Агроэкосистемы и агроценозы

Любой организм – это открытая биологическая система, которая может существовать на основе постоянного взаимодействия с окружающей средой – как с живым миром, так и с факторами неживой природы. В процессе такого взаимодействия, с участием культурных растений, сельскохозяйственных животных и микроорганизмов складываются особые экологические системы (или экосистемы). Экосистемы, характерные для поля, пастбища и сенокосного луга, сада и огорода, пасеки и животноводческой фермы, получили название «агроэкосистемы» (от греч. agros – поле).

Агроэкосистемы – измененные человеком природные системы, которыми он управляет с целью повышения продуктивности, определенной группы растений и животных. Составными частями агроэкосистемы являются сельскохозяйственные угодья, на которых выращиваются зерновые, пропашные, кормовые и технические культуры, а также луга и пастбища. Основа агроэкосистем – агроценозы – сообщества растений животных и микроорганизмов, созданные и поддерживаемые человеком.

В настоящее время агроценозами занято около десяти процентов суши. К особенностям агроценозов относят однообразие и видовую бедность. На полях обычно культивируют один вид растений, в связи с чем резко обедняется и животное население, и состав микроорганизмов почвы. Однако даже самые обедненные агроценозы включают несколько десятков видов организмов, принадлежащих к разным систематическим и экологическим группам. Например, в агроценоз пшеничного поля, кроме пшеницы, входят сорняки, насекомые – вредители пшеницы и хищники, беспозвоночные – обитатели почвы и напочвенного слоя, патогенные грибы и др.

Другой особенностью агроценозов является действие преимущественно искусственного отбора, направленного человеком прежде всего на максимальное повышение урожайности сельско-хозяйственных культур. Поэтому экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Без участия человека, его неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав – 3–4 года, плодовых культур – 20–30 лет. Затем они распадаются или отмирают.

Помимо перечисленных особенностей важно понимать, что агроэкосистемы получают не только солнечную энергию, но и дополнительную энергию в виде удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т. д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно. Очередной особенностью агроценозов является изъятие чистой первичной продукции из экосистемы в виде урожая. В естественном биогеоценозе первичная продукция растений (урожай) потребляется в многочисленных цепях (сетях) питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания. В агроценозе такой круговорот элементов резко нарушается, и для возмещения их потерь необходимо постоянно вносить в почву удобрения.

Удобрения не только компенсируют вынос из почвы полезных элементов, но нередко оказываются избыточными, заражают подземные и поверхностные воды. Таким образом, агроценозы не являются саморегулирующимися системами, они управляются человеком с целью повышение продуктивности агроценоза. В отличие от природной экосистемы агроценоз неустойчив, он быстро разрушается, так как культурные растения не выдержат конкуренции с дикорастущими и будут ими вытеснены.

Из данных таблицы 1 видно, что различия между природными экосистемами и агроэкосистемами значительны и охватывают их важнейшие свойства – структуру, динамику и устойчивость. Тем не мене, агроценоз ‒ это экосистема, которой свойственна примерно одинаковая биотическая структура: продуценты, консументы, редуценты и детритофаги.

К продуцентам относят зеленые растения, которые аккумулируют солнечную энергию и создают органические вещества в процессе фотосинтеза (1-й трофический уровень). К консументам относят организмы, потребляющие готовые органические вещества (2-й, 3, 4, 5-й трофические уровни). Редуценты-деструкторы (бактерии, грибы, простейшие) в процессе своей жизнедеятельности разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ, которые вновь возвращаются к продуцентам.

Все звенья трофической цепи взаимосвязаны и взаимозависимы. Между ними от первого к последнему звену осуществляется передача веществ и энергии. Однако при передаче энергии с одного трофического уровня на другой происходит ее потеря (закон Линдемана). Практически любой организм, в составе одной трофической цепи, одновременно может входить и в состав других, образуя сложные сети питания или трофические (пищевые) сети, но из-за обедненного количества видов в агроценозе сети малочисленны или нарушены, а система неустойчива.