Схема агроэкосистемы


Экологическая система очень обширное понятие. Оно включает в себя все живые организмы и среду их обитания. Между собой они создают четкие взаимосвязи для полноценной жизнедеятельности. Экосистема существует благодаря балансу, в нем каждая структура выполняет свою работу и помогает поддерживать функционирование других структур. Существует большое количество видов экосистем, однако одну из важных ролей для жизнедеятельности человека играет агроэкосистема. Второе название этого понятия – агроценоз.

Агроэкосистема специально создается руками человека для получения необходимой сельскохозяйственной продукции в масштабных и домашних объемах. Агроэкосистема включает в себя сельскохозяйственные культуры и грибы, а также разведение крупного рогатого скота и птиц. Примерами агроэкосистем служат:

  • дачные огороды;
  • виноградники;
  • сады с плодово-ягодными деревьями и кустарниками;
  • поля с культурными растениями;
  • территории с декоративными растениями.

В сравнении с городскими экосистемами, агроэкосистемы имеют простой процесс формирования. Проще говоря, если очистить участок земли от сорняков и ненужной растительности, разрыхлить его и посадить желаемые семена — создается новая искусственная экосистема. Однако даже самая маленькая, она имеет сложную совокупность экологических взаимосвязей реализующихся в результате производственной деятельности.

Общепринятой классификации агроэкосистем не существует, их принято делить по типам структур земледелия:

  • агроэкосистемы пастбища (сенокосы и луга);
  • плантационные агроценозы (насаждения чайных и кофейных плантаций);
  • земледельческие или полевые агроэкосистемы (овощные, плодовые, бахчевые культуры);
  • садовые агроценозы (сады яблонь и груш);
  • смешанные агроэкосистемы.

Кроме того, агроэкосистемы разделяют на типы в зависимости от природных зон и климатических условий:

  1. Тропический тип. Такая агроэкосистема относится к тропикам, где преимущественно сухая погода с незначительными сезонными колебаниями температур. На плантациях этого типа выращивают ананасы, кофе и бананы.
  2. Субтропический тип. Отличительной чертой такой агроэкосистемы есть тропической лето и нетропическая зима. Средняя годовая температура составляет 14⁰С, которая подходит для чая и винограда.
  3. Умеренный тип. Агросистемы этого типа приспособлены к резким перепадам температур и атмосферного давления, культуры выращиваются в особенностях четырех сезонов, поэтому имеют только один период вегетации (лето).
  4. Полярный тип. Очень ограниченный тип агроэкосистемы, так как подвержен долгим отрицательным температурам. Подходит для ячменя и раннего картофеля.
  5. Арктический тип. Агроэкосистемы на этом типе климата, невозможны, из-за низких температур и длительных похолоданий.

Отличительными особенностями агроэкомистемы от натуральных экосистем являются:

  • однообразие видов культурных растений;
  • в отличие от природных экосистем, в искусственных нет естественного отбора, человек намеренно создает условия для максимально благоприятной жизнедеятельности растений;
  • для естественных экосистем основным источником энергии служит Солнце, для агроэкосистем дополнительно внедряется орошение, борьба с грибками и болезнями, удобрение возделываемой почвы;
  • так как человек создает агроценоз непосредственно для урожаев, они сильно зависят от дополнительного внедрения минеральных и органических удобрений.

Польза от агроэкосистем для человека неоспорима. По причине увеличения численности населения такая экологическая система позволяет реализовать потребности человека. Люди при помощи собственных усилий за короткий промежуток времени создают такие агроэкосистемы, на формирование которых природе понадобилось бы намного больше времени.

Источник: ECOportal.info

Понятие биоценоза, биогеоценоза, экосистемы


Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определённых отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы.

Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз.

Термин экосистема был предложен английским учёным А. Тенсли (1935), а термин биогеоценоз — российским учёным В. Н. Сукачевым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Структура и функционирование экосистем

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.

Любая популяция занимает определённое местообитание и определённую экологическую нишу. Местообитание — это территория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экологическая ниша — место популяции в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический статус) и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности и т. п.). Местообитание — это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша — это его «профессия».

Функциональные группы организмов в экосистеме


Группа Характеристика Организмы
Продуценты Автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез Растения и автотрофные бактерии
Консументы Гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов Животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы
Редуценты Гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ Сапротрофные бактерии и грибы

Пищевые цепи и сети. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания.

В пищевой цепи редко бывает больше 4–5 трофических уровней.

Трофические уровни в цепи питания

Уровень Группа организмов Организмы
Первый Продуценты Автотрофные организмы, преимущественно зелёные растения
Второй Консументы первого порядка Растительноядные животные
Третий Консументы второго порядка Первичные хищники, питающиеся растительноядными животными
Четвёртый Консументы третьего порядка Вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными
Последний Редуценты Сапротрофные бактерии и грибы, осуществляющие минерализацию — превращение органических остатков в неорганические вещества

Типы пищевых цепей

Тип Характеристика Примеры
Цепи выедания (или пастбищные) Пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов Фитопланктон → зоопланктон → рыбы микрофаги → рыбы макрофаги → птицы ихтиофаги
Цепи разложения (или детритные) Пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных Детрит → детритофаги → хищники микрофаги → хищники макрофаги

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.
В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых, в свою очередь, может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.


Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.
При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики) и только около 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.
В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных типа экологических пирамид.


Пирамида чисел (а) показывает, что если бы мальчик питался в течение одного года только телятиной, то для этого ему потребовалось бы 4,5 телёнка, а для пропитания телят необходимо засеять поле в 4 га люцерной, что составит 2 х 107 растений. В пирамиде биомасс (б) число особей заменено их биомассой. В пирамиде энергии (в) учтена солнечная энергия. Люцерна использует 0,24 % солнечной энергии. Для накопления продукции телятами в течение года используется 8 % энергии, аккумулированной люцерной. На развитие и рост ребёнка в течение года используется 0,7 % энергии, аккумулированной телятами. В результате чуть более одной миллионной доли солнечной энергии, падающей на поле в 4 га, используется для пропитания ребёнка в течение одного года.

Биологическая продуктивность экосистем

Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
Первичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени продуцентами. Она делится на валовую и чистую. Валовая первичная продукция (общая ассимиляция) — это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть её расходуется на поддержание жизнедеятельности растений — траты на дыхание (40–70%). Оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
Вторичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени консументами.


а различна для каждого следующего трофического уровня.
Масса организмов определённой группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой — пустыни и тундры.
Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки её консументами и редуцентами, то это ведёт к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом присутствует недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения, то происходит накопление мёртвого органического вещества. Это ведёт к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остаётся постоянной, так как практически вся продукция расходуется в цепях питания.

Динамика экосистем

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Типы сукцессий

Тип Характеристика Примеры
В зависимости от участия человека
Природные Происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека Появление пруда в результате деятельности бобров; восстановление биоценоза после пожара, вызванного естественными причинами
Антропогенные Обусловлены деятельностью человека Эвтрофикация (зарастание) водоёма в результате попадания в него азотных и фосфорных удобрений с сельскохозяйственных полей; восстановление биоценоза после пожара, вызванного человеком
В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия
Первичные Развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами Развиваются на скалах, обрывах, застывшей лаве, сыпучих песках, отмелях, в новых водоёмах
Вторичные Происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения В результате вырубки леса, пожара, распашки, осушения, орошения земель
В зависимости от причин, вызвавших сукцессию
Аутогенные (самопорождающиеся) Возникают вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества) Регулярно-периодическое выгорание калифорнийской и австралийской чапарали в результате формирования огнеопасной среды
Аллогенные (порожденные извне) Вызваны внешними причинами Опустынивание степей в результате изменения климата (уменьшения количества осадков)

В своём развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.


Природные экосистемы

В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов). В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности.
Наземные экосистемы:
1. Тундра: арктическая и альпийская.
2. Бореальные хвойные леса.
3. Листопадный лес умеренной зоны.
4. Степь умеренной зоны.
5. Тропические злаковники и саванна.
6. Чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом).
7. Пустыня: травянистая и кустарниковая.
8. Полувечнозелёный тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами).
9. Вечнозелёный тропический дождевой лес.
Пресноводные экосистемы:
1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.
2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.
3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).
Морские экосистемы:
1. Открытый океан (пелагическая экосистема).
2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).
4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, солёные марши и др.).
5. Глубоководные рифтовые зоны.
Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

Антропогенные экосистемы

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т. д.) и редуценты (сапротрофные грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
• незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);
• короткие цепи питания;
• неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);
• источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);
• искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);
• отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.
Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т. д.

Источник: examer.ru

Агроэкосистемы – это сельскохозяйственные предприятия, типичные социоприродные экосистемы, которые формирует человек, исходя из своих интересов, но за счет использования организмов, созданных самой природой (хотя и измененных им в процессе искусственного отбора).

Агроэкосистемы автотрофны: основным источником энергии для них служит Солнце. Дополнительная (антропогенная) энергия, которую использует человек при обработке почвы и которая затрачена на производство тракторов, удобрений, пестицидов и т.д., не превышает 1% от солнечной энергии, усваиваемой агроэкосистемой.

Как и естественная экосистема, агроэкосистема состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты в агроэкосистеме – культурные растения, травы сенокосов и пастбищ, деревья садов, лесопосадок и естественных лесов, входящих в ее состав. Продуцентами являются также спутники культурных растений – сорняки.

Консументы в агроэкосистеме – человек и сельскохозяйственные животные. К консументам относятся также вредители полевых культур (от насекомых до сусликов и хомяков), паразиты (часто опасные для сельскохозяйственных животных), полезные насекомые (хищные и опылители), птицы, организмы-симбиотрофы (микоризные грибы и бактерии-азотфиксаторы).

Животные-детритофаги размельчают растительные остатки и облегчают деятельность бактерий. Особенно важна роль дождевых червей. Прошедшая через пищеварительную систему дождевого червя почва с растительными остатками склеивается в плотные комочки, что улучшает ее структуру. Эти комочки обогащаются калием, фосфором и азотом в форме соединений, доступных растениям. Кроме того, черви, прорывая ходы, разрыхляют почву и облегчают проникновение в нее корней. В хорошо унавоженной почве биомасса червей может составлять до 10–20 т на 1 га. Существуют специальные фермы, где разводят дождевых червей, которых вносят на поля для повышения урожая.

Редуценты в агроэкосистеме – это в основном бактерии. Они поддерживают плодородие почв, превращая пожнивные остатки в гумус, а гумус и вносимый на поля навоз – в более простые органические и минеральные вещества, доступные растениям. Однако среди редуцентов есть не только восстановители плодородия почв, но и его разрушители. Бактерии-нитрификаторы и денитрификаторы превращают аммонийные формы азота в нитраты, которые легко вымываются из почвы, и газообразный азот, улетучивающийся в атмосферу.

Человек управляет структурой и функцией сельскохозяйственной экосистемы (рис. 86):

– соотношением потоков вещества и энергии по пищевым цепям «растение – скот – человек» и «растение – человек», то есть определяет специализацию хозяйства для производства животноводческой или растениеводческой продукции;

– первичной биологической продукцией путем улучшения условий для роста и развития растений и выбора таких растений и таких способов их выращивания, которые обеспечивают наибольший урожай;

– вторичной биологической продукцией – продуктивностью сельскохозяйственных животных;

– состоянием ресурсов агроэкосистемы: почвами, биоразнообразием, гидрологическим (т.е. водностью рек и озер) и гидрохимическим (качеством воды) режимами агроэкосистемы.

Человек контролирует не все живое население агроэкосистемы, часть видов проникает в неё и живет помимо (или даже вопреки) его воле. Такие живущие сами по себе виды называются спонтанными. Среди них – и вредители, и растения-сорняки, и полезные животные: птицы, насекомые-хищники и др.

Все компоненты агроэкосистемы тесно связаны, хотя в ней не бывает полного экологического равновесия, как в естественных экосистемах. Поддерживать равновесие в агроэкосистеме должен сам человек. Если этого не делать, происходит разрушение ее ресурсов.

Контрольные вопросы

1. Почему агроэкосистема относится к автотрофным экосистемам?

2. Как в агроэкосистеме представлены основные трофические блоки: продуценты, консументы и редуценты?

3. Приведите примеры видов, которые поселяются в агроэкосистеме помимо воли человека?

4. Какими элементами структуры и функции агроэкосистемы управляет человек?

Источник: studopedia.ru

В плодовых насаждениях формируется огромное количество вредных объектов, разнообразных по образу жизни, характеру питания, срокам развития. Генеративными органами и вегетативными частями плодовых деревьев питается более 400 видов насекомых и клещей, фитопатогенных микроорганизмов. Взаимоотношения живых организмов между собой и со средой обитания имеют характер системной связи, сложившейся в результате длительного эволюционного процесса:

  • организм;
  •  популяция — группа особей одного вида, населяющих определенное пространство;
  •  сообщество, или биоценоз, — популяции всех видов, совместно занимающих однородную территорию;
  •  экосистема — сообщество живых организмов и физическая среда его обитания, функционирующее как единое целое на ограниченной территории и обусловливающие свойство саморегуляции качественного и количественного состава.

Живой организм экосистемы представляет пищевую цепь:

  • продуценты — зеленые растения, способные использовать солнечную энергию и неорганические вещества для образования биомассы;
  • первичные консументы — растительноядные организмы;
  • вторичные консументы — хищники и паразиты;
  • редуценты или деструкторы — бактерии и грибы, превращающие органические остатки в неорганические соединения.

Поток энергии в экосистеме, первичным источником которого является солнечная радиация, в соответствии с законами термодинамики уменьшается при переходе от одного уровня к другому. Уменьшение потока энергии обусловливает соответственное уменьшение биомассы продуцентов, а, следовательно, и численности консументов первого и последующего уровней (А.Ф. Зубков, 1995).

При возделывании культурных растений формируется агроценоз — искусственное сообщество, взаимодействующее с физической средой и образующее экологическую единицу — агроэкосистему.

В условиях многолетних насаждений создается долговременное биологическое сообщество, представленное k- и r- стратегиями выживания. k- стратеги характеризуются относительно стабильной численностью популяции при высокой устойчивости к неблагоприятному изменению факторов; r- стратеги характеризуются широкой амплитудой циклических и неупорядоченных колебаний численности с периодами иногда длительных депрессий и вспышек массового размножения (А.Ф. Зубков, 1996).

Жизненные циклы r-стратегов формировались в изменчивых условиях окружающей среды со стрессовыми факторами под давлением направленного естественного отбора, поддерживающего в фенотипе признаки, адаптированные к изменяющимся условиям среды. В агроценозах микроклиматические условия и наличие кормовых растений постоянны. В результате растет плотность популяции. В этих условиях оптимальной стратегией будет повышение собственной выживаемости и продуцирования более приспособленных потомков, т.е. формирование признаков k- стратегов.

k-стратеги формировались в относительно стабильной среде с интенсивной конкуренцией за ресурсы, что делало их более конкурентоспособными, но более расточительными. Увеличение популяций k-стратегов, а следовательно конкуренция привела к необходимости вклада энергии в размножение, с целью продуцирования большого количества потомков для расширения экологической зоны обитания — формирование признаков r-стратегов.

Стратегия вида рассматривается как динамичный процесс внутрипопуляционной конкуренции между r- и k-стратегами. У k-стратегов большую часть времени доминирует генотип с низким темпом колебания популяционной численности. Виды, характеризующиеся высокими колебаниями численности более часто, чем у k — видов, чередуют r- и k фазы. При накоплении в популяции r-стратегов и при сочетании благоприятных для фитофага условий для данного вида и происходит его массовое размножение (А.Ф. Зубков, 1995). Предполагается, что этот процесс запускается внешними воздействиями (засуха, мороз, загрязнение среды, нарушение технологии выращивания в питомниках и в промышленных садах и т.д.) Перестраиваются одновременно обе взаимодействующие популяции — продуцента (плодовое дерево), у которого падает устойчивость и первичного консумента (вредителя) при смене у него k-особей на побеждающих в конкуренции особей r-стратегов. В оптимальных условиях устойчивость плодовых деревьев восстанавливается и действует уже k-отбор, а r-особи погибают. Популяция с преобладающей долей k-особей возвращается к исходной численности с относительно низкой генетической гетерогенностью (А.Ф. Зубков, 1995, А.М. Гиляров, 1990).

Естественным экосистемам свойственно состояние динамического равновесия, являющегося результатом длительного эволюционного процесса, которое время от времени может нарушаться вспышками массового размножения того или иного вида в результате ослабления сдерживающих его факторов (А.М. Гиляров, 1990).

Биологическому сообществу (агроценозу) в многолетних насаждениях может быть свойственна саморегуляция, но при этом не может быть обеспечена достаточная экономическая продуктивность. Это является основанием для внедрения приемов активного управления агроэкосистемой, для чего необходимы значительные затраты дополнительной энергии, направленные на обеспечение максимальной продуктивности культурных растений, снижение вредоносности первичных консументов — вредителей и болезней и сохранение вторичных консументов — хищников, паразитов, гиперпаразитов.

В многолетних насаждениях автотрофную основу агроэкосистемы составляют плодовые деревья (рисунок 1). Они создают продукцию, используя солнечную радиацию, воду и минеральные питательные вещества. Потенциальная величина продуктивности сорта определяется генетическим потенциалом, сбалансированным потоком энергии и вещества, которые определяют естественное равновесие экосистемы.

Дополнительный поток энергии и вещества, вносимый человеком имеет три направления:

  • снабжение деревьев элементами питания и водой;
  • уничтожение конкурентов в борьбе за жизненные ресурсы (сорняки);
  • уничтожение первичных консументов, питающихся биомассой плодовых деревьев (вредители, фитопатогенные микроорганизмы).

В регулировании численности вредных организмов участвуют энтомофаги (паразиты и хищники, энтомопатогенные микроорганизмы). Уничтожение вредителей ликвидирует базу существования полезных видов. Соотношение их необходимо учитывать при определении целесообразности проведения защитных мероприятий (В.П. Васильев, 1984).

Из огромного биоразнообразия организмов, обитающих в экосистеме плодовых насаждений, лишь относительно немногие виды оказывают на биоценоз существенное воздействие и изменяют его функционирование. Это экологические доминанты, характеризующиеся высокой численностью, биомассой.

Модель субсистемы плодовые деревья — фитофаги — энтомо- и акарифаги, разработанная В.П. Васильевым и И.З. Лившиц, рассматривает доминирующие связи в агроценозах плодовых насаждений (рисунок 2).

В агроэкосистеме, конечной целью которой является реализация запрограммированного урожая, концепция экологического доминирования трансформируется в эколого-экономическую.

Плодовый агроценоз — природно-техногенная система возделывания плодовых культур, состоящая из непродуктивной и продуктивной стадии (рисунок 3). В подсистеме «технология создания плодового агроценоза» отображаются зональные особенности, от чего зависят качественные отличительные признаки конструктивных решений. В подсистеме «технология производства плодов» отличительные признаки характеризуются параметрами и структурой агротехнических мероприятий.

Основную эколого-экономическую группу агроценозов многолетних насаждений составляют насекомые и фитопатогенные микроорганизмы, повреждающие и поражающие плоды, снижающие их количество и качество. К ним в Краснодарском крае относятся постоянные виды: яблонная, грушевая, сливовая плодожорки, вишневая муха, калифорнийская щитовка, парша, гнили плодов, монилиальный ожог и др. Эти вредные организмы вызывают прямые потери, выражающиеся как в весовых (количество) так и в денежных (количество и качество) показателях и биотические регулирующие факторы не могут удержать популяцию на этом уровне. Поэтому в снижении вредоносности организмов, повреждающих и поражающих плоды, увеличивается роль оперативной защиты химическими или биологическими препаратами.

Вторая группа вредных организмов представлена видами, опосредованно влияющими на урожайность через повреждение или поражение почек, листьев, побегов, ветвей, стволов, корней. Одни из них снижают ассимиляционную поверхность, что вызывает ослабление ростовых процессов, и, как следствие, опадение листьев и плодов, что оказывает влияние на закладку плодовых почек будущего урожая — в крае это листовертки, минирующие моли, многоядные гусеницы, горностаевые моли, грушевая медяница, персиковая тля, яблонная зеленая тля, клещи, парша, мучнистая роса, клястероспориоз, коккоми- коз и др. Другие повреждают и поражают ветви и стволы, снижая как урожайность деревьев, так и продолжительность их жизни (калифорнийская щитовка, подкоровая листовертка, древесница въедливая, черный и обыкновенный рак. бактериальный рак, цитоспороз и др.). Третьи поражают корневую систему, в результате чего гибнут как саженцы, так и плодоносящие деревья (корневой рак, или зобоватость корней).

В плодовых насаждениях встречаются виды вредителей, протачивающих ходы под корой и в древесине, но размножение их обусловливается общим ослаблением (засуха, морозы), а также нарушениями в системе удобрения сада.

Таким образом, функционирование агроэкосистем плодовых насаждений тесно взаимосвязано с состоянием продуцентов, развитием первичных и вторичных консументов с учетом конкретных агроклиматических условий. Наличие объективной информации о каждом составляющем агроэкосистемы позволяет определить направление защиты плодовых деревьев от вредных организмов с различными жизненными стратегиями.

Агротехнические мероприятия являются основой создания устойчивых экосистем сада, минимализирующих затраты на защиту растений в последующие периоды

Они включают следующие мероприятия:

  • выбор места для закладки сада;
  • подготовку почвы;
  • выбор сортов;
  • послепосадочный уход: обработка почвы, удобрения, орошение, обрезка.

Выбор места под сад регулирует физиологическую устойчивость плодовых культур к фитофагам и фитопатогенам, а также компенсаторные реакции растений на повреждение и поражение. В результате ошибок, допущенных при выборе участка под сад, деревья плохо растут, восприимчивы к патогенным организмам, подвержены абиотическим факторам (вымерзают, повреждаются заморозками, чувствительны к дефициту влаги), слабо плодоносят, требуют дополнительных затрат (Б.С. Гегечкори, Т.И. Дорошенко и др., 2006).

Выбор участка под закладку сада производится по следующим критериям:

  • наличие благоприятного теплового, водного и питательного режимов почвы, наличие источников воды хорошего качества для орошения;
  • наличие ровных или пологих — от 9 до 3-4% склонов без западин и блюдец;
  • лучшими участками служат нижние части северных и западных склонов;
  • уровень грунтовых вод должен располагаться не менее 1,5-2 м от поверхности почвы.

Обработка почвы под сад предусматривает создание близких к оптимальным условий роста и развития корневой системы. Она включает:

  • расчистку и планировку участка;
  • укладку оросительной и дренажной систем;
  • создание глубокого корнеобитаемого слоя;
  • мероприятия, обеспечивающие оптимальное фитосанитарное состояние;
  • отсутствие запаса семян сорняков, фитофагов и фитопатогенов.

Особую роль в улучшении фитосанитарного состояния сада играет подбор сортов. Необходимо выбирать сорта районированные для данной зоны с высокой продуктивностью и хорошим качеством продукции. Важное значение имеет устойчивость к вредным организмам. Это создает предпосылки для снижения кратности обработок плодовых культур пестицидами при полевой устойчивости сортов или дает возможность отказаться от их применения (Б.С. Гегечкори, Т.Н. Дорошенко и др., 2006).

Саженцы лучше высаживать осенью. Особое внимание обращают на их фитосанитарное состояние: корневая система и подземные части саженцев должны быть здоровыми, исключающими занос возбудителей болезней и вредителей в сады. Саженцы поливают и обрезают для улучшения приживаемости.

В процессе выращивания плодовых культур большое значение имеет содержание почвы:

  • черный пар — в течение вегетации почву содержат в рыхлом, свободном от сорняков состоянии, для чего междурядья многократно культивируют. В приствольных полосах почву рыхлят фрезами, выдвижными секциями культиваторов, плоскорезами. В результате снижается численность вредителей и запас инфекции патогенов, развитие которых в целом или отдельных стадий связано с почвой;
  • сидеральная система — часть почвы содержат под травами (сидератами), предназначенными для запашки в почву. Сидераты высевают с таким расчетом, чтобы активный их рост приходился на период, наиболее обеспеченный влагой. Сидераты заделывают в почву в период цветения. Фитосанитарная эффективность зелёного удобрения заключается в оздоровлении почв от фитопатогенов, фитофагов, сорняков она выше, компостов и других органических удобрений. Минерализация запаханной массы начинается при температуре почвы 10 °С;
  • дерново-перегнойная система — содержание почвы под постоянным сплошным или частичным задернением (междурядное, узкополосное и через- рядное). Травы скашивают до 6-7 раз за сезон, когда их высота достигает 10-20 см. Массу измельчают и оставляют на месте. Дозы минеральных удобрений корректируют каждые 4-5 лет, учитывая потребность в них и травы. Если приствольные полосы не задернены они обрабатываются механически. При использовании данной системы возрастает опасность увеличения численности и вредоносности цикадок, особенно в молодых садах (Т.Н. Дорошенко, 2002)

Удобрения являются одним из факторов, повышающих устойчивость плодовых культур к фитофагам и фитопатогенам. Чем выше исходный уровень содержания элементов питания в почве, тем меньше расход удобрений, поддерживающих бездефицитный баланс гумуса, а следовательно, выше супрессивность почв против вредных организмов, жизненный цикл которых адаптирован к почве.

В неблагоприятные годы, при подмерзании корней и подземной части растений, поражении листьев болезнями, повреждении вредителями полезны летние подкормки. Они особенно эффективно снижают вредоносность сосущих вредителей — тлей и клещей. Установлено, что микроэлементы прямо или косвенно активизируют более 200 ферментов, влияя на углеводный и белковый обмен растений. В результате усиливается интенсивность фотосинтеза, повышается устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам. Одним из фитосанитарных приемов, используемых при выращивании плодовых культур, является обрезка, которая должна быть направлена на оздоровление фитосанитарной обстановки:

  • обрезка и удаление инфицированных частей кроны фитопатогенами, особенно возбудителями монилиоза, цитоспороза;
  • омолаживающая обрезка с удалением засыхающих малопродуктивных ветвей, восстановление их способности к росту. Это повышает устойчивость к фитофагам и фитопатогенам, которая по мере старения плодовых культур снижается;
  • создание проветриваемой кроны для быстрого просыхания листьев и ограничения листостебельных инфекций;
  • уход за штамбами и основанием скелетных ветвей пораженную отставшую кору зачищают до здорового места, удаляя зимующие стадии вредных организмов, а затем замазывают садовым варом или водоэмульсионной краской с добавлением препаратов группы меди (В.А. Потапов, 2000).

Своевременный полив улучшает формирование корневой системы. Активность корневой системы влияет на работу листового аппарата, метаболизм растений, а следовательно их физиологическую устойчивость к биотическим и абиотическим факторам. Полив проводят несколькими способами: поверхностным дождеванием, капельным, внутрипочвенным. При оптимальной влажности почвы активизируется компенсаторная реакция плодовых культур на поражения и повреждения всем комплексом вредных организмов (орошение снижает вредоносность обыкновенного паутинного клеща). Однако в периоды лёта спор фитопатогенов дождевание представляет определенную опасность.

Таким образом, агротехнический метод имеет важнейшее значение в управлении фитосанитарным состоянием агроценозов плодовых насаждений. Однако, учитывая большое биоразнообразие вредных организмов и их жизненные стратегии, необходимо оптимальное сочетание агротехнического, биологического и химического методов (рисунок 4).

Зональные особенности интегрированной системы защиты яблони от вредителей и болезней для юга России разработаны СКЗНИИС и В (рисунок 5).

Источник: asprus.ru

В природе существуют как стабильные, так и нестабильные экосистемы. Дубрава, ковыльная степь, ельники темнохвойной тайги — это примеры длительно существующих, устойчивых экосистем. Пустоши, сырые луга, мелкие водоемы, если их предоставить самим себе, быстро изменяются. Они постепенно зарастают другой растительностью, заселяются другими животными и превращаются в экосистемы иного типа. На месте болота вырастает лес, на заброшенных пашнях восстанавливается степь и т. д.

Основная причина неустойчивости экосистем — несбалансированность круговорота веществ.

Если в биоценозах деятельность одних видов не компенсирует деятельность других, то условия среды неминуемо изменяются. Популяции меняют среду в неблагоприятную для себя сторону и вытесняются другими видами, для которых новые условия экологически более выгодны. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не сформируется уравновешенное сообщество, которое способно поддержать баланс веществ в экосистеме.

Таким образом, в природе происходит развитие экосистем от неустойчивого состояния к устойчивому. Этот процесс называют сукцессией. Например, зарастание небольших озер можно проследить на протяжении одного или нескольких поколений людей (рис. 78). Из-за недостатка кислорода в придонных слоях организмы-разлагатели не в состоянии обеспечить полный распад отмирающих растений. Образуются торфянистые отложения, озеро мелеет, зарастает с краев и превращается в болото. Оно сменяется мокрым лугом, луг — кустарниками, а затем лесом.

Сукцессия начинается на любом участке суши, который обнажился в результате каких-либо причин: на осыпях, отмелях, сыпучих песках, голых скалах, отвалах горных пород, созданных человеком, и др. Она проходит ряд закономерных этапов.

— На первом этапе обнажившийся участок заселяется случайно попадающими сюда организмами из окружающих местообитаний: семенами, спорами, летающими и ползающими насекомыми, расселяющимися грызунами, птицами и т. д. Далеко не все из них способны прижиться на этом месте, и многие или погибают, или покидают его.

— На втором этапе прижившиеся виды начинают осваивать и изменять среду обитания, еще не мешая друг другу.

— На третьем этапе, когда участок полностью освоен, обостряются конкурентные отношения. Так как виды изменяют среду в неблагоприятную для себя сторону, часть из них вытесняется и появляются новые. Например, на задернованном участке уже не могут прорастать семена сорняков, которые первыми осваивали эту территорию. Они исчезают. Процесс постепенной смены видового состава может длиться достаточно долго.

— На заключительном этапе устанавливается, наконец, постоянный состав сообщества, когда виды распределены по экологическим нишам, не мешая друг другу, связаны пищевыми цепями и взаимовыгодными отношениями и согласованно осуществляют круговорот веществ. В таком биоценозе сильны регуляторные связи, и он может неопределенно долго поддерживать экосистему, пока внешние силы не выведут его из этого состояния.

Таким образом, саморазвитие экосистем осуществляется через отношения между видами и их воздействие на среду обитания, т. е. через закономерные изменения биоценозов.

Смена биоценозов в сукцессиях всегда идет от наименее устойчивого состояния к наиболее устойчивому. Скорость этих изменений постепенно замедляется. Замедление темпов — одна из главных особенностей сукцессии. Приближаясь к устойчивому состоянию, они могут надолго задерживаться на отдельных стадиях. Мелкий водоем зарастает быстрее, чем впоследствии березовый лес на этом месте заменяется дубовым.

Неустойчивые стадии при смене биоценозов называют незрелыми сообществами, устойчивые — зрелыми.

Направленные изменения биоценозов начинаются и в том случае, если происходят какие-либо частичные нарушения в уже сформировавшейся экосистеме. Они приводят к ее восстановлению, поэтому называются восстановительными сменами или вторичными сукцессиями.

Например, после пожара в еловом лесу ель не может возобновиться сразу, так как ее проростки не выдерживают конкуренции светолюбивых и быстрорастущих трав: кипрея (иван-чая), вейника и др. Травы сменяются зарослями малинника и подростом светолюбивых лиственных деревьев, и лишь под их пологом в тени начинают подрастать молодые елочки. Каждая из этих стадий развития длительнее и устойчивее предыдущей. Процесс восстановления ельника занимает в природе несколько десятилетий.

Для развития биоценозов в ходе сукцессии характерен целый ряд общих закономерностей:

— постепенное увеличение видового разнообразия,

— смена доминирующих видов,

— усложнение цепей питания,

— увеличение в сообществах доли видов с длительными циклами развития,

— усиление взаимовыгодных связей в биоценозах и т. д.

Постепенно нарастают общая биомасса и продукция растений, но также растут и масштабы использования этой продукции в цепях питания. Все это приводит к замедлению темпов изменений и к установлению стабильных экосистем.

В зрелых, устойчивых сообществах все, что наращивают растения, используется гетеротрофами — это главная причина стабилизации экосистем. Если человек изымает продукцию из таких экосистем (например, древесину из зрелых лесов), он неминуемо нарушает их.

На начальных этапах развития биоценозов, пока не сложились цепи питания, в экосистемах создается избыток растительной продукции, и такие биоценозы выгодны человеку.

Деятельность людей постоянно приводит к сменам различных биоценозов — в результате рубок леса, осушения и обводнения земель, выработки торфяников, прокладки дорог и т. д. Частичные или глубокие нарушения экосистем вызывают природные процессы их самовосстановления.

Однако природные возможности не безграничны. Самовосстановление биоценозов  часто тормозится различными внешними причинами. Например, ежегодные разливы рек все время нарушают формирование устойчивых биоценозов на их берегах, и здесь сообщества существуют в постоянно незрелом состоянии. Точно так же постоянная вспашка полей предотвращает восстановление естественной растительности на этой территории. Пустыри могут десятилетиями не заселяться растениями или животными, если какой-либо фактор сильно отклоняется от нормы, например, сильно токсичны вывернутые породы, высока плотность грунта или недостаточно влаги.

Другая причина в нарушении восстановительных возможностей биоценозов — снижение видового разнообразия в окружающей среде. Если неоткуда взяться семенам растений или видам животных, играющим важную роль на соответствующих этапах развития сообществ, экосистема остаётся на менее устойчивой стадии.

Например, при сплошных рубках еловых лесов на больших территориях они зарастают со временем малоценными мелколиственными породами и надолго задерживаются в этом состоянии, так как неоткуда взяться семенам ели.

Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановления экосистем — очень важная задача современной хозяйственной деятельности, когда человек приводит в постоянное движение весь живой покров планеты. Снимая ограничивающие факторы, поставляя соответствующие семена растений и вселяя необходимые виды животных, можно ускорить формирование стабильных сообществ или, наоборот, задержать процессы на нужной нам стадии развития.

Искусственные биоценозы, созданные людьми, занимающимся сельским хозяйством, называются агроценозами. Они включают те же компоненты среды, что и естественные биогеоценозы, обладают большой продуктивностью, но не обладают способностью к саморегуляции и устойчивости, т.к. зависят от внимания к ним человека.

Агроэкосистема (агробиоценоз)

— искусственный, созданный человеком биоценоз, сообщество живых организмов, служащее для получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаемое человеком.

1. В агроэкосистеме живет меньше видов, чем в естественной экосистеме. Поэтому пищевые цепи в агроэкосистеме короткие, неразветвленные, из-за этого круговорот веществ неустойчивый, следовательно, сама агроэкосистема неустойчива. Если человек не будет за ней ухаживать (поливать, удобрять, пропалывать), то она разрушится, например, поле пшеницы зарастет, превратится в луг. Таким образом, естественная экосистема получает энергию только от солнечного света, а агроэкосистема – от Солнца и от человека (основной источник энергии для агроэкосистемы – всё-таки Солнце).

2. В агроэкосистеме живет очень много растений одного вида(монокультура), следовательно, создаются хорошие условия для консументов, питающихся этим видом (вирусов, бактерий, нематод, клещей, насекомых и т.п.). Поэтому в сельском хозяйстве обязательно надо бороться с вредителями. Основные способы:

  • ядохимикаты (плюс – дёшево, минус – уничтожаются естественные враги вредителей, так что их численность может, наоборот, возрасти);
  • биологические методы (использование естественных врагов – наездников против бабочек, божьих коровок против тли и т.п.);
  • севооборот (каждый год на поле выращивается другая культура, чтобы вредители не накапливались в почве)

3. В естественной экосистеме растения своими корнями забирают из почвы минеральные соли, затем растения поедаются консументами, разрушаются редуцентами, и соли возвращаются назад в почву – это замкнутый круговорот веществ. На поле пшеницы урожай собирается и вывозится, и минеральные соли в почву не возвращаются (незамкнутый круговорот веществ). Поэтому в сельском хозяйстве применяют удобрения – минеральные (соли) и органические (навоз).

В агроценозе   (например, ржаного поля) складываются те же пищевые цепи, что и в природной экосистеме: продуценты (рожь и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы). Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек.

Агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т.д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно.

В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком, прежде всего, на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

В агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий.

Таким образом, по сравнению с естественными биогеоценозами  агроценозы:

— имеют ограниченный видовой состав растений и животных,

— не способны к самообновлению и саморегулированию,

— подвержены угрозе гибели в результате массового размножения вредителей или возбудителей болезней

— требуют неустанной деятельности человека по их поддержанию.

 

Тематические задания

А1. Быстрее всего к сукцессии биогеоценоза может привести

1) распространение в нем инфекций

2) повышенное количество осадков

3) распространение инфекционных заболеваний

4) хозяйственная деятельность человека

 

А2. Обычно первыми поселяются на скалах

1) грибы

2) лишайники

3) травы

4) кустарнички

 

А3. Планктон – это сообщество организмов:

1) сидячих                                

2) парящих в толще воды

3) малоподвижных донных    

4) быстроплавающих

 

А4. Найдите неверное  утверждение.

Условие длительного существования экосистемы:

1) способность организмов к размножению

2) приток энергии извне

3) наличие более чем одного вида

4) постоянная регуляция численности видов человеком

 

А5. Свойство экосистемы сохраняться при внешних воздействиях, называют:

1) самовоспроизводством 

2) саморегуляцией

3) устойчивостью              

4) целостностью

 

А6. Стабильность экосистемы повышается, если в ней:

1) сокращается численность хищников и паразитов

2) уменьшается число видов редуцентов

3) увеличивается число видов растений, животных, грибов и бактерий

4) исчезают все растения

 

А7. Наиболее устойчивая экосистема:

1) поле пшеницы 

2) фруктовый сад

3) степь

4) культурное пастбище

 

А8. Основная причина неустойчивости экосистем:

1) несбалансированность круговорота веществ

2) саморазвитие экосистем

3) постоянный состав сообщества     

4) колебания численности популяций

 

А9. Укажите неверное утверждение. Изменение видового состава деревьев в лесной экосистеме определяется:

1) изменениями среды, вызываемыми членами сообщества

2) сменой климатических условий

3) эволюцией членов сообществ

4) сезонными изменениями в природе

 

А10. В ходе длительного развития и смены экосистемы число видов живых организмов, входящих в нее,

1) постепенно уменьшается 

2) постепенно растет

3) остается неизменным       

4) бывает по-разному

 

А11. Найдите неверное утверждение. В зрелой экосистеме

1) популяции видов хорошо воспроизводятся и не замещаются другими видами

2) видовой состав сообщества продолжает изменяться

3) сообщество хорошо приспособлено к окружающим условиям

4) сообщество обладает способностью к саморегуляции

 

А12. Целенаправленно созданное человеком сообщество называют:

1) биоценозом 

2) биогеоценозом

3) агроценозом 

4) биосферой

 

А13. Укажите неверное утверждение. Оставленный человеком агроценоз гибнет, т.к.

1) усиливается конкуренция между культурными растениями

2) культурные растения вытесняются сорняками

3) он не может существовать без удобрений и ухода

4) он не выдерживает конкуренции с природными биоценозами

 

А14. Найдите неверное утверждение. Признаки, характеризующие агроценозы

1) большее разнообразие видов, более сложная сеть взаимосвязей

2) получение дополнительной энергии наряду с солнечной

3) неспособность к длительному самостоятельному существованию

4) ослабление процессов саморегуляции

 

В1. Выберите признаки агроценоза

1) не поддерживают свое существование

2) состоят из малого числа видов

3) повышают плодородие почвы   

4) получают дополнительную энергию

5) саморегулируемые системы               

6) отсутствует естественный отбор

 

В2. Найдите правильную последовательность событий при заселении растительностью скальных пород:

1) кустарники

2) накипные лишайники

3) мхи и кустистые лишайники

4) травянистые растения

 

Источник: biology100.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.