Функционирование естественных экосистем и агроэкосистем

2. Виды, культивируемые человеком, поддерживаются искусственным отбором в состоянии, далеком от первоначального, и не могут выдерживать борьбу за существование с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительный поток энергии, кроме солнечной, благодаря деятельности людей, животных и механизмов, обеспечивающих необходимые условия роста культивируемых видов. Чистая первичная продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания. Частичное использование ее вредителями представляет нежелательное явление и всячески пресекается деятельностью человека.

В настоящее время пахотными  землями и пастбищами занято свыше 30 % суши, и деятельность людей по поддержанию этих систем превращается в глобальный экологический фактор.

Несмотря на значительную упрощенность агроэкосистем, в них все же сохраняется  множество биоценотических связей, в конечном счете влияющих на судьбу урожая (рисунок 2). Сопоставление сведений о фауне и флоре пшеничных полей показывает гигантскую сложность даже предельно простого агроценоза, здесь сохраняется более тысячи видов.

Рисунок 2 – Биоценотические связи на картофельном поле (по В. Тишлеру,1971): сплошные линии – виды, обитающие на растениях; пунктирные – виды, обитающие на поверхности почвы; утолщенные линии – доминирующие виды

История формирования ценотических группировок, связанных с основными сельскохозяйственными  культурами, насчитывает немногие сотни  лет. Буквально на глазах человека формируются  сообщества, приспособленные к жесткому прессу агротехнических режимов, с  широким размахом колебательных  циклов в жизни популяций, с четко  отобранным кругом доминантов. Наглядно проявляются эволюционные сдвиги в  экологических характеристиках  и адаптивных показателях разных видов.

Условия, которым в идеале должны соответствовать поля сельскохозяйственных культур, – быть высокопродуктивными и вместе с тем стабильными – с экологической точки зрения несовместимы. В природных экосистемах первичная продукция растений потребляется в многочисленных цепях питания и вновь возвращается в виде минеральных солей и углекислого газа в систему биологического круговорота. Ограждая урожай от его природных потребителей, отчуждая его и заменяя естественный опад органическими и минеральными удобрениями, мы обрываем множество цепей питания и дисбалансируем сообщество. По существу, все усилия по созданию высокой чистой продукции отдельных культур в пользу человека есть борьба «против природы», которая требует большой затраты труда и материальных средств.

Вместе с тем агроценозы выступают  гигантской лабораторией, где человек  учится, используя отдельные звенья системы, управлять продукционным  процессом и круговоротом веществ, регулировать численность популяций. Тщательное изучение таких относительно упрощенных систем, как агроценозы, вносит серьезный вклад в развитие общей биоценологии. В обедненных сообществах более резко вырисовываются те законы, которые лежат в основе объединения живых существ в  надорганизменные системы. Богатый  арсенал агротехнических средств, имеющийся на вооружении современного сельского хозяйства, позволяет  экспериментально и в широких  масштабах проверять различные  пути воздействия на сообщества, оценивать  степень их устойчивости и прочность  связей в отдельных звеньях.

Все искусственно создаваемые в  сельскохозяйственной практике экосистемы полей, садов, пастбищных лугов, огородов, теплиц и других агроценозов представляют собой системы, специально поддерживаемые человеком на начальных стадиях  сукцессионных преобразований. В  агроценозах используется именно свойство пионерных сообществ производить  высокую чистую продукцию. Но такие  сообщества и в природе неустойчивы, не способны к самовозобновлению  и саморегулированию, подвержены угрозе гибели от массового размножения  вредителей или болезней (рисунок 3). Они требуют неустанной деятельности по их поддержанию со стороны человека.

Рисунок 3 –  Динамика численности насекомых в стеблестое овса (по Н. И. Куликову, 1985): 1 – цикадки;2  – их личинки; 3  – хлебный клопик; 4  – клопы-лигулы; 5  – хлебная полосатая блошка; 6  – жуки-блестянки; 7  – божьи коровки; 8  – паразитические перепончатокрылые; 9  – шведская муха; 10 –злаковые трипсы; 11  – злаковые тли; 12  – общая численность

Сельскохозяйственное освоение территорий часто приводит к разрушению созданных  природой механизмов регуляции численности  отдельных видов и резким изменениям в уровне их обилия.

В агроценозах чаще всего происходят «экологические взрывы», как назвал Ч. Элтон чрезмерное увеличение численности  отдельных видов. Последствия этих «взрывов» могут быть весьма существенными  для сельского и лесного хозяйства. Так, распространение патогенного  грибка фитофторы из Европы в Ирландию в прошлом столетии погубило весь урожай картофеля, вызвав сильный голод. Во Франции более 1 млн га виноградников пришлось уничтожить в результате размножения корневой тли – филлоксеры.

Искусственная регуляция численности  вредителей – по большей части  необходимое условие поддержания  агроэкосистем. Это связано прежде всего с необходимостью подавления видов, вышедших из под контроля естественных регуляторных механизмов. В ряде случаев даже полное сохранение естественной регуляции численности вида не удовлетворяет экономическим требованиям. Например, стабилизация численности яблонной плодожорки на уровне, при котором погибает большая часть урожая, с позиций естественного отбора не угрожает существованию яблони как вида. С хозяйственной же точки зрения необходимо резкое понижение уровня, на котором должна находиться численность плодожорки в садах. Поэтому в сельскохозяйственной практике применяют мощные средства подавления численности нежелательных видов: ядохимикаты, гербициды и т. д. Экологические последствия этих действий приводят, однако, к ряду нежелательных эффектов, кроме тех, для которых они применяются.

Подавление численности вредителей химическими средствами, кроме загрязнения  среды и включения ядов в цепи питания, часто вызывает так называемый «бумеранг-эффект»: вслед за подавлением численности вредителя вскоре возникает новая, еще более мощная его вспышка. Обычно применение ядохимикатов тотального действия сильнее влияет на естественных врагов вредителя, чем на его собственные популяции. В результате следующие поколения полностью освобождаются из-под пресса паразитов и хищников и осуществляется их массовое размножение. Таким образом, недоучет биоценотических механизмов регуляции численности на полях сельскохозяйственных культур также не в экономических интересах человека. В трехзвенной цепи: культурное растение – вредитель – паразит повышение чистой продукции растений может быть достигнуто как подавлением второго звена, так и усилением третьего. Именно этот подход используется в разработке биологических методов борьбы с вредителями.

В отношении к сообществам, складывающимся в агроэкосистемах, в связи с  общим развитием экологических  знаний постепенно меняются акценты. На смену представлениям об обрывочности, осколочности ценотических связей и  предельной упрощенности агроценозов  возникает понимание их сложной  системной организации, где человек  существенно влияет лишь на отдельные  звенья, а вся система продолжает развиваться по естественным, природным  законам (рисунок 4 ).

Рисунок 4 –  Фазовая приуроченность насекомых-вредителей на посевах озимой пшеницы (по Н. И. Куликову, 1985):

1 – злаковые тли; 2  – цикадка шеститочечная; 3  – цикадка полосатая; 4  – клопы-лигусы; 5  – хлебный клопик, 6  – злаковые трипсы; 7  – хлебная полосатая блошка; 8  – ростковая муха; 9  – яровая муха;10 – шведская муха

Заключение

Основной вывод из рассмотренного в учебном пособии материала  совершенно ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить  их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу.

Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а  именно:

• стабилизация численности населения;
• переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни;
• развитие экологически чистых источников энергии;
• создание малоотходных промышленных технологий;
• рециклизация отходов;
• создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания;
• сохранение биологического разнообразия на планете

Список используемой литературы

1. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2 т. - М.:Мир, 2008.
2. Одум Ю. Экология: В 2 т. - М.: Мир, 2008.
3. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник. - М.:Просвещение, 2009. - 320 с.
4. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология, 2009.
5. М.: Высш. шк., 2008. - 272 с.