Тема 2. Організація та принципи функціонування агроекосистеми

1. Агроекосистема та її місце в біосфері

2.2. Класифікація агроекосистем

2.3. Основні принципи та екологічні закони функціонування агроекосистеми

2.4. Екологічні чинники агроекосистеми

2.5. Особливості взаємовідносин організмів у агробіоценозах

2.6.Природно-географічна характеристика умов формування агроекосистем України

1. Агроекосистема та її місце в біосфері

Агроекосистема – природний комплекс, трансформований сільськогосподарською діяльністю людини.

Агроекосистема є природно-антропогенною системою, ціллю якої є стабільне високопродуктивне виробництво якісної сільськогосподарської продукції.

Проектна продуктивність агроекосистеми підтримується за рахунок прямих і опосередкованих енергетичних інвестицій, в умовах припинення або критичного зменшення яких вона деградує або втрачає свої проектні властивості.

Агроекосистема складається із агробіоценозу та агробіотопу.

Агробіоценоз екосистеми представлений сукупністю усіх живих організмів, об’єднаних певними видами – сильноедифікаторами.

Агробіотопом є комплекс ґрунтового покриву, на якому поширений певний агробіоценоз.

Агроекосистемою може бути будь-яка сукупність посівів, яка поєднує декілька полів з однією і тією ж сільськогосподарською культурою або різними та невеликими фрагментами лісосмуг на фоні однорідних ґрунтів, рельєфу, гідрологічних та інших умов. Агроекосистемами є певні ділянки пасовищ, меліоративні, ґрунтозахисні, водозахисні насадження.

Агроекосистеми, як і природні екосистеми, складаються з безлічі взаємозв'язаних біологічних, фізичних та хімічних компонентів. Будь-яка група компонентів, між якими встановилися функціональні зв'язки, утворює систему (система характеризується взаємообумовленістю компонентів, а не їх сумою, набором).

Функціонування та необхідний рівень продуктивності агроекосистеми підтримується штучно за рахунок додаткових енергетичних інвестицій. Порівняльна характеристика агроекосистеми та природної екосистеми наведена в табл. 2.1.

Важливою особливістю агроекосистем є цілеспрямовані або навмисні антропогенні зміни умов життя культурних рослин і свійських тварин. Штучний добір і селекція рослин і тварин супроводжувались перебудовою інших компонентів екосистем – грунту, водойм тощо.

Агроекосистемам властива розімкненість біотичного колообігу, визначена особливостями їх організації, структурою і функціями, роллю, яку вони виконують. Основне призначення агроекосистем – забезпечення населення продуктами харчування. Це завдання можна вирішити тільки докорінною перебудовою потоків речовин у сільськогосподарських екосистемах і довкіллі. Більша частина хімічних елементів, зв'язаних у фітомасі, у вигляді зерна, овочів, фруктів, корене- і бульбоплодів мігрує за межі сільськогосподарських екосистем здебільшого для забезпечення міського населення продуктами харчування, а промисловості – сировиною.

Таблиця 2.1.

Порівняльна характеристика агроекосистеми та природної екосистеми

№ за п.	Ознака порівняння	Сутність ознаки (процесу)		Штучні регулятори процесів у агроекосистемі
		в агроекосистемі	в природній екосистемі
1.	Базис розвитку (грунт)	антропогенно перетворений (розораний)	неперетворений	регулярний обробіток для підтримання оптимального водно-повітряного та фітосанітарного режиму, меліорації грунту (гідротехнічні, хімічні, структуртехнічні, біологічні)
2.	Біотичний колообіг речовин	розімкнений за рахунок вилучення господарсько цінної продукції	відносно замкнений (підживлюється енергією Сонця)	сівозміна, система застосування добрив
3.	Зовнішні джерела енергії	Сонце, людська діяльність (обробіток грунту, добрива, засоби захисту рослин)	Сонце	постійні енергетичні інвестиції, що зростають у зв’язку зі зменшенням продуктивності агроекосистеми в часі
4.	Біотичні відносини	штучно регульовані у біоценозі та частково - у біотопі	природно регульовані (закон природного добору)	сівозміна, засоби захисту культурних рослин від шкідників та бур’янів, меліорації грунту
5.	Процеси відтворення біомаси	керовані та регульовані людиною	самокеровані та саморегульовані	сівозміна, обробіток грунту, удобрення, захист рослин, меліорації грунту
6.	Напрям розвитку	керований людиною	саморегульований	сівозміна, сорт рослини, технології вирощування, меліорації грунту

Хімічні елементи, вивезені з продуктами рослинництва і тваринництва за межі аграрних ландшафтів, виключаються з біологічного колообігу сільськогосподарських екосистем. Із харчовими відходами та екскрементами людей вони надходять у каналізаційні системи міст, інших населених пунктів, залучаються у геологічний колообіг.

Біологічний колообіг порушується також у результаті припливу в сільськогосподарські екосистеми мінеральних добрив, пестицидів та інших речовин. У них змінюється баланс хімічних речовин приплив – відплив. Це впливає на геохімічну ситуацію й аграрні ландшафти, стан флори і фауни, біологічну продуктивність і відтворю-вальну здатність культурних рослин, свійських тварин, якість продукції рослинництва і тваринництва.

В аграрних ландшафтах змінений потік енергії. В них разом із сонячною енергією використовують додаткові енергетичні ресурси для обробітку, зрошення, осушення, удобрення ґрунту, захисту рослин від шкідників, хвороб, бур'янів тощо.

Дуже велика енергоємність у агроекосистем закритого ґрунту.

Значні кількості додаткової енергії потрібні і для виробництва тваринницької продукції. Енергетичні субсидії необхідні для будівництва тваринницьких приміщень, підтримання в них оптимального мікроклімату (тепло, освітлення та ін.), лікування тварин.

Сільськогосподарські екосистеми різняться від природних характером їх регулювання та керування ними. Природні біоценози є саморегулювальними, самовідтворювальними системами. В усіх сільськогосподарських екосистемах (польових, садових, пасовищних, фермських) механізми саморегулювання і самовідтворення порушені. Процеси, які відбуваються в агроекосистемах, регулюються не стільки механізмами саморегулювання і самовдосконалення, скільки людиною. Людина виконує роль «внутрішнього» і «зовнішнього» регулятора. В міру поглиблення інтенсифікації і спеціалізації сільськогосподарського виробництва характер керування агроекосистемами змінювався, ставав дедалі менше «внутрішнім» і все більше «зовнішнім».