"Биология. Биологические системы и процессы (профильный уровень) ", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Антропогенные экосистемы возникают или заметно меняются под влиянием человека. К ним относятся сельскохозяйственные поля и города: в них сохраняются природные процессы, но условия жизни организмов преобразованы. Агроэкосистему создают ради урожая, поэтому её продуктивность часто зависит от полива, удобрений и защиты растений. Городская экосистема объединяет живые организмы, природные участки и инфраструктуру. Понимание их устройства помогает оценивать последствия хозяйственной деятельности и выбирать способы уменьшить ущерб природе.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Антропогенная экосистема — экосистема, возникшая или существенно изменённая в результате деятельности человека. Человек может создавать её целенаправленно или преобразовывать уже существующее природное сообщество. Это понятие помогает учитывать влияние хозяйства на живые организмы и среду.
Агроэкосистема — экосистема, созданная для производства сельскохозяйственной продукции. Её организмы и условия среды связаны с выращиванием культур, а не только с естественным развитием сообщества. Понятие нужно, чтобы отличать сельскохозяйственную систему от природной, даже если обе занимают сходную территорию.
Городская экосистема — экосистема городской территории, в которой природные компоненты соседствуют с объектами, созданными человеком. К природным компонентам относятся, например, растения, животные, вода и почва, а к искусственным — здания, дороги и инженерные сети. Это определение помогает видеть город не только как застройку, но и как среду обитания организмов.
Агроценоз — сообщество организмов в агроэкосистеме, обычно с преобладанием видов, полезных для сельского хозяйства. Например, на пшеничном поле основную часть растительного сообщества составляет культурная пшеница, но присутствуют и другие организмы. Термин нужен, чтобы говорить именно о сообществе, а не обо всей экосистеме с почвой и условиями среды.
Хозяйственная деятельность меняет природные сообщества, потому что человек распахивает земли, строит поселения, прокладывает дороги и регулирует водный режим. При этом меняются места обитания и доступность ресурсов, поэтому одни виды сокращаются, а другие получают преимущество. Так формируются антропогенные экосистемы: степень преобразования может быть разной, от изменённого леса до поля или плотной городской застройки. Человек в них выступает не только фактором изменений, но иногда и постоянным участником поддержания условий.
Многие антропогенные системы плохо сохраняют нужное человеку состояние без вмешательства, потому что их пищевые связи и круговорот веществ упрощены или нарушены. На поле урожай забирают с территории, а вместе с ним выносятся вещества, которые должны были бы вернуться в почву при естественном разложении. Поэтому вносят удобрения, поливают посевы, рыхлят землю и ограничивают вредителей. Эти меры компенсируют недостаточную саморегуляцию, но требуют ресурсов и постоянного контроля.
В агроэкосистеме человек обычно отбирает небольшое число культурных видов и создаёт им условия для роста. Из-за преобладания одной культуры видовое разнообразие часто ниже, чем в природном сообществе, а пищевые связи менее разветвлены. Если вредитель находит подходящую пищу на большой площади, он может быстро распространиться; недостаток воды или минеральных веществ также сразу сказывается на урожае. Поэтому высокая продуктивность поля зависит не только от природных условий, но и от ухода.
Городская экосистема складывается из природных участков и искусственной инфраструктуры, которые влияют друг на друга. Застройка сокращает или разделяет места обитания, транспорт создаёт шум и выбросы, а коммунальное хозяйство меняет водный режим и вывозит отходы. При этом парки, водоёмы и даже растения вдоль дорог остаются местами жизни организмов. Условия в городе задаются не только климатом и почвой, но и планировкой, транспортом и решениями людей.
Воздействие человека может менять круговорот веществ и потоки энергии, поскольку ресурсы извлекают, перемещают и возвращают в среду в изменённом виде. Загрязнение воды, воздуха и почвы нарушает условия жизни, а уничтожение местообитаний часто сокращает биоразнообразие. Последствия зависят от масштаба и способа хозяйствования: чрезмерное вмешательство усиливает ущерб, а бережное использование ресурсов помогает его ограничить. Поэтому при управлении важно учитывать не только краткосрочную выгоду, но и способность экосистемы восстанавливаться.
| Свойство | Природная экосистема | Агроэкосистема | Городская экосистема |
|---|---|---|---|
| Происхождение и степень преобразования человеком | Сформировалась преимущественно естественно; вмешательство может быть небольшим. | Создана или сильно преобразована ради сельскохозяйственного производства. | Сформирована на городской территории и существенно преобразована застройкой и инфраструктурой. |
| Видовое разнообразие | Часто высокое, хотя зависит от условий и типа сообщества. | Обычно снижено из-за выращивания ограниченного числа культур. | Неоднородное: на озеленённых участках разнообразие выше, чем в плотно застроенных. |
| Преобладающие организмы | Виды, приспособленные к местным условиям и взаимосвязанные между собой. | Культурные растения и связанные с ними полезные или вредные организмы. | Организмы, способные жить при изменённых условиях, а также специально высаженные виды. |
| Саморегуляция и устойчивость | Обычно поддерживается множеством связей, но зависит от вида и состояния экосистемы. | Саморегуляция часто ограничена, состояние поддерживают агротехническими мерами. | Зависит от природных участков и городского управления; отдельные компоненты могут быть уязвимы. |
| Зависимость от деятельности человека | Обычно ниже, если система мало нарушена. | Высокая: без ухода урожайность часто падает. | Высокая для инфраструктуры и озеленения, но природные процессы сохраняются. |
| Поступление и использование ресурсов | Вещества в значительной мере циркулируют внутри системы. | Вносят воду, удобрения, топливо; урожай вывозят. | Ресурсы поступают извне, а вода, энергия и отходы проходят через городские сети. |
Сравнивайте системы сразу по нескольким свойствам: один признак, например высокая урожайность, не показывает степень устойчивости. Обратите внимание на происхождение сообщества, разнообразие и необходимость постоянного ухода. Так таблица помогает объяснить не только различия, но и причины зависимости системы от человека.
На поле выращивают один сорт пшеницы, регулярно вносят удобрения и применяют средства защиты растений. Нужно определить тип экосистемы и назвать два признака, которые подтверждают вывод. Сопоставим назначение участка, состав сообщества и необходимость ухода.
Определяем назначение поля: на нём получают сельскохозяйственную продукцию, значит, это агроэкосистема.
Проверяем видовой состав: преобладает один сорт культурного растения, поэтому сообщество упрощено по сравнению со многими природными экосистемами.
Учитываем уход: удобрения и средства защиты растений показывают, что продуктивность поддерживается человеком.
Ответ: это агроэкосистема. Её признаки — преобладание одной сельскохозяйственной культуры и зависимость урожая от регулярного вмешательства человека.
После прекращения обработки заброшенного поля на нём появляются разные травы, насекомые и птицы. Нужно объяснить, почему меняется состав сообщества и в каком направлении может идти процесс. Для ответа свяжем отсутствие ухода с естественным расселением и сменой видов.
Обработка и посев перестают поддерживать прежнее преобладание культурного растения, поэтому освобождаются места и ресурсы для других видов.
Растения постепенно заселяют участок, а разнообразие растительности создаёт пищу и укрытия для насекомых и птиц.
Последовательную смену сообществ называют сукцессией. Она может вести к сообществу, более характерному для этой местности, хотя направление зависит от климата, почвы и окружающей территории.
Ответ: состав меняется из-за ослабления человеческого воздействия и восстановления естественных процессов. Обычно возрастает разнообразие, а сообщество постепенно приближается к местному природному типу.
Сравните городской парк и сельскохозяйственное поле по саморегуляции, видовому разнообразию и зависимости от деятельности человека. Определите, какая территория сильнее зависит от постоянного вмешательства, и обоснуйте вывод. Сравниваем не только наличие ухода, но и то, что именно он поддерживает.
На поле часто преобладает одна культура, тогда как в парке могут соседствовать деревья, кустарники, травы и животные; поэтому разнообразие парка обычно выше.
Больше связей между организмами может поддерживать саморегуляцию парка, хотя она не обязательно равна саморегуляции природной экосистемы.
Поле зависит от посева, полива, удобрений и защиты растений, поскольку эти меры нужны для получения урожая. Парк также требует ухода, но его задача обычно не сводится к поддержанию одного культурного вида.
Ответ: сильнее от постоянного вмешательства обычно зависит сельскохозяйственное поле. Парк нередко разнообразнее и саморегулируется лучше, однако это зависит от его устройства и интенсивности ухода.
Ошибка: считать антропогенной только полностью искусственную экосистему. Так думают, потому что слово ассоциируется с созданием «с нуля», но человек может существенно преобразовать уже существовавшее природное сообщество. Проверьте себя: если деятельность человека заметно изменила условия или состав экосистемы, она может быть антропогенной.
Ошибка: называть агроэкосистемой любое поле. Само слово «поле» описывает участок, но не сообщает, для чего он используется и поддерживает ли его человек. Уточните назначение территории: выращивание продукции вместе с уходом указывает на агроэкосистему.
Ошибка: считать городскую экосистему лишённой природных компонентов. Такое впечатление создают здания и дороги, однако в городе остаются растения, животные, вода, почва и природные процессы. Чтобы проверить вывод, перечислите не только объекты инфраструктуры, но и живые организмы с их местами обитания.
Ошибка: считать высокую продуктивность агроэкосистемы доказательством её устойчивости. Урожайность может быть высокой именно благодаря регулярному внесению ресурсов и контролю со стороны человека, поэтому эти понятия нельзя смешивать. Проверьте, сохранится ли результат без полива, удобрений и защиты растений: если нет, продуктивность зависит от ухода.
Чтобы понять антропогенные экосистемы, нужно знать устройство экосистемы: роли продуцентов, консументов и редуцентов, пищевые связи и круговорот веществ. Понятия саморегуляции и сукцессии объясняют, почему сообщества по-разному реагируют на прекращение ухода и как меняются заброшенные поля. Далее эти знания применяются при изучении охраны природы, устойчивого сельского хозяйства и экологических проблем городов. Они помогают оценивать последствия решений и искать способы уменьшить ущерб.
Чем антропогенная экосистема отличается от природной?
Она возникла или существенно преобразована деятельностью человека. Поэтому её видовой состав, условия среды и круговорот веществ могут отличаться от природных, а многие такие системы нуждаются в поддержке.
Почему поле с одной культурой нуждается в постоянном уходе?
На поле с одним видом мало разнообразных пищевых связей и слабее естественная саморегуляция. Человек восполняет недостаток воды и минеральных веществ, обрабатывает почву и ограничивает вредителей, чтобы сохранить урожай.
Является ли городской парк частью городской экосистемы?
Да. Парк входит в городскую экосистему: в нём есть растения, животные, почва и другие природные компоненты, а его состояние зависит от ухода, планировки и окружающей застройки.
Что происходит с заброшенной агроэкосистемой?
Без обработки культурные растения постепенно уступают место другим видам, а на участке могут появиться разнообразные травы, насекомые и птицы. Сообщество может проходить сукцессию — последовательную смену сообществ — и становиться более похожим на естественное для этой местности.
Может ли деятельность человека повысить устойчивость экосистемы?
Может, если управление поддерживает разнообразие и не разрушает природные процессы. Например, сохранение водоёмов и зелёных участков, сокращение загрязнения и разумное использование ресурсов могут уменьшить ущерб и повысить устойчивость.
§62. Антропогенные экосистемы
