Doba civilizacije, posebno njeni poslednji vekovi, obeleženo je ne samo brz rast stanovništva, stvaranje složenih tehničkih sistema, ali i stvaranje antropogenih ekosistema. Gradovi su klasičan primjer takvih sistema.

Gotovo svaki grad je heterotrofni ekosistem koji prima energiju i materiju iz područja izvan svojih granica. Život industrijskog grada je nemoguć bez priliva veliki iznos energija: približno 0,7 MJ/(h m2). Energija nastaje kao rezultat sagorevanja različitih energetskih nosača (gas, lož ulje, ugalj), a dolazi i u obliku električne energije dobijene izvan grada. U osnovi, sva ta energija se na kraju pretvara u toplinsku energiju, a samo mali dio u energiju kemijskih veza. razne veze(hemijska vlakna, plastika, itd.) (Sl. 4.14). Toplotna energija raspršuje se u prostor koji okružuje grad i delimično izlazi van njega sa otpadnim vodama (temperatura otpadnih voda često dostiže 40-50°C). Kao rezultat toga, gradovi su nešto topliji i oblačniji od susjednih ruralnih područja.

Gradovi imaju zelene površine: drveće, travnjake, cvjetnjake, grmlje, biljke u ribnjacima, koje su klasifikovane kao proizvođači. Istovremeno, njihovi primarni organski proizvodi igraju izuzetno neznatnu ulogu u snabdijevanju grada materijom i energijom. „Zeleni pojas“ gradova ima uglavnom estetski i rekreativni (lat. rekreacija - odmor, oporavak) vrijednost, smanjuje temperaturne fluktuacije, apsorbira buku, smanjuje zagađenje zraka. Tu se naseljavaju zajednice ptica i malih životinja. Određena količina energije se troši na održavanje i obnovu zelenih površina u gradu. Dakle, održavanje 1 m 2 urednog travnjaka zahtijeva troškove energije do 2 MJ godišnje.

Rice. 4.14.

C^> Tok energije C^> Tok materije

Grad proizvodi dobra, usluge i kulturne vrijednosti koje konzumira ne samo urbano već i seosko stanovništvo. Istovremeno, grad je glavni izvor štetnih emisija: čvrstih, tečnih i gasovitih. Kao rezultat toga, pojavio se niz gradova ekološki problemi, nije tipično za ruralna područja: nedostatak čista voda I čist vazduh, visoka koncentracija štetne materije u tlu.

Površina zemljišta koju zauzimaju gradovi je mala (ne više od 5%). Uprkos tome, gradovi imaju značajan uticaj na velika okolna područja. Gasne emisije zagađuju okolna područja, čija je površina skoro 10 puta veća od površine grada. Tečni zagađivači dopiru do okeana i mijenjaju ih hemijski sastav. Ogromna područja izvan grada su okupirana čvrstim otpadom. Ipak, postoji konstantan porast urbanog stanovništva i povećanje površine koju zauzimaju gradovi.

Treba napomenuti da bez ogromnih zaliha energije, vode i hrane izvana, grad ne može postojati. Najvažnija uloga Dolazna energija igra ulogu u funkcionisanju grada. Grad, kao prekomerno zgusnuta biocenoza, može vrlo kratko da opstane bez priliva energije. Bez energije, vodovod i kanalizacija će prestati da rade, a uklanjanje će prestati. čvrsti otpad, počet će intenzivno zagađivanje gradske teritorije, a potom i epidemije, posebno u ljetno vrijeme, stanovnici će početi da napuštaju grad, tako da je primarni zadatak da se obezbedi funkcionisanje tako preguste biocenoze kao što je grad da joj se obezbedi energija.

Antropogeni ekosistemi takođe uključuju agroekosistemi - umjetno stvoreni i stalno održavani ljudski ekosistemi, namenjeno za dobijanje poljoprivrednih proizvoda (njive, povrtnjaci, bašte, kompleksi za uzgoj životinja sa susjednim pašnjacima i sl.) - Za razliku od gradova, značajan udio agroekosistema čine proizvođači. U poređenju sa prirodnim ekosistemima (šuma, livada), koji koriste samo sunčevu energiju, agroekosistemi takođe dobijaju dodatnu energiju pri obavljanju razni radovi ljudi, životinje, mašine, mehanizmi, u obliku đubriva, pesticida, vode za navodnjavanje. Da bi se postigla maksimalna neto bruto proizvodnja, životinje i biljke se podvrgavaju umjetnoj selekciji, a njihova raznolikost se smanjuje. Dakle, 30 prehrambenih biljaka čini 95% mase sve naše biljne hrane. Od njih se najčešće koriste pšenica, kukuruz, pirinač i krompir.

Karakteristična karakteristika agroekosisteme karakteriše niska ekološka stabilnost sa visokim prinosima, obično jednog useva ili visokom produktivnošću životinja. Ako dotok materije i energije do njih prestane, agroekosistemi brzo degradiraju i ustupaju mjesto prirodnim ekosistemima. Dakle, ako ne uklonite pšenično polje i zaustavite dalju obradu (oranje, sjetvu itd.), onda će za nekoliko godina pšenica biti potpuno istisnuta s njega, a na njeno mjesto doći će prirodne fitocenoze.

Prema načinu proizvodnje, agroekosistemi se dijele na dva tipa: predindustrijski I intenzivno.

Predindustrijski agroekosistemi koriste dodatnu energiju dobijenu kao rezultat mišićnih napora ljudi i domaćih životinja. Mali dio energije dolazi iz mineralnih đubriva i takođe se vraća organska đubriva(stajnjak, kompost). Ovakvi sistemi su dostupni u pomoćnim domaćinstvima u Rusiji i Bjelorusiji, na seljačkim farmama u Kini, Indiji, Africi i Latinskoj Americi i drugim zemljama, gdje proizvode proizvode uglavnom za svoje porodice i djelimično ih isporučuju na domaće tržište.

Intenzivni agroekosistemi proizvode komercijalne proizvode u obliku sirovina za dalju industrijsku preradu. Istovremeno, oni dobijaju ogroman priliv energije u vidu rada poljoprivrednih mašina, đubriva itd. Ovi agroekosistemi su tipični za zemlje zapadna evropa I sjeverna amerika, prilično su razvijeni u Rusiji i Bjelorusiji. Trenutno, intenzivni agroekosistemi obezbjeđuju hranu za većinu svjetske populacije.

Predindustrijski agroekosistemi se često nazivaju primitivnim i zaostalim. Naravno, u poređenju sa industrijskim sistemima, oni proizvode znatno manju proizvodnju po jedinici površine tla. Zajedno sa hemom, ovi agroekosistemi su mnogo bolje usklađeni sa prirodnim ekosistemima i troše skoro 15 puta manje energije po jedinici proizvodnje od industrijskih agroekosistema. U budućnosti vjerovatno možemo očekivati ​​promjene u načinu nabavke hrane u agroekosistemima.

O dugotrajnim svemirskim putovanjima ljudi napisana su mnoga naučnofantastična djela. Svemirski brod, namijenjen da ljudi u njemu žive desetinama i stotinama godina, mora biti vještački ekosistem koji sadrži sve glavne atribute prirodnog ekosistema Zemlje. Istovremeno, potrebno je riješiti najvažniji problem osiguranja cirkulacije tvari. Kao što znate, u prirodnim ekosistemima nema otpada. U stvari, živi organizmi beskrajno koriste abiotske supstance. Ovako bi trebalo da bude svemirski brod, budući da je popunjavanje mineralnih rezervi u svemiru, na primjer iz asteroida, prilično složeno i problematično.

Rice. 4.15. Zapremine atmosfere i okeana po 1 m2 kopna

Trenutno prostor orbitalne stanice opremljen sistemima za održavanje života koji ni izdaleka ne liče prirodni ekosistemi. Oni provode samo djelomičnu regeneraciju vode i zraka korištenjem fizičkih i kemijskih metoda. Takvi sistemi mogu funkcionirati samo ako primaju subvencije energije i materije od Zemlje.

U Zemljinoj biosferi, sposobnost prigušenja atmosfere i okeana igra veliku ulogu. Stabiliziraju mnoge faktori životne sredine, kao što su klima, temperatura, vlažnost vazduha. Na 1 m 2 kopna na našoj planeti ima 1260 m 3 atmosferskog zraka i više od 8300 m 3 vode Svjetskog okeana (slika 4.15).

Atmosfera i okean takođe igraju ulogu rezervoara za različite supstance koje se koriste u ciklusu; Tako se kisik akumulira u atmosferi i ugljen-dioksid, koju koriste živi organizmi u procesu života. Osim toga, Svjetski okean je najveće skladište i distributer solarne energije pretvorene u toplinsku energiju.

U SAD-u su sprovedeni eksperimenti za stvaranje minijaturnog modela biosfere u uslovima Zemlje. Rezultati takvih eksperimenata su više negativni nego pozitivni. Stvaranje modela u svemiru ne samo da je mnogo teže, već je i skuplje, stoga je Zemljina biosfera danas i u doglednoj budućnosti jedini “dom” za ljude, a očuvanje za potomstvo glavni je zadatak današnjeg čovječanstva. .

Da rezimiramo ono što je rečeno u četvrtom poglavlju, treba napomenuti sljedeće. Život u biosferi je prilično jasno strukturiran i ima tri hijerarhijska nivoa nadorganizma: populaciju, biocenozu i ekosistem. U posljednjih 100-150 godina ljudi su imali značajan utjecaj na većinu prirodnih populacija, i to u pravcu smanjenja njihovog broja. Kao rezultat toga, neke vrste živih organizama su nestale, mnoge su ugrožene. Ugrožene vrste su uvrštene u posebne liste - Crvene knjige i zaštićene su od strane država i svjetske zajednice.

Populacije ne mogu postojati izolovano, one stupaju u odnose s drugim populacijama, formirajući tako viševrstne zajednice živih organizama - biocenoze. Na osnovu svog učešća u biogenom ciklusu supstanci, biocenoze sadrže tri grupe organizama: proizvođače, potrošače i razlagače. Proizvođači sintetiziraju složene organske tvari iz jednostavnih neorganskih spojeva koje potrošači koriste kao hranu. Reduktori razgrađuju mrtvu organsku materiju u originalna anorganska jedinjenja, koja su ponovo uključena u ciklus.

Populacije i biocenoze, razmjenjujući materiju i energiju sa okolnom neorganskom sredinom, sa njom čine jedinstvenu cjelinu, nazvanu ekosistem. Ekosistemi (livada, šuma, jezero) nemaju jasno definisane granice, što je uglavnom zbog mogućnosti kretanja živih organizama u prostoru, pa se u ekologiji najčešće proučavaju veliki ekosistemi - biomi. Postoje tri grupe bioma: kopneni, morski i slatkovodni. U doba civilizacije, čovjek je stvorio umjetne ekosisteme: gradove i agroekosisteme. Oni su nestabilni i zahtijevaju stalno snabdijevanje materijom i energijom izvana.

Najveći ekosistem na Zemlji je biosfera, koja u prošlosti, sadašnjosti i doglednoj budućnosti ostaje jedino stanište za ljude. Očuvanje biosfere u svoj njenoj raznolikosti za potomstvo je glavni zadatak čovječanstva.

Antropogeni ekosistemi, po pravilu, ispadaju veoma daleko od prirodne ravnoteže. U ovom slučaju moguće je nekoliko tipičnih situacija.

Prije svega, to su prirodni ekosistemi koje ljudi iskorišćavaju i pod velikim brojem antropogeno opterećenje. Ako se antropogeno opterećenje ukloni, onda prepušteni sami sebi vraćaju se u ravnotežno stanje. Takva je situacija u šumama koje su sistematski podvrgnute masovnoj sječi i mnogim pašnjacima. Nakon uništenja značajnog dijela prirodne vegetacije, osoba napušta ove teritorije kako bi se vratila kada se, kao rezultat sukcesije, vegetacija obnovi.

Međutim, kada je preopterećen, ekosistem gubi stabilnost, au takvim slučajevima dolazi do nepromišljene eksploatacije prirodni resursičesto dovodi do ekoloških katastrofa. Užasan primjer ove vrste je sudbina Aralskog mora. Ovo ogromno jezero se uvijek napajalo vodom dvoje velike rijeke- Amu Darja i Sir Darja - i zajedno sa njima formirali su stabilan sistem. U drugoj polovini 20. vijeka vode ovih rijeka počele su da se preusmjeravaju na navodnjavanje plantaža pamuka, Aralsko more je počelo brzo da presuši, a do sada je njegov ekosistem praktično umro. To je zauzvrat dovelo do socijalne i humanitarne katastrofe u blizini Aralskog mora. Drugi primjer je izgradnja hidroelektrana bez uzimanja u obzir posljedica po vodene ekosisteme. U takvim slučajevima uništavaju se mrijestilišta vrijednih ribljih vrsta, a okolna zemljišta su poplavljena. Umjesto zrelih ekosistema prirodne ravnoteže, po pravilu nastaju siromašne, neproduktivne, nezrele zajednice koje su daleko od prirodne ravnoteže. Konačno, napušteni kamenolomi i mjesta otvorenim kopom nalazišta minerala se ispostavljaju kao pustinjske oblasti u kojima se javlja primarna sukcesija.

Druga vrsta antropogenih biogeocenoza su sistemi koji su umjetno stvoreni i održavani u neravnotežnom položaju. To su oranice i druga poljoprivredna zemljišta. Po pravilu se seju istim usevom. Za dobijanje maksimalni prinos osoba nastoji da očuva samo dva trofička nivoa – samu kultivisanu biljku – proizvođača i detritovore i razlagače u tlu, neophodne za održavanje plodnosti. Raznolikost vrsta postaje minimalna, a ekološka niša kultiviranih biljaka postaje maksimalna. Jasno je da je ova situacija krajnje nestabilna. Kultivisane biljke nisu u stanju da zahvate kompletan ekološki kapacitet sistema, a fitofagi pokušavaju da zahvate prazne niše, i divlje biljke- takmičiti se sa gajenim kulturama. Čovjek prve naziva "poljoprivrednim štetočinama", a druge "korovom" i ulazi u tešku borbu s njima, koja traje nekoliko milenijuma s promjenjivim uspjehom.

Prirodni i antropogeni ekosistemi

Ovisno o prirodnim i klimatskim uslovima Postoje tri grupe prirodnih ekosistema: kopneni, slatkovodni i morski - i niz tipova prirodnih ekosistema.

Klasifikacija kopnenih ekosistema zasniva se na tipu prirodne (izvorne) vegetacije. Distribucija prirodnih kopnenih ekosistema na zemljinoj površini određena je dvama abiotičkim faktorima – temperaturom i padavinama. Postoji 9 tipova kopnenih ekosistema - tundra, borealne četinarske šume, umjerene listopadne šume, umjerene stepe, tropski travnjaci i savana, čaparal (područja sa kišnim zimama i sušnim ljetima), pustinja, polu-zimzeleno tropska šuma, zimzelena tropska kišna šuma.

Klasifikacija za vodene ekosisteme zasniva se na hidrološkim i fizičke osobine. Postoje 3 tipa slatkovodnih ekosistema - lentički (mirna voda - jezera, bare), lotus (tekuća voda - rijeke, potoci), močvarna područja. Postoje 4 tipa morskih ekosistema: otvoreni okeani, vode kontinentalnog pojasa (obalne vode), područja uzdizanja (plodna područja sa produktivnim ribolovom), estuariji (tjesnaci, ušća rijeka, estuariji).

Glavni tipovi antropogenih ekosistema uključuju agrocenoze i urbane sisteme.

Agrocenoze su vještački ekosistemi koji nastaju kao rezultat ljudskih poljoprivrednih aktivnosti (oranice, sjenokoše, pašnjaci).

Razlike između agrocenoza i prirodnih biocenoza:

Niska raznolikost vrsta

Kratki strujni krugovi,

Nepotpuno ciklus supstanci,

Izvor energije nije samo Sunce, već i ljudska aktivnost,

Veštačka selekcija

Nedostatak samoregulacije.

Agrocenoze su nestabilni sistemi i mogu postojati samo uz ljudsku podršku.

Urbani sistemi su vještački sistemi koji nastaju kao rezultat razvoja gradova, a predstavljaju koncentraciju stanovništva, stambenih zgrada, industrijskih i domaćih objekata. Uključuju industrijske zone, stambene zone, rekreativne zone, transportne sisteme i objekte. Postojanje urbanih ekosistema podržavaju agroekosistemi i energija fosilnih goriva i nuklearna industrija.

Pitanja za samokontrolu

1. Koncept biogeocenoze.

2. Kakva je trofička struktura biogeocenoze?

3.Šta se naziva lanac ishrane i lanci ishrane?

4. Koje se funkcionalne grupe organizama razlikuju u ekosistemu?

5. Navedite primjere glavnih tipova prirodnih kopnenih ekosistema.

6. Koje su razlike između agroekosistema i prirodnih ekosistema?

7. Šta je sukcesija?

8. Koje vrste sukcesije se javljaju u prirodi?

BIBLIOGRAFIJA

Main

1. Biologija sa osnovnom ekologijom / D.V. Vakhnenko i [drugi] - Rostov n/D.: Phoenix, 2005. - 512 str.

2.Kolesnikov, S.I.. Ekologija /S.I. Kolesnikov.- M.: Akademcentar, 2008.- 315 str.

3.Marinchenko, A.V. Ekologija./A.V. Marinchenko- M.: Dashkov i K 0, 2008.- 328 str.

4. Lysov, P.K.. Biologija sa osnovama ekologije./P. K. Lysov – M.: Viša škola, 2007. – 655 str.

5.Pekhov, A.P. Biologija sa osnovnom ekologijom / A.P. Pekhov - SP/b.: Lan, 2007. – 688 str.

Dodatno

1. Ekološke osnove upravljanja okolišem / E.A. Arustamov itd. - M.: Daškov i K 0, 2005. – 320 str.

2.Vinogradova, N.Yu. Globalna ekologija /N. Yu.Vinogradova. - M.: Obrazovanje, 2001.- 310 str.

3. Galperin, M.V.. Opća ekologija: udžbenik / M.V. Galperin . - M.: FORUM-INFRA, 2006.- 336 str.

Opće razumijevanje antropogenih ekosistema

Uvod.

Poglavlje 1. Čovjek i ekosistemi

1.1 Tipovi ekosistema

1.2 Agroekosistemi

Poglavlje 2. Industrijsko-urbani sistemi

2.1 Procesi urbanizacije

2.2 Urbani sistemi

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Čovjek unutra konkurencija za opstanak u prirodnom okruženju, počeo je da gradi svoje veštačke antropogene ekosisteme. Prije desetak hiljada godina, on je prestao biti običan potrošač koji je sakupljao darove prirode, već je te „darove“ počeo sam primati preko svojih radna aktivnost, stvaranje Poljoprivreda– ratarska proizvodnja i stočarstvo.

Savladavši poljoprivredni model, čovjek se historijski približio industrijske revolucije, koja je započela prije 200 godina, a prije moderne složene interakcije s okolinom prema umjetnom modelu (Sl. 1). On moderna pozornica Kako bi zadovoljio svoje sve veće potrebe, prisiljen je promijeniti prirodne ekosisteme, pa čak i uništiti ih, možda i bez želje da to učini.

Pojam " Ekosistem"(od grčkog oikos - stan, stanište, zajednica) - ovo je skup zajedničkih organizama i uslova njihovog postojanja, koji su međusobno u prirodnom odnosu i čine sistem međuzavisnih biotičkih i abiotičkih pojava i procesa .

Termin "ekosistem" predložio je engleski botaničar A.D. Tansley (1871-1955). On je smatrao da su ekosistemi, „sa stanovišta ekologa, osnovne prirodne jedinice na površini Zemlje“, koje uključuju „ne samo kompleks organizama, već i čitav kompleks fizičkih faktora koji formiraju faktore staništa. u najširem smislu.”

Energija– ovo je izvorna pokretačka snaga svih ekosistema – i prirodnih i antropogenih. Energetski resursi svih sistema mogu biti iscrpljivi - sunce, vetar, plime i oseke i iscrpljivi - gorivo i energija (ugalj, nafta, gas). Koristeći gorivo, osoba mora dodati energiju sistemu ili ga čak potpuno subvencionirati energijom.

Poglavlje 1. Čovjek i ekosistemi

1.1 Tipovi ekosistema

Na osnovu energetskih karakteristika postojeći sistemi, možemo ih klasificirati, uzimajući energiju kao osnovu, i identifikovala četiri osnovna tipa ekosistema:

1. prirodni: vođen Suncem, nesubvencionisan;

2. prirodni, pokretani Suncem, subvencionisani iz drugih prirodnih izvora;

3. koje pokreće Sunce i subvencionira čovjek;

4. industrijsko-urbani, pogonjeni gorivom (fosilni, ostali organski i nuklearni).

Ova klasifikacija se suštinski razlikuje od bioma, zasnovana na strukturi ekosistema, budući da se zasniva na svojstvima životne sredine. Međutim, to je dobro nadopunjuje. Prve dvije vrste su prirodni ekosistemi, a trećem i četvrtom treba pripisati antropogena.

Prvoj vrsti ekosistema uključuju okeane i visoke planinske šume, koje su osnova za održavanje života na planeti Zemlji.

Na drugu vrstu ekosistema uključuju estuarije u morima plime i oseke, riječne ekosisteme, kišne šume, tj. one subvencionirane energijom plimskih talasa, struja i vjetra.

Ekosistemi prvog tipa zauzimaju ogromna područja - sami okeani čine 70% Zemljine kugle. Pokreće ih samo energija samog Sunca i oni su osnova koja stabilizuje i održava uslove za život na planeti.

Ekosistemi drugog tipa imaju visoku prirodnu plodnost. Ovi sistemi „proizvode“ toliko primarne biomase da je ona dovoljna ne samo za sopstveno održavanje, već se deo te proizvodnje može preneti u druge sisteme ili akumulirati.

Dakle, prirodni ekosistemi „rade“ na održavanju svoje vitalne aktivnosti i sopstvenog razvoja bez ikakve brige i troškova od strane ljudi, štaviše, u njima se stvara primetan udeo. prehrambenih proizvoda i drugi materijali neophodni za ljudski život. Ali glavna stvar je da se ovdje velike količine zraka pročišćavaju i vraćaju u cirkulaciju. svježa voda, formira se klima itd.

Antropogeni ekosistemi rade potpuno drugačije. To uključuje treći tip- to su agroekosistemi, akvakulture koje proizvode hranu i vlaknaste materijale, ali ne samo zahvaljujući Sunčevoj energiji, već i njenim subvencijama u vidu goriva koje čovjek isporučuje.

Ovi sistemi su slični prirodnim, jer je samorazvoj kultiviranih biljaka tokom vegetacije prirodan proces i oživljava se prirodnom sunčevom energijom. Ali priprema tla, sjetva, žetva itd. su već ljudski energetski troškovi. Štaviše, čovjek gotovo u potpunosti mijenja prirodni ekosistem, što se, prije svega, izražava u njegovom pojednostavljenju, tj. smanjenje raznolikosti vrsta sve do veoma pojednostavljenog sistema monokultura (Tabela 1).

Tabela 1

Poređenje prirodnih i pojednostavljenih antropogenih ekosistema (prema Milleru, 1993.)

Prirodni ekosistem (močvara, livada, šuma)	Antropogeni ekosistem (polje, fabrika, kuća)
Prima, pretvara, akumulira sunčevu energiju.	Troši energiju iz fosilnih i nuklearnih goriva.
Proizvodi kisik i troši ugljični dioksid.	Troši kisik i proizvodi ugljični dioksid kada se sagorijevaju fosilna goriva.
Formira plodno tlo.	Osiromašuje ili predstavlja prijetnju za plodno tlo.
Akumulira, pročišćava i postepeno troši vodu.	Troši mnogo vode i zagađuje je.
Stvara staništa razne vrste divlje životinje.	Uništava staništa mnogih vrsta divljih životinja.
Slobodno filtrira i dezinfikuje zagađivače i otpad.	Proizvodi zagađivače i otpad koji se mora dekontaminirati o trošku javnosti.
Ima sposobnost samoodržanja i samoiscjeljenja.	Zahtijeva velike troškove za stalno održavanje i restauraciju.

Savremena poljoprivreda omogućava kontinuirano održavanje ekosistema iz godine u godinu. ranim fazama sukcesije, postižući maksimalnu primarnu produktivnost jedne ili više biljaka. Seljaci uspevaju da ostvare visoke prinose, ali po visokoj ceni, a tu cenu određuju troškovi suzbijanja korova, mineralna đubriva, o formiranju tla itd.

Trajna pojava novih vrsta, npr. zeljaste biljke, je rezultat prirodnog procesa sukcesije.

Stoka– ovo je takođe način da se pojednostavi ekosistem; Dok štiti farmske životinje koje su mu korisne, čovjek uništava divlje životinje: biljojede kao konkurente u prehrambenim resursima, grabežljivce kao one koji uništavaju stoku.

Ulov vrijednih vrsta ribe pojednostavljuje ekosisteme vodnih tijela. Vazduh i vodena sredina takođe dovodi do uginuća drveća i riba i „pljačka“ prirodne ekosisteme.

Kako populacija raste, ljudi će biti primorani da transformišu sve zrelije ekosisteme u jednostavne mlade produktivne. Da bi se ovi sistemi održali u "mladom" dobu, povećava se upotreba goriva i energetskih resursa. Osim toga, doći će do gubitka specijskog (genetičkog) diverziteta i prirodnih krajolika (Tabela 1).

Mlad, produktivan ekosistem je vrlo ranjiv zbog monotipskog sastava vrsta, jer se kao posljedica neke vrste ekološke katastrofe (suše) više ne može obnoviti zbog uništenja genotipa. Ali oni su neophodni za život čovječanstva, pa je naš zadatak da održavamo ravnotežu između pojednostavljenih antropogenih i susjednih složenijih, s bogatim genskim fondom, prirodnim ekosistemima od kojih zavise.

Troškovi energije u poljoprivredi su visoki - prirodni plus subvencionirani od strane ljudi, a ipak, najproduktivnija poljoprivreda je približno na nivou produktivnih prirodnih ekosistema.

Produktivnost i jednog i drugog zasniva se na fotosintezi; prava razlika između sistema je samo u distribuciji energije: u antropogenom sistemu apsorbuje je samo nekoliko (jedna ili dve) vrste, au prirodnom sistemu je apsorbuje mnogo vrste i supstance.

U ekosistemima četvrti tip, koji uključuju industrijsko-urbane sisteme - energija goriva u potpunosti zamjenjuje solarnu energiju. U poređenju sa protokom energije u prirodnim ekosistemima, njena potrošnja je ovde dva do tri reda veličine veća.

1.2 Poljoprivredni ekosistemi (agroekosistemi)

Osnovni cilj stvorenih poljoprivrednih sistema je njihova racionalna upotreba biološki resursi, koji su direktno uključeni u sferu ljudske djelatnosti – izvori prehrambenih proizvoda, tehnološke sirovine, lijekovi.

Agroekosisteme stvaraju ljudi za postizanje visokih prinosa – čista proizvodnja autotrofa.

Sumirajući sve što je već rečeno o agroekosistemima, ističemo njihove glavne razlike od prirodnih (tabela 2).

1. U agroekosistemima, raznolikost vrsta je naglo smanjena:

·smanjenje vrste gajenih biljaka umanjuje i vidljivu raznovrsnost životinjske populacije biocenoze;

· raznolikost vrsta životinja koje uzgajaju ljudi zanemarljiva je u odnosu na prirodu;

· kultivisani pašnjaci (sa zasađenom travom) slični su po raznolikosti vrsta poljoprivrednim poljima.

2. Vrste biljaka i životinja koje uzgajaju ljudi „evoluiraju“ zbog vještačke selekcije i nekonkurentne su u borbi protiv divljih vrsta bez ljudske podrške.

3. Agroekosistemi dobijaju dodatnu energiju subvencionisanu od strane ljudi, pored sunčeve energije.

4. Čisti proizvodi (žetva) se uklanjaju iz ekosistema i ne ulaze u lanac ishrane biocenoze, već njegovo djelimično korištenje od strane štetočina, gubitaka tokom berbe, koji mogu ući i u prirodne trofičke lance. Ljudi ih potiskuju na sve moguće načine.

5. Ekosistemi polja, vrtova, pašnjaka, povrtnjaka i drugih agrocenoza su pojednostavljeni sistemi koje podržavaju ljudi u ranim fazama sukcesije, i jednako su nestabilni i nesposobni za samoregulaciju kao prirodne pionirske zajednice, pa stoga ne mogu postojati bez ljudska podrška.

tabela 2

Uporedne karakteristike prirodnih ekosistema i agroekosistema.

Prirodni ekosistemi	Agroekosistemi
Primarne prirodne elementarne jedinice biosfere, nastale tokom evolucije.	Sekundarne vještačke elementarne jedinice biosfere transformirane od strane ljudi.
Složeni sistemi sa značajnim brojem životinjskih i biljnih vrsta u kojima dominiraju populacije nekoliko vrsta. Odlikuje ih stabilna dinamička ravnoteža postignuta samoregulacijom.	Pojednostavljeni sistemi sa dominacijom populacija jedne vrste biljaka i životinja. Oni su stabilni i karakterizirani su varijabilnosti strukture njihove biomase.
Produktivnost je određena prilagođenim karakteristikama organizama koji učestvuju u ciklusu supstanci.	Produktivnost je određena stepenom ekonomske aktivnosti i zavisi od ekonomskih i tehničkih mogućnosti.
Primarne proizvode koriste životinje i učestvuju u ciklusu supstanci. “Potrošnja” se javlja gotovo istovremeno sa “proizvodnjom”.	Žetva se bere za zadovoljavanje ljudskih potreba i ishranu stoke. Živa materija se akumulira neko vreme, a da se ne potroši. Najveća produktivnost se razvija samo za kratko vrijeme.

Pojednostavljenje prirodnog okruženja čovjeka, sa ekološke tačke gledišta, vrlo je opasno. Stoga je nemoguće cijeli krajolik pretvoriti u poljoprivredni, potrebno je očuvati i povećati njegovu raznolikost, ostavljajući netaknuta zaštićena područja koja bi mogla biti izvor vrsta za zajednice koje se uzastopno oporavljaju.

Poglavlje 2. Industrijsko – urbani sistemi

2.1 Procesi urbanizacije

Urbanizacija – to je rast i razvoj gradova, povećanje udjela gradskog stanovništva u zemlji na račun ruralnih područja, proces povećanja uloge gradova i razvoj društva. Rast stanovništva i gustina naseljenosti karakteristična su za gradove. Istorijski gledano, prvi grad sa milionskim stanovništvom bio je Rim za vrijeme Julija Cezara (44-10). Najveći grad na svijetu u naše vrijeme je Meksiko Siti - 14 miliona ljudi.

Gustina naseljenosti gradova, posebno velikih, kreće se od nekoliko hiljada do nekoliko desetina hiljada ljudi na 1 kvadratni km. Kao što je poznato, na ljude ne utječu faktori koji zavise od gustine populacije i potiskuju reprodukciju životinja: oni automatski ne smanjuju stopu rasta populacije. Ali objektivno visoka gustoća dovodi do pogoršanja zdravlja, do pojave specifičnih bolesti povezanih, na primjer, sa zagađenjem okoliša, i čini situaciju epidemiološki opasnom u slučaju dobrovoljnog ili nenamjernog kršenja sanitarnih standarda.

Posebno intenzivan procesi urbanizacije u zemljama u razvoju, o čemu elokventno svjedoče navedeni pokazatelji urbanog rasta u narednim godinama.

Čovjek sam stvara ove složene urbane sisteme, slijedeći dobar cilj - poboljšanje životnih uvjeta, i to ne samo tako što se jednostavno „zaštiti“ od destruktivnih faktora, već i stvarajući za sebe novo umjetno okruženje koje povećava udobnost života. Međutim, to dovodi do odvajanja ljudi od prirodnog okruženja i narušavanja prirodnih ekosistema.

2.2 Urbani sistemi

Urbani sistem (urbosistem) – „nestabilan prirodno-antropogeni sistem koji se sastoji od arhitektonskih i građevinskih objekata i oštro poremećenih prirodnih ekosistema“.

Kako se grad razvija, postaje sve više diferenciran funkcionalne oblasti– ovo je industrijski, stambeni, park šuma.

Prirodna područja – To su područja u kojima su koncentrisani industrijski objekti različitih industrija (metalurške, hemijske, mašinske, elektronike). Oni su glavni izvori zagađenja životne sredine.

Stambene zone – Ovo je područje u kojem su koncentrisane stambene zgrade, administrativne zgrade, kulturno-obrazovni objekti.

Park šuma – Ovo je zelena površina oko grada koju obrađuje čovjek, tj. prilagođen za masovnu rekreaciju, sport, zabavu. Njegovi dijelovi su mogući i unutar gradova, ali obično ovdje gradski parkovi - plantaže drveća u gradu, koje zauzimaju prilično velike površine i služe građanima za rekreaciju. Za razliku od prirodnih šuma, pa čak i parkova šuma, gradski parkovi i slični manji zasadi u gradu (trgovi, bulevari) nisu samoodrživi i samoregulirajući sistemi.

Zone parkova šuma, gradskih parkova i drugih područja teritorija koja su posebno prilagođena za rekreaciju ljudi nazivaju se rekreativno zone (teritorije, sekcije).

Produbljivanje procesa urbanizacije dovodi do usložnjavanja gradske infrastrukture. Transport i transportne strukture počinju da zauzimaju značajno mesto ( autoputevi, benzinske pumpe, garaže, servisi, željeznice sa svojom složenom infrastrukturom, uključujući i podzemnu - metro; aerodromi sa servisnim kompleksom itd.).

Transportni sistemi prelaze sve funkcionalne zone grada i utiču na celokupnu urbanu sredinu (urbanu sredinu).

Okruženje koje okružuje osobu u ovim uslovima, - je kombinacija abiotičkih i društvenim okruženjima, zajednički i direktno utičući na ljude i njihovu ekonomiju. Istovremeno se može podijeliti na vlastiti prirodno okruženje I prirodno okruženje koje je preobrazio čovjek(antropogeni pejzaži do vještačkog okruženja ljudi - zgrade, asfaltni putevi, veštačko osvetljenje itd., tj. prije vještačko okruženje) .

Općenito, okruženje je urbano i naselja urbani tip je dio tehnosfera, one. biosfere, koju je čovjek radikalno transformirao u tehničke i umjetne objekte.

Pored kopnenog dijela pejzaža, njegova litogena osnova spada i u orbitu ljudske ekonomske aktivnosti, tj. površinski dio litosfere, koji se obično naziva geološka sredina. Geološko okruženje - ovo su kamenje Podzemne vode, koji su pod uticajem ekonomska aktivnost osoba (slika 2).

Fig.2. Interakcija tehničkog sistema sa eksternim sredstvima:

TS – tehnički sistem; PTS – prirodno-tehnički sistem; ZV – zona uticaja (uticaja) tehničkog sistema na geološku sredinu.

U urbanim sredinama, u urbanim ekosistemima, može se izdvojiti grupa sistema koji odražavaju složenost interakcije zgrada i objekata sa okolinom, koji se nazivaju prirodno-tehničkih sistema(Sl. 2). Usko su povezani sa antropogenim pejzažima, svojom geološkom strukturom i reljefom.

Dakle, urbani sistemi su koncentracija stanovništva, stambenih i industrijskih zgrada i objekata. Postojanje urbanih sistema ovisi o energiji fosilnih goriva i nuklearnih energetskih sirovina, a ljudi ga umjetno reguliraju i održavaju.

Okruženje urbanih sistema, kako njegovi geografski tako i geološki dijelovi, najjače je promijenjeno i, zapravo, postalo je umjetno, ovdje nastaju problemi u korišćenju prirodnih resursa uključenih u cirkulaciju, zagađivanje i čišćenje okoliša, ovdje dolazi do sve veće izolacije privrednih i proizvodnih ciklusa od prirodnog metabolizma i protoka energije u prirodnim ekosistemima. I konačno, tu je najveća gustina naseljenosti i izgrađenost životne sredine, koji ugrožavaju ne samo zdravlje ljudi, već i opstanak čitavog čovječanstva. Ljudsko zdravlje je pokazatelj kvaliteta ovog okruženja.

Bibliografija

1. Akimova T.A., Ekologija: Udžbenik za univerzitete. – M., 2000.

2. Odum Yu Ecology. – M., 1999.

3. Peredelsky L.V., Korobkin V.I. Ekologija u pitanjima i odgovorima. – Rostov n/d., 2002.

4. Reimers N. Ecology. – M., 1998.

5. Sukachev V.N. Osnove ekologije. Tutorial za univerzitete. – M., 2001.

Sličnosti i razlike između ovih sistema

Čovjek u nadmetanju za opstanak u prirodno okruženje počeli da grade sopstvene veštačke antropogene ekosisteme. Prije oko 10.000 godina, on je prestao biti „običan“ potrošač koji je sakupljao darove prirode i počeo je primati te „darove“ sam, svojim radom, stvarajući poljoprivredu. Savladavši poljoprivredni model, čovjek se historijski približio industrijskoj revoluciji, koja je započela prije samo 200 godina, pa sve do savremene složene interakcije sa okolinom po umjetnom modelu (Sl. 1). U sadašnjoj fazi, kako bi zadovoljio svoje sve veće potrebe, on je primoran da mijenja prirodne ekosisteme, pa čak i da ih uništi, možda i bez želje.

Energija je izvorna pokretačka snaga svih ekosistema. Energetski resursi ovih sistema mogu biti neiscrpni - sunce, vetar, plime i oseke i iscrpni - gorivo i energija (ugalj, nafta, gas, itd. Koristeći gorivo, osoba može dodati energiju sistemu ili ga čak potpuno subvencionisati energijom. Oslanjajući se na ovim karakteristikama energetskih resursa postojećih sistema, Yu. Odum je predložio njihovu klasifikaciju, uzimajući energiju kao osnovu, i identifikovao „četiri osnovna tipa ekosistema:

1. Prirodno: pokretano Suncem, nesubvencionirano. (Sl. 1). Dynamics ekološki sistem"čovek - okolina".

2. Prirodni, pokretani Suncem, subvencionirani iz drugih prirodnih izvora.

3. Pokrenut Suncem i subvencioniran od strane čovjeka.

4. Industrijsko – urbano, pogonjeno gorivom (fosilnim, drugim organskim ili nuklearnim).”

Ova klasifikacija se suštinski razlikuje od bioma, zasnovana na strukturi ekosistema, budući da se zasniva na svojstvima životne sredine. Međutim, to je dobro nadopunjuje.

Prva dva tipa su prirodni ekosistemi, a treći i četvrti treba klasifikovati kao antropogene. Prvi tip ekosistema uključuje okeane i visoke planinske šume, koje su osnova za održavanje života na planeti Zemlji. Drugi tip ekosistema obuhvata ušća u morima plime i oseke, riječne ekosisteme, prašume, odnosno one koji su subvencionirani energijom plimnih talasa, struja i vjetra. Iako ekosistemi prvog tipa nisu u stanju da podrže veliku gustinu svoje faune i flore, oni zauzimaju ogromna područja - sami okeani čine 70% teritorije planete. Pokreće ih samo energija samog Sunca i oni su osnova koja stabilizuje i održava uslove za život na planeti.

Ekosistemi drugog tipa imaju visoku prirodnu plodnost, jer su se organizmi koji ovdje žive, na primjer, u estuarijima, prilagodili da koriste „dodatnu“ energiju plime i oseke i struja, au kišnim šumama energiju vjetra i kiše itd. sistemi „proizvode“ toliko primarne biomase, da je ona dovoljna ne samo za sopstveno održavanje, već se deo te proizvodnje može preneti u druge sisteme ili akumulirati.

Dakle, prirodni ekosistemi „rade“ na održavanju svoje održivosti i vlastitog razvoja bez ikakve brige i troškova od strane čovjeka, štoviše, stvaraju primjetan udio prehrambenih proizvoda i drugih materijala neophodnih za život samog čovjeka. Ali što je najvažnije, ovdje se pročišćavaju velike količine zraka, slatka voda se vraća u cirkulaciju, formira se klima itd.

Antropogeni ekosistemi rade potpuno drugačije. Njima se s pravom može pripisati i treća vrsta - to su agroekosistemi, akvakulture koje proizvode hranu i vlaknaste materijale, ali ne samo zahvaljujući Sunčevoj energiji, već i njenim subvencijama u vidu goriva koje čovjek isporučuje.

Ovi sistemi su slični prirodnim, jer je samorazvoj kultiviranih biljaka tokom vegetacije prirodan proces i oživljava se prirodnom sunčevom energijom. Ali priprema tla, sjetva, žetva, itd. već su ljudski energetski troškovi. Štaviše, čovjek gotovo u potpunosti mijenja prirodni ekosistem, što se, prije svega, izražava u njegovom pojednostavljenju, odnosno smanjenju raznolikosti vrsta, sve do uvelike pojednostavljenog monokulturnog sistema (tabela 1).

Moderna poljoprivreda omogućava stalno, iz godine u godinu, održavanje ekosistema u ranim fazama sukcesije, postižući maksimalnu primarnu produktivnost jedne ili više biljaka (na primjer, kukuruza, pšenice, graška, itd.). Seljaci uspevaju da ostvare visoke prinose, ali po visokoj ceni, a tu cenu određuju troškovi suzbijanja korova, mineralnih đubriva, obrade zemljišta itd.

Stalna pojava novih vrsta, kao što su zeljaste biljke, rezultat je prirodnog procesa sukcesije. Ono što nazivamo korovom nije ništa drugo do pionirske biljne vrste, štetočine su insekti i druge životinje, a patogeni mikroorganizmi. Korovi, štetočine i bolesti mogu uništiti cijeli usjev ako se njima aktivno ne bavi.

Uzgoj stoke je takođe način da se pojednostavi ekosistem; Zaštitom domaćih životinja koje su mu korisne (krave, svinje, ovce itd.), čovjek uništava divlje životinje: biljojede kao konkurente u hrani, grabežljivce kao one koji uništavaju stoku. Ulov vrijednih vrsta ribe pojednostavljuje ekosisteme vodnih tijela. Zagađenje zraka i vode također dovodi do uginuća drveća i riba i „pljačka“ prirodne ekosisteme.

Općenito, nije teško pretpostaviti da će, kako populacija raste, ljudi biti prisiljeni transformirati sve zrelije (klimaks) ekosisteme u jednostavne mlade produktivne (na primjer, uništavanjem tropskih šuma, isušivanjem močvara, itd.) . Da bi se ovi sistemi održali u "mladom" dobu, povećat će se upotreba goriva i energetskih resursa. Osim toga, doći će do gubitka vrste (genetske) raznolikosti i prirodnih krajolika. Mlad, produktivan ekosustav je vrlo ranjiv zbog monotipskog sastava vrsta, jer se zbog neke vrste ekološke katastrofe, kao što je suša, više ne može obnoviti zbog uništenja genotipa. Ali oni su neophodni za život čovječanstva, pa je naš zadatak da održavamo ravnotežu između pojednostavljenih antropogenih i susjednih složenijih, s bogatim genskim fondom, prirodnim ekosistemima od kojih zavise.

Troškovi energije u poljoprivredi su visoki - prirodni plus subvencionirani od strane ljudi, a ipak, najproduktivnija poljoprivreda je približno na nivou produktivnih prirodnih ekosistema. Produktivnost oba se zasniva na fotosintezi, a gornja granica priliva energije za bilo koji trajni, dugofunkcionalni sistem je oko 50.000 kcal/m2 g. Međutim, značajna razlika između sistema je u distribuciji energije: u antropogenom sistema apsorbuje ga samo nekoliko ili čak jedna ili dvije vrste, au svijetu prirode - mnoge vrste i tvari.

Potpuno drugačija situacija je u ekosistemima četvrtog tipa, koji uključuju industrijsko – urbane sisteme, gdje energija goriva u potpunosti zamjenjuje solarnu energiju. U poređenju sa protokom energije u prirodnim ekosistemima, njena potrošnja je ovde dva do tri reda veličine veća. Godišnja ljudska potreba za hranom iznosi oko 1 milion kcal, ali ako izračunamo stvarne troškove energije po glavi stanovnika, ispostavit će se da su desetine puta više (na primjer, u SAD-u su 86 puta više). IN različite zemlje Ovi troškovi se razlikuju, ali razlika je posebno velika između bogatih zemalja i zemalja u razvoju – u zemljama trećeg svijeta mogu biti nekoliko desetina (do stotina) puta manje. Čini se da su ove zemlje u fazi ekosistema prvog i drugog tipa, dok su razvijene zemlje već prošle kroz sva četiri tipa ekosistema.

U vezi sa navedenim, poljoprivredni sistemi – racionalno korišćenje tih sistema, treba napomenuti da ekosistemi trećeg i četvrtog tipa ne mogu postojati bez prirodnih sistema, dok prirodni ekosistemi mogu postojati bez antropogenih.