Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистеме

Классификация и особенности агроэкосистем

Понятие и классификация антропогенных экосистем

АНТРОПОГЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

Лекция 9

Дополнительная

 

1. Шилов, И.А. Экология / И.А. Шилов. – М. : Высшая школа, 2003. – 452 с.

2. Одум, Ю. Экология: В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. / Ю. Одум. – М. : Мир, 1986. – 328 с

3. Ярыгин, В.Н., Васильева, В.И., Волков, И.Н., Синелыцикова, В.В. Биология. В 2 кн. Кн. 2 / Под ред. В.Н. Ярыгина. – М. : Высш. шк., 2003. – 334 с.

 

 

Антропогенные экосистемы – это сообщества людей, находящихся в тесной взаимосвязи со средой обитания. К антропогенным экосистемам относят урбоэкосистемы (индустриально-городские), агроэкосистемы (сельскохозяйственные), транспорт и транспортные коммуникации, замкнутые пространства обитаемых космических кораблей и глубоководных аппаратов.

Урбосистемы (индустриально-городские) – искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов, и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т.д. В их составе можно выделить следующие территории: промышленные зоны, где сосредоточены промышленные объекты различных отраслей хозяйства и являющиеся основными источниками загрязнения окружающей среды; селитебные зоны (жилые или спальные районы) с жилыми домами, административными зданиями, объектами быта, культуры и т.п.; рекреационные зоны, предназначенные для отдых людей (лесопарки, базы отдыха и т.п.); транспортные системы и сооружения, пронизывающие всю городскую систему (автомобильные и железные дороги, метрополитен, заправочные станции, гаражи, аэродромы и т.п.). Существование урбоэкосистем поддерживается за счет агроэкосистем и энергии горючих ископаемых и атомной промышленности.

 

Агроэкосистема (agros (греч.) – поле) – это искусственно созданная и поддерживаемая человеком экосистема, предназначенная для производства сельскохозяйственной продукции. Согласно типизацииФАО, выделяют пять типов агроэкосистем: земледельческие или полевые, плантационно-садовые, пастбищные, смешанные, характеризующиеся сочетанием нескольких видов землепользования, агропромышленные экосистемы – территории интенсивного «индустриализированного» производства молока, мяса, яиц и другой продукции на основе преобладающих процессов снабжения системы веществом и энергией извне.

Отличия агроэкосистем от естественных экосистем:

1. Незначительное видовое разнообразие, которое резко снижено в результате действий человека для получения максимальной биомассы какого-то одного продукта;

2. Устойчивость агроэкосистем поддерживается человеком. Смена растительных сообществ происходит в результате замены одного вида культурного растения другим;

3. Короткие цепи питания (урожай–человек);

4. Неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится из агроэкосистем с урожаем);

5. Регулярное изъятие биологической продукции восполняется соответствующей агротехникой (посевом семян, внесением удобрений, обработкой почвы);

6. Источником энергии является не только солнце, но и деятельность человека. Агроэкосистемы получают вспомогательную энергию в виде мышечных усилий человека или животных, а также мелиорации, орошения, применения удобрений, использования сельскохозяйственной техники;

7. Искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек).

 

 

Высокая продуктивность агроэкосистем имеет два значительных отрицательных последствия: нарушение круговорота веществ и потока энергии. Круговорот веществ изменен в результате ежегодного изъятия урожая, что выражается в уменьшении содержания питательных веществ – утрате плодородия. Почвенное плодородие, определяемое в основном запасами гумуса, является главной экономической и экологической характеристикой агроэкосистемы.

Величина потерь питательных элементов определяется следующими параметрами агроэкосистем: составом почв, их происхождением и подстилающими породами; микроклиматом; геоморфологией; соотношением сельскохозяйственных угодий и лесных насаждений; технологиями внесения и видам удобрений; наличием ферм и животноводческих комплексов и др.

Утрата плодородия сопровождается в следующими процессами. Потери биогенных элементов: азота – в процессе денитрификации, выщелачивания; фосфора при выщелачивании, калия – при вымывании. Уменьшение содержания гумуса ухудшает условия развития полезной микрофлоры, в том числе и «почвоочистительной». Агротехника, при которой уменьшается разнообразие возделываемых культур, увеличивает угрозу потери питательных веществ при вымывании их за пределы корнеобитаемого слоя почвы. Потери почвой коллоидов в агроэкосистемах вызваны окислением и разрушением органического вещества, что происходит в результате длительной обработки почвы, а также при орошении. Параллельно окислению органического вещества происходит и интенсивная минерализация, что ведет к значительным потерям его подвижной части. В агроэкосистемах процессы окисления и минерализации усиливаются вследствие снижения густоты растительного покрова и повышения температуры почвы.

Создание агроэкосистем сопровождается в первую очередь изменением потока энергии – субсидии ее в виде физического или механизированного труда в процессе с/х производства. В соответствии с энергозатратами и продуктивностью все агроэкосистемы можно разделить на два типа: доиндустриальные и интенсивные механизированные.

Агроэкосистемы доиндустриального периода – самодостаточные, с интенсивным использованием дополнительной энергии в виде мышечных усилий человека и животных; поставляют продукты питания для конкретного фермера и для продажи или обмена на местных рынках. Интенсивные механизированные агроэкосистемы с крупными энергетическими дотациями в форме горючего, химикатов и работы машин, поставляют продукты питания в количестве, превышающем местные потребности, где избыток продуктов идет на экспорт.