природу. 2. ТИПЫ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ АГРОЭКОСИСТЕМ 2.1. Понятие «агроэкосистемы» Типы агроэкосистем. 3.

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ 1. РОЛЬ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ПЕРВИЧНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ Биопродуктивность агроэкосистем.

В процессе взаимодействия с природой человечество постоянно решало первейшую задачу жизнеобеспечения производство продуктов питания (единственного источника получения человеком энергии). «Производство продуктов питания является самым первым условием жизни непосредственных производителей и всякого производства вообще…»*.

Не случайно одна из древнейших отраслей не только сельскохозяйственного производства, но и производственной деятельности человека в целом — земледелие. Нельзя не вспомнить, что в Древней Греции и Риме понятие «культура» касалось умелой и правильной обработки почвы, возделывания земли.

Термин «культура», как известно, происходит от возделывания, культивирования растений. Процесс перехода от собирательства к примитивным, а в последующем и к более совершенным системам земледелия, к более совершенному ведению сельского хозяйства в целом, стимулируя рост производства

2 продовольственных ресурсов, способствовал увеличению значения аграрного сектора в формировании первичной биологической продукции. Это весьма благоприятствовало росту численности населения планеты (рис. 7.1).

Биомасса людей по сравнению с доагрокультурной эпохой значительно выросла благодаря сельскохозяйственному производству, интенсивность которого зависит от аккумулируемой энергии. В современной биосфере в антропогенный канал, образуемый людьми и домашними животными, поступает около 1, Вт, что соответствует примерно 25 % общей первичной продукции растений (Горшков, 1995).

Столь весомое увеличение первичной продукции, потребляемой человечеством, происходит уже не только за счет солнечной энергии, но и под воздействием дополнительных энергетических источников. При этом, по мнению академика РАСХН А. А.

Жученко, сложившиеся суждения о том, что в сельскохозяйственном производстве уменьшается значение солнечной энергии и возрастает роль энергии антропогенного происхождения, являются необоснованными.

Примерно 95% сухою вещества растений это аккумулированная в процессе фотосинтеза энергия Солнца, а сама продуктивность агроценозов обеспечивается в первую очередь за счет свободно протекающих в растениях и почве биологических процессов.

Привносимая в агроэкосистемы «антропогенная энергия» не заменяет (и не может заменить) солнечную энергию, а выступает в роли своеобразного катализатора, стимулирующего более активное ее использование (усвоение). Непреходящее значение имело также существенное расширение спектра растений, выращиваемых для получения пищевых ресурсов. Человечество ежегодно потребляет 8,76 млрд т продуктов сельскохозяйственного производства, которые содержат около 1, Дж энергии (Дювиньо, Танг, 1973). Около 90% заключенной в этих продуктах энергии обеспечивается растениеводческой продукцией (Андерсон, 1985): Продукты Энергетический

3 эквивалент Рис 21 Пшеница 20 Прочие злаки 10 Фрукты, орехи, овощи 10 Жиры и масла 9 Сахар 7 Кукуруза 5 Картофель, ямс 5 Маниок 2 Продукты животноводства 11 Всего 100 На земном шаре культивируется немногим более 80 видов главных сельскохозяйственных культур.

На зерновые приходится около 60 % мирового производства продуктов питания (из них более 40 % на рис и пшеницу). Злаковые культуры дают почти 50 % белка, потребляемого человеком.

Рассматривая теоретический максимум выработки органических веществ в результате фотосинтеза в различных экологических областях, Р. А. Эйрес показал, что основную долю продуктов питания поставляют обрабатываемые земли, хотя их площадь и невелика по сравнению с водными пространствами и лесами.

По возможному количеству годных в пищу органических веществ обрабатываемые земли значительно превосходят любые другие области земного шара.

Однако теоретическая продуктивность обрабатываемых земель, подсчитанная лишь с учетом климатических условий, незначительна по сравнению с продуктивностью океанов и лесов. Управление сельскохозяйственными экосиcтемами для увеличения первичной биологической продуктивности, расширения видового разнообразия возделываемых культур, обеспечения необходимого

4 качественного состава производимых продуктов, наличия в них требующихся человеку белков, витаминов, минеральных веществ и других необходимых ингредиентов, а также отсутствии или минимизации нежелательных компонентов первостепенные функциональные задачи.

Их решение связано с использованием как не возобновимых, так и возобновимых природных ресурсов, что в определенной степени служит первопричиной обострения экологических проблем. XIX в. и первая половина XX в. отмечены активным заселением и освоением плодородных участков планеты.

Относительно свободными от антропогенного влияния остаются пока что области, достаточно сложные для освоения, требующие больших затрат, а также выполняющие чрезвычайно важную экологическую функцию поддержания стабильности биосферы, к примеру тропические леса. Таким образом, увеличение производства продуктов питания в первую очередь должны обеспечивать уже возделываемые земли, т.е.

процесс получения первичной биологической продукции заведомо носит интенсивный характер. Во второй половине XX в. было представлено особенно много предположительных сведений о первичной биологической продуктивности как естественных природных систем, так и сформированных человеком агроценозов. Рассматривались также и потенциалы отельных составляющих природных систем (табл. 7.2).

В целом для планеты теоретический максимум продуцирования органических веществ за счет климатического потенциала фотосинтеза можно принять в пределах 330 млрд т в год. Между тем доля указанной массы (330 млрд т), пригодная для питания, оказывается на выходе существенно ниже.

Практически даже с возделываемых земель менее 50 % получаемой биологической продукции трансформируется в пищевой ресурс. Производство продуктов земледелия, пригодных в пищу, в среднем в год равно 14 млрд т (максимальная теоретическая величина). В формировании первичной биологической продуктивности не менее существенную роль, чем климатический фактор,

5 играют значительные различия в зональном распределении почвенных разностей. При учете этого фактора выясняется, что биологическая продуктивность суши планеты еще ниже. Р. Эйрес пришел к выводу, что мировое сельскохозяйственное производство пока что достигло примерно 15 % максимально возможного объема, т. е.

имеются значительные резервы наращивания первичной биологической продукции, формируемой в сфере сельского хозяйства. При этом требуется привнесение дополнительной «антропогенной энергии» (средства химизации, технологии механизации, приемы мелиорации и др.). Здесь-то, как свидетельствует многолетняя практика, возникают и развиваются противоречивые отношения.

С одной стороны, использование достижений науки и техники, масштабы производства необходимое условие удовлетворения потребностей человека. С другой стороны, все это отрицательно влияет на природу, что проявляется в истощении и уничтожении естественных ресурсов, нарушении механизмов саморегуляции и стабильности экосистем, загрязнении среды.

Пределы вмешательства в природу. По мере развития сельскохозяйственных экосистем, создаваемых для получения максимума продукции, воздействие на природу, обусловленное перераспределением энергии и веществ на поверхности Земли, постоянно возрастает.

Совершенствование орудий труда, внедрение высокоурожайных культур и сортов, требующих большого количества питательных веществ, стали резко нарушать природные процессы.

Необоснованные земледельческие приемы и системы земледелия действуют опустошающе (эрозия почв и утрата плодородия вследствие нерационального использования и несоблюдение предупредительных мер и технологий охраны почв; засоление и заболачивание орошаемых массивов; изменение структуры почв из-за чрезмерного переуплотнения верхних горизонтов; снижение биологического разнообразия естественных ландшафтов в результате длительного

6 выращивания растений одного вида; нарастание дефицита подземных пресных вод из-за истощения водоносных горизонтов при интенсивном заборе воды на орошение; загрязнение поверхностных и подземных вод остатками пестицидов и нитратов, поступающих с сельскохозяйственных угодий; исчезновение диких животных в результате разрушения мест их обитания сельскохозяйственной деятельностью и многое другое). Для регулирования и решения этих проблем предлагают научно обоснованные приемы и способы, позволяющие в определенных случаях лишь частично предотвратить или снизить нежелательные эффекты, возникающие при получении первичной биологической продукции в различных условиях хозяйствования. Однако целостная внутренне непротиворечивая теория долгосрочной оптимизации формирования первичной продукции на основе сельскохозяйственного производства пока еще не создана. Идет процесс ее становления на базе синтеза научных положений многих наук. При формировании систем получения первичной биологической продукции выбор той или иной модели интенсивного аграрного природопользования определяется балансом между экономическими и экологическими аргументами. На фоне роста технических возможностей человечества по освоению природных систем для целевого формирования первичной сельскохозяйственной продукции экономика выступает в качестве своеобразного фильтра целесообразности и допустимости проводимых мер. Технические возможности и технологические решения (обводнение, орошение, террасирование, культуртехнические мероприятия и др.) неуклонно расширяли, а экономические ограничения сужали диапазон хозяйственного использования почвенного покрова планеты. В последние десятилетия на равный, а во многих случаях и на более высокий уровень выходят экологические ограничения. Существует объективный природный предел порог снижения естественного плодородия, при приближении к которому вся техническая мощь человека, созданные им высокопроизводительные искусственные средства становятся

7 менее эффективными, но при этом избыточно нарастают по масштабам и глубине проявления отрицательные экологические последствия. Решая насущные проблемы, необходимо учитывать пределы допустимого вмешательства в естественный и непрерывный ход процессов.

Сложившаяся тенденция «наполнения» агроэкосистсм искусственными средствами, создавая иллюзорность благополучия, лишь вуалирует фактическое истощение их природного потенциала.

Например, минеральные удобрения не могут служить долговременным средством обеспечения устойчивого производства различных культур, поскольку при широкомасштабном применении интенсифицируют расход капитальных почвенных резервов, способствуя тем самым падению природного плодородия, что подтверждается значительным уменьшением запасов гумуса. Характерной особенностью второй половины XX в.

явилось существенное увеличение первичной биологической продукции в сфере сельскохозяйственного производства за счет повышения урожайности в результате так называемой «зеленой революции» внедрения новых высокоурожайных сортов зерновых культур, применения в высоких дозах минеральных удобрений, использования экономически эффективных (но экологически небезопасных) средств защиты растений.

В результате с 1950 по 1970 г. значительно возрос выход основного продукта питания зерна. Однако, как отмечают Р. М. Хазиахметов и Л. Г. Наумова в обстоятельной теоретической статье «Биологические аспекты развития агроэкологии» (1996), с начала 80-х гг. XX в. этот показатель перестал расти, что явилось отражением действия закона снижения энергетической эффективности природопользования. По Н.Ф.

Реймерсу (1990), данный закон гласит: при прочих равных условиях дополнительное увеличение вложений энергии дает более низкий эффект, чем ранее затраченная энергия (поднять, урожайность с 2 до 2,5 т/га энергетически дешевле, чем с 5 до 5,5 т/га). А. А. Жученко, характеризуя энергетическую эффективность сельского хозяйства СССР за гг., пришел к выводу, что в условиях затратной экономики

8 вложенная энергия не только не давала отдачи, но и переходила в форму «отрицательной энергии» разрушения почв и кормовых угодий. В последнее время особое значение приобретает качество производимой продукции.

Анализируя в ретроспективном плане опыт других стран, следует констатировать, что пока не будет ликвидирован прессинг дефицита сельскохозяйственной продукции, вопросы экологии неизменно будут иметь подчиненное значение. И только по мере насыщения рынка продовольствием экологические требования и ограничения выходят на первый план.

Поэтому при оценке проблем сельскохозяйственного формирования биологической продукции необходимо различать задачи ближайших лет и более отдаленную перспективу. 2. ТИПЫ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ АГРОЭКОСИСТЕМ Понятие «агроэкосистемы». Сельское хозяйство существенно трансформирует природные комплексы.

В результате сформировались разнообразные антропогенные сельскохозяйственные образования (пашни, садовые насаждения, пастбища и т.д.), занимающие около трети суши, в том числе почти 1,5 млрд га пашни.

Территории, подлежащие ежегодной перепашке, требующие внесения удобрений, регулярного формирования искусственных (управляемых) фитоценозов, относятся к сельскохозяйственным образованиям полевого типа. Сады, ягодники, виноградники, плантации чая и кофейного дерева садовые образования; они представляют собой многолетние фитоценозы.

Наибольшую территорию в качестве базы для получения сельскохозяйственной продукции занимают луга и пастбища, простирающиеся от тропических саванн до субарктической зоны на площади более 3 млрд га. В этих угодьях процесс формирования первичной биологической продукции идет естественным путем, и используется она для получения вторичной биологической продукции

9 (разведение и содержание различных видов одомашненных животных, размножающихся под присмотром и управлением человека). В сфере сельского хозяйства первичным структурным звеном, где, собственно, и происходит взаимодействие человека с природой, являются функциональные единицы агроэкосистемы (или агробиогеоценозы). Надо, однако, отметить, что понятие это воспринимается неоднозначно.

К примеру, по мнению Ю. Одума (1987), агроэкосистемы это одомашненные экосистемы, которые во многих отношениях занимают промежуточное положение между природными экосистемами (луга, леса) и искусственными (города). Другой американский агроэколог Р.

Митчелл считает, что подобно тому как морские свинки это не обитатели моря и не представители отряда парнокопытных, так и агроэкосистемы это не настоящие экосистемы, но и не самодовлеющие сельскохозяйственные единицы. Во всех агроэкосистемах экономические соображения влияют на структуру посевов и набор культур.

Некоторые исследователи считают, что роль человека, под управлением которого находится агроэкосистема, настолько значительна, что следует говорить об артеприродной основе агроэкосистем. Действительно, агроэкосистемы сходны с урбанизированными и промышленными системами своей зависимостью от внешних факторов, т. е. от окружающей среды на входе и выходе системы.

Однако в отличие от них агроэкосистемы по преимуществу автотрофы. В свете современных представлений агроэкосистемы (агробиогеоценозы) — вторичные, измененные человеком биогеоценозы, ставшие значительными элементарными единицами биосферы; их основу составляют искусственно созданные, как правило, обедненные видами живых организмов биотические сообщества.

Эти сообщества формируют и регулируют люди для получения сельскохозяйственной продукции. Агроэкосистемы отличаются высокой биологической продуктивностью и доминированием одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных. Выращиваемые культуры и разводимые животные

10 подвергаются искусственному, а не естественному отбору.

Как экологические системы агроэкосистемы неустойчивы: у них слабо выражена способность к саморегулированию, без подержки человеком они быстро распадаются или дичают и трансформируются в естественные биогеоценозы (например, мелиорированные земли в болота, насаждения лесных культур в лес).

Агроэкосистемы с преобладанием зерновых культур существуют не более одного года, многолетних трав года, плодовых культур лет, а затем они распадаются и отмирают. Полезащитные лесные полосы, являющиеся элементами агроэкосистем, в степной зоне существуют не менее 30 лет.

Однако без поддержки человеком (рубки ухода, дополнения) они постепенно «дичают», превращаясь в естественные экосистемы, или погибают.

Преобладающая разновидность агроэкосистем искусственные фитоценозы: — окультуренные (планомерно эксплуатируемые луга и пастбища); полукультурные (непостоянно регулируемые искусственные насаждения сеяные, многолетние луга); — культурные (постоянно регулируемые многолетние насаждения, полевые и огородные культуры); — интенсивно культурные (парниковые и оранжерейные культуры, гидропоника, аэропоника и другие, требующие создания и поддержания особых почвенных, водных и воздушных условий). Управление агроэкосистемой осуществляется извне и подчинено внешним целям. Заслуживает внимания определение Р. А. Полуэктова (1991), назвавшею агроэкосистемы специальным видом экосистем сельскохозяйственного поля, на котором произрастают культурные растения, обитают другие виды растений и животных и происходит сложная цепь физических и химических трансформаций энергии и вещества.

11 Б. М. Миркин и Р. М. Хазиахметов предложили схему функционирования агроэкосистемы (рис. 1). Рис. 1.Схема функционирования агроэкосистемы (Миркин, Хазиахметов, 1995) Типы агроэкосистем.

Процессами производства пищевых ресурсов на основе использования почвенно-климатического потенциала охвачены огромные площади планеты, представленные разномасштабными (от парцелл** до крупных возделываемых массивов) агроэкосистемами.

Значительное разнообразие их по размерам, целевому назначению, используемым технологическим системам пока что ограничивает возможность разработки универсальной схемы типизации этих образований.

Не исключено, что перспективным может оказаться анализ материально-вещественных потоков, а также энергетических характеристик, отражающих основные стадии формирования агроэкосистем. Отсутствие общепринятой классификации агроэкосистем восполняется в известной мере типизацией структур земледелия, применяемой ФАО. Согласно этой типизации, выделено пять видов землепользования, по каждому из которых классифицированы агроэкосистемы:

12 1. Земледельческое, или полевое, землепользование богарные, орошаемые агроэкосистемы (ротации зерновых, бобовых, кормовых, овощных, бахчевых, технических и лекарственных, культур). 2.

Плантационно-садовое землепользование плантационные агроэкосистемы (чайный куст, дерево какао, кофейное дерево, сахарный тростник), садовые агроэкосистемы (плодовые сады, ягодники, виноградники). 3. Пастбищное землепользование пастбищные агроэкосистемы (отгонные пастбища: тундровые, пустынные, горные; лесные пастбища; улучшенные пастбища; сенокосы; окультуренные луга).

4. Смешанное землепользование смешанные агроэкосистемы, характеризующиеся равнозначным соотношением и сочетанием нескольких видов землепользования, а также процессов получения как первичной, так и вторичной биологической продукции. 5.

Землепользование в целях производства вторичной биологической продукции агропромышленные экосистемы (территории интенсивного «индустриализированного» производства молока, мяса, яиц и другой продукции на основе преобладающих процессов снабжения системы веществом и энергией извне).

По энергетическим вложениям выделяют агроэкосистемы до индустриальные с дополнительной энергией в виде мышечных усилий человека и животных. Агроэкосистемы этого типа, как правило, гармонирующие с природными экосистемами, занимают значительные площади пахотных земель в странах Азии, Африки и Южной Америки. Различают также агроэкосистемы второго типа, требующие постоянного дополнительного привнесения энергии.

13 3. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ Сельскохозяйственным экосистемам свойственна разомкнутость биотического круговорота. Разомкнутость круговорота химических элементов определена особенностями организации сельскохозяйственных экосистем, их структурой и функцией, той ролью, какую они выполняют.

Основное назначение сельскохозяйственных экосистем снабжать население продуктами растениеводства и животноводства. Эту задачу можно решить только за счет коренной перестройки потоков веществ в сельскохозяйственных экосистемах и в окружающей их среде.

Фитомассу, выращенную на полях, в садах, огородах, теплицах, используют в аграрном ландшафте лишь отчасти для питания сельского населения и кормления сельскохозяйственных животных. Эта относительно небольшая часть биомассы преобразуется в сельскохозяйственных экосистемах и возвращается в почвы агробиогеоценозов в форме навоза.

Макро- и микроэлементы, изъятые из почв с урожаем, не полностью возвращаются в нее с навозом. С органическими удобрениями возмещается только приблизительно четвертая часть химических элементов, изъятых из почв с урожаем.

Большая часть химических элементов, связанных в фитомассе, в виде зерна, корне- и клубнеплодов, фруктов мигрирует за пределы сельскохозяйственных экосистем, главным образом для снабжения городского населения продуктами питания, для обеспечения нужд промышленности растительным сырьем.

За пределы сельскохозяйственных экосистем мигрируют химические элементы, содержащиеся не только в фитомассе, но и в зоомассе в телах сельскохозяйственных животных и птиц, в получаемых от них продуктах: молоке, шерсти, яйцах и т. д. Химические элементы, экспортируемые с продуктами растениеводства и животноводства за пределы аграрных ландшафтов, выключаются из биотического круговорота сельскохозяйственных экосистем. Поступая с

14 экскрементами людей в канализационные системы городов, других населенных пунктов, они вовлекаются в геологический круговорот. Утечке химических элементов из сельскохозяйственных экосистем способствует традиционный способ утилизации трупов павших животных.

Химические элементы, содержащиеся в них, при захоронении в могильники надолго выключаются из биотического круговорота сельскохозяйственных экосистем. Биотический круговорот нарушается также в результате притока в сельскохозяйственные системы минеральных, азотных, фосфорных, калийных удобрений, пестицидов и других веществ.

В сельскохозяйственные экосистемы ежегодно поступает значительное количество разнообразных пестицидов, предназначенных для борьбы с вредными насекомыми, сорными растениями и другими вредителями сельского хозяйства. Пестициды включаются в пищевые цепи и биотический круговорот. Следовательно, в сельскохозяйственных экосистемах изменяется баланс химических веществ: приток отток.

Это влияет на геохимическую обстановку в аграрных ландшафтах, состояние флоры и фауны, биологическую продуктивность и воспроизводительную способность культурных растений.

Источник: https://docplayer.ru/44807666-Lekciya-1-selskohozyaystvennye-ekosistemy-agroekosistemy-voprosy-1-1-bioproduktivnost-agroekosistem-ponyatie-agroekosistemy.html

Лекция 1, 2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

9.5. Агроэкосистемы:  Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ (АГРОЭКОСИСТЕМЫ)

Вопросы:

1.  РОЛЬ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ПЕРВИЧНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

1.1.  Биопродуктивность агроэкосистем.

1.2.  Пределы вмешательства в природу.

2.  ТИПЫ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ АГРОЭКОСИСТЕМ

2.1.  Понятие «агроэкосистемы».

2.2.  Типы агроэкосистем.

3.  КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ

1. РОЛЬ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ПЕРВИЧНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Биопродуктивность агроэкосистем. В процессе взаимодействия с природой человечество постоянно решало первей­шую задачу жизнеобеспечения — произ­водство продуктов питания (единствен­ного источника получения человеком энергии). «Производство продуктов пи­тания является самым первым условием жизни непосредственных производите­лей и всякого производства вообще…»*.

Не случайно одна из древнейших от­раслей не только сельскохозяйственно­го производства, но и производствен­ной деятельности человека в целом — земледелие. Нельзя не вспомнить, что в Древней Греции и Риме понятие «куль­тура» касалось умелой и правильной об­работки почвы, возделывания земли. Термин «культура», как известно, про­исходит от возделывания, культивиро­вания растений.

Процесс перехода от собирательства к примитивным, а в последующем и к более совершенным системам земледе­лия, к более совершенному ведению сельского хозяйства в целом, стимули­руя рост производства продовольствен­ных ресурсов, способствовал увеличе­нию значения аграрного сектора в фор­мировании первичной биологической продукции.

Это весьма благоприятство­вало росту численности населения пла­неты (рис. 7.1). Биомасса людей по сравнению с доагрокультурной эпохой значительно выросла благодаря сельс­кохозяйственному производству, ин­тенсивность которого зависит от акку­мулируемой энергии.

В современной биосфере в антропогенный канал, обра­зуемый людьми и домашними живот­ными, поступает около 1,6- 1013 Вт, что соответствует примерно 25 % общей первичной продукции растений (Горш­ков, 1995).

Столь весомое увеличение первичной продукции, потребляемой человечеством, происходит уже не толь­ко за счет солнечной энергии, но и под воздействием дополнительных энерге­тических источников.

При этом, по мнению академика РАСХН , сложившиеся суждения о том, что в сельскохозяйственном производ­стве уменьшается значение солнечной энергии и возрастает роль энергии ант­ропогенного происхождения, являются необоснованными.

Примерно 95% су­хою вещества растений —это аккуму­лированная в процессе фотосинтеза энергия Солнца, а сама продуктивность агроценозов обеспечивается в первую очередь за счет свободно протекающих в растениях и почве биологических процессов. Привносимая в агроэкосистемы «антропогенная энергия» не заменяет (и не может заменить) солнечную энер­гию, а выступает в роли своеобразного катализатора, стимулирующего более активное ее использование (усвоение).

Непреходящее значение имело также существенное расширение спектра рас­тений, выращиваемых для получения пищевых ресурсов.

Человечество ежегодно потребляет 8,76 млрд т продуктов сельскохозяй­ственного производства, которые со­держат около 1,5 • 1020 Дж энергии (Дю-виньо, Танг, 1973). Около 90% заклю­ченной в этих продуктах энергии обес­печивается растениеводческой
продук­цией (Андерсон, 1985):

ПродуктыЭнергетический
эквивалент
Рис21
Пшеница20
Прочие злаки10
Фрукты, орехи, овощи10
Жиры и масла9
Сахар7
Кукуруза5
Картофель, ямс5
Маниок2
Продукты животноводства11
Всего100

На земном шаре культивируется не­многим более 80 видов главных сельс­кохозяйственных культур. На зерновые приходится около 60 % мирового про­изводства продуктов питания (из них более 40 % — на рис и пшеницу). Злако­вые культуры дают почти 50 % белка, потребляемого человеком.

Рассматривая теоретический макси­мум выработки органических веществ в результате фотосинтеза в различных экологических областях, по­казал, что основную долю продуктов питания поставляют обрабатываемые земли, хотя их площадь и невелика по сравнению с водными пространствами и лесами.

По возможному количеству годных в пищу органических веществ обрабатываемые земли значительно превосходят любые другие области зем­ного шара.

Однако теоретическая про­дуктивность обрабатываемых земель, подсчитанная лишь с учетом климати­ческих условий, незначительна по срав­нению с продуктивностью океанов и ле­сов.

Управление сельскохозяйственными экосиcтемами для увеличения первич­ной биологической продуктивности, расширения видового разнообразия возделываемых культур, обеспечения необходимого качественного состава производимых продуктов, наличия в них требующихся человеку белков, витаминов, минеральных веществ и дру­гих необходимых ингредиентов, а также отсутствии или минимизации нежела­тельных компонентов — первостепен­ные функциональные задачи. Их реше­ние связоно с использованием как нево­зобновимых, так и возобновимых при­родных ресурсов, что в определенной степени служит первопричиной обо­стрения экологических проблем.

XIX в. и первая половина XX в. от­мечены активным заселением и освое­нием плодородных участков планеты.

Относительно свободными от антропо­генного влияния остаются пока что об­ласти, достаточно сложные для освое­ния, требующие больших затрат, а так­же выполняющие чрезвычайно важную экологическую функцию поддержания стабильности биосферы, к примеру тропические леса.

Таким образом, уве­личение производства продуктов пита­ния в первую очередь должны обеспе­чивать уже возделываемые земли, т. е. процесс получения первичной биоло­гической продукции заведомо носит интенсивный характер.

Во второй половине XX в. было представлено особенно много предпо­ложительных сведений о первичной биологической продуктивности как ес­тественных природных систем, так и сформированных человеком агроценозов.

Рассматривались также и потенциа­лы отельных составляющих природ­ных систем (табл. 7.2).

В целом для пла­неты теоретический максимум продуцирования органических веществ за счет климатического потенциала фото­синтеза можно принять в пределах 330 млрд т в год.

Между тем доля указанной массы (330 млрд т), пригодная для питания, оказывается на выходе существенно ниже. Практически даже с возделывае­мых земель менее 50 % получаемой био­логической продукции трансформиру­ется в пищевой ресурс.

Производство продуктов земледелия, пригодных в пищу, в среднем в год равно 14 млрд т (максимальная теоретическая величи­на). В формировании первичной биоло­гической продуктивности не менее су­щественную роль, чем климатический фактор, играют значительные различия в зональном распределении почвенных разностей.

При учете этого фактора вы­ясняется, что биологическая продуктив­ность суши планеты еще ниже.

Р. Эйрес пришел к выводу, что миро­вое сельскохозяйственное производство пока что достигло примерно 15 % мак­симально возможного объема, т. е. име­ются значительные резервы наращива­ния первичной биологической продук­ции, формируемой в сфере сельского хозяйства.

При этом требуется привне­сение дополнительной «антропогенной энергии» (средства химизации, техно­логии механизации, приемы мелиора­ции и др.). Здесь-то, как свидетельству­ет многолетняя практика, возникают и развиваются противоречивые отноше­ния.

С одной стороны, использование достижений науки и техники, масштабы производства — необходимое условие удовлетворения потребностей человека.

С другой стороны, все это отрицательно влияет на природу, что проявляется в истощении и уничтожении естествен­ных ресурсов, нарушении механизмов саморегуляции и стабильности экосис­тем, загрязнении среды.

Пределы вмешательства в природу. По мере развития сельскохозяйственных экосистем, создаваемых для получения максимума продукции, воздействие на природу, обусловленное перераспреде­лением энергии и веществ на поверхности Земли, постоянно возрастает.

Со­вершенствование орудий труда, внедре­ние высокоурожайных культур и сортов, требующих большого количества питательных веществ, стали резко нарушать природные процессы.

Необосно­ванные земледельческие приемы и сис­темы земледелия действуют опустоша­юще (эрозия почв и утрата плодородия вследствие нерационального использо­вания и несоблюдение предупредительных мер и технологий охраны почв; за­соление и заболачивание орошаемых массивов; изменение структуры почв из-за чрезмерного переуплотнения вер­хних горизонтов; снижение биологи­ческого разнообразия естественных ландшафтов в результате длительного выращивания растений одного вида; нарастание дефицита подземных пре­сных вод из-за истощения водоносных горизонтов при интенсивном заборе воды на орошение; загрязнение поверх­ностных и подземных вод остатками пе­стицидов и нитратов, поступающих с сельскохозяйственных угодий; исчезновепие диких животных в результате раз­рушения мест их обитания сельскохо­зяйственной деятельностью и многое другое).

Для регулирования и решения этих проблем предлагают научно обоснован­ные приемы и способы, позволяющие в определенных случаях лишь частично предотвратить или снизить нежелатель­ные эффекты, возникающие при полу­чении первичной биологической про­дукции в различных условиях хозяй­ствования.

Однако целостная внутренне непротиворечивая теория долгосрочной оптимизации формирования первичной продукции на основе сельскохозяй­ственного производства пока еще не со­здана. Идет процесс ее становления на базе синтеза научных положений мно­гих наук.

При формировании систем получения первичной биологической продукции выбор той или иной модели интенсивного аграрного природополь­зования определяется балансом между экономическими и экологическими ар­гументами.

На фоне роста технических возможностей человечества по освое­нию природных систем для целевого формирования первичной сельскохо­зяйственной продукции экономика вы­ступает в качестве своеобразного фильт­ра целесообразности и допустимости проводимых мер.

Технические возмож­ности и технологические решения (об­воднение, орошение, террасирование, культуртехнические мероприятия и др.) неуклонно расширяли, а экономичес­кие ограничения сужали диапазон хо­зяйственного использования почвенно­го покрова планеты.

В последние десятилетия на равный, а во многих случаях и на более высокий уровень выходят экологические ограни­чения.

Существует объективный при­родный предел—порог снижения есте­ственного плодородия, при приближе­нии к которому вся техническая мощь человека, созданные им высокопроиз­водительные искусственные средства становятся менее эффективными, но при этом избыточно нарастают по мас­штабам и глубине проявления отрица­тельные экологические последствия.

Решая насущные проблемы, необходи­мо учитывать пределы допустимого вмешательства в естественный и непрерывный ход процессов. Сложившаяся тенденция «наполнения» агроэкосистсм искусственными средствами, создавая иллюзорность благополучия, лишь вуа­лирует фактическое истощение их при­родного потенциала.

Например, мине­ральные удобрения не могут служить долговременным средством обеспече­ния устойчивого производства различ­ных культур, поскольку при широко­масштабном применении интенсифи­цируют расход капитальных почвенных резервов, способствуя тем самым паде­нию природного плодородия, что под­тверждается значительным уменьшени­ем запасов гумуса.

Характерной особенностью второй половины XX в.

явилось существенное увеличение первичной биологической продукции в сфере сельскохозяйствен­ного производства за счет повышения урожайности в результате так называе­мой «зеленой революции» — внедрения новых высокоурожайных сортов зерно­вых культур, применения в высоких до­зах минеральных удобрений, использо­вания экономически эффективных (но экологически небезопасных) средств за­щиты растений. В результате с 1950 по 1970 г. значительно возрос выход основ­ного продукта питания — зерна. Одна­ко, как отмечают и в обстоятельной теорети­ческой статье «Биологические аспекты развития агроэкологии» (1996), с начала 80-х гг. XX в. этот показатель перестал расти, что явилось отражением дей­ствия закона снижения энергетической эффективности природопользования. По (1990), данный за­кон гласит: при прочих равных услови­ях дополнительное увеличение вложе­ний энергии дает более низкий эффект, чем ранее затраченная энергия (поднять, урожайность с 2 до 2,5 т/га энергетичес­ки дешевле, чем с 5 до 5,5 т/га). , характеризуя энергетическую эффективность сельского хозяйства СССР за гг., пришел к выво­ду, что в условиях затратной экономики вложенная энергия не только не давала отдачи, но и переходила в форму «отри­цательной энергии» разрушения почв и кормовых угодий.

В последнее время особое значение приобретает качество производимой продукции.

Анализируя в ретроспек­тивном плане опыт других стран, следу­ет констатировать, что пока не будет ликвидирован прессинг дефицита сельскохозяйственной продукции, вопросы экологии неизменно будут иметь под­чиненное значение.

И только по мере насыщения рынка продовольствием экологические требования и ограниче­ния выходят на первый план. Поэтому при оценке проблем сельскохозяй­ственного формирования биологичес­кой продукции необходимо различать задачи ближайших лет и более отдален­ную перспективу.

2. ТИПЫ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ АГРОЭКОСИСТЕМ

Понятие «агроэкосистемы». Сельское хозяйство существенно трансформирует природные комплексы. В результате сформировались разнообразные антропогенные сельскохозяйственные образования (пашни, садовые насаждения, .тута, пастбища и т. д.), занимающие около трети суши, в том числе почти 1,5 млрд га пашни.

Территории, подле­жащие ежегодной перепашке, требую­щие внесения удобрений, регулярного формирования искусственных (управ­ляемых) фптоценозов, относятся к сель­скохозяйственным образованиям полевого типа. Сады, ягодники, виноград­ники, плантации чая и кофейного дере­ва—садовые образования; они пред­ставляют собой многолетние фитоценозы.

Наибольшую территорию в качестве базы для получения сельскохозяйствен­ной продукции занимают луга и пастбища, простирающиеся от тропических саванн до субарктической зоны на пло­щади более 3 млрд га.

В этих угодьях процесс формирования первичной био­логической продукции идет естествен­ным путем, и используется она для по­лучения вторичной биологической продукции (разведение и содержание различных видов одомашненных жи­вотных, размножающихся под присмот­ром и управлением человека).

В сфере сельского хозяйства первич­ным структурным звеном, где, соб­ственно, и происходит взаимодействие человека с природой, являются функци­ональные единицы — агроэкосистемы (или агробиогеоценозы). Надо, однако, отметить, что понятие это воспринима­ется неоднозначно.

К примеру, по мне­нию Ю. Одума (1987), агроэкосисте­мы — это одомашненные экосистемы, которые во многих отношениях занима­ют промежуточное положение между природными экосистемами (луга, леса) и искусственными (города). Другой американский агроэколог Р.

Митчелл считает, что подобно тому как морские свинки —это не обитатели моря и не представители отряда парнокопытных, так и агроэкосистемы — это не настоя­щие экосистемы, но и не самодовлею­щие сельскохозяйственные единицы.

Во всех агроэкосистемах экономичес­кие соображения влияют на структуру посевов и набор культур.

Некоторые исследователи считают, что роль человека, под управлением ко­торого находится агроэкосистема, на­столько значительна, что следует гово­рить об артеприродной основе агроэкосистем.

Действительно, агроэкосистемы сходны с урбанизированными и про­мышленными системами своей зависи­мостью от внешних факторов, т. е. от окружающей среды на входе и выходе системы.

Однако в отличие от них агро­экосистемы по преимуществу автотроф-пы.

В свете современных представлений агроэкосистемы (агробиогеоценозы) — вторичные, измененные человеком биогеоценозы, ставшие значительны­ми элементарными единицами био­сферы; их основу составляют искусст­венно созданные, как правило, обед­ненные видами живых организмов биотические сообщества.

Эти сообще­ства формируют и регулируют люди для получения сельскохозяйственной продукции. Агроэкосистемы отлича­ются высокой биологической продук­тивностью и доминированием одного или нескольких избранных видов (сор­тов, пород) растений или животных.

Выращиваемые культуры и разводимые животные подвергаются искусственно­му, а не естественному отбору.

Как экологические системы агроэкосисте­мы неустойчивы: у них слабо выражена способность к саморегулированию, без подержки человеком они быстро рас­падаются или дичают и трансформиру­ются в естественные биогеоценозы (на­пример, мелиорированные земли — в болота, насаждения лесных культур — в лес).

Агроэкосистемы с преобладанием зер­новых культур существуют не более од­ного года, многолетних трав — 3…4 года, плодовых культур — 20…30 лет, а затем они распадаются и отмирают. Полезащитные лесные полосы, являющиеся элементами агроэкосистем, в степной зоне существуют не менее 30 лет.

Одна­ко без поддержки человеком (рубки ухода, дополнения) они постепенно «дичают», превращаясь в естественные экосистемы, или погибают.

Преоблада­ющая разновидность агроэкосистем искусственные фитоценозы: окульту­ренные (планомерно эксплуатируемые луга и пастбища); полукультурные (не­постоянно регулируемые искусствен­ные насаждения — сеяные, многолет­ние луга); культурные (постоянно регу­лируемые многолетние насаждения, по­левые и огородные культуры); интен­сивно культурные (парниковые и оран­жерейные культуры, гидропоника, аэропоника и другие, требующие созда­ния и поддержания особых почвенных, водных и воздушных условий). Управ­ление агроэкосистемой осуществляется извне и подчинено внешним целям.

Заслуживает внимания определение (1991), назвавшею аг­роэкосистемы специальным видом эко­систем сельскохозяйственного поля, на котором произрастают культурные рас­тения, обитают другие виды растений и животных и происходит сложная цепь физических и химических трансформа­ций энергии и вещества.

и предложили схему функционирования агроэкосистемы (рис. 1).

Рис. 1.Схема функционирования агроэкосистемы (Миркин, Хазиахметов, 1995)

Типы агроэкосистем.

Процессами производства пищевых ресурсов на основе использования почвеноклиматического потенциала ох­вачены огромные площади планеты, представленные разномасштабными (от парцелл** до крупных возделываемых массивов) агроэкосистемами.

Значи­тельное разнообразие их по размерам, целевому назначению, используемым технологическим системам пока что ог­раничивает возможность разработки универсальной схемы типизации этих образований.

Не исключено, что перс­пективным может оказаться анализ ма­териально-вещественных потоков, а также энергетических характеристик, отражающих основные стадии форми­рования агроэкосистем.

Отсутствие общепринятой классификации агро­экосистем восполняется в известной мере типизацией структур земледелия, применяемой ФАО. Согласно этой ти­пизации, выделено пять видов земле­пользования, по каждому из которых классифицированы агроэкосистемы:

1. Земледельческое, или полевое, землепользование — богарные, орошае­мые агроэкосистемы (ротации зерно­вых, бобовых, кормовых, овощных, бах­чевых, технических и лекарственных, культур).

2. Плантационно-садовое земле­пользование — плантационные агро­экосистемы (чайный куст, дерево какао, кофейное дерево, сахарный тростник), садовые агроэкосистемы (плодовые сады, ягодники, виноградники).

3. Пастбищное землепользование-пастбищные агроэкосистемы (отгонные пастбища: тундровые, пустынные, гор-

139ные; лесные пастбища; улучшенные паст­бища; сенокосы; окультуренные луга).

4. Смешанное землепользование — смешанные агроэкосистемы, характе­ризующиеся равнозначным соотноше­нием и сочетанием нескольких видов землепользования, а также процессов получения как первичной, так и вто­ричной биологической продукции.

5. Землепользование в целях произ­водства вторичной биологической про­дукции — агропромышленные экосис­темы (территории интенсивного «инду­стриализированного» производства мо­лока, мяса, яиц и другой продукции на основе преобладающих процессов снаб­жения системы веществом и энергией извне).

По энергетическим вложениям вы­деляют агроэкосистемы до индустриальные с дополнительной энергией в виде мышечных усилий человека и живот­ных.

Агроэкосистемы этого типа, как правило, гармонирующие с природны­ми экосистемами, занимают значитель­ные площади пахотных земель в странах Азии, Африки и Южной Америки.

Раз­личают также агроэкосистемы второго типа, требующие постоянного дополни­тельного привнесения энергии.

3. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ

Сельскохозяйственным экосистемам свойственна разомкнутость биотического круговорота. Разомкнутость круговорота хи­мических элементов определена особенностями организации сельскохозяйственных экосистем, их структурой и функцией, той ролью, какую они выполняют.

Основное назначение сельскохозяй­ственных экосистем — снабжать население продуктами растение­водства и животноводства. Эту задачу можно решить только за счет коренной перестройки потоков веществ в сельскохозяйственных экосистемах и в окружающей их среде.

Фитомассу, выращенную на полях, в садах, огородах, теплицах, используют в аграрном ланд­шафте лишь отчасти — для питания сельского населения и кормле­ния сельскохозяйственных животных. Эта относительно неболь­шая часть биомассы преобразуется в сельскохозяйственных экосис­темах и возвращается в почвы агробиогеоценозов в форме навоза.

Макро — и микроэлементы, изъятые из почв с урожаем, не полнос­тью возвращаются в нее с навозом. С органическими удобрениями возмещается только приблизительно четвертая часть химических элементов, изъятых из почв с урожаем.

Большая часть химических элементов, связанных в фитомассе, в виде зерна, корне- и клубне­плодов, фруктов мигрирует за пределы сельскохозяйственных эко­систем, главным образом для снабжения городского населения продуктами питания, для обеспечения нужд промышленности рас­тительным сырьем.

За пределы сельскохозяйственных экосистем мигрируют хими­ческие элементы, содержащиеся не только в фитомассе, но и в зоо­массе — в телах сельскохозяйственных животных и птиц, в получае­мых от них продуктах: молоке, шерсти, яйцах и т. д.

Химические элементы, экспортируемые с продуктами растение­водства и животноводства за пределы аграрных ландшафтов, вык­лючаются из биотического круговорота сельскохозяйственных эко­систем. Поступая с экскрементами людей в канализационные сис­темы городов, других населенных пунктов, они вовлекаются в гео­логический круговорот.

Утечке химических элементов из сельскохозяйственных экосис­тем способствует традиционный способ утилизации трупов павших животных. Химические элементы, содержащиеся в них, при захо­ронении в могильники надолго выключаются из биотического кру­говорота сельскохозяйственных экосистем.

Биотический круговорот нарушается также в результате притока в сельскохозяйственные системы минеральных, азотных, фосфор­ных, калийных удобрений, пестицидов и других веществ.

В сельскохозяйственные экосистемы ежегодно поступает значи­тельное количество разнообразных пестицидов, предназначенных для борьбы с вредными насекомыми, сорными растениями и други­ми вредителями сельского хозяйства. Пестициды включаются в пи­щевые цепи и биотический круговорот.

Следовательно, в сельскохозяйственных экосистемах изменя­ется баланс химических веществ: приток — отток. Это влияет на геохимическую обстановку в аграрных ландшафтах, состояние флоры и фауны, биологическую продуктивность и воспроизводительную способность культурных растений.

Источник: https://pandia.ru/text/78/089/86448.php

Агроэкосистемы и их особенности

9.5. Агроэкосистемы:  Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые

В биосфере помимо естественных биогеоценозов (лес, луг, болото, река и т.д.) и экосистем существуют и сообщества, созданные хозяйственной деятельностью человека. Такое искусственно созданное человеком сообщества называется агроэкосистема (агроценоз, агробиоценоз, сельскохозяйственная экосистема).

Агроэкосистема (от греч. агрос — полесельскохозяйственная экосистема, агроценоз, агробиоценоз) — 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 или нескольких видов (или сортов культивируемых растений) или животных.

Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем рядом особенностей.

Агроэкосистемы имеют несколько отличных от экосистем естественных, природных.

1. Видовое разнообразие 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 уступает засеянному полю во много раз.

2. Виды сельскохозяйственных растений и животных в агроэкосистемах получены в результате действия искусственного, а не естественного отбора, что в значительной мере влияет на сужение их генетической базы. В агроэкосистемах происходит резкое сужение генетической базы сельскохозяйственных культур, которые крайне чувствительны к массовым размножениям вредителей и болезням.

3. Для агроэкосистем, по сравнению с естественными биоценозами, характерна большая открытость.

Это означает, что 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.

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

В связи с постоянным изъятием урожая и нарушением процессов почвообразования, а также при длительном выращивании монокультуры, на культурных землях постепенно происходит снижение плодородия почв. Именно поэтому для получения высоких урожаев необходимо вносить большое количество минеральных удобрений, чтобы поддерживать плодородие почвы.

4. 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.

Почва является важнейшей системой жизнеобеспечения и существования сельскохозяйственного производства. Однако продуктивность агроэкосистем зависит не только от плодородия почвы и поддержания ее качества.

В не меньшей мере на нее влияет сохранность среды обитания полезных насекомых (опылители) и других представителей животного мира. К тому же в этой среде обитают многие естественные враги сельскохозяйственных вредителей.

Так, уже стал хрестоматийным пример массовой гибели опылителей полей гречихи в США, происходившей при столкновении их с автомобилями в местах близкого расположения сельскохозяйственных угодий к автотрассам.

5. Одна из главных особенностей экосистем состоит в получении дополнительной энергии для нормального функционирования. Без поступления дополнительной энергии извне агроэкосистемы, в отличие от экосистем природных, существовать не могут. Под дополнительной понимается любой тип энергии, привносимый 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.

Под дополнительной энергией можно также понимать новые породы домашних животных и сорта культурных растений, внедряемые в структуру агроэкосистем.

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

В агроэкосистемах используется именно их свойство производить высокую чистую продукцию, так как все конкурентные воздействия на культивируемые растения со стороны сорняков сдерживаются агротехническими мероприятиями, а формирование пищевых цепей за счет вредителей пресекается с помощью различных мер, например, химической и биологической борьбы.

Следует отметить, что агроэкосистемы являются крайне неустойчивыми сообществами.Они неспособны к самовосстановлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели от массового размножения вредителей или болезней. Для их поддержания необходима постоянная деятельность людей.

А какие же признаки сообщества, экосистемы считаются устойчивыми? Прежде всего, это сложная, полидоминантная структура, включающая наибольшее, возможное при данных условиях число видов и популяций. Затем, максимальная биомасса.

И последнее – относительное равновесие между приходом и расходованием энергии. Несомненно то, что в таких экосистемах наблюдается наименьший уровень продуктивности. Биомасса большая, а продуктивность низкая.

Это связано с тем, что основная часть поступающей в экосистему энергии идет на поддержание процессов жизнедеятельности.

Самое важное негативное следствие существования агроэкосистем — это их дестабилизирующее воздействие на биогеохимические циклы биосферы, где осуществляется воспроизводство основных видов экологических ресурсов и совершается регуляция химического состава жизненных сред. На сельскохозяйственных угодьях круговорот биогенов оказывается разомкнутым на десятки процентов.

Поэтому есть все основания говорить, что агроценозы с самого начала их существования находятся в антагонистических отношениях с окружающей природной средой. Ныне стало очевидно, что они угрожают разрушением фундаментальных биосферных процессов и повинны в глобальном экологическом кризисе.

Это относится ко всем созданным человеком формам, в том числе к самым продуктивным сортам и породам.

Сказанного, по-видимому, достаточно, чтобы продемонстрировать принципиальную неспособность агроценозов взять на себя функции естественных экосистем. Следует только добавить, что в настоящее время человечество не придумало еще иного способа снабжать себя продовольствием, нежели создавая искусственные агроэкосистемы.

ВОПРОСЫ

1. В чем смысл концепции экосистемы?

2. Какой размерности могут быть экосистемы.

3. Приведите примеры экосистем.

4. Какие признаки присущи естественным экосистемам?

5. Дайте определение пищевой цепи.

6. Какие виды экологических пирамид вы знаете?

7. Что такое биогеоценоз:

8. Приведите примеры биогеоценозов.

9. Что общего и в чем различие между биогеоценозом и экосистемой?

10. Какие функционально связанные части можно выделить в биогеоценозе?

11. Чем определяются границы биогеоценоза?

12. Чем определяется динамика экосистем?

13. Охарактеризуйте суточную и сезонную динамику экосистем.

14. Что такое сукцессия? Приведите примеры сукцессий.

15. Чем первичная сукцессия отличается от вторичной?

16. Что такое сукцессия антропогенная?

17. Дайте определение агроэкосистемы, приведите примеры агроэкосистем.

18. В чем проявляются существенные различия между природными экосистемами и агроэкосистемами?

Глава 6. Биосфера

Дата добавления: 2017-06-02; просмотров: 2598; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-22430.html

Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

9.5. Агроэкосистемы:  Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые

Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

цель создаваемых сельхозсистем — рациональ­ное использование тех биологических ресурсов, которые не-

посредственно 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 (табл. 10.2):

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.

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

Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

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.

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.

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем

Природные экосистемыАгроэкосистемы
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюцииВторичные 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 саморегуляциейУпрощенные системы с господством популяций одного вида растения или животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы
Продуктивность определяется приспособительными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществПродуктивность 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 «производстом»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

В агроценозах значительно чаще происходит чрезмерное уве­личение отдельных видов, названное Ч. Элтоном «экологиче­ским взрывом». Из истории известны такие, например, «эко­логические взрывы»: в конце XIX столетия грибок фитофторы уничтожил картофель во Франции и .

вызвал голод, а колорад­ский жук распространился в Америке до Атлантического океа­на и в начале XX в. проник в Западную Европу, в 40-х гг. — в европейскую часть России.

В тяжелое послевоенное время этот жук буквально «очищал» наши поля, поскольку мы были не готовы к его нашествию.

Чтобы не происходило таких явлений, необходима искус­ственная регуляция численности вредителей с быстрым подав­лением тех, которые только пытаются выйти из-под контроля. При этом часто мнение человека не совпадает с «мнением» при­роды об избыточной численности того или иного вредителя.

Так, с позиций естественного отбора стабилизация численно­сти яблоневой плодожорки на некотором уровне не вредит су­ществованию яблони как вида, но человеку нужно гораздо боль­ше качественных плодов для питания.

Поэтому в сельскохо­зяйственной практике он применяет такие средства для подав­ления численности вредителей и в таком количестве, что они воздействуют во множество раз сильнее, чем природные абио­тические и биотические регуляторы.

Упрощение природного окружения человека, с экологиче­ских позиций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умно­жать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные уча­стки, которые могли бы быть источником видов для восста­навливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Источник: https://ibrain.kz/ekologiya/selskohozyaystvennye-ekosistemy-agroekosistemy

Scicenter1
Добавить комментарий