Совсем иначе работают антропогенные экосистемы

К третьему типу экосистем относятся агроэкосистемы, производящие продукты питания и другие материалы. Они существуют, используя не только энергию Солнца, но и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком. Эти экосистемы похожи на природные, поскольку рост и развитие культурных растений - это процесс природный, осуществляемый за счет солнечной энергии. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. основаны на энергетических субсидиях человека. От природных экосистем агроэкосистемы, в первую очередь, отличаются упрощением, снижением видового разнообразия.

Принципиально по-другому обстоит дело с экосистемами четвертого типа, индустриально-городскими системами. Здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию, и, по сравнению с потоком энергии в природных экосистемах, расход ее в городских экосистемах на два-три порядка выше. Город напоминает такие экологические системы, как пещерные, глубоководные и иные биогеоценозы, зависящие, в основном, от поступления в них энергии и веществ извне. Они полностью или частично лишены продуцентов и поэтому называются гетеротрофными.

Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

Главной целью создания сельскохозяйственных экосистем является рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека. К нимотносятся источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов, а также специально культивируемые человеком виды, являющиеся объектами рыбоводства, звероводства; промышленных технологий.

Основные отличия агроэкосистем от природных экосистем представлены в таблице.

Таблица

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем

Природные экосистемы	Агроэкосистемы
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции	Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы
Сложные системы со значительным количеством видов различных организмов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией	Упрощенные системы с господством популяций одного вида растений или животных. Они неустойчивы и характеризуются непостоянством структуры их биомассы
Продуктивность определяется особенностями организмов, составляющих экосистемы	Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей
Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. Потребление происходит непрерывно.	Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессий, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений. Высокие урожаи сельскохозяйственных культур достаются ценой значительных затрат на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на обработку почвы и т.п. Сорные растения, вредители и болезни могут уничтожить весь урожай, если с ними активно не бороться. Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики, и тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем, т.к. продуктивность и тех, и других основана на фотосинтезе. Действительное различие между системами лишь в распределении энергии: в антропогенной агроэкосистеме она поглощается лишь несколькими или одним видом, а в природной – многими видами. Животноводство – это также путь к упрощению экосистемы: сохраняя сельскохозяйственных животных, человек уничтожает диких, которые могут составить домашним конкуренцию или уничтожить их.

В агроценозах значительно чаще, чем в природе, происходят так называемые «экологические взрывы», случаи чрезмерного увеличения численности отдельных видов. Например, к такому взрыву можно отнести распространение колорадского жука в Европе в начале ХХ века, буквально уничтожавшего картофельные поля. Для жизни человечества агроэкосистемы абсолютно необходимы, поэтому задача состоит в том, чтобы сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными природным экосистемами, обладающими богатейшим генофондом. Нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могут стать источниками видов для восстанавливающихся сообществ.

Индустриально-городские экосистемы (урбанизированные территории)

Город от большинства природных экологических систем отличается следующими особенностями:

1. более интенсивным метаболизмом на единицу площади, что связано с использованием не солнечной энергии, энергии горючих материалов и электричества;

2. более активной миграцией веществ, в которую вовлечено перемещение металлов, пластмасс и т.п., причем не столько в пределах системы, сколько на входе и на выходе из нее;

3. более мощным потоком отходов, многие из которых вообще не утилизируются и являются более токсичными, чем естественное сырье, из которого они получены.

Без постоянных поступлений пищи, строительных материалов, горючего, электричества и воды город вскоре прекратил бы свое существование. Для функционирования города как экологической системы необходима его тесная связь с окружающей средой и большая зависимость от нее. Город влияет на окружающие его биогеоценозы не только как потребитель вещества и энергии, но и как мощнейший загрязнитель, действующий нередко на огромные расстояния.

Для современного состояния развития человеческого общества характерна интенсивная урбанизация. Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет населения сельской местности, процесс повышения роли городов в развитии общества. Стремясь улучшить условия жизни, повысить ее комфортность, человек создает новую искусственную среду: урбанистические системы (урбосистемы). Урбосистема –это неустойчивая прородно-антропогенная система, представляющая собой сосредоточие населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. В состав урбосистемы входят резко нарушенные элементы естественной экосистемы. Существование урбосистемы зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.

Рост численности населения и его плотности – характерная черта развития городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10 гг. до н.э.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14 млн человек (по данным на 1990 г.). Первыми по численности населения являются также Бомбей, Каир, Джакарта, Карачи, Сан-Паулу, Калькутта, Сеул.

Темпы роста города, его демографические показатели, функциональные структуры и экологические свойства зависят от его величины. По одной из распространенных классификаций, малыми называются города с числом жителей до 50 тыс., средние – 50-100 тыс., большие - 100-500 тыс., крупнейшие – 500 тыс. - 1 млн, города-миллионеры – более 1 млн.

Одной из характерных черт современного этапа урбанизации является повышение концентрации населения в крупных городах и утрачивание малыми городами своего социально-экономического значения. Это обстоятельство является важным с экологической точки зрения, так как малые города не вызывают резкого нарушения природных ландшафтов и имеют существенно меньшее влияние на окружающую среду.

На фоне повышения концентрации населения в крупных городах происходит увеличение занимаемой ими площади, которая у ряда городов может достигать 500-1000 км², что ведет к образованию обширных территорий с высоким уровнем урбанизации – мегаполисов. Развитие современных городов-мегаполисов происходит путем неконтролируемого роста одного города, а не конгломерата близко расположенных городов.

По мере развития города в нем все более дифференцируются его функциональные зоны: промышленная, селитебная и лесопарковая.

Промышленные зоны – это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей. Они являются основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны – это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры и просвещения.

Лесопарковая зона – это зеленая зона вокруг или внутри города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения. Участки лесопарковой зоны внутри городов называются городскими парками, в отличие от естественных лесов они не являются самоподдерживающими и саморегулируемыми системами. Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории города, отделенные и специально приспособленные для отдыха людей, называются рекреационными зонами.

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения. Транспортные системы пересекают все функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду.

Урбанизация – прогрессирующий процесс, который, при отсутствии должного управления им, приводит к существенным нарушениям равновесия в природе, вызывает диспропорцию в экологическом развитии стран и регионов, что находит отражение в преобразовании ландшафтов, гидрологического цикла, в ухудшении здоровья населения. В современных городах отчетливо проявляются новые, нетипичные для природных условий, средообразующие факторы. К ним относятся промышленные объекты, транспорт, источники теплового и электромагнитного излучений. Влияние их на происходящие изменения условий жизни человека огромно. Так, например, функционирование в городах промышленных комплексов оказывает отрицательное воздействие на атмосферный воздух и поверхностные воды, свалки промышленных отходов загрязняют не только городскую территорию, но и смежные с ней природные ландшафты.

В зависимости от преобладания в городе различных функциональных зон выделяют:

1) города с крупными промышленными предприятиями;

2) города с небольшими промышленными предприятиями;

3) центры кооперативной промышленности;

4) транспортные центры;

5) города – научно-экспериментальные центры;

6) города-курорты.

Каждый тип городской системы будет оказывать особое воздействие на окружающую среду, наиболее существенно неблагоприятное экологическое влияние будет наблюдаться в городах с крупными промышленными предприятиями. Однако воздействие и других урбосистем может иметь весьма пагубное влияние на экологическую обстановку.

По степени экологической безопасности выделяют три категории городов. К первой категории относятся экологически благополучные города, т.е. такие города, где выбросы вредных загрязняющих веществ антропогенного происхождения не превышают предельно допустимых концентраций, установленных для природных сред. Вторая категория – экологически сложные города, в них концентрация вредных выбросов превышает предельно допустимые концентрации, но в природных средах еще не отмечаются необратимые изменения. В этом случае скорость восстановительных химических реакций природных сред города выше скорости эмиссии загрязняющих веществ во внешнюю среду, однако и здесь происходят существенные перестройки биоценозов. Третья категория – экологически неблагополучные города, в которых фоновые показатели степени загрязнения атмосферного воздуха, водных объектов и городских земель указывают на устойчивую динамику отрицательных изменений, угрожающих здоровью горожан и нарушающих природное равновесие экосистем.

Расползание гоpодов на обшиpных пpостpанствах поpождает множество экологических пpоблем, важнейшие из котоpых составляют:

1. Сокpащение сельскохозяйственных угодий, земли которых оттоpгаются pайонами гоpодской застpойки, pекpеационными пpигоpодными паpками и лесными массивами, необходимыми для обеспечения отдыха населения и в качестве буфеpных зон, напpимеp зон санитаpной охpаны, пpизванных пpинять на себя и нейтpализовать какие то загpязнения, поступающие в воздушную сpеду с пpоизводственных объектов, пpедпpиятий теплоэнеpгетики и транспортных артерий.

2. Интенсификация использования энеpгетических pесуpсов, вплоть до их истощения.

3. Ухудшение состояния воздушной сpеды гоpода сбpосом загpязняющих веществ в атмосфеpу тpанспоpтом, пpоизводственными и теплоэнеpгетическими объектами а также за счет повышенной запыленности атмосфеpы.

4. Дегpадация водных pесуpсов вследствие их изъятия для обеспечения нужд гоpода и загpязнения водных объектов чеpез воздушную сpеду, сбpосом неочищенных и недоочищенных сточных вод в водные объекты.

5. Огромное количество твердых бытовых отходов, требующих утилизации.

6. Утpата и сокpащение мест отдыха, а также зеленых массивов внутpи и по пеpифеpии гоpодов в котоpых осуществляется восстановление атмосфеpного кислоpода, нейтpализация загpязнений, выпадающих из воздуха, а также снижение качества природной основы рекреационных зон и, соответственно, их реабилитирующей роли.

7. Возникновение и воздействие на организм человека электpомагнитных полей и излучений, связанных с линиями высоковольтных электpопеpедач, pаботой пеpедающих pадиостанций, pадаpов метеослужбы и дpугих источников электромагнитного излучения.

8. Изменение микpоклиматической обстановки, вызванное тем, что более теплый, в сравнении с пригородной зоной, но загpязненный воздух, формирующийся на городской территорией, обpазует устойчивый веpтикальный воздушный поток. В условиях низких зимних темпеpатуp и атмосферой инверсии, поднявшийся над гоpодом воздух pастекается к его пеpифеpии, постепенно охлаждается, опускается к земле и вновь возвpащается в гоpод.

9. Осложнение геоэкологических услови й pазвития гоpода, эксплуатации жилых и пpомышленных зданий, сооpужений и инженеpных коммуникаций по причине активизаци и появления новых, не свойственных данной местности, инженеpно-геологических пpоцессов.

10. Формирование антропогенных зооценозов (крысы, мыши, бродячие собаки и др.), преобразование городом биосферной компоненты. Она, помимо человека, включает в себя, все виды зеленых насаждений, городские популяции животных - голубей, воробьев, ворон, галок, водоплавающих птиц, зимующих на проталинах водных объектов, крыс и мышей, "одомашненных" насекомых, таких как комары, блохи и тараканы, клопы, наконец микробиологического и вирусного населения многоэтажных зданий, городских квартир.

11. Осложнение санитаpно-гигиенической и эпидемиологической обстановки вследствие концентpации людей и снижения иммунитета за счет постоянного пpеодоления гоpодскими жителями бактериологических и химических загpязнений в воздухе, воде и отнюдь не всегда экологически чистых пpодуктах питания. Все нежелательные биогенные составляющие городской среды способствуют переносу и распространению бактерий и вирусов, все более приспосабливающихся к антибиотикам и другим лекарственным препаратам. В результате учащаются и, в условиях общей жилищной и транспортной скученности населения, усиливаются, порой выходя из-под контроля по своим последствиям эпидемии различных заболеваний в том числе – венерических заболеваний и СПИДа.

Дата добавления: 2014-01-14