Агроценозы: антропогенные экосистемы и их продуктивность¶

Агроценозы — это искусственно созданные человеком экосистемы, предназначенные для производства сельскохозяйственной продукции, характеризующиеся низким видовым разнообразием, упрощённой структурой и высокой продуктивностью, поддерживаемой за счёт постоянного притока энергии и ресурсов со стороны человека.

¶Отличия от естественных экосистем

В отличие от природных биогеоценозов, агроценозы (агробиогеоценозы) обладают рядом специфических черт:

• Упрощённая структура. Доминирует, как правило, один вид культурного растения (монокультура) или небольшой набор видов, тогда как естественные экосистемы отличаются сложной многоярусной организацией.
• Незамкнутый круговорот веществ. Значительная часть биомассы (урожай) изымается человеком и выводится из круговорота, поэтому для восполнения потерь требуется постоянное внесение удобрений.
• Открытый энергетический баланс. Помимо солнечной энергии, агроценоз получает дополнительную энергию в виде топлива для техники, электроэнергии, затрат на производство удобрений и пестицидов. Такой приток энергии называется антропогенным (агроэнергетическим).
• Сниженная способность к саморегуляции. Естественные механизмы регуляции численности популяций ослаблены, поэтому без вмешательства человека агроценоз быстро деградирует, зарастает сорняками или разрушается вредителями.
• Неустойчивость во времени. Агроценоз существует только до тех пор, пока человек его поддерживает. После прекращения обработки он в ходе сукцессии постепенно возвращается к естественному состоянию.

¶Структура и компоненты

Агроценоз включает в себя те же компоненты, что и любая экосистема: продуценты (культурные и сорные растения), консументы (насекомые-вредители, птицы, грызуны, сельскохозяйственные животные), редуценты (почвенные бактерии, грибы, черви). Однако видовой состав резко обеднён.

Пищевые цепи в агроценозе короткие и прямые. Например, «зерно пшеницы — мышь — лиса» или «картофель — колорадский жук». Упрощение трофической структуры делает агроценоз крайне уязвимым: вспышка численности одного вида-вредителя может уничтожить весь урожай, так как в экосистеме недостаточно естественных хищников для её подавления.

¶Продуктивность и её виды

Продуктивность агроценоза — это скорость накопления органического вещества. Различают два основных показателя:

• Биологическая продуктивность — общее количество органического вещества, создаваемого всеми растениями агроценоза (включая корни, стерню и сорняки) в процессе фотосинтеза.
• Хозяйственная (экономическая) продуктивность — часть биологической продукции, которая непосредственно используется человеком (зерно, клубни, плоды, зелёная масса). Именно хозяйственная продуктивность является основной целью создания агроценоза.

Агроценозы считаются высокопродуктивными системами. По биологической продуктивности они могут не уступать, а иногда и превосходить естественные экосистемы (например, продуктивность тропического леса и высокоурожайного поля кукурузы сопоставимы). Однако хозяйственная продуктивность достигается ценой огромных затрат энергии. Энергетический коэффициент полезного действия агроценоза (отношение энергии урожая к затраченной антропогенной энергии) часто ниже единицы, то есть на производство продовольствия тратится энергии больше, чем содержится в полученном продукте.

¶Классификация агроценозов

По назначению агроценозы делятся на:

• Полевые (зерновые, пропашные, кормовые культуры) — основа растениеводства.
• Садовые (плодовые сады, ягодники) — многолетние насаждения.
• Огородные (овощные культуры) — отличаются интенсивным уходом и поливом.
• Лугово-пастбищные (сеяные сенокосы и пастбища) — используются для выпаса скота.
• Лесные (искусственные лесопосадки, лесополосы) — выполняют полезащитные и водоохранные функции.

¶Пути повышения продуктивности

Для увеличения хозяйственной продуктивности агроценозов применяются следующие методы:

• Селекция и генетика — выведение высокоурожайных сортов и гибридов, устойчивых к болезням и вредителям.
• Химизация — внесение минеральных удобрений и использование пестицидов (гербицидов, инсектицидов, фунгицидов).
• Механизация — применение сельскохозяйственной техники для обработки почвы, посева и уборки.
• Мелиорация — орошение, осушение, известкование почв для улучшения их свойств.
• Агротехнические приёмы — севообороты, сидерация (запашка зелёного удобрения), обработка почвы.

¶Экологические последствия и устойчивость

Интенсивное ведение сельского хозяйства приводит к негативным последствиям: деградации почв (эрозия, засоление, снижение плодородия), загрязнению окружающей среды пестицидами и нитратами, сокращению биоразнообразия. Для снижения вреда применяются принципы адаптивно-ландшафтного земледелия и органического сельского хозяйства, которые предполагают минимизацию химической нагрузки, чередование культур и сохранение естественных биотопов (лесополос, лугов) вблизи полей. Устойчивость агроценоза — это его способность сохранять продуктивность при изменяющихся условиях, которая достигается не саморегуляцией, а целенаправленным управлением со стороны человека.

¶Источники

• Миркин Б. М., Наумова Л. Г. «Экология России».
• Одум Ю. «Экология» (том 1, 2).
• Шилов И. А. «Экология».
• Учебник «Общая биология» под редакцией В. Б. Захарова.