Сделать вывод о мерах необходимых для создания устойчивых искусственных экосистем кратко

Обновлено: 28.06.2024

Что такое искусственные экосистемы

Искусственные экосистемы – это экосистемы, созданные и контролируемые людьми. Как правило, такие экосистемы соответствуют большинству критериев природных экосистем, но при этом не обладают механизмом саморегулирования. Главным отличием искусственных экосистем от естественных является то, что у последних более высокое генетическое разнообразие, сложные пищевые цепи и значительный круговорот питательных веществ. Так же искусственные экосистемы в большинстве своем пагубно воздействуют на экологию (пример: крупные города).

Экосистема, сотворенная человеком, очень хрупка и нуждается в постоянном уходе. Хорошим примером будет сад. За ним надо ухаживать, поливать цветы, пропалывать сорняки, уничтожать вредителей и поддерживать хрупкое равновесие. Если же такой сад оставить без должного присмотра, то вскоре он погибнет из-за отсутствия сложной взаимосвязи между компонентами.

Еще в качестве примера можно взять домашний аквариум. Обычно в нем не обитает боле 2-3 видов рыб, и зачастую отсутствуют живые растения. Такая экосистема нуждается в искусственном способе очищения и насыщения воды, т.к. в ней отсутствуют организмы способные выполнять эти действия.

Признаки искусственной экосистемы

Первым отличительным признаком искусственных экосистем является гетеротрофный тип питания (употребление готовой пищи). В качестве примера возьмем все тот же сад – одну из самых распространенных искусственных экосистем. В данном случае большую роль играют удобрения и обработка растений от паразитов. При этом такие экосистемы вырабатывают некоторые ядовитые вещества, что делает ее нестабильной и зависимой от человеческого вмешательства.

Вторым признаком служит незамкнутый цикл обмена веществ. Люди выращивают растения, оберегают их от природных катаклизмов и нападок паразитов, а затем собирают урожай, оставляя пищевую цепь разрушенной. Из-за отсутствия системы самовосстановления такая экосистема не сможет дальше функционировать и вскоре погибнет. Конечно, спустя некоторое количество времени там может образоваться новая, уже природная экосистема, но из-за вредных химикатов отравляющих почву ей потребуется куда больше времени на образование.

Видовая малочисленность так же является признаком искусственной экосистемы, т.к. оберегая растения люди уничтожают сорняки и паразитов, которые в свою очередь являются частью природных экосистем. Такое вмешательство приносит определенную выгоду человеку, но одновременно с этим делает экосистему максимально неустойчивой.

Характеристики искусственной экосистемы

Отличить искусственную экосистему от природной довольно просто, особенно если знать ее основные характеристики.

Искусственные экосистемы в основном являются гетеротрофами, т.е. потребляют готовую пищу. Это в свою очередь негативно влияет на окружающую среду, ведь такие экосистемы лишь потребляют ресурсы, не давая ничего взамен.
Как уже было сказано, искусственные экосистемы негативно влияют на экологию и окружающую среду в целом. Они истощают почву, загрязняют воздух, потребляют большое количество кислорода и воды.
Как правило, искусственные экосистемы потребляет больше кислорода, чем могут произвести. Выделяя в атмосферу большое количество парниковых газов, они негативно влияют на экологию и климат.
Имеют ограниченное количество видов.
Довольно неустойчивы, т.к. полностью зависят от вмешательства и контроля человека. Такие экосистемы не могут выжить в таких условиях, в которых природные экосистемы будут процветать и развиваться.
Не могут иметь стабильную замкнутую цепь обмена веществ из-за малого видового разнообразия и общей неустойчивости системы.
Используют больше воды, чем естественные экосистемы и провоцируют загрязнение различных водоемов.

Виды искусственных экосистем

К наземным искусственным экосистемам можно отнести огороды, поля, фермы и сады. Такие экосистемы чаще всего используются для получения продуктов питания. Они потребляют большое количество воды, отравляют почву химикатами и разрушают естественные цепи обмена веществ.

Водные искусственные экосистемы – это аквариумы, водохранилища, водные фермы и искусственные водоемы. Эти экосистемы, как правило, используются для получения и хранения чистой воды, разведения рыбы. Они чуть более экологичны, чем наземные экосистемы, но все так же загрязняют воду (использование хлора для обеззараживания воды), потребляют много кислорода и разрушают естественные цепи питания.

Как создается искусственная экосистема

Стеклянный купол, под которым проживали колонисты, был не герметичен, что и спровоцировало утечку кислорода. Начали гибнуть многие растения и животные, насекомые наоборот начали активнее размножаться и нападать на посевы колонистов. Еды перестало хватать для обеспечения людей ежедневной нормой, что повлияло на работоспособность колонистов.

Проект официально завершился 26 сентября 1993 года из-за критической утечки кислорода. Несмотря на неудачу, проект смог продвинуть дальнейшее создание искусственных экосистем на много лет вперед

Примеры искусственных экосистем

Круговорот веществ в искусственной экосистеме.

Искусственные экосистемы могут быть как замкнутые, так и незамкнутые. В качестве примера незамкнутой искусственной экосистемы возьмем аквариум. Видовое разнообразие скудно (обычно это 1-2 вида), требуется постоянное вмешательство в виде кормления, очищения воды и насыщения кислородом. Соответственно круговорот веществ незамкнут и нестабилен, а значить такая экосистема не выживет без вмешательств человека.

С замкнутыми искусственными экосистемами ситуация немного другая. К примеру. запечатанному террариуму с мхом не требуется вода и пища из вне т.к. круговорот веществ замкнут. Но, тем не менее, ему требуются свет и тепло, которые в свою очередь обеспечивает человек, устанавливая лампу и обогреватель. Такая искусственная экосистема более устойчива, но все также требует вмешательств человека.

Продуценты искусственной экосистемы.

Чтобы поддерживать круговорот веществ в экосистеме, требуется наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме. Так же необходимы три функционально различные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты – это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений и по типу питания относящиеся к автотрофам.

Консументы – это гетеротрофные организмы, питающиеся органическими веществами продуцентов и преобразовывающие их в новые формы.

Редуценты – это гетеротрофные организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами и переводящие его в неорганические соединения.

Эта классификация не точна на сто процентов, т.к. консументы и продуценты могут частично выступать в роли редуцентов и выделять в окружающую среду минеральные вещества.

Стоит упомянуть и то, что не всегда присутствие консументов обязательно потому, что круговорот веществ, при определенных обстоятельствах, может осуществляться только за счет деятельности продуцентов и редуцентов. Такие экосистемы редки и являются исключением из правил. Они могут встречаться в тех местах, где ведут свою деятельность сообщества, сформированные только из микроорганизмов.

Видовое разнообразие искусственных экосистем.

Видовое разнообразие искусственных экосистем мало и неразнообразно в сравнении с естественными экосистемами. Связанно это с тем, что большинство искусственных экосистем являются монокультурами (огороды, поля, сады) и для того, чтобы они приносили пользу человек использует различные ядохимикаты тем самым уменьшая и без того скудное разнообразие.

Видовое разнообразие влияет и на устойчивость экосистемы. Именно поэтому искусственные экосистемы очень неустойчивы и не способны к самовосстановлению и саморегуляции.

разнообразие и стойкость доминирующих видов к изменениям окружающей среды (в том числе их всеядность).

Это если я правильно понял вопрос.

Таким образом возникает сложность нарушения экосистемы, потому что разнообразие позволяет удалять из экосистемы целые виды не нарушая её работу. А устойчивость доминирующих видов к изменениям окружающей среды приводит к тому, что даже при нарушении экосистемы её "костяк" страдает меньше всего, что позволяет экосистеме восстановиться если не к тому же, то по крайней мере к близкому от исходного состоянию.

Важной причиной устойчивости экосистемы является видовое разнообразие. С уменьшением видового состава в экосистеме падает её устойчивость. Чем больше в экосистеме видов, тем больше вероятность приспособления их при изменения условий. В искусственных системах очень трудно обеспечить устойчивость из-за малого количества видов, которые в неё входят. Агроценозы, где количество видов составляют нескольких культур, не могут существовать без постоянного создания необходимых внешних и внутренних факторов человеком. Другой важный фактор, характеризующий устойчивость экосистемы это её стадии развития. Существует несколько типов стадий развития в ходе которых в экосистеме происходит смена биоценозов в сторону повышения устойчивости системы. Это длительный процесс, занимающий десятилетия. Самые зрелые и стабильные системы это леса. Пахотные земли это молодые стадии. Чем глубже изменение среды, тем на более ранних фазах оканчивается формирование экосистемы. Если человек грубо вмешивается в естественные стадии развития экосистемы, она деградирует.

Экосистема как совокупность живых организмов, сосуществующих в определенной среде обитания, взаимодействующих между собой путем обмена веществами и энергией, не смогла в полной мере удовлетворить потребности человека. Ибо не все организмы, по его представлению, полезны. Человек не хочет быть частью системы, он хочет управлять ею, стать вровень с законами природы, получать больше, чем должен энергии и пищи. Так, наряду с природной, а часто и вместо нее, появилась экосистема искусственная или созданная человеком. Ее основной задачей стало изменение видового состава в пользу растений и животных, максимально соответствующих требованиям человека. Со временем он стал менять и условия среды обитания, добавляя в нее те элементы, которые бы способствовали росту и развитию интересующих его живых организмов и соответственно угнетали не интересующие.

Таким образом, характеризуется искусственная экосистема, получившая название агробиоценоз, повышенной урожайностью для растительного мира и продуктивностью для животного, тех сортов и видов, которые заранее определены человеком как приоритетные, культивируемые или культурные. С появлением технических возможностей влияния или управления абиотическими факторами, то есть окружающей средой, система получила более широкое понятие – агробиогеоценоза.

Подвергшись такому активному влиянию, естественные экосистемы, претерпели существенные изменения и превратились в искусственные.

Теперь они не обладают таким широким разнообразием видов, часто количество видов сокращено до минимума – одного или двух. Вследствие чего она перестала саморегулироваться, самовосстановливаться и быть устойчивой. Для того чтобы существовать, ей необходимо постоянное вмешательство человека.

Растения и животные, которым созданы идеальные или оптимальные условия для роста и количественного увеличения, самостоятельно питаться и выживать в борьбе с другими видами не могут. В настоящее время около 10% суши Земли занято агросистемами, на которых ежегодно выращивается до 2,5 млрд. тонн сельскохозяйственной продукции или 90% энергии. В то же время виды и сорта конкуренты угнетаются или уничтожаются, в целях обеспечения комфортных условий для искусственно выращиваемых. Нарушается пищевая или трофическая цепь, а это уже влечет исчезновение растений и животных, которые не являются конкурентами для культивируемых. Экосистема перестает быть системой как таковой и с первой оплошностью или недостаточным вниманием человека, погибает. Примеров тому достаточно.

Для создания и поддержания агроценозов человек применяет определенный комплекс мер и мероприятий. Это: выведение сортов и видов с заранее установленными характеристиками, применение специально разработанных систем и продуктов питания, обработка почвы, ее мелиорация или орошение, внесение удобрений и подавляющих веществ.

Примеры и история возникновения

Как пример, искусственной экосистемы – огород, сад или приусадебный участок; животноводческая ферма; поле, отведенное для выращивания определенного сорта сельскохозяйственной культуры; озеро – для промышленного разведения рыбы и рукотворный водоем для содержания экзотических рыб, моллюсков, ракообразных, растений и животных. Последним является огромный океанариум или обычный домашний аквариум – маленькая искусственная экосистема.

Моделирование экосистем в искусственном замкнутом водоеме занимается аквариумистика. У нее разные цели и направления – это научное изучение, выращивание культур и разведением живых организмов в коммерческих целях, декоративное и другие.

Заниматься такой деятельностью люди стали с незапамятных времен. Первые бассейны со специально выведенными цветными рыбками были в Египте и Китае. Первые прообразы современных аквариумов появились в 1843 году. Их автором была Жанна Вильпре-Пауэр. Первый аквариум, в котором одновременно содержались рыбы и подводные растения появился в 1841 году.

Основным направлением деятельности всех видов аквариумистики является селекция и выведение новых видов и сортов подводной флоры и фауны. Хотя сохранение и изучение их также имеет большое значение, особенно, в научном ее направлении. Конечно, есть еще коммерческая аквариумистика, основная цель которой – получение прибыли. Но и она способствует целям сохранения, изучения и селекции, хотя незаконная ее часть – браконьерство, имеет, несомненно, отрицательный характер.

Виды и основные характеристики

Экосистема аквариума или прозрачной емкости, заполненной водой и предназначенной для содержания живых организмов, формируется на основании нескольких условий, это объем сосуда и характеристика воды.

По объему аквариумы подразделяют на: домашние – до 1 куб. м. воды и публичные, которые могут быть более 3000 куб. м. К последним, относится емкость в китайском парке развлечений города Чжухай. Ее объем 22,7 тыс. куб. м. Определенных требований к размерам емкости нет. При определении необходимого размера, исходят из природы обитания живых организмов, планируемых разместить в аквариуме. Особенность одна – чем больше объем аквариума, тем ближе созданная в нем экосистема к природной, а, значит, она более устойчива, может саморегулироваться и самоочищаться.

Вторым критерием является характеристика воды. В связи с тем, что экосистема аквариума может состоять из любых видов водной флоры и фауны, то по месту жительства, они различаются на пресноводных и морских. Это могут быть: рыбы, растения, моллюски, ракообразные, рептилии, земноводные, кораллы и так далее.

По составу воды создают экосистемы: пресноводные, солоноватые и морские. Первый вид подразделяется на псевдоморе, который не содержит растений и рыб, имеет жесткую воду и наполняется камнями и цихлидами, за счет чего и напоминает морские коралловые рифы; и голландский, заселяемый растениями. Второй, солоноватый, подразделяется на морской вид и мангровые заросли. Самый сложный в содержании – морской аквариум. Вода должна быть свежей и содержать большое количество морской соли. В емкости должны создаваться искусственные течения. Подразделяют этот вид на рыбный и рифовый.

Емкости для аквариумов должны отвечать ряду требований. Они должны быть прочны и прозрачны. По конструкции они могут быть бескаркасные, каркасные и бесшовные.

Для контроля абиотических факторов, хотя при условии искусственности их создания – по воле человека, скорее можно назвать антропогенными, экосистемы и обеспечения ее правильного функционирования применяют: аэраторы, фильтры, термометры и тому подобное.

Объем емкости, техническое оборудование, состав воды и другое оснащение аквариума зависит от его назначения. Оно бывает декоративным и специальным.

Флора и фауна

Животный и растительный мир, формирующий в аквариуме маленькую искусственную экосистему, составляется по приоритетам и желаниям человека и задачами перед ним ставящимися.

Рыбы наиболее распространенные обитатели аквариумов всех типов, видов и направлений. Их сортовое разнообразие достигает нескольких тысяч видов. Наиболее известны и популярны: харациновые, карповые, пецилиевые, лабиринтовые и сомовые. Из рептилий в аквариумах содержат водных черепах. Земноводных представляют аксолотли, шпорцевые лягушки и тритоны. Моллюски – это, конечно, улитки, но могут содержаться и перловицы. С развитием технологий и следуя моде, в настоящее время, в аквариумах все чаще можно встретить ракообразных. Таких как: флоридские красные и австралийские синие раки, а также креветок – Амано и вишневых.

Каким бы ни был по величине огромный океанариум или комнатный аквариум – это маленькая искусственная экосистема, агроценоз, в котором ограниченное количество видов растений и животных, что не дает ему возможности самостоятельно существовать, обновляться, регулироваться, а, значит, он очень уязвим и подвержен гибели. Это же правило относится к любой искусственно созданной системе. Ее гибель полностью на совести того, кто ее создал.

Искусственные экосистемы отвечают большинству критериев естественных (природных) экосистем, но создаются и контролируется людьми. Они имитирует естественную экосистему, но не обладают механизмом саморегулирования. В искусственных экосистемах очень низкое генетическое разнообразие, простые пищевые цепи и незначительный круговорот питательных веществ. Основные ресурсы и усилия для поддержания экосистемы обеспечиваются людьми. Деревни, города, плотины, сельскохозяйственные угодья, сады, парки, искусственные водоемы и аквариумы – вот некоторые примеры искусственных экосистем.

Естественная экосистема в свою очередь состоит из разнообразных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые постоянно взаимодействуют с неживыми объектами, также присутствующими в системе. Природная система самодостаточна, устойчива и может существовать без вмешательства человека. Лес, степь, тундра, пустыня, река, озеро, море – примеры естественной экосистемы. Те же компоненты, которые взаимодействуют в природной экосистеме, также присутствуют в искусственной. Однако они не могут продуктивно развиваться без вмешательства человека.

Людям необходимо заботиться о каждом компоненте искусственной экосистемы, чтобы сделать ее устойчивой. Рисовое поле требует удобрений и постоянной подачи воды. Когда урожай собран, ферма остается открытой системой, которая зависит от внешних источников, чтобы новые растения могли развиваться и процветать. За садом нужно ухаживать, избавляясь от сорняков и вредителей с помощью химических или органических средств. Мелкие грызуны, насекомые и птицы также могут выжить в саду и обеспечить биологическое разнообразие, но люди отгоняют большинство этих животных, чтобы поддерживать равновесие в этой хрупкой экосистеме.

Состояние искусственных экосистем регулярно поддерживается под контролем человека. Хотя они часто меньше и менее сложны, чем природные экосистемы, что обеспечивает более простые взаимосвязи между различными компонентами, искусственные экосистемы нуждаются в тщательном планировании и обслуживании для их процветания.

Читайте также: