Гетеротрофні компоненти агроекосистеми

До сукупності гетеротрофних компонентів агроекосистеми відносяться консументи і редуценти (або сапрофіти, тобто ті, що харчуються мертвими органічними речовинами). Головним споживачем є людина, яка стоїть на вершині всіх трофічних ланцюгів агроекосистеми і намагається досягти максимального отримання первинної (рослинної) і вторинної (тваринної) продукції. Другим по значимості гетеротрофом є сільськогосподарські тварини.

Наступна група гетеротрофних компонентів – самовільна (що розвивається без волі людини) фауна агроекосистем і різноманітні мікроорганізми, що забезпечують безперервну циркуляцію поживних елементів.

Основним місцем перебування цих гетеротрофних компонентів є грнут. По даним різних дослідників в 1 га землі міститься від 2 до 20 т живих бактерій, 1-2 т грунтових тварин, а також від 0,2 до 2 т водоростей (автотрофи). В результаті діяльності грунтових гетеротрофів проходить мінералізація органічної речовини. Крім того, відбувається фіксація атмосферного азоту бактеріями, ціанобактеріями і актиноміцетами, які можуть бути симбіонтами бобових рослин чи відносно вільноживучими (асоціативні мікроорганізми), що отримують енергію для фіксації азоту за рахунок кореневих виділень рослин і залишків органічних речовин.

Кількість азоту, фіксованого бактеріями, що симбіотично повязаними з бобовими, в південних районах може досягати 400-600 кг/га. Якщо враховувати, що виробництво мінеральних азотних добрив енергетично дорого і екологічно небезпечно, то зрозуміла та цікавість, яка в усьому світі приділяється можливостям самозабезпечення грунту азотом за рахунок біологічної азотфіксації. Асоціативна азотфіксація менш перспективна, тим не менше вона може давати від 20 до 40 га/га екологічно чистого і “дармового” азоту. Рекорд азотфіксації мають ціанобактерії, що живуть в листях водної папороті азолли: вони можуть за рік фіксувати до 1000 кг/га азуту.

Серед грунтових організмів дуже важливі земляні черви. В останні роки вони стали предметом прискіпливого вивчення біологів, що розробили так звану вермікультуру – систему штучного розмноження і використання червів для прискорення біологічних циклів поживних речовин в грунті, покращення її структури, а також для переробки гною в вермі-гумус (біо-гумус), який містить поживні елементи в більш високій концентрації (приблизно в 10 разів0, чмм в звичайному, не переробленому червами гноєві.

В надземній сфері агроекосистеми живе дуже багато комах, прями чи опосередковано повязаних з культурними рослинами. Це в першу чергу комахи з числа прямокрилих (саранові, вовчки), твердокрилі, лускокрилі. Багато шкідників і серед рослиноїдних кліщів та багатоніжок.

Опосередковано з культурними рослинами повязані зоофаги і паразити, які харчуються комахами-листоїдами і при створенні відповідних умов (зменшення використання пестицидів) можуть регулювати чисельність шкідників. Далеко не завжди листоїди шкідливі, так як поїдання частин рослин покращує умови фотосинтезу, посилює кущіння, таким чином не зменшуючи а підвищуючи врожай.

В складі агороекоситеми (а особливо коли вона організована у відповідності з вимогами екології) може бути велика множина різних птахів (що виконують роль зберігачів посівів), ссавців 9включаючи і цінні промислові види, такі як заєць, кабан і навіть лось) і, при наявності водойм, риб і рептилій. Чим більше видів в складі фауни агроекосистеми, тобто чим вище її біологічне різноманіття, тим менше можливостей спалахів чисельності видів-шкідників і більший вплив механізмів внутрішньої саморегуляції в агроекосистемі.

Таким чином, структура і функції агроекосистеми, незважаючи на те що вони створюються людиною, мають багато рис, що притаманні природним екосистемам, при чому стратегія “другої зеленої революції” як раз націлена на те, щоб посилити цю подібність, використовуючи вироблені природою механізми регуляції для користі людини.

В цьому зближенні агроекосистем і природних екосистем, зрозуміло, при збереженні визначеного рівня “енергетичної субсидії” для забезпечення високих врожаїв і бездифіцитних циклів поживних елементів – основний стержень агроекології.

ЕКОЛОГІЯ ТВАРИННИЦТВА

Одомашнювання тварин має приблизно той же вік, що і введення в культуру рослин, тобто приблизно 14 тис років. Першими були одомашнені вівці, кози, собаки, дещо пізніше – велика рогата худоба і свині. Ці пять тварин розглядаються як самі давні. По даним науки, в Європі тваринництво виникло приблизно за 3 тис років до нашої ери.

Домашні тварини декілька перших тисяч років мало відрізнялися від своїх предків – дикої кози, аракальської вівці, муфлона, туро-буйволів, зебу, кабана і т.д. Селекція в напрямку підвищення продуктивності цих тварин і збільшення розмірів активізувалася в останні двісті років і особливо прискорилася в наш час завдяки досягненням генетики, селекції та біотехнології. Однак, як і у випадку з рослинами, що народжені “зеленою революцією”, нові породи тварин виявилися менш екологічними, чим їх предки. Рекордні надої і привіси породили нові екологічні проблеми.

Роль сільськогосподарських тварин в агроекосистемах може бути різноманітною. Агроекосистеми можуть бути повність тваринницькими – в умовах, коли залучення грунтів в пашню нераціонально (тундри, пустелі, сухі степи, камянисті чи сильно засолені грунти, схили, де може розвинутися ерозія і т.д.), рослинницькими – якщо вся територія використовується тільки для отримання первинної продукції, або змішаними, що поєднують рослинництво та тваринництво. Останній тип агроекосистем найбільш поширений. В ньому, поряд з непридатними для сівби та обробки землями, для виробництва кормів може використовуватися і пашня. В цьому випадку людина і сільськогосподарські тварини є конкурентами, хоча людина сама вирішує, яку частини продукції пашні використовувати безпосередньо для харчування (зерно, овочі, фрукти) або як сировину для промисловості (бавовник, льон), а яку “пропустити” через тварин і перетворити в енергетично більш дорогу вторинну біологічну продукцію - мясо, молоко, шкіру і т.д.

Частка тваринництва в господарствах змішаного типу визначається екологічними і економічними необхідностями (господарству потрібен гній для підтримки продуктивності пашні, в сівозмінах потрібно вирощувати траву, що відновлює властивості грунту, яку людини безпосередньо в їжу не приймає). Але роль економічного фактору при визначенні спеціалізації господарства все таки вище. Чим багатша країна , тим більша кількість зерна іде на корм тваринам. В США, наприклад, до 90% всього виробленого зерна іде на харчування тварин, а в Індії тільки 20%. По медичним нормам кожна людина повинна отримувати щодобово 3 тис. кілокалорій при збалансованому співвідношенні білків, жирів і вуглеводів (1:1:4). Добова норма білків – 100 г, із них не менше 50% повноцінних тваринних. Розрахунки показують, що ця кількість тваринного білку (і навіть більше) отримують лише 20% населення світу – населення розвинутих країн. Але 60% населення, що проживає в бідних країнах (Африка, Азія) отримають тваринного білку значно менше норми – не більше 10 г на добу. В таких країнах, як Індія, широко поширене вегетаріанство.

В перспективі отримання кормів для тваринництва на пашні буде скорочуватися і в дієті людини тваринні білки будуть заміщуватися рослинними (наприклад, білком сої). Але, безсумнівно, багаті країни не будуть поспішати змінювати свою дієту, щоб вирішити проблему голоду в Африці або Азії, тим більше що при нерегульованому рості населення цих країн любі продовольчі субсидії лише відкладуть проблему голоду, але не вирішать її.

В цілому відсутність надійних економічних механізмів регулювання сільським господарством і існуючі багато років “тверді” ціни на рослинну і тваринну продукцію призвели до ситуації, коли і роль тваринництва і його структура в ряді регіонів не погоджується з природним комплексом і знижує рентабельність сільськогосподарського виробництва.