Антропогенные экосистемы

Примерно 10 тыс. лет назад человек перестал быть обычным консументом, как и остальные животные, собирающим дары природы, и начал производить пищевые продукты сам, создав сельское хозяйство - растениеводство и животноводство. В дальнейшем человек освоил изготовление сначала простейших, а затем и все более сложных механизмов, что привело к развитию ремесел и возникновению промышленности в относительно простых ее формах. Наконец, лет 200 назад человек исторически подошел к промышленной революции. В результате на современном этапе отношения человека с окружающей средой являются комплексным взаимодействием, описываемым не естественной моделью взаимодействия организма с экосистемой, а искусственной моделью, созданной самим человеком. Для удовлетворения своих все возрастающих потребностей человек изменяет природные экосистемы и даже разрушает их, быть может, и не желая этого.

В обычных природных экосистемах процессы (круговорот биогенных элементов) происходят исключительно за счет энергии солнечного излучения (экосистемы океана, высокогорных лесов), либо обеспечиваются также другими естественными источниками энергии (экосистемы материковых шельфов, речные экосистемы, дождевые леса и т.п., в которых используется энергия приливов, течений, ветра; за счет чего подобные экосистемы обладают высоким естественным плодородием). Многие процессы в искусственных экосистемах, созданных человеком, также могут происходить за счет естественных источников энергии. Однако, используя топливно-энергетические ресурсы, человек добавляет энергию в искусственные экосистемы, или даже полностью обеспечивает их энергией. Поэтому искусственные экосистемы, созданные человеком, относят к особому классу - антропогенным экосистемам.

Природные экосистемы функционируют без какого-либо вмешательства со стороны человека, направленного на поддержание их жизнеспособности и развития, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно в природных экосистемах происходит очистка громадных объемов воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы (агроэкосистемы, аквакультуры), производящие, в частности, продукты питания. В них этот процесс осуществляется не только за счет энергии солнечного излучения, но и за счет дотации ее человеком путем использования горючего. Такие экосистемы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный, происходящий за счет солнечной энергии. Но обработка почвы, сев, уборка урожая и др. производятся уже за счет энергозатрат, дополнительно вносимых человеком. Более того, человек практически полностью меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, т.е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы.

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной продуктивности одного или нескольких видов растений. Устойчивое появление сорняков, т.е. новых видов, например травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса. Сорняки - это не что иное, как пионерные виды растений, вредители - насекомые и другие животные, стремящиеся занять свою экологическую нишу в экосистеме, а возбудители болезней - микроорганизмы.

Таблица

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

Животноводство также ведет к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов за пищевые ресурсы, хищников, как уничтожающих домашний скот.

Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели растений и животных и, соответственно, к упрощению, обеднению природных экосистем.

По мере роста народонаселения люди вынуждены преобразовывать все новые зрелые (климаксные) экосистемы в упрощенные молодые и продуктивные (например, путем уничтожения лесов, осушения болот и т.п.). На поддержание этих искусственных экосистем в таком неравновесном состоянии затрачиваются топливно-энергетические ресурсы, что приводит к загрязнению окружающей среды. При этом происходит утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов.

Поэтому одной из основных задач является сохранение баланса между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными природными экосистемами с богатейшим генофондом.

Несмотря на дополнительное субсидирование энергией, самые продуктивные агроэкосистемы находятся на уровне продуктивности природных экосистем. В итоге продуктивность и тех и других основана на процессе фотосинтеза, а верхний предел поступления энергии солнечного излучения примерно одинаков для всех экосистем данного ландшафта. Реальное различие между системами заключается лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими видами, а в природной - многими видами растений.