Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

Главная цель создаваемых сельхозсистем ¾ рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека ¾ источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов. Сюда же относятся специально культивируемые человеком виды, являющиеся объектами сельскохозяйственного производства: рыбоводства, звероводства, специального выращивания лесных культур, а также виды, используемые для промышленных технологий.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая ¾ чистой продукции автотрофов. Обобщая все уже сказанное выше об агроэкосистемах, подчеркнем следующие их основные отличия от природных:

1. В них резко снижено разнообразие видов: снижение разнообразия видов культивируемых растений снижает и видовое разнообразие животного населения биоценоза; видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным; культурные пастбища (с подсевом 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 ¾ это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, поэтому они не могут существовать без поддержки человека.

6. В природных экосистемах первичная продукция через трофические цепи попадает в естественный биохимический круговорот и возвращается обратно в виде минеральных солей.

В агроценозах значительно чаще происходит чрезмерное увеличение отдельных видов, названное Ч. Элтоном «экологическим взрывом». Из истории известны такие, например, «экологические взрывы»: в позапрошлом столетии грибок фитофторы уничтожил картофель во Франции и вызвал голод, а колорадский жук распространился в Америке до Атлантического океана и в начале ХХ в. проник в Западную Европу, в 40-х гг. ¾ в Европейскую часть России. В тяжелое послевоенное время этот жук буквально очищал наши поля, поскольку мы были не готовы к этому нашествию.

Чтобы не происходило таких явлений, необходима искусственная регуляция численности вредителей с быстрым подавлением тех, которые только пытаются выйти из-под контроля. При этом часто мнение человека не совпадает с «мнением» природы об избыточной численности того или иного вредителя. Так, с позиций естественного отбора стабилизация численности яблоневой плодожорки на некотором уровне не вредит существованию яблони как вида, но человеку нужно гораздо больше качественных плодов для питания. Поэтому в сельскохозяйственной практике он применяет такие средства для подавления численности вредителей и в таком количестве, что они во много раз воздействуют сильнее, чем природные абиотические и биотические регуляторы. К этим средствам относятся ядохимикаты, пестициды и др., которые загрязняют среду и включаются в виде ядов в трофические цепи. Загрязняя среду обитания, человек отравляет и сам себя.

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.

 

Индустриально-городские экосистемы

О процессах урбанизации

Урбанизация ¾ это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов в развитии общества. Рост численности населения и его плотности ¾ характерная черта городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10 г. до н. э.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико ¾ 14 млн человек по данным на 1990 г., в начале XXI в. ожидается, что его население превысит 30 млн человек. На этом же рубеже времени 16 млн человек, и даже более, могут достигнуть такие города, как Бомбей, Каир, Джакарта и Карачи, а в 20 млн и выше ¾ Сан-Паулу, Калькутта, Сеул. Население Москвы к концу 2002 г. превысило 10 млн человек.

Общая площадь урбанизированных территорий Земли в 1980 г. составила 4,69 млн км², а к 2007 г. она достигнет 19 млн км² ¾ 12,8% всей и более 20% жизнепригодной территории суши. К 2030 г. практически все население мира будет жить в поселках городского типа (Реймерс, 1990).

Плотность населения в городах, особенно крупных, измеряется от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч человек на км². Как известно, на человека не распространяется действие факторов, зависящих от плотности популяции, подавляющих размножение животных: интенсивность роста населения ими автоматически не снижается. Но, объективно, высокая плотность ведет к ухудшению здоровья, к появлению специфических болезней, связанных, например, с загрязнением среды, делает обстановку эпидемиологически опасной в случае вольного или невольного нарушения санитарных норм и др.

Особенно интенсивно развиваются процессы урбанизации в развивающихся странах, о чем красноречиво свидетельствуют выше приведенные показатели роста численности городов в ближайшие годы.

Человек сам создает эти сложные урбанистические системы, преследуя благую цель ¾ улучшить условия жизни, но не только просто «оградившись» от лимитирующих факторов, но и создать для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки и к нарушению природных экосистем.

Урбанистические системы

Урбанистическая система (урбосистема) ¾ «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем» (Реймерс,1990).

По мере развития города в нем все более дифференцируются его функциональные зоны ¾ это промышленная, селитебная, лесопарковая. Промышленные зоны ¾ это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной и др.). Они являются основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны ¾ это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения и т. п.

Лесопарковая зона ¾ это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т. е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечений. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки ¾ древесные насаждения в городе, занимающие достаточно обширные территории и тоже служащие горожанам для отдыха. В отличие от естественных лесов и даже лесопарков городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулируемыми системами.

Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные и специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами (территориями, участками и т. п.).

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, автозаправочные станции, гаражи, станции обслуживания, железные дороги со своей сложной инфраструктурой, в том числе подземные ¾ метрополитен; аэродромы с комплексом обслуживания и др.). Транспортные системы пересекают все функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду (урбосреду).

Среда, окружающая человека в этих условиях, ¾ это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно, по Н. Ф. Реймерсу (1990), ее можно делить на собственно природную среду («дикую» природу) и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей ¾ здания, асфальт дорог, искусственное освещение и т. д., т. е. до искусственной среды). В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа ¾ это часть техносферы, т. е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Помимо наземной части ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой (Е. М. Сергеев, 1979). Геологическая среда ¾ это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственная деятельность человека (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Взаимодействие технической системы с внешними средами
(по В. А. Королеву, 1995):

ТС ¾ техническая система; ПТС ¾ природно-техническая система;
ЗВ ¾ зона воздействия (влияния) технической системы на геологическую среду

На городских территориях, в урбоэкосистемах, можно выделить группу систем, отражающую всю сложность взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой, которые называют природно - техническими системами (Трофимов, Епишин, 1985) (рис. 10.2). Они теснейшим образом связаны с антропогенными ландшафтами, с их геологическим строением и рельефом.

Таким образом, урбосистемы ¾ это средоточие населения, жилых и промышленных зданий и сооружений, существование которых зависит от энергии горючих ископаемых и атомно-энергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.

Среда урбосистем, как ее географическая и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации и реутилизации вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ (биогеохимических оборотов) и потока энергии в природных экосистемах. И, наконец, именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда, которые угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека ¾ индикатор качества этой среды.

Контрольные вопросы

1. Какие фундаментальные типы экосистем выделены Ю. Одумом и какой принцип положен в основу их выделения?

2. Что характерно для первого и второго типа экосистем (природных)?

3. Чем отличается третий тип экосистем (агроэкосистем) от похожих на них природных экосистем?

4. В чем особенности четвертого типа экосистем (индустриально-городских) и их энергетики?

5. Что такое урбанизация и урбанистические системы?

6. Что понимается под природно-технической системой и искусственной средой?