Факультет

Студентам

Посетителям

Принципы функционирования агроэкосистемы плодового сада

Удовлетворение потребностей численно возрастающего населения Земли в источниках энергии и продовольствии требует рационального использования и возобновления природных ресурсов.

На современном этапе научно-технического прогресса при усиливающемся воздействии человека на окружающую среду первостепенное значение приобретает экологическое обоснование технологических процессов как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, позволяющее предотвратить отрицательные последствия необдуманного вмешательства человека в природу.

Взаимоотношения живых организмов между собой и со средой обитания имеют характер системной связи, сложившейся в результате длительного эволюционного процесса.

Экологические системы классифицируют на основе следующих уровней биологической организации: организм, популяция (группа особей одного вида, населяющих определенное пространство), сообщество, или биоценоз (популяции всех видов, совместно занимающие однородную территорию). Сообщество живых организмов и физическая среда его обитания, функционирующие как единое целое на ограниченной территории, составляют экосистему, характеризующуюся такой совокупностью причинно-следственных связей, которая обусловливает свойство саморегуляции качественного и количественного состава биоценоза.

Взаимосвязь элементов экосистемы можно представить в виде пищевой цепи, состоящей из нескольких трофических уровней. Первым звеном этой цепи являются продуценты — зеленые растения, способные использовать солнечный свет и неорганические вещества для образования биомассы, служат пищей для второго звена — растительноядных животных — первичных консументов. Хищники и паразиты — вторичные консументы — представляют третий трофический уровень цепи питания, последующие звенья которой составляют паразиты второго, третьего и дальнейших порядков. Редуценты, или деструкторы (главным образом бактерии и грибы), превращают органические остатки в неорганические соединения, завершая круговорот вещества в экосистеме. Если циркуляция веществ обеспечивает их возврат в фонд минерального питания продуцентов, то энергия, первичным источником которой является солнечная радиация, может быть использована только один раз, поэтому существование экосистем зависит от постоянного притока энергии извне. Поток энергии в экосистеме в соответствии с законами термодинамики уменьшается при переходе от одного трофического уровня к другому. Исследования и расчеты показывают, что на любой последующий трофический уровень поступает только 10—20% энергии предыдущего. Эта закономерность, получившая наименование пирамиды энергии, определяет верхний предел возможного числа звеньев цепи питания, которое в естественных условиях обычно не превышает пяти.

Быстрое уменьшение потока энергии обусловливает соответственное уменьшение биомассы, а следовательно, и численности консументов второго и последующих уровней. Эта экологическая закономерность имеет важное практическое значение, представляя теоретическую основу для оценки роли хищников и паразитов в регуляции популяции вредителей, жизнедеятельность которых обеспечивается значительно большими энергетическими ресурсами.

Естественным экосистемам свойственно состояние динамического равновесия, являющегося результатом длительного эволюционного процесса, которое время от времени может нарушаться вспышками массового размножения того или иного вида в результате ослабления сдерживающих его факторов.

В далекие времена, когда человек обеспечивал свое существование дарами природы, сохранение естественного равновесия отвечало интересам первобытного племени. Однако уже на первых шагах по пути цивилизации возникла необходимость специального производства продуктов питания. Развитие земледелия позволило резко увеличить продуктивность территории, но в то же время явилось началом необратимого разрушения природного равновесия. Съедобная продукция с единицы площади на трех уровнях ее получения характеризуется следующими показателями (ккал/м2 в год): собирательство —0,2—10, примитивное сельское хозяйство без энергетических затрат — 25—1000, интенсивное сельское хозяйство со значительными затратами энергии — до 10 000.

Уничтожая дикую растительность и выращивая только нужные ему растения, человек формирует искусственное сообщество — агроценоз, который, взаимодействуя с физической средой, образует экологическую единицу, получившую наименование агроэкосистемы. В полеводстве агроэкосистема неустойчива, обычно функционирует лишь один сезон от появления всходов до уборки урожая. Весной в связи с высевом на данной территории другого вида растений (в условиях севооборота) начинается формирование нового агроценоза. В условиях многолетних насаждений создается долговременное биологическое сообщество, которому может быть свойственна саморегуляция, однако при этом не обеспечивается его достаточная экономическая продуктивность. Ч. Элтон пишет: «В плодовом саду, который долго не обрабатывался инсектицидами, устанавливаются устойчивые экологические отношения между сотней или большим числом обитающих в нем видов, хотя такой сад не удовлетворяет требованиям в отношении качества и количества плодов». Таким образом, в сельскохозяйственном производстве невозможно обойтись без активного управления агроэкосистемой, для чего необходимы значительные затраты дополнительной энергии, направленные на обеспечение максимальной продуктивности культурных растений, уничтожение первичных консументов — вредителей и сохранение вторичных консументов — хищников и паразитов.

Мероприятия по управлению агроэкосистемой базируются на информации о ее структуре, которую можно представить в виде концептуальной модели, дающей формализованную упрощенную интерпретацию системы.

Автотрофную основу системы составляют плодовые деревья. Используя солнечную радиацию, воду и неорганические питательные элементы, они создают потребляемую человеком продукцию. Ее природная величина определяется сбалансированным потоком энергии и вещества, обусловливающим естественное равновесие экосистемы. Дополнительный поток энергии и вещества, вносимый человеком, имеет два направления: снабжение деревьев питательными веществами и водой и уничтожение конкурентов в борьбе за эти жизненные ресурсы (сорняки), а также консументов, питающихся биомассой плодовых деревьев (вредители, фитопатогенные микроорганизмы). Уничтожать вредителей помогают хищники, паразиты и энтомопатогенные микроорганизмы, однако, истребляя их жертвы (вредителей), человек ликвидирует базу существования своих союзников. Это обстоятельство весьма важно и его необходимо учитывать, определяя целесообразность проведения мер борьбы с вредителями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: