Искусственные экосистемы

В результате сельскохозяйственной деятельности человека возникают особые биоценозы, называемые агроценозами, которым присущ ряд особенностей, отличающих их от природных биоценозов. Во-первых, это пониженное разнообразие входящих в них видов; во-вторых, ослабленная способность возделываемых культурных растений противостоять конкурентам (сорнякам) и вредителям; в-третьих, растения, кроме солнечной, получают дополнительную энергию благодаря деятельности человека, животных, внесению удобрений и т.д. и, наконец, в-четвертых, чистая первичная продукция удаляется с полей человеком практически полностью и не поступает в цепи питания других организмов.

По сути на базе таких искусственных экологических систем человек стремится создать экологический абсурд: агроценоз должен состоять из одного, реже двух видов культурных растений, а идеальная для него пищевая цепь – всего из двух звеньев: «растение – человек» или «растение – домашние животные». В природе такая система из-за своей неустойчивости невозможна.

В постоянной борьбе человека с сорняками и вредителями культурных растений часто возникает эффект «экологического бумеранга». Это совокупность особо опасных явлений, возникающих в окружающей среде в результате неправильной хозяйственной деятельности человека и которые в конечном итоге оказываются вредными для него самого. Известно, что в современном сельском хозяйстве широко применяются разнообразные химические средства защиты – пестициды. Многие из них не обладают четко направленным избирательным действием: они подавляют и даже уничтожают не только те виды, против которых они предназначены, но и их паразитов и хищников. Поскольку последние занимают более высокие уровни в цепях питания, они оказываются более чувствительными к ядам, чем те виды, которыми питаются. Сохранившаяся после обработки часть вредителей, освобожденная от своих естественных врагов – регуляторов их численности, через некоторое время дает новую, еще более высокую вспышку численности.

Из этого экологического тупика только один выход: не идти по пути предельного упрощения агроценозов (вплоть до монокультуры), а регулировать в них численность отдельных видов. Рекомендуется, в частности, если возникают цепи питания «растение – растительноядное насекомое – паразит», усилить последнее звено (обеспечив благоприятные условия жизнедеятельности паразита). Такое экологически обоснованное воздействие будет способствовать сохранению урожая.

Приведенные выше соображения будут полезны при изучении других искусственных (военных и космических) экосистем. В космонавтике, например, экосистемой считают искусственно созданную в герметичной кабине корабля замкнутую биотехническую систему, включающую человека и обеспечивающую биологический (по преимуществу) круговорот веществ при регенерации газовой среды, воды, пищи и минерализации отходов жизнедеятельности организмов. Система жизнеобеспечения, основанная на круговороте веществ и поступлении энергии извне, по существу, есть крайне упрощенная модель естественного биоценоза.

Очевидно, что и такой искусственной экосистеме присущ ряд особенностей, указанных выше для агроценозов; кроме того, для их нормального функционирования, даже в течение ограниченного времени, необходимо постоянное вмешательство человека.

Чтобы более четко определиться с возможностями подобных искусственных экосистем длительно функционировать во времени и пространстве, их отличиями от природных обратимся к т.н. экологическим законам жизни, из которых первые два были рассмотрены ранее.

Третий экологический закон жизни (по Ю.Н. Куражковскому): каждый вид организмов, поглощая из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее отходы своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда становится непригодной для его существования.

Четвертый закон органически продолжает третий: постоянное существование организмов в любом ограниченном пространстве возможно лишь в экосистемах, внутри которых отходы жизнедеятельности одних видов организмов утилизируются другими видами.

Следовательно, всякая экосистема, способная к длительному существованию, должна включать в себя автотрофы, гетеротрофы и редуценты (сапрофиты), питающиеся отмершим живым веществом. Однако даже такая система не застрахована от гибели.

Пятый закон: устойчивость экосистем определяется соответствием их видового состава условиям жизни и степенью развитости этих систем.

В заключение отметим, что согласно экологической парадигме (господствующему способу научного мышления), сформулированной в 1977 г. В.Д. Федоровым, именно экосистема есть главный объект современной экологии. На уровне экосистемы живое объединяется с неживым, но все следует рассматривать (по В.Н. Беклемищеву, 1964 г.) как образование живого, так как неживые компоненты входят во все уровни организации живого вещества планеты Земля.

3. Биотические связи организмов в биоценозах.

Трофические взаимодействия в экосистемах. Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды. Динамика экосистем