Антропогенные экосистемы. Антропогенные и природные экосистемы
Общие представления об антропогенных экосистемах
Введение.
Глава 1. Человек и экосистемы
1.1 Типы экосистем
1.2 Агроэкосистемы
Глава 2. Индустриально–городские системы
2.1 Процессы урбанизации
2.2 Урбанистические системы
Заключение
Список используемой литературы
Введение
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 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.
Термин «Экосистема » (от греческого оikos – жилище, местообитание, объединение) – это совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов .
Термин «экосистема» предложен английским ботаником А.Д.Тенсли (1871-1955). Он считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога, представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих факторы местообитания в самом широком смысле».
Энергия – это изначальная движущая сила экосистем, при чем всех – и природных и антропогенных. Энергетические ресурсы всех систем могут быть исчерпаемы - солнце, ветер, приливы и исчерпаемы – топливо-энегетичес - кими (уголь, нефть, газ). Используя топливо, человек должен добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией.
Глава 1. Человек и экосистемы
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.
Глава 2. Индустриально – городские системы
2.1 Процессы урбанизации
Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов и развития общества . Рост численности населения и его плотности – характерная черта городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10гг.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14 млн. человек.
Плотность населения в городах, особенно крупных составляет от несколько тысяч до нескольких десятков тысяч человек на 1 квадратный км. 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 эпидемилогически опасной в случае вольного или невольного нарушения санитарных норм.
Особенно интенсивно протекают процессы урбанизации в развивающихся странах, о чем красноречиво свидетельствуют вышеприведенные показатели роста численности городов в ближайшие годы.
Человек сам создает эти сложные урбанистические системы, преследуя благую цель – улучшить условия жизни, и не только просто «оградившись» от литерующих факторов, но и создав для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки к нарушению природных экосистем.
2.2 Урбанистические системы
Урбанистическая система (урбосистема ) – «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем».
По мере развития города в нем все более дифференцируют его функциональные зоны – это промышленная, селитебная, лесопарковая.
Природные зоны – это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной). Она является основными источниками загрязнения окружающей среды.
Селитебные зоны – это территория сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения.
Лесопарковая – это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массивного отдыха, спорта, развлечения. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки – 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 в специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами (территориями, участками).
Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, заправки, гаражи, станции обслуживания, железные дороги со своей сложной инфраструктурой, а в том числе подземные – 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, - это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно ее можно делить на собственную природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей – здания, асфальт дорог, искусственное освещение т.д., т.е. до искусственной среды) .
В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа – 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 его литогенная основа, т.е. поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой. Геологическая среда – это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственной деятельность человека (рис.2).
Рис.2 . Взаимодействие технической системы с внешними средствами:
ТС – техническая система; ПТС – природно-техническая система; ЗВ – 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 (рис.2). Они теснейшим образом связаны с антропогенными ландшафтами, с их геологическим строением и рельефом.
Таким образом, урбосистемы – это сосредоточение населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Существование урбосистем зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.
Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ 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 – индикатор качества этой среды.
Список используемой литературы
1. Акимова Т.А., Экология: Учебник для вузов. – М., 2000.
2. Одум Ю. Экология. – М., 1999.
3. Передельский Л.В., Коробкин В.И. Экология в вопросах и ответах. – Ростов н/Д., 2002.
4. Реймерс Н. Экология. – М., 1998.
5. Сукачев В.Н. Основы экологии. Учебное пособие для вузов. – М., 2001.
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.
Город . Похож на пещерную или глубоководную экологическую систему, или другие биогеоценозы, зависящие в основном от поступления энергии и вещества извне. Они полностью или частично лишены продуцентов и поэтому называются гетеротрофными.
Основные отличия города от природных экосистем:
1. Более интенсивный метаболизм на единицу площади, для чего используется не солнечная энергия, а энергия горючих материалов и электричества.
2. Более активная миграция веществ, в которую вовлекается перемещение металлов, пластмасс и т.д.
3. Более мощный поток отходов, многие из которых более токсичны, чем сырье из которого они получены.
Для эффективного функционирования города необходима более тесная его связь с окружающей средой и большая зависимость от нее. Кислород, выделяемый зелеными городскими насаждениями, не покрывает его расходов на дыхание людей, животных, а главное - на технологические процессы промышленных предприятий. 1м 2 городской системы потребляет в 70 раз больше энергии, чем соответствующая площадь естественного биоценоза. Площадь суши, занятая городами, составляет 1-5% в разных районах мира. Но воздействие их на окружающую среду огромно. Это воздействие проявляется не только как потребителя органического вещества и кислорода, но и как мощнейшего загрязнителя, действующего нередко на огромном расстоянии.
Основные свойства города, как среды обитания людей:
1. Урбанизация. Увеличение количества городов и населения в них. В странах с высокой плотностью происходит слияние соседних городов и образование обширных территорий с высоким уровнем урбанизации - мегаполисов.
2. Условия жизни в городах своеобразны. С одно стороны, лучше решаются проблемы трудоустройства, снабжения продуктами питания, медицинского обслуживания. С другой - есть отрицательное влияние . К ним относятся:
б) Промышленные и бытовые отходы загрязняют почву, воду и воздушный бассейн.
в) Аэрозольные загрязнения воздуха приводят к повышению облачности и образованию тумана, нарушается теплообмен, поэтому города становятся своеобразными “тепловыми островами”. Поэтому летний период в городах в целом оказывается более жарким, зима более теплая, чем в сельских районах.
г) Смертность, особенно людей, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями, может увеличится в 5 раз и более.
д) Высокая облачность и туманы приводят к ослаблению освещенности, а также снижают интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. Недостаток света приводит к учащению случаев гипоавитаминоза D и рахита у городских детей и снижает их сопротивляемость к простудным и детским инфекционным заболеваниям.
е) Для городов характерен низкий уровень рождаемости, а рост их населения происходит в основном за счет притока людей из сельской местности.
ж) Шум и вибрация поражает слуховой аппарат и является причиной возникновения неврозов. Рассмотрим подробнее последний пункт. Каждый человек воспринимает шум по-разному. Это зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. Некоторые люди теряют слух даже после короткого воздействия шума небольшой интенсивности. Постоянное его воздействие вызывает звон в ушах, головокружение, головную боль, усталость. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Сравните и определите по шкале интенсивности шума силу звука в месте вашего проживания и учебы (рис.1).
Большое шумовое воздействие притупляет слух, вызывает нервные заболевания, заболевания сердечно-сосудистой системы, снижает рефлексы, что может стать причиной несчастных случаев и травм.
Рис. 1. Шкала силы звука
Шум обладает аккумулятивным фактором, т.е. акустические раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему.
Агроценозы . Агроценозы или сельскохозяйственные экосистемы, в отличие от городов характеризуются основным компонентом- автотрофными организмами, которые обеспечивают их органическим веществом и выделяют кислород. От естественных биогеоценозов они отличаются следующим:
1. Для поддержания жизнедеятельности агроценоза, кроме солнечной энергии дополнительно используется химическая энергия в виде удобрений, механическая в виде работы мышц человека и животных, энергия горючих материалов и электричества.
2. Видовое разнообразие организмов резко снижено и представлено отдельными с/х культурами, иногда даже только одной, а также ограниченным количеством домашних животных.
3. Доминирующие виды растений и животных находятся под контролем искусственного отбора. Т. е., агроценозы организуются таким образом, чтобы получать максимальное количество продуктов питания.
Существует два вида агроценозов - экстенсивные и интенсивные.
Экстенсивные существуют с использованием мышечной энергии человека и животных. Продукция идет для питания семей мелких фермеров и на продажу или обмен. Интенсивные связаны с крупными затратами химической энергии и машин. Продукты питания производятся в количестве, превышающем местные потребности, они вывозятся на продажу и играют важную роль в экономике.
Около 60 % сельскохозяйственных угодий используются экстенсивно, а 40 % интенсивно. Эффективность интенсивных агроценозов очень велика. Например, 4 % населения США, живущего в сельской местности, обеспечивают не только всю страну основными продуктами питания, но и поставляют ее на экспорт.
Популяционная характеристика человека.
Все люди на Земле образуют одну популяционную структуру - человечество. Рост этой популяции ограничен доступными природными ресурсами и условиями жизни, социально-экономическими и генетическими механизмами. На протяжении большей части истории рост численности народонаселения был почти несущественным. Медленно она набирала силу на протяжении XIX в. и чрезвычайно резко увеличилась после II мировой войны. Это дало повод говорить о “демографическом взрыве”. Посмотрим на нижеприведенные цифры.
Примерно 9 тыс. лет назад на Земле проживало 10 млн. человек.
В начале нашей эры - порядка 200 млн. человек.
В середине XVII в. - 500 млн.
В середине XIX в. - 1 млрд.
В дальнейшем рост численности населения Земли приобретает гиперэкспоненциальный характер. 1950 г. - 2,5 млрд. человек, 1960 г. - 3,0 млрд., 1970 г. - 3,7 млрд., 1980 г. - 4,4 млрд., 1990 г. - 5,6 млрд., 2000 г. - 6,2 млрд. Такой резкий прирост населения Земли называется демографическим взрывом .Тенденция увеличения населения Земли, по всей видимости, будет сохраняться и в первой половине XXI столетия. По разным оценкам на Земле будет от 7,6 до 9,4 млрд. человек.
Однако, в нашей стране, несмотря на ее огромные размеры и природные богатства, население сокращается на 1,5 млн. человек в год, а продолжительность жизни мужчин уменьшилась до отметки 57 лет, что в целом свидетельствует о начале процесса депопуляции.
Основная доля прироста приходится и будет приходится в будущем на развивающиеся страны. Быстрый рост населения в развитых странах резко обостряет экологические и социальные проблемы. В некоторых странах (Китай, Индия) проводятся целенаправленные работы по планированию семьи с целью снижения темпов роста населения. Рост народонаселения требует увеличения производства продуктов питания, создания новых рабочих мест, расширения промышленного производства. Число жителей развивающихся стран составляет 3/4 населения планеты, а потребляет 1/3 общемировой продукции, причем разрыв в потреблении на душу населения продолжает расти. Все это сопровождается расходованием и истощением доступных человечеству природных ресурсов и массовым загрязнением среды.
Экосистема или, другими словами, экологическая система – это среда обитания организмов, жизнь которых напрямую зависит от условий проживания в этой среде. Какие виды экосистем существуют вообще? Думаю, будет разумным провести делёжку на природные и антропогенные экосистемы, не так ли? В природных экосистемах жизнь всегда протекала своим чередом, пока в нее не вмешался Человек. Как же без него?.. Антропогенные факторы имеют прямое и косвенное отношение к, так сказать, внутреннему климату природных экосистем.
С их примерами всё кажется более-менее понятным. Это пруды, реки, озера, моря, океаны, в которых живут самые разные виды рыб, моллюсков, ракообразных и других организмов. О роли и значении воды в природе и нашей жизни читайте . Также леса, болота или пустыни, где обитают «любители засухи»: пауки, скорпионы, некоторые виды птиц, змей, ящериц и т. д.
Можно привести еще не один такой пример, но останавливаться подробно на этом я не буду, так как хочу более детально поговорить об антропогенных экосистемах, заглянуть, так сказать, вовнутрь, как больших городов, так и обычных человеческих жилищ, в которых не так уж все хорошо, как может казаться на первый взгляд…
Города, которые растут бешеными темпами, каждый раз отнимая у Природы всё новые территории, можно смело отнести к антропогенным экосистемам. Ведь антропогенные – значит образованные в результате деятельности Человека.
Их возникновение связано с ощутимыми преимуществами совместного проживания большого скопления людей. Этот вид экосистем, к сожалению, самый «грязный». И не удивительно...
Антропогенные факторы всегда являлись причинами экологических катастроф. Например, аварии на химических заводах, атомных электростанциях, затонувшие танкеры с нефтепродуктами и т. д. и т. п. Человек уже очень давно «мучает» Природу и все ее виды экосистем...
Так вот, города взяли столь быстрый темп развития еще со времен промышленной революции и сейчас в них проживает большая часть жителей Земли. Такому росту городов и их населения дали специальный термин — урбанизация .
Город — это искусственная антропогенная экосистема, которая, в отличии от всех видов экосистем природы, не запасается солнечной энергией в целях ее дальнейшего использования.
Вместо этого городские экосистемы используют уголь, газ, нефть, эксплуатируют разные виды и типы электростанций. То количество биомассы, которое производится в городах, не способно удовлетворить даже самую маленькую часть горожан продуктами питания.
Вот почему антропогенные экосистемы не могут быть устойчивыми. Именно поэтому всю ответственность в урегулировании всех потоков веществ и энергии взял на себя Человек. На мой взгляд, это у него не очень хорошо получается.
Города, являясь самыми большими загрязнителями планеты, вмешались в структуру природных экосистем. В следствие чего начало изменяться все: состав атмосферы и грунта, рельеф местности, подземные воды, радиационный фон, температура воздуха, электромагнитные поля.
Почему людей привлекает отдых вне города? Почему они стремятся провести свой долгожданный отпуск там, где воздух чище? Такие виды экосистем, как большие города, получают намного меньше солнечного света из-за постоянной тучности и частого образования туманов.
Загрязняется не только среда обитания больших городов, но и других территорий далеко за их пределами. Так что города по праву могут называться ведущими загрязнителями.
Экология внутри нашей антропогенной экосистемы
Мы очень часто забываем тот факт, что наши дома и квартиры также являются экосистемами. В наших жилищах мы проводим большую часть своей жизни. Поэтому они являются для нас самой важной частью среды обитания.
К сожалению, это не все понимают. Многих больше интересует информация об образовании озоновых дыр или о проблемах сохранения каспийского тюленя, чем об экосистеме своего собственного жилища.
Мы можем освоить множество экологических закономерностей на практике, просто изучая свой дом. Конечно же все привыкли считать, что кто-то другой виноват в загрязнении окружающей среды. Кто-то другой, явно плохой человек — редиска!
А ведь каждый из членов наших семей совершает обмен с окружающей средой - энергией, воздухом, вырабатывает отходы и т. п. Хоть и в малой степени, но мы тоже являемся загрязнителями своих небольших экосистем.
Очень часто внутри каждого из нас рождается огромное желание сделать что-то по-настоящему полезное и изменить экологическую ситуацию на планете. Но так же часто мы и разочаровываемся, когда осознаем, что изменить к лучшему ничего не можем. А ведь это заблуждение потому, что улучшить качество среды проживания можно не выходя из дома. Собственный дом лучше всего подходит для начала этой миссии.
Наши дома как виды экосистем
Наши жилища — это маленькие искусственные антропогенные экосистемы, в которых мы поддерживаем необходимые условия для нашего нормального существования. Мы отдаем предпочтение температуре воздуха в помещениях не ниже 20 °C и нам необходимы определенная влажность, достаточное освещение, и т. д.
Для того, чтобы держать равновесие экосистемы своего жилища, нам необходимо поддерживать все виды параметров среды нашего обитания на должном уровне и заниматься уборкой отходов. Мы нуждаемся в поставке энергии, тепла и остальных ресурсов извне.
В отличие от природных экосистем, где основная масса состоит из зеленых растений, вырабатывающих сложные органические вещества — источник питания для других организмов, в наших домах основной значимой частью биомассы являются люди. Имеющиеся в домах растения, исполняют скорее эстетическую и гигиеничную роль.
С их помощью очищается и прекрасно увлажняется воздух. Они могут создавать хозяевам хорошее настроение, выделяют биологически активные вещества, уничтожающие вредные бактерии и грибки — фитонциды.
Лишь единицы выращивают в собственных квартирах, на мини-грядках, овощи и зелень для употребления их в пищу. Вместе с нами могут жить и животные. Я говорю не только о кошечках, собачках, хомячках, рыбках и попугайчиках, которых мы завели сами.
Крысы, мыши, различные виды насекомых, пауки, клещи и т. д. тоже могут обитать рядом с нами. Тараканы, мухи, пожиратели муки и других круп, надоедливая моль и, непонятно откуда берущиеся, мошки-дрозофилы, вши, блохи, муравьи... Эти жители могут заселять абсолютно все виды экосистем. О совместном сожительстве многих из них мы даже не подозреваем.
Еда, без которой мы не можем обойтись, поступает к нам из заводов и ферм, расположенных далеко за пределами наших домашних экосистем. Поступление энергии, необходимой нам для освещения и обогрева жилищ, приготовления пищи и работу бытовых приборов, производится за счет газа, электроэнергии и горячей воды, которую из реки гонит водогон. Лишь малая часть энергии поступает к нам в дом от Солнца.
Отходы, которые мы вырабатываем, удаляются через мусоропровод и канализацию. До сих пор люди никогда не задумывались над экологическими особенностями своих экосистем — жилищ, в которых они проживают; над тем, каким образом их образ жизни влияет на более крупные виды экосистем.
Время безразличного отношения проходит. Преодоление экологического кризиса заставит каждого из нас посмотреть на свое жилище как на экосистему.
С вами был Денис Стаценко. Всем ЗОЖ! Увидимся
Содержание
I . Антропогенные экосистемы
II . Понятие агроэкосистемы
III . Городские экосистемыIV . Промышленное загрязнение среды
V . Загрязнение почвы
VI . Антропогенное воздействие на леса, лесопользование
Используемая литератураI. Антропогенные экосистемы
Отличительная черта антропогенных экосистем состоит в том, что доминирующий экологический фактор в них представлен сообществом людей и продуктами его производственной и общественной деятельности.
В антропогенной экосистеме искусственная среда преобладает над естественной.
Важнейшие современные антропогенные экосистемы: города, сельские поселения, транспортные коммуникации.
Города - особая среда обитания. Они возникли 7000 лет назад. К 1950 году проживало 28%, к 1970 - 40%, к 2000 - 70-90%. В настоящее время 1/3 горожан проживают в городах.
Несмотря на то, что урбанизация в целом явление прогрессивное (концентрация производства, увеличение производительности труда, организация быта, легче решаются вопросы трудоустройства, снабжения, мед. обслуживания, образования, быта), однако, возникает и целый ряд проблем:
1. Изменение природной среды.
2. Обилие отходов.
3. Создается благоприятная обстановка для распространения инфекционных и инверсионных заболеваний.
4. Сокращается длительность солнечного освещения.
5. Высокая плотность населения приводит к перенапряжению нервной системы.
6. Падение физической активности.
7. Разбалансировка питания.
II. Понятие агроэкосистемыПонятие «экосистема» предложил англичанин Артур Тенсли в 1935 г. Знание законов организации экосистем позволяет использовать их или даже менять, не разрушая до конца систему возникших природных связей.
Понятие «агроэкосистема» как сельскохозяйственный вариант экосистемы появилось в 60-е гг. Им обозначают участок территории, сельскохозяйственный ландшафт, соответствующий хозяйству. Все его элементы связаны уже не только биологически и геохимически, но и экономически. Профессор Л. О. Карпачевский в предисловии к русскому переводу американской книги «Сельскохозяйственные экосистемы» подчеркнул двойственную социально-биологическую природу агро-экосистемы, структуру которой во многом определяет человек. По этой причине агроэкосистемы относятся к числу так называемых антропогенных (т.е. созданных человеком) экосистем. Однако она все же ближе к естественной экосистеме, чем, скажем, к другому варианту антропогенных экосистем - городских.
Агроэкосистемы это антропогенные (т.е. созданные человеком) экосистемы. Человек определяет их структуру и продуктивность: он распахивает часть земель и высевает сельскохозяйственные культуры, создает сенокосы и пастбища на месте лесов, разводит сельскохозяйственных животных.
Агроэкосистемы автотрофны: их основной источник энергии - солнце. Дополнительная (антропогенная) энергия, которую использует человек при обработке почвы и которая затрачена на производство тракторов, удобрений, пестицидов и т.д., не превышает 1 % солнечной энергии, усваиваемой агроэкосистемой.
Как и естественная экосистема, агроэкосистема состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов.
Сельскохозяйственные экосистемы или агроэкосистемы (АгрЭС) относятся к числу антропогенных экосистем, которые наиболее близки к естественным. Эти ансамбли видов искусственны, так как состав выращиваемых растений и разводимых животных определяет человек, стоящий на вершине экологической пирамиды и заинтересованный в получении максимального количества сельскохозяйственной продукции: зерна, овощей, молока, мяса, хлопка, шерсти и т.д. В то же время АгрЭС, как и естественные экосистемы, автотрофны. Основным источником энергии для них является Солнце. Вся вводимая в АгрЭС антропогенная энергия, затрачиваемая на вспашку земли, удобрение, обогрев животноводческих помещений, называется антропогенной энергетической субсидией (АС). АС составляет не более 1% общего энергетического бюджета АгрЭС. Именно АС является причиной разрушения агроресурсов и загрязнения окружающей среды, что осложняет решение проблемы обеспечения FS. Снижение величины АС - основа обеспечения FS.
Величина АС в АгрЭС может меняться в самых широких пределах, и если соотнести ее с количеством энергии, содержащейся в готовом продукте, то это отношение будет меняться от 1/15 до 30/1. В первобытных (но еще сохранившихся) огородах папуасов на одну калорию мускульной энергии получается не менее 15 калорий пищи, но всего лишь одна калория пищи получается при вложении 20-30 калорий энергии в интенсивном сельском хозяйстве. Разумеется, такое интенсивное хозяйство позволяет получать по 100 ц зерна с 1 га, по 6000 л молока от одной коровы и более 1 кг ежесуточного привеса у животных, откармливаемых на мясо. Однако цена этих успехов слишком дорога. Разрушение агроресурсов, которое в последние 20-30 лет приняло угрожающие масштабы, вносит свой вклад в приближение грядущего экологического кризиса.
"Зеленая революция", произошедшая в 60-70-е годы нашего столетия, когда благодаря ее отцу - лауреату Нобелевской премии Н. Берлоугу на полях появились карликовые сорта с урожайностью, превышающей таковую в традиционных культурах в 2-4 раза, и новые породы скота - "биотехнологические монстры", нанесла наиболее ощутимый удар по биосфере. При этом к началу 80-х годов производство зерна стабилизировалось и даже наметилась тенденция его уменьшения из-за утери почвами естественного плодородия и снижения эффективности удобрений. Население планеты при этом продолжает бурно расти, и в итоге количество зерна, производимого в мире в пересчете на одного человека, начало снижаться.
III.
Городские экосистемы
Городские
экосистемы гетеротрофны, доля солнечной
энергии, фиксированная городскими
растениями или солнечными батареями,
расположенными на крышах домов, незначительна.
Основные источники энергии для предприятий
города, отопления и освещения квартир
горожан расположены за его пределами.
Это - месторождения нефти, газа, угля,
гидро- и атомные электростанции.
Город
потребляет огромное количество воды,
лишь незначительную часть которой
человек использует для непосредственного
употребления. Основную часть воды
тратят на производственные процессы
и на бытовые нужды. Личное потребление
воды в городах составляет от 150 до 500 л
в сутки, а с учетом промышленности на
одного гражданина приходится до 1000 л
в сутки.
Использованная
городами вода возвращается в природу
в загрязненном состоянии - она насыщена
тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов,
сложными органическими веществами, подобными
фенолу, и т.д. В ней могут содержаться
болезнетворные микроорганизмы. Город
выбрасывает в атмосферу ядовитые газы,
пыль, концентрирует на свалках токсичные
отходы, которые с потоками весенней воды
попадают в водные экосистемы.
Растения, в
составе городских экосистем
растут в парках, садах, на газонах,
их главное назначение - регулирование
газового состава атмосферы. Они выделяют
кислород, поглощают диоксид углерода
и очищают атмосферу от вредных газов
и пыли, попадающих в неё при работе промышленных
предприятий и транспорта. Растения имеют
также большое эстетическое и декоративное
значение.
Животные
в городе представлены не только обычными
в естественных экосистемах видами
(в парках живут птицы: горихвостка, соловей,
трясогузка; млекопитающие: полевки, белки
и представители других групп животных),
но и особой группой городских животных
- спутников человека. В её составе - птицы
(воробьи, скворцы, голуби), грызуны (крысы
и мыши), и насекомые (тараканы, клопы, моль).
Многие животные, связанные с человеком,
питаются отбросами на помойках (галки,
воробьи). Это санитары города. Разложение
органических отходов ускоряют личинки
мух и другие животные и микроорганизмы.
Главная
особенность экосистем современных
городов в том, что в них
нарушено экологическое равновесие.
Все процессы регулирования потоков
вещества и энергии человеку приходится
брать на себя. Человек должен регулировать
как потребление городом энергии и ресурсов
- сырья для промышленности и пищи для
людей, так и количество ядовитых отходов,
поступающих в атмосферу, воду и почву
в результате деятельности промышленности
и транспорта. Наконец, он определяет и
размеры этих экосистем, которые в развитых
странах, а последние годы и в России, быстро
"расползаются" за счет загородного
коттеджного строительства. Районы низкоэтажной
застройки уменьшают площадь лесов и сельскохозяйственных
угодий, их "расползание"
требует
строительства новых шоссейных
дорог, что уменьшает долю экосистем,
способных производить продукты
питания и осуществлять круговорот
кислорода.
IV. Промышленное загрязнение
среды
В городских
экосистемах наиболее опасно для
природы промышленное загрязнение.
Химическое
загрязнение атмосферы. Этот фактор
относится к числу наиболее опасных
для жизни человека. Наиболее распространенные
загрязнители - сернистый газ, оксиды
азота, оксид углерода, хлор, и др.
В некоторых случаях из двух или относительно
нескольких относительно не опасных веществ,
выброшенных в атмосферу, под влиянием
солнечного света могут образоваться
ядовитые соединения. Экологи насчитывают
около 2000 загрязнителей атмосферы.
Главные источники
загрязнения - ТЭС. Сильно загрязняют атмосферу
также котельные, нефтеперерабатывающие
предприятия и автотранспорт.
Химическое
загрязнение водоемов. Предприятия
сбрасывают в водоемы нефтепродукты,
соединения азота, фенол и многие другие
отходы промышленности. При добыче нефти
водоемы загрязняются засоленными видами,
нефть и нефтепродукты также разливаются
при транспортировке. В России от нефтяного
загрязнения более всего страдают озера
Севера Западной Сибири. За последние
годы возросла опасность для водных экосистем
бытовых стоков городской канализации.
В этих стоках повысилась концентрация
моющих средств, которые микроорганизмы
разлагают с трудом.
Пока количество
загрязнителей, выбрасываемых в
атмосферу или сбрасываемых в
реки, невелико, экосистемы сами в состоянии
справиться с ними. При умеренном
загрязнении вода в реке становится
практически чистой через 3-10 км от источника
загрязнения. Если загрязнителей слишком
много, экосистемы не могут с ними справиться
и начинаются необратимые последствия.
Вода становится непригодной для питья
и опасной для человека. Не годится загрязненная
вода и для многих отраслей промышленности.
Загрязнение
поверхности почвы твердыми отходами.
Городские свалки промышленного
и бытового мусора занимают большие
площади. В составе мусора могут
оказаться ядовитые вещества, такие,
как ртуть или другие тяжелые
металлы, химические соединения, которые
растворяются в дождевых и снеговых
водах и затем попадают в водоемы
и грунтовые воды. Могут попасть
в мусор и приборы, содержащие радиоактивные
вещества.
Поверхность
почвы может быть загрязнена золой,
оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на
угле, предприятий по производству
цемента, огнеупорного кирпича и
т.д. Для предотвращения этого загрязнения
на трубах устанавливают специальные
пылеуловители.
Химическое
загрязнение грунтовых вод. Токи
грунтовых вод перемещают промышленные
загрязнения на большие расстояния,
и не всегда можно установить их
источник. Причиной загрязнения может
быть вымывание токсичных веществ
дождевыми и снеговыми водами
с промышленных свалок. Загрязнение
подземных вод происходит и при добыче
нефти современными методами, когда для
повышения отдачи нефтяных пластов в скважины
повторно закачивают соленую воду, поднявшуюся
на поверхность вместе с нефтью при её
откачке. Засоленные воды попадают в водоносные
горизонты, вода в колодцах приобретает
горький вкус и оказывается не пригодной
для питья.
Шумовое загрязнение.
Источником шумового загрязнения может
быть промышленное предприятие или
транспорт. Особенно сильный шум
производят тяжелые самосвалы и
трамваи. Шум влияет на нервную систему
человека, и потому в городах и
на предприятиях проводятся мероприятия
по шумозащите. Железнодорожные и трамвайные
линии и дороги, по которым проходит грузовой
транспорт, нужно выносить из центральных
частей городов в малонаселенные районы
и создавать вокруг них зеленые насаждения,
хорошо поглощающие шум. Самолеты не должны
летать над городами.
и т.д.................
