Økosystemer er et av nøkkelbegrepene i økologi, som er et system som inkluderer flere komponenter: et samfunn av dyr, planter og mikroorganismer, et karakteristisk habitat, et helt system av relasjoner som utveksling av stoffer og energier skjer gjennom. I vitenskapen er det flere klassifiseringer av økosystemer. En av dem deler alle kjente økosystemer i to store klasser: naturlig, skapt av naturen, og kunstig, de skapt av mennesket.
Naturlige økosystemer De er preget av: Et nært forhold mellom organiske og uorganiske stoffer En fullstendig, lukket sirkel av stoffers kretsløp: starter fra utseendet til organisk materiale og slutter med dets nedbrytning og nedbrytning til uorganiske komponenter. Resiliens og selvhelbredende evne.
Alle naturlige økosystemer bestemmes av følgende egenskaper: 1. Artsstruktur: antallet av hver dyre- eller planteart er regulert av naturlige forhold. 2. Romlig struktur: alle organismer er lokalisert i et strengt horisontalt eller vertikalt hierarki. 3. Biotiske og abiotiske stoffer. Organismene som utgjør økosystemet er delt inn i uorganiske (abiotiske: lys, luft, jord, vind, fuktighet, trykk) og organiske (biotiske dyr, planter). 4. På sin side er den biotiske komponenten delt inn i produsenter, forbrukere og ødeleggere.
Kunstige økosystemer Kunstige økosystemer er samfunn av dyr og planter som lever under de forholdene som mennesker har skapt for dem. De kalles også noobiogeocenoser eller sosioøkosystemer. Eksempler: åker, beite, by, samfunn, romskip, dyrehage, hage, kunstig dam, reservoar.
Sammenlignende egenskaper for naturlige og kunstige økosystemer Naturlige økosystemer Kunstige økosystemer Hovedkomponenten er solenergi Hovedsakelig mottar den energi fra drivstoff og tilberedt mat (heterotrofisk) Danner fruktbar jord. oksygen og produsere karbondioksid Stort artsmangfold Begrenset antall arter av organismer Høy stabilitet, evne til selvregulering og selvhelbredelse Svak stabilitet, siden et slikt økosystem er avhengig av menneskelig aktivitet Lukket metabolisme Åpen metabolsk kjede Skaper leveområder for ville dyr og planter Ødelegger dyrelivshabitater
Økosystemer er enhetlige naturlige komplekser som er dannet av en kombinasjon av levende organismer og deres habitat. Vitenskapen om økologi studerer disse formasjonene.
Begrepet "økosystem" dukket opp i 1935. Det ble foreslått brukt av den engelske økologen A. Tansley. Et naturlig eller naturlig-antropogen kompleks der både levende og indirekte komponenter er i nært forhold gjennom metabolisme og distribusjon av energiflyt - alt dette er inkludert i konseptet "økosystem". Det finnes forskjellige typer økosystemer. Disse grunnleggende funksjonelle enhetene i biosfæren er delt inn i separate grupper og studert av miljøvitenskap.
Klassifisering etter opprinnelse
Det finnes ulike økosystemer på planeten vår. Økosystemtyper er klassifisert på en bestemt måte. Imidlertid er det umulig å koble sammen hele mangfoldet av disse enhetene i biosfæren. Det er derfor det er flere klassifiseringer av økologiske systemer. For eksempel er de kjennetegnet ved opprinnelse. Dette:
- Naturlige (naturlige) økosystemer. Disse inkluderer de kompleksene der sirkulasjonen av stoffer skjer uten menneskelig innblanding.
- Kunstige (antropogene) økosystemer. De er skapt av mennesket og er i stand til å eksistere bare med hans direkte støtte.
Naturlige økosystemer
Naturkomplekser som eksisterer uten menneskelig medvirkning har sin egen interne klassifisering. Det finnes følgende typer naturlige økosystemer basert på energi:
Helt avhengig av solstråling;
Mottar energi ikke bare fra den himmelske kroppen, men også fra andre naturlige kilder.
Den første av disse to typene økosystemer er uproduktiv. Likevel er slike naturlige komplekser ekstremt viktige for planeten vår, siden de eksisterer over store områder og påvirker dannelsen av klima, renser store volumer av atmosfæren, etc.
Naturlige komplekser som mottar energi fra flere kilder er de mest produktive.
Kunstige biosfæreenheter
Antropogene økosystemer er også forskjellige. Typene økosystemer inkludert i denne gruppen inkluderer:
Agrokosystemer som dukker opp som et resultat av menneskelig jordbruk;
Teknoøkosystemer som oppstår som et resultat av industriell utvikling;
Urbane økosystemer som følge av etableringen av bosetninger.
Alle disse er typer menneskeskapte økosystemer skapt med direkte deltakelse av mennesker.
Mangfold av naturlige komponenter i biosfæren
Det finnes ulike typer og typer naturlige økosystemer. Dessuten skiller økologer dem basert på de klimatiske og naturlige forholdene i deres eksistens. Dermed er det tre grupper og en rekke ulike enheter av biosfæren.
Hovedtyper av naturlige økosystemer:
Bakke;
Ferskvann;
Marine.
Terrestriske naturlige komplekser
Variasjonen av typer terrestriske økosystemer inkluderer:
arktisk og alpin tundra;
barskoger;
Løvfellende massiver av den tempererte sonen;
savanner og tropiske gressletter;
Chaparrals, som er områder med tørre somre og regnfulle vintre;
Ørkener (både busk og gresskledd);
Halv-eviggrønne tropiske skoger som ligger i områder med tydelige tørre og våte årstider;
Tropiske eviggrønne regnskoger.
I tillegg til hovedtypene av økosystemer, finnes det også overgangssystemer. Dette er skogtundraer, halvørkener, etc.
Årsaker til eksistensen av ulike typer naturlige komplekser
Etter hvilket prinsipp er ulike naturlige økosystemer lokalisert på planeten vår? Typer av økosystemer av naturlig opprinnelse er lokalisert i en eller annen sone avhengig av nedbørsmengde og lufttemperatur. Det er kjent at klimaet i ulike deler av kloden har betydelige forskjeller. Samtidig er ikke den årlige nedbørsmengden den samme. Det kan variere fra 0 til 250 eller mer millimeter. I dette tilfellet faller nedbøren enten jevnt gjennom alle årstider, eller faller mest i en viss våt periode. Den gjennomsnittlige årlige temperaturen varierer også på planeten vår. Det kan variere fra negative verdier til trettiåtte grader Celsius. Konstansen for oppvarming av luftmasser varierer også. Det kan ikke ha betydelige forskjeller gjennom året, som for eksempel ved ekvator, eller det kan endre seg hele tiden.
Kjennetegn på naturlige komplekser
Mangfoldet av typer naturlige økosystemer i den terrestriske gruppen fører til det faktum at hver av dem har sine egne særegne egenskaper. Så i tundraene, som ligger nord for taigaen, er det et veldig kaldt klima. Dette området er preget av negative gjennomsnittlige årstemperaturer og polare dag-natt-sykluser. Sommeren i disse delene varer bare noen få uker. Samtidig rekker bakken å tine til en liten meters dyp. Nedbøren i tundraen faller mindre enn 200-300 millimeter gjennom året. På grunn av slike klimatiske forhold er disse landene fattige på vegetasjon, representert av sakte voksende lav, mose, samt dverg- eller krypende tyttebær- og blåbærbusker. Noen ganger kan man møtes
Faunaen er heller ikke rik. Den er representert av reinsdyr, små gravende pattedyr, samt rovdyr som hermelin, fjellrev og vesle. Fugleverdenen er representert ved polarugla, snøspurve og plover. Insekter i tundraen er for det meste dipteranarter. Tundraens økosystem er svært sårbart på grunn av dets dårlige evne til å komme seg.
Taigaen, som ligger i de nordlige regionene i Amerika og Eurasia, er veldig mangfoldig. Dette økosystemet er preget av kalde og lange vintre og rikelig nedbør i form av snø. Floraen er representert av eviggrønne bartrær, der gran og gran, furu og lerk vokser. Representanter for dyreverdenen inkluderer elg og grevling, bjørn og ekorn, sobler og jerv, ulv og gauper, rever og mink. Taigaen er preget av tilstedeværelsen av mange innsjøer og sumper.
Følgende økosystemer er representert av løvskog. Økosystemarter av denne typen finnes i det østlige USA, Øst-Asia og Vest-Europa. Dette er en sesongbetont klimasone, hvor temperaturen om vinteren faller under null, og det faller mellom 750 og 1500 mm nedbør gjennom hele året. Floraen i et slikt økosystem er representert av løvtrær som bøk og eik, ask og lind. Det er busker og et tykt lag med gress her. Faunaen er representert av bjørn og elg, rev og gaupe, ekorn og spissmus. Ugler og hakkespetter, svarttrost og falker lever i et slikt økosystem.
Tempererte steppesoner finnes i Eurasia og Nord-Amerika. Analogene deres er tuer i New Zealand, samt pampas i Sør-Amerika. Klimaet i disse områdene er sesongbetont. Om sommeren varmes luften opp fra middels varme til svært høye verdier. Vintertemperaturene er negative. I løpet av året kommer det fra 250 til 750 millimeter nedbør. Steppenes flora er hovedsakelig representert av torvgress. Dyr inkluderer bisoner og antiloper, saigaer og gophers, kaniner og murmeldyr, ulver og hyener.
Chaparrals ligger i Middelhavet, så vel som i California, Georgia, Mexico og de sørlige kysten av Australia. Dette er soner med mildt temperert klima, hvor nedbøren faller fra 500 til 700 millimeter gjennom hele året. Vegetasjonen her inkluderer busker og trær med eviggrønne harde blader, som vill pistasj, laurbær, etc.
Økologiske systemer som savanner ligger i Øst- og Sentral-Afrika, Sør-Amerika og Australia. En betydelig del av dem er lokalisert i Sør-India. Dette er soner med varmt og tørt klima, hvor nedbøren faller fra 250 til 750 mm gjennom hele året. Vegetasjonen er hovedsakelig gresskledd, med bare sjeldne løvtrær (palmer, baobab og akasie) funnet her og der. Faunaen er representert av sebraer og antiloper, neshorn og sjiraffer, leoparder og løver, gribber osv. Det er mange blodsugende insekter i disse delene, som tsetseflua.
Ørkener finnes i deler av Afrika, Nord-Mexico osv. Klimaet her er tørt, med nedbør mindre enn 250 mm per år. Dager i ørkener er varme og netter er kalde. Vegetasjonen er representert av kaktus og sparsomme busker med omfattende rotsystemer. Blant representantene for dyreverdenen er gophers og jerboas, antiloper og ulver vanlige. Dette er et skjørt økosystem, lett ødelagt av vann- og vinderosjon.
Halv-eviggrønne tropiske løvskoger finnes i Mellom-Amerika og Asia. Disse områdene opplever vekslende tørre og våte årstider. Gjennomsnittlig årlig nedbør er fra 800 til 1300 mm. Tropiske skoger er bebodd av en rik fauna.
Tropiske regnskoger finnes i mange deler av planeten vår. De finnes i Mellom-Amerika, Nord-Sør-Amerika, sentrale og vestlige ekvatorial-Afrika, kystområdene i det nordvestlige Australia, samt på øyene i Stillehavet og Det indiske hav. Varme klimatiske forhold i disse delene er ikke sesongmessige. Kraftig nedbør overskrider grensen på 2500 mm gjennom hele året. Dette systemet er preget av et stort mangfold av flora og fauna.
Eksisterende naturlige komplekser har som regel ingen klare grenser. Mellom dem er det nødvendigvis en overgangssone. I den forekommer ikke bare samspillet mellom populasjoner av forskjellige typer økosystemer, men også spesielle typer levende organismer. Dermed omfatter overgangssonen et større mangfold av fauna og flora enn områdene rundt.
Akvatiske naturlige komplekser
Disse biosfæreenhetene kan eksistere i ferskvannsforekomster og hav. Den første av disse inkluderer økosystemer som:
Lentic er reservoarer, det vil si stående vann;
Lotic, representert av bekker, elver, kilder;
Oppvekstområder hvor produktivt fiske forekommer;
Sunder, bukter, elvemunninger, som er elvemunninger;
Dypvannsrevsoner.
Eksempel på et naturlig kompleks
Økologer skiller et bredt utvalg av typer naturlige økosystemer. Likevel følger eksistensen av hver av dem det samme mønsteret. For å forstå samspillet mellom alle levende og ikke-levende skapninger i en enhet av biosfæren, bør du vurdere arten. Alle mikroorganismer og dyr som lever her har en direkte innvirkning på den kjemiske sammensetningen av luft og jord.
En eng er et likevektssystem som inkluderer ulike elementer. Noen av dem, makroprodusenter, som er urteaktig vegetasjon, skaper de organiske produktene fra dette terrestriske samfunnet. Videre utføres livet til det naturlige komplekset på grunn av den biologiske næringskjeden. Plantedyr eller primærforbrukere lever av enggress og deler av dem. Dette er representanter for faunaen som store planteetere og insekter, gnagere og mange typer virvelløse dyr (gopher og hare, rapphøns, etc.).
Primærforbrukere lever av sekundære forbrukere, som inkluderer kjøttetende fugler og pattedyr (ulv, ugle, hauk, rev, etc.). Deretter er reduksjonsmidler involvert i arbeidet. Uten dem er en fullstendig beskrivelse av økosystemet umulig. Arter av mange sopp og bakterier er disse elementene i det naturlige komplekset. Nedbrytere bryter ned organiske produkter til en mineraltilstand. Hvis temperaturforholdene er gunstige, går planteavfall og døde dyr raskt i oppløsning til enkle forbindelser. Noen av disse komponentene inneholder batterier som utvaskes og gjenbrukes. Den mer stabile delen av organiske rester (humus, cellulose, etc.) brytes saktere ned, og mater planteverdenen.
Antropogene økosystemer
De naturlige kompleksene diskutert ovenfor er i stand til å eksistere uten menneskelig innblanding. Situasjonen er helt annerledes i menneskeskapte økosystemer. Forbindelsene deres fungerer bare med direkte deltakelse fra en person. For eksempel et agroøkosystem. Hovedbetingelsen for dens eksistens er ikke bare bruken av solenergi, men også mottak av "subsidier" i form av en slags drivstoff.
Til dels ligner dette systemet på naturlig. Likheter med det naturlige komplekset observeres under vekst og utvikling av planter, som oppstår på grunn av solens energi. Oppdrett er imidlertid umulig uten jordbearbeiding og høsting. Og disse prosessene krever energisubsidier fra det menneskelige samfunn.
Hvilken type økosystem tilhører byen? Dette er et antropogent kompleks hvor drivstoffenergi er av stor betydning. Forbruket er to til tre ganger høyere enn strømmen av solstråler. Byen kan sammenlignes med dyphavs- eller huleøkosystemer. Tross alt avhenger eksistensen av nettopp disse biogeocenosene i stor grad av tilførsel av stoffer og energi utenfra.
Urbane økosystemer oppsto gjennom en historisk prosess kalt urbanisering. Under hans innflytelse forlot befolkningen i land landlige områder, og skapte store bosetninger. Byene styrket gradvis sin rolle i samfunnsutviklingen. På samme tid, for å forbedre livet, skapte mennesket selv et komplekst bysystem. Dette førte til en viss separasjon av byer fra natur og forstyrrelse av eksisterende naturkomplekser. Bosettingssystemet kan kalles urbant. Men etter hvert som industrien utviklet seg, endret ting seg noe. Hvilken type økosystem tilhører byen hvis territorium anlegget eller fabrikken opererer? Snarere kan det kalles industri-urban. Dette komplekset består av boligområder og territorier der anlegg som produserer en rekke produkter er lokalisert. Byens økosystem skiller seg fra det naturlige ved en mer rikelig og i tillegg giftig strøm av diverse avfall.
For å forbedre bomiljøet sitt lager folk såkalte grønne belter rundt tettstedene sine. De består av gressplener og busker, trær og dammer. Disse små naturlige økosystemene skaper organiske produkter som ikke spiller en spesiell rolle i bylivet. For å overleve trenger folk mat, drivstoff, vann og elektrisitet utenfra.
Urbaniseringsprosessen har endret livet på planeten vår betydelig. Virkningen av det kunstig skapte menneskeskapte systemet har i stor grad endret naturen over store områder av jorden. Samtidig påvirker byen ikke bare de sonene der selve arkitektoniske og konstruksjonsobjektene befinner seg. Det påvirker store områder og utover. For eksempel, med en økning i etterspørselen etter treprodukter, hogger folk skog.
Under funksjonen til en by kommer mange forskjellige stoffer inn i atmosfæren. De forurenser luften og endrer klimaforholdene. Byer har høyere skydekke og mindre solskinn, mer tåke og duskregn, og er litt varmere enn nærliggende landlige områder.
Forelesning nr. 5. Kunstige økosystemer
5.1 Naturlige og kunstige økosystemer
I biosfæren, i tillegg til naturlige biogeocenoser og økosystemer, er det samfunn som er kunstig skapt av menneskelig økonomisk aktivitet - menneskeskapte økosystemer.
Naturlige økosystemer kjennetegnes ved betydelig artsmangfold, eksisterer i lang tid, de er i stand til selvregulering og har stor stabilitet og motstandskraft. Biomassen og næringsstoffene som skapes i dem forblir og brukes i biocenosene, og beriker ressursene deres.
Kunstige økosystemer - agrocenoser (åkre med hvete, poteter, grønnsakshager, gårder med tilstøtende beitemarker, fiskedammer, etc.) utgjør en liten del av landoverflaten, men gir omtrent 90 % av matenergien.
Utviklingen av landbruket siden antikken har vært ledsaget av fullstendig ødeleggelse av vegetasjonsdekke over store områder for å gi plass til et lite antall arter utvalgt av mennesker som er best egnet for mat.
Men i utgangspunktet passet menneskelig aktivitet i jordbrukssamfunnet inn i det biokjemiske kretsløpet og endret ikke strømmen av energi i biosfæren. I moderne landbruksproduksjon har bruken av syntetisert energi under mekanisk dyrking av jorden, bruken av gjødsel og plantevernmidler økt kraftig. Dette forstyrrer den generelle energibalansen i biosfæren, noe som kan føre til uforutsigbare konsekvenser.
Sammenligning av naturlige og forenklede menneskeskapte økosystemer
(etter Miller, 1993)
|
Naturlig økosystem (myr, eng, skog) |
Antropogent økosystem (felt, fabrikk, hus) |
|
Mottar, konverterer, akkumulerer solenergi |
Forbruker energi fra fossilt og kjernefysisk brensel |
|
Produserer oksygen og bruker karbondioksid |
Forbruker oksygen og produserer karbondioksid når fossiler brennes |
|
Danner fruktbar jord |
Tømmer eller utgjør en trussel mot fruktbar jord |
|
Akkumulerer, renser og forbruker gradvis vann |
Forbruker mye vann og forurenser det |
|
Skaper habitater for en rekke dyrearter |
Ødelegger habitatene til mange arter av dyreliv |
|
Gratis filtre og desinfiserer forurensninger og avfall |
Produserer forurensninger og avfall som må dekontamineres på bekostning av allmennheten |
|
Har evnen selvoppholdelsesdrift og selvhelbredende |
Krever høye kostnader for konstant vedlikehold og restaurering |
5.2 Kunstige økosystemer
5.2.1 Agrokosystemer
Agrokosystem(fra det greske agro-feltet) - et biotisk samfunn opprettet og regelmessig vedlikeholdt av mennesker for å få tak i landbruksprodukter. Inkluderer vanligvis et sett med organismer som lever på jordbruksland.
Agrokosystemer inkluderer åkre, frukthager, grønnsakshager, vingårder, store husdyrkomplekser med tilstøtende kunstige beitemarker.
Et karakteristisk trekk ved agroøkosystemer er lav økologisk pålitelighet, men høy produktivitet av en (flere) arter eller varianter av dyrkede planter eller dyr. Hovedforskjellen deres fra naturlige økosystemer er deres forenklede struktur og utarmete artssammensetning.
Agrokosystemer er forskjellige fra naturlige økosystemer en rekke funksjoner:
1. Mangfoldet av levende organismer i dem er kraftig redusert for å oppnå høyest mulig produksjon.
I en rug- eller hveteåker kan du i tillegg til kornmonokulturen bare finne noen få typer ugress. I en naturlig eng er det biologiske mangfoldet mye høyere, men den biologiske produktiviteten er mange ganger lavere enn i en sådd åker.
Kunstig regulering av antall skadedyr er for det meste en nødvendig forutsetning for å opprettholde agroøkosystemer. Derfor, i landbrukspraksis, brukes kraftige midler for å undertrykke antall uønskede arter: plantevernmidler, ugressmidler, etc. De miljømessige konsekvensene av disse handlingene fører imidlertid til en rekke andre uønskede effekter enn de de brukes til.
2. Arter av landbruksplanter og -dyr i agroøkosystemer er oppnådd som et resultat av kunstig snarere enn naturlig utvalg, og tåler ikke kampen for tilværelsen med ville arter uten menneskelig støtte.
Som et resultat er det en kraftig innsnevring av den genetiske basen til landbruksvekster, som er ekstremt følsomme for den massive spredningen av skadedyr og sykdommer.
3. Agrokosystemer er mer åpne og energi fjernes fra dem med avlinger, husdyrprodukter, og også som et resultat av jordødeleggelse.
I naturlige biocenoser blir primærproduksjonen av planter konsumert i en rekke næringskjeder og går igjen tilbake til det biologiske syklussystemet i form av karbondioksid, vann og mineralernæringselementer.
På grunn av konstant høsting og forstyrrelse av jorddannelsesprosesser, med langsiktig dyrking av monokultur på dyrket mark, avtar jordfruktbarheten gradvis. Denne situasjonen i økologi kalles loven om avtagende avkastning .
For forsvarlig og rasjonell jordbruk er det derfor nødvendig å ta hensyn til utarming av jordressurser og opprettholde jordfruktbarhet ved hjelp av forbedret landbruksteknologi, rasjonell vekstskifte og andre teknikker.
Endringen av vegetasjonsdekket i agroøkosystemer skjer ikke naturlig, men etter menneskets vilje, noe som ikke alltid har en god effekt på kvaliteten på de abiotiske faktorene som inngår i den. Dette gjelder spesielt for jordfruktbarhet.
Hovedforskjell agroøkosystemer fra naturlige økosystemer - får ekstra energi for normal funksjon.
Ekstra energi refererer til enhver type energi introdusert i agroøkosystemer. Dette kan være muskelstyrken til mennesker eller dyr, ulike typer drivstoff for drift av landbruksmaskiner, gjødsel, sprøytemidler, sprøytemidler, tilleggsbelysning osv. Konseptet "ekstra energi" inkluderer også nye raser av husdyr og varianter av kultiverte planter introdusert i strukturen til agroøkosystemer.
Det bør bemerkes at agroøkosystemer er svært skjøre lokalsamfunn. De er ikke i stand til selvhelbredende og selvregulering, og er utsatt for dødstrusselen fra massereproduksjon av skadedyr eller sykdommer.
Årsaken til ustabiliteten er at agrocenoser er sammensatt av én (monokultur) eller, sjeldnere, maksimalt 2–3 arter. Det er derfor enhver sykdom, ethvert skadedyr kan ødelegge en agrocenose. Imidlertid forenkler folk bevisst strukturen til agrocenose for å oppnå maksimalt produksjonsutbytte. Agrocenoser er i mye større grad enn naturlige folketellinger (skog, eng, beitemark) utsatt for erosjon, utvasking, salinisering og invasjon av skadedyr. Uten menneskelig deltakelse eksisterer agrocenoser av korn- og grønnsaksavlinger i ikke mer enn et år, bærplanter - 3-4, fruktavlinger - 20-30 år. De går da i oppløsning eller dør.
Fordelen med agrocenoses Naturlige økosystemer står overfor produksjon av mat nødvendig for mennesker og store muligheter for å øke produktiviteten. Imidlertid implementeres de bare med konstant omsorg for jordens fruktbarhet, gir planter fuktighet, beskytter kultiverte populasjoner, varianter og raser av planter og dyr fra de negative effektene av naturlig flora og fauna.
Alle agroøkosystemer av åkre, hager, beiteeng, grønnsakshager og drivhus som er kunstig skapt i landbrukspraksis er systemer spesielt støttet av mennesker.
I forhold til samfunnene som utvikler seg i agroøkosystemer, endres vektleggingen gradvis i forbindelse med den generelle utviklingen av miljøkunnskap. I stedet for ideer om den fragmentariske naturen til koenotiske forbindelser og den ekstreme forenklingen av agrocenoser, dukker det opp en forståelse av deres komplekse systemiske organisasjon, der mennesker påvirker kun individuelle koblinger betydelig, og hele systemet fortsetter å utvikle seg i henhold til naturlover.
Fra et økologisk synspunkt er det ekstremt farlig å forenkle det naturlige miljøet til mennesker, og gjøre hele landskapet om til et jordbruk. Hovedstrategien for å skape et svært produktivt og bærekraftig landskap bør være å bevare og styrke mangfoldet.
I tillegg til å opprettholde høyproduktive felt, bør det utvises spesiell forsiktighet for å bevare beskyttede områder som ikke er utsatt for menneskeskapt påvirkning. Reserver med rikt artsmangfold er en kilde til arter for samfunn som gjenoppretter seg etter hverandre.
Sammenlignende egenskaper ved naturlige økosystemer og agroøkosystemer
|
Naturlige økosystemer |
Agrokosystemer |
|
Primære naturlige elementære enheter i biosfæren, dannet under evolusjon |
Sekundære kunstige elementære enheter av biosfæren transformert av mennesker |
|
Komplekse systemer med et betydelig antall dyre- og plantearter der populasjoner av flere arter dominerer. De er preget av en stabil dynamisk balanse oppnådd ved selvregulering |
Forenklede systemer med dominerende populasjoner av én plante- eller dyreart. De er stabile og preget av variasjonen i strukturen til biomassen deres |
|
Produktiviteten bestemmes av de adaptive egenskapene til organismer som deltar i syklusen av stoffer |
Produktiviteten bestemmes av nivået av økonomisk aktivitet og avhenger av økonomiske og tekniske evner |
|
Primærprodukter brukes av dyr og deltar i stoffkretsløpet. "Forbruk" skjer nesten samtidig med "produksjon" |
Avlingen høstes for å tilfredsstille menneskelige behov og fôre husdyr. Levende stoffer akkumuleres i noen tid uten å bli konsumert. Den høyeste produktiviteten utvikles bare i kort tid |
5.2.2.Industri-urbane økosystemer
Situasjonen er en helt annen i økosystemer som inkluderer industri-urbane systemer - her erstatter drivstoffenergi solenergi. Sammenlignet med strømmen av energi i naturlige økosystemer, er forbruket her to til tre størrelsesordener høyere.
I forbindelse med ovenstående skal det bemerkes at kunstige økosystemer ikke kan eksistere uten naturlige systemer, mens naturlige økosystemer kan eksistere uten antropogene.
Urbane systemer
Bysystem (urbosystem)- "et ustabilt naturlig-antropogent system bestående av arkitektoniske og konstruksjonsobjekter og sterkt forstyrrede naturlige økosystemer" (Reimers, 1990).
Etter hvert som byen utvikler seg, blir dens funksjonelle soner mer og mer differensierte – det er disse industri-, bolig-, skogspark.
Industrisoner- dette er områder hvor industrianlegg fra ulike industrier er konsentrert (metallurgisk, kjemisk, maskinteknikk, elektronikk, etc.). De er hovedkildene til miljøforurensning.
Boligsoner- dette er områder hvor boligbygg, administrasjonsbygg, kultur- og utdanningstilbud etc. er konsentrert.
Forest Park - Dette er et grønt område rundt byen, dyrket av mennesker, det vil si tilrettelagt for masserekreasjon, sport og underholdning. Dens seksjoner er også mulig inne i byer, men vanligvis her byparker- Treplantasjer i byen, som okkuperer ganske store områder og tjener også innbyggerne for rekreasjon. I motsetning til naturskog og til og med skogparker, er ikke byparker og lignende mindre beplantning i byen (torg, bulevarder) selvopprettholdende og selvregulerende systemer.
Skogparksoner, byparker og andre områder av territorium som er tildelt og spesielt tilrettelagt for folks rekreasjon kalles rekreasjon soner (territorier, seksjoner osv.).
Utdypingen av urbaniseringsprosesser fører til komplikasjonen av byens infrastruktur. Begynner å innta en betydelig plass transportere Og transportfasiliteter(veier, bensinstasjoner, garasjer, bensinstasjoner, jernbaner med deres komplekse infrastruktur, inkludert underjordiske - metro; flyplasser med et servicekompleks, etc.). Transportsystemer krysse alle funksjonssoner i byen og påvirke hele bymiljøet (bymiljøet).
Miljøet rundt en person under disse forholdene er det et sett av abiotiske og sosiale miljøer som i fellesskap og direkte påvirker mennesker og deres økonomi. Samtidig kan den ifølge N.F Reimers (1990) deles inn i naturlige omgivelser Og naturlig miljø forvandlet av mennesket(antropogene landskap opp til det kunstige miljøet til mennesker - bygninger, asfaltveier, kunstig belysning, etc., dvs. kunstig miljø).
Generelt er bymiljøet og bymessige tettsteder en del teknosfæren, det vil si biosfæren, radikalt forvandlet av mennesket til tekniske og menneskeskapte objekter.
I tillegg til den terrestriske delen av landskapet, faller også dets litogene grunnlag, dvs. overflatedelen av litosfæren, som vanligvis kalles det geologiske miljøet, inn i banen til menneskelig økonomisk aktivitet (E.M. Sergeev, 1979).
Geologisk miljø- dette er bergarter, grunnvann, som er påvirket av menneskelig økonomisk aktivitet (fig. 10.2).
I urbane områder, i urbane økosystemer, kan man skille en gruppe systemer som gjenspeiler kompleksiteten i samspillet mellom bygninger og strukturer med miljøet, som kalles naturtekniske systemer(Trofimov, Epishin, 1985) (Fig. 10.2). De er nært knyttet til menneskeskapte landskap, med sin geologiske struktur og relieff.
Bysystemer er således konsentrasjonen av befolkning, bolig- og industribygninger og strukturer. Eksistensen av urbane systemer avhenger av energien til fossilt brensel og kjernekraftråmaterialer, og er kunstig regulert og vedlikeholdt av mennesker.
Miljøet til urbane systemer, både dets geografiske og geologiske deler, har blitt sterkest endret og har faktisk blitt kunstig, her oppstår problemer med utnyttelse og gjenbruk av naturressurser involvert i sirkulasjon, forurensning og rensing av miljøet, her er det en økende isolasjon av økonomiske og produksjonssykluser fra naturlig metabolisme (biogeokjemisk omsetning) og energiflyt i naturlige økosystemer. Og til slutt, det er her befolkningstettheten og bygningsmiljøet er høyest, noe som truer ikke bare menneskelig helse, men også for hele menneskehetens overlevelse. Menneskelig helse er en indikator på kvaliteten på dette miljøet.
Kunstige økosystemer ( noobiogeocenoser eller sosioøkosystemer ) er en samling av organismer som lever under menneskeskapte forhold. Derimot inkluderer et økosystem et ekstra jevnaldrende fellesskap kalt noocenose .
Noocenose er en del av et kunstig økosystem, inkludert arbeidsmidler, samfunn og arbeidsprodukter.
Agrocenose er en biocenose kunstig skapt av mennesket for sine egne formål med et visst nivå og karakter av produktivitet.
For tiden er omtrent ti prosent av landet okkupert av agrocenoses.
Til tross for det faktum at i en agrocenose, som i ethvert naturlig økosystem, er det obligatoriske trofiske nivåer - produsenter, forbrukere, nedbrytere som danner typiske trofiske nettverk, er det ganske store forskjeller mellom disse to typene samfunn:
1) I agrocenoser er mangfoldet av organismer kraftig redusert. Mennesket opprettholder monotonien og artsfattigdommen til agrocenoses med et spesielt komplekst system av agrotekniske tiltak. På åkrene dyrkes vanligvis én plantetype, og derfor er både dyrebestanden og sammensetningen av jordmikroorganismer kraftig utarmet. Imidlertid inkluderer selv de mest utarmete agrocenosene flere dusin arter av organismer som tilhører forskjellige systematiske og økologiske grupper. For eksempel, i tillegg til hvete, inkluderer agrocenose av et hvetefelt ugress, insekter - hveteskadedyr og rovdyr, virvelløse dyr - innbyggere i jord- og jordlaget, patogene sopp, etc.
2) Arter dyrket av mennesker er støttet av kunstig seleksjon og tåler ikke kampen for tilværelsen uten menneskelig støtte.
3) Agrokosystemer mottar ekstra energi på grunn av menneskelige aktiviteter, som gir ytterligere betingelser for vekst av kulturplanter.
4) Ren primærproduksjon av agrocenose (plantebiomasse) fjernes fra økosystemet i form av avlinger og kommer ikke inn i næringskjeden. Dens delvise konsum av skadedyr forhindres på alle mulige måter av menneskelig aktivitet. Som et resultat er jorda utarmet for mineraler som er nødvendige for plantelivet. Derfor er menneskelig inngripen i form av befruktning igjen nødvendig.
I agrocenoser er effekten av naturlig seleksjon svekket og hovedsakelig kunstig seleksjon opererer, rettet mot maksimal produktivitet av planter som trengs av mennesker, og ikke de som er bedre tilpasset miljøforhold.
Således er agrocenoser, i motsetning til naturlige systemer, ikke selvregulerende systemer, men reguleres av mennesker. Målet med slik regulering er å øke produktiviteten til agrocenosen. For å oppnå dette blir tørre land vannet og vannfylte land drenert; Ugress og avlingsetende dyr blir ødelagt, varianter av kulturplanter endres og gjødsel tilføres. Alt dette skaper fordeler kun for kulturplanter.
I motsetning til det naturlige økosystemet er agrocenosen ustabil den kollapser raskt, fordi kulturplanter vil ikke tåle konkurranse med ville planter og vil bli fortrengt av dem.
Agrobiocenoser er også preget av en kanteffekt i utbredelsen av skadeinsekter. De konsentrerer seg hovedsakelig i kantstripen, og opptar i mindre grad midten av feltet. Dette fenomenet skyldes det faktum at konkurransen mellom individuelle plantearter i overgangssonen intensiveres kraftig, og dette reduserer i sin tur nivået av beskyttelsesreaksjoner i sistnevnte mot insekter.
| Tidligere materialer: |
*Begrepet "økosystem" gjelder for biocenoser og biotoper av forskjellige størrelser, for eksempel stammen til et dødt tre, en skog eller dam, eller havet. Disse er alle naturlige økosystemer. Som et eksempel på et naturlig, relativt enkelt økosystem, vurder økosystemet til en liten dam. Dammens økosystem kan betraktes som to hovedkomponenter.
**Naturlige økosystemer er ganske komplekse, og det er svært vanskelig å studere dem ved å bruke den tradisjonelle vitenskapelige metoden for "erfaring og kontroll". Derfor bruker miljøforskere kunstige laboratoriemikroøkosystemer som simulerer prosesser som skjer under naturlige forhold.
Akvariet som et kunstig økosystem
Det er en misforståelse om "balanse" i et akvarium. Det er mulig å oppnå en omtrentlig balanse i akvariet når det gjelder gass- og matregimer bare hvis det er få fisk i det og det er mye vann og planter. Allerede i 1857 etablerte J. Warrington "den fantastiske og herlige balansen mellom dyre- og grønnsaksriket" i et 12-liters (54,6 L) akvarium med flere gullfisker og snegler. I tillegg plantet han et stort antall flerårige vannlevende Vallisneria-planter, som tjener som mat for fisk. J. Warrington vurderte riktig ikke bare samspillet mellom fisk og planter, men også betydningen av skadelige snegler "for nedbryting av planteavfall og slim", som et resultat av at "det som kunne ha fungert som et giftig prinsipp ble forvandlet til en fruktbart medium for plantevekst." De fleste forsøk fra hobbyfolk på å oppnå balanse i et akvarium ender i feil på grunn av det faktum at for mange fisker er plassert i akvariet (et elementært tilfelle av overbefolkning). Derfor må amatørakvarister med jevne mellomrom kunstig opprettholde balansen i akvariet (ekstra ernæring, lufting, periodisk rengjøring av akvariet).
***Den kanskje beste måten å forestille seg et kunstig økosystem på er å tenke på romfart, siden en person som forlater biosfæren, må ta med seg et klart begrenset system som vil dekke alle hans vitale behov ved å bruke sollys som energi som kommer fra det omkringliggende rommet miljø.
Romskip som et kunstig økosystem
Det finnes åpne og lukkede typer romfartøy.
I åpent system (uten regenerering) går strømmen av stoffer og energi i én retning, og systemets levetid vil avhenge av tilgangen på vann, mat og oksygen. Brukte materialer og avfall lagres på romfartøyet til det returneres til jorden eller kastes ut i verdensrommet (!).
I lukket I alle parametere (unntatt energi) gjennomgår systemet en sirkulasjon av stoffer, som, akkurat som energistrømmen, kan reguleres ved hjelp av eksterne mekanismer. I dag bruker nesten alle romfartøyer et åpent system med varierende grad av regenerering.