ИСКУССТВЕННАЯ ЭКОСИСТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПЫ, ФАКТОРЫ, ПРИМЕРЫ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2025

Искусственная экосистема является тот , чьим биотическими компонентами были определены людьми для определенных целей, таких как сельскохозяйственное производство. Их необходимо поддерживать в контролируемых условиях окружающей среды.

Термин экосистема или экологическая система относится к естественной, полуестественной или искусственной единице, которая включает в себя всех живых существ или биотических факторов в данной области, которые взаимодействуют с физическими и химическими компонентами ее окружающей среды, или абиотические факторы.

Источник: pixabay.com

Экосистемы характеризуются наличием определенного множества биотических факторов или биоразнообразия, а также собственными моделями потоков энергии и питательных веществ внутри и между их биотическими и абиотическими факторами. Их можно разделить на натуральные, полунатуральные и искусственные.

В отличие от искусственных, естественные экосистемы - это те экосистемы, которые не были существенно изменены человеком. Полуестественные экосистемы - это те, которые сохраняют значительную часть своего первоначального биоразнообразия, несмотря на то, что они были значительно изменены человеком.

характеристики

Искусственные экосистемы обладают множеством характеристик, которые различаются в зависимости от цели, для которой они были созданы. В целом они разделяют следующее:

- Они обладают меньшим биоразнообразием, чем естественные и полуестественные экосистемы. В его биотическом компоненте сильно преобладают чужеродные виды или экзотика, завезенные человеком. Они представляют собой упрощенные пищевые цепи. Генетическое разнообразие очень низкое даже у интродуцированных видов.

- С точки зрения потребностей человека они более продуктивны или проще в использовании, чем естественные экосистемы. По этой причине они допустили колоссальный рост мирового населения.

- Они уязвимы к деградации и страдают от эпидемий чумы, теряя полезность для человека из-за отсутствия биоразнообразия и механизмов саморегулирования, характерных для природных экосистем. Рециркуляция питательных веществ очень ограничена.

- Их настойчивость зависит от вмешательства человека. Когда они заброшены, они, как правило, в процессе, называемом экологической сукцессией, постепенно возвращаются к состоянию естественных экосистем.

В зависимости от степени вмешательства человека и доступных колонизирующих видов, этот последний процесс позволяет восстановить часть первоначальной сложности и биоразнообразия.

Биотические факторы

В искусственных экосистемах растения и животные состоят в основном из тех видов, которые люди желают иметь. Исходные виды из района удаляются, чтобы создать пространство для желаемых видов или гарантировать, что последние получают монополистическую выгоду от доступных абиотических факторов.

В искусственных экосистемах местные или интродуцированные виды, которые охотятся на желаемые виды или конкурируют с ними за абиотические факторы, считаются вредителями с целью их уничтожения или, по крайней мере, их систематической борьбы.

В искусственных экосистемах люди терпят присутствие тех местных или интродуцированных видов, которые не оказывают неблагоприятного воздействия на желаемые виды. В случае определенных местных или интродуцированных видов, которые приносят пользу желаемым видам, например, действуя как биоконтроллеры вредителей, их присутствие иногда поощряется.

Люди являются наиболее определяющим биотическим фактором искусственных экосистем, отвечающим за их создание и поддержание, а также за траекторию, по которой они следуют. Например, искусственная экосистема, такая как посевное поле, может быть преобразована людьми в другой тип искусственной экосистемы, например городской парк.

Абиотические факторы

Абиотические факторы, такие как климат и почвы, обширных искусственных экосистем, как правило, такие же, как и у предшествующих им естественных экосистем на занимаемой ими территории.

Абиотические факторы полностью человеческого происхождения включают удобрения, пестициды, химические загрязнители, тепло, выделяемое электричеством и потреблением ископаемого топлива, шум, пластиковый мусор, световое загрязнение и радиоактивные отходы. Примеры последнего - катастрофы в Чернобыле и Фукусиме.

Редкий тип искусственной экосистемы составляют замкнутые экологические системы, такие как космические капсулы, которые представляют собой экосистемы, в которых запрещен материальный обмен с внешним миром. Эти экосистемы обычно небольшие по размеру и предназначены для экспериментальных целей.

В закрытых экологических системах абиотические факторы определяет экспериментатор. Если целью является поддержание жизни человека или животных, отходы, такие как углекислый газ или фекалии и моча, являются абиотическими факторами, которые при участии автотрофных организмов должны превращаться в кислород, воду и пищу.

Виды и реальные примеры

Искусственные экосистемы можно классифицировать по-разному. Наиболее распространенная классификация делит их на наземные и водные. Однако их также можно разделить на городские, пригородные и загородные, открытые и закрытые.

Конечно, также можно комбинировать эти классификации для получения точных характеристик. Так, например, может существовать открытая городская наземная искусственная экосистема или замкнутая водная загородная искусственная экосистема.

Искусственные наземные экосистемы

Они очень распространены, потому что люди - земные организмы. Наибольшую площадь занимают так называемые агроэкосистемы, в том числе сельскохозяйственные и животноводческие фермы.

Важность агроэкосистем настолько велика, что в рамках экологии существует субдисциплина, называемая агроэкологией, которая изучает взаимоотношения культурных растений и домашних животных с неживой окружающей средой.

Также важны общественные и частные парки и сады. С их потребностью в постоянном уходе, например, в удалении так называемых сорняков, парки и сады демонстрируют неспособность саморегуляции и самосохранения, типичную для искусственных экосистем.

Города также являются искусственными экосистемами, которые стремительно расширяются, часто за счет агроэкосистем.

Другими примерами искусственных наземных экосистем являются лесные плантации для производства древесины и целлюлозы для бумаги, свиноводческие и птицеводческие фермы, теплицы для выращивания овощей, бобовых и цветов, зоологические парки, поля для гольфа, и террариумы для разведения рептилий амфибий и членистоногих.

Искусственные водные экосистемы

Все мы слышали об аквариумах, рисовых полях, ирригационных каналах, речных каналах, гидропонике, водохранилищах, прудах для аквакультуры рыб и креветок, городских и сельскохозяйственных прудах, плавучих садках для аквакультуры морских рыб и прудах-окислителях по договору. сточных вод. Это примеры искусственных водных экосистем.

Изменение человеком гидросферы или части планеты, занятой океанами, озерами, реками и другими водоемами, с целью преднамеренного или случайного создания искусственных экосистем имеет большое экологическое и экономическое значение.

Наша зависимость от водоемов и водных растений и животных, а также их экологические функции имеют решающее значение для нашего выживания. Гидросфера является домом для очень богатого биоразнообразия, обеспечивает пищу, насыщает атмосферу кислородом и служит для отдыха и туризма.

Загрязнение моря и рек пластиком и бесчисленными отходами всех видов создает настоящие искусственные экосистемы со значительно сокращенным биоразнообразием, такие как огромный мусорный остров в Тихом океане, который уже в три раза больше Франции. По оценкам, к 2050 году в океанах планеты будет больше пластика, чем рыбы.

Замкнутые искусственные экосистемы

Планету Земля в целом можно рассматривать как замкнутую экологическую систему, называемую экосферой. Из-за сильных и растущих антропогенных изменений, которые, среди прочего, вызывают аномальные изменения климата и приведут к потере миллионов видов, экосфера может стать замкнутой искусственной экологической системой.

Люди создали закрытые экологические системы для экспериментальных целей. Помимо капсул и космических лабораторий, к ним относятся разработанные в проектах (Биосфера 2, MELiSSA и BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) с целью экспериментов по поддержанию жизни в условиях изоляции от окружающей среды. ,

В очень малых масштабах террариумы и аквариумы можно использовать для создания замкнутых искусственных экосистем, в которых содержатся растения и животные. Закрытый контейнер или бутылка с продуктами питания или напитками, зараженными микроорганизмами, также представляют собой примеры замкнутых искусственных экосистем.

Актуальность для будущего земной жизни

Когда они занимают большие площади, особенно в тропических регионах, богатых биологическими эндемиками, искусственные экосистемы приводят к значительной утрате биоразнообразия. Эта проблема иллюстрируется бумом роста плантаций африканских пальм в Индонезии, а также выращивания сои и домашнего скота в Амазонии.

Рост населения требует постоянного расширения искусственных экосистем за счет естественного мира.

Частично это расширение может быть сокращено за счет повышения производственной эффективности существующих искусственных экосистем и изменения привычек потребления (например, меньшего потребления мясных продуктов), чтобы уменьшить влияние человека.

Искусственные экосистемы не обладают способностью к саморегулированию. Это также применимо к экосфере, если она станет гигантской искусственной экосистемой с катастрофическими последствиями не только с точки зрения вымирания миллионов видов, но и для самого выживания человека.

Устойчивое использование, то есть использование природных ресурсов со скоростью ниже, чем их способность к обновлению, подразумевает делать все возможное, чтобы сохранить как можно больше уникальных природных экосистем, и чтобы искусственные экосистемы сохранили некоторые характеристики. благоприятные условия полуестественных экосистем.

Ссылки

1. Чапин, Ф. С. III, Матсон, П. А., Витоусек, П. М. Принципы экологии наземных экосистем. Спрингер, Нью-Йорк.
2. Клиффорд, К., Хеффернан, Дж. 2018. Искусственные водные экосистемы. Вода, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Фульджет, Н., Поун, Л., Ришале, Дж., Лассер, К. 1999. Мелисса: глобальная стратегия управления искусственной экосистемой с использованием моделей из первых принципов компартментов. Успехи космических исследований, 24, 397–405.
4. Йоргенсен, С.Е., изд. 2009. Экология экосистемы. Эльзевир, Амстердам.
5. Корнер, К., Арноне, Дж. А. Иллинойс. 1992. Меры реагирования на повышенный уровень углекислого газа в искусственных тропических экосистемах. Science, 257, 1672–1675.
6. Моллес, М. 2013. Экология: концепции и приложения. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.
7. Нельсон, М., Печуркин, Н.С., Аллен, Дж. П., Сомова, Л.А., Гительсон, Д.И. 2009. Замкнутые экологические системы, космическое жизнеобеспечение и биосферы. В: Wang, LK, ed. Справочник по экологической инженерии, Том 10: Экологическая биотехнология. Humana Press, Нью-Йорк.
8. Килле, И., Ру, Л., Мари, Д., Ру, Ю., Госсе, Ф., Морот-Годри, Дж. Ф. 1995. Искусственная продуктивная экосистема, основанная на ассоциации рыб / бактерий / растений. 2. Производительность. Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF, и 15 364 ученых из 184 стран. Предупреждение мировых ученых человечеству: второе замечание. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Рёнкко, М. 2007. Искусственная экосистема: возникающая динамика и реалистичные свойства. Искусственная жизнь, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Концепции биоразнообразия и городских экосистем. Ландшафт и градостроительство, 48, 131–142.
12. Свенсон, В., Уилсон, Д.С., Элиас, Р. 2000. Искусственный отбор экосистемы. Труды Национальной академии наук США, 97, 9110–9114.