Ecosisteme naturale și artificiale. Principalii consumatori din ecosistemele artificiale. Tipuri și caracteristici ale ecosistemelor Cum se aseamănă ecosistemele artificiale și cele naturale?

Scop: identificarea caracteristicilor structurii și funcționării ecosistemelor de diverse origini din biosferă

Schema cursului

1. Caracteristici comparative ale ecosistemelor biosferei după origine.
2. Ecosisteme naturale și artificiale – probleme de menținere a echilibrului lor homeostatic.

Evoluția naturală a ecosistemelor are loc la o scară de milenii este în prezent suprimată de evoluția antropică asociată activității umane. Timpul biologic al evoluției antropice are o scară de decenii și secole.

Evoluția antropică a ecosistemelor este împărțită în 2 mari clase (în funcție de tipul de procese): intenționată și spontană. În primul caz, oamenii formează noi tipuri de ecosisteme artificiale. Rezultatul acestei evoluții sunt toate agroecosistemele, orașele, ansamblurile de grădinărit, grădinile marine de alge brune, fermele de stridii etc. Cu toate acestea, „procesele neplanificate” sunt întotdeauna adăugate evoluției „planificate” - introducerea unor specii spontane, de exemplu, specii de buruieni de plante și insecte fitofage în agrocenoze. O persoană se străduiește să suprime astfel de procese „neplanificate”, dar acest lucru se dovedește a fi aproape imposibil.

Evoluția antropogenă spontană a ecosistemelor joacă un rol mai mare decât evoluția intenționată. Este mai divers și, de regulă, are un caracter regresiv: duce la scăderea diversității biologice și uneori a productivității.

Baza evoluției antropice spontane este apariția în ecosisteme a unor specii introduse neintenționat (mai rar intenționat) de oameni din alte zone. Amploarea acestui proces este atât de mare încât a căpătat caracterul unei „mari migrații” și „omogenizări” a biosferei sub influența umană. Speciile extraterestre sunt numite adventive, iar procesul de introducere (invazie) a speciilor adventive în ecosisteme se numește adventitizare.

Motivul răspândirii speciilor adventive este o perturbare antropică a proceselor de autoreglare a ecosistemelor în absența speciilor antagoniste, ca în râul din America de Nord în Australia și zambilele de apă amazoniene în Africa și Asia, sau, pe dimpotrivă, atunci când apare o specie patogenă, la care specia locală care i-a devenit gazdă, nu există imunitate, ca în poveștile cu moartea lui Castanea dentata și perturbarea savanelor africane de către virusul febrei vacilor.

„Exploziile ecologice” determină introducerea unor specii cheie. Mai des, astfel de „explozii” nu au loc deloc, deoarece specia adventivă nu înlocuiește deloc speciile indigene din comunitate sau, dacă o înlocuiește, își asumă să îndeplinească rolul funcțional al speciilor deplasate.

În procesul de evoluție antropică pot crește și unele specii de floră și faună autohtonă, care s-au dovedit a fi preadaptate la regimul de creștere a încărcăturilor antropice. În trecut, acestea au fost asociate cu locuri de perturbări naturale locale - curgeri de noroi montane, inundații, zone călcate ale ecosistemelor în apropierea locurilor de adăpare, colonii de fitofage mari precum zimbri sau zimbri etc.

Rezultatele evoluției antropice a ecosistemelor, în plus, sunt:

ü distrugerea speciilor sau reducerea diversității lor genetice (numărul de pagini din Cărțile Roșii în toate țările crește de la an la an);

ü deplasarea granițelor zonelor naturale - desfășurarea procesului de deșertificare în zona de stepă, deplasarea pădurilor prin vegetație ierboasă la limita de sud a distribuției acestora;

ü apariția de noi ecosisteme care sunt rezistente la influența umană (de exemplu, ecosisteme de pășuni supraîncărcate cu bogăția de specii epuizată);

ü formarea de noi comunități pe substraturi antropice în timpul supra-creșterii sau refacerii lor naturale.

Cu toate acestea, baza evoluției antropice de astăzi este, desigur, procesul de răspândire a speciilor extraterestre.

Compararea ecosistemelor naturale și artificiale. Principalii indicatori ai unui ecosistem sunt diversitatea speciilor (numărul de specii incluse în acesta), densitatea populației (numărul de indivizi dintr-o anumită specie pe unitatea de suprafață sau de volum), biomasa (masa totală a tuturor organismelor vii care trăiesc în ecosistem). ), productivitatea (masa substanțelor organice produsă de ecosistem în unitate de timp); principalele caracteristici sunt stabilitatea (capacitatea ecosistemelor de a-și menține structura și proprietățile funcționale atunci când sunt expuse la factori externi), sustenabilitatea (capacitatea unui ecosistem de a reveni la starea inițială sau aproape de el după expunerea la factori care îl scot din exterior). echilibru).

Ecosistemele naturale au o diversitate mai mare de specii în comparație cu cele antropice. Drept urmare, acestea din urmă sunt extrem de instabile și nu pot exista mult timp fără intervenția umană constantă.

Ecosistemele naturale „funcționează fără nicio grijă sau cheltuială din partea oamenilor pentru a-și menține viabilitatea și propria dezvoltare. Ecosistemele artificiale funcționează complet diferit. Ei folosesc nu numai energia Soarelui, ci și subvenția acesteia sub formă de combustibil furnizat de om. În plus, oamenii schimbă aproape complet ecosistemul natural, ceea ce se exprimă, în primul rând, în simplificarea lui, adică. o scădere a diversităţii speciilor, până la un sistem de monocultură mult simplificat.

Comparația ecosistemelor naturale și simplificate (după Miller, 1993)

Să aruncăm o privire mai atentă la astfel de ecosisteme artificiale precum cele agricole și urbane.

Orașele sunt creații umane foarte specifice, la care adaptarea este asociată cu costuri semnificative pentru sănătatea și bunăstarea oamenilor. Cu greu pot fi numite ecosisteme în sensul general acceptat. Le lipsesc proprietățile de bază ale ecosistemelor: capacitatea de autoreglare (homeostazie) și circulația substanțelor. Practic nu există nicio legătură de producător aici și activitatea descompunetorilor este vizibil suprimată. Existența unui oraș este de neconceput fără investiții constante de energie. În unele cazuri, oamenii contribuie mai mult din ea decât se leagă chiar și cele mai productive ecosisteme prin procesul de fotosinteză pe o zonă egală. Ultima valoare este aproape de 1% din energia solară care ajunge pe Pământ. Când investiția de energie încetează, dezvoltarea orașului va urma legile succesiunii primare sau secundare.

În orașe, înlocuirea ciclurilor închise de substanțe cu linii de curgere directă, caracteristice formațiunilor tehnogene, se manifestă cel mai pe deplin, având ca rezultat acumularea de deșeuri și poluare. Orașele dețin ferm liderul în acest sens.

Un sistem urban (urbosistem, ecosistem urban) este „un sistem natural-antropic instabil format din obiecte de arhitectură și construcții și ecosisteme naturale puternic perturbate” (Reimers, 1990).

Pe măsură ce orașul se dezvoltă, el devine din ce în ce mai diferențiat arii funcționale– acesta este un parc industrial, rezidențial, forestier.

Zone industriale- acestea sunt zone de concentrare instalații industriale diverse industrii. Ele sunt principalele surse de poluare mediu inconjurator.

Zone rezidentiale– acestea sunt zone în care sunt concentrate clădirile rezidențiale, clădiri administrative, obiecte de cultură, educație etc.

Lesoparkovaya– aceasta este o zonă verde în jurul orașului, cultivată de om, i.e. adaptat pentru recreere în masă, sport, divertisment. Zonele sale sunt posibile și în interiorul orașului, dar de regulă aici sunt parcuri urbane - plantații de copaci în oraș, care ocupă suprafețe destul de mari și deservesc, de asemenea, cetățenii pentru recreere. Spre deosebire de pădurile naturale și chiar de parcurile forestiere, parcurile urbane și plantațiile similare mai mici din oraș (pătrate, bulevarde) nu sunt sisteme auto-susținute și autoreglabile.

Principala importanță a plantelor care cresc în păduri și parcuri nu este producerea de materie organică, ci reglarea compoziției gazelor din atmosferă. Plantele au o importantă valoare estetică și decorativă. Puteți găsi adesea buruieni pe peluze și parcuri. Printre ele se numără iarba de porc albă, iarba de ghindă întoarsă în sus, traista ciobanului, paiele tenace, pelinul obișnuit, liindul de câmp, ciulinul galben de scroafă, perii verzi și cenușii și iarba de grâu târâtoare. În orașele din sudul zonei de stepă a Rusiei, a apărut o buruiană agresivă, rudoria.

Animalele din oraș sunt reprezentate de specii comune ale ecosistemelor naturale. De exemplu, parcurile găzduiesc diferite specii de păsări - cinteze, vrăjitori, privighetoare etc., iar mamifere - veverițe, șlobii. În rezervoare puteți găsi rațe sălbatice, gâște și lebede.

Un grup special de animale urbane sunt însoțitori umani. Printre aceștia se numără păsările (porumbei, vrăbii, corbi, rândunele, grauri etc.), rozătoarele (șobolani, șoareci), insecte (gangăci, molii, muște, gândaci etc.). Multe animale sunt asistente ale orașului, hrănindu-se cu gunoaie (soci, corbi, vrăbii). În ecosistemele urbane sunt răspândite animalele domestice (pisici, câini), animalele ornamentale (porumbei, papagali, hamsteri, pești de acvariu).

Suprafața totală a zonelor verzi din orașele rusești este de 25% din toate terenurile urbane, iar plantațiile publice sunt de aproximativ 2%.

Zonele de parcuri forestiere, parcurile orașului și alte zone ale teritoriului desemnate și special adaptate pentru recreerea oamenilor se numesc zone de agrement.

Aprofundarea proceselor de urbanizare duce la complicarea infrastructurii orașului. Structuri de transport si transport (drumuri, benzinarii, garaje, benzinarii, căi ferate cu infrastructura sa complexă, inclusiv subterană - metrou; aerodromuri cu un complex de servicii etc.). Sisteme de transport traversează toate zonele funcționale ale orașului și influențează întregul mediu urban.

Mediul care înconjoară o persoană in aceste conditii, este un ansamblu de medii abiotice si sociale care influenteaza in comun si direct oamenii si economia lor. Totodată, potrivit lui N. Reimers (1990), ea poate fi împărțită în mediul natural propriu-zis și mediul natural transformat de om (peisaje antropice până la mediul artificial al oamenilor – clădiri, drumuri asfaltate, iluminat artificial etc. ., adică până la mediu artificial). În general, mediul urban și așezările de tip urban fac parte tehnosferă, adică biosferă, transformată radical de om în obiecte tehnice și create de om.

În zonele urbane, putem distinge un grup de sisteme care reflectă complexitatea interacțiunilor clădirilor și structurilor cu mediul înconjurător, care sunt numite sisteme natural-tehnice. Sunt strâns legate de peisajele antropice, cu structura și relieful lor geologic.

Mediul sistemelor urbane, atât părțile sale geografice, cât și geologice, a fost cel mai puternic schimbat și, de fapt, a devenit artificială problemele de utilizare și reutilizare a resurselor naturale implicate în circulație, poluare și curățarea mediului; izolarea crescândă a ciclurilor economice și de producție de metabolismul natural și fluxul de energie din ecosistemele naturale. Și, în sfârșit, aici se află cea mai mare densitate a populației și mediul construit, care amenință nu numai sănătatea umană, ci și supraviețuirea întregii umanități. Sănătatea umană este un indicator al calității acestui mediu. Dar poluarea crescută a mediului, precum și alți factori nefavorabili, o fac mai probabilă crize nervoase, stresul și alte boli. Există dovezi că în orașe incidența este în medie de 2 ori mai mare decât în ​​mediul rural.

Motivul pentru creșterea incidenței în orașe este și o perioadă foarte scurtă de adaptare a oamenilor la lor conditii specifice. În urmă cu aproximativ 200 de ani, omul a început să se adapteze mediului urban. În ritmul actual de creștere urbană, oamenii sunt forțați să se adapteze condițiilor urbane pe durata de viață a unei generații. Dificultăți semnificative de adaptare apar în zonele clădirilor noi cu arhitectura lor monotonă, monotonă. Acest fenomen se numește „noul oraș tristețe”, care în multe privințe poartă trăsături caracteristice sentimentelor caracteristice nostalgiei. Pe lângă monotonia spațiului, tristețea este o consecință a dezbinării oamenilor, a înstrăinării lor de mediul socio-psihologic obișnuit.

Obiective de mediu management orientat ecosistemele urbane - pur tehnologice, legate de perfecţionarea tehnologiilor de producţie ale întreprinderilor industriale, ecologizarea utilităţilor publice şi a transporturilor.

Prin îmbunătățirea instalațiilor de producție și transport și dezvoltarea unui sistem public de transport urban (cel din urmă este deosebit de important, deoarece mașinile contribuie cu 50 până la 90% la poluarea aerului urban), se îmbunătățește calitatea atmosferei urbane și a apei.

Sarcinile de reducere a consumului de energie în orașe sunt rezolvate și tehnologic prin dispersarea instalațiilor de generare a energiei (din purtători de energie pe bază de carbon, colectoare solare etc.), utilizarea mai economică a acesteia în utilitățile publice (înlocuirea lămpilor incandescente cu lămpi luminoase, izolarea termică a pereților, utilizarea aparatelor electrocasnice economice etc.) și pe întreprinderile industriale. Probleme similare de inginerie sunt problemele consumului de apă și, în consecință, purificarea apelor uzate contaminate, reducerea cantității, depozitarea și procesarea deșeurilor menajere solide.

Fiecare locuitor al orașului „lucrează” de la 1 până la 3 hectare de teren agricol (inclusiv 0,5 hectare de teren arabil). În consecință, sarcina de mediu este de a folosi alimentele în mod economic și de a preveni deteriorarea acestora.

Dacă o persoană nu poate face echilibrul mediului urban, atunci trebuie să facă tot posibilul pentru a limita influență nocivă orașe pe ecosistemele naturale și agricole din jur.

Opțiune ideală ecosistemele urbane sunt eco-orase – mici (cu o populatie de 50-100 mii de oameni) orase verzi. Cu toate acestea, creșterea populației face posibilitățile de stabilire a oamenilor într-un ecocity foarte limitate (de fapt, există o „ecocity” în orice suburbie oraș mare, unde cea mai prosperă parte a societății locuiește în cabane). Sarcina ecologiei este de a gestiona ecosistemele orașelor mari (inclusiv megaorașe de dimensiunea Tokyo sau New York, a căror populație depășește 10 milioane de oameni), astfel încât viața cetățenilor din ele să fie mai favorabilă, să oprească procesul de extindere urbană. și reduce poluarea aerului și apei și a solului.

Orașele trebuie să rămână în limitele existente și să crească mai întâi în sus, făcând loc spațiilor verzi, care sunt mijloacele cele mai eficiente și universale de îmbunătățire a mediului urban. Spațiile verzi îmbunătățesc microclimatul, reduc poluarea chimică a atmosferei, reduc nivelul de poluare fizică (în primul rând zgomot) și au un efect benefic asupra stării psihologice a locuitorilor orașului. Conform standardelor de mediu, un locuitor al orașului ar trebui să aibă 50 m2 de spațiu verde în interiorul orașului și 300 m2 în pădurile suburbane.

Pe măsură ce societatea se dezvoltă, natura și amploarea impactului uman asupra naturii se schimbă. Odată cu apariția sedentarismului Agricultură La începutul neoliticului, impactul uman asupra biosferei a crescut de multe ori în comparație cu agricultura nomadă. În zonele dezvoltate de oameni, începe creșterea rapidă a populației. Tehnicile și metodele de cultivare a terenurilor pentru culturile cultivate sunt în curs de dezvoltare, iar tehnologia de creștere a animalelor este îmbunătățită. Transformările care au avut loc se numesc a doua revoluție tehnică. Dezvoltarea agriculturii în multe cazuri a fost însoțită de eradicarea completă a acoperirii vegetale originare pe suprafețe vaste, făcând loc unui număr mic de specii de plante selectate de om, cele mai potrivite pentru alimentație. Aceste specii de plante au fost domesticite treptat și s-a organizat cultivarea lor constantă.

Răspândirea culturilor agricole a avut un impact extraordinar, adesea catastrofal, asupra ecosistemelor terestre. Distrugerea pădurilor pe suprafețe vaste și utilizarea irațională a terenurilor din zonele temperate și tropicale au distrus irevocabil ecosistemele care s-au dezvoltat istoric aici. În locul biocenozelor naturale au apărut ecosisteme, peisaje, o agrosferă, agroecosisteme, agrocenoze, peisaje agricole etc.

Agrosfera- un sistem global care unește întregul teritoriu al Pământului transformat de activitatea agricolă umană.

Agroecosisteme– ecosisteme modificate de om în procesul de producţie agricolă. Acestea sunt câmpuri agricole, grădini de legume, livezi, podgorii, centuri de acoperire etc. La baza agroecosistemelor se află agrocenozele.

Agrocenoze– biocenoze pe terenuri agricole, create în scopul obținerii de produse agricole, comunități biotice întreținute în mod regulat de om, cu fiabilitate ecologică scăzută, dar cu productivitate (randament) ridicată a uneia sau mai multor specii (soiuri, rase) selectate de plante sau animale.

Peisaj agrar– un ecosistem format ca urmare a transformării agricole a peisajului (stepă, taiga etc.).

Agroecosisteme înainte de începutul secolului XX. conform lui M.S Sokolov și colab. (1994) erau încă destul de diverse: terenurile virgine, pădurile, zonele limitate de agricultură diversificată au fost caracterizate de schimbări nesemnificative ale habitatelor. Agroecosistemele și-au avut producătorii primari ( plante salbatice), pe care oamenii le-au mâncat direct sau indirect prin vânat și animale domestice. Producătorii primari autotrofe au furnizat oamenilor fibre vegetale și cherestea. Omul a fost principalul consumator al acestui ecosistem, care conținea și un număr semnificativ de animale sălbatice și domestice cu o masă totală mare. Toate produsele consumate de oameni au fost transformate în deșeuri (gunoi), distruse și procesate de către descompozitori sau destructori pentru a substanțe simple(nitrați, fosfați, alți compuși minerali), care au fost din nou utilizați de autotrofi în procesul de fotosinteză.

Autopurificarea terenurilor și apelor de aici s-a realizat complet, iar ciclul substanțelor din ecosistem nu a fost perturbat. Influxul de energie solară primit de o persoană sub formă de energie chimică în procesul de metabolism în timpul alimentației (aproximativ 4000 kcal/zi de persoană) a fost egal cu aproximativ aceeași cantitate de energie pe care o folosește o persoană sub formă de termică ( arderea lemnului) și energie mecanică (forța de tiraj).

Astfel, odată cu apariția civilizației agrare, ecosistemul uman a avut nivel inalt homeostaziei. În ciuda schimbării antropice sau a înlocuirii ecosistemelor, activitatea umană s-a încadrat în ciclul biogeochimic și nu a schimbat fluxul de energie în biosferă.

Schimbările globale ireversibile în biosfera Pământului sub influența producției agricole s-au intensificat brusc în secolul al XX-lea. În anii 70-90 ai secolului XX. introducerea tehnologiilor intensive (monocultura, soiuri foarte productive dar neprotejate, agrochimice) a fost însoțită de eroziunea apei și eoliene, salinizarea secundară, oboseala solului, degradarea solului, epuizarea edafonului și mezofaunei, scăderea acoperirii forestiere, creșterea suprafețelor arabile. , etc.

Consumul de energie, funcționarea și bioproductivitatea agroecosistemelor

În dezvoltarea agriculturii globale, mai multe tipuri de agroecosisteme diferă în ceea ce privește cantitatea de energie furnizată și utilizată de oameni și sursa acesteia.

Agroecosisteme apropiate de ecosistemele naturale. Alături de energia solară se folosesc surse suplimentare create de om. Aceasta include agricultura și sistemele de apă care produc alimente și materii prime. Sursele suplimentare de energie sunt combustibilii fosili, energia metabolică a oamenilor și animalelor (aflux de energie în medie 2 kcal/cm 2 * an).

Agroecosisteme intensive. Legat de consum cantitati mari produse petroliere și produse agrochimice. Sunt mai productivi în comparație cu ecosistemul anterior, caracterizat prin intensitate energetică ridicată (influx energetic în medie 20 kcal/cm 2 * an).

Principalele caracteristici distinctive ale funcționării ecosistemelor naturale și agroecosistemelor:

1. Direcție diferită de selecție. Ecosistemele naturale sunt caracterizate de selecție naturală, ceea ce duce la proprietatea lor fundamentală - stabilitate, înlăturând formele instabile, neviabile de organisme din comunitățile lor.

Agroecosistemele sunt create și întreținute de oameni. Direcția principală de selecție aici este artificială, care are ca scop creșterea randamentelor culturilor. Adesea, randamentul unui soi nu este legat de rezistența acestuia la factorii de mediu și dăunători.

2. Diversitatea compoziției ecologice a fitocenozei asigură stabilitatea compoziției producției în ecosistemul natural atunci când condițiile meteorologice fluctuează în diferiți ani. Suprimarea unor specii de plante duce la creșterea productivității altora. Ca urmare, fitocenoza și ecosistemul în ansamblu își păstrează capacitatea de a crea un anumit nivel de producție în diferiți ani.

Agrocenoza culturilor de câmp este o comunitate monodominantă, dar adesea monovarietală. Toate plantele din agrocenoză sunt afectate în mod egal de factori nefavorabili. Inhibarea creșterii și dezvoltării culturii principale nu poate fi compensată de creșterea crescută a altor specii de plante. Și, ca urmare, sustenabilitatea productivității agrocenozei este mai mică decât în ​​ecosistemele naturale.

3. Prezența diversității în componența speciilor a plantelor cu ritmuri fenologice diferite face posibilă fitocenoza intregul sistem desfășoară procesul de producție în mod continuu pe tot parcursul sezonului de vegetație, folosind pe deplin și economic resursele de căldură, umiditate și nutrienți.

Sezonul de vegetație al plantelor cultivate în agrocenoze este mai scurt decât sezonul de vegetație. Spre deosebire de fitocenozele naturale, unde speciile cu ritmuri biologice diferite ating biomasa maximă în timp diferit sezonul de vegetație, într-o agrocenoză, creșterea plantelor este simultană, iar succesiunea etapelor de dezvoltare este, de regulă, sincronizată. Prin urmare, timpul de interacțiune a fitocomponentului cu alte componente (de exemplu, solul) în agrocenoză este mult mai scurt, ceea ce afectează în mod natural intensitatea proceselor metabolice în întregul sistem.

Uniformitatea dezvoltării plantelor într-un ecosistem natural și simultaneitatea dezvoltării lor într-o agrocenoză duc la un ritm diferit al procesului de producție. Ritmul procesului de producție, de exemplu, în ecosistemele naturale de pășuni, stabilește ritmul proceselor de distrugere sau determină rata de mineralizare a reziduurilor vegetale și timpul intensității maxime și minime ale acesteia. Ritmul proceselor de distrugere în agrocenoze depinde într-o măsură mult mai mică de ritmul procesului de producție, datorită faptului că reziduurile de plante supraterane intră în sol și în sol pentru o perioadă scurtă de timp, de obicei la sfârșitul verii și începutul toamnei, iar mineralizarea lor se realizează în principal anul viitor.

4. O diferență semnificativă între ecosistemele naturale și agroecosistemele este gradul de compensare a circulației substanțelor în cadrul ecosistemului. Cicluri de substanțe ( elemente chimice) în ecosistemele naturale se desfășoară în cicluri închise sau sunt aproape de compensare: sosirea unei substanțe într-un ciclu într-o anumită perioadă este în medie egală cu producția unei substanțe din ciclu și, prin urmare, în cadrul ciclului, sosirea unei substanțe în fiecare bloc este aproximativ egală cu producția unei substanțe din acesta.

Interacțiunile antropice perturbă ciclul închis al substanțelor din ecosisteme.

O parte a substanței din agrocenoze este eliminată iremediabil din ecosistem. La rate mari de aplicare a îngrășămintelor pentru elemente individuale, se poate observa un fenomen atunci când cantitatea de nutrienți care intră în plante din sol este mai mică decât cantitatea de nutrienți care intră în sol din reziduurile vegetale în descompunere și îngrășăminte. Cu economic produse utileîn agrocenoze, 50-60% din materia organică este înstrăinată de cantitatea ei acumulată în produse.

5. Ecosistemele naturale sunt, ca să spunem așa, sisteme de autoreglare, iar agrocenozele sunt controlate de oameni. Pentru a-și atinge scopul, o persoană aflată într-o agrocenoză modifică sau controlează în mare măsură influența factorilor naturali, oferind avantaje în creștere și dezvoltare, în principal componentelor care produc alimente. Sarcina principală în acest sens este de a găsi condiții pentru creșterea productivității, minimizând în același timp costurile cu energia și materialele și creșterea fertilității solului. Soluția la această problemă constă în utilizarea cât mai deplină a resurselor naturale de către agrofitocenoze și crearea de cicluri compensate de elemente chimice în agrocenoze. Utilizarea completă a resurselor este determinată de caracteristicile genetice ale soiului, de durata sezonului de vegetație, de eterogenitatea componentelor în culturile în comun, de stratificarea semănăturilor etc.

Caracteristici comparative ale ecosistemelor naturale și agroecosistemelor

În consecință, cel mai riguros control al stării agroecosistemelor, care necesită cheltuieli energetice semnificative, poate fi efectuat doar într-un spațiu închis. În această categorie sunt incluse sistemele semi-deschise cu canale foarte limitate de comunicare cu mediul extern (sere, ferme de animale), unde temperatura, radiațiile și circulația substanțelor minerale și organice sunt reglate și în mare măsură controlate. Acestea sunt agroecosisteme gestionate. Toate celelalte agroecosisteme sunt deschise. Pe partea umană, eficiența controlului este mai mare, cu atât sunt mai simple.

În sistemele semi-deschise și deschise, eforturile umane sunt reduse la asigurarea condițiilor optime pentru creșterea organismelor și control biologic strict asupra compoziției acestora. Pe baza acestui fapt, apar următoarele sarcini practice:

ü în primul rând, dacă este posibil, eliminarea completă a speciilor nedorite;

ü în al doilea rând, selecția genotipurilor cu potențial ridicat de productivitate.

În general, ciclul substanțelor se leagă tipuri diferite, care locuiesc în agroecosisteme.

În biosferă, multe substanțe circulante de origine biogenă sunt și purtătoare de energie. Plantele, prin procesul de fotosinteză, transformă energia radiantă a Soarelui în energia legăturilor chimice ale substanțelor organice și o acumulează sub formă de carbohidrați - purtători potențiali de energie. Această energie este inclusă în ciclul de nutriție de la plante la fitofagi la consumatorii de ordine superioară. Cantitatea de energie legată scade în mod constant pe măsură ce se deplasează de-a lungul lanțului trofic, deoarece o parte semnificativă a acesteia este cheltuită pentru a menține funcțiile vitale ale consumatorilor. Datorită ciclului energetic, o diversitate de forme de viață este menținută în ecosistem, iar sistemul rămâne sustenabil.

Conform M.S Sokolov et al (1994) consumul de energie fotosintetică a plantelor într-un agroecosistem folosind exemplul pășunilor. zona de mijloc Rusia arată așa:

ü aproximativ 1/6 din energia folosită de plante este cheltuită pentru respirație;

ü aproximativ 1/4 din energie intră în corpul animalelor erbivore. În același timp, 50% din aceasta ajunge în excremente și cadavre de animale;

ü în general, împreună cu plantele moarte și fitofagele, aproximativ 3/4 din energia absorbită inițial este conținută în materia organică moartă și puțin mai mult de 1/4 este exclusă din ecosistem în timpul respirației sub formă de căldură.

Rețineți că fluxul de energie în lanțul trofic al unui agroecosistem se supune legii transformării energiei în ecosisteme, așa-numita lege Lindemann sau legea 10%. Conform legii lui Lindemann, doar o parte din energia primită la un anumit nivel trofic al unei agrocenoze (biocenoză) este transferată organismelor situate la niveluri trofice superioare.

Transferul de energie de la un nivel la altul are loc cu o eficiență foarte scăzută. Aceasta explică numărul limitat de verigi din lanțul alimentar, indiferent de o anumită agrocenoză.

Cantitatea de energie produsă într-un anumit ecosistem natural este o valoare destul de stabilă. Datorită capacității ecosistemului de a produce biomasă, oamenii primesc hrana și multe resurse tehnice de care au nevoie. Problema furnizării de hrană unei populații umane în creștere este în principal o problemă de creștere a productivității agroecosistemelor (agricultura).

Impactul uman asupra sistemelor ecologice, asociat cu distrugerea sau poluarea acestora, duce direct la o întrerupere a fluxului de energie și materie, și deci la o scădere a productivității. Prin urmare, prima sarcină cu care se confruntă omenirea este de a preveni scăderea productivității agroecosistemelor, iar după rezolvarea acesteia, a doua cea mai importantă sarcină poate fi rezolvată - creșterea productivității.

În anii 90 ai secolului XX. productivitatea primară anuală a terenurilor cultivate de pe planetă a fost de 8,7 miliarde de tone, iar rezerva de energie a fost de 14,7 * 10 16 kJ.

Relația dintre organismele în agroecosisteme

Componentele agroecosistemelor sunt terenurile agricole pe care se cultivă cereale, culturi de rând, culturi furajere și industriale, precum și pajești și pășuni.

Principalele elemente ale agrobiocenozei în ecosistemele agricole sunt (conform lui M.V. Markov, 1972):

1. Plante cultivate semănate sau plantate de om.

2. Buruienile care au pătruns în agrobiocenoză în plus față de, și uneori în ciuda, voinței omului.

3. Microorganismele rizosferei plantelor cultivate și buruienilor.

4. Nodul bacterii pe rădăcinile leguminoaselor, fixând azotul liber din aer.

5. Ciuperci formatoare de micorize pe rădăcinile plantelor superioare.

6. Bacterii, ciuperci, actinomicete, alge care trăiesc liber în sol.

7. Animale nevertebrate care trăiesc în sol și pe plante.

8. Vertebrate (rozatoare, pasari etc.) care traiesc in sol si culturi.

Un agroecosistem are productivitate biologică sau capacitate biologică.

Dimensiunea populației speciilor individuale fluctuează din cauza schimbărilor constante ale factorilor abiotici și biotici. Factorii care influențează densitatea populației unei specii includ competiţie interspecifică in ceea ce priveste mancarea si spatiul. Competiția interspecifică apare în principal atunci când specii diferite au cerințe identice sau similare pentru condițiile de mediu. Odată cu lipsa tot mai mare de mijloace de subzistență, concurența se intensifică. De obicei, densitatea populației diferitelor grupuri de organisme dintr-un agroecosistem este menținută la un nivel optim. În agrofitocenoză, reglarea densității populației se manifestă sub forma competiției intraspecifice a plantelor și, ca urmare, densitatea optimă relativă a acestora se stabilește în teritoriul ocupat. De exemplu, numărul de plante de trifoi la 1 m2 în momentul recoltării culturii de acoperire este de 400 buc./m2. Anul viitor, la începutul sezonului de vegetație, poate scădea la 150-200 buc/m2, ceea ce creează cele mai favorabile condiții pentru formarea culturii. Reglarea densității acoperirii vegetației are loc și sub influența unor factori precum densitatea suprafeței frunzelor, exprimată prin indicele de suprafață de asimilare. Competiția se intensifică la densități mari ale suprafeței frunzelor. Deoarece nu toate plantele primesc suficientă lumină, cele mai slabe sunt suprimate. În consecință, se observă competiție intraspecifică între indivizii aceleiași specii. Dimensiunea populației unei specii este limitată de cantitatea de resurse de mediu necesare vieții sale.

Competiția interspecifică a plantelor nu duce la deplasarea completă a unei specii mai puțin competitive. Ca proces de luptă între plantele cultivate și buruieni, competiția interspecifică se manifestă într-un agroecosistem deschis. În pajiști și pășuni predomină această formă de competiție. Comunitățile de plante de aici se caracterizează prin trăsături tipice caracteristice acestui teritoriu. Culturile de plante cultivate în agrofitocenoză sunt singura sursă de hrană pentru ierbivorele și insectele fitofage. În perioadele favorabile creșterii plantelor, populațiile de producători pot crește brusc și rapid. Reproducerea în masă a erbivorelor și insectelor fitofage provoacă de obicei pagube mari culturilor agricole. Reglarea naturală a numărului de ierbivore și insecte fitofage și aducerea populațiilor acestora la un prag inofensiv din punct de vedere economic prin folosirea inamicilor lor naturali prădători este dificilă și nu dă întotdeauna rezultate bune. Prin urmare, în practica agricolă, intervenția și reglarea artificială a numărului de fitofagi se realizează prin utilizarea diferitelor sisteme de protecție artificială.

Sub influența fitofagelor, scăderea productivității plantelor nu este întotdeauna proporțională cu cantitatea de hrană pe care o consumă, cu dominația sau cu biomasa lor, ci se datorează naturii daunelor aduse autotrofilor, vârstei și stării acestora. De exemplu, dacă un fitofag atacă o plantă tânără, atunci în unele cazuri sunt cauzate mai multe daune decât atunci când se hrănește cu plante adulte (gândaci de purici etc.). Dimpotrivă, în alte cazuri, plantele tinere sunt mai capabile să compenseze daunele cauzate de formarea de lăstari noi sau de creșterea mai intensă a lăstarilor sănătoși decât plantele care au crescut. întâlniri târzii. Adesea daunele cauzate de animale sunt echilibrate de beneficiile pe care le aduc. Astfel, atunci când își hrănesc urmașii, turmele distrug dăunătorii culturilor agricole și, în același timp, pot provoca daune prin deteriorarea răsadurilor de porumb și cereale.

În general, trebuie remarcat încă o dată că în agroecosisteme lanțurile trofice sunt implicate în activitatea umană. Au schimbat piramida ecologică. Omul a devenit vârful piramidei ecologice.

Unicitatea piramidei ecologice, în vârful căreia se află omul, este climatul specific oricărui agroecosistem. În agroecosisteme, compoziția de specii a plantelor și animalelor este epuizată. Ecosistemele agricole au puține componente. Puține componente sunt, de asemenea, una dintre caracteristicile unui agroecosistem.

Sisteme agricole. Pentru diferite zone naturale și economice ale Rusiei, instituțiile științifice de la sfârșitul secolului al XX-lea au propus următoarele sisteme de agricultură: 1. Protecția solului cereale-îngrozit în regiunile Trans-Urale și Siberia de Vest. 2. Protejarea solurilor de grăunţe-negro şi fructifere (de la eroziunea apei) în regiunile de silvostepă din zona Cernoziomului Central şi partea de sud a zonei Non-Cernoziom. 3. Producția de nutreț roditor de in în zonele de cultivare a inului din Zona Non-Cernoziom cu utilizarea măsurilor de reabilitare pentru reglarea regimului apă-aer și cultivarea solului. 4. Protecția solului alimentar cu cereale pe terenurile în pantă. 5. Sistemul agricol de conservare a solului montan. 6. Sistemul agricol pentru regiuni Orientul îndepărtat cu un climat musonic. 7. Sistem de agricultură fără plug de protecție a solului.

Datorită creșterii rapide a populației și creșterii asociate a nevoilor de hrană, schimbările cauzate de activitățile agricole umane devin din ce în ce mai evidente pe Pământ în fiecare an. Ca urmare, peisajele naturale sunt înlocuite cu peisaje transformate antropogenic sau peisaje agricole.

ÎN Federația Rusăîn anii 90 ai secolului XX. 220,8 milioane de hectare au fost ocupate de terenuri agricole, 131,1 milioane de hectare de teren arabil, 63,6 milioane de hectare de pășuni și 21,8 milioane de hectare de fânețe.

În 1993, suprafața totală cultivată era de 111,8 milioane de hectare, incl. culturi de cereale au fost cultivate pe 60,9 milioane hectare, culturi furajere - 41 milioane hectare, culturi industriale - 5,5 milioane hectare, cartofi, legume și pepeni - 4,4 milioane hectare.

În regiunea Kurgan, terenul agricol se ridică la 4469,3 mii hectare (62,5%), teren arabil - 2778,4 mii hectare (38,9%), pășuni - 933,4 mii hectare (13%), pajiști - 484 mii ha (6,8%).

Transformarea peisajelor naturale în peisaje agricole este asociată cu schimbări ale naturii vii și neînsuflețite, ale lanțurilor trofice și ale ciclurilor geochimice. Ca urmare, după cum afirma N.A. Urazaev, A.A. Vakulin și colab. (1996), ecosistemele din mai multe componente, bogate în informații se transformă în puține componente, sărace în informații sau eterogene în omogene.

Odată cu specializarea și intensificarea agriculturii și transferul culturilor și creșterii animalelor pe bază industrială, omogenitatea peisajului agricol crește. Odată cu o creștere extremă a intensității factorului antropic, mecanismele de adaptare și autoconservare a agroecosistemelor pot fi slăbite, suprimate și pot duce la distrugerea peisajului agricol.

Prin urmare, este necesar să dezvoltăm metode mai avansate, ecologice pentru gestionarea agroecosistemelor, trebuie să învățăm cum să creăm agroecosisteme care funcționează pe principiul ecosistemelor naturale.

Rolul componentelor individuale în agroecosisteme. Se știe că ecosistemele naturale prezintă o uniformitate semnificativă în răspunsul lor general la stresurile naturale aleatorii (temperaturi scăzute, inundații, incendii, epifitoții de dăunători, boli etc.), menținând în același timp o stabilitate relativă. În condiții de stres prelungit intens sau cronic, modificările ecosistemelor devin ireversibile. C. Darwin (1859) a numit selecția de către oameni din sălbăticie a plantelor și animalelor utile pentru ei înșiși selecție artificială. Acționând ca domesticator, organizator și inițiator al selecției artificiale și schimbând astfel speciile sălbatice, omul suferă și schimbări în relațiile sociale și ecologice. Y. Odum (1975) a făcut următoarea afirmație pe această temă: o persoană depinde de porumb în aceeași măsură în care porumbul depinde de o persoană. O societate a cărei economie este construită pe cultivarea porumbului se dezvoltă cultural diferit de o societate angajată în păstorit. În consecință, domesticirea animalelor, crearea de plante cultivate este formă specială mutualism.

Planta cultivata este componenta principală a agroecosistemului. Culturi de culturi agricole, furajere și plante medicinale, asigurând nevoile oamenilor de produse de origine vegetală (alimente, furaje, materii prime pentru industrie etc.), nu sunt doar un produs al naturii, ci și un obiect al muncii umane. Prin urmare, creșterea și dezvoltarea lor sunt determinate de factori antropici. Din numărul total de specii de plante de pe Pământ, oamenii folosesc intensiv nu mai mult de două duzini, în timp ce 85% din suprafața lor este ocupată de cereale (orez, grâu, porumb, orz, ovăz, sorg, mei, trestie de zahăr, secară) și leguminoase (soia, arahide, fasole, mazăre, măzică).

Plantele cultivate, ocupând un loc central în agrocenoză, au cea mai puternică influență, adesea dominantă, asupra agrofitocenozei.

Plantele cultivate într-o agrocenoză sunt edificatoare dominante, cel mai adesea grâul, secara sau porumbul. Mai puțin obișnuite sunt culturile mixte de două sau mai multe specii (condominante), de exemplu, vezica sau mazărea cu ovăz, un amestec de plante multicomponente. Efectele edificatoare ale plantelor dominante, precum și ale condominanelor, sunt variate. Ele modifică microclimatul agroecosistemului și afectează proprietățile fizice și chimice ale solului și umiditatea solului. Izolarea biologică substanțe active edificatorii au un impact semnificativ asupra florei și faunei agroecosistemului. Plantele cultivate influențează mediul prin eliberarea de metaboliți. Colinii (agenți de influență ai plantelor superioare asupra celor superioare) și fitoncidele (agenți de influență ai plantelor superioare asupra celor inferioare) joacă un rol edificator important în fitocenoza în rândul metaboliților.

V.V. Tuganaev a împărțit plantele cultivate în 3 grupuri în funcție de capacitatea lor de a influența mediul:

ü Plante puternic edificatoare. Aceasta include plante de semănat continuu, cu acoperire de 100% a suprafeței ocupate. Acest grup include plante înalte (până la 3 m) și de dimensiuni medii care se dezvoltă rapid primăvara, precum secara de iarnă, rapița, floarea soarelui pentru siloz;

ü Plante edificatoare medii. Acestea sunt plante de semănat de primăvară continuu și în rând, relativ înalte, cu o acoperire de 70-80% a suprafeței ocupate, de regulă, cu dezvoltare rapidă după răsărire (boabe de primăvară, inclusiv orez), culturi în rând (porumb, hrișcă etc.) ;

ü Plante slab edificatoare. Această grupă include plantele cu dezvoltare lentă după răsărire și care acoperă nu mai mult de 50% din suprafața ocupată: legume, pepeni, mazăre etc. Culturile cultivate, acționând ca edificatoare dominante, determină structura și funcția agroecosistemelor, compoziția lor componente.

Insecte. Clasa de insecte de pe planeta noastră include cel mai mare număr de forme de viață și cel mai mare număr de specii de organisme vii care participă la ciclul substanțelor. De exemplu, în medie, pentru fiecare hectar de biocenoză naturală există 500 g de păsări, 3-4 kg de rozătoare, până la 15 kg de mamifere și 300 kg de insecte. Acești fitofagi absorb cantități uriașe de fitomasă. În formă prelucrată, ele, împreună cu insectele moarte, cad în sol, transformându-se în humus fertil.

Cea mai importantă funcție a multor specii de insecte în biocenoză este polenizarea plantelor. Fără insecte, omenirea ar fi lipsită de o parte semnificativă a recoltei câmpurilor, grădinilor și pădurilor. Doar 1% din numărul lor total în agrocenoze și biocenoze naturale însoțitoare sunt insecte dăunătoare. Adesea, insectele polenizează plantele și se hrănesc cu ele. În condiții naturale, insectele fitofage, de regulă, nu provoacă daune ireparabile plantelor și nu provoacă moartea acestora.

În același timp, orice insectă fitofagă într-o agrocenoză devine un potențial dăunător. Să numim principalele motive:

Atunci când un teritoriu este dezvoltat pentru agricultură, se creează noi condiții: aprovizionarea cu alimente se modifică, iar posibilitățile de existență a multor specii se modifică. Cele dintre ele care sunt capabile să existe în detrimentul plantelor cultivate devin mai numeroase. Din mediul lor se formează fauna dăunătoare. Astfel, în condițiile stepelor din sudul Trans-Uralului și Siberia de Vest până în anii 50 ai secolului XX. Viermele gri nu a fost considerat un dăunător semnificativ, deși focare pe scară largă au avut loc la fiecare 11 ani. După dezvoltarea terenurilor virgine și neputincioase în aceste regiuni la mijlocul anilor 50, a avut loc o creștere semnificativă a numărului acestei insecte, care a devenit principalul și constant dăunător al grâului.

Al doilea motiv– munca genetică și de selecție efectuată de oameni a schimbat semnificativ plantele cultivate, dându-le noi calități pe care strămoșii lor sălbatici nu le-au avut. Dobândind calități din ce în ce mai valoroase pentru om, plantele cultivate nu sunt mai puțin o sursă de hrană favorabilă pentru dăunători. Asigurarea necesarului de hrană pentru organismele dăunătoare contribuie la reproducerea lor mai rapidă.

Al treilea motiv– modificările condițiilor de supraviețuire și răspândirea noilor specii sunt asociate în primul rând cu restructurarea tehnologiei de producție agricolă.

Al patrulea motiv– prin distrugerea mecanismelor care echilibrează relațiile dintre specii în natură, omul a creat astfel condițiile pentru o microevoluție mai rapidă a speciilor individuale. Se adaptează mai rapid la un mediu schimbat, iar selecția întărește această adaptabilitate. S-a stabilit că chiar și în acele teritorii în care influența omului asupra naturii este indirectă, microevoluția se desfășoară într-un ritm accelerat. La speciile dăunătoare, acest proces determină o extindere a zonelor lor de habitat, așa-numitele zone dăunătoare. În anii 80-90 ai secolului XX. În Rusia, au apărut și s-au răspândit pe scară largă dăunători periculoși precum gândacul de cartofi de Colorado, fluturele alb american etc.

Agricultura mondială de la sfârșitul secolului XX și începutul secolului XXI aduce un omagiu insectelor - dăunători ai culturilor agricole, ajungând la 1/5 din recolta crescută sau mai mult.

Tema cursului: Nișe ecologiceîn comunități. Concurența în comunități, regula excluderii competitive.

Scop: a lua în considerare clasificarea și măsurarea comunităților ecologice și regulile de schimbare a nișelor ecologice

Schema cursului

1. Idei generale despre nișele ecologice.

2. Dimensiunea nişelor ecologice, suprapunerea nişelor ecologice. Concurența în comunități.

1. O nisa ecologica (EN) ca concept generalizat este un spatiu fizic sau hipervolum in care se manifesta pozitia functionala a unui organism intr-o comunitate, capacitatile acestuia in formarea de adaptari privind gradienti de mediu, presiune, temperatura, umiditate, lumina, aciditatea solului și alte componente.

Conceptul de nișă ecologică a fost folosit pentru prima dată de Grinnell (1917, 1924), adică prin acest concept rol functional si pozitia individului in comunitate, i.e. luând în considerare latura comportamentală a conceptului. Ch. Elton (1927) credea că EN este un loc în mediul biotic al unei specii, relația sa cu propria nișă și inamicii, adică. „statutul” unui individ. Dice (1952) a înțeles împărțirea habitatului unei specii în componente individuale ca EN. Cea mai completă înțelegere a EN a fost demonstrată de Hutchinson (1965), împărțind EN în realizat și fundamental. Odum (1959) credea că EN este „poziția sau statutul unui individ într-o comunitate care rezultă din adaptările, comportamentul și reacțiile fiziologice ale acestuia. ACESTEA. EN este o profesie a speciei.”

În timp ce studiau EN, cercetătorii au identificat bresle, grupuri de specii care sunt similare funcțional între ele. Conceptul de „breaslă” se aplică grupurilor de specii, de exemplu, reproducerea într-un singur loc, dar colectarea hranei în locuri diferite. O breaslă este o unitate funcțională utilă pentru studiul interacțiunilor dintre specii.

Speciile care ocupă aceleași nișe ecologice sunt numite echivalente ecologice, uneori în zone geografice diferite. În zonele geografice învecinate, echivalentele ecologice sunt strâns legate în zonele care nu se suprapun;

2. Nișele ecologice pot fi clasificate în realizate și funcționale. De asemenea, datorită ambiguității izolării EN, este posibil să se facă distincția între componentele lor spațiale, trofice și temporale. ACESTEA. în natură, ei evită concurența datorită diferențelor de microhabitat, alimente consumate și timp de activitate. Aceasta înseamnă că numărul efectiv de dimensiuni EN este redus la trei, prin urmare o comunitate este un spațiu tridimensional, iar un fragment de spațiu este o specie.

Indicatorii EN vor fi precum lățimea EN, suprapunerea EN, dimensionalitatea EN. „Lățimea” EN-ului poate fi numită dimensiunea - extinderea hipervolumului EN-ului. Lățimea EN ar trebui să crească pe măsură ce disponibilitatea resurselor scade și să crească odată cu dimensiunea animalului.

Potrivit lui Hutchinson, EN cuprinde un hipervolum care include întreaga gamă de condiții în care un organism se poate reproduce cu succes.

Suprapunerea nișelor apare atunci când două organisme folosesc aceleași resurse. Acestea. fiecare hipervolum dimensional include o parte a altuia, sau unele puncte din mulțimile care alcătuiesc EN realizat sunt identice. Suprapunerea EN completă apare dacă două organisme au EN identice. Cazurile logice sunt posibile atunci când:

1. Un EN este în interiorul altuia. Atunci sunt posibile două rezultate din procesele de competiție: fie deplasarea unei specii de alta, fie o specie există cu utilizarea incompletă a resurselor comune cu o altă specie. Rezultatul competiției depinde de capacitatea competitivă a speciei.

2. EN suprapus de lățime egală, în care concurența este aceeași în toate direcțiile.

3. EN suprapus de lățime inegală în care concurența este inegală în două direcții.

4. Contactul EN în absența concurenței directe. Dar această imagine este o consecință a fostei competiții a speciilor.

5. Diviziunea EN în care este dificil să se asume o competiție între specii.

EN se modifică în timp în funcție de schimbările din mediu: fizice și biotice. Modificările temporare ale EN sunt considerate la două niveluri: la nivelul schimbărilor pe termen scurt, la nivelul schimbărilor pe termen lung.

EN se poate schimba și în timpul vieții unui organism. Dar evoluția EN este greu de documentat, dar nu ridică îndoieli.

Observațiile în natura relațiilor de concurență sunt mai dificile decât în ​​cele de laborator (Gauze, 1934). Cu toate acestea, relațiile competitive apar adesea și joacă un rol deosebit în formarea comunităților. Există dovezi care sugerează că concurența a avut loc sau are loc în populațiile naturale:

n rezultatele studiilor privind ecologia speciilor strâns înrudite care trăiesc în același habitat;

n fapte de „schimbare” a caracterelor în specii;

n date privind compoziția taxonomică a comunităților.

Lectura Tema: Consorții - unități structurale și funcționale ale comunităților. Structura trofică a comunităților.

Scop: aflarea principiilor de organizare, funcționare și schimbări în consorții ca unități morfologice și funcționale ale comunităților, organizarea structurii trofice a comunităților.

Schema cursului

1. Consortii - structura si clasificare.

2. Schimbări în consorții în timp.

3. Caracteristici ale structurii trofice a comunităților.

1. Tradus din greacă, „consortio” se traduce prin comunitate, combinație. Un consorțiu este o combinație de populații ale unei specii centrale și populații ale altor organisme. Din punctul de vedere al lui Beklemishev și Lavrenko, un consorțiu este o unitate morfologică și funcțională a unei comunități.

Structura consorțiului include un nucleu - o populație de plante sau animale, precum și consorți - grupuri de organisme asociate prin activitatea lor de viață cu specia centrală. Consorții pot fi de diferite ordine, dar cu cât sunt mai departe de centrul consorțiului, cu atât organismele sunt mai puțin semnificative și mai puțin specifice pentru consorțiu.

Au apărut două abordări pentru înțelegerea consorțiilor: fie un individ, fie o populație este considerat nucleul consorțiului. În acest sens, sunt indicate trei tipuri de consorții:

n consorțiu individual (Beklemishev);

n consorțiu de populație (Lavrenko);

n consorțiu de specii - consorțiul este considerat în întregul interval și izolarea lui este nerealistă.

Consorțiile pot fi împărțite în funcție de poziția organismului central în intracentric și extracentric, precum și autotrof și heterotrofe. În funcție de rolul consorțiului în comunitate, acestea se împart în edificatori, dominanti și dependenti.

Conceptul de „limite ale consorțiului” nu trebuie înțeles ca conexiuni ale unei anumite specii în întregul său habitat. Consorțiul acoperă numai conexiunile directe ale speciilor producătoare centrale (sau heterotrofe) în cadrul unei biocenoze sau a diviziunilor sale structurale.

Un consorțiu este un biosistem care este susținut de conexiuni consorțiale, printre care se numără:

1. legături trofice și consorte, care sunt biotrofe și saprotrofe;

2. legături topice - substrat, mecanic, chiriaș.

2. Rabotnov a studiat bine procesele dinamice în consorții. Ele sunt împărțite în:

1. schimbări sezoniereîn consorții;

2. modificări de fluctuație;

3. modificări succesorale;

4. modificări ontogenetice în consorții;

5. modificări evolutive.

3. Conceptul de „consorțiu” este strâns legat de reprezentarea structurii trofice a comunităților, ca urmare a implementării conexiunilor intraconsorțiale. Structura trofică sau alimentară a comunităților include conceptele de „nivel trofic”, „lanțuri trofice”, „rețele trofice”, „energie”, „productivitate”, „produse”.

Într-o comunitate există întotdeauna un flux continuu de substanțe cu energie conținută în ele. Energia este o măsură cantitativă a mișcării și interacțiunii tuturor tipurilor de materie. Existența unui ecosistem este posibilă doar cu un aflux de energie din exterior, ca toate sistemele disipative. Toate comunitățile respectă prima și a doua lege a termodinamicii. Aceste mecanisme asigură revenirea la o stare stabilă a sistemului. Într-o stare staționară, transferul de energie are loc într-o singură direcție și cu o viteză constantă, ceea ce corespunde principiului stabilității.

Nivelurile trofice ale comunității sunt împărțite în niveluri autotrofe și heterotrofe, subdivizate într-un număr de subniveluri, dintre care cele mai semnificative sunt producătorii, consumatorii (de diferite ordine) și descompozitorii. Organismele de la aceste subniveluri formează lanțuri trofice și rețele. Dintre lanțurile trofice, organismele sunt grupate în lanțuri trofice de pășunat și detritice.

Cu cât nivelul trofic este mai mare, cu atât rata fluxului de energie este mai mică și o parte din aceasta se pierde. Legea lui Lindemann (1940) stabilește tiparele de pierdere a energiei și materiei în timpul tranziției de la o verigă a lanțului alimentar la alta.

Expresia relațiilor cu alimente (și energie) într-o comunitate sunt piramide ale numărului de organisme la fiecare nivel trofic, piramide de biomasă, piramide de energie. C. Elton (1927) a formulat regula piramidelor ecologice.

Dimensiunea timpului este luată în considerare atunci când se determină producția și productivitatea comunităților. Atât producția, cât și productivitatea sunt împărțite în brut și net. La rândul lor, atât producția brută, cât și cea netă și productivitatea sunt create de producători - aceștia sunt indicatori primari, iar de consumatori - indicatori secundari.

Conceptul de „recoltă” este interpretat ca producție primară pură, neconsumată de heterotrofi. O persoană se străduiește să obțină un randament mare de produse prin luarea următoarelor măsuri:

n creșterea producției primare brute prin efectuarea lucrărilor de reproducere;

n compensarea costurilor plantelor (animalelor) pentru respirație și alte procese.

În plus, se face distincția între produsele intermediare și cele finale din comunitate.

Pe baza indicatorilor de producție și productivitate, comunitățile sunt împărțite în foarte productive, moderat productive și slab productive.

Tema cursului: Dinamica comunității: succesiune și fluctuații

Scop: de a afla esența proceselor dinamice în biogeocenoze ca sisteme dinamice deschise

Schema cursului

1. Idei despre schimbările de fluctuație în comunități.

2. Succesiuni - tipuri și caracteristici scurte.

3. Modele de succesiune. Conceptul de apogeu.

1. Dinamica comunității este schimbarea comunităților în timp. Este împărțit în direcții vectorizate și direcții nevectorizate.

Există trei clase principale de dinamică a cenozei: tulburări ale comunităților, succesiunea și evoluția comunităților.

Fluctuațiile sunt schimbări nedirecționale (nevectorizate), reversibile, pe termen scurt în comunități. Tipologia fluctuațiilor:

1. fluctuatii climatogene;

2. fluctuatii fitogene;

3. zoogenic;

4. antropic.

2. Succesiunile sunt direcționate (vectorizate), adesea ireversibile, schimbări destul de lungi în comunități.

Succesiunea are loc sub influența comunității, adică. biota. Mediul fizic determină doar natura succesiunii, viteza și limitele dezvoltării comunității.

Succesiunea este dezvoltarea ordonată a unui ecosistem asociată cu o schimbare a structurii speciilor a comunității și este întotdeauna direcționată, adică previzibilă.

Apogeul succesiunii este apariția unui ecosistem stabil cu biomasă maximă și interacțiuni interspecifice maxime. Rezultatul succesiunii este stabilirea echilibrului între comunitatea biotică și mediul fizic, adică. apariția comunității climax.

Au fost stabilite următoarele modele de succesiune:

1. odată cu progresul succesiunii, diversitatea speciilor, biomasa și productivitatea cresc;

2. procesele de succesiune încep în comunitatea de pionier – instabil și instabil;

3. se întăresc relaţiile dintre organismele din comunitate;

4. numărul de EN libere scade;

5. se măresc procesele de circulaţie a substanţelor şi fluxul de energie.

Sunt cunoscute următoarele tipuri de succesiuni.

1. După scară de timp: rapid, mediu, lent, foarte lent.

2. După gradul de constanţă a procesului: constantă şi intermitentă.

3. După origine: primar și secundar.

4. După natura modificărilor structurii și compoziției speciilor: progresive, regresive.

5. După antropogenitate: antropică și naturală.

6. Din motive care provoacă modificări succesorale: alogenice (geitogeneză și hologeneză), autogenice (singeneză și endoecogeneză).

3. Toată diversitatea succesiunilor se rezumă la patru modele fundamentale de succesiune. Aceste modele au fost propuse de J. Canal și P. Slater (1977).

1. Model favorabil – o schimbare a speciei este asociată cu o îmbunătățire treptată a condițiilor de mediu.

2. Model de toleranţă - comunitatea populează locuri cu condiţii iniţial favorabile de existenţă şi are loc un consum treptat de resurse, deteriorarea condiţiilor de mediu şi concurenţa sporită.

3. Modelul de inhibiție – corespunde succesiunii regresive, când procesul este suspendat ca urmare a apariției unor specii care creează condiții nepotrivite vieții noilor specii.

4. Model de neutralitate – corespunde succesiunii, în care se produc modificări ale fitocenozelor ca proces populațional, iar rolul interacțiunii dintre populații este nesemnificativ. Succesiuni extrem de rare.

Modelele de succesiune descrise nu acoperă întreaga diversitate a posibilelor mecanisme ale proceselor de modificări autogenice în cenoze. În timpul succesiunilor, modelele se pot schimba. Sunt posibile modele de succesiune chiar mai complexe, atunci când succesiunile apar în paralel diferite modele. Conform datelor moderne, succesiunea este înțeleasă ca un proces stocastic în care modelul schimbării speciilor poate fi prezis doar în medie pe baza unei generalizări a unui număr mare de serii de succesiune empirice.

Ecologiștii americani Clements au dezvoltat conceptul de climax la începutul secolului trecut. Potrivit omului de știință, în cadrul aceleiași zone climatice, toate comunitățile în timpul succesiunii ar trebui să convergă către o singură comunitate climax. Cenoza de climax se formează foarte lent - de mii de ani, a permis posibilitatea diferitelor abateri de la posibilul punct culminant. Conceptul său de monoclimax a fost susținut de puțini oameni de știință.

Nichols și Tansley (1917, 1935) au susținut teoria policlimaxului: într-o zonă climatică, cenozele diferitelor habitate se schimbă în timpul succesiunii, dar nu converg într-un singur tip.

În anii 50 ai secolului trecut, Whittaker a propus o a treia versiune a conceptului de climax - continuum-ul de climax. El credea că există tranziții între comunitățile climax, astfel încât numărul de coaimax într-un policlimax tinde spre infinit. În prezent, climaxul nu este absolutizat, ci este înțeles ca o tendință de a forma comunități de tip zonal.

Tema cursului: Homeostazia comunităților

Scop: identificarea condițiilor pentru menținerea echilibrului dinamic în comunități

Schema cursului

1. Concepte de durabilitate și stabilitate comunitară.

2. Principiile echilibrului homeostatic.

1. Homeostazia este o stare de echilibru dinamic în ecosisteme, care caracterizează proprietățile ecosistemelor de autoîntreținere și autoreglare.

Pe lângă echilibrul homeostatic, ecosistemele se caracterizează prin stări de stabilitate, stabilitate, elasticitate și plasticitate.

Stabilitatea este capacitatea unui ecosistem de a-și menține structura și caracteristicile funcționale atunci când este expus la factori externi.

Prelegerea nr. 6. Ecosisteme artificiale

Ecosisteme naturale și artificiale

În biosferă, pe lângă biogeocenozele naturale și ecosistemele, există comunități create artificial de activitatea economică umană – ecosisteme antropice.

Ecosisteme naturale Se disting printr-o diversitate semnificativă de specii, există de mult timp, sunt capabili de autoreglare și au o mare stabilitate și rezistență. Biomasa și nutrienții creați în ele rămân și sunt utilizați în cadrul biocenozelor, îmbogățindu-le resursele.

Ecosisteme artificiale – agrocenozele (lanuri de grâu, cartofi, grădini de legume, ferme cu pășuni adiacente, iazuri cu pești etc.) alcătuiesc o mică parte din suprafața terenului, dar asigură aproximativ 90% din energia alimentară.

Dezvoltarea agriculturii încă din cele mai vechi timpuri a fost însoțită de distrugerea completă a acoperirii vegetale pe suprafețe mari pentru a face loc unui număr mic de specii selectate de oameni care sunt cele mai potrivite pentru hrană.

Cu toate acestea, inițial activitatea umană în societatea agricolă se încadra în ciclul biochimic și nu a schimbat fluxul de energie în biosferă. În producția agricolă modernă, utilizarea energiei sintetizate în timpul cultivării mecanice a pământului, utilizarea îngrășămintelor și pesticidelor a crescut brusc. Acest lucru perturbă echilibrul energetic general al biosferei, ceea ce poate duce la consecințe imprevizibile.

Compararea ecosistemelor antropice naturale și simplificate

(după Miller, 1993)

Ecosisteme artificiale

Agroecosisteme

Agroecosistem(din grecescul agros - câmp) - o comunitate biotică creată și întreținută în mod regulat de oameni pentru a obține produse agricole. De obicei include un set de organisme care trăiesc pe terenuri agricole.

Agroecosistemele includ câmpuri, livezi, grădini de legume, podgorii, mari complexe zootehnice cu pășuni artificiale adiacente.

Caracteristică agroecosisteme - fiabilitate ecologică scăzută, dar productivitate ridicată a unei (mai multe) specii sau soiuri de plante sau animale cultivate. Principala lor diferență față de ecosistemele naturale este structura lor simplificată și compoziția epuizată a speciilor.

Agroecosistemele sunt diferite de ecosistemele naturale o serie de caracteristici:

1. Diversitatea organismelor vii din ele este redusă brusc pentru a obține cea mai mare producție posibilă.

Într-un câmp de secară sau grâu, pe lângă monocultura de cereale, se găsesc doar câteva tipuri de buruieni. Pe o pajiște naturală diversitate biologica semnificativ mai mare, dar productivitatea biologică este de multe ori mai mică decât cea a câmpului semănat.

Reglarea artificială a numărului dăunătorilor este, în cea mai mare parte, o condiție necesară pentru menținerea agroecosistemelor. Prin urmare, în practica agricolă, sunt folosite mijloace puternice pentru a suprima numărul de specii nedorite: pesticide, erbicide etc. Consecințele asupra mediului ale acestor acțiuni conduc, totuși, la o serie de efecte nedorite, altele decât cele pentru care sunt utilizate.

2. Speciile de plante și animale agricole din agroecosisteme sunt obținute mai degrabă ca urmare a selecției artificiale decât naturale și nu pot rezista luptei pentru existență cu specii sălbatice fără sprijin uman.

Ca urmare, are loc o îngustare bruscă a bazei genetice a culturilor agricole, care sunt extrem de sensibile la proliferarea masivă a dăunătorilor și bolilor.

3. Agroecosistemele sunt mai deschise materia și energia sunt îndepărtate din ele cu culturi, produse zootehnice și, de asemenea, ca urmare a distrugerii solului.

În biocenozele naturale, producția primară de plante este consumată în numeroase lanțuri trofice și revine din nou la sistemul ciclului biologic sub formă de dioxid de carbon, apă și elemente nutritive minerale.

Datorită recoltării constante și perturbării proceselor de formare a solului, cu cultivarea pe termen lung a monoculturii pe terenurile cultivate, fertilitatea solului scade treptat. Această situație în ecologie se numește legea randamentelor descrescatoare .

Astfel, pentru o agricultură prudentă și rațională, este necesar să se țină cont de epuizarea resurselor solului și să se mențină fertilitatea solului cu ajutorul tehnologiei agricole îmbunătățite, a rotației raționale a culturilor și a altor tehnici.

Schimbarea acoperirii vegetale în agroecosisteme nu se produce în mod natural, ci prin voința omului, ceea ce nu are întotdeauna un efect bun asupra calității factorilor abiotici incluși în acesta. Acest lucru este valabil mai ales pentru fertilitatea solului.

Diferența principală agroecosisteme din ecosisteme naturale - obținerea de energie suplimentară pentru funcționarea normală.

Energia suplimentară se referă la orice tip de energie introdus în agroecosisteme. Aceasta ar putea fi puterea musculară a oamenilor sau animalelor, diferite tipuri de combustibil pentru operarea mașinilor agricole, îngrășăminte, pesticide, pesticide, iluminare suplimentară etc. Conceptul de „energie suplimentară” include și noi rase de animale domestice și varietăți de plante cultivate introduse în structura agroecosistemelor.

Trebuie remarcat faptul că agroecosistemele sunt comunități extrem de fragile. Ele nu sunt capabile de auto-vindecare și autoreglare și sunt supuse amenințării cu moartea din cauza reproducerii în masă a dăunătorilor sau bolilor.

Motivul instabilității este că agrocenozele sunt compuse dintr-una (monocultură) sau, mai rar, maximum 2-3 specii. De aceea orice boală, orice dăunător poate distruge o agrocenoză. Cu toate acestea, oamenii simplifică în mod deliberat structura agrocenozei pentru a obține un randament maxim de producție. Agrocenozele, într-o măsură mult mai mare decât cenozele naturale (pădure, luncă, pășuni), sunt susceptibile la eroziune, leșiere, salinizare și invazia dăunătorilor. Fără participarea omului, agrocenozele culturilor de cereale și legume există pentru cel mult un an, plantele de fructe de pădure - 3-4, culturile de fructe - 20-30 de ani. Apoi se dezintegrează sau mor.

Avantajul agrocenozelor Ecosistemele naturale se confruntă cu producția de alimente necesare oamenilor și cu mari oportunități de creștere a productivității. Cu toate acestea, acestea sunt implementate doar cu grijă constantă pentru fertilitatea pământului, asigurând plantelor umiditate, protejând populațiile cultivate, soiurile și rasele de plante și animale de efectele adverse ale florei și faunei naturale.

Toate agroecosistemele de câmpuri, grădini, pajiști, grădini de legume și sere create artificial în practica agricolă sunt sisteme susținute în mod special de oameni.

În raport cu comunitățile care se dezvoltă în agroecosisteme, accentul se schimbă treptat în legătură cu dezvoltarea generală a cunoștințelor de mediu. În locul ideilor despre natura fragmentară a conexiunilor cenotice și simplificarea extremă a agrocenozelor, apare o înțelegere a organizării lor sistemice complexe, în care oamenii influențează semnificativ doar legăturile individuale, iar întregul sistem continuă să se dezvolte conform legilor naturale.

Din punct de vedere ecologic, este extrem de periculos să simplificăm mediul natural al omului, transformând întregul peisaj într-unul agricol. Strategia principală pentru crearea unui peisaj extrem de productiv și durabil ar trebui să fie păstrarea și sporirea diversității acestuia.

Alături de menținerea câmpurilor foarte productive, trebuie acordată o atenție deosebită păstrării ariilor protejate care nu sunt supuse impactului antropic. Rezervațiile cu diversitate bogată de specii sunt o sursă de specii pentru comunitățile care se recuperează succesiv.

Stepă, pădure de foioase, mlaștină, acvariu, ocean, câmp - orice articol din această listă poate fi considerat un exemplu de ecosistem. În articolul nostru vom dezvălui esența acestui concept și vom lua în considerare componentele sale.

Comunități ecologice

Ecologia este o știință care studiază toate fațetele relațiilor dintre organismele vii din natură. Prin urmare, subiectul studiului său nu este individul și condițiile existenței sale. Ecologia examinează natura, rezultatul și productivitatea interacțiunii lor. Astfel, totalitatea populațiilor determină caracteristicile de funcționare ale unei biocenoze, care include o serie de specii biologice.

După drenarea intensivă și arătura zonelor umede în secolul al XX-lea, a rămas foarte puțin, mai ales în interiorul țării. În general, suprafața ocupată de zonele umede a scăzut de 20 de ori și acoperă doar 0,1% din teritoriul Bulgariei.

Principalele specii potrivite pentru nevoile energetice sunt stuf, stuf, arbuști și altele. La cele mai bune valori energetice după analiză, se face un picurător, care este, de asemenea, cel mai scăzut conținut de cenușă. Cercetările arată că extracția și procesarea separată a biomasei în tipuri diferite nu sunt necesare granule, dar diferitele tipuri de biomasă amestecate opuse produc peleți de cea mai înaltă calitate cu cea mai bună energie de ardere. Împărțirea biomasei pe specii nu este fezabilă din punct de vedere economic.

Dar în condiții naturale, populațiile interacționează nu numai între ele, ci și cu o varietate de condiții de mediu. O astfel de comunitate ecologică se numește ecosistem. Termenul de biogeocenoză este folosit și pentru a desemna acest concept. Atât un acvariu în miniatură, cât și vasta taiga sunt un exemplu de ecosistem.

Ecosistem: definirea conceptului

După cum puteți vedea, ecosistemul este un concept destul de larg. Din punct de vedere științific, această comunitate este o combinație de elemente ale naturii vii și ale mediului abiotic. Luați în considerare ceva de genul stepei. Aceasta este o zonă ierboasă deschisă, cu plante și animale care s-au adaptat la condițiile de ierni reci, puțin zăpadă și veri calde și uscate. În cursul adaptării la viața în stepă, au dezvoltat o serie de mecanisme de adaptare.

Purificarea apei Joacă și zonele agricole rol importantîn apa care circulă prin refacerea alimentării cu apă și reîncărcarea apelor subterane. Deosebit de valoroasă este capacitatea lor de a purifica apa care trece prin ele. Nu este o coincidență faptul că multe stații de epurare care simulează mlaștini naturale sunt construite în multe locuri din lume. De exemplu, zonele umede joacă un rol foarte important în prevenirea inundațiilor prin primirea și reținerea majorității ape de suprafataîn prezenţa ploilor abundente.

Crearea biolagazului terapeutic este potrivită în special pentru tratarea apelor uzate în așezări mici. Valorile apei tratate corespund valorilor cerute pentru evacuarea apelor uzate epurate in conformitate cu legislatia nationala in domeniu.

Astfel, numeroase rozătoare realizează pasaje subterane în care depozitează rezerve de cereale. Unele plante de stepă au o modificare a lăstarilor numită bulb. Este tipic pentru lalele, crocusuri și ghiocei. În două săptămâni, în timp ce primăvara este suficientă umiditate, lăstarii lor au timp să crească și să înflorească. Și supraviețuiesc perioadei nefavorabile sub pământ, hrănindu-se cu nutrienții stocați anterior și cu apa din bulbul cărnos.

Costurile financiare ale construcției și întreținerii unor astfel de instalații sunt uneori mai mici decât cele ale instalațiilor de tratare convenționale. Crearea de zone umede artificiale. Zonele umede industriale sunt sisteme proiectate și construite pentru a utiliza funcțiile naturale ale vegetației zonelor umede, ale solurilor și ale populațiilor microbiene ale acestora pentru tratarea apelor de suprafață, a apelor subterane sau a cursurilor.

Procesul natural de dezvoltare a ecosistemelor de zone umede presupune umplerea treptată a zonelor umede cu materie organică și transformarea acesteia în luncă umedă sau pădure, în funcție de zona climatică. În ecosistemele intacte, acest proces poate dura mii de ani.

Plantele de cereale au o altă modificare subterană a lăstarului - rizomul. Internodurile sale alungite stochează și substanțe. Exemple de cereale de stepă sunt bromegrass, bluegrass, cocksfoot, fescue și bentgrass. O altă caracteristică sunt frunzele înguste, care împiedică evaporarea excesivă.

În practică, din cauza poluării antropice a apei, acest proces este accelerat semnificativ. Acesta este cazul golfului Kaikoosha din Parcul Natural Persina, unde apele care intră sunt foarte organice. Prin urmare, eliminarea materiei organice din ecosistem elimină această perioadă de umplere și moarte a zonelor umede și o menține pe loc mai mult timp și o revitalizează.

Îndepărtarea materiei organice poate avea loc într-o varietate de moduri - îndepărtarea și îndepărtarea stratului superior de nămol organic, îndepărtarea diferitelor specii din ecosistemul acvatic, arderea vegetației etc. practica arată că cel mai eficient și cel mai puțin distructiv ecosistem este tăierea macilor și stufului și îndepărtarea acestora în afara zonelor umede.

Clasificarea ecosistemelor

După cum se știe, granița unui ecosistem este determinată de o fitocenoză - o comunitate de plante. Această caracteristică este folosită și pentru a clasifica aceste comunități. Astfel, o pădure este un ecosistem natural, exemplele din care sunt foarte diverse: stejar, aspen, tropical, mesteacăn, brad, tei, carpen.

În acest fel, zeci de tone de materie organică la hectar pot fi exportate anual din ecosistem fără a afecta funcționarea ecosistemului sau a perturba biodiversitatea care îl înconjoară, întrucât cultivarea trestiei și macului are loc în principal în lunile de iarnă. temperaturi scăzute permit introducerea utilajelor mecanizate.

Producția de pelete și brichete din biomasă din zonele umede. Producția de peleți din biomasă este o industrie care se încadrează în sectorul energetic ca sursă de căldură și electricitate. În prezent, producția de peleți este considerată o afacere promițătoare, cu rentabilitate a investiției pe termen scurt.

O altă clasificare se bazează pe caracteristicile zonale sau climatice. Un astfel de exemplu de ecosistem este o comunitate de rafturi sau litoral, deșerturi stâncoase sau nisipoase, lunci inundabile sau pajiști subalpine. Totalitatea acestor comunități de diferite tipuri formează învelișul global al planetei noastre - biosfera.

Singura modalitate de a obține un efect de seră zero și zero emisii este de a utiliza biomasa uzată pentru componenta combustibilului, adică arderea, pentru a genera la fel de mult dioxid de carbon cât a absorbit planta din atmosferă în fazele sale de creștere.

Peleții sunt produse realizate prin comprimarea lemnului sau a deșeurilor agricole, în acest caz biomasă din zonele umede fără substanțe lipicioase. Acestea sunt cilindri mici fabricați folosind tensiune arterială crescută si temperatura.

Astfel, lignina fierbinte acționează ca un lipici care ține granulele în loc pe măsură ce sunt presate. Conținutul de cenușă este semnificativ mai mic decât cel al brichetelor de cărbune și chiar al lemnului de foc. Aceasta înseamnă că atunci când arde 1 tonă de peleți, rămân doar 10 kg de cenușă.

Ecosistemul natural: exemple

Există și biogeocenoze naturale și artificiale. Comunitățile de primul tip funcționează fără intervenția umană. Un ecosistem natural viu, dintre care exemplele sunt destul de numeroase, are o structură ciclică. Aceasta înseamnă că producția primară a plantelor revine din nou la sistemul de circulație a substanțelor și energiei. Și asta în ciuda faptului că trece neapărat printr-o varietate de lanțuri trofice.

Peleții sunt încă un combustibil nou pe piața bulgară, în principal din cauza costurilor mari de investiții și a puterii de cumpărare scăzute în comparație cu țările UE. Cu toate acestea, eforturile producătorilor locali și peleților sunt de așteptat să ofere un impuls împreună cu dezvoltarea economică și îmbunătățirea nivelului de trai în următorii ani, prin stabilirea așteptărilor economice ridicate datorită productivității mai mari a unei astfel de energie.

De câțiva ani piața bulgară oferă dispozitive automate pentru arderea deseurilor din biomasa - cazane pe peleti si seminee. Deșeurile de la aceste dispozitive la arderea unui amestec de biomasă nu depășesc 3%. Cea mai mare provocare este crearea durabile mecanisme economiceși scheme de colectare și recuperare a biomasei care sprijină obiectivele de conservare și gestionare a biodiversității și refacerea zonelor umede drenate sau distruse.

Agrobiocenoze

Folosind resursele naturale, omul a creat numeroase ecosisteme artificiale. Exemple de astfel de comunități sunt agrobiocenoze. Acestea includ câmpuri, grădini de legume, livezi, pășuni, sere și plantații forestiere. Agrocenozele sunt create pentru a obține produse agricole. Ele conțin aceleași elemente ale lanțurilor trofice ca și ecosistemul natural.

Proiect demonstrativ pentru încălzirea biomasei din zonele umede. Parcul Natural Persina este un sit de mare valoare de conservare. Acesta include cel mai mare sit Ramsar din Bulgaria, care se caracterizează prin 475 de specii de plante înalte și peste 200 de specii de păsări. Cele mai importante ecosisteme din parc sunt pădurile de luncă de-a lungul Dunării și mlaștinile din interior.

Ei preiau controlul un numar mare de carbon, mai ales dacă sunt întreținute și gestionate în mod consecvent. Proiectul a fost implementat cu asistența Programului Proiecte Mici al Global Environment Facility. Clădirea sediului parcului este una dintre puținele agentii guvernamentaleîn țară care au introdus un sistem alternativ de încălzire bazat pe utilizarea biomasei din zonele umede, care sunt surse de energie complet locale.

Producătorii de agrocenoze sunt atât plante cultivate, cât și buruieni. Rozatoarele, pradatorii, insectele, pasarile sunt consumatori sau consumatori de materie organica. Bacteriile și ciupercile reprezintă un grup de descompozitori. O trăsătură distinctivă a agrobiocenozelor este participarea obligatorie a oamenilor, care este o verigă necesară și creează condiții pentru productivitatea ecosistemului artificial.

Compararea ecosistemelor naturale și artificiale

Ecosistemele artificiale, dintre care exemple le-am examinat deja, au o serie de dezavantaje în comparație cu cele naturale. Aceștia din urmă se disting prin stabilitatea și capacitatea lor de auto-reglare. Dar agrobiocenoze fără participarea omului pentru o lungă perioadă de timp nu poate exista. Astfel, un câmp de grâu sau o grădină cu culturi de legume produce independent, timp de cel mult un an, plante erbacee perene - aproximativ trei. Deținătorul recordului în acest sens este grădina, ale cărei culturi de fructe se pot dezvolta independent până la 20 de ani.

Ecosistemele naturale primesc doar energie solară. Oamenii introduc surse suplimentare de ea în agrobiocenoze sub formă de cultivare a solului, îngrășăminte, aerare și combatere a buruienilor și dăunătorilor. Cu toate acestea, există multe cazuri în care activitatea economică umană a dus la consecințe nefavorabile: salinizarea și îndesarea solurilor, deșertificarea teritoriilor și poluarea mediului natural.

Ecosisteme urbane

În stadiul actual de dezvoltare, omul a făcut deja schimbări semnificative în compoziția și structura biosferei. Prin urmare, se distinge o coajă separată, creată direct de activitatea umană. Se numește noosferă. Recent, un astfel de concept precum urbanizarea a fost dezvoltat pe scară largă - rolul crescând al orașelor în viața umană. Mai mult de jumătate din populația planetei noastre trăiește deja în ele.

Ecosistemul urban are propriile sale caracteristici distinctive. Raportul elementelor din ele este perturbat, deoarece reglarea tuturor proceselor asociate cu transformarea substanțelor și energiei este efectuată exclusiv de oameni. În timp ce își creează toate beneficiile posibile, el creează și o mulțime de condiții nefavorabile. Aerul poluat, problemele de transport și locuințe, ratele ridicate de morbiditate și zgomotul constant afectează negativ sănătatea tuturor locuitorilor orașului.

Ce este succesiunea

Foarte des, schimbări succesive apar într-o zonă. Acest fenomen se numește succesiune. Un exemplu clasic de schimbare a ecosistemului este apariția unei conifere în locul său. Din cauza incendiului, în zona ocupată se păstrează doar semințe. Dar le ia mult timp să germineze. Prin urmare, mai întâi, la locul incendiului apare vegetația erbacee. În timp, este înlocuit cu arbuști, iar aceștia, la rândul lor, sunt înlocuiți. Astfel de succesiuni sunt numite secundare. Ele apar sub influența factorilor naturali sau a activităților umane. În natură se găsesc destul de des.

Succesiunile primare sunt asociate cu procesul de formare a solului. Este tipic pentru zonele lipsite de viață. De exemplu, pietre, nisipuri, pietre, lut nisipos. În acest caz, mai întâi apar condițiile pentru formarea solului și abia apoi apar componentele rămase ale biogeocenozei.

Deci, un ecosistem este o comunitate care include elemente biotice și Ele sunt în strânsă interacțiune și sunt conectate prin circulația substanțelor și energiei.

Prelegerea nr. 5. Ecosisteme artificiale

5.1 Ecosisteme naturale și artificiale

În biosferă, pe lângă biogeocenozele naturale și ecosistemele, există comunități create artificial de activitatea economică umană – ecosisteme antropice.

Ecosistemele naturale se disting printr-o diversitate semnificativă de specii, există de mult timp, sunt capabile de autoreglare și au o mare stabilitate și rezistență. Biomasa și nutrienții creați în ele rămân și sunt utilizați în cadrul biocenozelor, îmbogățindu-le resursele.

Ecosisteme artificiale - agrocenozele (lanuri de grâu, cartofi, grădini de legume, ferme cu pășuni adiacente, iazuri cu pești etc.) alcătuiesc o mică parte din suprafața terenului, dar asigură aproximativ 90% din energia alimentară.

Dezvoltarea agriculturii încă din cele mai vechi timpuri a fost însoțită de distrugerea completă a acoperirii vegetale pe suprafețe mari pentru a face loc unui număr mic de specii selectate de oameni care sunt cele mai potrivite pentru hrană.

Cu toate acestea, inițial activitatea umană în societatea agricolă se încadra în ciclul biochimic și nu a schimbat fluxul de energie în biosferă. În producția agricolă modernă, utilizarea energiei sintetizate în timpul cultivării mecanice a pământului, utilizarea îngrășămintelor și pesticidelor a crescut brusc. Acest lucru perturbă echilibrul energetic general al biosferei, ceea ce poate duce la consecințe imprevizibile.

Compararea ecosistemelor antropice naturale și simplificate

(după Miller, 1993)

5.2 Ecosisteme artificiale

5.2.1 Agroecosisteme

Agroecosistem(din grecescul agros - câmp) - o comunitate biotică creată și întreținută în mod regulat de oameni pentru a obține produse agricole. De obicei include un set de organisme care trăiesc pe terenuri agricole.

Agroecosistemele includ câmpuri, livezi, grădini de legume, podgorii, mari complexe zootehnice cu pășuni artificiale adiacente.

O trăsătură caracteristică agroecosistemelor este fiabilitatea ecologică scăzută, dar productivitatea ridicată a unei (mai multe) specii sau soiuri de plante sau animale cultivate. Principala lor diferență față de ecosistemele naturale este structura lor simplificată și compoziția epuizată a speciilor.

Agroecosistemele sunt diferite de ecosistemele naturale o serie de caracteristici:

1. Diversitatea organismelor vii din ele este redusă brusc pentru a obține cea mai mare producție posibilă.

Într-un câmp de secară sau grâu, pe lângă monocultura de cereale, se găsesc doar câteva tipuri de buruieni. Într-o pajiște naturală, diversitatea biologică este mult mai mare, dar productivitatea biologică este de multe ori mai mică decât într-un câmp semănat.

Reglarea artificială a numărului dăunătorilor este, în cea mai mare parte, o condiție necesară pentru menținerea agroecosistemelor. Prin urmare, în practica agricolă, sunt folosite mijloace puternice pentru a suprima numărul de specii nedorite: pesticide, erbicide etc. Consecințele asupra mediului ale acestor acțiuni conduc, totuși, la o serie de efecte nedorite, altele decât cele pentru care sunt utilizate.

2. Speciile de plante și animale agricole din agroecosisteme sunt obținute mai degrabă ca urmare a selecției artificiale decât naturale și nu pot rezista luptei pentru existență cu specii sălbatice fără sprijin uman.

Ca urmare, are loc o îngustare bruscă a bazei genetice a culturilor agricole, care sunt extrem de sensibile la proliferarea masivă a dăunătorilor și bolilor.

3. Agroecosistemele sunt mai deschise materia și energia sunt îndepărtate din ele cu culturi, produse zootehnice și, de asemenea, ca urmare a distrugerii solului.

În biocenozele naturale, producția primară de plante este consumată în numeroase lanțuri trofice și revine din nou la sistemul ciclului biologic sub formă de dioxid de carbon, apă și elemente nutritive minerale.

Datorită recoltării constante și perturbării proceselor de formare a solului, cu cultivarea pe termen lung a monoculturii pe terenurile cultivate, fertilitatea solului scade treptat. Această situație în ecologie se numește legea randamentelor descrescatoare .

Astfel, pentru o agricultură prudentă și rațională, este necesar să se țină cont de epuizarea resurselor solului și să se mențină fertilitatea solului cu ajutorul tehnologiei agricole îmbunătățite, a rotației raționale a culturilor și a altor tehnici.

Schimbarea acoperirii vegetale în agroecosisteme nu se produce în mod natural, ci prin voința omului, ceea ce nu are întotdeauna un efect bun asupra calității factorilor abiotici incluși în acesta. Acest lucru este valabil mai ales pentru fertilitatea solului.

Diferența principală agroecosisteme din ecosisteme naturale - obținerea de energie suplimentară pentru funcționarea normală.

Energia suplimentară se referă la orice tip de energie introdus în agroecosisteme. Aceasta ar putea fi puterea musculară a oamenilor sau animalelor, diferite tipuri de combustibil pentru operarea mașinilor agricole, îngrășăminte, pesticide, pesticide, iluminare suplimentară etc. Conceptul de „energie suplimentară” include și noi rase de animale domestice și varietăți de plante cultivate introduse în structura agroecosistemelor.

Trebuie remarcat faptul că agroecosistemele sunt comunități extrem de fragile. Ele nu sunt capabile de auto-vindecare și autoreglare și sunt supuse amenințării cu moartea din cauza reproducerii în masă a dăunătorilor sau bolilor.

Motivul instabilității este că agrocenozele sunt compuse dintr-una (monocultură) sau, mai rar, maximum 2-3 specii. De aceea orice boală, orice dăunător poate distruge o agrocenoză. Cu toate acestea, oamenii simplifică în mod deliberat structura agrocenozei pentru a obține un randament maxim de producție. Agrocenozele, într-o măsură mult mai mare decât cenozele naturale (pădure, luncă, pășuni), sunt susceptibile la eroziune, leșiere, salinizare și invazia dăunătorilor. Fără participarea omului, agrocenozele culturilor de cereale și legume există pentru cel mult un an, plantele de fructe de pădure - 3-4, culturile de fructe - 20-30 de ani. Apoi se dezintegrează sau mor.

Avantajul agrocenozelor Ecosistemele naturale se confruntă cu producția de alimente necesare oamenilor și cu mari oportunități de creștere a productivității. Cu toate acestea, acestea sunt implementate doar cu grijă constantă pentru fertilitatea pământului, asigurând plantelor umiditate, protejând populațiile cultivate, soiurile și rasele de plante și animale de efectele adverse ale florei și faunei naturale.

Toate agroecosistemele de câmpuri, grădini, pajiști, grădini de legume și sere create artificial în practica agricolă sunt sisteme susținute în mod special de oameni.

În raport cu comunitățile care se dezvoltă în agroecosisteme, accentul se schimbă treptat în legătură cu dezvoltarea generală a cunoștințelor de mediu. În locul ideilor despre natura fragmentară a conexiunilor cenotice și simplificarea extremă a agrocenozelor, apare o înțelegere a organizării lor sistemice complexe, în care oamenii influențează semnificativ doar legăturile individuale, iar întregul sistem continuă să se dezvolte conform legilor naturale.

Din punct de vedere ecologic, este extrem de periculos să simplificăm mediul natural al omului, transformând întregul peisaj într-unul agricol. Strategia principală pentru crearea unui peisaj extrem de productiv și durabil ar trebui să fie păstrarea și sporirea diversității acestuia.

Alături de menținerea câmpurilor foarte productive, trebuie acordată o atenție deosebită păstrării ariilor protejate care nu sunt supuse impactului antropic. Rezervațiile cu diversitate bogată de specii sunt o sursă de specii pentru comunitățile care se recuperează succesiv.

Caracteristici comparative ale ecosistemelor naturale și agroecosistemelor

5.2.2.Ecosisteme industrial-urbane

Situația este complet diferită în ecosistemele care includ sisteme industrial-urbane - aici energia combustibilului înlocuiește complet energia solară. În comparație cu fluxul de energie din ecosistemele naturale, consumul său aici este cu două până la trei ordine de mărime mai mare.

În legătură cu cele de mai sus, trebuie menționat că ecosistemele artificiale nu pot exista fără sisteme naturale, în timp ce ecosistemele naturale pot exista fără cele antropice.

Sisteme urbane

Sistem urban (urbosistem)- „un sistem natural-antropogen instabil format din obiecte de arhitectură și de construcții și ecosisteme naturale puternic perturbate” (Reimers, 1990).

Pe măsură ce orașul se dezvoltă, zonele sale funcționale devin din ce în ce mai diferențiate - acestea sunt industrial, rezidential, parc forestier.

Zone industriale- sunt zone în care sunt concentrate instalații industriale din diverse industrii (metalurgică, chimică, mecanică, electronică etc.). Ele sunt principalele surse de poluare a mediului.

Zone rezidentiale- sunt zone în care se concentrează clădirile de locuit, clădirile administrative, facilităţile culturale şi educaţionale etc.

Forest Park - Aceasta este o zonă verde din jurul orașului, cultivată de om, adică adaptată pentru recreere în masă, sport și divertisment. Secțiunile sale sunt posibile și în interiorul orașelor, dar de obicei aici parcuri orasenesti- plantații de copaci în oraș, ocupând suprafețe destul de mari și deservind, de asemenea, cetățenii pentru recreere. Spre deosebire de pădurile naturale și chiar de parcurile forestiere, parcurile urbane și plantațiile similare mai mici din oraș (pătrate, bulevarde) nu sunt sisteme auto-susținute și autoreglabile.

Zonele de parcuri forestiere, parcurile orașului și alte zone ale teritoriului alocate și special adaptate pentru recreerea oamenilor se numesc recreative zone (teritorii, secțiuni etc.).

Aprofundarea proceselor de urbanizare duce la complicarea infrastructurii orașului. Începând să ocupe un loc semnificativ transportȘi facilitati de transport(drumuri, benzinării, garaje, benzinării, căi ferate cu infrastructura lor complexă, inclusiv subterană - metrou; aerodromuri cu complex de servicii etc.). Sisteme de transport traversează toate zonele funcționale ale orașului și influențează întregul mediu urban (mediu urban).

Mediul care înconjoară o persoană in aceste conditii, este un ansamblu de medii abiotice si sociale care influenteaza in comun si direct oamenii si economia lor. Totodată, după N.F Reimers (1990), se poate împărţi în mediul naturalȘi mediu natural transformat de om(peisaje antropice până la mediul artificial al oamenilor - clădiri, drumuri asfaltate, iluminat artificial etc., i.e. mediu artificial).

În general, mediul urban și așezările de tip urban face parte tehnosfera, adică biosfera, transformată radical de om în obiecte tehnice și create de om.

Pe lângă partea terestră a peisajului, baza sa litogenă, adică partea de suprafață a litosferei, care este de obicei numită mediul geologic, intră și pe orbita activității economice umane (E.M. Sergeev, 1979).

Mediul geologic- acestea sunt roci, apele subterane, care sunt afectate de activitatea economică umană (Fig. 10.2).

În zonele urbane, în ecosistemele urbane, se poate distinge un grup de sisteme care reflectă complexitatea interacțiunii clădirilor și structurilor cu mediul înconjurător, care se numesc sisteme naturale-tehnice(Trofimov, Epishin, 1985) (Fig. 10.2). Sunt strâns legate de peisajele antropice, cu structura și relieful lor geologic.

Astfel, sistemele urbane sunt concentrarea populației, clădirilor și structurilor rezidențiale și industriale. Existența sistemelor urbane depinde de energia combustibililor fosili și a materiilor prime de energie nucleară și este reglementată și întreținută artificial de oameni.

Mediul sistemelor urbane, atât părțile sale geografice, cât și geologice, a fost cel mai puternic schimbat și, de fapt, a devenit artificial, aici apar probleme de utilizare și reutilizare a resurselor naturale implicate în circulația, poluarea și curățarea mediului, aici se constată o izolare tot mai mare a ciclurilor economice și de producție de metabolismul natural (cifra de afaceri biogeochimică) și fluxul de energie din ecosistemele naturale. Și, în sfârșit, aici densitatea populației și mediul construit sunt cele mai mari, ceea ce amenință nu numai sanatatea umana, dar şi pentru supravieţuirea întregii omeniri. Sănătatea umană este un indicator al calității acestui mediu.

Un ecosistem este, în linii mari, o colecție de reprezentanți ai naturii vie și ai condițiilor lor de viață, uniți prin informații, substanțe și energie.

Termenul „ecosistem” a fost inventat în 1935 de un botanist. Această definiție nu a intrat în domeniul de aplicare al caracteristicilor bazate pe dimensiune, rang sau tip de origine. Autorul termenului este englezul A. Tansley, care și-a dedicat întreaga viață studiului proceselor botanice.

Pot exista diferite tipuri de ecosisteme, există o anumită clasificare și schemă de împărțire a acestora ca componente ale biosferei. De exemplu, judecând după originea acestor obiecte, tipurile de ecosisteme pot fi împărțite în naturale și antropice.

Conceptul de ecosistem este cea mai importantă parte a complexului natural care alcătuiește învelișul geografic și biologic al planetei Pământ. Aici vorbim despre toate componentele din care sunt compuse: sol, aer, resurse de apa, flora si fauna.

Arthur Tansley

Navigare rapidă prin articol

Conceptul general al conceptului

Ce este un ecosistem? Ce include acest concept? Sensul cuvântului este explicat destul de simplu: este un sistem populat de organisme vii în condițiile lor naturale de habitat, în cadrul căruia există un schimb constant de informații și energie.

Vladimir Nikolaevich Sukachev Există însă diferite tipuri de ecosisteme principiu general este același: are un biotop - o componentă regională care are același peisaj, teren, climă și biocenoză - locuitorii grupului care trăiesc permanent în acest biotop. Pur și simplu nu are sens să luăm în considerare aceste două concepte separat, deoarece biotopul și biocenoza nu există separat unul de celălalt. Dar împreună formează o schemă naturală numită biogeocenoză. Acest concept a fost introdus în uz științific de către biologul V.N. Sukaciov.

Deoarece sistemele naturale pot exista pentru o perioadă foarte lungă de timp, munca coordonată a tuturor componentelor, procesele metabolice corecte, precum și interacțiunea cu mediul sunt importante pentru a elibera energia acumulată și a se reface din exterior. Diversitatea ecosistemelor este mare, fiecare dintre ele este individuală, dar toate au factori comuni - construcție și componente.

Un ecosistem este o unitate structurală separată care combină factorii biotici și abiotici, care are propria linie de auto-dezvoltare, furnizarea de materiale vitale și o anumită organizare.

Tipuri de ecosisteme

Sistemele de metabolizare pentru diferite substanțe pot fi de diferite tipuri.

Care sunt tipurile de ecosisteme în funcție de sursa componentelor lor? Sunt doar două dintre ele: naturale și artificiale.

Trupa live este în întregime complex autonom organisme vii care trăiesc în condiții confortabile. Într-o astfel de structură, toate componentele sale își îndeplinesc funcția în mod independent, fără nicio intervenție externă. Acest concept de ecosistem se numește natural sau natural.

Dar grupurile antropogenice din biologie sunt de origine complet artificială și sunt adesea numite chiar așa – artificiale. Care sunt caracteristicile esențiale ale unui astfel de sistem? Totul este foarte simplu: au fost create artificial, de om. Locuitorii ecosistemului de aici nu pot asigura schimbul necesar de informații și propriile condiții de viață sunt susținute din exterior;

Acum să aruncăm o privire mai atentă la diferența dintre aceste două tipuri.

Natural

Ecosistemele naturale sunt subdivizate în continuare prin metoda de obținere a energiei din exterior. Un grup este complet dependent de energia soarelui, al doilea primește putere nu numai de la soare, ci și de la alte surse în plus.

Ecologia comunităților și ecosistemelor de care sunt dependente sută la sută corp ceresc, nu sunt deosebit de productive în ceea ce privește prelucrarea substanțelor, dar este imposibil să se facă fără ele. Funcțiile acestui tip de ecosistem modelează clima planetei și starea generală a stratului de aer din jurul Pământului. De obicei, complexele naturale există în forma lor naturală, ocupând suprafețe mari, așa cum au fost create.

Biomii naturali sunt împărțiți în trei grupuri principale:

1. Sol,
2. Apa dulce,
3. Marin.

Fiecare dintre ele se bazează pe factori naturali și de mediu, iar munca lor combinată este principala condiție pentru apariția și existența ecosistemului global. Aceste tipuri sunt deliberat împărțite în ecologie în funcție de condițiile de existență - astfel, un singur ecosistem este compus din principalele habitate posibile în condiții naturale. În acest context, exemple de ecosisteme din fiecare grup vor fi cu siguranță interesante.

Sol

Ecosisteme terestre mari cunoscute ca naturale:

• tundră,
• pădure de conifere,
• deşert,
• savana.

Există destul de mulți astfel de reprezentanți, sensul lor general este clar: acesta este un sistem natural situat pe pământ și care funcționează complet independent.

Apa dulce

Grupul de apă dulce este mai divers și include mai multe tipuri separate:

1. Ecosisteme lentice. Acestea includ obiecte cu apă stătătoare, cel mai adesea iazuri sau lacuri. Ele sunt supuse stratificării, deoarece apa din astfel de rezervoare practic nu se mișcă - cu excepția perioadelor sezoniere scurte. Prin urmare, astfel de biomi, deși importanți pentru ecologia planetei, sunt destul de statici în acțiunea lor și au o perioadă lungă de procese metabolice.
2. Ecosisteme lotice. Aici este exact opusul – vorbim despre ape curgătoare: diferite tipuri de râuri, pâraie și altele asemenea. Datorită proprietății lor principale - fluxul - astfel de grupuri sunt mai active decât cele anterioare. Datorită faptului că apele nu stagnează, există un volum mai mare de schimb între apă și pământ, precum și o circulație uniformă a oxigenului în întreaga zonă.
3. Corpuri de apă umede în mod natural. Adică, de fapt, mlaștinile în sine și soiurile lor. Ele diferă în funcție de locația lor: pot fi de câmpie - baza lor este apele subterane sau înalte - formate oriunde, chiar și după ploi abundente sau alte dezastre naturale.

Conceptul de funcționare în biomi de apă dulce este complet similar cu cei terestre: totalitatea organismelor vii din mediul natural habitate care desfășoară procese metabolice în cadrul complexului ecologic.

Marin

Tipul marin, în consecință, include:

• oceane,
• mări,
• ape de raft,
• alte corpuri de apă de mare.

Acestea sunt principalele tipuri de sisteme naturale. Cu toate acestea, există și altele în natură - numărul lor este atât de mic încât nu are rost să le iluminam.

Fiecare dintre sistemele naturale are propria sa climă, vegetație și faună.

Artificial

Cu toate acestea, un ecosistem viu nu poate funcționa întotdeauna pe deplin independent, de multe ori, dacă cel puțin unul dintre factorii cheie este pierdut, este sortit morții. Viața ecosistemului va dispărea treptat, îndepărtând următoarele verigi din lanț până când acesta încetează să funcționeze complet.

Acest lucru s-a întâmplat în primele perioade ale dezvoltării proceselor naturale, până când omul a intervenit în cursul lor natural. Cu participarea sa, așa-numitul complexe naturale antropice– se mai numesc și artificiale.

Aceste tipuri de ecosisteme sunt de fapt foarte asemănătoare, au același principiu de funcționare și încărcătură semantică principala trăsătură a tipului artificial este că rolul principal, decisiv în el revine intervenției externe;

Nu este dificil să găsești un exemplu de tip de ecosistem antropic - sunt peste tot.

Să luăm agricultura sau agricultura. Pe de o parte, toate procesele din ele au loc în mod natural: semințele de plante se coc sub influența radiațiilor ultraviolete solare și a metabolismului solului, aerului și precipitațiilor. Dar, în același timp, componenta umană a influenței este integrală aici: prelucrarea solului agricol, controlul dăunătorilor, recoltarea - fiecare factor joacă un rol semnificativ în viața acestui complex și nu poate fi asigurat de natură în mod independent.

Când vorbim de complexe artificiale, nu putem pierde din vedere ecosistemele urbane și industriale. Acestea sunt exemple izbitoare de grupuri antropogenice.

În special, ecosistemele urbane au apărut recent în procesul de urbanizare a populației - locuitorii s-au mutat de pe terenurile agricole în orașe, creând altele mari, inclusiv centre industriale. Acestea din urmă au o contribuție negativă uriașă la ecologia întregii noastre planete.

Orașele poluate industrial reprezintă o amenințare reală stare ecologică Pământul, toate sferele sale. Ele nu numai că distrug posibilitatea ca procesele naturale să apară în natură, ci își exercită și efectele nocive asupra regiunilor adiacente, supraviețuind treptat mediului natural.

Un exemplu izbitor de ecosisteme industriale este regiunea Donbass și altele asemenea. În comparație cu acestea, ecosistemele urbane obișnuite – deși artificiale, nu sunt atât de amenințătoare pentru mediu.

Exemple

Conceptul de ecosistem există în știință de mult timp, iar în timp diagrama ecosistemului devine treptat mai complexă. Acest lucru se întâmplă atât din motive naturale, cât și datorită intervenției unor aspecte progresive. Conceptul acestui termen este destul de potrivit pentru a desemna un set de factori care interacționează între ei și își creează propriul ciclu de metabolism și informații.

Să luăm în considerare principalele ecosisteme ale pământului și caracteristicile lor. Cel mai mare ecosistem de pe Pământ este biosfera planetei, care este numele dat unei colecții de organisme vii care interacționează între ele folosind modele biotice și abiotice de comportament.

Sistemul ecologic în natură este: tracturi de plantații naturale, formând diverse tipuri de păduri - taiga, foioase și păduri de pin. Funcția ecosistemului în aceste cazuri este asigurată de prezența unui grup de organisme responsabile de viabilitatea acestuia. Aici este obligatorie interacțiunea dintre organismele vii și componentele naturii neînsuflețite: reprezentanți ai faunei, flora vegetală cu care se hrănesc, bacterii care trăiesc obținând substanțe nutritive din materia organică moartă.

Exemple de ecosisteme antropice sunt chiar mai ușor de găsit! Și aici rolul principal este dat proceselor naturale, dar ele nu au loc independent. Tipurile și componentele unor astfel de complexe pot fi orice.

Cel mai simplu exemplu de ecosistem din această secțiune este un acvariu obișnuit. Pare a fi complet natural (are un ecosistem viu de pești, crustacee, plante, apă și aer), dar factorul care modelează tipul de schemă antropică de aici este omul. Furnizează hrană locuitorilor acvariului și oferă, de asemenea, iluminare, curățare și alți factori necesari.

Sau luăm exemplul unei grădini de legume, care este în esență apropiată de conceptul de proces natural: legumele cresc din semințe folosind mecanisme naturale. Definiția antropogenității aici este elementară - este o schemă naturală creată de om.

Un exemplu separat de complexe artificiale sunt ecosistemele proiectate. Acestea includ în primul rând stațiile de epurare a apelor uzate, morile de vânt și ecosistemele montane create de oameni. Aici, părți nevii ale ecosistemului produc sau transformă fluxuri de energie special pentru a asigura viața umanității.

De asemenea, este imposibil să nu observăm impactul enorm asupra mediului pe care îl au ecosistemele tehnogene. Conceptele lor sunt de așa natură încât activitățile oricărui astfel de complex beneficiază umanitatea și progresul, dar provoacă în același timp daune, adesea ireparabile, ecosistemelor naturale ale planetei, situației ecologice din anumite regiuni, tuturor viețuitoarelor și obiectelor neînsuflețite, inclusiv .

Ecosistemele sunt unul dintre conceptele cheie ale ecologiei, care este un sistem care include mai multe componente: o comunitate de animale, plante și microorganisme, un habitat caracteristic, un întreg sistem de relații prin care are loc schimbul de substanțe și energii.

În știință, există mai multe clasificări ale ecosistemelor. Una dintre ele împarte toate ecosistemele cunoscute în două mari clase: naturale, create de natură, și artificiale, cele create de om. Să ne uităm la fiecare dintre aceste clase mai detaliat.

Ecosisteme naturale

După cum sa menționat mai sus, ecosistemele naturale s-au format ca urmare a acțiunii forțelor naturale. Ele se caracterizează prin:

• Relație strânsă între substanțele organice și anorganice
• Un cerc complet, închis al ciclului substanțelor: pornind de la apariția materiei organice și terminând cu degradarea și descompunerea acesteia în componente anorganice.
• Reziliență și capacitate de autovindecare.

Toate ecosistemele naturale sunt definite de următoarele caracteristici:

• 1. Structura speciei: numărul fiecărei specii de animale sau plante este reglementat de condiții naturale.
  2. Structura spațială: toate organismele sunt dispuse într-o strictă ierarhie orizontală sau verticală. De exemplu, într-un ecosistem forestier, nivelurile se disting clar într-un ecosistem acvatic, distribuția organismelor depinde de adâncimea apei.
  3. Substanțe biotice și abiotice. Organismele care alcătuiesc ecosistemul sunt împărțite în anorganice (abiotice: lumină, aer, sol, vânt, umiditate, presiune) și organice (biotice - animale, plante).
  4. La rândul său, componenta biotică este împărțită în producători, consumatori și distrugători. Producătorii includ plante și bacterii, care, cu ajutorul lumina soarelui iar energia creează materie organică din substanțe anorganice. Consumatorii sunt animalele și plantele carnivore care se hrănesc cu această materie organică. Distrugătorii (ciuperci, bacterii, unele microorganisme) sunt coroana lanțului trofic, deoarece efectuează procesul invers: materia organică este transformată în substanțe anorganice.

Granițele spațiale ale fiecărui ecosistem natural sunt foarte arbitrare. În știință, se obișnuiește să se definească aceste limite după contururile naturale ale reliefului: de exemplu, o mlaștină, un lac, munți, râuri. Dar, în ansamblu, toate ecosistemele care alcătuiesc bioshell-ul planetei noastre sunt considerate deschise, deoarece interacționează cu mediul și cu spațiul. În ideea cea mai generală, imaginea arată astfel: organismele vii primesc energie, substanțe cosmice și terestre din mediu, iar rezultatul sunt roci sedimentare și gaze, care în cele din urmă scapă în spațiu.

Toate componentele ecosistemului natural sunt strâns interconectate. Principiile acestei conexiuni se dezvoltă de-a lungul anilor, uneori secole. Dar tocmai de aceea devin atât de stabile, deoarece aceste conexiuni și condiții climatice determină speciile de animale și plante care trăiesc într-o anumită zonă. Orice dezechilibru dintr-un ecosistem natural poate duce la dispariția sau dispariția acestuia. O astfel de încălcare ar putea fi, de exemplu, defrișarea sau exterminarea unei populații a unei anumite specii de animale. În acest caz, lanțul trofic este imediat întrerupt, iar ecosistemul începe să „eșueze”.

Apropo, introducerea unor elemente suplimentare în ecosisteme îl poate perturba. De exemplu, dacă o persoană începe să crească animale în ecosistemul ales care nu au fost acolo inițial. O confirmare clară a acestui lucru este creșterea iepurilor în Australia. La început, acest lucru a fost benefic, deoarece într-un mediu atât de fertil și condiții climatice excelente pentru reproducere, iepurii au început să se reproducă cu o viteză incredibilă. Dar până la urmă totul s-a prăbușit. Nenumărate hoarde de iepuri au devastat pășunile unde pășunaseră oile anterior. Numărul oilor a început să scadă. Și o persoană primește mult mai multă hrană de la o oaie decât de la 10 iepuri. Acest incident a devenit chiar o vorbă: „Iepurii au mâncat Australia”. A fost nevoie de un efort incredibil din partea oamenilor de știință și de multe cheltuieli înainte de a reuși să scape de populația de iepuri. Nu a fost posibil să le extermine complet populația din Australia, dar numărul lor a scăzut și nu a mai amenințat ecosistemul.

Ecosisteme artificiale

Ecosistemele artificiale sunt comunități de animale și plante care trăiesc în condițiile create pentru ele de oameni. Ele mai sunt numite și noobiogeocenoze sau socioecosisteme. Exemple: câmp, pășune, oraș, societate, navă spațială, grădină zoologică, grădină, iaz artificial, lac de acumulare.

Cel mai simplu exemplu de ecosistem artificial este un acvariu. Aici habitatul este limitat de pereții acvariului, fluxul de energie, lumină și nutrienți este realizat de om, care reglează și temperatura și compoziția apei. Numărul de locuitori este de asemenea determinat inițial.

Prima caracteristică: toate ecosistemele artificiale sunt heterotrofe, adică consumul de alimente gata preparate. Să luăm ca exemplu un oraș, unul dintre cele mai mari ecosisteme artificiale. Afluxul de energie creată artificial (conducta de gaz, electricitate, alimente) joacă un rol imens aici. În același timp, astfel de ecosisteme se caracterizează printr-o eliberare mare de substanțe toxice. Adică acele substanțe care servesc ulterior pentru producerea de materie organică într-un ecosistem natural devin adesea nepotrivite în cele artificiale.

Încă unul trăsătură distinctivă ecosisteme artificiale - un ciclu metabolic deschis. Să luăm ca exemplu agroecosistemele – cel mai important pentru oameni. Acestea includ câmpuri, grădini, grădini de legume, pășuni, ferme și alte terenuri agricole pe care oamenii creează condiții pentru producerea produselor de consum. O parte a lanțului trofic din astfel de ecosisteme este îndepărtată de oameni (sub formă de culturi) și, prin urmare, lanțul trofic este distrus.

A treia diferență între ecosistemele artificiale și cele naturale este numărul lor mic de specii. Într-adevăr, o persoană creează un ecosistem pentru a reproduce una (mai puțin adesea mai multe) specii de plante sau animale. De exemplu, într-un câmp de grâu, toți dăunătorii și buruienile sunt distruse și se cultivă numai grâul. Acest lucru face posibilă obținerea cea mai bună recoltă. Dar, în același timp, distrugerea organismelor care sunt „neprofitabile” pentru oameni face ca ecosistemul să fie instabil.

Caracteristicile comparative ale ecosistemelor naturale și artificiale

Este mai convenabil să prezentați o comparație a ecosistemelor naturale și a socioecosistemelor sub forma unui tabel: