Общие представления об антропогенных экосистемах

1.1 Типы экосистем

Опираясь на энергетические особенности существующих систем, можно их классифицировать, приняв энергию за основу, и выделил четыре фундаментальных типа экосистем:

1. природные: движимые Солнцем, несубсидируемые;

2. природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками;

3. движимые Солнцем и субсидируемые человеком;

4. индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим и ядерным).

Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее. Первые два типа - это природные экосистемы, а третий и четвертый следует отнести к антропогенным.

К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля.

Ко второму типу экосистем относятся эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, т.е. те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра.

Экосистемы первого типа занимают громадные площади - одни океаны - это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью. Эти системы «производят» столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.

Таким образом, природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнедеятельности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых для жизни самого человека. Но главное именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почв, сев, уборка урожая и др. - это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, т.е. снижении видового разнообразия вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)

Природная экосистема (болото, луг, лес)	Антропогенная экосистема (поле, завод, дом)
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию.	Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива.
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода.	Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива.
Формирует плодородную почву.	Истощает или представляет угрозу для плодородных почв.
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду.	Расходует много воды, загрязняет ее.
Создает местообитания различных видов дикой природы.	Разрушает местообитания многих видов дикой природы.
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы.	Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения.
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления.	Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления.

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессий, добиваясь максимальной первичной продуктивности одной или нескольких растений. Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обуславливается затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на образование почв и т.д.

Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса.

Животноводство - это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников - как уничтожающих домашний скот.

Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и «обирает» природные экосистемы.

По мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые экосистемы в простые молодые продуктивные. На поддержание этих систем в «молодом» возрасте увеличивается использование топливо-энергетичеких ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов (таблица 1).

Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из-за монотипного видового состава, так как в результате какой-то экологической катастрофы (засухи), ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача - сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ним более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.

Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики - природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем.

Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе действительное различие между системами лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими (одним-двумя) видами, а в природной - многими видами и веществами.

В экосистемах четвертого типа, к которым относятся индустриально-городские системы - энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах - здесь ее расход на два-три порядка выше.

1.2 Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

Главная цель создаваемых сельхозсистем - рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека - источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая - чистой продукции автотрофов.

Обобщая все уже сказанное об агроэкосистемах подчеркнем следующие их основные отличия от природных (таблица 2).

1. В агроэкосистемах резко снижено разнообразие видов:

· снижение видов культивируемых растений снижает и видимое разнообразие животного населения биоценоза;

· видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным;

· культурные пастбища (с посевом трав) по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйственные поля.

2. Виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволюционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

4. Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее использование вредителями, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные трофические цепи. Всячески пресекаются человеком.

5. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов - это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека.

Таблица 2

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем.

Природные экосистемы	Агроэкосистемы
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции.	Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы.
Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией.	Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения и животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы.
Продуктивность определяется приспособленными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ.	Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей.
Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. «Потребление» происходит почти одновременно с «производством».	Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время.

Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Анализ проблемы использования лесных ресурсов

Лесной пожар - это стихийное, неуправляемое распространение огня по лесным площадям. Причины возникновения пожаров в лесу принято делить на естественные и антропогенные...

Воздействие человека на природу

Система (греч. systema - целое, составленное из частей) - множество элементов, находящихся в связях и отношениях друг с другом, образующих определённую целостность, единство. Главное, что определяет систему...

Зависимость жизнедеятельности живых существ от их биоритмов

Всех людей по динамике работоспособности можно условно разделить на: Совы (представители этого типа людей наиболее эффективно работают в вечернее, и даже ночное время). Рекомендуется самую напряженную работу выполнять в 5-6 часов вечера...

Исследование методов и аппаратов для очистки выбросов ТЭС в атмосферу

В зависимости от мощности ТЭС, зольности топлива, физико-химических свойств золы, санитарно-гигиенических условий в районе расположения электростанций выбирается тип золоуловителей...

Ленточные леса Алтая и их рекреационное использование

Леса Западной Сибири и их экологическая роль

Изучение типов леса в Западной Сибири началось давно. Уже вполне определенные термины использовались лесоводами при съемке и лесоустройстве Алтайских лесов в XVIII--начале XIX в. (например, на картах Бровцына, Кузнецова, Фролова, Колычева и др.)...

Отношения организмов в агросистемах

Агроэкосистемы, как и естественные экосистемы, состоят из множества взаимосвязанных биологических, физических и химических компонентов...

Пищевые цепи и трофические уровни

Существует 2 основных типа трофических цепей -- пастбищные и детритные. В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон...

Среди большого разнообразия судовых инсинераторов можно рассмотреть следующие: Ш Инсинератор GS-500. Ш Инсинератор СП-10 и инсинератор СП-50. Ш ИН-50. Ш Инсинератор VTH-30. Инсинератор GS-500 (Норвежского производства). Установка состоит из двух камер...

Строение биосферы. Загрязнение экосистем. Проведение экологической экспертизы

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (табл.1) в зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить...

Экология и историческое развитие человечества

История развития и распространения человечества по планете говорит о том, что люди достаточно легко приспосабливаются (адаптируются) к новым условиям среды...

Ядерное оружие: типы, физика, поражающие факторы, экологические последствия

Ядерное оружие основано на использовании внутренней энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер или при термоядерных реакциях синтеза...

1. Понятие и классификация антропогенных экосистем

2. Классификация и особенности агроэкосистем

3. Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистеме

1. Понятие и классификация антропогенных экосистем

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.

2. Классификация и особенности агроэкосистем

Агроэкосистема (agros (греч.) – поле) – это искусственно созданная и поддерживаемая человеком экосистема, предназначенная для производства сельскохозяйственной продукции.

Согласно типизацииФАО, выделяют пять типов агроэкосистем:

1. Земледельческие или полевые.

2. Плантационно-садовые.

3. Пастбищные.

4. Смешанные, характеризующиеся сочетанием нескольких видов землепользования.

5. 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).

Как и естественные экосистемы, агроэкосиситемы состоят из абиотической части (биотопа) и биотической части (биоценоза). Абиотические условия (климат и почвенные условия) определяют характер агроэкосистем, т.е. биоценоз. В них, так же как и в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши т. д.) и редуценты (грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек, выступающий консументом 1 и 2 порядка.

Агроэкосистемы отличаются высокой биологической продуктивностью и доминированием одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных. Высокая продуктивность сельскохозяйственных культур обусловлена также использованием эффекта высокой продуктивности раннесукцессионных сообществ, функция сельскохозяйственного производителя – поддержание данного сообщества на ранних сукцессионных этапах.

Повышение устойчивости агробиоценозов – это еще один путь повышения их продуктивности. Оно тесно связано с правильным использованием агротехнических приемов, т.е. с химизацией с/х, механизацией, мелиорацией. Путями повышения устойчивости агробиоценозов являются: создание и использование сортов устойчивых к вредителям, выращивание культур, соответствующим почвенно-климатическим условиям данного района (т.е. районированных), увеличение разнообразия видов и сортов в агробиоценозах.

В ходе исторического развития человеческого общества, в конкурентной борьбе за выживание человек начал создавать в природной среде антропогенные экосистемы. На современном этапе человечество для удовлетворения своих все возрастающих потребностей изменяет и разрушает природные экосистемы. При этом большая часть человечества проживает в искусственных антропогенных экосистемах.

Изначальной движущей силой любой экосистемы является энергия. Энергетические ресурсы экосистемы могут быть неисчерпаемыми – солнце, ветер, приливы и исчерпаемыми – топливно-энергетическими (уголь, нефть, газ и т.п.). Используя топливо, человек может добавлять энергию в экосистему или даже полностью снабжать ее энергией. На основе энергетических особенностей выделяют четыре типа экосистем:

1) природные, движимые солнечной энергией, несубсидируемые;

2) природные, движимые солнечной энергией, субсидируемые другими естественными источниками;

3) движимые солнечной энергией и субсидируемые человеком;

4) индустриально-городские, движимые энергией топлива.

Два первых типа экосистем относятся к природным, третий и четвертый являются антропогенными.

К первому типу экосистем относятся, например, открытые океаны, крупные участки горных лесов, большие глубокие озера. Эти экосистемы весьма различны, но все они получают мало энергии и имеют низкую продуктивность, нередко в них наблюдается нехватка элементов питания и воды. В таких экосистемах поддерживается низкая плотность организмов, но они чрезвычайно важны, т.к. занимают огромные площади (один лишь океан покрывает 70% площади Земного шара. Они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Ко второму типу относятся экосистемы, использующие дополнительные природные источники энергии. Прибрежная часть эстуария – хороший пример природной экосистемы с дополнительной энергией приливов, прибоя и течения. Приливы и течения способствуют более быстрому круговороту минеральных элементов и перемещению пищи и отходов, поэтому эстуарии более плодородны, чем прилегающие участки суши, получающие то же количество солнечной энергии. Вспомогательная энергия, увеличивающая продуктивность, может поступать в самых разнообразных формах, например, в тропическом дождевом лесу – в форме ветра и дождя, в небольшом озере – в форме потока воды из ручья.

Природные экосистемы существуют без всяких затрат со стороны человека, более того, в них создается заметная доля пищевых продуктов и других материалов, используемых человеком. Но главное, именно в них очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К третьему типу экосистем относятся агроэкосистемы , производящие продукты питания и другие материалы. Они существуют, используя не только энергию Солнца, но и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком. Эти экосистемы похожи на природные, поскольку рост и развитие культурных растений – процесс природный, осуществляемый за счет солнечной энергии. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. основаны на энергетических субсидиях человека. От природных экосистем агроэкосистемы в первую очередь отличаются упрощением , снижением видового разнообразия.

Принципиально по другому обстоит дело с экосистемами четвертого типа, индустриально-городскими системами . Здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию, и по сравнению с потоком энергии в природных экосистемах расход ее в городских экосистемах на два-три порядка выше. Город напоминает такие экологические системы, как пещерные, глубоководные и иные биогеоценозы, зависящие в основном от поступления в них энергии и веществ извне. Они полностью или частично лишены продуцентов и поэтому называются гетеротрофными .

Антропогенные экосистемы имеют как многочисленные признаки сходства, так и определенные отличия от природных экосистем. Человечество расположено в двух громадных экосистемах, к которым можно отнести город и агроэкосистемы.[ ...]

Любая экосистема любого иерархического уровня может устойчиво функционировать только в пределах устойчивой реализации обратных связей или в области нарушения этих связей, когда элементы экосистемы способны компенсировать отклонения, определяемые положительной обратной связью (например, при поступлении загрязнений в водную экосистему она еще способна к самоочищению). Эта область устойчивости экосистемы называется гомеостатическим плато (см. рис. 65). В пределах (верхнем инижнем) действия обратных связей экосистема за счет компенсаторных регуляторов сохраняет устойчивость. В антропогенных экосистемах при возникающих соответствующих нагрузках для устойчивого их функционирования человек должен сам играть роль компенсаторного регулятора (озеленение, посадка леса, системы очистки воздуха и воды).[ ...]

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы. Эти системы походят на природные, так как саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный и вызван к жизни солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и т.д. - это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается в у прощении, т.е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы.[ ...]

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.[ ...]

Экодом - своеобразная экологическая антропогенная экосистема, биологически активный объект. Он включает в себя и окружающий участок ландшафта, в пределах которого осуществляется полная утилизация отходов и повышается биологическая активность почвы.[ ...]

АГРОЭКОСИСТЕМА (син. сельскохозяйственная экосистема, А.) - автотрофная антропогенная экосистема, объединяющая участок территории (географический ландшафт), занятый сельскохозяйственным предприятием. В состав А. входят почвы с их населением (животные, водоросли, грибы, бактерии), поля-агроценозы, скот, фрагменты естественных и полуестественных экосистем (леса, естественные кормовые угодья, болота, водоемы), человек.[ ...]

Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные или природно-антропогенные экосистемы. Цель мониторинга - не пассивная констатация фактов. Он включает также проведение экспериментов, моделирование процессов в качестве основы прогнозирования.[ ...]

Многие ученые считают, что лишь в обедненные антропогенные экосистемы возможно введение новых видов для сбалансирования экологической системы. Так, например, по мнению А. Г. Банникова, вполне допустима интродукция растительноядных рыб - толстолобика, белого амура - в искусственные каналы, где они будут препятствовать их зарастанию. В целом же опыт работы производственно-акклиматизационных станций Главрыбвода и некоторых других организаций позволяет более оптимистично смотреть на перспективы акклиматизации рыб и водных беспозвоночных, разумеется, при достаточном экологическом обосновании. Нелишне отметить, что ряд акклиматизационных работ российских ученых получили высокую оценку на мировом уровне. Это, например, - беспрецедентная в истории акклиматизации трансокеаническая пересадка камчатского краба в Баренцево море, где в настоящее время сформировалась его самовоспроизводящаяся популяция. Так же успешно прошла акклиматизация пиленгаса в Азовском море и горбуши на европейском Севере.[ ...]

Многие ученые считают, что лишь в обедненные антропогенные экосистемы возможно введение новых видов для сбалансирования экологической системы.[ ...]

Многие ученые считают, что лишь в обедненные антропогенные экосистемы возможно введение новых видов для сбалансирования экологической системы. Так, например, по мнению А. Г. Банникова, вполне допустима интродукция растительноядных рыб - толстолобика, белого амура - в искусственные каналы, где они будут препятствовать их зарастанию.[ ...]

Колебания численности животных в природных и антропогенных экосистемах имеют большое значение с точки зрения интересов человека. В период массовых размножений насекомых в лесах или на сельскохозяйственных культурах, при резких возрастаниях численности грызунов (мышей, крыс) в населенных’пунктах.наносится существенный ущерб урожаю, приросту древесины, запасам продуктов. Поэтому перед человеком периодически возникает задача борьбы с вредителями, защиты урожая, для чего требуются большие затраты сил, энергии, материалов. Следовательно, очень важно своевременно предвидеть вспышку размножения той или иной популяции в конкретной экосистеме, чтобы принять меры по предотвращению ущерба. Для того чтобы прогнозировать изменения численности животных, необходимо знать причины, по которым они происходят, и закономерности, по которым они развиваются. Очевидно, что во всех случаях причинами являются динамичные во времени и пространстве экологические факторы. Поэтому появилось множество теорий динамики численности животных (в основном растениеядных), целью которых является прогнозирование и управление их численностью. Все теории можно разделить на две больших категории: факториальные и системные (табл. 2.5).[ ...]

Приложение 1. Токсичные и потенциально токсичные вещества в природно-антропогенных экосистемах.[ ...]

Э. также делятся на естественные и искусственные, создаваемые человеком (антропогенные экосистемы). Это разделение относительно, так как интенсивно используемое пастбище так же естественно, как и искусственное, - устойчивые к выпасу виды отбирались под влиянием хозяйственной деятельности человека. Тем не менее принято считать естественными Э. те, в которых роль естественных факторов, определяющих их состав, выше, чем влияние человека.[ ...]

Экологическая опасность, на наш взгляд, это такое состояние той или иной природной, природно-антропогенной экосистемы, природного территориального или природно-хозяйственного комплекса, при котором в результате антропогенного или природного воздействия на окружающую среду возможны изменения ее качества и условий обитания, угрожающие жизненно важным интересам личности и общества.[ ...]

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно десять тысяч лет назад он перестал быть «рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство - растениеводство и животноводство. Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась всего 200 лет назад, и до современного ком-плексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели (рис. 10.1). На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, может, и не желая этого.[ ...]

Человек в результате трудовой деятельности создает вокруг себя искусственную среду обитания. Естественные экосистемы вытесняются антропогенными экосистемами, абсолютно доминирующим фактором в которых является человек.[ ...]

Важнейшим аспектом в реализации этой системы является не техническая, а экологическая часть решения, так как антропогенные экосистемы, соседствующие с природными, осложняются таким воздействием, как высокая численность и плотность населения, высокая концентрация промышленного производства и интенсивность сельского хозяйства; различие климатических и географических условий; отсутствие единой системы управления отходами.[ ...]

Строительная система как форма природно-техногенной системы (ПТС) многими учеными рассматривается как некоторая экосистема. В пользу отнесения ее к экосистемам в первую очередь говорит наличие в ней таких биотических факторов, как человек и обитающие в природной составляющей ПТС представители флоры, фауны, микроорганизмов. Для обеспечения гомеостаза вновь созданные такого рода антропогенные экосистемы требуют нарастающего управляющего действия человека. Это нарастание за счет глубокого проникновения всегда чревато постепенным угнетением природных компонентов среды. Поэтому для сохранения природной составляющей и оптимизации гомеостаза экосистемы следует снизить антропогенный натиск. Одним из факторов, смягчающих натиск, является оптимальное проектное решение и реализация «строительной системы». Опыт строительства показывает, что экологично-оптимальное решение во многом связано с грамотным использованием особенностей природной среды и их динамикой, в том числе и при взаимодействии со строительной системой на всем периоде ее эксплуатации.[ ...]

Приспособления к обитанию в измененных человеком ландшафтах не ограничивается лабильными компенсационными реакциями на уровне отдельных организмов. Устойчивое внедрение в антропогенные экосистемы всегда связано с закреплением приспособительных свойств в процессе естественного отбора. Иными словами, это явление уже не только экологическое, но и эволюционное, по масштабам соответствующее микроэволюционным процессам. В наиболее полном виде результатом его оказывается образование новых видов, специфически приспособленных к новым условиям существования. Таковы уже упоминавшиеся виды-синантропы, которые в современной фауне уже почта полностью связаны с человеком и созданной им средой. При этом если мыши и воробьи просто используют те Возможности, которые открывает жизнь вблизи человека (обилие корма, подходящие убежища, благоприятный микроклимат и т. п.), то ворона и пасюк активно осваивают окружение человека, опираясь на развитые формы высшей нервной деятельности.[ ...]

Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, начал создавать свои антропогенные экосистемы.[ ...]

При рассмотрении основ экологии человека обсуждаются вопросы особенностей человеческих популяций, их отличия от природных популяций, причины сырьевого и экономического кризисов, характеризуется город как особая антропогенная экосистема, анализируются экологические проблемы урбанизированных территорий.[ ...]

В книге рассматриваются фундаментальные проблемы эвдйвт ПК биологической науки. Излагаются основные механизмы и законом тойчивого существования биологических систем разного уровня в з ной и динамичной среды. Анализ ведется на всех уровнях орг материи: организменном, популяционном, экосистемном и на уров в целом. Материал подан в общей форме, без разделения на эколог и экологию растений. Проблема современного антропогенного экосистемы освещаются в плане наиболее общдак экологических закон« определяющих научные основы охраны природы и рационального ися биологических ресурсов.[ ...]

Повышение эффективности сельскохозяйственного производства привело к необходимости расширения возможностей работы мозга, умственных способностей человека. Один из эффективных приемов увеличения возможностей мыслительной деятельности человека в сфере сельскохозяйственного производства - компьютеризация сельского хозяйства. Сельское хозяйство тесно связано с промышленностью, особенно в области снабжения аграрных ландшафтов промышленными материалами и механизмами. Сельскохозяйственное и промышленное производство составляют единое целое. Поэтому возникает необходимость компьютеризации всей страны как антропогенной экосистемы (антропогеоценоза). С помощью компьютеров человек значительно быстрее может решать сложные задачи, связанные с воспроизводством и использованием природных ресурсов в соответствии с требованиями экологии и биогеоценологии.

Сходство и различие этих систем

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно 10 000 лет назад он перестал быть «рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство. Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась всего 200 лет назад, и до современного комплексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели (рис. 1). На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.

Энергия - изначальная движущая сила всех экосистем. Энергетические ресурсы этих систем могут быть неисчерпаемы - солнце, ветер, приливы и исчерпаемы - топливно - энергетическими (уголь, нефть, газ и т. п. Используя топливо, человек может добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией. Опираясь на эти энергетические особенности существующих систем, Ю. Одум предложил их классификацию, приняв энергию за основу, и выделил «четыре фундаментальных типа экосистем:

1. Природные: движимые Солнцем, несубсидируемые. (Рис. 1). Динамика экологической системы «человек - окружающая среда».

2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками.

3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком.

4. Индустриально - городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим или ядерным)».

Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее.

Первые два типа - это природные экосистемы, а третий и четвертый следует отнести к антропогенным. К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля. Ко второму типу экосистем относят эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, то есть те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра. Хотя экосистемы первого типа неспособны поддерживать высокую плотность их фауны и флоры, но они занимают громадные площади - одни океаны - это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью, поскольку организмы, проживающие здесь, например, в эстуариях, приспособились использовать «дополнительную» энергию приливов и течений, а в дождевых лесах - энергию ветра и дождя и т. п. Эти системы «производят» столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.

Таким образом, природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнеспособности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. - это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, то есть снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (табл. 1).

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений (например, кукурузы, пшеницы, гороха и т. п). Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обусловлена затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на обработку почв и т. п.

Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса. То, что мы называем сорняками, - не что иное, как пионерные виды растений, вредители - насекомые и другие животные, а возбудители болезней -- микроорганизмы. Сорные растения, вредители и болезни могут уничтожить весь урожай, если активно не бороться с ними.

Животноводство - это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, (коров, свиней, овец и др.), человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников - как уничтожающих домашний скот. Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и «обирает» природные экосистемы.

В целом же, нетрудно догадаться, что, по мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые (климаксные) экосистемы в простые молодые продуктивные (например, путем уничтожения тропических лесов, осушения болот и т. п.). На поддержание этих систем в «молодом» возрасте увеличится использование топливно - энергетических ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов. Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из - за монотипного видового состава, так как в результате какой - то экологической катастрофы, например засухи, ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача - сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.

Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики - природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем. Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе, а верхний предел притока энергии для любой постоянной, длительно функционирующей системы, составляет около 50000 ккал/м2 г. Однако существенное различие между системами в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими или вообще одним-двумя видами, а в природной - многими видами и веществами.

Совсем по - другому обстоит дело в экосистемах четвертого типа, к которым относятся индустриально - городские системы здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах - здесь ее расход на два-три порядка выше. Годовая потребность человека в пище -- около 1 млн ккал, но если подсчитать затраты энергии на душу населения, существующие реально, то они окажутся в десятки раз больше (так, в США они в 86 раз больше). В разных странах эти затраты отличаются, но особенно большая разница между богатыми странами и развивающимися - она может быть в странах «третьего мира» в несколько десятков (до сотни) раз меньше. Эти страны как бы находятся в стадии экосистемы первого - второго типа, в то время как развитые страны уже прошли через все четыре типа экосистем.

В связи со сказанным выше, слесельхозсистем - рациональное использование тех дует отметить, что экосистемы третьего и четвертого типа не могут существовать без природных систем, в то время как природные экосистемы могут существовать без антропогенных.