Écosystèmes naturels et artificiels. Principaux consommateurs des écosystèmes artificiels. Types et caractéristiques des écosystèmes En quoi les écosystèmes artificiels et naturels sont-ils similaires ?

Objectif : identifier les caractéristiques de la structure et du fonctionnement des écosystèmes d'origines diverses dans la biosphère

Plan de la conférence

1. Caractéristiques comparatives des écosystèmes de la biosphère par origine.
2. Écosystèmes naturels et artificiels – problèmes de maintien de leur équilibre homéostatique.

L'évolution naturelle des écosystèmes se produit à l'échelle millénaire ; elle est actuellement supprimée par l'évolution anthropique associée à l'activité humaine. La période biologique de l’évolution anthropique s’étend sur des décennies et des siècles.

L'évolution anthropique des écosystèmes est divisée en 2 grandes classes (selon le type de processus) : intentionnelle et spontanée. Dans le premier cas, les humains forment de nouveaux types d’écosystèmes artificiels. Le résultat de cette évolution est l’ensemble des agroécosystèmes, des villes, des ensembles jardiniers, des jardins marins d’algues brunes, des fermes ostréicoles, etc. Cependant, à l'évolution « planifiée » s'ajoutent toujours des « processus non planifiés » - l'introduction d'espèces spontanées, par exemple des espèces de plantes adventices et des insectes phytophages dans les agrocénoses. Une personne s'efforce de supprimer de tels processus « non planifiés », mais cela s'avère presque impossible.

L’évolution anthropique spontanée des écosystèmes joue un rôle plus important que l’évolution délibérée. Elle est plus diversifiée et, en règle générale, a un caractère régressif : elle entraîne une diminution de la diversité biologique et parfois de la productivité.

La base de l'évolution anthropique spontanée est l'apparition dans les écosystèmes d'espèces introduites involontairement (moins souvent intentionnellement) par l'homme en provenance d'autres régions. L'ampleur de ce processus est si grande qu'il a pris le caractère d'une « grande migration » et d'une « homogénéisation » de la biosphère sous l'influence humaine. Les espèces exotiques sont appelées adventices, et le processus d'introduction (invasion) d'espèces adventives dans les écosystèmes est appelé adventitisation.

La raison de la propagation des espèces adventives est une perturbation anthropique des processus d'autorégulation des écosystèmes en l'absence d'espèces antagonistes, comme dans le cas de la figue de Barbarie d'Amérique du Nord en Australie et de la jacinthe d'eau d'Amazonie en Afrique et en Asie, ou, sur au contraire, lorsqu'apparaît une espèce pathogène contre laquelle l'espèce locale qui est devenue son hôte, il n'y a aucune immunité, comme dans les récits de la mort de Castanea dentata et de la perturbation des savanes africaines par le virus de la fièvre vache.

Les « explosions écologiques » provoquent l’introduction d’espèces clés. Le plus souvent, de telles « explosions » ne se produisent pas du tout, puisque l’espèce adventive ne déplace pas du tout les espèces indigènes de la communauté, ou si elle la déplace, elle se charge de remplir le rôle fonctionnel de l’espèce déplacée.

Au cours du processus d'évolution anthropique, certaines espèces de la flore et de la faune locales, qui se sont révélées préadaptées au régime de charges anthropiques croissantes, peuvent également augmenter. Dans le passé, ils étaient associés à des lieux de perturbations naturelles locales - coulées de boue en montagne, inondations, zones piétinées des écosystèmes à proximité des points d'eau, colonies de grands phytophages comme le bison ou le bison, etc.

Les résultats de l’évolution anthropique des écosystèmes sont en outre :

ü destruction d'espèces ou réduction de leur diversité génétique (le nombre de pages dans les Livres rouges de tous les pays augmente d'année en année) ;

ü déplacement des limites des zones naturelles - développement du processus de désertification dans la zone steppique, déplacement des forêts par la végétation herbacée à la limite sud de leur répartition ;

ü l'émergence de nouveaux écosystèmes résistants à l'influence humaine (par exemple, les écosystèmes de pâturages envahis par la richesse en espèces appauvries) ;

ü la formation de nouvelles communautés sur des substrats anthropiques lors de leur prolifération naturelle ou de leur remise en état.

Cependant, la base de l’évolution anthropique aujourd’hui est bien entendu le processus de dispersion des espèces exotiques.

Comparaison des écosystèmes naturels et artificiels. Les principaux indicateurs d'un écosystème sont la diversité des espèces (le nombre d'espèces qui y sont incluses), la densité de population (le nombre d'individus d'une espèce donnée par unité de surface ou de volume), la biomasse (la masse totale de tous les organismes vivants vivant dans l'écosystème). ), productivité (la masse de substances organiques produites par l'écosystème en unité de temps) ; les principales caractéristiques sont la stabilité (la capacité des écosystèmes à conserver leur structure et leurs propriétés fonctionnelles lorsqu'ils sont exposés à des facteurs externes), la durabilité (la capacité d'un écosystème à revenir à son état d'origine ou à s'en rapprocher après une exposition à des facteurs qui le perturbent. équilibre).

Les écosystèmes naturels présentent une plus grande diversité d’espèces que les écosystèmes anthropiques. De ce fait, ces derniers sont extrêmement instables et ne peuvent exister longtemps sans une intervention humaine constante.

Les écosystèmes naturels « fonctionnent sans aucun souci ni dépense de la part des humains pour maintenir leur viabilité et leur propre développement. Les écosystèmes artificiels fonctionnent complètement différemment. Ils utilisent non seulement l'énergie du Soleil, mais aussi sa subvention sous forme de carburant fourni par l'homme. De plus, l'homme modifie presque complètement l'écosystème naturel, ce qui s'exprime avant tout dans sa simplification, c'est-à-dire une diminution de la diversité des espèces, jusqu'à un système de monoculture grandement simplifié.

Comparaison des écosystèmes naturels et simplifiés (d'après Miller, 1993)

Examinons de plus près des écosystèmes artificiels tels qu'agricoles et urbains.

Les villes sont des créations humaines très spécifiques, dont l'adaptation est associée à des coûts importants pour la santé et le bien-être des personnes. On peut difficilement les appeler des écosystèmes au sens généralement accepté du terme. Il leur manque les propriétés fondamentales des écosystèmes : la capacité d’autorégulation (homéostasie) et de circulation des substances. Il n'y a pratiquement aucun lien de producteur ici et l'activité des décomposeurs est sensiblement supprimée. L’existence d’une ville est impensable sans un investissement énergétique constant. Dans certains cas, les humains contribuent davantage que ce que même les écosystèmes les plus productifs n’apportent par le processus de photosynthèse sur une superficie égale. Cette dernière valeur est proche de 1 % de l’énergie solaire atteignant la Terre. Lorsque cessera l’investissement énergétique, le développement de la ville suivra les lois de succession primaire ou secondaire.

Dans les villes, le remplacement des cycles fermés de substances par des lignes à flux direct, caractéristique des formations technogènes, se manifeste le plus pleinement, entraînant l'accumulation de déchets et de pollution. Les villes sont largement en tête à cet égard.

Un système urbain (urbosystème, écosystème urbain) est « un système naturel-anthropique instable composé d'objets architecturaux et de construction et d'écosystèmes naturels fortement perturbés » (Reimers, 1990).

Au fur et à mesure que la ville se développe, elle devient de plus en plus différenciée domaines fonctionnels– c’est un parc industriel, résidentiel et forestier.

Zones industrielles- ce sont des zones de concentration installations industrielles diverses industries. Ce sont les principales sources de pollution environnement.

Zones résidentielles– ce sont des zones où se concentrent les immeubles d’habitation, bâtiments administratifs, objets de culture, d'éducation, etc.

Lesoparkovaya– il s’agit d’une zone verte autour de la ville, cultivée par l’homme, c’est-à-dire adapté aux loisirs de masse, aux sports, au divertissement. Ses zones sont également possibles à l'intérieur de la ville, mais il s'agit généralement de parcs urbains - des plantations d'arbres dans la ville, occupant des zones assez vastes et servant également de loisirs aux citoyens. Contrairement aux forêts naturelles et même aux parcs forestiers, les parcs urbains et les petites plantations similaires dans la ville (places, boulevards) ne sont pas des systèmes autonomes et autorégulés.

La principale importance des plantes poussant dans les forêts et les parcs n’est pas la production de matière organique, mais la régulation de la composition gazeuse de l’atmosphère. Les plantes ont une valeur esthétique et décorative importante. Vous pouvez souvent trouver des mauvaises herbes sur les pelouses et les parcs. Parmi eux se trouvent l'amarante blanche, le gland retourné, la bourse-à-pasteur, le gaillet tenace, l'absinthe commune, le liseron des champs, le laiteron jaune, les soies vertes et grises et l'agropyre rampant. Dans les villes du sud de la zone steppique de la Russie, une mauvaise herbe agressive, le séneçon, est apparue.

Les animaux de la ville sont représentés par des espèces communes des écosystèmes naturels. Par exemple, les parcs abritent diverses espèces d'oiseaux - pinsons, parulines, rossignols, etc., et de mammifères - écureuils, campagnols. Dans les réservoirs, vous pouvez trouver des canards sauvages, des oies et des cygnes.

Un groupe spécial d'animaux urbains sont les compagnons humains. Parmi eux se trouvent des oiseaux (pigeons, moineaux, corbeaux, hirondelles, étourneaux, etc.), des rongeurs (rats, souris), des insectes (punaises, papillons de nuit, mouches, cafards, etc.). De nombreux animaux sont des nourrices de ville, se nourrissant d'ordures (choucas, corbeaux, moineaux). Dans les écosystèmes urbains, les animaux domestiques (chats, chiens), les animaux d'ornement (pigeons, perroquets, hamsters, poissons d'aquarium) sont répandus.

La superficie totale des espaces verts dans les villes russes représente 25 % de tous les terrains urbains et les plantations publiques représentent environ 2 %.

Les zones de parcs forestiers, les parcs urbains et autres zones de territoire désignées et spécialement adaptées aux loisirs populaires sont appelées zones de loisirs.

L’approfondissement des processus d’urbanisation conduit à la complication des infrastructures de la ville. Transports et structures de transport (routes, stations-service, garages, stations-service, les chemins de fer avec son infrastructure complexe, dont le métro - métro ; aérodromes avec complexe de services, etc.). Systèmes de transports traversent toutes les zones fonctionnelles de la ville et influencent l’ensemble de l’environnement urbain.

L'environnement entourant une personne dans ces conditions, il s’agit d’un ensemble d’environnements abiotiques et sociaux qui influencent conjointement et directement les individus et leur économie. Parallèlement, selon N. Reimers (1990), il peut être divisé en milieu naturel lui-même et milieu naturel transformé par l'homme (paysages anthropiques jusqu'à l'environnement artificiel des personnes - bâtiments, routes asphaltées, éclairage artificiel, etc. ., c'est-à-dire jusqu'à l'environnement artificiel). En général, l'environnement urbain et les établissements de type urbain font partie de technosphère, c'est à dire. biosphère, radicalement transformée par l'homme en objets techniques et fabriqués par l'homme.

Dans les zones urbaines, on peut distinguer un groupe de systèmes qui reflètent la complexité des interactions des bâtiments et des structures avec l'environnement, appelés systèmes naturels-techniques. Ils sont étroitement liés aux paysages anthropiques, à leur structure géologique et à leur relief.

L'environnement des systèmes urbains, tant dans ses parties géographiques que géologiques, a été le plus fortement modifié et est en fait devenu artificiel ; il se pose ici des problèmes d'utilisation et de réutilisation des ressources naturelles impliquées dans la circulation, la pollution et l'assainissement de l'environnement ; il y a ici un l’isolement croissant des cycles économiques et de production du métabolisme naturel et des flux d’énergie dans les écosystèmes naturels. Et enfin, c’est là que se trouvent la plus forte densité de population et l’environnement bâti, qui menacent non seulement la santé humaine, mais aussi la survie de l’humanité tout entière. La santé humaine est un indicateur de la qualité de cet environnement. Mais la pollution accrue de l’environnement, ainsi que d’autres facteurs défavorables, rendent cette situation plus probable. dépressions nerveuses, le stress et d'autres maladies. Il est prouvé que dans les villes, l'incidence est en moyenne 2 fois plus élevée que dans les zones rurales.

La raison de l'augmentation de l'incidence dans les villes est également la très courte période d'adaptation des gens à leur environnement. conditions spécifiques. Il y a environ 200 ans, l’homme a commencé à s’adapter à l’environnement urbain. Au rythme actuel de la croissance urbaine, les gens sont obligés de s’adapter aux conditions urbaines en l’espace d’une génération. Des difficultés d'adaptation importantes surviennent dans les zones de nouveaux bâtiments à l'architecture monotone et monotone. Ce phénomène est appelé « tristesse de la nouvelle ville », qui présente à bien des égards des traits caractéristiques des sentiments caractéristiques de la nostalgie. Outre la monotonie de l'espace, la tristesse est une conséquence de la désunion des personnes, de leur éloignement de l'environnement socio-psychologique habituel.

Objectifs environnementaux gestion orientéeécosystèmes urbains - purement technologiques, liés à l'amélioration des technologies de production des entreprises industrielles, à l'écologisation des services publics et des transports.

En améliorant les installations de production et de transport et en développant un système de transports publics urbains (ce dernier étant particulièrement important puisque les voitures contribuent à hauteur de 50 à 90 % à la pollution de l’air urbain), la qualité de l’atmosphère urbaine et de l’eau est améliorée.

Les tâches de réduction de la consommation d'énergie dans les villes sont également résolues technologiquement par la dispersion des installations de production d'énergie (à partir de vecteurs énergétiques à base de carbone, de capteurs solaires, etc.), son utilisation plus économique dans les services publics (remplacement des lampes à incandescence par du froid). lampes incandescentes, isolation thermique des murs, utilisation d'appareils électroménagers économiques, etc.) et sur entreprises industrielles. Des problèmes d'ingénierie similaires concernent la consommation d'eau et, par conséquent, l'épuration des eaux usées contaminées, la réduction de la quantité, le stockage et le traitement des déchets ménagers solides.

Chaque citadin « travaille » de 1 à 3 hectares de terres agricoles (dont 0,5 hectares de terres arables). La tâche environnementale consiste donc à utiliser les aliments de manière économique et à éviter leur détérioration.

Si une personne ne peut pas équilibrer l'environnement urbain, elle doit alors faire tout son possible pour limiter influence néfaste villes sur leurs écosystèmes naturels et agricoles environnants.

Option idéale les écosystèmes urbains sont des écovilles - de petites villes vertes (avec une population de 50 à 100 000 personnes). Cependant, la croissance démographique rend très limitées les possibilités d’installation des gens dans une écocité (en fait, il existe une « écocité » dans n’importe quelle banlieue). grande ville, où la partie la plus aisée de la société vit dans des chaumières). La tâche de l'écologie est de gérer les écosystèmes des grandes villes (y compris les mégapoles de l'échelle de Tokyo ou de New York, dont la population dépasse 10 millions d'habitants), afin que la vie des citoyens y soit plus favorable, arrêter le processus d'étalement urbain. et réduire la pollution de l’air, de l’eau et des sols.

Les villes doivent rester à l’intérieur des frontières existantes et croître d’abord vers le haut, en laissant place aux espaces verts, qui constituent le moyen le plus efficace et le plus universel d’améliorer l’environnement urbain. Les espaces verts améliorent le microclimat, réduisent la pollution chimique de l'atmosphère, réduisent le niveau de pollution physique (principalement sonore) et ont un effet bénéfique sur l'état psychologique des citadins. Selon les normes environnementales, un habitant de la ville devrait disposer de 50 m2 d'espace vert au sein de la ville et de 300 m2 de forêts périurbaines.

À mesure que la société se développe, la nature et l’étendue de l’impact humain sur la nature changent. Avec l’émergence de la sédentarité Agriculture Au début du Néolithique, l’impact humain sur la biosphère s’est multiplié par rapport à l’agriculture nomade. Dans les zones développées par l'homme, une croissance démographique rapide commence. Des techniques et des méthodes de culture des terres pour les cultures cultivées sont en cours de développement et la technologie d'élevage du bétail est améliorée. Les transformations qui ont eu lieu sont appelées la deuxième révolution technique. Le développement de l'agriculture s'est souvent accompagné de l'éradication complète de la couverture végétale d'origine sur de vastes zones, laissant place à un petit nombre d'espèces végétales sélectionnées par l'homme, les plus adaptées à l'alimentation. Ces espèces végétales furent progressivement domestiquées et leur culture constante fut organisée.

La propagation des cultures agricoles a eu un impact considérable, souvent catastrophique, sur les écosystèmes terrestres. La destruction des forêts sur de vastes étendues et l’utilisation irrationnelle des terres dans les zones tempérées et tropicales ont détruit de manière irréversible les écosystèmes qui s’y sont historiquement développés. A la place des biocénoses naturelles, sont apparus des écosystèmes, des paysages, une agrosphère, des agroécosystèmes, des agrocénoses, des paysages agricoles, etc.

Agrosphère– un système global qui unit l’ensemble du territoire de la Terre transformé par l’activité agricole humaine.

Agroécosystèmes– les écosystèmes modifiés par l’homme au cours du processus de production agricole. Il s'agit de champs agricoles, de potagers, de vergers, de vignes, de brise-vent, etc. La base des agroécosystèmes sont les agrocénoses.

Agrocénoses– les biocénoses sur les terres agricoles, créées dans le but d'obtenir des produits agricoles, des communautés biotiques régulièrement entretenues par l'homme, avec une faible fiabilité écologique, mais une productivité (rendement) élevée d'une ou plusieurs espèces sélectionnées (variétés, races) de plantes ou d'animaux.

Paysage agraire– un écosystème formé à la suite de la transformation agricole du paysage (steppe, taïga, etc.).

Les agroécosystèmes avant le début du XXe siècle. selon M.S. Sokolov et al. (1994), elles étaient encore assez diverses : les terres vierges, les forêts, les zones limitées d'agriculture sédentaire diversifiée étaient caractérisées par des changements insignifiants dans les habitats. Les agroécosystèmes avaient leurs producteurs primaires ( plantes sauvages), dont les hommes se nourrissaient directement ou indirectement à travers le gibier et les animaux domestiques. Les producteurs autotrophes primaires ont fourni aux humains des fibres végétales et du bois. L’homme était le principal consommateur de cet écosystème, qui contenait également un nombre important d’animaux sauvages et domestiques d’une masse totale importante. Tous les produits consommés par l'homme étaient transformés en déchets (poubelle), détruits et traités par des décomposeurs ou destructeurs pour substances simples(nitrates, phosphates, autres composés minéraux), qui étaient à nouveau utilisés par les autotrophes dans le processus de photosynthèse.

L'auto-épuration des terres et des eaux a été réalisée ici dans son intégralité et le cycle des substances dans l'écosystème n'a pas été perturbé. L'afflux d'énergie solaire reçu par une personne sous forme d'énergie chimique au cours du processus de métabolisme pendant la nutrition (environ 4 000 kcal/jour par personne) était à peu près égal à la même quantité d'énergie qu'une personne utilisait sous forme thermique ( combustion du bois) et mécanique (force de traction).

Ainsi, avec l’émergence de la civilisation agraire, l’écosystème humain s’est haut niveau homéostasie. Malgré le changement anthropique ou le remplacement des écosystèmes, l'activité humaine s'est inscrite dans le cycle biogéochimique et n'a pas modifié le flux d'énergie vers la biosphère.

Les changements irréversibles et globaux dans la biosphère terrestre sous l'influence de la production agricole se sont fortement intensifiés au XXe siècle. Dans les années 70-90 du 20e siècle. l'introduction de technologies intensives (monoculture, variétés hautement productives mais non protégées, produits agrochimiques) s'est accompagnée d'une érosion hydrique et éolienne, d'une salinisation secondaire, d'une fatigue des sols, d'une dégradation des sols, d'un épuisement des édaphons et de la mésofaune, d'une diminution du couvert forestier, d'une augmentation des terres arables , etc.

Consommation énergétique, fonctionnement et bioproductivité des agroécosystèmes

Dans le développement de l’agriculture mondiale, plusieurs types d’agroécosystèmes diffèrent par la quantité d’énergie fournie et utilisée par les humains et par sa source.

Agroécosystèmes proches des écosystèmes naturels. Outre l'énergie solaire, des sources supplémentaires créées par l'homme sont utilisées. Cela inclut l’agriculture et les systèmes hydrauliques qui produisent des aliments et des matières premières. Les sources d'énergie supplémentaires sont les combustibles fossiles, l'énergie métabolique des humains et des animaux (apport énergétique en moyenne 2 kcal/cm 2 *an).

Agroécosystèmes intensifs. Lié à la consommation grandes quantités produits pétroliers et produits agrochimiques. Ils sont plus productifs par rapport à l'écosystème précédent, caractérisé par une forte intensité énergétique (apport énergétique en moyenne 20 kcal/cm 2 *an).

Les principales particularités du fonctionnement des écosystèmes naturels et des agroécosystèmes :

1. Direction de sélection différente. Les écosystèmes naturels sont caractérisés par la sélection naturelle, qui conduit à leur propriété fondamentale : la stabilité, balayant les formes d'organismes instables et non viables dans leurs communautés.

Les agroécosystèmes sont créés et entretenus par les humains. La direction principale de la sélection ici est artificielle, qui vise à augmenter les rendements des cultures. Souvent, le rendement d’une variété n’est pas lié à sa résistance aux facteurs environnementaux et aux ravageurs.

2. La diversité de la composition écologique de la phytocénose assure la stabilité de la composition de la production dans l'écosystème naturel lorsque les conditions météorologiques fluctuent selon les années. La suppression de certaines espèces végétales entraîne une augmentation de la productivité d’autres. De ce fait, la phytocénose et l'écosystème dans son ensemble conservent la capacité de créer un certain niveau de production au cours des différentes années.

L'agrocénose des grandes cultures est une communauté monodominante, mais souvent mono-variétale. Toutes les plantes en agrocénose sont affectées de la même manière par des facteurs défavorables. L'inhibition de la croissance et du développement de la culture principale ne peut être compensée par la croissance accrue d'autres espèces végétales. Et par conséquent, la durabilité de la productivité de l’agrocénose est inférieure à celle des écosystèmes naturels.

3. La présence de diversité dans la composition spécifique de plantes aux rythmes phénologiques différents permet à la phytocénose de l'ensemble du système réaliser le processus de production en continu tout au long de la saison de croissance, en utilisant pleinement et de manière économique les ressources de chaleur, d'humidité et de nutriments.

La saison de croissance des plantes cultivées dans les agrocénoses est plus courte que la saison de croissance. Contrairement aux phytocénoses naturelles, où des espèces de rythmes biologiques différents atteignent leur biomasse maximale dans temps différent Pendant la saison de croissance, lors d'une agrocénose, la croissance des plantes est simultanée et la séquence des étapes de développement est, en règle générale, synchronisée. Par conséquent, le temps d'interaction du phytocomposant avec d'autres composants (par exemple le sol) dans l'agrocénose est beaucoup plus court, ce qui affecte naturellement l'intensité des processus métaboliques dans l'ensemble du système.

L'uniformité du développement des plantes dans un écosystème naturel et la simultanéité de leur développement dans une agrocénose conduisent à un rythme différent du processus de production. Le rythme du processus de production, par exemple dans les écosystèmes de prairies naturelles, fixe le rythme des processus de destruction ou détermine le taux de minéralisation des résidus végétaux et le temps de son intensité maximale et minimale. Le rythme des processus de destruction dans les agrocénoses dépend dans une bien moindre mesure du rythme du processus de production, en raison du fait que les résidus végétaux aériens pénètrent dans le sol et dans le sol pendant une courte période, généralement à la fin de l'été et début de l'automne, et leur minéralisation s'effectue principalement l'année prochaine.

4. Une différence significative entre les écosystèmes naturels et les agroécosystèmes est le degré de compensation de la circulation des substances au sein de l'écosystème. Cycles de substances ( éléments chimiques) dans les écosystèmes naturels s'effectuent en cycles fermés ou sont proches de la compensation : l'arrivée d'une substance dans un cycle sur une certaine période est en moyenne égale à la sortie d'une substance du cycle, et donc, au sein du cycle, la l'arrivée d'une substance dans chaque bloc est approximativement égale à la sortie d'une substance de celui-ci.

Les interactions anthropiques perturbent le cycle fermé des substances dans les écosystèmes.

Une partie de la substance présente dans les agrocénoses est irrémédiablement éliminée de l'écosystème. À des taux élevés d'application d'engrais pour des éléments individuels, un phénomène peut être observé lorsque la quantité de nutriments entrant dans les plantes depuis le sol est inférieure à la quantité de nutriments entrant dans le sol à partir des résidus végétaux en décomposition et des engrais. Avec économique produits utiles dans les agrocénoses, 50 à 60 % de la matière organique est aliénée de sa quantité accumulée dans les produits.

5. Les écosystèmes naturels sont, pour ainsi dire, des systèmes d'autorégulation et les agrocénoses sont contrôlées par l'homme. Pour atteindre son objectif, une personne en agrocénose modifie ou contrôle dans une large mesure l'influence des facteurs naturels, donnant des avantages en termes de croissance et de développement, principalement aux composants qui produisent de la nourriture. La tâche principale à cet égard est de trouver les conditions permettant d'augmenter la productivité tout en minimisant les coûts d'énergie et de matériaux et en augmentant la fertilité des sols. La solution à ce problème réside dans l'utilisation maximale des ressources naturelles par les agrophytocénoses et dans la création de cycles compensés d'éléments chimiques dans les agrocénoses. L'utilisation complète des ressources est déterminée par les caractéristiques génétiques de la variété, la durée de la saison de croissance, l'hétérogénéité des composants des cultures conjointes, la stratification des semis, etc.

Caractéristiques comparatives des écosystèmes naturels et des agroécosystèmes

Par conséquent, le contrôle le plus strict de l’état des agroécosystèmes, qui nécessite d’importantes dépenses énergétiques, ne peut s’effectuer que dans un espace clos. Cette catégorie comprend les systèmes semi-ouverts avec des canaux de communication très limités avec le milieu extérieur (serres, élevages), où la température, le rayonnement et la circulation des substances minérales et organiques sont régulés et largement contrôlés. Ce sont des agroécosystèmes gérés. Tous les autres agroécosystèmes sont ouverts. Du côté humain, l’efficacité des contrôles est d’autant plus grande qu’ils sont simples.

Dans les systèmes semi-ouverts et ouverts, les efforts humains se réduisent à fournir des conditions optimales pour la croissance des organismes et un contrôle biologique strict de leur composition. Sur cette base, les tâches pratiques suivantes se posent :

ü d'une part, si possible, l'élimination complète des espèces indésirables ;

ü d'autre part, la sélection de génotypes à fort potentiel de productivité.

En général, le cycle des substances relie différentes sortes, habitant les agroécosystèmes.

Dans la biosphère, de nombreuses substances circulantes d'origine biogénique sont également porteuses d'énergie. Les plantes, grâce au processus de photosynthèse, convertissent l'énergie radiante du Soleil en énergie des liaisons chimiques des substances organiques et l'accumulent sous forme de glucides - vecteurs d'énergie potentiels. Cette énergie est incluse dans le cycle nutritionnel depuis les plantes jusqu'aux consommateurs d'ordres supérieurs en passant par les phytophages. La quantité d'énergie liée diminue constamment à mesure qu'elle se déplace le long de la chaîne trophique, puisqu'une partie importante de celle-ci est dépensée pour maintenir les fonctions vitales des consommateurs. Grâce au cycle énergétique, une diversité de formes de vie est maintenue dans l'écosystème et le système reste durable.

D'après M.S. Sokolov et al. (1994) consommation d'énergie photosynthétique des plantes dans un agroécosystème en prenant l'exemple des prairies zone médiane La Russie ressemble à ceci :

ü environ 1/6 de l'énergie utilisée par les plantes est dépensée pour la respiration ;

ü environ 1/4 de l'énergie pénètre dans le corps des animaux herbivores. Parallèlement, 50 % de cette quantité finit dans les excréments et cadavres d’animaux ;

ü en général, avec les plantes mortes et les phytophages, environ les 3/4 de l'énergie initialement absorbée sont contenus dans la matière organique morte et un peu plus de 1/4 est exclu de l'écosystème lors de la respiration sous forme de chaleur.

A noter que le flux d'énergie dans la chaîne alimentaire d'un agroécosystème obéit à la loi de transformation énergétique dans les écosystèmes, dite loi de Lindemann, ou loi des 10 %. Selon la loi de Lindemann, seule une partie de l'énergie reçue à un certain niveau trophique d'une agrocénose (biocénose) est transférée aux organismes situés à des niveaux trophiques supérieurs.

Le transfert d’énergie d’un niveau à un autre s’effectue avec une très faible efficacité. Ceci explique le nombre limité de maillons de la chaîne alimentaire, quelle que soit une agrocénose particulière.

La quantité d'énergie produite dans un écosystème naturel particulier est une valeur assez stable. Grâce à la capacité de l’écosystème à produire de la biomasse, les populations reçoivent la nourriture et de nombreuses ressources techniques dont elles ont besoin. Le problème de l’alimentation d’une population humaine croissante est principalement un problème d’augmentation de la productivité des agroécosystèmes (agriculture).

L'impact de l'homme sur les systèmes écologiques, associé à leur destruction ou à leur pollution, conduit directement à une interruption des flux d'énergie et de matière, et donc à une diminution de la productivité. Par conséquent, la première tâche de l'humanité est d'empêcher une diminution de la productivité des agroécosystèmes, et après l'avoir résolue, la deuxième tâche la plus importante peut être résolue : augmenter la productivité.

Dans les années 90 du XXe siècle. la productivité primaire annuelle des terres cultivées de la planète était de 8,7 milliards de tonnes et la réserve d'énergie était de 14,7 * 10 16 kJ.

Relation des organismes dans les agroécosystèmes

Les composants des agroécosystèmes sont des terres agricoles sur lesquelles sont cultivées des céréales, des cultures en rangs, des cultures fourragères et industrielles, ainsi que des prairies et des pâturages.

Les principaux éléments de l'agrobiocénose dans les écosystèmes agricoles sont (d'après M.V. Markov, 1972) :

1. Plantes cultivées semées ou plantées par l'homme.

2. Les mauvaises herbes qui ont pénétré dans l'agrobiocénose en complément et parfois malgré la volonté de l'homme.

3. Microorganismes des rhizosphères des plantes cultivées et adventices.

4. Bactéries nodulaires sur les racines des légumineuses, fixant l’azote libre de l’air.

5. Champignons formant des mycorhizes sur les racines des plantes supérieures.

6. Bactéries, champignons, actinomycètes, algues vivant librement dans le sol.

7. Animaux invertébrés vivant dans le sol et sur les plantes.

8. Vertébrés (rongeurs, oiseaux, etc.) vivant dans le sol et les cultures.

Un agroécosystème a une productivité biologique ou une capacité biologique.

La taille des populations d’espèces individuelles fluctue en raison de changements constants dans les facteurs abiotiques et biotiques. Les facteurs influençant la densité de population d'une espèce comprennent compétition interspécifique concernant la nourriture et l'espace. La compétition interspécifique se produit principalement lorsque différentes espèces ont des exigences identiques ou similaires en matière de conditions environnementales. Avec le manque croissant de moyens de subsistance, la concurrence s’intensifie. En règle générale, la densité de population de divers groupes d'organismes dans un agroécosystème est maintenue à un niveau optimal. Dans l'agrophytocénose, la régulation de la densité de population se manifeste sous la forme d'une compétition intraspécifique des plantes et, par conséquent, leur densité relative optimale s'établit dans le territoire occupé. Par exemple, le nombre de plants de trèfle par m2 au moment de la récolte de la culture de couverture est de 400 pcs/m2. L'année prochaine, au début de la saison de croissance, il pourrait chuter à 150-200 pcs/m2, ce qui crée les conditions les plus favorables à la formation des cultures. La régulation de la densité du couvert végétal s'effectue également sous l'influence de facteurs tels que la densité de la surface foliaire, exprimée par l'indice de surface d'assimilation. La compétition s'intensifie lorsque les densités de surface des feuilles sont élevées. Comme toutes les plantes ne reçoivent pas suffisamment de lumière, les plus faibles sont supprimées. Par conséquent, une compétition intraspécifique est observée entre individus d’une même espèce. La taille de la population d'une espèce est limitée par la quantité de ressources environnementales nécessaires à sa vie.

La compétition interspécifique des plantes n'entraîne pas le déplacement complet d'une espèce moins compétitive. En tant que processus de lutte entre les plantes cultivées et les mauvaises herbes, la compétition interspécifique se manifeste dans un agroécosystème ouvert. Dans les prairies et les pâturages, cette forme de compétition prédomine. Les communautés végétales se caractérisent ici par des traits typiques caractéristiques de ce territoire. Les cultures de plantes cultivées en agrophytocénose sont la seule source de nourriture pour les herbivores et les insectes phytophages. Durant les périodes favorables à la croissance des plantes, les populations de producteurs peuvent augmenter fortement et rapidement. La reproduction massive d'herbivores et d'insectes phytophages cause généralement de graves dommages aux cultures agricoles. La régulation naturelle du nombre d'herbivores et d'insectes phytophages et amener leurs populations à un seuil économiquement inoffensif en utilisant leurs ennemis prédateurs naturels est difficile et ne donne pas toujours de bons résultats. Ainsi, dans la pratique agricole, l'intervention artificielle et la régulation du nombre de phytophages sont réalisées grâce à l'utilisation de divers systèmes de protection artificielle.

Sous l'influence des phytophages, la diminution de la productivité des plantes n'est pas toujours proportionnelle à la quantité de nourriture qu'elles consomment, à leur dominance ou à leur biomasse, mais est due à la nature des dommages causés aux autotrophes, à leur âge et à leur état. Par exemple, si un phytophage attaque une jeune plante, les dégâts sont dans certains cas plus importants que lorsqu'il se nourrit de plantes adultes (altises crucifères, etc.). Au contraire, dans d'autres cas, les jeunes plantes sont plus à même de compenser les dommages dus à la formation de nouvelles pousses ou à une croissance plus intensive de pousses saines que les plantes plus âgées. dates tardives. Souvent, les dégâts causés par les animaux sont contrebalancés par les bénéfices qu’ils apportent. Ainsi, en nourrissant leur progéniture, les freux détruisent les parasites des cultures agricoles et peuvent en même temps causer des dégâts en endommageant les semis de maïs et de céréales.

De manière générale, il convient de rappeler une fois de plus que dans les agroécosystèmes, les chaînes alimentaires sont impliquées dans l’activité humaine. Ils ont changé la pyramide écologique. L'homme est devenu le sommet de la pyramide écologique.

La particularité de la pyramide écologique, au sommet de laquelle se trouve l'homme, réside dans le climat spécifique de tout agroécosystème. Dans les agroécosystèmes, la composition spécifique des plantes et des animaux est épuisée. Les écosystèmes agricoles comportent peu de composants. Peu de composants constituent également une des caractéristiques d’un agroécosystème.

Systèmes agricoles. Pour diverses zones naturelles et économiques de Russie, les institutions scientifiques ont proposé à la fin du XXe siècle les systèmes agricoles suivants : 1. Protection des sols en jachère céréalière dans les régions du Trans-Oural et de la Sibérie occidentale. 2. Protection des sols en jachère céréalière et fruitière (contre l'érosion hydrique) dans les régions de steppe forestière de la zone centrale de Tchernozem et de la partie sud de la zone non-Tchernozem. 3. Production de lin fruitier et fourrager dans les zones de culture du lin de la zone hors Tchernozem avec l'utilisation de mesures de remise en état pour réguler le régime eau-air et la culture du sol. 4. Protection des sols céréaliers sur les terrains en pente. 5. Système d’agriculture de conservation des sols de montagne. 6. Système agricole pour les régions Extrême Orient avec un climat de mousson. 7. Système d'agriculture sans labour qui protège les sols.

En raison de la croissance rapide de la population et de l’augmentation des besoins alimentaires qui en découle, les changements provoqués par les activités agricoles humaines deviennent chaque année de plus en plus évidents sur Terre. En conséquence, les paysages naturels sont remplacés par des paysages transformés par l’homme, ou paysages agricoles.

DANS Fédération Russe dans les années 90 du 20e siècle. 220,8 millions d'hectares étaient occupés par des terres agricoles, 131,1 millions d'hectares par des terres arables, 63,6 millions d'hectares par des pâturages et 21,8 millions d'hectares par des champs de foin.

En 1993, la superficie totale cultivée était de 111,8 millions d'hectares, terres comprises. les céréales étaient cultivées sur 60,9 millions d'hectares, les cultures fourragères - 41 millions d'hectares, les cultures industrielles - 5,5 millions d'hectares, les pommes de terre, les légumes et les melons - 4,4 millions d'hectares.

Dans la région de Kourgan, les terres agricoles s'élèvent à 4469,3 mille hectares (62,5%), les terres arables - 2778,4 mille hectares (38,9%), les pâturages - 933,4 mille hectares (13%), les prairies - 484 mille ha (6,8%).

La transformation des paysages naturels en paysages agricoles est associée à des changements dans la nature vivante et inanimée, dans les chaînes alimentaires et dans les cycles géochimiques. En conséquence, comme l'ont déclaré N.A. Urazaev, A.A. Vakulin et al. (1996), les écosystèmes à plusieurs composants riches en informations se transforment en peu de composants, pauvres en informations ou hétérogènes en homogènes.

Avec la spécialisation et l'intensification de l'agriculture et le transfert de l'agriculture et de l'élevage vers une base industrielle, l'homogénéité du paysage agricole augmente. Avec une augmentation extrême de l'intensité du facteur anthropique, les mécanismes d'adaptation et d'auto-préservation des agroécosystèmes peuvent être affaiblis, supprimés et conduire à la destruction du paysage agricole.

Il est donc nécessaire de développer des méthodes plus avancées et respectueuses de l’environnement pour gérer les agroécosystèmes ; nous devons apprendre à créer des agroécosystèmes qui fonctionnent sur le principe des écosystèmes naturels.

Le rôle des composants individuels dans les agroécosystèmes. On sait que les écosystèmes naturels présentent une grande uniformité dans leur réponse globale aux stress naturels aléatoires (basses températures, inondations, incendies, épiphytoties de ravageurs, maladies, etc.), tout en conservant une relative stabilité. Dans des conditions de stress intense ou chronique prolongé, les changements dans les écosystèmes deviennent irréversibles. C. Darwin (1859) a qualifié la sélection par les humains de plantes et d'animaux sauvages utiles pour eux-mêmes de sélection artificielle. Agissant comme domestique, organisateur et initiateur de la sélection artificielle et modifiant ainsi les espèces sauvages, l'homme subit également des changements dans les relations sociales et écologiques. Y. Odum (1975) a fait la déclaration suivante à ce sujet : une personne dépend du maïs dans la même mesure que le maïs dépend d'une personne. Une société dont l’économie repose sur la culture du maïs se développe culturellement de manière complètement différente d’une société engagée dans le pastoralisme. Par conséquent, la domestication des animaux, la création de plantes cultivées est forme spéciale mutualisme.

Plante cultivée est la principale composante de l’agroécosystème. Cultures de cultures agricoles, fourragères et herbes medicinales, répondant aux besoins des populations en produits d'origine végétale (denrées alimentaires, aliments pour animaux, matières premières pour l'industrie, etc.), ne sont pas seulement un produit de la nature, mais aussi un objet du travail humain. Leur croissance et leur développement sont donc déterminés par des facteurs anthropiques. Sur le nombre total d'espèces végétales sur Terre, les humains n'en utilisent pas beaucoup plus de deux douzaines de manière intensive, tandis que 85 % de leur superficie est occupée par des céréales (riz, blé, maïs, orge, avoine, sorgho, mil, canne à sucre, seigle) et les légumineuses (soja, arachides, fèves, pois, vesce).

Les plantes cultivées, occupant une place centrale dans l'agrocénose, ont l'influence la plus forte, souvent dominante, sur l'agrophytocénose.

Les plantes cultivées en agrocénose sont des édifiants dominants, le plus souvent du blé, du seigle ou du maïs. Les cultures mixtes de deux espèces ou plus (condominants), par exemple la vesce ou les pois avec de l'avoine, un mélange d'herbes à plusieurs composants, sont moins courantes. Les effets édifiants des plantes dominantes, ainsi que des plantes codominantes, sont variés. Ils modifient le microclimat de l'agroécosystème et affectent les propriétés physiques et chimiques du sol et son humidité. Isoler biologiquement substances actives les édificateurs ont un impact significatif sur la flore et la faune de l’agroécosystème. Les plantes cultivées influencent l'environnement en libérant des métabolites. Les colins (agents d'influence des plantes supérieures sur les supérieures) et les phytoncides (agents d'influence des plantes supérieures sur les inférieures) jouent un rôle édifiant important dans la phytocénose des métabolites.

V.V. Tuganaev a divisé les plantes cultivées en 3 groupes selon leur capacité à influencer l'environnement :

ü Plantes fortement édificatrices. Cela inclut les plantes à semis continu, avec une couverture à 100 % de la surface occupée. Ce groupe comprend les plantes hautes (jusqu'à 3 m) et de taille moyenne qui se développent rapidement au printemps, comme le seigle d'hiver, le colza, le tournesol pour l'ensilage ;

ü Plantes édificatoires moyennes. Il s'agit de plantes à semis de printemps en continu et en rangs, relativement hautes, avec une couverture de 70 à 80 % de la surface occupée, en règle générale, se développant rapidement après la levée (céréales de printemps, dont le riz), de cultures en rangs (maïs, sarrasin, etc.) ;

ü Plantes faiblement édificatrices. Ce groupe comprend les plantes à développement lent après la levée et ne couvrant pas plus de 50 % de la surface occupée : légumes, melons, pois, etc. Les cultures cultivées, agissant comme édifiants dominants, déterminent la structure et la fonction des agroécosystèmes, la composition de leurs composants.

Insectes. La classe d'insectes de notre planète comprend le plus grand nombre de formes de vie et le plus grand nombre d'espèces d'organismes vivants participant au cycle des substances. Par exemple, en moyenne, pour chaque hectare de biocénose naturelle, il y a 500 g d'oiseaux, 3 à 4 kg de rongeurs, jusqu'à 15 kg de mammifères et 300 kg d'insectes. Ces phytophages absorbent d’énormes quantités de phytomasse. Sous forme transformée, ils tombent, avec les insectes morts, dans le sol et se transforment en humus fertile.

La fonction la plus importante de nombreuses espèces d’insectes dans la biocénose est la pollinisation des plantes. Sans insectes, l’humanité serait privée d’une part importante des récoltes des champs, des jardins et des forêts. Seulement 1% de leur nombre total dans les agrocénoses et les biocénoses naturelles qui les accompagnent sont des insectes nuisibles. Souvent, les insectes pollinisent les plantes et s'en nourrissent. Dans des conditions naturelles, les insectes phytophages ne causent généralement pas de dommages irréparables aux plantes ni ne provoquent leur mort.

Dans le même temps, tout insecte phytophage en agrocénose devient un ravageur potentiel. Citons les principales raisons :

Lorsqu'un territoire est aménagé pour l'agriculture, de nouvelles conditions sont créées : l'approvisionnement alimentaire change et les possibilités d'existence de nombreuses espèces changent. Ceux d'entre eux qui peuvent exister grâce aux plantes cultivées deviennent de plus en plus nombreux. Une faune nuisible se forme à partir de leur environnement. Ainsi, dans les conditions des steppes du sud de la Trans-Oural et de la Sibérie occidentale jusque dans les années 50 du 20e siècle. Le ver-gris gris n'était pas considéré comme un ravageur important, même si des épidémies généralisées se produisaient tous les 11 ans. Après l'aménagement des terres vierges et en jachère dans ces régions au milieu des années 50, on a assisté à une augmentation significative du nombre de cet insecte, qui est devenu le principal et constant ravageur du blé.

La deuxième raison– les travaux génétiques et de sélection effectués par l’homme ont considérablement modifié les plantes cultivées, leur conférant de nouvelles qualités que n’avaient pas leurs ancêtres sauvages. Acquérant des qualités de plus en plus précieuses pour l’homme, les plantes cultivées n’en sont pas moins une source alimentaire favorable aux ravageurs. Répondre aux besoins alimentaires des organismes nuisibles contribue à leur reproduction plus rapide.

Troisième raison– les changements dans les conditions de survie et la propagation de nouvelles espèces sont principalement liés à la restructuration des technologies de production agricole.

Quatrième raison– en détruisant les mécanismes qui équilibrent les relations interspécifiques dans la nature, les humains ont ainsi créé les conditions d’une microévolution plus rapide des espèces individuelles. Ils s'adaptent plus rapidement à un environnement modifié et la sélection renforce cette adaptabilité. Il a été établi que même dans les territoires où l'influence humaine sur la nature est indirecte, la microévolution se déroule à un rythme accéléré. Chez les espèces nuisibles, ce processus provoque une expansion de leurs zones d'habitat, appelées zones nuisibles. Dans les années 80-90 du XXe siècle. En Russie, des ravageurs aussi dangereux que le doryphore de la pomme de terre, le papillon blanc américain, etc. sont apparus et se sont largement répandus.

L'agriculture mondiale de la fin du 20e et du début du 21e siècle rend hommage aux insectes - ravageurs des cultures agricoles, atteignant 1/5 de la récolte ou plus.

Sujet de la conférence : Niches écologiques dans les communautés. La concurrence dans les communautés, la règle de l'exclusion compétitive.

Objectif : considérer la classification et la mesure des communautés écologiques et les règles d'évolution des niches écologiques

Plan de la conférence

1. Idées générales sur les niches écologiques.

2. Dimension des niches écologiques, chevauchement des niches écologiques. Concurrence dans les communautés.

1. Une niche écologique (EN) en tant que concept généralisé est un espace physique ou hypervolume où se manifeste la position fonctionnelle d'un organisme dans une communauté, ses capacités à former des adaptations concernant les gradients environnementaux, la pression, la température, l'humidité, la lumière, acidité du sol et autres composants.

Le concept de niche écologique a été utilisé pour la première fois par Grinnell (1917, 1924), désignant par ce concept rôle fonctionnel et la position de l'individu dans la communauté, c'est-à-dire en tenant compte de l'aspect comportemental du concept. Ch. Elton (1927) pensait que l'EN est une place dans l'environnement biotique d'une espèce, sa relation avec sa propre niche et ses ennemis, c'est-à-dire « statut » d'un individu. Dice (1952) a compris la division de l'habitat d'une espèce en composants individuels comme EN. La compréhension la plus complète de l'EN a été démontrée par Hutchinson (1965), divisant l'EN en réalisé et fondamental. Odum (1959) considère que l'EN est « la position ou le statut d'un individu dans une communauté résultant de ses adaptations, de son comportement et de ses réactions physiologiques. CEUX. EN est un métier de l’espèce.

En étudiant l’EN, les chercheurs ont identifié des guildes, des groupes d’espèces fonctionnellement similaires les unes aux autres. Le concept de « guilde » s'applique à des groupes d'espèces, par exemple se reproduisant au même endroit, mais collectant de la nourriture dans différents endroits. Une guilde est une unité fonctionnelle utile pour étudier les interactions entre espèces.

Les espèces occupant les mêmes niches écologiques sont appelées équivalents écologiques, parfois dans des zones géographiques différentes. Dans les zones géographiques contiguës, les équivalents écologiques sont étroitement liés ; dans les zones qui ne se chevauchent pas, ils ne le sont pas.

2. Les niches écologiques peuvent être classées en niches réalisées et fonctionnelles. De plus, en raison de l'ambiguïté de l'isolement des EN, il est possible de distinguer leurs composantes spatiales, trophiques et temporelles. CEUX. dans la nature, ils évitent la compétition en raison des différences de microhabitat, de nourriture consommée et de temps d'activité. Cela signifie que le nombre effectif de dimensions EN est réduit à trois, donc une communauté est un espace tridimensionnel et un fragment d'espace est une espèce.

Les indicateurs de EN seront tels que la largeur EN, le chevauchement EN, la dimensionnalité EN. La « largeur » de l'EN peut être appelée la taille - l'étendue de l'hypervolume de l'EN. La largeur de l'EN devrait augmenter à mesure que la disponibilité des ressources diminue et augmenter avec la taille de l'animal.

Selon Hutchinson, EN englobe un hypervolume qui comprend toute la gamme des conditions dans lesquelles un organisme peut se reproduire avec succès.

Le chevauchement de niche se produit lorsque deux organismes utilisent les mêmes ressources. Ceux. chaque hypervolume dimensionnel comprend une partie d'un autre, ou certains points des ensembles qui composent l'EN réalisé sont identiques. Un chevauchement complet des EN se produit si deux organismes ont des EN identiques. Des cas logiques sont possibles lorsque :

1. Un EN est dans un autre. Deux résultats sont alors possibles à partir des processus de compétition : soit le déplacement d'une espèce par une autre, soit une espèce existe avec une utilisation incomplète des ressources communes avec une autre espèce. Le résultat de la compétition dépend de la capacité compétitive de l'espèce.

2. EN superposés d'égale largeur, dans lesquels la concurrence est la même dans toutes les directions.

3. EN superposés de largeur inégale dans lesquels la concurrence est inégale dans deux directions.

4. Contact de EN en l'absence de concurrence directe. Mais ce tableau est une conséquence de l’ancienne compétition entre espèces.

5. Division de EN dans laquelle il est difficile de supposer une compétition entre espèces.

FR évoluer dans le temps en fonction des changements de l'environnement : physique et biotique. Les changements temporaires en EN sont considérés à deux niveaux : au niveau des changements à court terme, au niveau des changements à long terme.

FR peut également changer au cours de la vie d'un organisme. Mais l’évolution de l’EN est difficile à documenter, mais ne suscite pas de doutes.

Les observations sur la nature des relations concurrentielles sont plus difficiles qu'en laboratoire (Gauze, 1934). Cependant, des relations de compétition surviennent souvent et jouent un rôle particulier dans la formation des communautés. Il existe un ensemble de preuves suggérant que la compétition a eu lieu ou est en cours dans les populations naturelles :

n les résultats d'études sur l'écologie d'espèces étroitement apparentées vivant dans le même habitat ;

n faits de « changement » de caractères dans les espèces ;

n des données sur la composition taxonomique des communautés.

Conférence Sujet : Consortiums - unités structurelles et fonctionnelles des communautés. Structure trophique des communautés.

Objectif : connaître les principes d'organisation, de fonctionnement et d'évolution des consortiums en tant qu'unités morphologiques et fonctionnelles des communautés, l'organisation de la structure trophique des communautés.

Plan de la conférence

1. Consortiums - structure et classification.

2. Changements dans les consortiums au fil du temps.

3. Caractéristiques de la structure trophique des communautés.

1. Traduit du grec, « consortio » signifie communauté, combinaison. Un consortium est une combinaison de populations d'une espèce centrale et de populations d'autres organismes. Du point de vue de Beklemishev et Lavrenko, un consortium est une unité morphologique et fonctionnelle d'une communauté.

La structure du consortium comprend un noyau - une population de plantes ou d'animaux, ainsi que des consorts - des groupes d'organismes associés par leur activité vitale à l'espèce centrale. Les consorts peuvent être d'ordres différents, mais plus les organismes sont éloignés du centre du consortium, moins ils sont significatifs et spécifiques pour le consortium.

Deux approches pour comprendre les consortiums ont émergé : soit un individu, soit une population est considéré comme le noyau du consortium. À cet égard, trois types de consortiums sont indiqués :

n consortium individuel (Beklemishev) ;

n consortium de population (Lavrenko) ;

n consortium d'espèces - le consortium est considéré dans l'ensemble de l'aire de répartition et son isolement est irréaliste.

Les consortiums peuvent être divisés en fonction de la position de l'organisme central en intracentriques et extracentriques, ainsi qu'en autotrophes et hétérotrophes. Selon le rôle du consortium dans la communauté, ils sont divisés en édifiants, dominants et dépendants.

Le concept de « limites de consortium » ne doit pas être compris comme les connexions d'une espèce donnée dans l'ensemble de son habitat. Le consortium couvre uniquement les connexions directes des espèces productrices centrales (ou hétérotrophes) au sein d'une biocénose ou de ses divisions structurelles.

Un consortium est un biosystème soutenu par des connexions consortiales, parmi lesquelles :

1. les connexions et consorts trophiques, qui sont des biotrophes et des saprotrophes ;

2. connexions topiques - substrat, mécanique, locataire.

2. Rabotnov a bien étudié les processus dynamiques au sein des consortiums. Ils sont répartis en :

1. changements saisonniers en consortiums;

2. changements de fluctuation ;

3. les changements successoraux ;

4. changements ontogènes dans les consortiums ;

5. changements évolutifs.

3. Le concept de « consortium » est étroitement lié à la représentation de la structure trophique des communautés, du fait de la mise en œuvre de connexions intra-consortium. La structure trophique ou alimentaire des communautés comprend les notions de « niveau trophique », de « chaînes alimentaires », de « réseaux alimentaires », d'« énergie », de « productivité », de « produits ».

Dans une communauté, il y a toujours un flux continu de substances contenant de l'énergie. L'énergie est une mesure quantitative du mouvement et de l'interaction de tous types de matière. L’existence d’un écosystème n’est possible qu’avec un afflux d’énergie venant de l’extérieur, comme tout système dissipatif. Toutes les communautés obéissent aux 1ère et 2ème lois de la thermodynamique. Ces mécanismes assurent le retour à un état stable du système. En régime permanent, le transfert d'énergie s'effectue dans un sens et à vitesse constante, ce qui correspond au principe de stabilité.

Les niveaux trophiques de la communauté sont divisés en niveaux autotrophes et hétérotrophes, subdivisés en un certain nombre de sous-niveaux dont les plus importants sont les producteurs, les consommateurs (de différents ordres) et les décomposeurs. Les organismes à ces sous-niveaux forment des chaînes et des réseaux alimentaires. Parmi les chaînes trophiques, les organismes sont regroupés en chaînes alimentaires de pâturage et détritiques.

Plus le niveau trophique est élevé, plus le débit d’énergie est faible et une partie de celle-ci est perdue. La loi de Lindemann (1940) établit les schémas de perte d'énergie et de matière lors de la transition d'un maillon de la chaîne alimentaire à un autre.

L'expression des relations alimentaires (et énergétiques) dans une communauté sont des pyramides du nombre d'organismes à chaque niveau trophique, des pyramides de biomasse, des pyramides d'énergie. C. Elton (1927) a formulé la règle des pyramides écologiques.

La dimension temporelle est prise en compte pour déterminer la production et la productivité des communautés. La production et la productivité sont divisées en brut et net. À leur tour, la production et la productivité brutes et nettes sont créées par les producteurs - ce sont des indicateurs primaires, et par les consommateurs - des indicateurs secondaires.

Le concept de « récolte » est interprété comme une production primaire pure non consommée par les hétérotrophes. Une personne s'efforce d'obtenir un rendement important en produits en prenant les mesures suivantes :

n augmenter la production primaire brute en réalisant des travaux de sélection ;

n compenser les coûts des plantes (animaux) pour la respiration et d'autres processus.

De plus, une distinction est faite entre les produits intermédiaires et finaux dans la communauté.

Sur la base des indicateurs de production et de productivité, les communautés sont divisées en communautés hautement productives, moyennement productives et faiblement productives.

Sujet de conférence : Dynamique communautaire : succession et fluctuations

Objectif : découvrir l'essence des processus dynamiques dans les biogéocénoses en tant que systèmes dynamiques ouverts

Plan de la conférence

1. Idées sur les changements de fluctuation dans les communautés.

2. Successions - types et brèves caractéristiques.

3. Modèles de succession. Concept de point culminant.

1. La dynamique communautaire est le changement des communautés au fil du temps. Il est divisé en directions vectorisées et directions non vectorisées.

Il existe trois grandes classes de dynamiques de cénose : les perturbations des communautés, la succession et l'évolution des communautés.

Les fluctuations sont des changements non directionnels (non vectorisés), réversibles et à court terme dans les communautés. Typologie des fluctuations :

1. fluctuations climatogènes ;

2. fluctuations phytogéniques ;

3. zoogène ;

4. anthropique.

2. Les successions sont des changements dirigés (vectorisés), souvent irréversibles, à assez long terme dans les communautés.

La succession se produit sous l'influence de la communauté, c'est-à-dire biote. L'environnement physique détermine uniquement la nature de la succession, la vitesse et les limites du développement communautaire.

La succession est le développement ordonné d'un écosystème associé à un changement dans la structure des espèces de la communauté, et elle est toujours dirigée, c'est-à-dire prévisible.

L'apogée de la succession est l'émergence d'un écosystème stable avec une biomasse maximale et des interactions interspécifiques maximales. Le résultat de la succession est l'établissement d'un équilibre entre la communauté biotique et l'environnement physique, c'est-à-dire émergence de la communauté climax.

Les schémas de succession suivants ont été établis :

1. avec les progrès de la succession, la diversité des espèces, la biomasse et l’augmentation de la productivité ;

2. les processus de succession commencent dans la communauté pionnière - instables et instables ;

3. les relations entre les organismes de la communauté sont renforcées ;

4. le nombre d'EN gratuits diminue ;

5. les processus de circulation des substances et le flux d'énergie augmentent.

Les types de successions suivants sont connus.

1. Par échelle de temps : rapide, moyen, lent, très lent.

2. Selon le degré de constance du processus : constant et intermittent.

3. Par origine : primaire et secondaire.

4. Par la nature des changements dans la structure et la composition des espèces : progressif, régressif.

5. Selon l'anthropogénicité : anthropique et naturelle.

6. Pour des raisons provoquant des changements successoraux : allogéniques (géitogenèse et hologèse), autogènes (syngenèse et endoécogenèse).

3. Toute la diversité des successions se résume à quatre modèles fondamentaux de succession. Ces modèles ont été proposés par J. Canal et P. Slater (1977).

1. Modèle favorable - un changement d'espèce est associé à une amélioration progressive des conditions environnementales.

2. Modèle de tolérance - la communauté habite des lieux avec des conditions d'existence initialement favorables et il y a une consommation progressive des ressources, une détérioration des conditions environnementales et une concurrence accrue.

3. Modèle d'inhibition - correspond à une succession régressive, lorsque le processus est suspendu en raison de l'émergence d'espèces qui créent des conditions impropres à la vie de nouvelles espèces.

4. Modèle de neutralité - il correspond à la succession, dans laquelle les changements dans les phytocénoses se produisent en tant que processus de population, et le rôle de l'interaction entre les populations est insignifiant. Successions rarissimes.

Les modèles de succession décrits ne couvrent pas toute la diversité des mécanismes possibles des processus de modifications autogènes des cénoses. Au cours des successions, les schémas peuvent changer. Des schémas de succession encore plus complexes sont possibles, lorsque les successions se produisent en parallèle tout au long du processus. différents modèles. Selon les données modernes, la succession est comprise comme un processus stochastique dans lequel le schéma de changement des espèces ne peut être prédit qu'en moyenne sur la base d'une généralisation d'un grand nombre de séries empiriques de succession.

Les écologistes américains Clements ont développé le concept de climax au début du siècle dernier. Selon le scientifique, au sein d'une même zone climatique, toutes les communautés au cours de la succession devraient converger vers une communauté climacique. La cénose climacique se forme très lentement - des milliers d'années ont permis la possibilité de divers écarts par rapport au climax possible. Son concept de monoclimax était soutenu par peu de scientifiques.

Nichols et Tansley (1917, 1935) ont soutenu la théorie du polyclimax : dans une zone climatique, les cénoses de différents habitats changent au cours de la succession, mais ne convergent pas vers un seul type.

Dans les années 50 du siècle dernier, Whittaker a proposé une troisième version du concept de point culminant : le continuum point culminant. Il croyait qu'il y avait des transitions entre les communautés climaciques, de sorte que le nombre de coaimaxes dans un polyclimax tend vers l'infini. Actuellement, le point culminant n'est pas absolutisé, mais est compris comme une tendance à former des communautés de type zonal.

Sujet de conférence : Homéostasie des communautés

Objectif : identifier les conditions de maintien des équilibres dynamiques dans les communautés

Plan de la conférence

1. Concepts de durabilité et de stabilité des communautés.

2. Principes de l'équilibre homéostatique.

1. L'homéostasie est un état d'équilibre dynamique dans les écosystèmes, caractérisant les propriétés des écosystèmes d'auto-entretien et d'autorégulation.

Outre l’équilibre homéostatique, les écosystèmes sont caractérisés par des états de stabilité, de durabilité, d’élasticité et de plasticité.

La stabilité est la capacité d'un écosystème à maintenir sa structure et ses caractéristiques fonctionnelles lorsqu'il est exposé à des facteurs externes.

Conférence n°6. Écosystèmes artificiels

Écosystèmes naturels et artificiels

Dans la biosphère, en plus des biogéocénoses et des écosystèmes naturels, il existe des communautés créées artificiellement par l'activité économique humaine - les écosystèmes anthropiques.

Écosystèmes naturels Ils se distinguent par une diversité d'espèces importante, existent depuis longtemps, sont capables de s'autoréguler et possèdent une grande stabilité et résilience. La biomasse et les nutriments créés en eux restent et sont utilisés au sein des biocénoses, enrichissant leurs ressources.

Écosystèmes artificiels – les agrocénoses (champs de blé, de pommes de terre, potagers, fermes avec pâturages adjacents, étangs piscicoles, etc.) ne représentent qu'une petite partie de la surface terrestre, mais fournissent environ 90 % de l'énergie alimentaire.

Le développement de l'agriculture depuis l'Antiquité s'est accompagné d'une destruction complète du couvert végétal sur de vastes zones afin de laisser place à un petit nombre d'espèces sélectionnées par l'homme et les plus adaptées à l'alimentation.

Cependant, l’activité humaine dans la société agricole s’est initialement inscrite dans le cycle biochimique et n’a pas modifié le flux d’énergie dans la biosphère. Dans la production agricole moderne, l'utilisation de l'énergie synthétisée lors du travail mécanique de la terre, l'utilisation d'engrais et de pesticides ont fortement augmenté. Cela perturbe l’équilibre énergétique global de la biosphère, ce qui peut entraîner des conséquences imprévisibles.

Comparaison des écosystèmes anthropiques naturels et simplifiés

(d'après Miller, 1993)

Écosystèmes artificiels

Agroécosystèmes

Agroécosystème(du grec agros - champ) - une communauté biotique créée et régulièrement entretenue par l'homme afin d'obtenir des produits agricoles. Comprend généralement un ensemble d'organismes vivant sur des terres agricoles.

Les agroécosystèmes comprennent les champs, les vergers, les potagers, les vignobles, les grands complexes d'élevage avec des pâturages artificiels adjacents.

Fonctionnalité agroécosystèmes - faible fiabilité écologique, mais productivité élevée d'une (plusieurs) espèces ou variétés de plantes ou d'animaux cultivés. Leur principale différence avec les écosystèmes naturels réside dans leur structure simplifiée et leur composition en espèces appauvrie.

Les agroécosystèmes sont différents des écosystèmes naturels un certain nombre de fonctionnalités:

1. La diversité des organismes vivants y est fortement réduite pour obtenir la production la plus élevée possible.

Dans un champ de seigle ou de blé, en plus de la monoculture de céréales, on ne trouve que quelques types de mauvaises herbes. Sur une prairie naturelle biodiversité nettement plus élevée, mais la productivité biologique est plusieurs fois inférieure à celle du champ ensemencé.

La régulation artificielle du nombre de ravageurs est, pour l’essentiel, une condition nécessaire au maintien des agroécosystèmes. Ainsi, dans la pratique agricole, des moyens puissants sont utilisés pour supprimer le nombre d’espèces indésirables : pesticides, herbicides, etc. Les conséquences environnementales de ces actions entraînent cependant un certain nombre d'effets indésirables autres que ceux pour lesquels elles sont utilisées.

2. Les espèces de plantes agricoles et d'animaux dans les agroécosystèmes sont obtenues à la suite d'une sélection artificielle plutôt que naturelle et ne peuvent résister à la lutte pour l'existence avec les espèces sauvages sans le soutien humain.

Il en résulte un fort rétrécissement de la base génétique des cultures agricoles, extrêmement sensibles à la prolifération massive de ravageurs et de maladies.

3. Les agroécosystèmes sont plus ouverts : la matière et l'énergie y sont extraites avec les cultures, les produits de l'élevage, mais aussi à la suite de la destruction des sols.

Dans les biocénoses naturelles, la production végétale primaire est consommée dans de nombreuses chaînes alimentaires et retourne à nouveau dans le système du cycle biologique sous forme de dioxyde de carbone, d'eau et d'éléments nutritifs minéraux.

En raison de la récolte constante et de la perturbation des processus de formation du sol, avec la culture à long terme de la monoculture sur les terres cultivées, une diminution progressive de la fertilité du sol se produit. Cette situation en écologie est appelée loi des rendements décroissants .

Ainsi, pour une agriculture prudente et rationnelle, il est nécessaire de prendre en compte l’épuisement des ressources du sol et de maintenir la fertilité des sols à l’aide d’une technologie agricole améliorée, d’une rotation rationnelle des cultures et d’autres techniques.

Le changement du couvert végétal dans les agroécosystèmes ne se produit pas naturellement, mais par la volonté de l'homme, ce qui n'a pas toujours un effet positif sur la qualité des facteurs abiotiques qui y sont inclus. Cela est particulièrement vrai pour la fertilité des sols.

Différence principale agroécosystèmes issus d'écosystèmes naturels - obtenir de l'énergie supplémentaire pour un fonctionnement normal.

L’énergie supplémentaire fait référence à tout type d’énergie introduite dans les agroécosystèmes. Il peut s'agir de la force musculaire des humains ou des animaux, de divers types de carburants pour faire fonctionner les machines agricoles, des engrais, des pesticides, des pesticides, de l'éclairage supplémentaire, etc. La notion d’« énergie supplémentaire » inclut également les nouvelles races d’animaux domestiques et les variétés de plantes cultivées introduites dans la structure des agroécosystèmes.

Il convient de noter que les agroécosystèmes sont communautés très fragiles. Ils ne sont pas capables de s'auto-guérir et de s'autoréguler, et sont exposés à la menace de mort due à la reproduction massive de ravageurs ou de maladies.

La raison de cette instabilité est que les agrocénoses sont composées d'une (monoculture) ou, moins souvent, d'un maximum de 2 à 3 espèces. C'est pourquoi n'importe quelle maladie, n'importe quel ravageur peut détruire une agrocénose. Cependant, les gens simplifient délibérément la structure de l'agrocénose afin d'obtenir un rendement de production maximal. Les agrocénoses, bien plus que les cénoses naturelles (forêts, prairies, pâturages), sont sensibles à l'érosion, au lessivage, à la salinisation et à l'invasion de ravageurs. Sans participation humaine, les agrocénoses des cultures céréalières et maraîchères n'existent pas plus d'un an, les plants de baies - 3-4, les cultures fruitières - 20-30 ans. Ensuite, ils se désintègrent ou meurent.

L'avantage des agrocénoses Les écosystèmes naturels sont confrontés à la production de nourriture nécessaire à l’homme et à de grandes opportunités d’augmentation de la productivité. Cependant, ils ne sont mis en œuvre qu'avec un souci constant de la fertilité des terres, en fournissant de l'humidité aux plantes, en protégeant les populations cultivées, les variétés et races de plantes et d'animaux des effets néfastes de la flore et de la faune naturelles.

Tous les agroécosystèmes de champs, jardins, prairies de pâturage, potagers et serres créés artificiellement dans la pratique agricole sont systèmes spécifiquement pris en charge par les humains.

Par rapport aux communautés qui se développent dans les agroécosystèmes, l'accent évolue progressivement en lien avec le développement général des connaissances environnementales. À la place des idées sur la nature fragmentaire des connexions coénotiques et la simplification extrême des agrocénoses, émerge une compréhension de leur organisation systémique complexe, où les humains n'influencent de manière significative que les liens individuels, et où le système dans son ensemble continue de se développer selon les lois naturelles.

D'un point de vue écologique, il est extrêmement dangereux de simplifier l'environnement naturel de l'homme, en transformant l'ensemble du paysage en un paysage agricole. La principale stratégie pour créer un paysage hautement productif et durable devrait être de préserver et de renforcer sa diversité.

Outre le maintien de champs hautement productifs, il convient de veiller tout particulièrement à préserver les zones protégées qui ne sont pas soumises à l'impact anthropique. Les réserves avec une riche diversité d’espèces sont une source d’espèces pour les communautés qui se rétablissent successivement.

Steppe, forêt de feuillus, marais, aquarium, océan, champ - n'importe quel élément de cette liste peut être considéré comme un exemple d'écosystème. Dans notre article, nous révélerons l'essence de ce concept et examinerons ses composantes.

Communautés écologiques

L'écologie est une science qui étudie toutes les facettes des relations entre les organismes vivants dans la nature. Le sujet de son étude n’est donc pas l’individu et les conditions de son existence. L'écologie examine la nature, le résultat et la productivité de leur interaction. Ainsi, l'ensemble des populations détermine les caractéristiques fonctionnelles d'une biocénose, qui comprend un certain nombre d'espèces biologiques.

Après le drainage et le labour intensifs des zones humides au XXe siècle, il en reste très peu, notamment à l'intérieur du pays. En gros, la superficie occupée par les zones humides a été divisée par 20 et ne couvre que 0,1 % du territoire bulgare.

Les principales espèces adaptées aux besoins énergétiques sont les roseaux, roseaux, arbustes et autres. Aux meilleures valeurs énergétiques après analyse, un compte-gouttes est réalisé, qui présente également la plus faible teneur en cendres. La recherche montre que l'extraction et la transformation séparées de la biomasse en différents types aucun granulé n'est nécessaire, mais les différents types de biomasse mélangés à l'opposé produisent des granulés de la plus haute qualité avec la meilleure énergie de combustion. La division de la biomasse par espèce n’est pas économiquement réalisable.

Mais dans des conditions naturelles, les populations interagissent non seulement entre elles, mais également avec diverses conditions environnementales. Une telle communauté écologique est appelée un écosystème. Le terme biogéocénose est également utilisé pour désigner ce concept. Un aquarium miniature et la vaste taïga sont un exemple d'écosystème.

Ecosystème : définition du concept

Comme vous pouvez le constater, l’écosystème est un concept assez large. D'un point de vue scientifique, cette communauté est une combinaison d'éléments de la nature vivante et du milieu abiotique. Considérez quelque chose comme la steppe. Il s’agit d’une zone herbeuse ouverte avec des plantes et des animaux qui se sont adaptés aux conditions d’hivers froids et peu enneigés et d’étés chauds et secs. Au cours de leur adaptation à la vie dans la steppe, ils ont développé un certain nombre de mécanismes d'adaptation.

Épuration de l’eau Les zones agricoles jouent aussi rôle important dans l’eau en circulation en rétablissant l’approvisionnement en eau et en rechargeant les nappes phréatiques. Leur capacité à purifier l’eau qui les traverse est particulièrement précieuse. Ce n’est pas un hasard si de nombreuses stations d’épuration simulant des marécages naturels sont construites dans de nombreux endroits du monde. Par exemple, les zones humides jouent un rôle très important dans la prévention des inondations en recevant et en retenant la majeure partie des eaux. eaux de surface en présence de fortes pluies.

La création de biolagas thérapeutiques est particulièrement adaptée au traitement des eaux usées dans les petites agglomérations. Les valeurs des eaux traitées correspondent aux valeurs requises pour le rejet des eaux usées traitées conformément à la législation nationale en la matière.

Ainsi, de nombreux rongeurs réalisent des passages souterrains dans lesquels ils stockent des réserves de céréales. Certaines plantes des steppes ont une modification de pousse appelée bulbe. C'est typique des tulipes, des crocus et des perce-neige. En deux semaines, alors qu'il y a suffisamment d'humidité au printemps, leurs pousses ont le temps de pousser et de fleurir. Et ils survivent à la période souterraine défavorable, se nourrissant des nutriments et de l’eau précédemment stockés dans le bulbe charnu.

Les coûts financiers de construction et d’entretien de telles installations sont parfois inférieurs à ceux des installations de traitement conventionnelles. Création de zones humides artificielles. Les zones humides industrielles sont des systèmes conçus et construits pour utiliser les fonctions naturelles de la végétation des zones humides, des sols et de leurs populations microbiennes pour traiter les eaux de surface, les eaux souterraines ou les cours d'eau.

Le processus naturel de développement des écosystèmes humides implique le remplissage progressif des zones humides en matière organique et leur transformation en prairie humide ou en forêt, selon la zone climatique. Dans des écosystèmes intacts, ce processus peut durer des milliers d’années.

Les plantes céréalières ont une autre modification souterraine de la pousse : le rhizome. Ses entre-nœuds allongés stockent également des substances. Des exemples de céréales des steppes sont le brome, le pâturin, le dactyle, la fétuque et l'agrostide. Une autre caractéristique est les feuilles étroites, qui empêchent une évaporation excessive.

En pratique, en raison de la pollution anthropique de l'eau, ce processus est considérablement accéléré. C'est le cas de la baie de Kaikoosha Bay, dans le parc naturel de Persina, où les eaux entrantes sont hautement organiques. Par conséquent, l’élimination de la matière organique de l’écosystème élimine cette période de remplissage et de disparition des zones humides, la maintient en place plus longtemps et la revitalise.

L'élimination de la matière organique peut se faire de diverses manières : élimination et élimination de la couche supérieure de boues organiques, élimination de diverses espèces de l'écosystème aquatique, brûlage de la végétation, etc. La pratique montre que l’écosystème le plus efficace et le moins destructeur consiste à faucher les coquelicots et les roseaux et à les retirer des zones humides.

Classification des écosystèmes

Comme on le sait, les limites d'un écosystème sont déterminées par une phytocénose - une communauté végétale. Cette fonctionnalité est également utilisée pour classer ces communautés. Ainsi, une forêt est un écosystème naturel dont les exemples sont très divers : chêne, tremble, tropical, bouleau, sapin, tilleul, charme.

De cette manière, des dizaines de tonnes de matière organique par hectare peuvent être exportées chaque année de l'écosystème sans nuire au fonctionnement de l'écosystème ni perturber la biodiversité qui l'entoure, puisque la culture de la canne et du pavot se produit principalement pendant les mois d'hiver. basses températures permettre l’introduction d’équipements mécanisés.

Production de pellets et briquettes à partir de biomasse issue des zones humides. La production de pellets de biomasse est une industrie qui relève du secteur de l’énergie en tant que source de chaleur et d’électricité. Actuellement, la fabrication de pellets est considérée comme une activité prometteuse avec un retour sur investissement à court terme.

Une autre classification est basée sur des caractéristiques zonales ou climatiques. Un tel exemple d'écosystème est une communauté de plateau ou de côte maritime, des déserts rocheux ou sableux, une plaine inondable ou des prairies subalpines. La totalité de ces communautés de divers types constitue la coquille globale de notre planète - la biosphère.

La seule façon d’atteindre zéro effet de serre et zéro émission est d’utiliser la biomasse usée pour le composant combustible, c’est-à-dire la combustion, afin de générer autant de dioxyde de carbone que la plante a absorbé de l’atmosphère pendant ses phases de croissance.

Les pellets sont des produits fabriqués à partir de la compression de bois ou de déchets agricoles, en l'occurrence de la biomasse issue de zones humides, sans substances collantes. Ce sont de petits cylindres fabriqués à partir de hypertension artérielle et la température.

Ainsi, la lignine chaude agit comme une colle qui maintient les granules en place lors de leur pressage. La teneur en cendres est nettement inférieure à celle des briquettes de charbon et même du bois de chauffage. Cela signifie que lorsqu'une tonne de pellets brûle, il ne reste que 10 kg de cendres.

Écosystème naturel : exemples

Il existe également des biogéocénoses naturelles et artificielles. Les communautés du premier type fonctionnent sans intervention humaine. Un écosystème naturel vivant, dont les exemples sont assez nombreux, a une structure cyclique. Cela signifie que la production primaire des plantes renvoie à nouveau au système de circulation des substances et de l'énergie. Et ce malgré le fait qu’il passe nécessairement par des chaînes alimentaires diverses.

Les pellets sont encore un nouveau combustible sur le marché bulgare, principalement en raison de coûts d'investissement élevés et d'un pouvoir d'achat inférieur à celui des pays de l'UE. Cependant, les efforts des producteurs locaux de pellets devraient stimuler le développement économique et améliorer le niveau de vie dans les années à venir en créant des attentes économiques élevées en raison de la productivité plus élevée de cette énergie.

Depuis plusieurs années, le marché bulgare propose appareils automatiques pour brûler les déchets de biomasse - chaudières et cheminées à pellets. Les déchets de ces appareils lors de la combustion d'un mélange de biomasse ne dépassent pas 3 %. Le plus grand défi est de créer des mécanismes économiques et des programmes de collecte et de récupération de la biomasse qui soutiennent les objectifs de conservation et de gestion de la biodiversité et la restauration des zones humides drainées ou détruites.

Agrobiocénoses

En utilisant les ressources naturelles, l’homme a créé de nombreux écosystèmes artificiels. Des exemples de telles communautés sont les agrobiocénoses. Il s’agit notamment des champs, des potagers, des vergers, des pâturages, des serres et des plantations forestières. Les agrocénoses sont créées pour obtenir des produits agricoles. Ils contiennent les mêmes éléments de chaînes alimentaires que l’écosystème naturel.

Projet de démonstration pour chauffer la biomasse des zones humides. Le parc naturel de Persina est un site de haute valeur de conservation. Il comprend le plus grand site Ramsar de Bulgarie, caractérisé par 475 espèces de plantes de grande taille et plus de 200 espèces d'oiseaux. Les écosystèmes les plus importants du parc sont les forêts des plaines inondables le long du Danube et les marais de l'intérieur.

Ils prennent le relais un grand nombre de carbone, surtout s’ils sont entretenus et gérés de manière cohérente. Le projet a été mis en œuvre avec l'aide du Programme de petits projets du Fonds pour l'environnement mondial. Le bâtiment du siège du parc est l'un des rares organismes gouvernementaux dans le pays qui ont introduit un système de chauffage alternatif basé sur l'utilisation de la biomasse des zones humides, qui sont des sources d'énergie entièrement locales.

Les producteurs d'agrocénoses sont à la fois des plantes cultivées et des plantes adventices. Les rongeurs, prédateurs, insectes, oiseaux sont des consommateurs, ou consommateurs de matière organique. Les bactéries et les champignons représentent un groupe de décomposeurs. Une particularité des agrobiocénoses est la participation obligatoire de l'homme, qui constitue un maillon nécessaire et crée les conditions de la productivité de l'écosystème artificiel.

Comparaison des écosystèmes naturels et artificiels

Les écosystèmes artificiels, dont nous avons déjà examiné des exemples, présentent un certain nombre d'inconvénients par rapport aux écosystèmes naturels. Ces derniers se distinguent par leur stabilité et leur capacité à s’autoréguler. Mais des agrobiocénoses sans participation humaine pendant longtemps ne peut pas exister. Ainsi, un champ de blé ou un jardin de cultures maraîchères produit indépendamment pendant un an au maximum, des plantes herbacées vivaces - environ trois. Le détenteur du record à cet égard est le jardin, dont les cultures fruitières sont capables de se développer de manière indépendante jusqu'à 20 ans.

Les écosystèmes naturels ne reçoivent que de l'énergie solaire. Les humains en introduisent des sources supplémentaires dans les agrobiocénoses sous forme de travail du sol, d’engrais, d’aération et de lutte contre les mauvaises herbes et les ravageurs. Il existe cependant de nombreux cas où l’activité économique humaine a entraîné des conséquences défavorables : salinisation et engorgement des sols, désertification des territoires, pollution des milieux naturels.

Écosystèmes urbains

Au stade actuel de développement, l’homme a déjà apporté des changements importants à la composition et à la structure de la biosphère. On distingue donc une coquille distincte, directement créée par l'activité humaine. C'est ce qu'on appelle la noosphère. Récemment, un concept tel que l'urbanisation s'est largement développé - le rôle croissant des villes dans la vie humaine. Plus de la moitié de la population de notre planète y vit déjà.

L'écosystème urbain a ses propres caractéristiques distinctives. Le rapport des éléments qu'ils contiennent est perturbé puisque la régulation de tous les processus associés à la transformation des substances et de l'énergie est effectuée exclusivement par l'homme. Tout en créant pour lui-même tous les avantages possibles, il crée également de nombreuses conditions défavorables. L'air pollué, les problèmes de transport et de logement, les taux de morbidité élevés et le bruit constant affectent négativement la santé de tous les habitants de la ville.

Qu'est-ce que la succession

Très souvent, des changements successifs se produisent au sein d’un même domaine : ce phénomène est appelé succession. Un exemple classique de changement dans un écosystème est l’apparition d’un conifère à sa place. A cause de l'incendie, seules les graines sont conservées dans le territoire occupé. Mais il leur faut beaucoup de temps pour germer. Par conséquent, d'abord, une végétation herbacée apparaît sur le site de l'incendie. Au fil du temps, il est remplacé par des arbustes, qui à leur tour sont remplacés. De telles successions sont dites secondaires. Ils surviennent sous l'influence de facteurs naturels ou d'activités humaines. Dans la nature, on les trouve assez souvent.

Les successions primaires sont associées au processus de formation du sol. C'est typique des zones dépourvues de vie. Par exemple, roches, sables, pierres, loams sableux. Dans ce cas, les conditions de formation du sol se présentent d'abord, et ensuite seulement les composants restants de la biogéocénose apparaissent.

Ainsi, un écosystème est une communauté qui comprend des éléments biotiques et ils sont en étroite interaction et sont reliés par la circulation de substances et d'énergie.

Conférence n°5. Écosystèmes artificiels

5.1 Écosystèmes naturels et artificiels

Dans la biosphère, en plus des biogéocénoses et des écosystèmes naturels, il existe des communautés créées artificiellement par l'activité économique humaine - les écosystèmes anthropiques.

Les écosystèmes naturels se distinguent par une diversité d’espèces importante, existent depuis longtemps, sont capables de s’autoréguler et présentent une grande stabilité et résilience. La biomasse et les nutriments créés en eux restent et sont utilisés au sein des biocénoses, enrichissant leurs ressources.

Les écosystèmes artificiels - agrocénoses (champs de blé, de pommes de terre, potagers, fermes avec pâturages adjacents, étangs piscicoles, etc.) représentent une petite partie de la surface terrestre, mais fournissent environ 90 % de l'énergie alimentaire.

Le développement de l'agriculture depuis l'Antiquité s'est accompagné d'une destruction complète du couvert végétal sur de vastes zones afin de laisser place à un petit nombre d'espèces sélectionnées par l'homme et les plus adaptées à l'alimentation.

Cependant, l’activité humaine dans la société agricole s’est initialement inscrite dans le cycle biochimique et n’a pas modifié le flux d’énergie dans la biosphère. Dans la production agricole moderne, l'utilisation de l'énergie synthétisée lors du travail mécanique de la terre, l'utilisation d'engrais et de pesticides ont fortement augmenté. Cela perturbe l’équilibre énergétique global de la biosphère, ce qui peut entraîner des conséquences imprévisibles.

Comparaison des écosystèmes anthropiques naturels et simplifiés

(d'après Miller, 1993)

5.2 Écosystèmes artificiels

5.2.1 Agroécosystèmes

Agroécosystème(du grec agros - champ) - une communauté biotique créée et régulièrement entretenue par l'homme afin d'obtenir des produits agricoles. Comprend généralement un ensemble d'organismes vivant sur des terres agricoles.

Les agroécosystèmes comprennent les champs, les vergers, les potagers, les vignobles, les grands complexes d'élevage avec des pâturages artificiels adjacents.

Une caractéristique des agroécosystèmes est une faible fiabilité écologique, mais une productivité élevée d'une (plusieurs) espèces ou variétés de plantes ou d'animaux cultivés. Leur principale différence avec les écosystèmes naturels réside dans leur structure simplifiée et leur composition en espèces appauvrie.

Les agroécosystèmes sont différents des écosystèmes naturels un certain nombre de fonctionnalités:

1. La diversité des organismes vivants y est fortement réduite pour obtenir la production la plus élevée possible.

Dans un champ de seigle ou de blé, en plus de la monoculture de céréales, on ne trouve que quelques types de mauvaises herbes. Dans une prairie naturelle, la diversité biologique est beaucoup plus élevée, mais la productivité biologique est plusieurs fois inférieure à celle d'un champ ensemencé.

La régulation artificielle du nombre de ravageurs est, pour l’essentiel, une condition nécessaire au maintien des agroécosystèmes. Ainsi, dans la pratique agricole, des moyens puissants sont utilisés pour supprimer le nombre d’espèces indésirables : pesticides, herbicides, etc. Les conséquences environnementales de ces actions entraînent cependant un certain nombre d'effets indésirables autres que ceux pour lesquels elles sont utilisées.

2. Les espèces de plantes agricoles et d'animaux dans les agroécosystèmes sont obtenues à la suite d'une sélection artificielle plutôt que naturelle et ne peuvent résister à la lutte pour l'existence avec les espèces sauvages sans le soutien humain.

Il en résulte un fort rétrécissement de la base génétique des cultures agricoles, extrêmement sensibles à la prolifération massive de ravageurs et de maladies.

3. Les agroécosystèmes sont plus ouverts : la matière et l'énergie y sont extraites avec les cultures, les produits de l'élevage, mais aussi à la suite de la destruction des sols.

Dans les biocénoses naturelles, la production végétale primaire est consommée dans de nombreuses chaînes alimentaires et retourne à nouveau dans le système du cycle biologique sous forme de dioxyde de carbone, d'eau et d'éléments nutritifs minéraux.

En raison de la récolte constante et de la perturbation des processus de formation du sol, avec la culture à long terme de la monoculture sur les terres cultivées, une diminution progressive de la fertilité du sol se produit. Cette situation en écologie est appelée loi des rendements décroissants .

Ainsi, pour une agriculture prudente et rationnelle, il est nécessaire de prendre en compte l’épuisement des ressources du sol et de maintenir la fertilité des sols à l’aide d’une technologie agricole améliorée, d’une rotation rationnelle des cultures et d’autres techniques.

Le changement du couvert végétal dans les agroécosystèmes ne se produit pas naturellement, mais par la volonté de l'homme, ce qui n'a pas toujours un effet positif sur la qualité des facteurs abiotiques qui y sont inclus. Cela est particulièrement vrai pour la fertilité des sols.

Différence principale agroécosystèmes issus d'écosystèmes naturels - obtenir de l'énergie supplémentaire pour un fonctionnement normal.

L’énergie supplémentaire fait référence à tout type d’énergie introduite dans les agroécosystèmes. Il peut s'agir de la force musculaire des humains ou des animaux, de divers types de carburants pour faire fonctionner les machines agricoles, des engrais, des pesticides, des pesticides, de l'éclairage supplémentaire, etc. La notion d’« énergie supplémentaire » inclut également les nouvelles races d’animaux domestiques et les variétés de plantes cultivées introduites dans la structure des agroécosystèmes.

Il convient de noter que les agroécosystèmes sont communautés très fragiles. Ils ne sont pas capables de s'auto-guérir et de s'autoréguler, et sont exposés à la menace de mort due à la reproduction massive de ravageurs ou de maladies.

La raison de cette instabilité est que les agrocénoses sont composées d'une (monoculture) ou, moins souvent, d'un maximum de 2 à 3 espèces. C'est pourquoi n'importe quelle maladie, n'importe quel ravageur peut détruire une agrocénose. Cependant, les gens simplifient délibérément la structure de l'agrocénose afin d'obtenir un rendement de production maximal. Les agrocénoses, bien plus que les cénoses naturelles (forêts, prairies, pâturages), sont sensibles à l'érosion, au lessivage, à la salinisation et à l'invasion de ravageurs. Sans participation humaine, les agrocénoses des cultures céréalières et maraîchères n'existent pas plus d'un an, les plants de baies - 3-4, les cultures fruitières - 20-30 ans. Ensuite, ils se désintègrent ou meurent.

L'avantage des agrocénoses Les écosystèmes naturels sont confrontés à la production de nourriture nécessaire à l’homme et à de grandes opportunités d’augmentation de la productivité. Cependant, ils ne sont mis en œuvre qu'avec un souci constant de la fertilité des terres, en fournissant de l'humidité aux plantes, en protégeant les populations cultivées, les variétés et races de plantes et d'animaux des effets néfastes de la flore et de la faune naturelles.

Tous les agroécosystèmes de champs, jardins, prairies de pâturage, potagers et serres créés artificiellement dans la pratique agricole sont systèmes spécifiquement pris en charge par les humains.

Par rapport aux communautés qui se développent dans les agroécosystèmes, l'accent évolue progressivement en lien avec le développement général des connaissances environnementales. À la place des idées sur la nature fragmentaire des connexions coénotiques et la simplification extrême des agrocénoses, émerge une compréhension de leur organisation systémique complexe, où les humains n'influencent de manière significative que les liens individuels, et où le système dans son ensemble continue de se développer selon les lois naturelles.

D'un point de vue écologique, il est extrêmement dangereux de simplifier l'environnement naturel de l'homme, en transformant l'ensemble du paysage en un paysage agricole. La principale stratégie pour créer un paysage hautement productif et durable devrait être de préserver et de renforcer sa diversité.

Outre le maintien de champs hautement productifs, il convient de veiller tout particulièrement à préserver les zones protégées qui ne sont pas soumises à l'impact anthropique. Les réserves avec une riche diversité d’espèces sont une source d’espèces pour les communautés qui se rétablissent successivement.

Caractéristiques comparatives des écosystèmes naturels et des agroécosystèmes

5.2.2.Écosystèmes industriels-urbains

La situation est complètement différente dans les écosystèmes qui incluent des systèmes industriels-urbains : ici, l'énergie combustible remplace complètement l'énergie solaire. Par rapport au flux d’énergie dans les écosystèmes naturels, sa consommation est ici deux à trois ordres de grandeur plus élevée.

En relation avec ce qui précède, il convient de noter que les écosystèmes artificiels ne peuvent exister sans systèmes naturels, tandis que les écosystèmes naturels peuvent exister sans systèmes anthropiques.

Systèmes urbains

Système urbain (urbosystème)- « un système naturel-anthropique instable composé d'objets architecturaux et de construction et d'écosystèmes naturels fortement perturbés » (Reimers, 1990).

À mesure que la ville se développe, ses zones fonctionnelles deviennent de plus en plus différenciées : industriel, résidentiel, parc forestier.

Zones industrielles- ce sont des zones où se concentrent les installations industrielles de diverses industries (métallurgique, chimique, mécanique, électronique, etc.). Ce sont les principales sources de pollution de l’environnement.

Zones résidentielles- ce sont des zones où se concentrent des immeubles d'habitation, des bâtiments administratifs, des équipements culturels et éducatifs, etc.

Parc forestier - Il s'agit d'un espace vert autour de la ville, cultivé par l'homme, c'est-à-dire adapté aux loisirs de masse, aux sports et aux divertissements. Ses tronçons sont également possibles à l'intérieur des villes, mais généralement ici parcs de la ville- des plantations d'arbres dans la ville, occupant des superficies assez vastes et servant également de loisirs aux citoyens. Contrairement aux forêts naturelles et même aux parcs forestiers, les parcs urbains et les petites plantations similaires dans la ville (places, boulevards) ne sont pas des systèmes autonomes et autorégulés.

Les zones de parcs forestiers, les parcs urbains et autres zones de territoire allouées et spécialement adaptées aux loisirs populaires sont appelées récréatif zones (territoires, sections, etc.).

L'approfondissement des processus d'urbanisation conduit à la complication des infrastructures de la ville. Commence à occuper une place importante transport Et moyens de transport(routes, stations-service, garages, stations-service, voies ferrées avec leurs infrastructures complexes, y compris souterraines - métro ; aérodromes avec complexe de services, etc.). Systèmes de transports traverser toutes les zones fonctionnelles de la ville et influencer l’ensemble de l’environnement urbain (environnement urbain).

L'environnement entourant une personne dans ces conditions, il s’agit d’un ensemble d’environnements abiotiques et sociaux qui influencent conjointement et directement les individus et leur économie. Parallèlement, selon N.F. Reimers (1990), il peut être divisé en environnement naturel Et environnement naturel transformé par l'homme(paysages anthropiques jusqu'à l'environnement artificiel des personnes - bâtiments, routes asphaltées, éclairage artificiel, etc., c'est-à-dire environnement artificiel).

En général, l'environnement urbain et les établissements de type urbain font partie technosphère, c'est-à-dire la biosphère, radicalement transformée par l'homme en objets techniques et fabriqués par l'homme.

Outre la partie terrestre du paysage, sa base lithogène, c'est-à-dire la partie superficielle de la lithosphère, communément appelée environnement géologique, tombe également dans l'orbite de l'activité économique humaine (E.M. Sergeev, 1979).

Environnement géologique- ce sont des roches, des eaux souterraines, qui sont affectées par l'activité économique humaine (Fig. 10.2).

Dans les zones urbaines, dans les écosystèmes urbains, on peut distinguer un groupe de systèmes qui reflètent la complexité de l'interaction des bâtiments et des structures avec l'environnement, appelés systèmes naturels et techniques(Trofimov, Epishin, 1985) (Fig. 10.2). Ils sont étroitement liés aux paysages anthropiques, à leur structure géologique et à leur relief.

Ainsi, les systèmes urbains sont la concentration de population, de bâtiments et de structures résidentiels et industriels. L’existence des systèmes urbains dépend de l’énergie des combustibles fossiles et des matières premières de l’énergie nucléaire, et est artificiellement régulée et entretenue par les humains.

L'environnement des systèmes urbains, tant dans ses parties géographiques que géologiques, a été le plus fortement modifié et, en fait, est devenu artificiel, ici se posent des problèmes d'utilisation et de réutilisation des ressources naturelles impliquées dans la circulation, la pollution et le nettoyage de l'environnement, ici il y a un isolement croissant des cycles économiques et de production du métabolisme naturel (renouvellement biogéochimique) et du flux d'énergie dans les écosystèmes naturels. Et enfin, c'est ici que la densité de population et l'environnement bâti sont les plus élevés, ce qui menace non seulement Santé humaine, mais aussi pour la survie de toute l'humanité. La santé humaine est un indicateur de la qualité de cet environnement.

Un écosystème est, grosso modo, un ensemble de représentants de la nature vivante et de leurs conditions de vie, unis par l'information, les substances et l'énergie.

Le terme « écosystème » a été inventé en 1935 par un botaniste. Cette définition n'entrait pas dans le cadre des caractéristiques fondées sur la taille, le rang ou le type d'origine. L'auteur du terme est l'Anglais A. Tansley, qui a consacré toute sa vie à l'étude des processus botaniques.

Il peut y avoir différents types d'écosystèmes, il existe une certaine classification et un certain schéma pour les diviser en composants de la biosphère. Par exemple, à en juger par l'origine de ces objets, les types d'écosystèmes peuvent être divisés en naturels et anthropiques.

Le concept d'écosystème est la partie la plus importante du complexe naturel qui constitue la coquille géographique et biologique de la planète Terre. Nous parlons ici de toutes les composantes qui les composent : le sol, l’air, les ressources en eau, la flore et la faune.

Arthur Tansley

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Concept général du concept

Qu'est-ce qu'un écosystème ? Que comprend cette notion ? Le sens du mot s'explique assez simplement : il s'agit d'un système peuplé d'organismes vivants dans leurs conditions naturelles d'habitat, au sein duquel il y a un échange constant d'informations et d'énergie.

Vladimir Nikolaïevitch Soukatchev Il existe cependant différents types d'écosystèmes principe général est le même : il possède un biotope - une composante régionale qui a le même paysage, relief, climat et biocénose - les habitants du groupe vivant en permanence dans ce biotope. Cela n'a tout simplement pas de sens de considérer ces deux concepts séparément, puisque biotope et biocénose n'existent pas séparément l'un de l'autre. Mais ensemble, ils forment un schéma naturel appelé biogéocénose. Ce concept a été introduit dans l'usage scientifique par le biologiste V.N. Soukatchev.

Étant donné que les systèmes naturels peuvent exister pendant très longtemps, le travail coordonné de tous les composants, les processus métaboliques corrects ainsi que l'interaction avec l'environnement sont importants pour qu'ils libèrent l'énergie accumulée et se reconstituent de l'extérieur. La diversité des écosystèmes est grande, chacun d'eux est individuel, mais ils ont tous des facteurs communs - construction et composants.

Un écosystème est une unité structurelle distincte qui combine des facteurs biotiques et abiotiques, qui a sa propre ligne d'auto-développement, sa fourniture de matériaux vitaux et une certaine organisation.

Types d'écosystèmes

Les systèmes métaboliques de diverses substances peuvent être de différents types.

Quels sont les types d’écosystèmes en fonction de la source de leurs composants ? Il n'y en a que deux : naturels et artificiels.

Le groupe live est entièrement complexe autonome organismes vivants vivant dans des conditions confortables. Dans une telle structure, tous ses composants remplissent leur fonction de manière indépendante, sans aucune intervention extérieure. Cette notion d'écosystème est dite naturelle ou naturelle.

Mais les groupes anthropiques en biologie sont d’origine complètement artificielle et sont souvent appelés ainsi – artificiels. Quelles sont les caractéristiques essentielles d’un tel système ? Tout est très simple : ils ont été créés artificiellement, par l'homme. Les habitants de l'écosystème ici ne peuvent pas assurer eux-mêmes l'échange d'informations nécessaire et leurs propres conditions de vie ; tout cela est soutenu de l'extérieur.

Examinons maintenant de plus près la différence entre ces deux types.

Naturel

Les écosystèmes naturels sont en outre subdivisés selon la méthode d'obtention de l'énergie extérieure. Un groupe dépend entièrement de l'énergie du soleil, le second reçoit de l'énergie non seulement du soleil, mais également d'autres sources.

Écologie des communautés et des écosystèmes qui dépendent à cent pour cent de corps céleste, ne sont pas particulièrement productifs en termes de substances de transformation, mais il est impossible de s'en passer. Les fonctions de ce type d’écosystème façonnent le climat de la planète et l’état général de la couche d’air autour de la Terre. En règle générale, les complexes naturels existent sous leur forme naturelle, occupant de vastes zones, tout comme ils ont été créés.

Les biomes naturels sont divisés en trois groupes principaux :

1. Sol,
2. Eau fraiche,
3. Marin.

Chacun d'eux repose sur des facteurs naturels et environnementaux, et leur travail combiné est la condition principale de l'émergence et de l'existence de l'écosystème mondial. Ces types sont délibérément divisés en écologie selon les conditions d'existence - ainsi, un seul écosystème est composé des principaux habitats possibles dans des conditions naturelles. Dans ce contexte, des exemples d'écosystèmes de chaque groupe seront certainement intéressants.

Sol

Grands écosystèmes terrestres dits naturels :

• toundra,
• forêt de conifères,
• désert,
• savane.

Il existe de nombreux représentants de ce type, leur signification générale est claire : il s'agit d'un système naturel situé sur terre et fonctionnant de manière totalement indépendante.

Eau fraiche

Le groupe d'eau douce est plus diversifié et comprend plusieurs types distincts :

1. Écosystèmes lentiques. Il s'agit notamment d'objets contenant de l'eau stagnante, le plus souvent des étangs ou des lacs. Ils sont sujets à stratification, car l'eau de ces réservoirs ne bouge pratiquement pas - sauf pendant de courtes périodes saisonnières. Par conséquent, ces biomes, bien qu'importants pour l'écologie de la planète, sont assez statiques dans leur action et ont une longue période de processus métaboliques.
2. Écosystèmes lotiques. Ici, c’est tout le contraire : nous parlons d’eaux qui coulent : différents types de rivières, ruisseaux, etc. En raison de leur propriété principale - le flux - ces groupes sont plus actifs que les précédents. Du fait que les eaux ne stagnent pas, il y a un plus grand volume d’échange entre l’eau et la terre, ainsi qu’une circulation uniforme de l’oxygène dans toute la zone.
3. Plans d’eau naturellement humides. Il s’agit en fait des marécages eux-mêmes et de leurs variétés. Ils diffèrent selon leur emplacement : ils peuvent être de plaine - leur base est constituée d'eaux souterraines, ou de hautes terres - formés n'importe où, même après de fortes pluies ou d'autres catastrophes naturelles.

Le concept de fonctionnement des biomes d'eau douce est complètement similaire à celui des biomes terrestres : la totalité des organismes vivants dans leur environnement naturel habitats qui effectuent des processus métaboliques au sein du complexe écologique.

Marin

Le type marin comprend donc :

• océans,
• les mers,
• les eaux du plateau continental,
• d'autres masses d'eau de mer.

Ce sont les principaux types de systèmes naturels. Mais il en existe aussi d’autres dans la nature – leur nombre est si infime qu’il ne sert à rien de les éclairer.

Chaque système naturel possède son propre climat, sa végétation et sa faune.

Artificiel

Cependant, un écosystème vivant ne peut pas toujours fonctionner pleinement de manière indépendante ; souvent, si au moins un des facteurs clés est perdu, il est voué à la mort. La vie de l’écosystème va progressivement s’estomper, supprimant ses prochains maillons de la chaîne jusqu’à ce qu’il cesse complètement de fonctionner.

Cela s'est produit dans les premières périodes du développement des processus naturels, jusqu'à ce que l'homme intervienne dans leur déroulement naturel. C'est avec sa participation que le soi-disant complexes naturels anthropiques– ils sont aussi appelés artificiels.

Ces types d'écosystèmes sont en fait très similaires, ils ont le même principe de fonctionnement et la même charge sémantique ; la principale caractéristique du type artificiel est que le rôle principal et décisif appartient à une intervention extérieure.

Il n’est pas difficile de trouver un exemple d’écosystème de type anthropique : il y en a partout.

Prenons l'agriculture ou l'agriculture. D'une part, tous les processus qui s'y déroulent se produisent naturellement : les graines des plantes mûrissent sous l'influence du rayonnement ultraviolet solaire et du métabolisme du sol, de l'air et des précipitations. Mais en même temps, la composante humaine de l'influence fait ici partie intégrante : travail du sol, lutte antiparasitaire, récolte - chaque facteur joue un rôle important dans la vie de ce complexe, et il ne peut être assuré par la nature de manière indépendante.

Lorsqu’on parle de complexes artificiels, on ne peut pas perdre de vue les écosystèmes urbains et industriels. Ce sont des exemples frappants de groupes anthropiques.

En particulier, des écosystèmes urbains sont apparus récemment dans le processus d'urbanisation de la population - les habitants ont quitté les terres agricoles pour s'installer dans les villes, créant ainsi de grandes zones, notamment centres industriels. Ces derniers ont une énorme contribution négative à l’écologie de notre planète entière.

Les villes industriellement polluées constituent une menace réelle état écologique La Terre, toutes ses sphères. Non seulement ils suppriment la possibilité que des processus naturels se produisent dans la nature, mais ils exercent également leurs effets néfastes sur les régions adjacentes, survivant progressivement à l'environnement naturel.

Un exemple frappant d’écosystèmes industriels est la région du Donbass et d’autres régions similaires. Comparés à eux, les écosystèmes urbains ordinaires, bien qu’artificiels, ne constituent pas une menace pour l’environnement.

Exemples

Le concept d'écosystème existe depuis longtemps dans la science et, au fil du temps, le diagramme de l'écosystème devient progressivement plus complexe. Cela se produit à la fois pour des raisons naturelles et grâce à l’intervention d’aspects progressifs. Le concept de ce terme est tout à fait approprié pour désigner un ensemble de facteurs qui interagissent les uns avec les autres et créent leur propre cycle de métabolisme et d'information.

Considérons les principaux écosystèmes de la Terre et leurs caractéristiques. Le plus grand écosystème sur Terre est la biosphère de la planète, nom donné à un ensemble d’organismes vivants qui interagissent les uns avec les autres à l’aide de modèles de comportement biotiques et abiotiques.

Le système écologique dans la nature est le suivant : des étendues de plantations naturelles, formant divers types de forêts - taïga, forêts de feuillus et de pins. La fonction de l'écosystème dans ces cas est assurée par la présence d'un groupe d'organismes responsables de sa viabilité. Ici, l'interaction entre les organismes vivants et les composants de la nature inanimée est obligatoire : les représentants de la faune, la flore végétale dont ils se nourrissent, les bactéries qui vivent en obtenant des nutriments à partir de matières organiques mortes.

Les exemples d’écosystèmes anthropiques sont encore plus faciles à trouver ! Ici aussi, le rôle principal est attribué aux processus naturels, mais ils ne se produisent pas indépendamment. Les types et composants de tels complexes peuvent être n'importe quoi.

L’exemple le plus simple d’écosystème dans cette section est un aquarium ordinaire. Cela semble être tout à fait naturel (il possède un écosystème vivant composé de poissons, de crustacés, de plantes, d'eau et d'air), mais le facteur qui détermine le type de schéma anthropique ici est l'homme. Il fournit de la nourriture aux habitants de l'aquarium et assure également l'éclairage, le nettoyage et d'autres facteurs nécessaires.

Ou prenons l’exemple d’un potager, qui est essentiellement proche de la notion de processus naturel : les légumes poussent à partir de graines selon des mécanismes naturels. La définition de l’anthropogénicité ici est élémentaire : il s’agit d’un schéma naturel créé par l’homme.

Un autre exemple de complexes artificiels est celui des écosystèmes artificiels. Cela comprend principalement les usines de traitement des eaux usées, les éoliennes et les écosystèmes de montagne créés par l’homme. Ici, les parties non vivantes de l’écosystème produisent ou transforment des flux d’énergie spécifiquement pour assurer la vie de l’humanité.

Il est également impossible de ne pas noter l'énorme impact sur l'environnement des écosystèmes technogéniques. Leurs concepts sont tels que les activités d'un tel complexe profitent à l'humanité et au progrès, mais causent en même temps des dommages, souvent irréparables, aux écosystèmes naturels de la planète, à la situation écologique de certaines régions, à tous les êtres vivants et objets inanimés, y compris .

Les écosystèmes sont l'un des concepts clés de l'écologie, qui est un système qui comprend plusieurs composantes : une communauté d'animaux, de plantes et de micro-organismes, un habitat caractéristique, tout un système de relations à travers lequel s'effectue l'échange de substances et d'énergies.

En science, il existe plusieurs classifications des écosystèmes. L’un d’eux divise tous les écosystèmes connus en deux grandes classes : naturels, créés par la nature, et artificiels, ceux créés par l’homme. Examinons chacune de ces classes plus en détail.

Écosystèmes naturels

Comme indiqué ci-dessus, les écosystèmes naturels se sont formés sous l’action de forces naturelles. Ils se caractérisent par :

• Relation étroite entre les substances organiques et inorganiques
• Un cercle complet et fermé du cycle des substances : depuis l'apparition de la matière organique jusqu'à sa décomposition et sa décomposition en composants inorganiques.
• Résilience et capacité d’auto-guérison.

Tous les écosystèmes naturels sont définis par les caractéristiques suivantes :

• 1. Structure des espèces: le nombre de chaque espèce animale ou végétale est réglé par les conditions naturelles.
  2. Structure spatiale: tous les organismes sont disposés selon une stricte hiérarchie horizontale ou verticale. Par exemple, dans un écosystème forestier, les étages sont clairement distingués ; dans un écosystème aquatique, la répartition des organismes dépend de la profondeur de l'eau.
  3. Substances biotiques et abiotiques. Les organismes qui composent l'écosystème sont divisés en inorganiques (abiotiques : lumière, air, sol, vent, humidité, pression) et organiques (biotiques - animaux, plantes).
  4. À son tour, la composante biotique est divisée en producteurs, consommateurs et destructeurs. Les producteurs comprennent des plantes et des bactéries qui, avec l'aide de lumière du soleil et l'énergie créent de la matière organique à partir de substances inorganiques. Les consommateurs sont des animaux et des plantes carnivores qui se nourrissent de cette matière organique. Les destructeurs (champignons, bactéries, certains micro-organismes) constituent le couronnement de la chaîne alimentaire, car ils effectuent le processus inverse : la matière organique est transformée en substances inorganiques.

Les limites spatiales de chaque écosystème naturel sont très arbitraires. En science, il est d'usage de définir ces limites par les contours naturels du relief : par exemple, un marécage, un lac, des montagnes, des rivières. Mais dans l'ensemble, tous les écosystèmes qui composent la biocoque de notre planète sont considérés comme ouverts, car ils interagissent avec l'environnement et avec l'espace. Dans l'idée la plus générale, le tableau ressemble à ceci : les organismes vivants reçoivent de l'énergie, des substances cosmiques et terrestres de l'environnement, et les résultats sont des roches et des gaz sédimentaires, qui finissent par s'échapper dans l'espace.

Toutes les composantes de l’écosystème naturel sont étroitement interconnectées. Les principes de cette connexion se développent au fil des années, parfois des siècles. Mais c’est précisément pour cela qu’ils deviennent si stables, puisque ces connexions et conditions climatiques déterminent les espèces d’animaux et de plantes qui vivent dans une zone donnée. Tout déséquilibre dans un écosystème naturel peut conduire à sa disparition ou à son extinction. Une telle violation pourrait être, par exemple, la déforestation ou l’extermination d’une population d’une espèce animale particulière. Dans ce cas, la chaîne alimentaire est immédiatement perturbée et l’écosystème commence à « échouer ».

D’ailleurs, l’introduction d’éléments supplémentaires dans les écosystèmes peut également les perturber. Par exemple, si une personne commence à élever des animaux dans l’écosystème choisi qui n’y étaient pas initialement. L'élevage de lapins en Australie en est une claire confirmation. Au début, cela a été bénéfique, car dans un environnement aussi fertile et d'excellentes conditions climatiques pour la reproduction, les lapins ont commencé à se reproduire à une vitesse incroyable. Mais à la fin, tout s’est effondré. D’innombrables hordes de lapins ont dévasté les pâturages où paissaient auparavant les moutons. Le nombre de moutons commença à diminuer. Et une personne reçoit beaucoup plus de nourriture d'un mouton que de 10 lapins. Cet incident est même devenu un dicton : « Les lapins ont mangé l’Australie ». Il a fallu des efforts incroyables de la part des scientifiques et des dépenses considérables avant de réussir à se débarrasser de la population de lapins. Il n’a pas été possible d’exterminer complètement leur population en Australie, mais leur nombre a diminué et ne menace plus l’écosystème.

Écosystèmes artificiels

Les écosystèmes artificiels sont des communautés d'animaux et de plantes vivant dans des conditions créées pour eux par l'homme. On les appelle aussi noobiogéocénoses ou socioécosystèmes. Exemples : champ, pâturage, ville, société, vaisseau spatial, zoo, jardin, étang artificiel, réservoir.

L’exemple le plus simple d’écosystème artificiel est un aquarium. Ici l'habitat est limité par les parois de l'aquarium, le flux d'énergie, de lumière et de nutriments est assuré par l'homme, qui régule également la température et la composition de l'eau. Le nombre d'habitants est également initialement déterminé.

Première particularité : tous les écosystèmes artificiels sont hétérotrophes, c'est-à-dire consommer des plats cuisinés. Prenons l'exemple d'une ville, l'un des plus grands écosystèmes artificiels. L'afflux d'énergie créée artificiellement (gazoduc, électricité, nourriture) joue ici un rôle énorme. Dans le même temps, ces écosystèmes se caractérisent par un rejet important de substances toxiques. Autrement dit, les substances qui servent ensuite à la production de matière organique dans un écosystème naturel deviennent souvent inappropriées dans un écosystème artificiel.

Un autre trait distinctifécosystèmes artificiels - un cycle métabolique ouvert. Prenons comme exemple les agroécosystèmes, les plus importants pour l’homme. Il s'agit notamment des champs, jardins, potagers, pâturages, fermes et autres terres agricoles sur lesquels les gens créent les conditions nécessaires à la production de produits de consommation. Les gens absorbent une partie de la chaîne alimentaire dans ces écosystèmes (sous forme de cultures), et donc la chaîne alimentaire est détruite.

La troisième différence entre les écosystèmes artificiels et les écosystèmes naturels réside dans le petit nombre d'espèces.. En effet, une personne crée un écosystème dans le but d'élever une (moins souvent plusieurs) espèces de plantes ou d'animaux. Par exemple, dans un champ de blé, tous les parasites et mauvaises herbes sont détruits et seul le blé est cultivé. Cela permet d'obtenir meilleure récolte. Mais en même temps, la destruction d’organismes « non rentables » pour l’homme rend l’écosystème instable.

Caractéristiques comparatives des écosystèmes naturels et artificiels

Il est plus pratique de présenter une comparaison des écosystèmes naturels et des socioécosystèmes sous forme de tableau :