§ 54. Агроценозы. Влияние человека на экосистемы

Определения и обозначения

Агроценоз — искусственная экосистема, созданная и поддерживаемая человеком для получения сельскохозяйственной продукции. К нему относятся поле, сад, огород или пастбище. Определение помогает отличать такие системы от природных сообществ.

Экосистема — совокупность живых организмов и факторов неживой природы, связанных обменом веществ и энергии. Например, в поле взаимодействуют растения, животные, микроорганизмы, почва, вода, воздух и солнечный свет. Это понятие позволяет рассматривать природу как единую систему.

Антропогенное воздействие — влияние деятельности человека на организмы, экосистемы и природные процессы. Оно бывает положительным, например при восстановлении почвы, и отрицательным, например при загрязнении воды. Термин нужен, чтобы оценивать последствия хозяйственной деятельности.

Экологическая устойчивость — способность экосистемы сохранять строение и жизненные процессы при изменении условий. Устойчивая система легче переносит засуху, болезни или исчезновение отдельного вида. По этому признаку можно сравнивать природные сообщества и агроценозы.

Как это устроено

Агроценоз возникает, когда человек расчищает участок, выбирает культуру и создаёт условия для её выращивания. Обработка почвы уменьшает количество сорняков, посев обеспечивает нужную плотность растений, а полив компенсирует недостаток влаги. Удобрения возвращают отдельные элементы, а защита от вредителей сохраняет урожай, поэтому без регулярного ухода система быстро меняется.

Природное сообщество обычно включает множество видов, а в агроценозе человек намеренно оставляет один или несколько полезных видов. Из-за этого пищевые цепи становятся короче, а конкуренция и естественное сдерживание вредителей ослабевают. Если появляется болезнь или вредитель, ему легче распространиться по почти однородному полю.

Энергия поступает в агроценоз главным образом с солнечным светом и запасается растениями в органических веществах. Затем она передаётся травоядным животным, хищникам и разрушителям, но постепенно рассеивается в виде тепла. Вещества, в отличие от энергии, могут возвращаться в почву при разложении остатков, однако значительная их часть уходит вместе с собранным урожаем.

Человек изменяет экосистемы не только выращиванием культур. Загрязнение нарушает работу организмов, вырубка уничтожает места обитания, а осушение и орошение меняют водный режим почвы. Удобрения, охота, расселение чужеродных видов и применение ядохимикатов могут резко изменить численность организмов и нарушить пищевые связи.

Отрицательные последствия уменьшаются, если хозяйство учитывает природные процессы. Севооборот не даёт почве истощаться и мешает постоянному накоплению одних и тех же вредителей, а биологическая защита использует естественных врагов вредных организмов. Сохранение лесополос, водоёмов и участков с дикой растительностью поддерживает разнообразие, поэтому экосистема лучше восстанавливается после нарушений.

Сравнение природной экосистемы и агроценоза

Таблицу удобно использовать для сравнения по одной строке: сначала определить признак, затем найти различия между двумя системами. Особенно важно связать несколько строк между собой. Например, малое разнообразие видов объясняет слабую саморегуляцию и меньшую устойчивость агроценоза.

Разбор задач

Пшеничное поле

Определите, является ли пшеничное поле агроценозом, и назовите его производителей, потребителей и разрушителей. Нужно учитывать не только наличие растений, но и происхождение сообщества и связи между организмами. Распределение выполняют по способу получения энергии и органических веществ.

1. Пшеничное поле создано и поддерживается человеком, поэтому это агроценоз.
2. Производители — пшеница и другие зелёные растения, например сорняки, потому что они создают органические вещества при фотосинтезе.
3. Потребители — насекомые-вредители, мыши, птицы и человек, поскольку они питаются готовыми органическими веществами.
4. Разрушители — бактерии, грибы и почвенные животные, разлагающие растительные и животные остатки.

Ответ: пшеничное поле является агроценозом. В нём производителями служат растения, потребителями — животные и человек, а разрушителями — организмы почвы, разлагающие остатки.

Последствия применения пестицидов

Объясните, почему после уничтожения насекомых-вредителей пестицидами могут пострадать птицы и насекомые-опылители. В условии важно отличить прямое действие препарата от последствий изменения пищевых связей. Один и тот же химикат может затронуть несколько групп организмов.

1. Пестицид может быть токсичен не только для вредителя, но и для опылителей, если они соприкасаются с обработанными растениями.
2. После гибели насекомых птицы лишаются части пищи, поэтому их численность или успешность размножения могут снизиться.
3. Оставшиеся организмы могут получить препарат с пищей или водой, а его остатки иногда накапливаются в организмах и передаются по цепям питания.
4. Следовательно, целевой эффект — уничтожение вредителей — сопровождается побочными изменениями сообщества.

Ответ: птицы страдают из-за уменьшения кормовой базы и возможного отравления, а опылители — из-за прямого действия препарата и загрязнения цветков. Поэтому химическую защиту применяют ограниченно и по возможности заменяют биологическими методами.

Повышение устойчивости поля

Предложите комплекс мер, который повысит устойчивость сельскохозяйственного поля и позволит сократить применение химических препаратов. Одной меры недостаточно, потому что проблемы агроценоза связаны и с почвой, и с вредителями, и с недостатком разнообразия. План должен одновременно предупреждать нарушения и поддерживать естественные связи.

1. Ввести севооборот, меняя культуры по годам, чтобы уменьшить истощение почвы и накопление специализированных вредителей.
2. Использовать биологическую защиту: привлекать хищных насекомых и птиц, применять безопасных естественных врагов вредителей.
3. Сохранить лесополосы, цветущие участки и небольшие природные территории, которые служат убежищами и местами питания.
4. Вносить удобрения по результатам контроля почвы, предотвращать сток веществ в водоёмы и применять химические препараты только при необходимости.

Ответ: устойчивость повысит сочетание севооборота, биологической защиты, сохранения разнообразия и контроля загрязнения. Такой подход уменьшает зависимость поля от пестицидов и помогает поддерживать плодородие почвы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать агроценоз полностью природной экосистемой. Её допускают, потому что на поле живут настоящие растения и животные, но видовой состав и условия здесь во многом заданы человеком. Проверьте себя: спросите, исчезнет ли прежнее сообщество без посева, обработки и ухода.

Ошибка: утверждать, что агроценоз устойчивее природного сообщества. Большое поле с одной культурой кажется управляемым, однако малое разнообразие и слабая саморегуляция делают его уязвимым. Проверьте вывод по реакции системы на засуху, болезнь или массовое появление вредителя.

Ошибка: считать пестициды безопасными средствами только против вредителей. Такое мнение не учитывает побочное действие, накопление веществ и передачу загрязнителей по пищевым цепям. Проверьте себя, перечислив опылителей, птиц и почвенные организмы, которые могут оказаться рядом с препаратом.

Ошибка: забывать о выносе питательных веществ с урожаем. Если собранные вещества не возвращать в почву, её плодородие постепенно снижается. Проверьте рассуждение вопросом: откуда возьмутся элементы для нового урожая?

Связь с другими темами

До изучения агроценозов нужно знать уровни организации живой природы, цепи питания, круговорот веществ и поток энергии. Эти знания помогают понять, почему изменение одного звена отражается на всей экосистеме. Без них трудно объяснить последствия сбора урожая или применения пестицидов.

Тема связана с биоразнообразием, охраной природы и загрязнением окружающей среды. Она показывает, как хозяйственная деятельность меняет местообитания и численность видов. Рациональное природопользование объединяет эти знания в правила использования природных ресурсов.

Дальше эти идеи пригодятся при изучении устойчивого сельского хозяйства и охраны почв. Они помогают сравнивать способы выращивания культур и оценивать их экологические последствия. Те же принципы применяются при сохранении природных экосистем.

Что запомнить

• Агроценоз — экосистема, созданная и поддерживаемая человеком.
• Для агроценоза характерны небольшое видовое разнообразие и преобладание культурных растений.
• Агроценоз обладает слабой саморегуляцией.
• Урожай выносит из экосистемы вещества, поэтому почву необходимо восстанавливать.
• Человек может как разрушать, так и поддерживать устойчивость экосистем.
• Рациональное природопользование уменьшает отрицательное влияние человека.
• Сохранение биоразнообразия повышает устойчивость экосистем.