Ecosisteme naturale și artificiale. Agrocenoza - ce este? Structură și caracteristici

După ce ați analizat aceste subiecte, ar trebui să puteți:

1. Oferiți definiții: „ecologie”, „factor ecologic”, „fotoperiodism”, „nișă ecologică”, „habitat”, „populație”, „biocenoză”, „ecosistem”, „producător”, „consumator”, „reductor”, „succesiune”, „agrocenoză”.
2. Dați exemple de reacții fotoperiodice ale plantelor și, dacă este posibil, ale animalelor.
3. Explicați diferența dintre habitatul unei populații și nișa acesteia. Dați exemple pentru fiecare dintre aceste concepte.
4. Comentați legea lui Shelford și puteți construi un grafic al dependenței organismelor de factorii de mediu abiotici.
5. Descrieți un exemplu de succes metoda biologică combaterea dăunătorilor.
6. Explicați cauzele exploziei populației și posibilele consecințe, precum și importanța scăderii fertilității, care urmează de obicei scăderii mortalității.
7. Construiți o diagramă a lanțului alimentar; indicați corect nivelul de trafic al fiecărei componente a unui ecosistem dat.
8. Construiți o diagramă a unui ciclu simplu cu următoarele elemente: oxigen, azot, carbon.
9. Descrieți evenimentele care apar atunci când lacul este crescut; după despăduriri.
10. Evidențiați diferențele dintre agrocenoză și biocenoză.
11. Explicați sensul și structura biosferei.
12. Explicați cum agricultură, utilizarea combustibililor fosili și producția de materiale plastice contribuie la poluarea mediului și propun măsuri pentru a preveni acest lucru.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. „Biologie generală”. Moscova, „Educație”, 2000

• Subiectul 18. "Habitat. Factori de mediu." Capitolul 1; pp. 10-58
• Tema 19. "Populații. Tipuri de relații între organisme." capitolul 2 §8-14; p. 60-99; capitolul 5 § 30-33
• Subiectul 20. „Ecosisteme”. capitolul 2 §15-22; pp. 106-137
• Tema 21. "Biosfera. Cicluri de substanțe." capitolul 6 §34-42; pp. 217-290

Munca practica

„Descriere comparativă a sistemului natural și a agroecosistemului.”

Poartă:continuați să dezvoltați capacitatea de a compara pe baza analizei biogeocenozei și agrocenozei naturale; explicați motivele asemănărilor și diferențelor identificate.

2. Completați tabelul „Comparația sistemului natural (biogeocenoză) și agroecosistem”.

Comparația biogeocenozei și agrocenozei.

3. Conform criteriilor și cifrelor de comparație, faceți descriere scurta iaz ecosistem

Găsiți exemple de relații între organisme care locuiesc în ecosistem (prădare, concurență, simbioză ... etc.) ilustrând răspunsul cu exemple adecvate

Pentru a descrie 2-3 lanțuri alimentare care probabil au loc într-un ecosistem dat

Dați exemple de 2-3 adaptări ale organismelor vegetale sau animale la lipsa de acțiune a oricărui factor abiotic

Dați exemple de producători, consumatori și descompunători ai acestor ecosisteme

Agroecosisteme sau agrocenoze.

Activitatea economică a oamenilor este un factor puternic în transformarea naturii. Ca urmare a acestei activități, se formează biogeocenoze deosebite. Acestea includ, de exemplu, agrocenozele, care sunt biogeocenoze artificiale rezultate din agricultură activitatea economică uman. Exemple sunt pajiști, câmpuri, pășuni create artificial. Când creează astfel de biogeocenoze, o persoană folosește pe scară largă o varietate de practici agricole: însămânțarea ierburilor extrem de productive, regenerarea (cu umiditate excesivă), fertilizarea, diverse metode de cultivare a solului, uneori irigarea artificială etc. Numărul de biogeocenoze create poate include și parcuri, livezi și câmpuri de boabe, plantații forestiere etc.

Atunci când se creează biogeocenoze artificiale, este necesar să se ia în considerare mai pe deplin formele de relații care se dezvoltă în astfel de comunități între componentele lor și sol. Este deosebit de important să se țină seama de proprietățile solului, de necesitatea protejării acestuia împotriva distrugerii de către vânt și apă (eroziune), păstrarea structurii naturale și a integrității acoperirii solului etc.

Numărul mare de plante ale unei specii în zone întinse poate duce la faptul că insectele care se hrănesc cu aceste plante, care erau rare în biogeocenozele naturale, se înmulțesc puternic și devin dăunători periculoși ai culturilor cultivate. De exemplu, gărgărița sfeclei din pajiștile naturale se hrănește cu câteva specii de plante din familia boragei, fără a le provoca mult rău. Situația s-a schimbat radical când sfecla de zahăr a fost introdusă în cultură, care ocupa zone întinse. Gărgărița „inofensivă” a sfeclei a devenit un dăunător în masă al uneia dintre cele mai importante culturi agricole.

Biogeocenozele artificiale create de om necesită o atenție neobosită și o intervenție activă în viața lor. Cu o tehnologie agricolă ridicată și luând în considerare interacțiunea componentelor agrocenozei, acestea pot fi extrem de productive, cum ar fi terenuri artificiale de pajiști, plantații forestiere etc.

Alături de similitudini, există diferențe între biogeocenozele naturale și artificiale, care sunt importante de luat în considerare în activitatea economică umană.

Biogeocenozele naturale sunt de obicei compuse dintr-un număr mare de specii. Sunt sisteme ecologice care se formează în natură sub influență selecție naturală... Acesta din urmă respinge toate formele de organisme slab adaptate. Rezultatul este un sistem ecologic complex, relativ persistent, capabil de autoreglare. În biogeocenozele naturale, circulația substanțelor are loc, în urma căreia substanțele consumate de plante revin în sol.

În biogeocenozele artificiale artificiale - agrocenoze - componentele sunt selectate pe baza valorii economice. Factorul principal aici nu este selecția naturală, ci artificială. Prin selecția artificială și alte măsuri agrotehnice, o persoană caută să obțină o productivitate biologică maximă (randament). În biogeocenozele artificiale, o parte semnificativă a substanțelor nutritive este îndepărtată din sistem odată cu recoltarea și ciclul natural al substanțelor nu se realizează. Există o diversitate redusă de specii incluse în agrocenoză, deoarece de obicei se cultivă una sau mai multe specii (soiuri) de plante, ceea ce duce la o epuizare semnificativă a compoziției speciilor de animale, ciuperci și bacterii. În agrocenoze, există și o capacitate redusă plante cultivate rezista concurenților și dăunătorilor. Speciile cultivate sunt atât de puternic schimbate prin selecție în favoarea omului, încât fără sprijinul său nu pot rezista luptei pentru existență.

În biogeocenozele naturale, soarele este sursa de energie. În agrocenoze, împreună cu această sursă (naturală) de energie, o persoană aplică îngrășăminte, fără de care nu se poate realiza o productivitate biologică ridicată. Agrocenozele sunt întreținute de oameni prin cheltuieli mari de energie (energia musculară a oamenilor și animalelor, funcționarea mașinilor agricole, energia asociată a îngrășămintelor, costurile irigării suplimentare etc.). Astfel, ele există și oferă o productivitate biologică ridicată datorită intervenției continue și sprijinului uman, fără a căror participare nu pot exista.

Ecosistemul iazului.

Ecosistemul acvariului.

Ecosistemele sunt unul dintre conceptele cheie ale ecologiei, care este un sistem care include mai multe componente: o comunitate de animale, plante și microorganisme, un habitat caracteristic, un întreg sistem de relații, datorită căruia se realizează schimbul de substanțe și energii.

În știință, există mai multe clasificări ale ecosistemelor. Unul dintre ei împarte toate ecosistemele cunoscute în două clase mari: naturale, create de natură și artificiale - cele create de om. Să luăm în considerare fiecare dintre aceste clase mai detaliat.

Ecosistemele naturale

După cum sa menționat mai sus, ecosistemele naturale și naturale s-au format ca urmare a acțiunii forțelor naturii. Acestea se caracterizează prin:

• Relația strânsă a substanțelor organice și anorganice
• Un cerc complet, închis al circulației substanțelor: începând de la apariția materiei organice și terminând cu descompunerea și descompunerea acesteia în componente anorganice.
• Reziliență și capacitate de auto-vindecare.

Toate ecosistemele naturale sunt definite de următoarele caracteristici:

• 1. Structura speciilor: numărul fiecărei specii de animale sau plante este reglementat de condițiile naturale.
  2. Structura spațială: toate organismele sunt dispuse într-o ierarhie strictă orizontală sau verticală. De exemplu, într-un ecosistem forestier, nivelurile se disting clar, într-un ecosistem acvatic, plasarea organismelor depinde de adâncimea apei.
  3. Substanțe biotice și abiotice... Organismele care alcătuiesc ecosistemul sunt împărțite în anorganice (abiotice: lumină, aer, sol, vânt, umiditate, presiune) și organice (biotice - animale, plante).
  4. La rândul său, componenta biotică este împărțită în producători, consumatori și distrugători. Producătorii includ plante și bacterii, care folosesc lumina soarelui și energia pentru a crea materie organică din substanțe anorganice. Consumatorii sunt animale și plante carnivore care se hrănesc cu această materie organică. Distrugătorii (ciuperci, bacterii, unele microorganisme) sunt coroana lanțului alimentar, deoarece produc procesul opus: materia organică este transformată în substanțe anorganice.

Limitele spațiale ale fiecărui ecosistem natural sunt foarte condiționate. În știință, este obișnuit să se definească aceste limite prin contururile naturale ale reliefului: de exemplu, o mlaștină, lac, munți, râuri. Dar, în ansamblu, toate ecosistemele care alcătuiesc învelișul biologic al planetei noastre sunt considerate deschise, deoarece interacționează cu mediul și spațiul. În cea mai generală imagine, imaginea arată astfel: organismele vii primesc energie din mediul înconjurător, din spațiu și din substanțele terestre, iar la ieșire - roci și gaze sedimentare, care ajung în cele din urmă în spațiu.

Toate componentele ecosistemului natural sunt strâns legate. Principiile acestei legături durează ani, uneori secole. Dar tocmai de aceea devin atât de stabile, deoarece aceste conexiuni și condiții climatice determină speciile de animale și plante care trăiesc într-o anumită zonă. Orice dezechilibru dintr-un ecosistem natural poate duce la dispariția sau atenuarea acestuia. O astfel de încălcare poate fi, de exemplu, despădurirea, exterminarea populației uneia sau altei specii de animale. În acest caz, lanțul alimentar este întrerupt imediat, iar ecosistemul începe să „eșueze”.

Apropo, introducerea de elemente suplimentare în ecosisteme o poate perturba. De exemplu, dacă o persoană începe să reproducă animale în ecosistemul selectat care nu erau acolo inițial. O confirmare izbitoare a acestui fapt este creșterea iepurilor în Australia. La început a fost benefic, deoarece într-un mediu atât de fertil și excelent pentru reproducere condiții climatice, iepurii au început să se reproducă într-un ritm incredibil. Dar până la urmă totul s-a prăbușit. Nenumărate hoarde de iepuri au devastat pășunile unde pășeau odată oile. Numărul de oi a început să scadă. Și o persoană primește mult mai multă mâncare de la o oaie decât de la 10 iepuri. Acest incident a devenit chiar un proverb: „Iepurii au mâncat Australia”. A fost nevoie de un efort incredibil al oamenilor de știință și de mulți bani pentru a scăpa de populația de iepuri. Nu a fost posibilă exterminarea completă a populației lor în Australia, dar numărul lor a scăzut și nu a mai amenințat ecosistemul.

Ecosisteme artificiale

Ecosistemele artificiale sunt numite comunități de animale și plante care trăiesc în condițiile pe care oamenii le-au creat pentru ele. Se mai numesc noobiogeocenoze sau socioecosisteme. Exemple: câmp, pășune, oraș, societate, nava spatiala, grădină zoologică, grădină, iaz artificial, rezervor.

Cel mai exemplu simplu ecosistemul artificial este acvariul. Aici, habitatul este limitat de pereții acvariului, afluxul de energie, lumină și substanțe nutritive este realizat de către o persoană, el reglând și temperatura și compoziția apei. Numărul de locuitori este, de asemenea, stabilit inițial.

Prima caracteristică: toate ecosisteme artificiale sunt heterotrofe, adică consumul de mâncare pregătită. Luați ca exemplu un oraș - unul dintre cele mai mari ecosisteme create de om. Afluxul de energie creată artificial (gazoduct, electricitate, alimente) joacă un rol imens aici. În același timp, astfel de ecosisteme se caracterizează printr-un randament ridicat de substanțe toxice. Adică, acele substanțe care în ecosistemul natural servesc ulterior pentru producerea materiei organice devin adesea inutilizabile în cele artificiale.

Încă unul trăsătură distinctivă ecosisteme artificiale - un ciclu metabolic deschis. Luați, de exemplu, agroecosistemele, care sunt cele mai importante pentru oameni. Acestea includ câmpuri, livezi, grădini de legume, pășuni, ferme și alte terenuri agricole, pe care o persoană creează condiții pentru îndepărtarea produselor de consum. O persoană scoate o parte din lanțul alimentar din astfel de ecosisteme (sub formă de cultură) și, prin urmare, lanțul alimentar devine distrus.

A treia diferență între ecosistemele artificiale și cele naturale este deficitul lor de specii.... Într-adevăr, o persoană creează un ecosistem de dragul reproducerii uneia (mai rar mai multe) specii de plante sau animale. De exemplu, într-un câmp de grâu, toți dăunătorii și buruienile sunt distruse, numai grâul este cultivat. Acest lucru face posibilă obținerea cea mai bună recoltă... Dar, în același timp, distrugerea organismelor „dezavantajoasă” pentru oameni face ecosistemul instabil.

Caracteristici comparative ale ecosistemelor naturale și artificiale

Este mai convenabil să prezentați o comparație a ecosistemelor naturale și a socioecosistemelor sub forma unui tabel:

Ecosisteme agricole (agroecosisteme)

Scopul principal al sistemelor agricole create este utilizarea rațională a acestora resurse biologice,care sunt direct implicați în sfera activității umane - surse produse alimentare, materii prime tehnologice, droguri... Aceasta include, de asemenea, speciile special cultivate de oameni care sunt obiecte de producție agricolă: piscicultură, creșterea blănurilor, cultivarea specială a culturilor forestiere, precum și speciile utilizate pentru tehnologiile industriale.

Agroecosistemele sunt create de oameni pentru a obține un randament ridicat - producția pură de autotrofe. Rezumând tot ceea ce sa spus deja despre agroecosisteme, subliniem următoarele diferențe principale față de cele naturale (Tabelul 10.2):

1. Diversitatea speciilor este redusă brusc la acestea: o scădere a speciilor de plante cultivate reduce, de asemenea, diversitatea speciilor populației animale din biocenoza; diversitatea speciilor de animale crescute de oameni este neglijabilă în comparație cu cele naturale; Pășunile cultivate (cu supra-însămânțarea ierburilor) sunt similare în diversitatea speciilor cu câmpurile agricole.

2. Speciile de plante și animale cultivate de oameni „evoluează” datorită selecției artificiale și sunt necompetitive în lupta împotriva speciilor sălbatice fără sprijin uman.

3. Agroecosistemele primesc energie suplimentară, subvenționată de oameni, pe lângă energia solară.

4. Produsele pure (culturile) sunt îndepărtate din ecosistem și nu intră în lanțul alimentar al biocenozei, iar utilizarea parțială a acestuia de către dăunători, pierderile din timpul recoltării, care pot intra și în lanțurile alimentare naturale, sunt suprimate în orice mod posibil de către oameni.

5. Ecosistemele de câmpuri, livezi, pășuni, grădini de legume și alte agrocenoze sunt sisteme simplificate întreținute de oameni în primele etape ale succesiunii și sunt la fel de instabile și incapabile de autoreglare ca și comunitățile naturale de pionieri și, prin urmare, nu pot exista fără sprijinul uman.

Tabelul 10.2

În agrocenoze, o creștere excesivă a anumitor specii apare mult mai des, numită de Ch. Elton „explozie ecologică”. Din istorie sunt cunoscute, de exemplu, „explozii ecologice”: în secolul trecut, ciuperca phytophthora a distrus cartofii în Franța și a provocat foamete, iar gândacul Colorado a răspândit în America până în Oceanul Atlantic și la începutul secolului al XX-lea. . pătruns în Europa de Vest, în anii 40. - în partea europeană a Rusiei. În perioada dificilă de după război, acest gândac ne-a „curățat” literalmente câmpurile, deoarece nu eram pregătiți pentru invazia sa.

Pentru a preveni apariția unor astfel de fenomene, este necesar să se regleze artificial numărul de dăunători prin suprimarea rapidă a celor care doar încearcă să scape de sub control. În același timp, opinia unei persoane nu coincide adesea cu „opinia” naturii cu privire la numărul excesiv al acestui sau acelui dăunător. Deci, din punctul de vedere al selecției naturale, stabilizarea numărului moliei de mere la un anumit nivel nu dăunează existenței mărului ca specie, dar o persoană are nevoie de fructe mult mai calitative pentru nutriție. Prin urmare, în practica agricolă, el folosește astfel de mijloace pentru a suprima numărul de dăunători și într-o cantitate atât de mare încât acestea afectează de multe ori mai puternic decât regulatorii naturali abiotici și biotici.

Simplificarea mediului natural al unei persoane, din punct de vedere ecologic, este foarte periculoasă. Prin urmare, este imposibil să se transforme întregul peisaj într-un peisaj agricol, este necesar să se păstreze și să crească diversitatea acestuia, lăsând arii protejate neatinse care ar putea fi o sursă de specii pentru comunitățile care se recuperează în rânduri succesive.

- aceasta este interacțiunea naturii vii și neînsuflețite, care constă din organisme vii și sfera locuinței lor. Sistem ecologic este un echilibru și o conexiune pe scară largă care vă permite să mențineți o populație de specii de viețuitoare. În vremea noastră, există ecosisteme naturale și antropice. Diferențele dintre ele sunt că prima este creată de forțele naturii, iar cea de-a doua cu ajutorul omului.

Valoarea agrocenozei

Agrocenoza este un ecosistem creat de mâinile omului pentru a obține recolte, animale și ciuperci. Agrocenoza se mai numește și agroecosistem. Exemple de agrocenoză sunt:

• mere și alte livezi;
• câmpuri de porumb și floarea soarelui;
• pășuni de vaci și oi;
• podgorii;
• grădini de legume.

O persoană, datorită satisfacerii nevoilor sale și creșterii populației din timpuri recente forțat să schimbe și să distrugă ecosistemele naturale. Pentru a raționaliza și a crește volumul culturilor agricole, oamenii creează agroecosisteme. În prezent, 10% din toate terenurile disponibile sunt ocupate de terenuri pentru cultivarea culturilor, iar 20% - pășuni.

Diferența dintre ecosistemele naturale și agrocenoză

Principalele diferențe dintre agrocenoză și ecosistemele naturale sunt:

• culturile create artificial nu pot concura în lupta împotriva speciilor sălbatice și;
• agroecosistemele nu sunt adaptate la recuperarea de sine și sunt complet dependente de o persoană și fără ea slăbesc și mor rapid;
• un număr mare de specii din agroecosistem contribuie la dezvoltarea pe scară largă a virușilor, bacteriilor și insectelor dăunătoare;
• în natură, există mult mai multă varietate de specii, spre deosebire de culturile crescute de om.

Parcele agricole create artificial trebuie să fie sub control uman deplin. Dezavantajul agrocenozei este creșterea frecventă a populațiilor de dăunători și ciuperci, care nu numai că dăunează culturii, dar pot și să înrăutățească mediul. Dimensiunea populației unei culturi într-o agrocenoză crește numai prin utilizarea:

• combaterea buruienilor și dăunătorilor;
• irigarea zonelor uscate;
• uscarea terenului înundat;
• înlocuirea soiurilor de cultură;
• îngrășăminte cu substanțe organice și minerale.

În procesul de creare a unui agroecosistem, omul a construit etape de dezvoltare complet artificiale. Recuperarea solurilor este foarte populară - un set extins de măsuri care vizează îmbunătățirea condițiilor naturale pentru a obține cel mai înalt nivel de randament posibil. Doar o abordare științifică corectă, controlul condițiilor solului, nivelurilor de umiditate și îngrășămintelor minerale pot crește productivitatea unei agrocenoze în comparație cu un ecosistem natural.

Consecințele negative ale agrocenozei

Este important ca omenirea să mențină un echilibru între ecosistemele agro și naturale. Oamenii creează agroecosisteme pentru a crește cantitatea de alimente și a le folosi pentru industria alimentară. Cu toate acestea, crearea de agroecosisteme artificiale necesită teritorii suplimentare, astfel încât oamenii deseori ară pământul și astfel distrug ecosistemele naturale deja existente. Acest lucru supără echilibrul speciilor sălbatice și cultivate de animale și plante.

Al doilea rol negativ îl joacă pesticidele, care sunt adesea folosite pentru combaterea dăunătorilor din agroecosisteme. Aceste produse chimice prin apă, aer și dăunători de insecte pătrund în ecosistemele naturale și le poluează. În plus, utilizarea excesivă a îngrășămintelor pentru agroecosisteme provoacă și apele subterane.