Чем отличается агроэкосистемы от естественных экосистем. Разница между агроэкосистемой и экосистемой

Агроэкосистемы и их отличие от природных экосистем
Человек в конкурентной борьбе за выживание и для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.
В целях рационального использования биологических ресурсов человечеством создаются сельскохозяйственные экосистемы, или агроэкосистемы, предназначенные для получения высокого урожая - чистой продукции автотрофов. Основными отличиями агроэкосистем от природных экосистем являются:
снижение в них разнообразия видов, так как видовое разнообразие разводимых человеком растений и животных ничтожно мало по сравнению с природным;
виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволюционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека;
агроэкосистемы получают дополнительную (кроме солнечной) энергию, субсидируемую человеком;
чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи биоценоза;
агроэкосистемы - это упрощенные системы, неустойчивые и не способные к саморегуляции.
В агроэкосистемах значительно чаще происходит чрезмерное увеличение в виде «экологического взрыва» отдельных видов. Например, в XIX в. «взрыв» популяции грибка фитофторы уничтожил картофель во Франции и вызвал голод, а колорадский жук распространился из Америки до европейской части России. Чтобы не происходило таких явлений, необходима искусственная регуляция численности вредителей с быстрым подавлением тех, которые только пытаются выйти из-под контроля. 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 восстановления сообществ.
Человек создает также сложные урбанистические системы, преследуя благую цель - улучшить условия жизни, и не только просто «оградившись»" от лимитирующих факторов; но и создав для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки и к нарушению природных экосистем.
Городские поселения - это неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем. По мере развития в городах все более дифференцируются функциональные зоны - промышленная, селитебная, лесопарковая. Промышленные зоны - это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей, которые являются основными источниками загрязнения окружающей среды. Селитебные зоны - это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения и т. п. Лесопарковая зона - это зеленая зона вокруг и внутри города, окультуренная человеком, т. е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения. Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные и специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами.
Среда, окружающая человека в городских условиях, представляет собой совокупность абиотических и социальных факторов, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Она подразделяется на собственно природную среду преобразованную человеком природную среду и искусственную среду. В целом же городская среда - 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. Геологическая среда - это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственная деятельность человека. Географическая и геологическая среды урбосистем наиболее сильно изменены и по сути стали искусственными. Здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ (биогеохимических обор

Экосистемы — это одно из ключевых понятий экологии, которое представляет собой систему, включающую в себя несколько компонентов: сообщество животных, растений и микроорганизмов, характерную среду обитания, целую систему взаимосвязей, благодаря которым осуществляется взаимообмен веществами и энергиями.

В науке существует несколько классификаций экосистем. Одна из них разделяет все известные экосистемы на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — те, что создал человек. Рассмотрим каждый из этих классов подробнее.

Естественные экосистемы

Как уже отмечалось выше, естественные, природные экосистемы образовались в результате действия сил природы. Для них характерны:

• Тесная взаимосвязь органических и неорганических веществ
• Полный, замкнутый круг круговорота веществ: начиная от появления органического вещества и заканчивая его распадом и разложением на неорганические компоненты.
• Устойчивость и способность к самовосстановлению.

Все природные экосистемы определяются следующими признаками:

• 1. Видовая структура : численность каждого вида животного или растения регулируется природными условиями.
  2. Пространственная структура : все организмы располагаются в строгой горизонтальной или вертикальной иерархии. Например, в лесной экосистеме четко выделяются ярусы, в водной — размещение организмов зависит от глубины воды.
  3. Биотические и абиотические вещества . Организмы, составляющие экосистему, делятся на неорганические (абиотические: свет, воздух, почва, ветер, влажность, давление) и органические (биотические — животные, растения).
  4. В свою очередь биотический компонент делится на производителей, потребителей и разрушителей. К производителям относят растения и бактерии, которые с помощью солнечного света и энергии создают из неорганических веществ органику. Потребители — это животные и плотоядные растения, которые питаются этой органикой. Разрушители (грибы, бактерии, некоторые микроорганизмы) являются венцом пищевой цепочки, так как производят обратный процесс: органику превращают в неорганические вещества.

Пространственные границы каждой природной экосистемы весьма условны. В науке принято определять эти границы естественными очертаниями рельефа: например, болото, озеро, горы, реки. Но в совокупности, все экосистемы, слагающие биооболочку нашей планеты, считаются открытыми, так как они взаимодействуют с окружающей средой и с космосом. В самом общем представлении картина выглядит так: живые организмы получают из окружающей среды энергию, космические и земные вещества, а на выходе — осадочные породы и газы, уходящие в итоге в космос.

Все компоненты природной экосистемы находятся в тесной взаимосвязи. Принципы этой связи складываются годами, иногда столетиями. Но именно поэтому они и становятся настолько устойчивы, так как эти связи и климатические условия и определяют виды животных и растений, которые обитают в данном ареале. Любое нарушение равновесия в природной экосистеме может привести к ее исчезновению или затуханию. Таким нарушением может стать, например, вырубка леса, истребление популяции того или иного вида животных. В этом случае сразу нарушается пищевая цепочка, и экосистема начинает "сбоить".

К слову, привнесение дополнительных элементов в экосистемы также способно нарушить ее. Например, если человек начнет разводить в выбранной экосистеме животных, которых там изначально не было. Яркое подтверждение тому — разведение кроликов в Австралии. Сначала это было выгодно, так как в такой благодатной среде и прекрасных для разведения климатических условиях, кролики стали размножаться с невероятной быстротой. Но в итоге все свелось к краху. Несметные полчища кроликов опустошали пастбища, где раньше паслись овцы. Численность овец стала снижаться. А продуктов от одной овцы человек получает гораздо больше, чем от 10 кроликов. Этот случай вошел даже в поговорку: "Кролики съели Австралию". Понадобилось неимоверное усилие ученых и большие затраты, прежде чем удалось избавиться от поголовья кроликов. Полностью их популяцию в Австралии истребить не удалось, но их численность сократилась и уже не угрожала экосистеме.

Искусственные экосистемы

Искусственными экосистемами называют сообщества животных и растений, обитающих в условиях, которые создал для них человек. Их еще называют нообиогеоценозами или социоэкосистемами. Примеры: поле, пастбище, город, общество, космический корабль, зоосад, сад, искусственный пруд, водохранилище.

Самым простым примером искусственной экосистемы является аквариум. Здесь ареал обитания ограничен стенками аквариума, приток энергии, света и питательных веществ осуществляется человеком, он же регулирует температуру и состав воды. Численность обитателей также изначальна определена.

Первая особенность: все искусственные экосистемы являются гетеротрофными , т.е потребляющими готовую пищу. Возьмем для примера город — одну из самых больших искусственных экосистем. Здесь огромную роль играет приток искусственно созданной энергии (газопровод, электричество, продукты питания). В то же время, такие экосистемы характеризуются большим выходом ядовитых веществ. То есть, те вещества, которые в природной экосистеме в дальнейшем служат для производства органики, в искусственных зачастую становятся непригодными.

Еще одна отличительная особенность искусственных экосистем — незамкнутый цикл обмена веществ. Возьмем для примера агроэкосистемы — наиболее важные для человека. К ним относятся поля, сады, огороды, пастбища, фермы и прочие сельскохозяйственные угодья, на которых человек создает условия для выведения продуктов потребления. Часть пищевой цепочки в таких экосистемах человек вынимает (в виде урожая), а потому пищевая цепочка становится разрушенной.

Третьим отличием искусственных экосистем от природных является их видовая малочисленность . Действительно, человек создает экосистему ради выведения одного (реже нескольких) видов растений или животных. Например, на пшеничном поле уничтожаются все вредители и сорняки, культивируется лишь пшеница. Это дает возможность получить лучший урожай. Но в то же время, уничтожение "невыгодных" для человека организмов делает экосистему неустойчивой.

Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем

Сравнение природных экосистем и социоэкосистем удобнее представить в виде таблицы:

Вопрос №11: Особенности наземно-воздушной среды. Адаптации организмов к жизни в наземно-воздушной среде

ОСОБЕННОСТИ наземно-воздушной среды:

· невысокая плотность воздуха, нет резких перепадов давления, большое содержание кислорода, температурные перепады, обилие света, огромная сила земного притяжения (сила тяжести).

ОБИТАТЕЛИ: пауки, насекомые, пресмыкающиеся, птицы, звери.

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ: разнообразные. Конечности, позволяющие ползать, бегать, прыгать. роговые панцири, чешуи, хитинизированная кутикула, защитная окраска, маскирующая форма тела, когти, присоски, сложные инстинкты, фотопериодизм, геотропизм и др.

Агроэкосистемы - сознательно спланированные человеком территории, на которых сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и возврат её составляющих на поля для обеспечения круговорота минеральных и органических веществ. В правильно спланированные агроэкосистемы, кроме пашен, входят пастбища или луга и животноводческие комплексы.

Отличия агроценозов от естественных биогеоценозов. Между естественными и искусственными биогеоценозами наряду со сходством существуют и большие различия, которые важно учитывать в сельскохозяйственной практике.

1) состоит в разном направлении отбора. В природных экосистемах существует естественный отбор, отвергающий неконкурентоспособные виды и формы организмов и их сообществ в экосистеме и тем самым обеспечивающий ее основное свойство - устойчивость. В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком прежде всего на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. По этой причине экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Поэтому без участия человека, его неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав 3-4 года, плодовых культур 20-30 лет. Затем они распадаются или отмирают.

2) в источнике используемой энергии. Для естественного биогеоценоза единственным источником энергии является Солнце. В то же время агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т. д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно.

3) сводится к тому, что в агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. Кроме того, биологическое однообразие сортов культурных растений, занимающих большие площади часто является основной причиной их массового уничтожения специализированными насекомыми (например, колорадским жуком) или поражения возбудителями болезней.

4)состоит в разном балансе питательных элементов. В естественном биогеоценозе первичная продукция растений (урожай) потребляется в многочисленных цепях питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания.

Экосистема – это совокупность живых организмов и среды их обитания. Непременное условие объединения организмов в экосистему – наличие системы связей, по которым происходит обмен энергии и веществ. Понятие экосистемы это одна из фундаментальных категорий онтологии. Вместе с тем это своего рода некая научная абстракция.

Дело в том, что все живые организмы на земле, так или иначе, взаимосвязаны между собой. Когда речь идет, о какой-либо конкретной экосистеме, то, как правило, подразумевается некое обособление участка пространства и живых организмов населяющих его и состоящих друг с другом в болей тесных связях, чем с другими.

Таким образом, экосистемы могут иметь разные размеры и подразделяются на 4 типа: микро-, мезо-, макро- и биогеоценоз. К микроэкосистемам принадлежат небольшие системы наподобие капли воды или аквариума. К мезоэкосистемам относят такие крупные образования как пруд, лес, поле. Континент или море относят к Макроэкосистемам, а вот глобальную экосистему Земли называют биогеоценозом. Экосистемы принято также разделять на природные и созданные людьми.

Природные экосистемы

Природная экосистема возникает в естественных условиях без вмешательства со стороны человека . Ее отличительной чертой есть способность к саморегуляции. Механизмы взаимодействия живых организмов на болей высоком уровне позволяют экосистеме изменять свою структуру, приспосабливая ее к новым условиям. Любую экосистему стоит рассматривать как некий сложившийся в неких условиях объект. Если условия обитания превышаю границы жизненных показателей организмов, то экосистема лишается своих составляющих.

Еще одной характерной особенностью функционирования экосистем есть способность к самоорганизации . Отсутствие, какого либо координационного центра компенсируется за счет активности и взаимодействию ее элементов. Стремление живых организмов к выживанию, росту и развитию позволяет экосистеме регулировать свою жизнедеятельность. Везде где появляются минимальные предпосылки для существования нескольких видов существ — возникают экосистемы.

Каждая экосистема имеет также свое строение. Она состоит из трофических уровней – верхнего и нижнего. Верхний уровень располагается на уровне земной поверхности и выше. Там располагаются организмы растительного происхождения, принадлежащие к фотосинтезирующей биомассе. На нижнем уровне под землей находятся разнообразные организмы, участвующие в процессах разложения органических веществ.

Структура элементов экосистемы выглядит следующим образом:

• Неорганические вещества.
• Органические вещества.
• Субстратная среда.
• Продуценты.
• Консументы.
• Редуценты.

Неорганические вещества принимают участие в круговороте веществ. Органические служат депо для связанной химической энергии. Субстратная среда представлена землей, водой и воздухом.

Продуценты связывают энергию света солнца и с помощью процесса фотосинтеза преображают ее в энергию химических связей. Консументы употребляют в пищу продуцентов и усваивают вместе с химическими веществами энергию, но на следующий уровень переходит не больше 10% от количества предыдущей. В условиях такого дисбаланса между разными уровнями переходы энергии возможны благодаря существованию экологических пирамид. Масса каждого из звеньев в десять раз меньше предыдущего. Обычная цепь питания состоит из 3 элементов:

• Продуценты.
• Консументы.
• Редуценты.

Состояние внутреннего равновесия экосистемы называется гомеостазом. Экосистема достигает этого состояния за счет внутренних механизмов саморегуляции. Например, чрезмерное размножение травоядных животных привело бы к уменьшению фотосинтезирующей массы, но вместе с тем возрастает численность хищников, которые уменьшаю популяцию консументов первого порядка.

Агроэкосистемы

Отличительной чертой этих экосистем есть их искусственное происхождение. Так же как и природные экосистемы, им свойственна определенная структура и взаимосвязанность элементов. Кроме своего возникновения эти экосистемы также обязаны человеку своим дальнейшим существованием. Отсутствие природных механизмов саморегуляции вынуждает человека постоянно осуществлять контроль. Структура аграрной экосистемы также отличается от природной упрощенной структурой. Это связано с тем, что при создании агроэкосистем человек использует только часть элементов и их взаимосвязи в своих целях.

Длительность жизни агроэкосистем весьма непродолжительна . Большинство таких экосистем существуют на протяжении одного периода вегетации и прекращают свое существование во время сбора урожая. В агроэкосистемах количество звеньев в трофических цепях невелико. В идеале, консументы представлены преимущественно человеком.

Различие природных и агроэкосистем

Одним из основных отличий являются механизмы регуляции. Если природная система способна к саморегуляции, то агроэкосистема полностью зависит от вмешательства человека. Также обе экосистемы отличаются субстратной средой. Если природные возникают стихийно на любых субстратах, то субстраты агроэкосистем формирует человек исходя из своих потребностей.

Также природная экосистема отличается от агроэкосистемы большим видовым разнообразием и количеством трофических уровней. Единственным основанием природной экосистемы есть стремление живых существ к росту и развитию, а вот устройство агроэкосистем обусловлено целесообразностью заложенной человеком. Отличаются обе экосистемы также продолжительностью жизни – природная существует до тех пор, пока не будет исчерпана ресурсная база. В то время как длительность жизни агроэкосистемы зависит от потребностей человека.

1. Установите соответствие между характеристикой экосистем и их типом: 1-природная экосистема, 2-агроэкосистема
А) преобладают растения одного вида
Б) обитает большое разнообразие видов
В) осуществляется саморегуляция численности популяций
Г) круговорот веществ незамкнутый
Д) большую роль играет антропогенный фактор
Е) пищевые цепи длинные

Ответ

А2 Б1 В1 Г2 Д2 Е1

2. В агроэкосистеме картофельного поля, в отличие от экосистемы луга
А) отсутствуют консументы
Б) высокая численность продуцентов одного вида
В) незамкнутый круговорот веществ
Г) преобладают растительноядные насекомые
Д) отсутствуют редуценты
Е) нарушена саморегуляция

Ответ

3. В чём сходство природной и искусственной экосистем?
А) небольшое число видов
Б) наличие цепей питания
В) замкнутый круговорот веществ
Г) использование солнечной энергии
Д) использование дополнительных источников энергии
Е) наличие продуцентов, консументов, редуцентов

Ответ

4. В природной экосистеме, в отличие от искусственной
A) длинные цепи питания
Б) короткие цепи питания
B) небольшое число видов

Ответ

5. В естественной экосистеме
А) разнообразный видовой состав
Б) незначительная саморегуляция
В) численность популяций не изменяется
Г) замкнутый круговорот веществ
Д) разветвленные пищевые цепи
Е) среди консументов преобладают хищники

Ответ

6. В природной экосистеме, в отличие от искусственной
А) длинные цепи питания
Б) продуценты изымаются из круговорота
В) небольшое число видов
Г) осуществляется саморегуляция
Д) замкнутый круговорот веществ
Е) используются дополнительные источники энергии наряду с солнечной

Ответ

7. В экосистеме широколиственного леса – дубраве –
А) короткие пищевые цепи
Б) устойчивость обеспечивается разнообразием растений и животных
В) высокая биологическая продуктивность
Г) видовой состав растений и животных ограничен
Д) почва богата гумусом
Е) в почве отсутствуют редуценты