Підручник з Біології і екології. 11 клас. Соболь - Нова програма

Культура людини завжди йшла поруч з культурою поля.

К. А. Тимірязєв

§ 42. АГРОЕКОСИСТЕМИ, ОСОБЛИВОСТІ СТРУКТУРИ Й ФУНКЦІОНУВАННЯ

Основні поняття й ключові терміни: АГРОЕКОСИСТЕМИ. Агроекологія. Альтернативне землеробство.

Пригадайте! Що таке штучні екосистеми?

Вступна вправа

У світі масово вирощують лише 90 видів рослин, а основну масу рослинних харчових продуктів дають не більш ніж 20 видів, 14 з них належать до двох родин - злакових і бобових. До хлібних злакових людства належать лише 7 культур. Це пшениця, рис, кукурудза, жито, а також ячмінь, овес і просо, що й утворюють переважну більшість агроекосистем. А чим агроекосистеми відрізняються від природних екосистем?

ЗМІСТ

Які особливості структури й функціонування агроекосистем?

АГРОЕКОСИСТЕМИ - це штучні екосистеми, створені людиною для отримання сільськогосподарської продукції. Це поля, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, ягідники, квітники, лісопаркові смуги (іл. 69). Відповідно до законів загальної екології акроекосистеми нестабільні. Стабільності, що так необхідна для господарської стійкості агроекосистем, досягають іншим шляхом - вкладенням додаткової антропогенної енергії. І що простіша агроекосистема, то більше вона вимагає такої енергії у вигляді праці, внесення добрив, пестицидів та ін.

Іл. 69. Пшеничне поле як приклад агроекосистеми

Агроекосистеми порівняно з природними екосистемами відрізняються значним спрощенням структури та функціонування. Однієї з визначальних особливостей штучних екосистем є переважання одного або декількох домінантних видів організмів (монокультури), що позначається на довжині трофічних ланцюгів, складності трофічних мереж тощо. У таких екосистемах діє переважно штучний добір. У цілому для агроекосистем характерні такі особливості: постійне вилучення з агроекосистем органічної речовини, залежність існування від діяльності людини, переважання рослин і тварин, які є продуктом селекційної діяльності, низьке видове різноманіття, розімкненість біохімічних циклів та ін.

Агроекосистеми існують не ізольовано від загального природного середовища. Вони зазнають впливу природних екосистем і неорганічного середовища Землі. Створюючи штучні екосистеми, людина має розуміти їхні особливості та організовувати ландшафти таким чином, щоб не порушувалась стабільність природних великих екосистем.

Отже, агроекосистеми мають ті самі структури, умови існування, що й екосистеми, але позбавлені таких властивостей, як стабільність і стійкість у часі.

Які основні екологічні проблеми сучасного землеробства?

Агроекологія - розділ екології, що вивчає взаємини організмів з чинниками довкілля у процесі сільськогосподарського виробництва. Найважливіше завдання цього розділу - розроблення методів, які забезпечили б високу продуктивність угідь та отримання екологічно чистої продукції з найменшими затратами енергії.

Традиційне сільське господарство ґрунтується на принципах інтенсифікації, головними компонентами якого є: використання добрив, широке застосування пестицидів, зрошення, застосування інтенсивних сортів, індустріальні технології та ін.

Основними екологічними проблемами сучасного землеробства є:

  • спустелювання земель - деградація земель у посушливих ділянках земної поверхні, що відбувається під дією природних (зміни клімату, водний дефіцит) або антропічних (надмірне випасання, вирубування лісів, будівництво доріг тощо) чинників;
  • ерозія ґрунту - процес руйнування й знищення ґрунтового покриву під дією води (водяна ерозія), вітру (вітрова ерозія), перевипасу, тобто надмірного випасання (пасовищна ерозія), зрошення (іригаційна ерозія), промислової діяльності (техногенна ерозія);
  • засолення ґрунту - накопичення в його верхніх шарах солі, що виникає під дією ґрунтових і поверхневих вод, надмірного поливу, надмірного зрошення;
  • підтоплення та заболочування - збільшення вмісту води в ґрунті внаслідок зміни гідрологічного режиму території;
  • забруднення ґрунтів - надходження й накопичення в ґрунті сполук важких металів, пестицидів, радіонуклідів, що позначаються на родючості ґрунтів й здоров'ї людини;
  • виснаження ґрунту - збіднення ґрунтів на вміст гумусу (дегуміфікація), Кальцію (декальцінація) та інших елементів живлення рослин;
  • забур'яненість угідь - поширення аборигенних (щириця звичайна, осот польовий рожевий), інвазійних (галінсога дрібноквіткова, амброзія полинолиста), стійких до гербіцидів (лобода біла, березка польова) видів бур'янів, що знижує врожайність і якість продукції, є причинами отруєння тварин і захворювань людей, поширення паразитів рослин.

Отже, агроекологія має стати обов'язковим складником сучасного енергозбережувального, малозатратного й ґрунтозахисного землеробства.

Які шляхи підвищення продуктивності агроекосистем?

Основою сучасного землеробства мають стати закони екології та екологічно обґрунтовані заходи.

Фітомеліорація. Для підвищення продуктивності агроекосистем здійснюють осушення і зрошування ґрунтів, проводять боротьбу з ерозією (зміцнення схилів, створення лісосмуг, залугування колишніх торф'яників тощо) за допомогою рослин.

Сівозміна. Це процес чергування культур на тому самому полі упродовж тривалого часу. Найважливіша умова застосування сівозмін - це розміщення сільськогосподарських культур по кращих попередниках (наприклад, кращими попередниками кукурудзи є зернобобові, які збагачують ґрунт азотом, а також картопля). Перспективним напрямом є розроблення методів сумісного вирощування двох або декількох культур на одній ділянці.

Застосування сидератів (зелених добрив). Це ті рослини (редька, гірчиця, люпин, овес, горошок), що їх тимчасово вирощують на вільних ділянках ґрунту з метою поліпшення структури ґрунту, збагачення азотом та пригнічення росту бур'янів.

Безвідвальну оранку ґрунту рекомендується почергово замінювати традиційною. Такий спосіб обробітку захищає ґрунт від ерозії. З метою збереження родючості земель дію цього заходу треба мінімізувати, щоб важка техніка не руйнувала його структуру.

Нові технологій вирощування сільськогосподарських рослин і тварин. Сьогодні в світі впроваджують кілька напрямів альтернативного землеробства: органічне землеробство, біодинамічне землеробство, біоінтенсивне міні-землеробство, малозатратне стале землеробство, екологічне землеробство, пермакультура. Все більше застосовують контурне землеробство (формування полів відповідно до контурів певного типу ґрунтів), адаптивне рослинництво (управління ростом і розвитком культурних рослин на основі інформації про стан рослин у кожний даний момент), органічне землеробство (з повною відмовою від мінеральних добрив, отрутохімікатів).

Застосування закритих або краплинних зрошувальних систем. В овочівництві й квітникарстві широко використовують теплиці, парники і методи вирощування овочів без ґрунту - гідропоніку (як субстрат використовують гравій, зрошуваний розчинами солей) та аеропоніку (коріння періодично обприскують розчинами мінеральних солей).

Ще одним заходом стабілізації сільськогосподарських угідь є широке впровадження біологічних методів боротьби зі шкідниками, хворобами та бур'янами.

Отже, спираючись на закони екології, можна розв'язувати екологічні проблеми сучасного сільського господарства.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

Порівняйте за допомогою таблиці в робочому зошиті природні екосистеми та агроекосистеми. Сформулюйте висновок про їхню стійкість у часі.

Ознака

Природні екосистеми

Агроекосистеми

Тип екосистем (за стійкістю)

Причини виникнення

Видове біорізноманіття

Кругообіг речовин

Трофічні ланцюги й мережі

Ступінь біопродуктивності

Саморегуляція

Джерело енергії

Кругообіг речовин і потік енергії

Панівна форма добору

Біологія + Суспільство. Зелена революція й сільське господарство

«Зелена революція» - комплекс змін у сільському господарстві більшості країн світу, що привели до значного збільшення сільськогосподарської продукції. Ця аграрна революція включала в себе активне виведення більш продуктивних сортів рослин (здебільшого пшениці, рису й кукурудзи), розширення іригації, застосування добрив, пестицидів, сучасної техніки. «Зелена революція» неоднозначно вплинула на агросферу багатьох країн і континентів. Оцініть значення «зеленої революції» для суспільства й навколишнього середовища.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Дизайн. Пермакультура в присадибному господарстві

Пермакультура (від англ. permanent agri culture - стале сільське господарство) - підхід до проектування сталих систем і система ведення сільського господарства з мінімальними затратами праці й без завдання шкоди довкіллю. Основа пермакультури - грамотне функціональне проектування (дизайн) компонентів, з яких будується конкретна стала система (город, присадибна ділянка, парк). Доведіть необхідність ведення сільського господарства в гармонії з природними процесами.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1-6

1. Що таке агроекосистеми? 2. Наведіть приклад агроекосистем. 3. Що таке агроекологія? 4. Яке основне завдання агроекології? 5. Що таке альтернативне землеробство? 5. Наведіть приклади нових технологій альтернативного землеробства?

7-9

7. Які особливості структури й функціонування агроекосистем? 8. Які основні екологічні проблеми сучасного землеробства? 9. Які шляхи підвищення продуктивності агроекосистем?

10-12

10. Доведіть необхідність ведення сільського господарства в гармонії з природними процесами.