Водоём и лес как пример экосистем

Значительные изменения  в лесных экосистемах происходят и под влиянием антропогенного фактора, особенно это заметно в зеленых  зонах вокруг городов. Растительность таких территорий интенсивно вытаптывается  людьми, собирающими грибы, ягоды  и просто гуляющими. Корневища лесных трав, в отличие от луговых, расположены сразу под лесной подстилкой и легко травмируются. Почва уплотняется, становится менее способной к впитыванию влаги. Вытаптывание повреждает подрост древесной растительности. У деревьев и кустарников начинают сохнуть верхушки, больные деревья легче поражаются вредителями и грибами. Листва становится жиденькой, лес изреживается и высветляется. Внедряются светолюбивые луговые травы, более устойчивые к вытаптыванию, поскольку их корневища образуют дернину. Лесные травы постепенно выпадают из травостоя. 

Экосистемы лугов  изменяет выпас скота. Животные поедают  определенные виды трав, прежде всего  — злаков, распространение получают малоценные для них растения —  полынь, щавель, синеголовник. Многие виды растений на таких лугах не успевают дать семена, а многолетние травы  заменяются однолетними с менее  развитой корневой системой. Почва  начинает развеиваться ветром и размываться, обедняется питательными элементами, снижается урожай. Высокопродуктивная разнотравная луговая экосистема превращается в бедную пустошь. 

В то же время умеренный  выпас копытных в степи способствует нормальному развитию растительности. Копытные втаптывают в почву семена и разрушают слишком плотную  подстилку, препятствующую их прорастанию. В ковыльно-разнотравной степи при  отсутствии выпаса ковыль вытесняет  остальные виды, но и сам из-за плотной подстилки отмерших листьев  развивается не столь успешно. Благотворно  влияет на рост злаковых и слюна  копытных. В моховых ельниках Тянь-Шаня возобновление леса идет только на кабаньих пороях с нарушенным толстым моховым покровом, мешающим проросту семян. В Беловежской пуще наряду с елями подобным образом возобновляются клен, граб и ясень. 

Особенно быстро происходит смена биоценозов при  создании водохранилищ, когда на обширных территориях сухопутные экосистемы замещаются водными, при вырубке лесов и распашке лугов с созданием агроценозов.

Агроценозы 

Наряду с естественными  биоценозами существуют сообщества, созданные и регулируемые человеком  — агроценозы. Они занимают около 10% суши. К агроценозам относятся посевные поля, сады и огороды, пастбища, парки, различные лесные насаждения. 

Флора и фауна  долины Нила, великих китайских рек  и причерноморских субтропиков  была сформирована людьми еще в каменном веке. Основу ландшафтов этих районов  составляют агроценозы. На Восточно-европейской равнине агроценозы стали развиваться после изобретения железного плуга. 

В те времена южная  граница широколиственных лесов  проходила немного севернее современного Харькова, защищая южные рубежи Киевской Руси. Массовая вырубка лесов под  распашку привела к расширению степной  зоны к северу, существенно облегчив набеги кочевников. Ко времени хана Батыя (ХIII в.) граница лесов сместилась уже к Владимиру-Курску. На месте уничтоженных лесов постепенно сформировались знаменитые черноземные агроценозы Центральной России. 

Рассмотрим агроценоз пшеничного поля. Его растительность составляют, кроме самой пшеницы, еще и различные сорняки. Животных на пшеничном поле обитает значительно меньше, чем в естественных условиях. Кроме полевок и других грызунов, здесь встречаются насекомые, зерноядные и хищные птицы, лисы. Почву населяют дождевые черви, жуки, бактерии и грибы, разлагающие и минерализующие солому и корни пшеницы, оставшиеся после сбора урожая. Таким образом, в агроценозе существуют те же пищевые группы, что и в природной экосистеме: продуценты, консументы и редуценты. Роль продуцентов в нем выполняет, в основном, посеянное человеком культурное растение. Агроценозы имеют и другие особенности. 

Существенное отличие  агроценозов от биоценозов состоит в разной направленности отбора. В природной экосистеме естественный отбор отметает неконкурентоспособные организмы и формирует сообщества, максимально устойчивые к действию неблагоприятных факторов. В агроценозах действие естественного отбора ослаблено созданием преимущественных условий для одного вида или группы последовательно высеваемых видов. Конкурирующие виды и вредители целенаправленно уничтожаются. Человек сглаживает действие неблагоприятных природных факторов рыхлением, поливкой, осушением переувлажненных угодий. В агроценозах человек проводит искусственный отбор на повышение урожайности, на культивирование сортов с максимальной продуктивностью. 

Таким образом, в  естественных и искусственных экосистемах  действуют разные виды отбора, агроценоз в отличие от биоценоза не является саморегулирующейся экосистемой. Культурные виды настолько изменены селекцией в интересах человека, что без постоянной поддержки растения агроценозов не выдерживают конкуренции с дикими видами и вытесняются ими. На месте агроценоза в умеренном климате возникает лес, а в засушливом — степь. В сущности, жизнь агроценоза искусственно поддерживается на начальных стадиях сукцессии — почва ежегодно распахивается и засевается заново. 

Агроценозы существенно отличаются балансом питательных веществ. В биоценозах вещества, потребленные продуцентами, вновь возвращаются в почву. В агроценозах большая часть органических и неорганических соединений исключается из оборота сбором урожая. Вывоз растительной массы сокращает опад, снижает поступление питательных веществ в почву, а биомасса корней культурных растений в 10 раз меньше, чем у диких трав. Поэтому условия для жизнедеятельности редуцентов в агроценозах менее благоприятные. Для возмещения потерь на поля вносятся минеральные и органические удобрения, следовательно, круговорот веществ агроценоза не замкнутый. 

С целью обогащения почвы питательными веществами проводят чередование культур. Произрастание  бобовых обогащает почву азотом, поэтому, например, картофель и кукурузу высевают поочередно с бобовыми. 

Особенностью агроценозов являются дополнительные энергозатраты на обработку почвы (мускульные усилия животных и людей, работа сельскохозяйственных машин), полив, создание и внесение удобрений, которые позволяют агроценозам существовать и приносить урожай. Биоценозы обходятся только энергией Солнца. 

Вследствие культивирования  небольшой группы растений агроценозы характеризуются значительно меньшим числом видов, более короткими пищевыми цепями, а значит — существенно меньшей устойчивостью, чем природные экосистемы. Перепахивание почвы нарушает жизнедеятельность почвенных организмов, делает их более доступными для хищников (насекомых — для птиц, а грызунов — для лисиц и сов). 

Неустойчивость агроценозов выражается в большей подверженности сельскохозяйственных угодий нападениям вредителей. В естественных биоценозах концентрация растений каждого вида обычно невелика, редко встречаются и их вредители. При высокой концентрации растений одного вида вредители размножаются значительно интенсивнее. Так, в естественных условиях свекловичный долгоносик поедал немногочисленные растения семейства бурачниковых. Культивирование сахарной свеклы, занявшей огромные площади, привело к быстрому размножению долгоносика и превратило его в массового вредителя. Расплодившаяся луковично-чесночная нематода (червь) способна снизить урожай в 2 раза. В 50-х годах в пойме Оки на юге Московской области располагались богатейшие разнотравные луга. Их перепахали под кукурузу, но размножившиеся паразиты так и не позволили собрать ни одного урожая этой культуры. 

Количество вредителей до некоторой степени удается  снизить чередованием культур, не имеющих  общих врагов. Предшественниками  кукурузы могут быть бобовые или  картофель. 

Интенсивное размножение  вредителей может быть вызвано уничтожением их природных врагов. В агроценозах после обработки ядами хищные насекомые и паразиты зачастую оказываются уничтоженными, и тогда вредители интенсивно размножаются. Применение искусственно синтезированных соединений позволяет успешно гасить вспышки численности саранчи, но при этом уничтожаются и естественные враги этого вредителя. Борьба с саранчой на юге Марокко с помощью гексахлорана привела к гибели божьих коровок и златоглазок, сдерживавших размножение щитовок, белокрылок, клопов и клещей. От массового размножения этих видов сильно пострадали посевы бобовых и цитрусовых. 

Австралийский червец — насекомое, сосущее цитрусовые. В 1872 г. он был случайно завезен в Калифорнию, быстро размножился и стал опасным вредителем цитрусовых. Для борьбы с червецом из Австралии завезли его природного врага — божью коровку родолию. Численность червеца резко упала. Во многих других странах удавалось также успешно сокращать численность червеца. Но родолия оказалась более чувствительной к ядохимикатам. После обработки ядами червецы стали вновь интенсивно размножаться. 

На заре земледелия агроценозы были более устойчивыми — они представляли собой небольшие площади, окруженные естественной растительностью, богатой животными-регуляторами и опылителями. Теперь для сохранения хищников и паразитов, повышающих устойчивость экосистемы, на полях специально оставляют островки целины. Особенно необходимо поддерживать разнообразие почвенных организмов, ответственных за переработку остатков и плодородие почвы. 

Культивирование одного вида растений способствует массовому  распространению более конкурентоспособных  сорняков. В естественных условиях многие виды сорняков интенсивно обживают лишь богатые азотом выбросы почвы  из нор сусликов и сурков, а на обогащенных азотными удобрениями  почвах сорняки благополучно произрастают, не испытывая давления природных  конкурентов. 

Появление на полях  многолетних сорняков с мощной корневой системой заставляет увеличивать дозу гербицидов. Их избыток отрицательно влияет на культурные растения, у которых  нарушается синтез липидов и фотосинтез. 

Против распространения  вредителей борются также применением  биологических методов. Численность  кроликов, уничтожавших посевы в Австралии, удалось снизить, заразив популяции  этих животных вирусом, близким к  оспе, обнаруженным у южноамериканских кроликов. После первой же эпидемии погибло 99,8% зверьков. 

Вредитель фруктовых  садов австралийская щитовка  попала в ХIХ веке в Европу из Австралии через Северную Америку. Не встретив врагов, щитовка чрезвычайно распространилась. Оказалось необходимым переселить из Австралии в Европу и ее природного врага — божью коровку. 

Кактус опунция  был завезен в Австралию как  комнатное растение. Попав в природные  условия, он так буйно размножился, что занял миллионы гектаров сельскохозяйственных земель. Справиться с этим сорняком удалось переселением из Аргентины  бабочек, гусеницы которых питаются опунцией. Гусеницы довольно быстро разделались  с опунцией. 

Еще один крупный  недостаток агроценозов — подверженность эрозии. Слабые корневые системы культивируемых растений, значительная обнаженность почвы создают условия для вымывания и выветривания плодородного слоя. Ежегодно с талыми и дождевыми водами с полей уносятся миллионы тонн почвы. На юге европейской части страны овраги занимают особенно обширные территории. В засушливых степных районах развивается ветровая эрозия. 

Освоение новых  территорий под сельскохозяйственные угодья чрезвычайно трудоемко, поэтому  бережное отношение к почвенным  ресурсам сегодня особенно актуально.