Ökosüsteemid on üks ökoloogia põhimõisteid, mis on süsteem, mis sisaldab mitmeid komponente: loomade, taimede ja mikroorganismide kooslus, iseloomulik elupaik, terve suhete süsteem, mille kaudu toimub ainete ja energiate vahetus. Teaduses on mitu ökosüsteemide klassifikatsiooni. Üks neist jagab kõik teadaolevad ökosüsteemid kahte suurde klassi: looduslikud, looduse loodud ja tehislikud, inimese loodud.
Looduslikud ökosüsteemid Neid iseloomustavad: Orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete tihe seos Aineringe täielik, suletud ring: alustades orgaanilise aine ilmumisest kuni selle lagunemiseni ja lagunemiseni anorgaanilisteks komponentideks. Vastupidavus ja enesetervendamise võime.
Kõik looduslikud ökosüsteemid on määratud järgmiste tunnustega: 1. Liigiline struktuur: iga looma- või taimeliigi arvukust reguleerivad looduslikud tingimused. 2. Ruumiline struktuur: kõik organismid paiknevad ranges horisontaalses või vertikaalses hierarhias. 3. Biootilised ja abiootilised ained. Ökosüsteemi moodustavad organismid jagunevad anorgaanilisteks (abiootilised: valgus, õhk, pinnas, tuul, niiskus, rõhk) ja orgaanilisteks (biootilised loomad, taimed). 4. Biootiline komponent jaguneb omakorda tootjateks, tarbijateks ja hävitajateks.
Tehisökosüsteemid Kunstlikud ökosüsteemid on loomade ja taimede kooslused, mis elavad tingimustes, mille inimene on neile loonud. Neid nimetatakse ka noobiogeocenoosideks või sotsiaalökosüsteemideks. Näited: põld, karjamaa, linn, selts, kosmoselaev, loomaaed, aed, tehistiik, veehoidla.
Looduslike ja tehisökosüsteemide võrdlusomadused Looduslikud ökosüsteemid Tehisökosüsteemid Põhikomponendiks on päikeseenergia Peamiselt saab energiat kütusest ja valmistoidust (heterotroofne) Moodustab viljaka pinnase Kurnab pinnast Kõik looduslikud ökosüsteemid neelavad süsihappegaasi ja toodavad hapnikku Enamik tehisökosüsteeme tarbivad hapnikku ja toota süsihappegaasi Suur liigiline mitmekesisus Piiratud arv organismiliike Kõrge stabiilsus, iseregulatsiooni ja iseparanemise võime Nõrk stabiilsus, kuna selline ökosüsteem sõltub inimtegevusest Suletud ainevahetus Avatud ainevahetusahel Loob elupaiku metsloomadele ja taimedele Hävitab metsloomade elupaigad
Ökosüsteemid on ühtsed looduslikud kompleksid, mis moodustuvad elusorganismide ja nende elupaiga kombinatsioonist. Ökoloogiateadus uurib neid moodustisi.
Mõiste “ökosüsteem” ilmus 1935. aastal. Seda tegi ettepaneku kasutada inglise ökoloog A. Tansley. Looduslik või looduslik-antropogeenne kompleks, milles nii elusad kui kaudsed komponendid on ainevahetuse ja energiavoo jaotuse kaudu tihedas seoses - see kõik sisaldub ökosüsteemi mõistes. Ökosüsteeme on erinevat tüüpi. Need biosfääri funktsionaalsed põhiüksused on jagatud eraldi rühmadesse ja neid uurib keskkonnateadus.
Klassifikatsioon päritolu järgi
Meie planeedil on erinevaid ökosüsteeme. Ökosüsteemi tüüpe klassifitseeritakse teatud viisil. Siiski on võimatu ühendada kogu nende biosfääri üksuste mitmekesisust. Seetõttu on ökoloogiliste süsteemide klassifikatsioone mitu. Näiteks eristatakse neid päritolu järgi. See:
- Looduslikud (looduslikud) ökosüsteemid. Nende hulka kuuluvad need kompleksid, milles ainete ringlus toimub ilma inimese sekkumiseta.
- Kunstlikud (antropogeensed) ökosüsteemid. Need on inimese loodud ja suudavad eksisteerida ainult tema otsesel toel.
Looduslikud ökosüsteemid
Looduslikel kompleksidel, mis eksisteerivad ilma inimese osaluseta, on oma sisemine klassifikatsioon. Energial põhinevaid looduslikke ökosüsteeme on järgmist tüüpi:
Täielikult päikesekiirgusest sõltuv;
Energia saamine mitte ainult taevakehast, vaid ka muudest looduslikest allikatest.
Esimene neist kahest ökosüsteemi tüübist on ebaproduktiivne. Sellegipoolest on sellised looduslikud kompleksid meie planeedi jaoks äärmiselt olulised, kuna need eksisteerivad tohututel aladel ja mõjutavad kliima kujunemist, puhastavad suuri atmosfäärikoguseid jne.
Looduslikud kompleksid, mis saavad energiat mitmest allikast, on kõige produktiivsemad.
Kunstlikud biosfääri üksused
Inimtekkelised ökosüsteemid on samuti erinevad. Sellesse rühma kuuluvad ökosüsteemide tüübid:
Agroökosüsteemid, mis ilmnevad inimeste põllumajanduse tulemusena;
tööstuse arengu tulemusena tekkivad tehnoökosüsteemid;
Asulate tekkest tulenevad linnaökosüsteemid.
Kõik need on inimtekkeliste ökosüsteemide tüübid, mis on loodud inimeste otsesel osalusel.
Biosfääri looduslike komponentide mitmekesisus
Looduslikke ökosüsteeme on erinevat tüüpi ja tüüpi. Veelgi enam, ökoloogid eristavad neid nende olemasolu klimaatiliste ja looduslike tingimuste alusel. Seega on biosfääris kolm rühma ja hulk erinevaid üksusi.
Looduslike ökosüsteemide peamised tüübid:
Maapind;
magevesi;
Meremees.
Maapealsed looduslikud kompleksid
Maapealsete ökosüsteemide tüübid hõlmavad järgmist:
Arktika ja alpi tundra;
Okaspuu boreaalsed metsad;
Parasvöötme lehtpuumassiivid;
Savannid ja troopilised rohumaad;
Chaparrals, mis on kuiva suve ja vihmase talvega alad;
Kõrbed (nii põõsas- kui ka rohtunud);
Pooligihaljad troopilised metsad, mis asuvad piirkondades, kus on selgelt eristatav kuiv ja niiske aastaaeg;
Troopilised igihaljad vihmametsad.
Lisaks peamistele ökosüsteemide tüüpidele on olemas ka üleminekuperioode. Need on metsatundrad, poolkõrbed jne.
Erinevat tüüpi looduslike komplekside olemasolu põhjused
Mis põhimõttel asuvad meie planeedil erinevad looduslikud ökosüsteemid? Loodusliku päritoluga ökosüsteemide tüübid paiknevad ühes või teises tsoonis olenevalt sademete hulgast ja õhutemperatuurist. On teada, et maakera eri osade kliimal on olulisi erinevusi. Samas ei ole aastane sademete hulk sama. See võib olla vahemikus 0 kuni 250 või rohkem millimeetrit. Sel juhul langeb sademeid kas ühtlaselt kõikidel aastaaegadel või enamasti teatud niiskel perioodil. Ka aasta keskmine temperatuur on meie planeedil erinev. See võib ulatuda negatiivsetest väärtustest kuni kolmkümmend kaheksa kraadi Celsiuse järgi. Samuti varieerub õhumasside kuumutamise püsivus. Sellel ei pruugi olla aastaringselt olulisi erinevusi, nagu näiteks ekvaatoril, või võib see pidevalt muutuda.
Looduslike komplekside omadused
Maapealse rühma looduslike ökosüsteemide tüüpide mitmekesisus toob kaasa asjaolu, et igal neist on oma eripärad. Niisiis on taigast põhja pool asuvates tundras väga külm kliima. Seda piirkonda iseloomustavad negatiivsed aasta keskmised temperatuurid ja polaarsed päeva-öö tsüklid. Nendes osades kestab suvi vaid paar nädalat. Samal ajal on maapinnal aega väikese meetri sügavusele sulada. Tundras sajab aastaringselt alla 200-300 millimeetri. Selliste kliimatingimuste tõttu on need maad taimestikuvaesed, mida esindavad aeglaselt kasvavad samblikud, sammal, aga ka kääbus- või roomavad pohla- ja mustikapõõsad. Vahel võib kohtuda
Ka loomastik pole rikas. Seda esindavad põhjapõdrad, väikesed uruimetajad, aga ka röövloomad nagu hermeliin, arktiline rebane ja nirk. Linnumaailma esindavad polaarkull, lumikelluke ja -nokk. Tundras elavad putukad on enamasti kahekülgsed. Tundra ökosüsteem on oma halva taastumisvõime tõttu väga haavatav.
Ameerika ja Euraasia põhjapiirkondades asuv taiga on väga mitmekesine. Seda ökosüsteemi iseloomustavad külmad ja pikad talved ning rohke sademete hulk lume kujul. Taimestikku esindavad igihaljad okaspuud, kus kasvavad kuusk ja kuusk, mänd ja lehis. Loomamaailma esindajate hulka kuuluvad põder ja mäger, karud ja oravad, sooblid ja ahmid, hundid ja ilvesed, rebased ja naaritsad. Taigat iseloomustab paljude järvede ja soode olemasolu.
Laialehised metsad esindavad järgmisi ökosüsteeme. Seda tüüpi ökosüsteemi liike leidub USA idaosas, Ida-Aasias ja Lääne-Euroopas. See on hooajaline kliimavöönd, kus talvel langeb temperatuur alla nulli ja aastaringselt sajab 750–1500 mm sademeid. Sellise ökosüsteemi taimestikku esindavad laialehelised puud nagu pöök ja tamm, saar ja pärn. Siin on võsa ja paks murukiht. Faunat esindavad karud ja põder, rebased ja ilvesed, oravad ja rästad. Sellises ökosüsteemis elavad öökullid ja rähnid, musträstad ja pistrikud.
Parasvöötme stepialasid leidub Euraasias ja Põhja-Ameerikas. Nende analoogid on Uus-Meremaal tutid, aga ka pampad Lõuna-Ameerikas. Nende piirkondade kliima on hooajaline. Suvel soojeneb õhk mõõdukalt soojalt väga kõrgete väärtusteni. Talvised temperatuurid on negatiivsed. Aasta jooksul sajab 250–750 millimeetrit sademeid. Steppide taimestikku esindavad peamiselt murukõrrelised. Loomade hulka kuuluvad piisonid ja antiloobid, saigad ja gopherid, küülikud ja marmotid, hundid ja hüäänid.
Chaparralid asuvad Vahemeres, aga ka Californias, Georgias, Mehhikos ja Austraalia lõunakaldal. Need on pehme parasvöötme kliimavööndid, kus sademeid langeb aastaringselt 500–700 millimeetrit. Taimestik hõlmab siin igihaljaste kõvade lehtedega põõsaid ja puid, nagu metsik pistaatsia, loorber jne.
Ökoloogilised süsteemid, nagu savannid, asuvad Ida- ja Kesk-Aafrikas, Lõuna-Ameerikas ja Austraalias. Märkimisväärne osa neist asub Lõuna-Indias. Need on kuuma ja kuiva kliimaga piirkonnad, kus sademeid langeb aastaringselt 250–750 mm. Taimestik on peamiselt rohune, siin-seal leidub vaid haruldasi lehtpuid (palmid, baobabid ja akaatsiad). Faunat esindavad sebrad ja antiloobid, ninasarvikud ja kaelkirjakud, leopardid ja lõvid, raisakotkad jne. Nendes osades on palju verdimevaid putukaid, näiteks tsetse-kärbes.
Kõrbeid leidub Aafrika osades, Põhja-Mehhikos jne. Kliima on siin kuiv, sademeid on alla 250 mm aastas. Päevad kõrbes on kuumad ja ööd külmad. Taimestikku esindavad ulatusliku juurestikuga kaktused ja hõredad põõsad. Loomamaailma esindajate seas on levinud gopherid ja jerboad, antiloobid ja hundid. See on habras ökosüsteem, mida vee- ja tuuleerosioon kergesti hävitab.
Pooligihaljad troopilised lehtmetsad asuvad Kesk-Ameerikas ja Aasias. Nendel aladel on vaheldumisi kuiv ja niiske aastaaeg. Aastane keskmine sademete hulk on 800–1300 mm. Troopilistes metsades elab rikkalik fauna.
Troopilisi vihmametsi leidub mitmel pool meie planeedil. Neid leidub Kesk-Ameerikas, Lõuna-Ameerika põhjaosas, Kesk- ja Lääne-Ekvatoriaal-Aafrikas, Loode-Austraalia rannikualadel, aga ka Vaikse ookeani ja India ookeani saartel. Nende osade soojad kliimatingimused ei ole hooajalised. Tugev sademete hulk ületab aastaringselt 2500 mm piiri. Seda süsteemi eristab tohutu taimestiku ja loomastiku mitmekesisus.
Olemasolevatel looduslikel kompleksidel pole reeglina selgeid piire. Nende vahel on tingimata üleminekutsoon. Selles ei toimu mitte ainult erinevat tüüpi ökosüsteemide populatsioonide vastastikmõju, vaid ka eritüüpi elusorganisme. Seega hõlmab üleminekuvöönd ümbritsevatest aladest suuremat loomastiku ja taimestiku mitmekesisust.
Looduslikud veekompleksid
Need biosfääri üksused võivad esineda mageveekogudes ja meredes. Esimene neist hõlmab selliseid ökosüsteeme nagu:
Lentic on reservuaarid, see tähendab seisev vesi;
Lotic, mida esindavad ojad, jõed, allikad;
Tõusvad alad, kus toimub tootlik kalapüük;
Väinad, lahed, estuaarid, mis on jõesuudmed;
Süvavee riffide tsoonid.
Loodusliku kompleksi näide
Ökoloogid eristavad väga erinevaid looduslike ökosüsteemide tüüpe. Sellest hoolimata järgib nende kõigi olemasolu sama mustrit. Et kõige sügavamalt mõista kõigi elus- ja elutute olendite koostoimet biosfääri ühikus, vaadelda liiki Kõik siin elavad mikroorganismid ja loomad mõjutavad otseselt õhu ja pinnase keemilist koostist.
Heinamaa on tasakaalusüsteem, mis sisaldab erinevaid elemente. Mõned neist, makrotootjad, mis on rohttaimestikud, loovad selle maismaakoosluse orgaanilisi tooteid. Lisaks toimub loodusliku kompleksi elu tänu bioloogilisele toiduahelale. Taimeloomad või esmatarbijad toituvad heinamaadest ja nende osadest. Need on loomastiku esindajad, nagu suured taimtoidulised ja putukad, närilised ja mitut tüüpi selgrootud (kull ja jänes, nurmkana jne).
Esmased tarbijad toituvad teisestest tarbijatest, kelle hulka kuuluvad lihasööjad linnud ja imetajad (hunt, öökull, kull, rebane jne). Järgmisena kaasatakse töösse reduktorid. Ilma nendeta on ökosüsteemi täielik kirjeldus võimatu. Paljude seente ja bakterite liigid on need loodusliku kompleksi elemendid. Lagundajad lagundavad orgaanilised saadused mineraalsesse olekusse. Kui temperatuuritingimused on soodsad, lagunevad taimejäägid ja surnud loomad kiiresti lihtsateks ühenditeks. Mõned neist komponentidest sisaldavad akusid, mida leostatakse ja kasutatakse uuesti. Orgaaniliste jääkide stabiilsem osa (huumus, tselluloos jne) laguneb aeglasemalt, toites taimemaailma.
Antropogeensed ökosüsteemid
Eespool käsitletud looduslikud kompleksid on võimelised eksisteerima ilma inimese sekkumiseta. Hoopis teistsugune on olukord inimtekkelistes ökosüsteemides. Nende side toimib ainult inimese otsesel osalusel. Näiteks agroökosüsteem. Selle olemasolu peamine tingimus pole mitte ainult päikeseenergia kasutamine, vaid ka "toetuste" saamine teatud tüüpi kütuse kujul.
Osaliselt sarnaneb see süsteem looduslikule. Sarnasusi loodusliku kompleksiga täheldatakse taimede kasvu ja arengu ajal, mis toimub tänu Päikese energiale. Põllumajandus on aga võimatu ilma mulla ettevalmistamise ja koristamata. Ja need protsessid nõuavad inimühiskonnalt energiatoetusi.
Millist tüüpi ökosüsteemi linn kuulub? See on inimtekkeline kompleks, milles kütuseenergial on suur tähtsus. Selle tarbimine on kaks kuni kolm korda suurem kui päikesekiirte voog. Linna võib võrrelda süvamere- või koopaökosüsteemidega. Lõppude lõpuks sõltub just nende biogeotsenooside olemasolu suuresti väljastpoolt tulevate ainete ja energiaga varustamisest.
Linnade ökosüsteemid tekkisid ajaloolise protsessi kaudu, mida nimetatakse linnastumiseks. Tema mõjul lahkus riikide elanikkond maapiirkondadest, luues suuri asulaid. Järk-järgult tugevdasid linnad oma rolli ühiskonna arengus. Samal ajal lõi inimene ise elu parandamiseks keeruka linnasüsteemi. See tõi kaasa linnade teatud eraldatuse loodusest ja olemasolevate looduslike komplekside häirimise. Asustussüsteemi võib nimetada linnaliseks. Tööstuse arenedes asjad aga mõnevõrra muutusid. Mis tüüpi ökosüsteemi kuulub linn, mille territooriumil tehas või tehas tegutseb? Pigem võib seda nimetada industriaallinnaliseks. See kompleks koosneb elamupiirkondadest ja territooriumidest, kus asuvad mitmesuguseid tooteid tootvad rajatised. Linna ökosüsteem erineb looduslikust mitmete jäätmete rikkalikuma ja lisaks ka mürgise voolu poolest.
Elukeskkonna parandamiseks loovad inimesed oma asulate ümber nn rohealasid. Need koosnevad muruplatsidest ja põõsastest, puudest ja tiikidest. Need väikesed looduslikud ökosüsteemid loovad mahetooteid, millel ei ole linnaelus erilist rolli. Ellujäämiseks vajavad inimesed toitu, kütust, vett ja elektrit väljastpoolt.
Linnastumise protsess on oluliselt muutnud meie planeedi elu. Kunstlikult loodud inimtekkelise süsteemi mõju on suuresti muutnud loodust Maa tohututel aladel. Samas ei mõjuta linn ainult neid tsoone, kus asuvad arhitektuuri- ja ehitusobjektid ise. See mõjutab suuri alasid ja kaugemalgi. Näiteks puidutoodete nõudluse kasvuga raiuvad inimesed metsi.
Linna toimimise käigus satub atmosfääri palju erinevaid aineid. Nad saastavad õhku ja muudavad kliimatingimusi. Linnades on kõrgem pilvisus ja vähem päikest, rohkem udu ja vihma ning veidi soojem kui lähedal asuvates maapiirkondades.
Loeng nr 5. Kunstlikud ökosüsteemid
5.1 Looduslikud ja tehisökosüsteemid
Biosfääris on lisaks looduslikele biogeotsenoosidele ja ökosüsteemidele inimmajandusliku tegevusega kunstlikult loodud kooslused – inimtekkelised ökosüsteemid.
Looduslikud ökosüsteemid eristuvad märkimisväärse liigilise mitmekesisuse poolest, eksisteerivad pikka aega, on isereguleeruvad ning neil on suur stabiilsus ja vastupidavus. Neis tekkiv biomass ja toitained jäävad ja kasutatakse biotsenoosides, rikastades nende ressursse.
Tehisökosüsteemid – agrotsenoosid (nisu-, kartuli-, juurviljaaiad, kõrvalasuvate karjamaadega talud, kalatiigid jne) moodustavad väikese osa maapinnast, kuid annavad umbes 90% toiduenergiast.
Põllumajanduse arenguga on iidsetest aegadest saati kaasnenud taimkatte täielik hävitamine suurtel aladel, et teha ruumi vähesele hulgale inimese valitud toiduks kõige sobivamatele liikidele.
Kuid algselt sobitus inimtegevus põllumajandusühiskonnas biokeemilisse tsüklisse ega muutnud energiavoogu biosfääris. Kaasaegses põllumajandustootmises on järsult suurenenud sünteesitud energia kasutamine maa mehaanilisel harimisel, väetiste ja pestitsiidide kasutamine. See rikub biosfääri üldist energiabilanssi, mis võib viia ettearvamatute tagajärgedeni.
Looduslike ja lihtsustatud inimtekkeliste ökosüsteemide võrdlus
(pärast Millerit, 1993)
|
Looduslik ökosüsteem (soo, heinamaa, mets) |
Antropogeenne ökosüsteem (põld, tehas, maja) |
|
Võtab vastu, teisendab, kogub päikeseenergiat |
Tarbib energiat fossiil- ja tuumakütustest |
|
Toodab hapnikku ja tarbib süsihappegaasi |
Tarbib hapnikku ja tekitab fossiilide põletamisel süsinikdioksiidi |
|
Moodustab viljaka pinnase |
Kurnab või kujutab endast ohtu viljakatele muldadele |
|
Koguneb, puhastab ja kulutab järk-järgult vett |
Tarbib palju vett ja saastab seda |
|
Loob elupaiku erinevatele metsloomaliikidele |
Hävitab paljude metsloomade liikide elupaiku |
|
Tasuta filtrid ja desinfitseerib saasteaineid ja jäätmed |
Toodab saasteaineid ja jäätmeid, mis tuleb avalikkuse kulul puhastada |
|
Omab võimet enesesäilitamine ja enesetervendamine |
Nõuab suuri kulutusi pidevaks hoolduseks ja taastamiseks |
5.2 Tehisökosüsteemid
5.2.1 Agroökosüsteemid
Agroökosüsteem(kreeka sõnast agros – põld) – biootiline kooslus, mille on loonud ja regulaarselt hooldanud inimesed põllumajandussaaduste saamiseks. Tavaliselt hõlmab see põllumajandusmaadel elavate organismide kogumit.
Agroökosüsteemide hulka kuuluvad põllud, viljapuuaiad, köögiviljaaiad, viinamarjaistandused, suured loomakasvatuskompleksid koos külgnevate tehiskarjamaadega.
Agroökosüsteemide iseloomulik tunnus on madal ökoloogiline usaldusväärsus, kuid ühe (mitme) kultuurtaimede või -loomade liigi või sordi kõrge produktiivsus. Nende peamine erinevus looduslikest ökosüsteemidest on nende lihtsustatud struktuur ja ammendunud liigiline koostis.
Agroökosüsteemid erinevad looduslikest ökosüsteemidest mitmeid funktsioone:
1. Elusorganismide mitmekesisus neis väheneb järsult, et saada võimalikult suur produktsioon.
Rukki- või nisupõllul võib lisaks teravilja monokultuurile leida vaid üksikuid umbrohtude liike. Looduslikul niidul on bioloogiline mitmekesisus palju suurem, kuid bioloogiline produktiivsus kordades väiksem kui külvatud põllul.
Kahjurite arvukuse kunstlik reguleerimine on enamasti agroökosüsteemide säilitamise vajalik tingimus. Seetõttu kasutatakse põllumajanduspraktikas ebasoovitavate liikide arvu mahasurumiseks võimsaid vahendeid: pestitsiide, herbitsiide jne. Nende tegevuste keskkonnamõjud toovad aga kaasa mitmeid soovimatuid mõjusid peale nende, milleks neid kasutatakse.
2. Põllumajanduslikud taime- ja loomaliigid agroökosüsteemides saadakse pigem kunstliku kui loodusliku valiku tulemusena ning ei pea ilma inimese toetuseta vastu võitlusele metsikute liikidega.
Selle tulemusena väheneb järsult nende põllumajanduskultuuride geneetiline baas, mis on kahjurite ja haiguste massilise leviku suhtes äärmiselt tundlikud.
3. Agroökosüsteemid on avatumad, neist eemaldatakse ainet ja energiat koos põllukultuuride, loomakasvatussaadustega ja ka mulla hävimise tulemusena.
Looduslike biotsenooside korral tarbitakse taimede esmane toodang arvukates toiduahelates ja naaseb uuesti bioloogilisse tsükli süsteemi süsinikdioksiidi, vee ja mineraalsete toitumiselementide kujul.
Pideva saagikoristuse ja mullatekkeprotsesside katkemise tõttu toimub pikaajalise monokultuuri kasvatamisega haritavatel maadel mullaviljakuse järkjärguline langus. Seda olukorda ökoloogias nimetatakse väheneva tulu seadus .
Seega on heaperemehelikuks ja ratsionaalseks põlluharimiseks vaja arvestada mullaressursside ammendumisega ning säilitada mullaviljakust täiustatud agrotehnoloogia, ratsionaalse külvikorra ja muude võtete abil.
Taimkatte muutus agroökosüsteemides ei toimu looduslikult, vaid inimese tahtel, mis ei mõju alati hästi selles sisalduvate abiootiliste tegurite kvaliteedile. See kehtib eriti mulla viljakuse kohta.
Peamine erinevus agroökosüsteemid looduslikest ökosüsteemidest - lisaenergia saamine normaalseks toimimiseks.
Täiendav energia viitab agroökosüsteemidesse sisestatud mis tahes tüüpi energiale. See võib olla inimeste või loomade lihasjõud, erinevat tüüpi kütus põllumajandusmasinate käitamiseks, väetised, pestitsiidid, pestitsiidid, lisavalgustus jne. Mõiste “lisaenergia” hõlmab ka uusi koduloomatõuge ja agroökosüsteemide struktuuri sisse toodud kultuurtaimede sorte.
Tuleb märkida, et agroökosüsteemid on väga haprad kogukonnad. Nad ei ole võimelised ise paranema ja isereguleeruma ning neid ähvardab surmaoht kahjurite või haiguste massilise paljunemise tõttu.
Ebastabiilsuse põhjuseks on see, et agrotsenoosid koosnevad ühest (monokultuur) või harvem maksimaalselt 2–3 liigist. Sellepärast võivad kõik haigused, kahjurid hävitada agrotsenoosi. Inimesed aga lihtsustavad teadlikult agrotsenoosi struktuuri, et saada maksimaalne saagis. Agrotsenoosid on palju suuremal määral kui looduslikud tsenoosid (mets, heinamaa, karjamaad) vastuvõtlikud erosioonile, leostumisele, sooldumisele ja kahjurite invasioonile. Ilma inimese osaluseta eksisteerivad teravilja- ja köögiviljakultuuride agrotsenoosid mitte rohkem kui aasta, marjataimed - 3-4, puuviljakultuurid - 20-30 aastat. Seejärel nad lagunevad või surevad.
Agrotsenooside eelis Looduslike ökosüsteemide ees seisavad inimesele vajaliku toidu tootmine ja suured võimalused tootlikkuse tõstmiseks. Kuid neid rakendatakse ainult pidevalt hoolitsedes maa viljakuse eest, pakkudes taimi niiskusega, kaitstes kultiveeritud populatsioone, taime- ja loomasorte ja -tõuge loodusliku taimestiku ja loomastiku kahjulike mõjude eest.
Kõik põllumajanduspraktikas kunstlikult loodud põldude, aedade, karjamaade, juurviljaaedade ja kasvuhoonete agroökosüsteemid on süsteemid, mida spetsiaalselt inimesed toetavad.
Seoses agroökosüsteemides kujunevate kooslustega on rõhuasetused järk-järgult muutumas seoses keskkonnaalaste teadmiste üldise arenguga. Tsenootiliste seoste fragmentaarsuse ja agrotsenooside äärmise lihtsustamise ideede asemel kerkib esile arusaam nende keerulisest süsteemsest korraldusest, kus inimesed mõjutavad oluliselt ainult üksikuid seoseid ja kogu süsteem areneb edasi vastavalt loodusseadustele.
Ökoloogilisest seisukohast on äärmiselt ohtlik lihtsustada inimeste looduskeskkonda, muutes kogu maastiku põllumajanduslikuks. Väga tootliku ja jätkusuutliku maastiku loomise peamine strateegia peaks olema selle mitmekesisuse säilitamine ja suurendamine.
Kõrge tootlikkusega põldude hooldamise kõrval tuleks erilist tähelepanu pöörata kaitsealade säilitamisele, mis ei allu inimtegevusest tingitud mõjudele. Rikkaliku liigilise mitmekesisusega kaitsealad on liikide allikaks järjestikku taastuvatele kooslustele.
Looduslike ökosüsteemide ja agroökosüsteemide võrdlusomadused
|
Looduslikud ökosüsteemid |
Agroökosüsteemid |
|
Biosfääri esmased looduslikud elementaarüksused, mis on tekkinud evolutsiooni käigus |
Inimeste poolt transformeeritud biosfääri sekundaarsed kunstlikud elementaarüksused |
|
Märkimisväärse arvu looma- ja taimeliikidega keerulised süsteemid, milles domineerivad mitme liigi populatsioonid. Neid iseloomustab stabiilne dünaamiline tasakaal, mis saavutatakse iseregulatsiooniga |
Lihtsustatud süsteemid ühe taime- või loomaliigi domineerivate populatsioonidega. Need on stabiilsed ja neid iseloomustab nende biomassi struktuuri varieeruvus |
|
Tootlikkuse määravad ainete ringis osalevate organismide kohanemisomadused |
Tootlikkuse määrab majandustegevuse tase ning see sõltub majanduslikest ja tehnilistest võimalustest |
|
Primaarseid tooteid kasutavad loomad ja nad osalevad ainete ringis. "Tarbimine" toimub peaaegu samaaegselt "tootmisega" |
Saaki koristatakse inimeste vajaduste rahuldamiseks ja kariloomade toitmiseks. Elusaine koguneb mõnda aega, ilma et seda tarbitaks. Kõrgeim tootlikkus areneb vaid lühikest aega |
5.2.2.Tööstuslik-linna ökosüsteemid
Täiesti erinev on olukord ökosüsteemides, mis hõlmavad tööstus-linnasüsteeme – siin asendab kütuseenergia täielikult päikeseenergiat. Võrreldes energia vooluga looduslikes ökosüsteemides on selle tarbimine siin kaks-kolm suurusjärku suurem.
Seoses eelnevaga tuleb märkida, et tehisökosüsteemid ei saa eksisteerida ilma looduslike süsteemideta, looduslikud ökosüsteemid aga ilma inimtekkelisteta.
Linnasüsteemid
Linnasüsteem (urbosüsteem)- “ebastabiilne loodus-antropogeenne süsteem, mis koosneb arhitektuuri- ja ehitusobjektidest ning järsult häiritud looduslikest ökosüsteemidest” (Reimers, 1990).
Linna arenedes eristuvad selle funktsionaalsed tsoonid üha enam – need on tööstus-, elamu-, metsapark.
Tööstuslikud tsoonid- need on piirkonnad, kuhu on koondunud erinevate tööstusharude tööstusrajatised (metallurgia, keemia, masinaehitus, elektroonika jne). Need on peamised keskkonnareostuse allikad.
Elamutsoonid- need on alad, kuhu on koondunud elamud, administratiivhooned, kultuuri- ja haridusasutused jne.
Metsapark - See on linna ümbritsev roheala, mida on kasvatanud inimene, st kohandatud massiliseks puhkuseks, spordiks ja meelelahutuseks. Selle lõigud on võimalikud ka linnades, kuid tavaliselt siin linna pargid- linna puuistandused, mis hõivavad üsna suuri alasid ja teenindavad ka kodanikke puhkuseks. Erinevalt loodusmetsadest ja isegi metsaparkidest ei ole linnapargid jms väiksemad istutused linnas (väljakud, puiesteed) isemajandavad ja isereguleeruvad süsteemid.
Metsaparkide vööndeid, linnaparke ja muid spetsiaalselt inimeste puhkamiseks eraldatud ja kohandatud territooriumi alasid nimetatakse meelelahutuslik tsoonid (territooriumid, lõigud jne).
Linnastumise protsesside süvenemine toob kaasa linna infrastruktuuri keerulisemaks muutumise. Hakkab hõivama märkimisväärset kohta transport Ja transpordivõimalused(maanteed, bensiinijaamad, garaažid, teenindusjaamad, raudteed koos nende keeruka infrastruktuuriga, sh maa-alune - metroo; teeninduskompleksiga lennuväljad jne). Transpordisüsteemid läbivad kõik linna funktsionaalsed tsoonid ja mõjutavad kogu linnakeskkonda (linnakeskkonda).
Inimest ümbritsev keskkond nendes tingimustes on see abiootiliste ja sotsiaalsete keskkondade kogum, mis ühiselt ja otseselt mõjutavad inimesi ja nende majandust. Samas võib selle N.F.Reimersi (1990) järgi jagada looduskeskkond Ja inimese poolt muudetud looduskeskkond(antropogeensed maastikud kuni inimeste tehiskeskkonnani - hooned, asfaltteed, tehisvalgustus jne, st. tehiskeskkond).
Üldjoontes on linnakeskkond ja linnatüüpi asulad osa tehnosfäär, see tähendab biosfääri, mille inimene on radikaalselt muutnud tehnilisteks ja tehnilisteks objektideks.
Lisaks maastiku maapealsele osale langeb inimese majandustegevuse orbiiti ka selle litogeenne alus ehk litosfääri pinnapealne osa, mida tavaliselt nimetatakse geoloogiliseks keskkonnaks (E.M. Sergeev, 1979).
Geoloogiline keskkond- need on kivimid, põhjavesi, mida mõjutab inimese majandustegevus (joon. 10.2).
Linnapiirkondades, linna ökosüsteemides võib eristada hoonete ja rajatiste keskkonnaga interaktsiooni keerukust peegeldavat süsteemide rühma, mida nimetatakse nn. looduslikud-tehnilised süsteemid(Trofimov, Epišin, 1985) (Joon. 10.2). Need on tihedalt seotud inimtekkeliste maastikega, oma geoloogilise ehituse ja reljeefiga.
Seega on linnasüsteemid elanikkonna, elu- ja tööstushoonete ja -rajatiste koondumine. Linnasüsteemide olemasolu sõltub fossiilkütuste ja tuumaenergia toorainete energiast ning on inimeste poolt kunstlikult reguleeritud ja hooldatud.
Linnasüsteemide keskkond, nii selle geograafilised kui ka geoloogilised osad, on kõige tugevamalt muutunud ja tegelikult muutunud kunstlik, siin tekivad ringlusse, keskkonna saastamise ja puhastamisega seotud loodusvarade kasutamise ja taaskasutamise probleemid, siin toimub majandus- ja tootmistsüklite üha suurem eraldatus looduslikust ainevahetusest (biogeokeemiline käive) ja energiavoogudest looduslikes ökosüsteemides. Ja lõpuks, just siin on kõige suurem asustustihedus ja ehitatud keskkond, mis ei ohusta mitte ainult inimese tervis, vaid ka kogu inimkonna ellujäämise nimel. Inimeste tervis on selle keskkonna kvaliteedi näitaja.
Kunstlikud ökosüsteemid ( noobiogeocenoosid või sotsiaalökosüsteemid ) on inimtekkelistes tingimustes elavate organismide kogum. Seevastu ökosüsteem sisaldab täiendavat eakaaslaste kogukonda, mida nimetatakse nootsenoos .
Nootsenoos on osa kunstlikust ökosüsteemist, mis hõlmab töövahendeid, ühiskonda ja tööprodukte.
Agrotsenoos on inimese poolt oma eesmärkidel kunstlikult loodud biotsenoos, millel on teatud tootlikkuse tase ja olemus.
Praegu on agrotsenooside poolt hõivatud umbes kümme protsenti maast.
Hoolimata asjaolust, et agrotsenoosis, nagu igas looduslikus ökosüsteemis, on kohustuslikud troofilised tasemed - tootjad, tarbijad, lagundajad, mis moodustavad tüüpilisi troofilisi võrgustikke, on nende kahe tüüpi koosluste vahel üsna suured erinevused:
1) Agrotsenoosides on organismide mitmekesisus järsult vähenenud. Inimene hoiab agrotsenooside monotoonsust ja liigivaesust spetsiaalse kompleksse agrotehniliste meetmete süsteemiga. Põldudel kasvatatakse tavaliselt üht tüüpi taimi ja seetõttu on nii loomapopulatsioon kui ka mulla mikroorganismide koostis järsult ammendunud. Kuid isegi kõige vaesemate agrotsenooside hulgas on mitukümmend organismiliiki, mis kuuluvad erinevatesse süstemaatilisse ja ökoloogilistesse rühmadesse. Näiteks nisupõllu agrotsenoosi kuuluvad lisaks nisule umbrohud, putukad - nisukahjurid ja kiskjad, selgrootud - mulla- ja maakihi elanikud, patogeensed seened jne.
2) Inimeste poolt kultiveeritud liigid on kunstliku valiku abil toetatud ja ilma inimese toetuseta olelusvõitlusele vastu ei pea.
3) Agroökosüsteemid saavad inimtegevusest tulenevalt lisaenergiat, mis loob lisatingimused kultuurtaimede kasvuks.
4) Puhas agrotsenoosi esmatootmine (taimne biomass) eemaldatakse ökosüsteemist põllukultuuride kujul ja ei satu toiduahelasse. Selle osalist tarbimist kahjurite poolt takistab igal võimalikul viisil inimtegevus. Selle tulemusena on pinnas taimede eluks vajalike mineraalide puudus. Seetõttu on taas vajalik inimese sekkumine väetamise näol.
Agrotsenoosides nõrgeneb loodusliku valiku mõju ja toimib peamiselt kunstlik valik, mis on suunatud inimesele vajalike, mitte keskkonnatingimustega paremini kohanenud taimede maksimaalsele produktiivsusele.
Seega ei ole agrotsenoosid erinevalt looduslikest süsteemidest isereguleeruvad süsteemid, vaid neid reguleerivad inimesed. Sellise reguleerimise eesmärk on tõsta agrotsenoosi tootlikkust. Selle saavutamiseks niisutatakse kuivi maid ja vettinud maad kuivendatakse; Hävitatakse umbrohtu ja saagitoidulisi loomi, vahetatakse kultuurtaimede sorte ja antakse väetisi. Kõik see loob kasu ainult kultuurtaimedele.
Erinevalt looduslikust ökosüsteemist on agrotsenoos ebastabiilne, see variseb kiiresti kokku, kuna kultuurtaimed ei talu konkurentsi metsikute taimedega ja tõrjuvad need välja.
Agrobiotsenoosidele on iseloomulik ka servaefekt putukakahjurite levikul. Need koonduvad peamiselt servaribale ja hõivavad vähemal määral põllu keskosa. See nähtus on tingitud asjaolust, et üleminekuvööndis tugevneb järsult konkurents üksikute taimeliikide vahel, mis omakorda vähendab viimaste kaitsereaktsioonide taset putukate vastu.
| Eelmised materjalid: |
*Mõiste “ökosüsteem” kehtib erineva suurusega biotsenooside ja biotoopide kohta, näiteks surnud puu tüvi, mets või tiik või ookean. Need on kõik looduslikud ökosüsteemid. Loodusliku, suhteliselt lihtsa ökosüsteemi näitena vaatleme väikese tiigi ökosüsteemi. Tiigi ökosüsteemi võib pidada kaheks põhikomponendiks.
**Looduslikud ökosüsteemid on üsna keerulised ja nende uurimine traditsioonilise teadusliku "kogemuse ja kontrolli" meetodiga on väga keeruline. Seetõttu kasutavad keskkonnateadlased laboratoorseid kunstlikke mikroökosüsteeme, mis simuleerivad looduslikes tingimustes toimuvaid protsesse.
Akvaarium kui tehisökosüsteem
Akvaariumi "tasakaalu" kohta on eksiarvamus. Ligikaudset tasakaalu akvaariumis gaasi- ja toidurežiimide osas on võimalik saavutada vaid siis, kui selles on vähe kalu ning palju vett ja taimi. Juba 1857. aastal lõi J. Warrington 12-gallonilises (54,6 l) akvaariumis, kus oli mitu kuldkala ja teod, "seda imelise ja veetleva tasakaalu looma- ja köögiviljariigi vahel". Lisaks istutas ta suure hulga mitmeaastaseid vees kasvavaid Vallisneria taimi, mis on kalade toiduks. J. Warrington hindas õigesti mitte ainult kalade ja taimede koostoimet, vaid ka detritiivoorsete tigude tähtsust "taimejäätmete ja lima lagunemisel", mille tulemusena muudeti see, mis oleks võinud toimida mürgise põhimõttena. viljakas keskkond taimede kasvuks." Enamik harrastajate katseid akvaariumis tasakaalu saavutada lõppevad ebaõnnestumisega, kuna akvaariumi on paigutatud liiga palju kalu (elementaarne ülerahvastatuse juhtum). Seetõttu peavad amatöörakvaaristid akvaariumis perioodiliselt kunstlikult tasakaalu hoidma (täiendav toitumine, õhutamine, akvaariumi perioodiline puhastamine).
***Võib-olla on parim viis kunstliku ökosüsteemi kujutlemiseks mõelda kosmosereisidele, kuna biosfäärist lahkuv inimene peab endaga kaasa võtma selgelt piiratud süsteemi, mis rahuldaks kõik tema elulised vajadused, kasutades ümbritsevast kosmosest tuleva energiana päikesevalgust. keskkond.
Kosmoselaev kui tehisökosüsteem
Kosmoselaevad on avatud ja suletud tüüpi.
IN avatud süsteem (ilma regenereerimiseta) läheb ainete ja energia vool ühes suunas ning süsteemi eluiga sõltub vee, toidu ja hapnikuga varustamisest. Kasutatud materjale ja jäätmeid hoitakse kosmoselaevas kuni maa peale tagastamiseni või kosmosesse viskamiseni (!).
IN suletud Kõigis parameetrites (v.a energia) toimub süsteemis ainete ringlus, mida, nagu ka energiavoogu, saab reguleerida väliste mehhanismide abil. Tänapäeval kasutavad peaaegu kõik kosmoseaparaadid erineva regeneratsiooniastmega avatud tüüpi süsteemi.