Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Агроценозы и их роль в развитии биосферы

Вместо природных экосистем возникали и постоянно расширялись искусственные экосистемы – агроценозы (рис. 259). Экосистемы, создаваемые человеком для удовлетворения своих потребностей, отличаются от природных экосистем многими признаками. Во-первых, характерной чертой естественного природного сообщества является видовое разнообразие, которое и определяет устойчивость экосистемы. Причём динамика количества видов, их численности и биомассы подчиняется определённым статистическим закономерностям. Видовое разнообразие определяет устойчивость экосистемы. Создавая же агроценозы, человек поступает как раз наоборот: старается заселить их как можно меньшим числом видов. Иногда ему требуется, чтобы сообщество состояло всего из одного вида, например, на поле должна расти только пшеница или только капуста. Естественно, такая экосистема не может быть устойчивой. Виды растений, более приспособленные к борьбе за существование в данных условиях, называемые сорняками, начинают вытеснять культурные растения, с ними приходится бороться путём прополки или применения гербицидов. В агроценозе поселяются насекомые, грызуны и другие живые организмы, приспособленные к питанию именно данным культурным растением (вредители). В отсутствие конкурирующих насекомых и грызунов они начинают размножаться в огромном количестве, и их тоже приходится уничтожать. Кроме того, агроценоз для того и создаётся, чтобы изымать из него продукцию. В результате круговорот веществ разрывается, эта продукция не попадает в детритную цепь, и человеку приходится вносить в почву удобрения. Таким образом, агроценоз представляет собой очень неустойчивую систему, которая без вмешательства человека быстро деградирует. Попробуйте хотя бы месяц не пропалывать грядку. Что от неё останется?

Кроме того, агроценозы влияют и на окружающие природные экосистемы. Инсектициды, предназначенные для уничтожения насекомых, питающихся культурными растениями, убивают и других насекомых. В результате на окрестных территориях исчезают насекомоядные птицы, земноводные, ящерицы, землеройки и прочие животные, пищей которым служат насекомые. За ними исчезают хищники, питающиеся насекомоядными животными. Жизнедеятельность окружающих экосистем оказывается нарушенной.

Пастбища для выпаса домашних животных тоже можно считать агроценозами. На них обитает ограниченное число видов животных, причём с очень высокой плотностью популяций. Мы уже говорили о том, что именно пастбищное животноводство привело к опустыниванию огромных территорий.

По мере расселения человечества и увеличения его численности наступление агроценозов на природные экосистемы усиливалось, а темпы увеличения численности людей очень впечатляют. Как предполагают некоторые исследователи, в эпоху первых агроценозов (7–8 тыс. лет до н. э.) на Земле жило около 10 млн человек. За 2 тыс. лет до н. э. их уже было около 50 млн. К началу новой эры землю населяло уже 200–250 млн человек. Дальнейший рост численности человечества вплоть до XVIII в. происходил очень медленно: за первые полторы тысячи лет новой эры население планеты увеличилось всего в два раза.

Тем не менее уже 4–5 тыс. лет назад антропогенное воздействие стало существенным экологическим фактором. Спасаясь от опустынивания, человек либо покидал ставшие бесплодными земли и переселялся на новые территории, либо прибегал к орошаемому земледелию (рис. 260). В тех местах, где происходили ежегодные разливы больших рек, таких как Нил, Тигр и Евфрат, Инд и Ганг, Янцзы и Хуанхэ, появились первые цивилизации с густонаселёнными городами. Но поскольку разливы рек происходили не всегда регулярно и достигали не всех территорий, где селились люди, приходилось для дополнительного орошения прорывать каналы. Интенсивное строительство каналов и поливное земледелие вели к засолению почв. Кроме того, большое количество людей требовало содержания множества домашних животных, которые паслись в окрестностях городов, уничтожая росшие там деревья и кустарники и выбивая пастбища. Поэтому вокруг крупных городов часто возникали пустыни, а сами города приходили в упадок, из-за чего многим древним государствам приходилось менять местоположение своих столиц.

Освоение новых территорий

В эпоху Великих географических открытий появление европейцев на новых территориях, прежде всего на островах, приводило к серьёзным изменениям существующих там биоценозов.

Рис. 260. Древнеегипетские изображения землепашцев

В качестве одного из наиболее распространённых примеров часто приводят остров Святой Елены, который некогда весь был покрыт тропическим лесом, а теперь представляет собой почти голую скалу. Причиной являются завезённые сюда европейцами козы, которые съели почти всю растительность острова вплоть до крупных деревьев. Появление многочисленных популяций культурных растений и домашних животных в Северной и Южной Америке, Сибири и Австралии значительно изменило экологическую структуру этих территорий и привело к исчезновению многих видов растений и животных.

Однако вплоть до XIX в. на нашей планете обитало относительно немного людей, плотность населения была не слишком велика, возникавшая промышленность работала с недостаточно большой интенсивностью. Поэтому, хотя ноосфера и оказывала значительное влияние на биосферу, это влияние не было критическим, и говорить об экологической катастрофе в глобальном масштабе не приходилось. Понятие «глобального экологического кризиса», активно обсуждающегося в современном мире, возникло лишь в прошлом столетии.

Проверьте свои знания

1. К какому периоду развития человеческого общества относится зарождение сельскохозяйственного производства?

2. Что было причиной опустынивания Сахары?

3. Назовите причины возможного возникновения недостатка воды в ряде районов мира.

4. Чем отличаются агроценозы от природных экосистем? Назовите известные вам агроценозы.

Задания

1. Докажите, что комплексы биологической очистки сточных вод и биотехнологические производства тоже являются искусственными экосистемами.

2. Выясните, какие искусственные экосистемы в сельском хозяйстве и в промышленности существуют в вашем регионе. Если возможно, вместе с учителем организуйте туда экскурсию. Напишите отчёт об экскурсии.

§ 77 Основные экологические проблемы современности

Мы не можем ждать милостей от природы; взять их у неё – наша задача.

Иван Мичурин, русский селекционер

Мы не можем ждать милостей от природы после всего, что мы с ней сделали.

Виктор Коняхин, современный сатирик

Серьёзные изменения биосферы, связанные с антропогенными воздействиями, начались в прошлом веке. Невероятное возрастание числа жителей Земли (так называемый демографический взрыв) и научно-техническая революция стали основными причинами этих изменений. Обе причины взаимосвязаны, так как количество потребляемой человечеством энергии и материальных ресурсов возрастает почти пропорционально его численности и даже несколько опережает её.

Численность людей на планете

В течение длительного времени число обитающих на земном шаре людей почти не увеличивалось. Как уже было сказано, население Земли в начале нашей эры, по приблизительным подсчётам, составляло 200–250 млн человек. За последующие полтора тысячелетия его численность возросла всего в два раза и составила 425–450 млн. Резкий скачок в скорости прироста населения Земли, особенно в Европе и отчасти в Азии, произошёл в конце XVIII в. Это было связано с улучшением гигиенических условий, увеличением продолжительности жизни, сокращением эпидемий и началом интенсивного промышленного производства. В начале XIX в. численность жителей Земли достигла 1 млрд, после чего продолжала стремительно нарастать. Из таблицы, составленной В. П. Максаковским (табл. 6), и из диаграммы (рис. 261) видно, что, для того чтобы число жителей нашей планеты достигло первого миллиарда, понадобилась вся история человечества до XVIII в., на следующий миллиард ушло 107 лет, на третий – 33 года, а затем каждые 12–13 лет стало равномерно прибавляться по миллиарду.

Таблица 6

Динамика численности населения Земли

Рис. 261. Рост численности населения Земли

Для всех этих миллиардов требуются пища, жильё, одежда, средства передвижения и прочее. Причём растёт не только количество людей, растут и потребности каждого из них. Ещё сто лет назад никто не думал об авиаперелётах, личном автомобиле и кондиционере. Да и электрическое освещение и центральное отопление считались роскошью. Теперь, по крайней мере в развитых странах, всё это стало необходимостью. А потребность в пище всегда была необходимостью и, разумеется, ею и осталась. Для того чтобы удовлетворять эту потребность, требуется оказывать постоянное давление на биосферу. Мы уже видели, к чему это может привести, но оценивали последствия совсем в других масштабах. В начале нашей эры требовалось прокормить в 30 раз меньше человек, чем сейчас, значит, за это время интенсивность земледелия и животноводства должна была возрасти не менее чем в 30 раз. За счёт чего этого можно достичь?

Увеличение производительности сельского хозяйства, как и других отраслей экономики, можно осуществлять двумя способами – экстенсивным и интенсивным. Первый требует расширения используемых земель, расширения использования природных ресурсов и возрастания потребления энергии. Второй основывается на внедрении новых, более эффективных технологий и методов производства.

Экстенсивные методы развития сельского хозяйства

Экстенсивное расширение сельского хозяйства может происходить либо за счёт уничтожения природных экосистем, либо за счёт расширения орошаемого земледелия в пустынных районах. Природные экосистемы уничтожаются ради расширения посевных площадей, пастбищ, получения сырья (древесины), строительства населённых пунктов и промышленных объектов. Особенную опасность для биосферы представляет уничтожение лесов, которое, хотя и замедлилось в последние годы, всё же представляет собой катастрофическое явление. За последние 8 тыс. лет численность лесов на Земле сократилась примерно вдвое, а из оставшихся природные лесные экосистемы занимают лишь немногим более 20 %. Остальные так или иначе являются в значительной степени агроценозами. Это парки, сады и лесопосадки. В Европе настоящих биосферных лесов практически не осталось. Лучше всего сохранились хвойные леса, расположенные между арктической тундрой и лиственными лесами. Это два крупных лесных массива, один из которых находится в Сибири, а другой простирается через часть Канады и Аляски. Третья большая лесная территория – это тропический лес в бассейне Амазонки. Но и эти сохранившиеся леса находятся под угрозой уничтожения. В настоящее время наиболее интенсивно уничтожаются леса в развивающихся странах Африки и Азии, где до сих пор широко используют известное с древности подсечно-огневое земледелие, при котором сначала вырубают и сжигают большой участок леса, а затем на удобренной золой почве разводят сельскохозяйственные культуры. Так как демографический прирост в этих регионах наиболее высок, то используются любые меры, чтобы прокормить это возрастающее население.