Какие свойства экосистемы изменяются при антропогенном

Антропогенные экосистемы возникают в результате деятельности человека. Люди модифицируют естественные природные экосистемы, оказывая на них косвенное влияние, или целенаправленно изменяют их в соответствии со своими интересами. Для удовлетворения определённых потребностей создаются полностью искусственные экосистемы. В данной статье мы расскажем о видах антропогенных экосистем и о том, какие функции они выполняют.

Городские экосистемы

Такие системы созданы искусственно, что обусловлено необходимостью больших групп людей обеспечить себя жильём, благоустроить территорию вокруг и сделать свой быт максимально удобным и комфортным. Для этого люди строят не только жилые дома, школы, больницы, торговые центры и т.п., но и различные промышленные объекты, а также создают рекреационные зоны, предназначенные для отдыха и развлечения городских жителей.

Урбосистемы возникают на месте природных экосистем, разрушая их и полностью изменяя ландшафт, видовой состав растений и животных. Такая система нуждается в постоянном поступлении ресурсов извне, для её нормального функционирования необходимо ископаемое топливо, вода, продукты питания, производимые в сельскохозяйственных экосистемах, и энергия. Солнечная энергия при этом практически не используется и даже наносит определённый вред городским экосистемам, нагревая бетонные здания, асфальтовые дороги и прочее, что приводит к увеличению смога. В современных условиях энергию городам обеспечивает главным образом сжигаемое топливо.

Постоянное активное потребление природных ресурсов и энергии в городах приводит к увеличению массы отходов. К ним относятся пыль, соединения тяжёлых металлов, продукты от сжигания топлива и прочие вредные вещества, загрязняющие атмосферу. В результате этого повышенная концентрация токсикантов оказывает негативное воздействие на здоровье людей, что в некоторых случаях становится причиной развития онкологических заболеваний. Кроме того, в городских экосистемах происходит увеличение объема твёрдых веществ, которые накапливаются на зданиях и различных твёрдых поверхностях. Рост промышленных и бытовых отходов приводит к увеличению площадей мусорных полигонов, для строительства которых приходится задействовать природные экосистемы, полностью разрушая их.

Одной из важнейших характеристик урбосистемы является её неравновесность. Если природные экосистемы способны самосохраняться и самовосстанавливаться, то город не сможет функционировать без постоянного воздействия людей. Даже городские лесопарковые зоны, окультуренные человеком, утратили способность к автономному развитию и поэтому нуждаются в поддержке, чтобы находиться в состоянии равновесия.

Значительное место в антропогенных системах занимают транспортные сооружения и транспорт. Железные и автомобильные дороги, порты, аэродромы, автозаправки и т.д. предоставляют возможность передвижения различным видам транспорта как внутри города, так и за его пределами, обеспечивая взаимосвязь и обмен грузами между населенными пунктами. Вместе с тем, поддержание деятельности транспортной системы и её функционирование требуют огромных энергетических затрат, а также приводят к существенному загрязнению окружающей среды.

Сельскохозяйственные экосистемы

Агросистемы создаются для получения продуктов питания, технологического сырья и лекарственных средств. К ним относятся поля, огороды, сады, парки, искусственные пастбища, форелевые хозяйства и т. д.

От природных экосистем агроценозы отличаются неустойчивостью, неспособностью к саморегуляции. Для поддержания равновесия в такой экосистеме требуется вмешательство человека. Кроме того, все агросистемы нуждаются в дополнительной энергии, одной лишь солнечной им недостаточно. И здесь им снова не обойтись без воздействия людей.

Также характерной чертой агросистемы является относительная бедность видового состава растений и животных. Это хорошо видно на следующем примере: человек, решивший на своём огороде посадить картофель, вытесняет те растения, которые изначально росли на данной территории. В процессе ухода за выращиваемым овощем, он избавляется от сорняков, опрыскивает свои растения различными химическими растворами, чтобы уничтожить насекомых, отгоняет птиц и прочих животных, способных навредить корнеплоду.

Следующий этап – сбор урожая, и здесь проявляется ещё одна особенность агроценоза. Человек, выкапывая из земли картофель, нарушает естесственный круговорот веществ. В природных экосистемах органические остатки находятся в почве, тем самым обогащая её. Для восполнения питательных веществ в искусственной экосистеме человек регулярно добавляет в почву минеральные и органические удобрения.

Культивируемые людьми животные и растения сильно отличаются от своих диких сородичей. В процессе эволюции они теряют способность конкурировать с ними, поскольку очень сильно зависят от человека. Так, выпущенная на волю домашняя корова, скорее всего, долго не проживёт. Даже если это произойдёт летом, и пропитание она добудет себе самостоятельно, то противостоять хищникам она вряд ли сможет.

Агроценозы жизненно необходимы человеку, но вместе с тем они разрушают природные экосистемы. Для их создания вырубаются леса, осушаются болота, на больших территориях производится распашка земель. Большинство животных вынуждено уходить с привычных мест обитания, некоторые из них погибают во время сельскохозяйственных работ. Растительный покров практически полностью уничтожается.

Другая проблема, которая возникает в результате деятельности агросистем, – загрязнение окружающей среды. Вредные вещества при использовании химических удобрений и пестицидов попадают в почву, грунтовые воды и водоёмы. От действия ядовитых соединений гибнут не только паразиты, для которых они предназначались, но и полезные организмы. Стоки жизнедеятельности животных отравляют реки и озера, поскольку являются источником многочисленных заболеваний. Таким образом, нарушаются естественные природные процессы, что в конечном итоге негативно сказывается не только на флоре и фауне, но и на человеке.

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Антропогенные экосистемы, как правило, оказываются весьма далёкими от естественного равновесия. При этом возможны несколько типичных ситуаций.

Прежде всего, это эксплуатируемые человеком природные экосистемы, находящиеся под большой антропогенной нагрузкой. Если антропогенная нагрузка снимается, то, предоставленные самим себе, они возвращаются в равновесное состояние. В таком положении находятся леса, систематически подвергающиеся массовой рубке, многие пастбищные угодья. После уничтожения значительной части природной растительности человек покидает эти территории с тем, чтобы вернуться, когда в результате сукцессии растительность восстановится.

Однако при чрезмерной нагрузке экосистема теряет устойчивость, и в таких случаях бездумная эксплуатация природных ресурсов зачастую ведёт к экологическим катастрофам. Страшный пример такого рода — судьба Аральского моря. Это огромное озеро питалось всегда водами двух больших рек, — Амударьи и Сырдарьи, — и вместе с ними образовывало устойчивую систему. Во второй половине XX века воды этих рек стали разбирать на орошение хлопковых плантаций, Аральское море стало быстро высыхать, и к настоящему времени его экосистема практически погибла. Это в свою очередь привело к социальной и гуманитарной катастрофе в окрестностях Арала. Другой пример подобного рода — строительство гидроэлектростанций без учёта последствий для водных экосистем. В результате нерестилища ценных пород рыб оказываются уничтоженными, а окружающие земли — подтопленными. В этих и других подобных случаях на месте зрелых природных равновесных экосистем обычно возникают бедные малопродуктивные незрелые сообщества, далекие от естественного равновесия. Наконец, заброшенные карьеры и места открытых разработок полезных ископаемых оказываются зачастую пустынными территориями, на которых происходит первичная сукцессия.

Другой тип антропогенных биогеоценозов — искусственно созданные и удерживаемые в неравновесном положении системы. Это — пахотные земли и другие сельскохозяйственные угодья, которые иногда называют агроценозами. Как правило, они засеваются одной культурой. Для получения максимального урожая человек стремится сохранить только два трофических уровня — собственно культурное растение-продуцент и детритофагов и редуцентов в почве, необходимых для поддержания плодородия. Видовое разнообразие становится минимальным, а экологическая ниша культивируемых растений — максимальной. Понятно, что эта ситуация крайне неустойчива. Культивируемые растения не способны захватить полностью экологическую ёмкость системы, и фитофаги стараются заполнить пустующие ниши, а дикорастущие растения — конкурировать с выращиваемыми культурами. Человек называет первых «сельскохозяйственными вредителями», а вторых — «сорняками» и вступает с ними в тяжёлую борьбу, длящуюся с переменным успехом уже несколько тысячелетий.

Третий тип антропогенных экосистем — большие города, мегаполисы и целые урбанизированные территории. Экологически эти системы абсолютно неустойчивы, и равновесие здесь может существовать только за счёт огромных затрат труда, энергии и материалов. Невозможно предсказать, как пойдёт сукцессия подобных систем, если прекратится их искусственная поддержка. По счастью, полномасштабные опыты такого рода пока не проводились, а ограниченные «эксперименты», проведённые во время мировых войн, были ужасны, но не репрезентативны. На практике представители дикой природы очень редко способны существовать в урбанизированных районах, так как обычно сразу по многим факторам они оказываются вне своего диапазона толерантности. Загрязнение воздуха, отсутствие доступа к чистой воде, дефицит пищи и шум — это только наиболее очевидные из этих факторов. Так происходит и тогда, когда человек был бы только рад сосуществованию с данным видом. Достаточно посмотреть на угнетённые деревья в городских скверах и на оживлённых улицах. Вместе с тем, города заселяются нежелательными для человека соседями, очень комфортно там себя чувствующими: крысами, мышами, тараканами и даже «птицами мира» — голубями, которые становятся настоящим бедствием. Ситуацию обычно пытаются исправить с помощью зачастую весьма дорогостоящих, но экологически совершенно безграмотных мер. Желая избавиться от грызунов, рассыпают отраву, вместо того, чтобы тщательно убирать мусор, особенно пищевой. Возле вновь посаженых деревьев оставляются слишком маленькие площадки открытой, не покрытой асфальтом почвы, и деревья гибнут, не получая влаги. Тратятся большие средства на посев газонов и цветов, но экономятся деньги на их полив. Список можно расширять до бесконечности. Проблема состоит в том, что человек, будучи биологическим видом, в больших городских агломерациях тоже, по-видимому, оказывается вне своего диапазона толерантности. Свидетельствует об этом тот факт, что большие города быстро бы вымерли, если бы их население не подпитывалось за счёт неурбанизированных регионов.

Человек является высшей формой эволюции. Он избавился от зависимости от капризов природы и естественного отбора, т.к. смог сам создавать искусственную среду обитания. Поэтому современные люди живут во много раз дольше, чем первобытные. Но человек породил технологии, разрушительные для природы. Кратко перечислим антропогенное воздействие человека на окружающую среду – глобальные экологические проблемы:

загрязнение воздушной, водной сред и почвы токсическими отходами;

уничтожение лесов – легких планеты, на их месте появляются пустыни;

ухудшение плодородия почвы в результате ее загрязнения, интенсивного использования для

посевов, выпадения кислотных дождей из загрязненной атмосферы;

водный кризис из-за увеличения потребления питьевой воды и уменьшения ее ресурсов;

глобальное изменение климата (потепление на 0,60С за столетие) из-за увеличения углекислого

газа в атмосфере, предположительно, из-за сжигания топлива.

Более подробно эти процессы будут рассмотрены нами в следующих темах.

Человеческие экосистемы. Взаимосвязь и взаимодействие в человеческих экосистемах

С момента своего зарождения человечество развивалось под действием конкретных природных факторов, которые сформировали не только человека как биологический вид, но и его национальные типы. В каждой конкретной местности сформировались национальные экосистемы, адаптированные к местным климатическим условиям, что помогало народу этой национальности выживать в данной местности и устойчиво развиваться. Таким образом, в процессе эволюции произошла экологическая дифференциация населения земного шара по адаптивным типам, внешне определяемых как национальные признаки.

Адаптивный тип представляет собой норму биологической реакции на окружающую среду, обеспечивающую наилучшую приспособляемость к окружающей среде, ее экологии. Различают 4 адаптивных экологических типа: тип умеренного пояса, арктический, тропический и горный. Адаптивные типы отличаются не только внешне, но и физиологическими процессами в организме, характером обмена веществ, набором характерных ферментных систем и специфических болезней и др.

Большая часть населения принадлежит к умеренному типу – это местности, где преобладает городское население. Уровень адаптации у них не ясен.

Арктическому типу (ненцы, чукчи) свойственно сильное развитие костей и мышц, грудной клетки, увеличенное содержание в крови гемоглобина. В пище преобладают жиры, которые, благодаря набору соответствующих ферментов, имеют повышенную способность к окислению, что обеспечивает повышенный обмен веществ, при котором они легко переносят низкую температуру, имея всегда горячую кожу, и редко простужаются.

Тропический тип(негры, арабы, жители островов Окенавии) проживает в условиях большого количества тепла и влаги, мало животной пищи – белка. Имея слабое развитие мышц, низкий обмен веществ, они быстро замерзают при понижении температуры воздуха. Экологические условия в тропиках в каждом регионе очень разнообразны, что породило большое разнообразие рас – от самых низкорослых на Земле (пигмеи) до самых высокорослых (есть племена). Особенности этого типа: удлиненные формы тела при снижении мышечной массы, маленький объем грудной клетки, большое количество потовых желез.

Горный тип живет в условиях высокогорья, где низкое атмосферное давление, холодно, однообразная пища. Поэтому у людей этих национальностей повышенный обмен веществ (хорошее отопление организма), увеличено число эритроцитов и гемоглобина, расширена грудная клетка.

Отличительные особенности организмов адаптивных типов людей сводятся к трем различиям,существенным с точки зрения гигиены и медицины:

А – в пище, источнике пластических веществ и энергии. Разные типы питаются предпочтительно своей национальной пищей в соответствии с особенностями национального питания;

Б – в степени усвоения употребленной пищи в результате разного набора ферментов в желудочно-кишечном тракте, необходимых для разложения пищи до требуемых усвояемых ее форм. Для переработки национальной пищи у определенного типа существует только ему присущий набор пищеварительных ферментов для переваривания пищи. То, что хорошо усваивается одним типом (украинцем – сало, ненцем – сырая рыба, казахом – мясо и др.), у других вызовет расстройство кишечника и даже заболевание (употребление молока ненцем, казахом и др);

В – в степени использования организмом составных частей съеденной пищи, всосавшихся из кишечника в кровь, для поддержания гомеостаза (постоянного внутреннего состава организма) и обеспечивающих его жизненно необходимых обменных процессов, в частности:

1) обмена энергии (зависимой от количества мышц, где в основном продуцируется энергия); необходимой для поддержания уровня основного обмена – количества энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности организма в покое (для физиологических энергозатрат; обычно это 900-1300 ккал;

2) обмена веществ, необходимых для пластических целей – построения и восстановления тканей (мышц, костей и т.д.), выработки элементов эффективной иммунной системы и т.д.

Включение адаптивных типов в биогеоценоз конкретной территории формирует генофонд, соответствующий условиям проживания в данной местности, что обеспечивает возможность выживания и устойчивого развития национальностей при проживании в данном регионе. Переезд человека в другую местность включает процессы адаптации к этой местности. В процессе адаптации один тип приобретает свойства экологического типа данной местности (адаптируется) и здравствует или у него возникают болезни и, в случае несоответствия местному климату, сокращается жизнь. С другой стороны, процессы адаптации при переселении народов обеспечивали их экологическую изменчивость и приспособляемость, возможность распространяться по всему земному шару. В основе этого процесса адаптации лежат биологические механизмы обеспечения жизнедеятельности организма человека.

Если люди мигрируют в другие климатические зоны, они должны акклиматизироваться – т.е. адаптироваться к новым условиям. Если для растений и животных, занесенных в другой климатический пояс, показателем акклиматизации является выживание и размножение, то для людей необходимо еще восстановление высокого уровня работоспособности – иначе они не выживут. При акклиматизации происходят сложные физиологические процессы – перестройка питания, обмена веществ, терморегуляции, иммунитета, кровоснабжения. Например, люди, приехавшие в Заполярье во временную командировку, вначале мерзнут, потом у них возрастает теплота рук на 40% и груди – на 19%, что обеспечивает восстановление их работоспособности.

Демографические процессы в человеческих экосистемах. Рождаемость, смертность, естественный прирост. Этические взгляды на экосистемы. Возможность устойчивого развития человеческих экосистем

О состоянии здоровья в экосистемах говорят демографические процессы – численность населения в данной местности, его рождаемость, смертность и прирост. Если рождаемость – это число родившихся в течение года на 1000 населения (%0), а смертность – соответственно умерших, то естественный прирост – это разница между родившимися и умершими. Бывает три вида естественного прироста, по которым судят о здоровье нации:

– регрессивный тип – когда умирают больше, чем рождаются.. Этот процесс сейчас происходит в России – рождаемость составляет 8,2 %0, смертность – до 15 %0, убыль населения – до 6,8 %0;

– стационарный – когда сколько рождается , столько и умирает, прироста и убыли нет;

– прогрессивный – когда смертность ниже рождаемости. Самый высокая рождаемость

сейчас в Саудовской Аравии – 18 %0,, Латинской Америке – 10-12 %0,, Скандинавии – 4-7 %0,

Достижения научно-технического прогресса облегчили в наше время выживаемость людей, что привело к отклонению от закономерностей равновесия в живой природе – рост народонаселения ускорился. Если в ХУШ столетии человечество увеличивалось со скоростью 1% за столетие, т.е. удваивалось за 1000 лет, то с 1950-х годов – оно растет 1,9% в год, т.е. удваивается за 36 лет. Если в 1900 г. на земном шаре было 1,5 млрд людей, то в 2000 г – 6 млрд. Каждый день население увеличивается на 240-250 тыс. чел. или на 40 млн чел. в год. Этот стремительный рост называется демографическим взрывом. В целом на Земле население прогрессивно стареет. В Европе и Японии средняя продолжительность жизни составляет 80 лет (в России – 59 лет, в т.ч. мужчин -58 и женщин – 65 лет).

Ежедневно людям требуется 2 млн т пищи, 10 млн м3 питьевой воды, 2 млрд м3 кислорода.. На промышленные цели человечество ежегодно сжигает 30 млн т топлива, использует 2 млрд м3 воды, 300 млн т металлов и 65 млрд м3 кислорода. Естественно, ресурсы истощаются, природа загрязняется. Ученые обеспокоены. Выдвинуто ряд теорий:

Т. Мальтус (1798 г.) – обосновал необходимость войн и эпидемий, которые необходимы, чтобы сокращать рост населения. Он посчитал, что рост населения происходит в геометрической прогрессии, а средств пропитания – в арифметической. Отсюда полезны голод, эпидемии, войны. Последователи Мальтуса призывают к термоядерной войне – опять сократить население до 1млрд.

Однако, другие ученые и историческая обстановка показали, что Мальтус ошибся – развитие числа населения зависит не только от природы, но и от социально-экономических условий и политических процессов. С ростом благосостояния народа и расширением социальных прав и экономических возможностей женщин выявились новые неизвестные ранее социальные факторы: повышение роли женщины в создании семьи, возрастает женский карьеризм и отстрачивается создание семьи и появление ребенка, уменьшается семьеобразующая роль мужчины и число «полных» семей, увеличивается число разводов – в итоге, сокращается рождаемость. С улучшением питания, увеличения в рационе роли жирной пищи и быстрого питания увеличивается число женщин с ожирением, возможности с зачатием которых снижаются. В то же время нищета и уменьшение белкового питания у женщин (Южная Африка) увеличивает рождаемость.

Ряд государств стал эффективно проводить демографическую политику. Так значительно ограничили рождаемость Китай и Индия. С другой стороны, Франция, обеспокоенная снижением рождаемости, активными мерами за 20 лет удвоила её. В 2003 г., чтобы увеличить рождаемость, Государственная Дума России сняла 12 причин для проведения абортов, а с 2007 г. введена экономическая поддержка материнства.

Таким образом, изменения в человеческих экосистемах – появление новых социальных процессов, вызванных нарастанием численности людей на земном шаре, разумные социально-экономические меры и соответствующая политика государства могут активно влиять как на увеличение, так и на снижение численности населения.

Контрольные вопросы

1.Что такое «биосфера»?

2.Что такое «среда обитания» и какие факторы в ней действуют?

3.Составные части биогеоценозов

4.Формы взаимодействия организмов в экосистемах

5.Что такое «пищевая цепь», «агроциноз»?

6.Что такое «экологическое равновесие, бедствие и сукцессия»?

7.Что такое «адаптация», «акклиматизация» и что происходит в организме при

этих процессах?

8.Виды антропогенного воздействия на окружающую среду.

9.Адаптивные человеческие типы.

10.Виды демографических процессов.

11.Этические взгляды на рост народонаселения.

12.Какие возможности устойчивого развития человеческих экосистем?