Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.С. Белюченко, О.А. Мельник
Сельскохозяйственная экология

Учебное пособие. – Краснодар: Изд-во КГАУ, 2010. - 297 с.

Предыдущая

2. Теоретические и практические аспекты развития сельскохозяйственной экологии

2.1. Специфичность современного развития

Современное развитие сельского хозяйства в мире, включая и нашу страну, характеризуется наращиванием энергетических затрат (удобренье, орошение, обработки, ядохимикаты), обусловливающих удорожание и снижение качества сельскохозяйственной продукции, а загрязнение среды обитания человека и разбазаривание трудновосполнимых природных ресурсов (органическое вещество почвы, пресная вода, чистый воздух) вызывает большую озабоченность экологов. Развитие сельскохозяйственной стратегии и её составной части – растениеводства – на базе экологических подходов позволяет воспроизводить в агросистемах в определенной степени функциональную структуру естественных экосистем, которые были отшлифованы за длительный исторический период развития биосферы. Научная база новой сельскохозяйственной стратегии разрабатывается специалистами разных профилей: микробиологи определяют возможности инокуляции азотфиксаторами злаков, что позволит снизить применение азотных удобрений; агрономы разрабатывают энерго- и ресурсосберегающие технологии хотя бы с частичным замыканием циклов питательных элементов и воды; генетики возвращают растениям свойства конкурентоспособности и устойчивости к неблагоприятным условиям, используя методы генной инженерии; химики создают новые виды удобрений, способные поддерживать в почве заданные количества питательных веществ; экологи развивают комплексные подходы к созданию смешанных или совмещенных посевов и разрабатывают новые сельскохозяйственные стратегии.

Объектом экологии в области сельского хозяйства является сочетание посевов сельскохозяйственных культур (включая и сорняки), разведение домашнего скота и уровень энергетических затрат на основе более полного использования природных ресурсов, а также межвидовые отношения между организмами без нарушения экологических факторов среды и без ухудшения среды обитания человека.

Задачи экологов в области сельского хозяйства сходны с теми, которыми заняты агрономы, зоотехники, экономисты и т.д. Разница лишь в том, что агрономы и другие специалисты сельского хозяйства стремятся получить урожай, базой которому служит высев семян и затраты энергии на обработку почвы, удобрения и обработку ядохимикатами; зоотехники получают продукцию, для чего вскармливают скоту полученный корм (стремятся получить хороший корм) и т.д. Эколог распознает суть процессов, происходящих в системе отдельных ландшафтов, разрабатывает стратегию стабилизации (а если можно, то и улучшения) ситуации (ослабить эрозию почвы, сохранить продуктивность, снизить давление паразита на хозяина и т.д.) через управление отдельными процессами, рассматривая их как агросистемы, в которых суммируются взаимодействующие векторы – растения, животные, микроорганизмы, природные факторы, а также воздействие человека.

Агроосистема объединяет популяции культурных и сорных растений, животных и микроорганизмов в условиях определенного режима местообитания, сходных типов использования и однородных воздействий человек, и существует длительный период до полного нарушения в ней связей через создание принципиально отличных сообществ. Агросистема, или сельскохозяйственный ландшафт, объединяет в определенных почвенно–климатических условиях весь севооборот поля, включая все его культуры, связанные через предшественника и со всем набором сорных растений. Относительно постоянной в агроосистеме остается почвенная биота, видовой состав которой колеблется вместе со сменяющимися культивируемыми растениями и антропогенным прессом, выражающимся в подготовке почвы, внесении удобрений, пестицидов, орошении, междурядных обработках и т.д.

Агрофитоценоз существует, пока сохраняется один севооборот и одна система технологий культур (обработка почвы, пестициды, удобрения, орошение). Понимание агрофитоценоза как годичного явления, проявляющегося каждый вегетационный период и отражающего своей структурой в основном влияние доминанта, не очень удобно. Изменения состава доминантой в сменно–доминантной (луговой) растительности следует рассматривать как циклические формы динамики одного фитоценоза (Работнов, 1984). Агрофитоценоз не является автономной системой, и связи между его компонентами в значительной степени находятся под давлением человека. Агрофитоценоз в целом является гибким и тонким информатором состояния агроэкосистемы.

Агрофитоценология выделяется в отдельную науку, способствующую решению задач сельскохозяйственной экологии, что обусловливается особым положением энергетического блока у агрофитоценоза как накопителя солнечной энергии, предопределяющего в конкретных условиях окружающей реды состав биоты. В связи с этим задачи агрофитоценологии сложны и многогранны и их решением занимаются экологи различных направлений, поскольку универсального эколога, владеющего всеми компонентами агросистемы трудно представить.

Экосистемный подход в изучении окультуренных ландшафтов, включая и все варианты сельскохозяйственных ландшафтов, является основным, определяющим. Развитие агросистемных идей прошло через ряд сменяющих друг друга представлений: что считать агроценозом, каков его возраст и т.д. Агроландшафтная экология эволюционировала постепенно в изучении агросистем от однолетних агроценозов (Марков, Камышев) до многолетних (Миркин, Туганаев и др.). Иными словами, все части севооборота одного поля связаны в целостную систему, а характер взаимоотношений между культурами определяется через почву в виде динамики различных организмов, баланса питательных веществ, динамики сорных растений по сезонам и годам вегетации, накопления массы семян и т.д. Хорошо известно, что каждое поле севооборота, хотя и под разными культурами, "выдает" ежегодно почти одни и те же сорняки. Смена культур и погоды изменяет в основном соотношение и обилие отдельных видов сорных растений.

Основным фактором в отношениях между растениями в посевах (культурными и сорными) является конкуренция и, прежде всего, скорость поглощения питательных веществ, солнечной энергии и т.д. Вначале преобладает конкуренция за элементы питания и воду, а при смыкании травостоя – за свет.

Большое внимание во взаимоотношениях растений в посевах уделяется аллелопатии (Чернобривенко, 1956; Гродзинский, 1983 и др.). Методические трудности получения прижизненных выделений растений и метаболитов сапротрофов усложняют изучение их воздействия на растения (Работное, 1987). Большие трудности представляет вычленение аллелопатических воздействий и конкуренции. Использование воды, песка и т.д. (а не почвы) в опытах с проращиванием семян и выращиванием растений не всегда реально позволяют оценить характер действия выделений. Была выявлена положительная роль крестоцветных на гетеротрофы посевов, снижающих численность патогенов и разрывающих цепь хозяин – паразит.

Смешанные и совмещенные посевы плотнее чистых посевов и заметно снижают конкуренцию со стороны сорняков, повышая урожай культурных посевов. Тем не менее, "экологическая" конкуренция пока слабо используется специалистами при разработке посевов, хотя правильная компоновка культур в смешанных посевах в связи с дифференциацией их ниш обусловливает снижение конкурентного прессинга.

Изучение отдельных компонентов агросистемы выделяется микробиологами, зоологами, ботаниками и т.д. частями и редко рассматривается единым целым. Безусловно, всестороннее и комплексное исследование агросистемы необычно дорого и не всегда должно быть самоцелью. Иногда достаточно статистически грамотно определить зависимость между важнейшими узлами системы (урожайностью, массой и видовым составом сорных компонентов, доминантами почвенной мезофауны, биологической активностью почвы, фитофагами и т.д.). С этой целью определяются переменные значения изучаемых блоков в различных вариантах условий среды. Говорить о связях одной или двух-трех конкретных агросистемах нельзя. Излишнее углубление исследований на ограниченном числе точек дает слишком мало информации.

Насыщение видового состава агроландшафта (набор, размещение и соотношение культур и их смесей, определение доли естественной растительности, создание лесозащитных полос и т.д.) оценивается оптимизацией интересов экологии (соблюдение природоохранных мероприятий, гарантирующих воспроизводство природных ресурсов) и экономики (стремление к максимальному доходу). Реализация этой задачи решается экологически образованными специалистами и, прежде всего, землеустроителями, конкретизирующими для каждого хозяйства типовые схемы оптимизации использования агроландшафтов, разработанные для природных районов.

Среди многочисленных параметров, характеризующих организмы, популяцию, вид, экосистему (возраст, структура, плотность, масса и т.д.), особое значение имеет стратегия их выживания (способность поддержания стабилизации), обусловливаемая их адаптационным комплексом. По Т.А. Работнову (1975), стратегия вида представляет собою совокупность приспособлений, обеспечивающих ему возможность обитать совместно с другими организмами и занимать определенное место в соответствующей системе. Б.М. Миркин (1983) выделяет 5 первичных стратегических типов: 1) виоленты, 2) патиенты экотопические, 3) патиенты фитоценотические, 4) эксплеренты настоящие, 5) эксплеренты ложные. Все первичные типы связаны переходными (вторичными) вариантами, характеризующимися определенной нормой вариации в зависимости от условий. Все виды, популяции и особи в популяции различаются стратегией развития.

Тип стратегии вида отражает: 1) конкурентоспособность (способность противостоять другим видам захватывать новое пространство), 2) устойчивость к неблагоприятным условиям среды, 3) способность накапливать в почве семена или другие диаспоры и возобновляться после коренных нарушений (пожары, эрозия, вспашка и т.д.). Экологические стратегические развития различных организмов имеют общий характер, что указывает на стабильность популяций растений и животных, поддерживаемых сходными механизмами.

Известно несколько систем стратегического поведения организмов в экосистемах. Наиболее широко известна система Э. Пиалка (1981), включающая 2 типа стратегий, сформированных под влиянием К и Р – отборов (по соотношению энергетических затрат на поддержание жизнедеятельности взрослых особей и на их размножение). Возникновение разноспоровости у папоротников можно рассматривать как замену Р-стратегии изоспор на К-стратегию у женского гаметофита, гарантирующую лучшее выживание потомства и замещающую массу мелких изоспор ограниченным числом мегаспор, обеспечивающих условия развития женского заростка. К-стратегии приурочены к относительно стабильным условиям среды и формируют равновесные популяции (смертность у них регулируется плотностью, весьма конкурентоспособны, в основном поликарпики с медленным развитием, жизненная форма от трав до деревьев), в сукцессиях эти виды настойчиво увеличивают свое присутствие вплоть до формирования климаксной стадии. Р – стратегии занимают нестабильные местообитания, имеют неравномерные популяции (их смертность мало зависит от плотности, малоконкурентоспособны, в основном монокарпики, малолетки, травы, реже кустарники), широко встречаются в пионерных стадиях сукцессии, а по мере продвижения системы к климаксной стадии их роль резко падает.

Предыдущая