Порівняльний опис однієї з природних екосистем. Агроекосистеми чи агроценози

Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:

1. Дати визначення: "екологія", "екологічний фактор", "фотоперіодизм", "екологічна ніша", "довкілля", "популяція", "біоценоз", "екосистема", "продуцент", "консумент", "редуцент", "Сукцесія", "Агроценоз".
2. Наводити приклади фотоперіодичних реакцій рослин та, по можливості, тварин.
3. Пояснити різницю між місцем проживання популяції та її нішою. Навести приклади на кожне з цих понять.
4. Прокоментувати закон Шелфорда та вміти будувати графік залежності організмів від абіотичних факторів середовища.
5. Описати приклад успішного біологічного методу боротьби зі шкідниками.
6. Пояснити причини демографічного вибуху та можливі наслідки, а також значення зниження народжуваності, яке, як правило, слідує за зниженням смертності.
7. Побудувати схему харчового ланцюга; правильно вказати трафічний рівень кожного компонента цієї екосистеми.
8. Побудувати схему простого кругообігу наступних елементів: кисню, азоту, вуглецю.
9. Описати події, що відбуваються під час заростання озера; після вирубування лісу.
10. Вказати різницю між агроценозом і биоценозом.
11. Розповісти про значення та структуру біосфери.
12. Пояснити, яким чином сільське господарство, використання викопного палива та виробництво пластмас сприяють забруднення середовища та запропонувати заходи для запобігання цьому.

Іванова Т.В., Калінова Г.С., М'ягкова О.М. "Спільна біологія". Москва, "Освіта", 2000

• Тема 18. "Середовище проживання. Екологічні фактори." Глава 1; стор 10-58
• Тема 19. "Населення. Типи взаємовідносин організмів." розділ 2 §8-14; стор 60-99; розділ 5 § 30-33
• Тема 20. "Екосистеми." розділ 2 §15-22; стор 106-137
• Тема 21. "Біосфера. Кругообіги речовин." розділ 6 §34-42; стор 217-290

Грядку картоплі та сад фруктових дерев? Все це – агроценози. У статті ми познайомимося з основними характеристиками цього поняття.

Співтовариства організмів

У природних умовах різні види живих істот не живуть по-різному. У результаті утворюються різні спільноти. Одним із них є біоценоз. У його структуру входять популяції різних видів, що мешкають на ділянці з однорідними умовами. Основою такої спільноти є фітоценоз.

Але живі організми пов'язані як між собою. також мають на них певний вплив. Тому екологи називають ще одну структуру – біогеоценоз. Це територія з приблизно однаковими умовами, на якій популяції різних видів об'єднані між собою та фізичним середовищем за допомогою кругообігу речовин та енергії.

Агроценоз - це також співтовариство організмів, але воно істотно відрізняється від решти. У чому полягає різниця? Давайте розберемося.

Біогеоценоз та агроценоз

Агроценозу називають співтовариство організмів, створене людиною. До його складу можуть входити рослини, тварини, гриби та мікроорганізми. Мета його створення – отримання сільськогосподарської продукції. Але найчастіше агроценоз називають штучне Це поле, город, сад або грядка.

Біогеоценоз - структура природна, що саморозвивається.

До характеристик агроценозу також належить практично повна відсутність саморегуляції. Усі процеси у цій спільноті контролює людина. Коли його діяльність припиняється, агроценоз припиняє своє існування.

Біогеоценоз для свого розвитку використовує лише сонячну енергію. У агроценозі є додаткові резерви. Це енергія, яку вносить людина при зрошенні, розорюванні земель, використанні добрив, спеціальних кормів, хімічних препаратів для боротьби з бур'янами та гризунами.

Ознаки агроценозу

Агроценози відрізняються низьким видовим розмаїттям. Оскільки ці спільноти створюються з метою одержання певної сільськогосподарської продукції, до їх складу входить один-два представники органічного світу. Як результат - знижується кількість інших видів, що населяють цю територію.

Агроценоз – це слабостійка структура. Її розвиток відбувається лише за впливу людини у штучно відтворених умовах. Тому здатність витримати коливання інтенсивності факторів довкілля без різких змін структури та функцій агроценозу практично неможлива.

Трофічні зв'язки

Для будь-якої природної спільноти характерна наявність ланцюгів живлення. Агроценозу не є винятком. Його трофічні сіті розгалужені дуже слабо. Це з збідненим видовим розмаїттям.

У біогеоценозі відбувається безперервний кругообіг речовин та енергії. Наприклад, рослинна продукція споживається іншими організмами, після чого повертається до природної системи у зміненому вигляді. Це може бути вода, вуглекислий газ чи мінеральні елементи.

У ланцюгах агроценозу цього немає. Отримуючи врожай, людина просто вилучає його з обігу. Трофічні зв'язки у своїй розриваються. Для відшкодування таких втрат необхідно систематично вносити добрива.

Умови розвитку

Для підвищення врожайності та продуктивності агроценозів людина використовує штучний відбір. У ході цього процесу людина відбирає особини з найбільш корисними якостями, здатні дати життєздатне та плідне потомство. Цей вид відбору діє швидше та ефективніше, ніж природний.

З іншого боку, це призводить до нездатності до саморегуляції та самооновлення. Якщо людина припиняє діяльність, агроценоз руйнується. Станеться це не одразу. Так, багаторічні трав'янисті культурні рослини проіснують близько 4-х років, а дерева – кілька десятків.

Для підтримки розвитку агроценозів людина постійно має запобігати процесам сукцесії. Цей термін означає руйнування чи заміну одних природних угруповань іншими. Наприклад, якщо не видаляти бур'яни, вони спочатку стануть домінуючим виглядом. З часом вони повністю замінять культуру. Справа в тому, що бур'яни мають низку пристроїв, які допомагають успішно пережити несприятливі умови. Це наявність підземних - кореневищ, цибулин, велика кількість насіння, різноманітність способів розповсюдження та вегетативного розмноження.

Значення агроценозів

Завдяки агроценозам людина отримує сільськогосподарську продукцію, яку використовує як їжу та основу для харчової промисловості. Перевагою штучних спільнот є їх керованість та необмежена здатність до підвищення врожайності. Але діяльність людини призводить до негативних наслідків. Розорювання земель, вирубування лісів та інші прояви нераціонального природокористування призводять до порушення балансу. Тому при створенні агроценозів необхідно враховувати зв'язки між дикими та культурними видами.

Отже, агроценоз – це штучний біогеоценоз. Людина створює її для отримання різного виду продукції. І тому він відбирає продуктивні сорти рослин, породи тварин, види грибів чи штами мікроорганізмів. До основних характеристик агроценозу належать: погано розгалужені відсутність круговороту речовин та енергії, незначна видова різноманітність та постійний контроль з боку людини.

Біо геоценоз (синонім – екосистема) - однорідна ділянка землі, в якій:

1.все його живі організми ( біоценоз) та

2. косна речовина (абіотичні фактори) об'єднані обміном речовин та енергіїу єдиний стійкий природний комплекс.

Приклади біогеоценозу: ставок, діброва, луг, мохова купина, трухлявий пень та ін.

У біогеоценозі (екосистемі) три функціональні групи за типом харчування:

1. Продуценти – Виробники - Зелені рослини, що виробляють живу речовину з неживої. Вони акумулюють сонячну енергію у процесі фотосинтезу та створюють органічні речовини, побічно виділяючи кисень.

Тип харчування - автотрофний.

2. Консументи – споживачі – організми, які використовують органічні речовини продуцентів. До них відносяться тварини:

Травоїдні тварини – Споживачі 1-го порядку їдять рослинну їжу

Плотоядні хижаки - Споживачі 2-го порядку - тваринну їжу.

Тип харчування - гетеротрофний.

3.Редуценти – Руйнівники (сапротрофи, трупоїди)гриби та бактерії, черв'яки, що перетворюють органічну речовину на мінеральну, розкладаючи залишки мертвих рослин, тварин мікроорганізмів. Гумус (перегній) знову використовуються продуцентами.

Тип харчування – гетеротрофний.

Розподіл на кшталт виникнення. Штучна екосистема, створена людиною – агроекосистема.

Порівняльна характеристика біогеоценозів та агроценозів.

Риси схожості агроценозу та природного біогеоценозу.

1. Є відкритими системами – поглинають сонячну энергию.2. Діють чинники еволюції (штучний чи природний відбір, боротьба існування, спадкова мінливість)3. Складаються із продуцентів, консументів, редуцентів.4. В обох системах діє правило екологічної піраміди.5. В основі спільноти лежать продуценти (автотрофні організми), які безпосередньо використовують енергію Сонця для синтезу органічних речовин - перша ланка в ланцюзі живлення.6. У біогеоценозах будь-якого типу існують ланцюги живлення.

Лекція №5. Штучні екосистеми

5.1 Природні та штучні екосистеми

У біосфері крім природних біогеоценозів та екосистем існують спільноти, що штучно створені господарською діяльністю людини, - антропогенні екосистеми.

Природні екосистеми відрізняються значною видовою різноманітністю, існують тривалий час, вони здатні до саморегуляції, мають велику стабільність, стійкість. Створена в них біомаса та поживні речовини залишаються та використовуються в межах біоценозів, збагачуючи їх ресурси.

Штучні екосистеми - агроценози (поля пшениці, картоплі, городи, ферми з прилеглими пасовищами, риболовні ставки та ін.) становлять невелику частину поверхні суші, але дають близько 90% харчової енергії.

Розвиток сільського господарства з давніх-давен супроводжувалося повним знищенням рослинного покриву на значних площах для того, щоб звільнити місце для невеликої кількості відібраних людиною видів, найбільш придатних для харчування.

Проте спочатку діяльність людини у сільськогосподарському суспільстві вписувалася в біохімічний кругообіг і змінювала припливу енергії в біосфері. У сучасному сільськогосподарському виробництві різко зросло використання синтезованої енергії під час механічної обробки землі, використання добрив та пестицидів. Це порушує загальний енергетичний баланс біосфери, що може призвести до непередбачуваних наслідків.

Порівняння природної та спрощеної антропогенної екосистем

(за Міллером, 1993)

5.2 Штучні екосистеми

5.2.1 Агроекосистеми

Агроекосистема(від грец. agros - поле) - біотичне співтовариство, створене та регулярно підтримуване людиною з метою одержання сільськогосподарської продукції. Зазвичай включає сукупність організмів, що мешкають на землях сільгоспкористування.

До агроекосистем відносять поля, сади, городи, виноградники, великі тваринницькі комплекси із прилеглими штучними пасовищами.

Характерна особливість агроекосистем - мала екологічна надійність, але висока врожайність одного (кілька) видів або сортів рослин або тварин, що культивуються. Головна їхня відмінність від природних екосистем - спрощена структура та збіднений видовий склад.

Агроекосистеми відрізняються від природних екосистем ряд особливостей:

1.Разнообразие живих організмів у яких різко знижено щоб одержати максимально високої продукції.

На житньому чи пшеничному полі крім злакової монокультури можна зустріти хіба кілька видів бур'янів. На природному лузі біологічна різноманітність значно вища, але біологічна продуктивність у багато разів поступається засіяному полю.

Штучне регулювання чисельності шкідників - здебільшого необхідна умова підтримки агроекосистем. Тому у сільськогосподарській практиці застосовують потужні засоби придушення чисельності небажаних видів: отрутохімікати, гербіциди тощо. Екологічні наслідки цих дій призводять, однак, до ряду небажаних ефектів, крім тих, для яких вони використовуються.

2. Види сільськогосподарських рослин та тварин в агроекосистемах отримані внаслідок дії штучного, а не природного відбору, і не можуть витримувати боротьбу за існування з дикими видами без підтримки людини.

В результаті відбувається різке звуження генетичної бази сільськогосподарських культур, які вкрай чутливі до масового розмноження шкідників та хвороб.

3. Агроекосистеми більш відкриті, їх речовина і енергія вилучаються з урожаєм, тваринницької продукцією, і навіть у результаті руйнації грунтів.

У природних біоценозах первинна продукція рослин споживається в численних ланцюгах живлення і знову повертається в систему біологічного кругообігу у вигляді вуглекислого газу, води та елементів мінерального живлення.

У зв'язку з постійним вилученням урожаю та порушенням процесів ґрунтоутворення, при тривалому вирощуванні монокультури на культурних землях поступово відбувається зниження родючості ґрунтів. Дане становище в екології називається законом спадної родючості .

Таким чином, для розважливого та раціонального ведення сільського господарства необхідно враховувати збіднення ґрунтових ресурсів та зберігати родючість ґрунтів за допомогою покращеної агротехніки, раціональної сівозміни та інших прийомів.

Зміна рослинного покриву в агроекосистемах відбувається не природним шляхом, а з волі людини, що не завжди добре відбивається на якості абіотичних факторів, що входять до неї. Особливо це стосується ґрунтової родючості.

Головна відмінність агроекосистеми від природних екосистем - отримання додаткової енергії для нормального функціонування.

Під додатковою розуміється будь-який тип енергії, яка приноситься в агроекосистеми. Це може бути м'язова сила людини або тварин, різні види пального для роботи сільськогосподарських машин, добрива, пестициди, отрутохімікати, додаткове освітлення тощо. До поняття «додаткова енергія» входять також нові породи свійських тварин та сорти культурних рослин, які впроваджуються у структуру агроекосистем.

Слід зазначити, що агроекосистеми - вкрай нестійкі спільноти. Вони не здатні до самовідновлення та саморегулювання, схильні до загрози загибелі від масового розмноження шкідників або хвороб.

Причина нестабільності у тому, що агроценози складаються одним (монокультури) чи рідше максимум 2–3 видами. Саме тому будь-яка хвороба, будь-який шкідник може знищити агроценоз. Проте людина свідомо йде на спрощення структури агроценозу, щоби отримати максимальний вихід продукції. Агроценози набагато більшою мірою, ніж природні ценози (ліс, луг, пасовища), схильні до ерозії, вилуговування, засолення і нашестя шкідників. Без участі людини агроценози зернових та овочевих культур існують не більше року, ягідних рослин – 3–4, плодових культур – 20–30 років. Потім вони розпадаються чи відмирають.

Перевагою агроценозівперед природними екосистемами є виробництво необхідних людини продуктів харчування і великі можливості збільшення продуктивності. Однак вони реалізуються тільки при постійній турботі про родючість землі, забезпеченні рослин вологою, охороні культурних популяцій, сортів та порід рослин та тварин від несприятливих впливів природної флори та фауни.

Усі штучно створювані в сільськогосподарській практиці агроекосистеми полів, садів, пасовищних лук, городів, теплиць є системи, що спеціально підтримуються людиною.

Стосовно спільнот, що складаються в агроекосистемах, поступово змінюються акценти у зв'язку із загальним розвитком екологічних знань. На зміну уявленням про уривчастість, осколковість ценотичних зв'язків і граничну спрощеність агроценозів виникає розуміння їх складної системної організації, де людина істотно впливає лише на окремі ланки, а вся система продовжує розвиватися за природними законами.

З екологічних позицій вкрай небезпечно спрощувати природне оточення людини, перетворюючи весь ландшафт на агрогосподарський. Основна стратегія створення високопродуктивного та стійкого ландшафту повинна полягати у збереженні та множенні його різноманіття.

Поряд із підтримкою високопродуктивних полів слід особливо дбати про збереження заповідних територій, які не піддаються антропогенному впливу. Заповідники з багатим видовим розмаїттям є джерелом видів для спільнот, що відновлюються в сукцесійних рядах.

Порівняльна характеристика природних екосистем та агроекосистем

5.2.2.Індустріально-міські екосистеми

Зовсім інакша справа в екосистемах до яких відносяться індустріально-міські системи - тут енергія палива повністю замінює сонячну енергію. Порівняно з потоком енергії у природних екосистемах - тут її витрата на два-три порядки вища.

У зв'язку зі сказаним вище, слід зазначити, що штучні екосистеми не можуть існувати без природних систем, тоді як природні екосистеми можуть існувати без антропогенних.

Урбаністичні системи

Урбаністична система (урбосистема)- «Нестійка природно-антропогенна система, що складається з архітектурно-будівельних об'єктів та різко порушених природних екосистем» (Реймерс, 1990).

З розвитком міста у ньому дедалі більше диференціюються його функціональні зони - це промислова, селітебна, лісопаркова.

Промислові зони- це території зосередження промислових об'єктів різних галузей (металургійної, хімічної, машинобудівної, електронної та інших.). Вони є основними джерелами забруднення довкілля.

Селитебні зони- це території зосередження житлових будинків, адміністративних будівель, об'єктів культури, освіти тощо.

Лісопаркова -це зелена зона навколо міста, окультурена людиною, тобто пристосована для масового відпочинку, спорту, розваг. Можливі її ділянки і всередині міст, але зазвичай тут міські парки- дерев'яні насадження в місті, що займають досить великі території і теж служать городянам для відпочинку. На відміну від природних лісів і навіть лісопарків міські парки та подібні до них дрібніші посадки в місті (сквери, бульвари) не є самопідтримуючими і саморегульованими системами.

Лісопаркова зона, міські парки та інші ділянки території, відведені та спеціально пристосовані для відпочинку людей, називають рекреаційнимизонами (територіями, ділянками тощо).

Поглиблення урбанізації веде до ускладнення інфраструктури міста. Значне місце починає займати транспорті транспортні споруди(автомобільні дороги, автозаправні станції, гаражі, станції обслуговування, залізниці зі своєю складною інфраструктурою, у тому числі підземні – метрополітен; аеродроми з комплексом обслуговування та ін.). Транспортні системиперетинають всі функціональні зони міста та впливають на все міське середовище (урбосередовища).

Середовище, що оточує людинуу умовах, - це сукупність абіотичної і соціальних середовищ, що спільно і безпосередньо впливають на людей та їх господарство. Одночасно, за М. Ф. Реймерсом (1990), її можна ділити на власне природне середовищеі перетворене людиною природне середовище(Антропогенні ландшафти аж до штучного оточення людей - будівлі, асфальт доріг, штучне освітлення і т. д., тобто до штучного середовища).

В цілому ж середовище міське та населених пунктів міського типу - це частина техносфери,т. е. біосфери, докорінно перетвореної людиною на технічні та техногенні об'єкти.

Крім наземної частини ландшафту в орбіту господарську діяльність людини потрапляє та її літогенна основа, т. е. поверхнева частина літосфери, яку називають геологічною середовищем (Е. М. Сергєєв, 1979).

Геологічне середовище- це гірські породи, підземні води, на які впливає господарська діяльність людини (рис. 10.2).

На міських територіях, в урбоекосистемах, можна виділити групу систем, що відображає всю складність взаємодії будівель та споруд з навколишнім середовищем, які називають природно-технічними системами(Трофімов, Єпишин, 1985) (рис. 10.2). Вони тісно пов'язані з антропогенними ландшафтами, зі своїми геологічним будовою і рельєфом.

Таким чином, урбосистеми - це осередок населення, житлових та промислових будівель та споруд. Існування урбосистем залежить від енергії горючих копалин та атомноенергетичної сировини, що штучно регулюється і підтримується людиною.

Середовище урбосистем, як її географічна, так і геологічна частини, найбільш сильно змінено і по суті стало штучної,тут виникають проблеми утилізації та реутилізації природних ресурсів, що залучаються в обіг, забруднення та очищення навколишнього середовища, тут відбувається все більша ізоляція господарсько-виробничих циклів від природного обміну речовин (біогеохімічних оборотів) і потоку енергії в природних екосистемах. І, нарешті, саме тут найбільша щільність населення та штучне середовище, які загрожують не лише здоров'ю людини,але й виживання всього людства. Здоров'я людини – індикатор якості цього середовища.

– це взаємодія живої та неживої природи, що складається з живих організмів та сфери їх проживання. Екологічна система є масштабним балансом та зв'язком, що дозволяє підтримувати популяцію видів живих істот. В наш час існують природні та антропогенні екосистеми. Відмінності з-поміж них у тому, що перша створюється силами природи, а друга з допомогою людини.

Значення агроценозу

Агроценоз – екосистема створена руками людини з метою отримання сільськогосподарських культур, тварин та грибів. Агроценозу також називається агроекосистемою. Прикладами агроценозу є:

• яблуневі та інші сади;
• поля кукурудзи та соняшника;
• пасовища корів та овець;
• виноградники;
• городи.

Людина через задоволення своїх потреб та збільшення населення останнім часом змушена змінювати та руйнувати природні екосистеми. З метою раціоналізації та збільшення обсягів урожаю сільськогосподарських культур людьми створюються агроекосистеми. Нині 10% всієї доступної суші займають землі під вирощування сільськогосподарських культур, а 20% — пасовища.

Відмінність природних екосистем від агроценозу

Головні відмінності агроценозу від натуральних екосистем полягає у:

• штучно створені культури що неспроможні конкурувати боротьби з дикими видами і;
• агроекосистеми не пристосовані до самовідновлення і повністю залежать від людини і без неї швидко слабшають і вмирають;
• велика кількість та одного виду в агроекосистемі сприяють масштабному розвитку вірусів, бактерій та шкідливих комах;
• у природі існує набагато більше різноманітності видів, на відміну від культур, що розводяться людиною.

Штучно створені агрогосподарські ділянки мають бути під повним контролем людини. Недоліком агроценозу стає часті збільшення популяцій шкідників та грибків, які не тільки шкодять урожаю, але також можуть погіршити стан довкілля. Чисельність популяції культури в агроценозі збільшується лише за допомогою використання:

• боротьби з бур'янами та шкідниками;
• зрошення посушливих земель;
• висушування перезволоженої землі;
• заміни сортів культур;
• добрива органічними та мінеральними речовинами.

У процесі створення агроекосистеми людина побудувала повністю штучні етапи розвитку. Великої популярності користується меліорація грунтів – великий комплекс заходів спрямованих на поліпшення природних умов з метою отримати максимально високий рівень урожаю. Тільки правильний науковий підхід, контроль стану ґрунту, рівня вологи та мінеральних добрив здатні підвищити продуктивність агроценозу порівняно з природною екосистемою.

Негативні наслідки агроценозу

Людству важливо підтримувати баланс агро- та природних екосистем. Люди створюють агроекосистеми для збільшення кількості продуктів харчування та використовують їх для харчової промисловості. Однак створення штучних агроекосистем вимагають додаткових територій, тому люди часто розорюють землю і тим самим знищують вже існуючі природні екосистеми. Це порушує баланс диких та культурних видів тварин та рослин.

Другу негативну роль грають пестициди, які часто використовують для боротьби зі шкідниками на агроекосистемах. Ці хімічні препарати через воду, повітря та комах-шкідників потрапляють у природні екосистеми та забруднюють їх. Крім цього, надмірне вживання добрив для агроекосистем викликає і ґрунтові води.