Рациональное использование экосистем.

СОДЕРЖАНИЕ


1. Основы рационального природопользования
2. Устойчивость и продуктивность экосистем
3. Разрушение экосистем. Опустынивание
4. Защита биотических сообществ
5. Сущность экономических механизмов регулирования рационального природопользования
Заключение
Литература

Рациональное использование экосистем.

Экосистемы имеют следующие предельные границы экзистенции (существования, функционирования), которые необходимо учитывать при антропогенном воздействии:
- предел антропотолерантности – устойчивости к негативному антропогенному воздействию, например, влиянию пестицидов, вредному для млекопитающих и орнитофауны и т.п.;
- предел стохетолерантности – устойчивости против стихийных бедствий, например, действия на лесные экосистемы ураганных ветров, снежных лавин, оползней и др.;
- предел гомеостаза – способности к саморегуляции;
- предел потенциальной регенеративности, т.е. способности к самовосстановлению.4
Рассмотрим экологическую систему как сообщество живых организмов вместе со средой, составляющих единое целое и непосредственно влияющих друг на друга. Биотическая и абиотическая компоненты тесно связаны друг с другом и не могут существовать раздельно. Например, почва – продукт деятельности живых организмов: не будет их, не станет почвы.
Важнейшим отличительным свойством устойчивости является видовое разнообразие. С уменьшением видового состава резко падает устойчивость экосистемы. Чем больше в системе видов, тем больше вероятность приспособления их в случае изменения условий. Например, наиболее устойчивы тропические леса (около 8000 видов). В искусственных системах невозможно обеспечить устойчивость из-за малого количества видов, входящих в них. Например, агроценозы, где количество видов снижается до нескольких культур, вообще не могут существовать без поддержки человека.
Другим важным свойством, характеризующим устойчивость экосистемы, является ее стадия развития, или сукцессионная стадия. Наиболее зрелой и стабильной системой является лес. Пахотные земли, напротив, - молодые сукцессионные стадии. В соответствии с правилом сукцессионного мониторинга, чем глубже нарушение среды, тем на более ранних фазах оканчивается сукцессия. И человек, грубо вмешиваясь в естественные стадии развития экосистемы, приводит ее в состояние деградации. Например, в Подмосковье по почвенно-климатическим условиям должны произрастать дубовые леса, как это было вплоть до 18 века. Однако в результате вырубки и хозяйственного освоения территорий, произошла смена биоценозов в сторону упрощения и появились еловые и березово-осиновые леса.
Таким образом, мы видим четкую организацию экосистем планеты: более простые системы входят в состав сложных, а те в свою очередь в глобальную экосистему планеты – биосферу. И невозможно проследить в полной мере за тончайшими взаимосвязями между компонентами одной экосистемы и между экосистемами в целом. А тем более воссоздать то же самое. Воистину взмах крыла бабочки на одном конце земного шара может вызвать ураган на другом.
Рассмотрим организацию жизни на примере водоема. Насекомые пресноводных водоемов питаются растениями, простейшие и ракообразные - водорослями. Рыбы и лягушки поедают насекомых, хищные рыбы охотятся за растительноядными, млекопитающие, входящие в биоценоз, питаются рыбой. Образовавшиеся органические вещества попадают на дно, где разлагаются бактериями на неорганические вещества, вновь используемые растениями и водорослями. Это очень упрощенная модель, как в любой экосистеме, в водоеме большое количество сложных связей. И попытки человека внести свои коррективы часто оканчиваются плачевно, например, при уничтожении бегемотов в африканских озерах оттуда исчезла рыба, т.к. фекалии бегемотов служили удобрением для развития фито- и зоопланктона.
Похожее происходит и в других биоценозах в случае вмешательства человека. В Германии при полной вырубке дубрав исчезли олени, чей помет служил пищей для почвенных организмов, удобряющих землю, на которой росли дубы. Впоследствии, на этом месте не смогли снова вырастить дубовую рощу.
Так как в понятие экосистемы входит еще и многообразие связей между видами, то изменение численности одного вида приводит к изменению других компонентов системы. Между видами наблюдаются пищевые и непищевые связи (напр., один вид является средой обитания для другого). Условия, оптимальные для одних процессов, например роста организма, могут оказаться зоной угнетения для других, например для размножения, и выходить за пределы толерантности, то есть приводить к гибели, для третьих.
Как мы видим, стабильность природных экосистем может быть легко нарушена вмешательством человека.
Искусственные экосистемы (агроценозы), созданные человеком: сады, парки, лесопосадки, огороды, поля, пастбища – нестабильны и неспособны существовать без поддержки человека.
Главное отличие агроценоза от природной экосистемы – малое количество видов, преобладание одного вида над другим и короткие пищевые цепи.
В агроценозе часть органических и неорганических соединений периодически изымается в виде урожая, круговорот веществ становится незамкнутым. Образующийся дефицит компонентов приходится постоянно восполнять в виде удобрений. В биоценозах, где все вещества возвращаются в почву, подобного исключения нет.
Основной проблемой искусственных экосистем является направление естественного отбора. Если в природе не выживают организмы, не способные к конкуренции, то человек искусственно создает преимущественные условия для одного вида, подавляя другой. Вредители и конкурирующие виды, создающие защитные механизмы у культурных растений уничтожаются. При культивировании одного вида растений происходит массовое распространение более конкурентоспособных сорняков. 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.
Энергозатраты на поддержку функционирования системы – другой важный фактор. Но если в природе биоценозы обходятся только энергией Солнца, передавая ее от продуцентов далее по пищевым цепям, то в агроценозах приходится тратить дополнительную энергию на обработку почвы, внесение удобрений и прочие сельскохозяйственные работы.
Особую проблему в агроценозах составляет эрозия почв: ввиду того, что у культурных растений слабая корневая система и почва достаточно обнажена, плодородный слой регулярно вымывается и выветривается. Там где для местности характерны дожди, ежегодно с полей уносятся миллионы тонн почвы. Разруха от ветровой эрозии не меньше.
Можно сделать вывод, что агроценозы – это незрелые системы, находящиеся в чрезвычайно нестабильном состоянии. Здесь важно отметить, что экосистема не может быть одновременно и высокопродуктивной и стабильной5.
Изучая продуктивность экосистем, мы имеем дело с потоком энергии, проходящим через ту или иную экосистему. Энергия поступает в биотический компонент экосистемы первичных продуцентов. Скорость накопления энергии первичными продуцентами в форме органического вещества, которое может быть использовано в пищу, называется первичной продукцией. Это важный параметр, так как им определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит, и количество (биомасса) животных организмов, которые могут существовать в экосистеме.
Стратегия экосистем – «наибольшая защита», стратегия человека – «максимум продукции». Общество стремится получить с осваиваемой территории максимальный урожай, и для осуществления своей цели создает искусственные экосистемы, а также замедляет развитие экосистем на ранних стадиях сукцессии, на которых можно собрать максимальный урожай. Сами же экосистемы стремятся развиваться в направлении достижения максимальной стабильности. Для поддержания максимального энергетического выхода, быстрого роста и достижения высокой стабильности природным системам необходима низкая эффективность. Обращая развитие экосистемы вспять и приводя их тем самым в неустойчивое состояние, человек вынужден поддерживать «порядок» в системе, и затраты на это могут превысить выгоды, получаемую при переводе экосистемы в нестабильное состояние. Любое повышение человеком эффективности экосистемы приводит к повышению затрат не ее поддержание вплоть до какого-то предела, когда дальнейшее повышение эффективности невыгодно из-за слишком большого роста затрат. Необходимо, таким образом, достижение не максимального, а оптимального КПД экосистем с тем, чтобы повышение их продуктивности не приводило к потере стабильности, и результат оказался экономически оправданным.
3. Разрушение экосистем. Опустынивание
К числу экологических уронов, которые имеют самую длинную историю и принесли биосфере максимально ущерб, относят разрушение экосистем, их опустынивание, т. е. потеря способности к саморегулированию и самовосстановлению. Растительность в этом случае уничтожается, а почвы теряют свое главное качество – плодородие.
Опустынивание сопровождало человека с момента его перехода к ведению примитивного хозяйства. Этому содействовало 3 процесса: эрозия почв, изъятие из почвы химических элементов с урожаем, вторичное засоление почв при поливном земледелии.
Зачастую эти процессы накладывались на неблагоприятное изменение климата, его засушливость. Обширные песчаные пространства, расположенные в долинах рек степной зоны, неоднократно подвергались эрозии почв ветром и полным или частичным опустыниванием.
Такие явления разрушения и формирования экосистем могли повторяться не раз, что находило отражение в рельефе, ландшафтах, строении почвенного покрова.
Наиболее часто причиной разрушений был перевыпас скота и затем ветровая эрозия. В более поздние времена – воздействие техники, вспашка целинных почв. В 1960-е г. при освоении целинных и залежных земель почти все распаханные легкие почвы – около 5 млн га – были превращены в подвижные субстраты. Потребовались огромные усилия для того, чтобы остановить этот процесс лесоразведением, травосеянием и т. п. Возвращение таких земель к интенсивному использованию (пастбищам) потребует длительного времени.6
4. Защита биотических сообществ
Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов. В настоящее время вследствие деятельности человека происходит утрата биологических ресурсов.
По мнению экспертов, в ближайшие 20-30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться примерно 25% всего биоразнообразия Земли. Некоторые виды, послужившие базовыми при селекции для искусственного отбора, например, лошадь, корова, - уже не существуют в природе.
Выделяют четыре основные причины утраты видов:
утрата среды обитания, фрагментация и модификация;
чрезмерная эксплуатация ресурсов:
загрязнение окружающей среды;