§ 33. Антропогенные экосистемы

Определения и обозначения

Антропогенная экосистема — экосистема, возникшая или существенно изменённая в результате деятельности человека. Она включает природные компоненты — организмы, воду, воздух и почву — и может содержать созданные людьми элементы. Такие системы обеспечивают потребности человека, например в пище, жилье и местах для работы.

Агроэкосистема — экосистема, созданная человеком для получения сельскохозяйственной продукции. Её существование зависит от посева, обработки почвы, полива и других мер: без них культурные растения часто уступают сорнякам, а условия для урожая ухудшаются. Значит, это не просто участок с посаженными растениями, а система, которую поддерживают.

Агроценоз — сообщество организмов на сельскохозяйственных угодьях: культурных растений, сорняков, насекомых, микроорганизмов и других видов. В нём обычно преобладает немного видов, нужных человеку или связанных с культурой. В природном сообществе видов больше, а отношения между организмами не подчинены одной цели — получению урожая.

Урбоэкосистема — экосистема городской среды, объединяющая природные и созданные человеком компоненты. В ней соседствуют люди, растения и животные, почва и водоёмы, здания, улицы и инженерные сети. Это понятие помогает увидеть в городе не только постройки, но и взаимодействие живых организмов со средой.

Как это устроено

Распашка земли, строительство и посадка культур меняют условия, в которых жили организмы, и состав природного сообщества. Например, при создании поля участок леса или луга заменяют местом для выращивания выбранных растений. При строительстве появляются здания и дороги, а почва, водный режим и места обитания могут измениться. Поэтому человек не просто пользуется природной экосистемой, а преобразует её и создаёт антропогенную.

На поле человек обычно выращивает один или несколько видов культур, потому что так удобнее собирать нужный урожай и управлять посадками. Другие растения удаляют, а виды, способные повредить культуре, могут сокращать. Из-за этого уменьшается видовое разнообразие, а цепи питания оказываются проще: у организмов становится меньше вариантов пищи и связей. В природном сообществе разнообразие видов и отношений обычно выше, поэтому изменения затрагивают больше взаимосвязанных организмов.

Растения получают вещества из почвы и воздуха и используют энергию света для роста. Когда урожай собирают, накопленные в нём вещества и часть энергии покидают поле, а не возвращаются в местный круговорот. Если потери не восполнять, запас доступных питательных веществ может уменьшаться, а рост растений — ухудшаться. Удобрения возвращают в почву необходимые элементы, полив помогает при нехватке воды, а обработка почвы поддерживает условия для выращивания культуры.

В природной экосистеме много видов и связей, которые могут частично компенсировать изменения: если один организм становится редким, его роль иногда выполняют другие. На поле с преобладанием одной культуры подобная замена часто невозможна, поэтому вредитель, болезнь или засуха способны повредить значительную часть растений. Смена погоды и состояния почвы тоже может быстро отразиться на урожае. Человек поддерживает такую систему, борясь с вредителями, ухаживая за посевами и создавая подходящие условия.

Агроэкосистема прежде всего нужна, чтобы производить пищу, корм или сырьё, поэтому её устройство подчинено получению продукции. Урбоэкосистема формируется вокруг городской среды и потребностей жителей: жилья, передвижения, работы и отдыха. В городе тоже есть растения, животные, вода и почва, но рядом с ними находятся инфраструктура и здания. В обоих случаях природные процессы сохраняются, однако цели и характер человеческого воздействия различаются.

Сравнение природных и антропогенных экосистем

Сравнивайте системы по строкам: так видно, как один признак связан с назначением и устойчивостью. Формулировки «обычно» и «часто» важны: реальные экосистемы различаются, и таблица показывает общие тенденции, а не исключения.

Разбор задач

Задача 1. На поле выращивают пшеницу, применяют удобрения и уничтожают сорняки. Определите тип экосистемы и назовите два признака, подтверждающих ответ.

1. Сначала определяем назначение участка: пшеницу выращивают для получения сельскохозяйственной продукции.
2. Затем проверяем, зависит ли система от действий человека. Удобрения вносят для поддержания роста, а сорняки удаляют, чтобы они не мешали культурным растениям.
3. Сопоставляем эти признаки с определением: участок создан и поддерживается ради урожая, значит, это агроэкосистема.

Ответ: это агроэкосистема. Два подтверждающих признака — выращивание культуры для получения продукции и необходимость ухода, включая внесение удобрений и удаление сорняков.

Задача 2. Сравните лес и пшеничное поле по разнообразию видов, пищевым связям и необходимости вмешательства человека.

1. В лесу обычно обитает много видов растений, животных, грибов и микроорганизмов; на поле чаще преобладает пшеница.
2. Разнообразие организмов создаёт в лесу больше пищевых связей. На пшеничном поле связи проще, поскольку многие организмы зависят от одной культуры.
3. Лес может существовать без регулярного ухода человека, а поле нуждается в поддержке: посеве, уходе за почвой и защите урожая.

Ответ: лес обычно разнообразнее, его пищевые связи разветвлённее, а зависимость от постоянного вмешательства человека ниже. Пшеничное поле беднее видами, связи в нём проще, и для получения урожая необходим уход.

Задача 3. После прекращения ухода на поле снизилась урожайность, распространились сорняки и вредители. Объясните изменения и предложите меры, которые помогут уменьшить зависимость поля от постоянного вмешательства.

1. Выясняем, что изменилось: без ухода культурное растение перестало получать прежнюю поддержку, а сорняки и вредители больше не сдерживались.
2. Связываем это с устройством поля. В упрощённом сообществе небольшое число культурных видов уязвимо, а сбор урожая уносит вещества, поэтому без их восполнения почва может терять плодородие.
3. Предлагаем способы улучшить систему: чередовать культуры, использовать покровные растения и органические удобрения, поддерживать почву и применять экологичные методы контроля вредителей.

Ответ: урожайность снизилась из-за ослабления ухода и потерь веществ с урожаем, а сорняки и вредители получили возможность распространяться. Разнообразие культур, севооборот, органические удобрения и экологичные меры защиты могут повысить устойчивость поля, хотя полностью исключить человеческое участие они не способны.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любую экосистему с участием человека агроэкосистемой. Так думают, потому что сельское хозяйство — знакомый пример антропогенного воздействия, но к антропогенным системам относятся и города. Проверьте себя вопросом: создавалась ли система прежде всего для производства сельскохозяйственной продукции? Если нет, это может быть другая антропогенная экосистема, например урбоэкосистема.

Ошибка — смешивать агроэкосистему и агроценоз. Термины похожи, поэтому легко принять всё поле за сообщество организмов. Но агроценоз включает живые организмы, а агроэкосистема также охватывает неживую среду и связи между её компонентами. Для проверки спросите себя, учитываются ли в определении почва, вода и другие неживые факторы.

Ошибка — думать, что урожайность сохраняется без дополнительных ресурсов. Такой вывод возникает, если не учитывать, что собранная продукция уносит вещества с поля. При проверке проследите, куда попадают вещества, накопленные растениями: если урожай вывезен, они не остаются в прежнем объёме в системе. Поэтому нужны меры восполнения потерь и ухода за почвой.

Ошибка — считать антропогенные экосистемы полностью лишёнными природных процессов. Иногда влияние человека кажется настолько сильным, что природные связи будто исчезают. Но в поле и городе продолжают взаимодействовать организмы и среда, хотя человек меняет условия и направление процессов. Проверяйте себя: есть ли в системе живые организмы, неживая среда и связи между ними? Если да, природные процессы сохраняются.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, из каких биотических и абиотических компонентов состоит экосистема. Также пригодятся представления о пищевых цепях и круговороте веществ: они помогают объяснить, почему разнообразие связей влияет на устойчивость, а сбор урожая меняет движение веществ. Эти знания позволяют анализировать, как человек преобразует природные системы.

Тема связана с изучением влияния человека на биосферу и охраны природы. Она помогает оценивать последствия преобразования территорий и понимать, зачем сельскому хозяйству рациональные методы: севооборот, сохранение плодородия и экологичная защита растений. Эти меры позволяют получать продукцию, учитывая состояние экосистемы.

Что запомнить

• Антропогенная экосистема возникает или существенно изменяется под влиянием человека.
• Агроэкосистему создают для производства сельскохозяйственной продукции.
• Агроценоз — сообщество организмов в сельскохозяйственной экосистеме.
• В агроэкосистемах обычно меньше видов, чем в природных экосистемах.
• Изъятие урожая нарушает круговорот веществ и требует восполнения потерь.
• Устойчивость агроэкосистем поддерживается деятельностью человека.
• Городская среда может рассматриваться как урбоэкосистема.