Різноманітність та особливості штучних екосистем

Штучні екосистеми (нообіогеоценозиабосоціоекосистеми) – це сукупність організмів, що живуть у створених людиною умовах. На відміну від екосистеми включає додаткове рівноправне співтовариство, званенооценозом.

Нооценоз – це частина штучної екосистеми, що включає у собі засоби праці, суспільство та продукти праці.

Агроценоз- це біоценоз, штучно створений людиною для своїх цілей з певним рівнем і характером продуктивності.

Наразі агроценозами зайнято близько десяти відсотків суші.

Незважаючи на те, що в агроценозі, як і в будь-якій природній екосистемі, існують обов'язкові трофічні рівні — продуценти, консументи, редуценти, що утворюють типові трофічні мережі, між цими двома типами угруповань існують досить великі відмінності:

1) В агроценоз різко знижено різноманітність організмів. Одноманітність та видову бідність агроценозів людина підтримує спеціальною складною системою агротехнічних заходів. На полях зазвичай культивують один вид рослин, у зв'язку з чим різко збіднюються і тваринне населення, і склад мікроорганізмів ґрунту. Однак навіть найбідніші агроценози включають кілька десятків видів організмів, що належать до різних систематичних та екологічних груп. Наприклад, в агроценоз пшеничного поля, крім пшениці, входять бур'яни, комахи – шкідники пшениці та хижаки, безхребетні – жителі ґрунту та грунтового шару, патогенні гриби та ін.

2) Види, культивовані людиною, підтримуються штучним добором і що неспроможні витримувати боротьбу існування без підтримки людини.

3) Агроекосистеми отримують додаткову енергіюзавдяки діяльності людини, що забезпечує додаткові умови росту рослин, що культивуються.

4) Чиста первинна продукція агроценозу (біомаса рослин) видаляється з екосистеми у вигляді врожаю і не надходить до ланцюга харчування. Часткове споживання її шкідниками всіляко припиняється діяльністю людини. Внаслідок цього грунт збіднюється мінеральними речовинами, необхідними для життєдіяльності рослин. Отже, знову потрібне втручання людини у вигляді внесення добрив.

У агроценозах ослаблена дія природного відбору і діє переважно штучний відбір, спрямований на максимальну продуктивність рослин, необхідних людині, а чи не тих, які краще пристосовані до навколишнім умовам.

Таким чином, агроценози, на відміну від природних систем, не є системами, що саморегулюються, а регулюються людиною. Завданням такого регулювання є підвищення продуктивності агроценозу. Для цього зрошуються посушливі та осушуються перезволожені землі; знищуються бур'яни і тварини, що поїдають урожай, змінюються сорти культивованих рослин і вносяться добрива. Все це створює переваги тільки для рослин, що культивуються.

На відміну природної екосистеми агроценоз нестійкий, він швидко руйнується, т.к. культурні рослини не витримають конкуренції з дикорослими і будуть витіснені.

Для агробіоценозів також характерний крайовий ефект розміщення комах шкідників. Вони концентруються переважно у крайової смузі, а центр поля заселяють меншою мірою. Зазначене явище пов'язане з тим, що в перехідній смузі різко загострюється конкуренція між окремими видами рослин, а це, у свою чергу, знижує в останніх рівень захисних реакцій проти комах.

Саморегуляція та стійкістьекосистем. Динаміка екосистем Циклічні та спрямовані зміни в екосистемах. Алогенні та автогенні зміни. Екологічні сукцесії: їх причини та механізми. Первинні та вторинні сукцесії. Екзо – та ендогенетичні сукцесії. Клімаксу концепції. Поняття дисклімаксу. Циклічний клімакс.

Стійкість екосистеми. Чим більше в екосистемі видів, тим більше там харчових ланцюгів, і тим стійкішим (збалансованим) є кругообіг речовин і сама екосистема. Якщо кількість видів (біологічна різноманітність) зменшується, то екосистема стає нестійкою та втрачає здатність до саморегуляції.

Поступальні зміни у спільноті призводять до зміни одного співтовариства іншим. Причиною подібних змін можуть бути фактори, що тривалий час діють в одному напрямку, наприклад, висихання боліт, що зростає в результаті меліорації, збільшується антропогенне забруднення водойм, посилений випас худоби. Виникаючі при цьому зміни одного біоценозу іншим називаютьекзогенетичними. Якщо при цьому спрощується структура співтовариства, збіднюється видовий склад, знижується продуктивність, то така зміна співтовариства називається дигресією. Однак зміна одного біоценозу іншим може відбутися внаслідок процесів, що відбуваються всередині самої спільноти, внаслідок взаємодії живих організмів між собою. Така зміна називаєтьсяендогенетичною.

Закономірний спрямований процес зміни угруповань в результаті взаємодії живих організмів між собою і навколишнім абіотичним середовищем називаєтьсясукцесією.

Сукцесія як послідовний перехід одного біоценозу в інший в просторі або в часі, що супроводжується зміною станів і властивостей всіх його компонентів, може виникнути якпід впливом природних чинників, і під впливом людини. У зв'язку з цим розрізняють кілька форм сукцесії:антропогенну,пірогенну,катастрофічнута ін.

Антропогенна сукцесія- це послідовна зміна біоценозів, що спадкоємно виникає на тому самому біотопі під впливом господарської діяльності людини, його прямим або непрямим впливом на екосистему. Наприклад, вирубування лісу, загазованість атмосфери тощо.

Пирогенна сукцесія- це зміна біоценозів внаслідок пожеж, незалежно від їхньої причини (природні або з вини людини).

Катастрофічна сукцесія- це сукцесія, що відбувається внаслідок катастрофічних для екосистеми подій: видування сильними вітрами, незвичайний паводок, масове розмноження шкідників та ін.

Сукцесії у природі різномаштабні. Ієрархічність в організації спільнот проявляється в ієрархічності сукцесійних процесів: більші перетворення біогеоценозів складаються з дрібніших. Навіть у стабільних екосистемах із добре відрегульованим кругообігом речовин постійно здійснюється безліч локальних сукцесійних змін, що підтримують складну внутрішню структуру співтовариств.

Сукцесія є односпрямованою зміною рослинної спільноти, що викликається внутрішніми або зовнішніми причинами, що закінчується клімаксовим фітоценозом. Сукцесія не призводить до утворення нового фітоценозу, а є повторенням фітоценозів, що вже раніше існували.

Типи сукцесій рослинності:

автогенні сукцесії - сукцесії, обумовлені внутрішніми причинами
сингенез - сукцесії, спричинені взаємовідносинами між рослинами
ендоекогенез - сукцесії, викликані зміноюумов місцеперебування
алогенні сукцесії - сукцесії, викликані зовнішніми по відношенню до фітоценозу причинами
гейтогенез - локальні зміни конкретних фітоценозів
гологенез - зміни фітоценозів у межах усього ландшафту

Екологічна система, як і живі організми, з часом змінюється, тобто виявляє здатність до розвитку.

Сукцесія відбувається під впливом спільноти живих організмів, що викликають зміни у навколишньому середовищі.

Екологічну сукцесію можна визначити як процес послідовної та закономірної зміни біогеоценозів.

При освоєнні організмами територій, на яких раніше не існувало живі істоти (наприклад, островів в океані, що утворилися в результаті підводного виверження вулкана), говорять про первинну сукцесію. Вона триває досить довго — упродовж сотень та тисяч років. Спочатку на голій скелі поселяються найневибагливіші організми — лишайники та мохи. Завдяки їх відмиранню (з покоління в покоління), а також руйнуванню поверхневого шару скелі формується (ще тонкий поки що) ґрунтовий шар. На ньому вже можуть рости інші рослини - вищі трав'янисті. Зі збільшенням ґрунтового шару тут з'являються чагарники та дерева, різні безхребетні та хребетні тварини. Відбувається утворення лісового біогеоценозу — складнішої (за видовим складом) та стійкої екосистеми.

Вторинна сукцесія відбувається на місці, де раніше вже існував біогеоценоз, але був знищений внаслідок якоїсь катастрофи (лісова пожежа, виверження вулкана). Вона протікає набагато швидше ніж первинна. Для цього процесу буває достатньо кількох десятків років. Прикладом вторинної сукцесії може бути відновлення тайгового біогеоценозу після пожежі. На місці згарищатак сильно змінені умови (наприклад, мінеральний склад ґрунтів), що перші роки тут здатні рости лише певні види трав (вейник, іван-чай). Згодом з'являються численні чагарники і зрештою дерев'яні форми - листяні (світлолюбні), а потім і хвойні (ялинові, ялицеві), які потребують тіні для нормального розвитку їхнього підросту. Таким чином, у ході вторинної екологічної сукцесії відбувається відновлення дома пожежі вихідного, тайгового біогеоценозу.

При цьому послідовні спільноти, які змінюють одне одного, називаються серіями чи стадіями. Кінцевим результатом сукцесії буде стан стабілізованої екосистеми -клімакс(клімакс - сходи, "зрілий ступінь", гр.).

антропогенний субклімакс, порушений клімакс, тривалий субклімаксний стан спільноти, породжений діяльністю людини та свідчить про її безгосподарність (наприклад, пустельна спільнота у степу, що виникла через перевипас рослинності).

(Від лат. негативної приставки dis і клімаксу) - рослинність дигресивного ряду змін клімаксу; напр., стійка пасовища на місці зведеного лісу.

36. Біологічна різноманітність – найцінніший ресурс планети. Збереження природних екосистем.

Біологічна різноманітність - існування численних видів рослин і тварин - неодмінна умова для виживання людини. На захист та збереження різноманітних видів тварин і рослин та їх довкілля спрямована Конвенція Організації Об'єднаних Націй про біологічну різноманітність (1992 рік), до якої приєдналися 190 країн. Конвенція зобов'язує держави зберігати біорізноманіття, забезпечувати його сталий розвиток та передбачає сумлінний та справедливий розподіл вигод відвикористання генетичних ресурсів Її Картахенський протокол, який набув чинності у 2003 році, спрямований на забезпечення безпечного використання генетично модифікованих організмів, підписали нині 143 країни.

Захист видів, що зникають, забезпечений прийнятою в 1973 році Конвенцією про міжнародну торгівлю видами дикої флори та фауни, що знаходяться під загрозою зникнення, реалізацією якої займається ЮНЕП. 172 держави-учасниці Конвенції проводять періодичні зустрічі щодо оновлення списку видів рослин і тварин або продуктів рослинного та тваринного походження, таких як слонова кістка, які підлягають охороні шляхом введення квот на видобуток або повної її заборони. Боннська конвенція щодо збереження мігруючих видів диких тварин 1979 року та ряд суміжних угод спрямовані на збереження диких тварин, які мігрують по землі, воді та повітрі, та довкілля їх проживання. 104 держави є учасниками цієї Конвенції.

Програма ЮНЕСКО «Людина та біосфера» займається питаннями розробки, в рамках природничих та суспільних наук, основи для сталого використання та збереження біологічного розмаїття, а також покращення ставлення людей до навколишнього середовища у всьому світі. Програма стимулює проведення міждисциплінарного дослідження, припускаючи наявність демонстраційного етапу та організацію підготовки з використанням біосферних заповідників як живі лабораторії для вивчення сталого розвитку.

Кислотні дощі. «кислотні дощі», що викликаються викидом діоксиду сірки промисловими підприємствами, значно скоротилися на великій частині території Європи та Північної Америки завдяки Конвенції про транскордонне забруднення повітря на великі відстані 1979 року. Конвенція, до якої приєдналася 51 держава,регулюється Європейською економічною комісією ООН. Її охоплення помітно розширилося з прийняттям восьми протоколів з таких питань, як боротьба з приземним озоном, стійкими органічними забруднювачами, важкими металами, а також щодо подальшого скорочення викидів сірки, викидів летких органічних сполук та обмеження викидів оксидів азоту.

Небезпечні відходи та хімічні речовини. Для регулювання питання про мільйони тонн токсичних відходів, які щорічно перетинають національні кордони, держави-члени у 1989 році погодили Базельську конвенцію про контроль за транскордонним перевезенням небезпечних відходів та їх видаленням, реалізацію якої здійснює ЮНЕП. Цей Договір, до якого приєдналися 170 держав, був підкріплений у 1995 році забороною на вивезення токсичних відходів у країни, що розвиваються, які часто не володіють технологіями для їх безпечної утилізації. У 1999 році уряди прийняли Базельський протокол про відповідальність і компенсацію за збитки щодо фінансової відповідальності у разі незаконного скидання або випадкового розливу небезпечних відходів.