Агроэкосистемы занимают примерно 10% всей поверхности суши (1,2 млрд. га) и дают человечеству около 90% всей пищевой энергии. Биологическая продуктивность их выше, но устойчивость ниже, чем у природных экосистем.[ ...]
Агроэкосистемы специфичны не только с точки зрения круговорота веществ. Энергетический цикл в них также складывается иначе, чем в природе. Если естественные энергетические процессы происходят в двух поясах — ’’зеленом” и ’’коричневом” — и обусловлены притоком солнечной энергии, то для агроэкосистем характерно значительное внешнее энергетическое воздействие со стороны обрабатывающих машин и агрегатов. Их использование в рамках технологии возделывания культуры по существу обеспечивает специализацию агроэкосистемы и рост ее продуктивности. По анализу Ю. Одума увеличение энергозатрат на гектар пашни от 0,7 до 7,5 кВт приводит к увеличению урожаев от 2 до 9т/га. Из сказанного следует, что для исследования продукционного процесса агроэкосистем необходимо развитие системного подхода. Опишем структуру сезонной модели агрофитоценоза пшеницы. Детальное описание модели, включая систему дифференциальных уравнений и обоснование метода их интегрирования, содержится в [1, 18]. Посев пшеницы можно с достаточной степенью точности рассматривать как составленный растениями, равномерно размещенными на некоторой площади. Внешние условия наряду с воздействиями со стороны вредителей, болезней и сорняков определяют динамику ростра и развития растений пшеницы и в конечном счете определяют уровень,урожая и его качество. С другой стороны, сами растения в процессе вегетации изменяют среду своего обитания, оказывают влияние на динамику влаго- и теплообмена в почве и приземном воздухе, изменяют радиационный, газовый режим и т.д. Поэтому комплексная модель продуктивности посевов должна включать в себя взаимосвязанные описания процессов, происходящих как в самих растениях, так и в среде их обитания.[ ...]
Агроэкосистемы с преобладанием зерновых культур существуют не более 1 года, многолетних трав — 3—4 года, плодовых культур.— 20—30 лет, а затем они распадаются и отмирают. Полезащитные лесные полосы также относятся к агроэкосистемам. В степной зоне они существуют 30 и более лет. Однако без поддержки человеком (рубки, ухода, дополнения и пр.) они постепенно «дичают», превращаясь в естественные экосистемы, или погибают.[ ...]
Агроэкосистемы имеют некоторые черты, роднящие их с природными экосистемами. Это сходство обусловлено тем, что развитие и рост культурных растений в период вегетации происходит под действием солнечной энергии, как и в природных экосистемах. Однако для функционирования агроэкосистем кроме энергии солнечного света необходимы дополнительные виды энергии, связанные с проведением сева и уборки урожая, обработкой почвы, применением минеральных удобрений и пестицидов.[ ...]
Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища).[ ...]
Агроэкосистема — автотрофная зеленая система — отличается от естественных экосистем (лес, луг, поляна) введением дополнительной энергии, она воздействует на естественные экосистемы и перерабатывает их. Сельское хозяйство использует примерно 30% свободной от льда суши планеты, из них около 10% занимают пахотные земли, а около 20% - пастбища.[ ...]
Агроэкосистемы создаются человеком для получения высоких урожаев, и поэтому их продуктивность выше биологической продуктивности природных биогеоценозов, хотя в значительной степени зависит от экономических и технических возможностей человека. Кроме того, при создании агроэкосистемы человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении. Зачастую человек создает сильно упрощенную монокультурную систему с господством популяций одного вида растений или животных. Примерами таких монокультурных систем является посадка хлопчатника, риса, чайного куста, винограда.[ ...]
АГРОЭКОСИСТЕМА (син. сельскохозяйственная экосистема, А.) — автотрофная антропогенная экосистема, объединяющая участок территории (географический ландшафт), занятый сельскохозяйственным предприятием. В состав А. входят почвы с их населением (животные, водоросли, грибы, бактерии), поля-агроценозы, скот, фрагменты естественных и полуестественных экосистем (леса, естественные кормовые угодья, болота, водоемы), человек.[ ...]
Агроэкосистемы не только своеобразны по своей внутренней структуре, но и оказывают существенное влияние на окружающие биоценозы. Определенная «пульсация» биомассы, микроклимата и других параметров, связанная с «календарем» сельскохозяйственной деятельности, вызывает приток ряда видов в агроэкосистемы извне в период накопления биомассы и обратную эмиграцию их в окружающие угодья в периоды машинной обработки полей и особенно уборки урожая. Эго вносит существенные поправки в циклы годовой жизнедеятельности и динамики численности ряда видов насекомых, грызунов и других животных.[ ...]
АГРОЭКОСИСТЕМА (агробиоценоз) - неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема с целью производства сельскохозяйственной продукции (поля, пастбища, огороды, сады, виноградники и др.). По сравнению с естественными биоценозами агроэкосистемы имеют отличия: в них резко снижено разнообразие живых организмов; виды, культивируемые человеком, поддерживаются искусственным отбором и обладают слабо выраженными механизмами саморегуляции; получают дополнительный поток энергии благодаря деятельности человека и т.п. Как правило, агроэкосистемы характеризуются высокой биологической продуктивностью по сравнению с природными экосистемами. Так, чистая первичная продукция естественных биоценозов умеренной зоны составляет для лесов 600-2500 г/м2 год, для степей - 150-1500 г/м2, а для возделываемых земель - до 4000 г/м2, в частности для сахарного тростника на Гавайских островах - до 7000 г/м2 в год (Уиттекер, 1980).[ ...]
Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции авто-трофов (урожая). В них, так же, как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т.д.) и редуценты (грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.[ ...]
В агроэкосистемы доиндустриального типа дополнительно вкладывается около 2ГДЖ/га в год, в многоотраслевое хозяйство развитых стран — 12—15, а в интенсивные механизированные агроэкосистемы развитых стран — 15—20 ГДЖ/га в год.[ ...]
Такие агроэкосистемы (агробиоценозы) можно уподобить сельскохозяйственным фермам, основанным на экологизации производства.[ ...]
Основу агроэкосистемы составляет культурный фитоценоз — многолетние и однолетние травы, зерновые колосовые сплошного сева, пропашные и др., — который пополняется сообществами насекомых-опылителей, животных и птиц.[ ...]
АГРОЦЕНОЗ (АГРОЭКОСИСТЕМА) — искусственная экологическая система (биогеоценоз), основные функции (прежде всего продуктивность) которой поддерживаются системой агрохимических мероприятий (вспашка, внесение удобрений, обработка ядохимикатами и т. д.). Без поддержки человека А. быстро распадается, возвращается в естественное состояние.[ ...]
Воздействия на агроэкосистемы будут весьма сложными и неоднозначными. Вследствие увеличения концентрации углекислого газа несколько возрастут величины фотосинтеза и, возможно, урожай. В районах, где земледелие лимитируется притоком тепла (например, в России и Канаде), вероятность повышения урожая увеличится. В аридных и семиаридных районах, где оно ограничено наличием доступной для растений влаги, изменение климата отразится неблагоприятным образом. Потребности в воде для орошения найдут серьезную конкуренцию с другими потребителями водных ресурсов - промышленностью и коммунальным водоснабжением. Более высокие температуры воздуха будут способствовать ускорению естественного разложения органического вещества почвы, снижая ее плодородие. Вероятность распространения вредителей и болезней растений увеличится.[ ...]
Ф.-вредители играют важную роль в агроэкосистемах и при неконтролируемой плотности могут резко снижать урожай. ФИТОЦЕНОЗ - см. Растительное сообщество. ФЛУКТУАЦИИ (экосистем)-см. Циклические изменения экосистем.[ ...]
Смягчить пагубное влияние И. на биоту агроэкосистемы может интегрированный метод защиты растений и использование быстро разрушающихся И. избирательного действия, поражающих определенные виды вредителей. Тем не менее, в перспективе желательно отказаться от И. и применять только биологические методы защигЛы растений.[ ...]
| Структура функциональных связей в агроэкосистеме |  |
Агроэкология — это научная дисциплина об агроэкосистемах, под которыми понимают вторичные, измененные при сельскохозяйственном производстве, экосистемы (поля, занятые сельскохозяйственными культурами, сады, огороды и т. п.).[ ...]
Эрозия в масштабах поля может оказывать в агроэкосистеме влияние на участки, расположенные от водораздела на значительном расстоянии. Это определяется тем, что смытая почва должна где-то скапливаться. Эрозия оказывает вредное воздействие также на озера и реки.[ ...]
А. повышает общее биологическое разнообразие агроэкосистемы, так как в лесах находят экологические ниши насекомые-энтомофаги и птицы, контролирующие плотность популяций вредителей (см. Система полезных симбиотических связей).[ ...]
С.р. играют важную роль в круговороте веществ в агроэкосистемах. С одной стороны, за счет более глубоких корневых систем они способны извлекать минеральные вещества из тех слоев почвы, которые не используются культурными растениями, а с другой — при внесении удобрений С.р. накапливают их в фитомассе, особенно в подземных органах, и становятся «запасниками» элементов питания. В результате удобрения не вымываются из почвы, а сохраняются и постепенно возвращаются в нее после разложения органической массы С.р.[ ...]
| Структурная схема модели продуктивности агроэкосистемы |  |
Например, широко используется разведение и выпуск в агроэкосистемы насекомых-хищников: божьей коровки, жужелицы, муравьев и др. (биологическая защита), внедрение в природные популяции видов или особей, не способных давать потомство (генетический метод защиты), оптимизация размеров отдельных полей для подавления нежелательных видов (агротехнический метод) и т. д.[ ...]
Антропогенные системы (промышленные и селитебные агломерации, агроэкосистемы) не могут стабильно су¡чествовать за счет только приходящей солнечной энергии и для обеспечения собственной упорядоченности требуют колоссальных энергетических и материальных дотаций извне: сырьевых полезных ископаемых, древесины, запасенных в недрах энергоносителей. Получение этих дотаций возможно только из природных систем биосферы, что ведет к глобальному разрушению последних на огромных территориях: отходы производства вызывают загрязнение среды, оазисы и леса замещаются пустынями, реки и озера пересыхают и жизнь в них прекращается, образуются полностью нарушенные (например, "лунные" - брошенные карьеры) пейзажи. Характерный пример последних лет - Аральское море. Кроме того, любая созданная человеком система так или иначе замещает природную, формируясь на занятой ею в прошлом территории.[ ...]
К искусственным экосистемам относятся города и другие поселения, агроэкосистемы, индустриальные зоны.[ ...]
Широко используется биологическая защита — разведение и выпуск в агроэкосистемы божьей коровки, жужелицы, трихограммы, муравьев и других насекомых-хищников и паразитов.[ ...]
Требуют решения вопросы определения допустимой антропогенной нагрузки на агроэкосистемы в пределах каждого хозяйства, разработки соответствующих моделей и создания банка данных индикаторов состояния природной среды на разных участках сельскохозяйственной деятельности.[ ...]
Для уменьшения негативных последствий хозяйственной деятельности человека на агроэкосистемы необходимо применение природоохранных мероприятий агротехники, целью которых является приближение агробиоценозов к природным экосистемам. Это позволит создать устойчивые агроэкосистемы, в которых поддерживается баланс питательных веществ в почве, продуктивность пастбищ, относительно высокое биоразнообразие и пр., т. е. превратить агроэкосистемы в гармонические составные части общего природного ландшафта Земли. Американский эколог В. Джексон, один из авторов книги «Сельскохозяйственные экосистемы» (1987, с. 221) пишет: «Веку эксплуатации экосистем должен прийти конец. Если для нас вообще существует сносное будущее, то сменит его век спасения экосистем... И, наконец, если разлад с природой с глубокой древности начался с сельского хозяйства, то пусть с него же начнется приближение к гармонии».[ ...]
БИОГЕОЦЕНОЗ — однородная экологическая система (участок леса, луга, степи). Однородный участок агроэкосистемы называется агробиогеоценозом.[ ...]
В условиях сельскохозяйственного использования почв и различного рода антропогенных воздействий на агроэкосистемы и природные почвы исключительное значение приобретают взаимодействия гумусовых веществ с агрохимикатами и загрязнителями. Есть данные, показывающие, что гумусовые вещества активно влияют на поведение в почвах питательных элементов минеральных удобрений, а также различных загрязнителей.[ ...]
Экологический «синдром» агроценоза — экологическое явление, состоящее в том, что эксплуатируемые для нужд человека агроэкосистемы неустойчивы по своей природе, ибо в условиях стресса они сильно уязвимы для конкурентов, возбудителей болезней, паразитов, хищников, стихийных бедствий и других факторов.[ ...]
Как и земледелие, животноводство имеет много разнообразных форм в связи с различиями природных условий и уровней развития общества. В животноводческих агроэкосистемах геоэкологические изменения более постепенны, но не менее глубоки. Не случайно, одна из проблем геоэкологии заключается в определении того, каким было исходное, до антропогенное состояние африканской саванны, поскольку она постепенно трансформировалась под влиянием многотысячелетнего и весьма интенсивного выпаса скота. В засушливых районах мира основная геоэкологическая проблема пастбищного скотоводства - постепенное истощение пастбищ, то есть прогрессирующее антропогенное опустынивание вплоть до уничтожения растительного и почвенного покрова.[ ...]
Э. являются очень важными составляющими биоты, так как при нарушениях экосистем играют роль «ремонтной бригады» или «бригады санитаров», которая быстро покрывает обнажившуюся почву. Однако в агроэкосистемах Э.-сорняки могут быть причиной снижения урожая, и потому плотность их популяций контролируется человеком.[ ...]
Основой агросистемы является искусственный фитоценоз, состоящий из сельскохозяйственных растений, который обычно дополняется сообществом животных — насекомых, птиц, млекопитающих, земноводных. Агроэкосистема находится в непосредственной связи с естественными условиями среды — почвой, почвенной и атмосферной влагой, почвенными микроорганизмами.[ ...]
Б. М. Миркин, Г. С. Розенберг и Л. Г. Наумова дают несколько иную характеристику агробиогеоценоза. Они считают, что агробиогеоценоз — это полевой участок, который представляет собой совокупность агробиоценоза и почвы с прилегающим слоем атмосферы. Агробиогеоценоз, по авторам, — элемент агроэкосистемы. Экосистема — безранговое понятие, совокупность биогенных и абиогенных компонентов участка суши, используемого для производства сельскохозяйственной продукции (растительной и животной). Биогеоценоз, по Н. Ф. Реймерсу, больше напоминает то, что Б. М. Миркин и его соавторы называют агроэкосистемой. В то же время термином «агроэкосистема» нередко обозначают и теплицы, и оранжереи, и поля, и животноводческие фермы, и индивидуальные или коллективные хозяйства, и аграрные ландшафты, и агросферу.[ ...]
В 90-е годы Л.Л. Шишов и его коллеги, используя представления о законах гармонии и энерго-массопереноса, дают новое определение почвенного плодородия как «специфического свойства почвы, характеризующего накопленные ресурсы вещества, энергии и информации, которые используются растениями в процессе функционирования агроэкосистемы». Однако и оно не исчерпывает всей сущности этого уникального свойства почв, благодаря которому развивается жизнь на Земле.[ ...]
Естественные экосистемы, как правило, замкнуты, то есть отличаются весьма малыми потоками вещества и энергии через их границы. Любая сельскохозяйственная экосистема существенно отличается от природных экосистем значительными потоками вещества и энергии через ее границы из-за выноса веществ с урожаем, поступления удобрений, воды для орошения, пестицидов, и т.п. Центральным звеном в агроэкосистеме является почва, в которой, несмотря на массированные антропогенные воздействия, плодородие должно сохраняться на определенном уровне, чтобы обеспечивать ожидаемый уровень продукции. При этом возникает ряд проблем окружающей среды на уровне отдельного сельскохозяйственного поля. Другая группа проблем связана с воздействием сельского хозяйства на окружающую среду за пределами поля, и часто весьма далеко за пределами.[ ...]
В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.[ ...]
В почву поступают не только органические остатки отмерших растений (первичное органическое вещество), но и продукты их микробиологической трансформации, а также остатки животных (вторичное органическое вещество). Первичная продуктивность различных наземных экосистем неодинакова и лежит в пределах от 1—2 т/га в год сухого органического вещества (различные виды тундры) до 30— 35 т/га в год (влажные тропические леса) (см. табл. 3). В агроэкосистемах в почву поступает растительных остатков от 2—3 т/га в год (пропашные культуры) до 7—9 т/га в год (многолетние травы). Практически все органическое вещество почвы перерабатывают микроорганизмы и представители почвенной фауны. Конечными продуктами этой переработки являются минеральные соединения. Однако конкретные пути трансформации первичных органических соединений и образование различных по устойчивости и сложности органических продуктов, их участие на различных этапах трансформации в почвообразовании и питании растений во многом остаются неисследованными.[ ...]
В последние годы проводятся широкие исследования по экологической оптимизации степного природопользования, основной целью которых является установление предельных параметров (коэффициены распаханности и лесистости, степень зарегулированности поверхностного стока, нагрузка скота на единицу площади, индекс экологического разнообразия и др.), при которых еще может существовать устойчивый степной ландшафт. Все это позволит максимально использовать полезные свойства ландшафта, уменьшить возможные их потери и снизить антропогенные нагрузки на агроэкосистемы степной зоны.[ ...]
Для очищения почв от атразина используют посевы кукурузы, сорго, сахарного тростника на фоне высоких доз органических и минеральных удобрений. В настоящее время разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать процессы накопления и разложения пестицидов в агроэкосистемах (К. Рэуце, С. Кырстя, 1986).[ ...]
На описательном уровне развития науки столь противоположные подходы на самом деле дополняли друг друга, а не противоречили один другому. Если нет «целого», или «системы», то нам неоткуда будет выделить компоненты, а если нет составных частей, то не может быть целого (вспомним определение понятия «система» на с. 14). Практически же тот или иной подход зависит от цели исследования и в значительной мере от степени взаимосвязанности компонентов. При сильной взаимосвязанности компонентов качественно новые свойства, вероятнее всего, проявятся только на уровне целого. Следовательно, при мерологическом подходе эти важные свойства могут быть упущены. Но, что самое главное, конкретный организм в разных системах может вести себя совершенно по-разному, и эта изменчивость, очевидно, связана с тем, как данный организм взаимодействует с другими компонентами экосистемы. Например, многие насекомые в агроэкосистеме являются опасными вредителями, а в своих естественных местообитаниях они не опасны, так как там их держат под контролем паразиты, конкуренты, хищники или химические ингибиторы.[ ...]
Быстрое окисление гумуса и высвобождение газообразной СО2, в норме удерживаемой почвой, проявляется и в иных, более тонких и лишь недавно обнаруженным эффектах. Среди них — влияние СО2 на круговорот других элементов питания. Например, Нельсон (Nelson, 1 П()7), исследуя раковины двустворчатых моллюсков, показал, что в результате сведения лесов и распашки земель уменьшилось количество некоторых микроэлементов и почвенных водах. Он обнаружил, что раковины двустворчатых моллюсков из индейских кухонных куч возрастом 1000—2000 .чет содержат на 50— 100% больше марганца и бария, чем раковины современных моллюсков. Методом исключения Нельсон пришел к выводу, что скорость вымывания марганца и бария из подстилающих пород уменьшилась из-за уменьшения потока насыщенной СО2 кислой воды, циркулирующей глубоко в почве. Иными словами, вода в настоящее время имеет тенденцию быстро стекать по поверхности почвы, а не фильтруется через гумусовые слои. Эколог скажет, что современное изменение человеком ландшафта заметно повлияло на поток веществ из резервного фонда в обменный. Если мы понимаем происходящее и знаем, как исправить положение, то такие изменения не обязательно должны быть разрушительными. Агрономы пришли к выводу, что во многих районах для поддержания урожайности сейчас необходимо добавлять к удобрениям следовьте количества некоторых минеральных элементов (микроэлементов), поскольку агроэкосистемы не так хорошо, как природные, удерживают в обороте эти элементы.[ ...]