Природные экосистемы устойчивы потому что: Устойчивость экосистемы — материалы для подготовки к ЕГЭ по Биологии

Устойчивость экосистемы — материалы для подготовки к ЕГЭ по Биологии

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

Устойчивость экосистемы не постоянна. Со временем все меняется — там, где были реки и леса, появляются пустыни.

Однако, в течение определенного и достаточно длительного времени экосистема устойчива и у этой устойчивости есть определенные критерии.

Критерий №1

Поток энергии и круговорот веществ.

Откуда берется энергия? Растения (продуценты) получают солнечную энергию и неорганические вещества, превращают это в энергию соединений — органических веществ.

Дальше по известной схеме трофических сетей органические вещества переходят с одного уровня на другой и поступают к редуцентам.

Задача редуцентов — вернуть элементы соединений в окружающую среду — органические вещества перерабатываются в неорганические.

Критерий №2

Видовое разнообразие.

Чем больше видов на каждом трофическом уровне, тем выше устойчивость.

Логика здесь очень простая — если исчезнет какой-то один вид, то от этого исчезновения не должен зависеть трофический уровень — кто-то встанет на его место.

Критерий №3

Саморегуляция.

Самый загадочный критерий. Как организм залечивает раны, так и экосистема способная восстанавливаться. Природные катаклизмы, естественные процессы и человек могут серьезно повлиять на устойчивость — животные могут мигрировать, погибать, пищевые связи “трещат” по швам”, но проходит время и система самовосстанавливается.

И все же экосистемы вечными не бывают.

Давайте рассмотрим примеры смен экосистем (кстати, в ЕГЭ эти вопросы встречаются в части С).

Каменистая экосистема -> лесной массив

Абиотические разрушающие факторы: свет, выветривание, влажность;
Биотические разрушающие факторы: бактерии, лишайники, водоросли, грибы;

Создаются органические вещества, которые способствуют образованию почвы.

Первыми ее заселят неприхотливые организмы — лишайники ( это вообще “пионеры” экосистем) и мхи.

Затем появятся травянистые формы, потом кустарники и затем уже деревья.

Сукцессия водоема

Водоем зарастает зелеными водорослями. Образуется “ковер”, другим растениям и животным не хватает кислорода и постепенно водоем заболачивается. Но, появляются организмы. приспособленные к такой среде. Появляется все больше травы, потом появляются кустарники — появляется мокрый луг, где свободно могут прорастать ягоды, грибы, обитать птицы. Еще несколько лет, и на месте водоема появляется лес.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими публикациями. Информация на странице «Устойчивость экосистемы.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена: 07.04.2023

Экосистемы неустойчивые

Неустойчивые природные зоны — это зоны с суммой баллов 12 — 18. В таких зонах экоморфные превращения в экосистемах протекают с высокой скоростью, последствия которых труднопредсказуемы. При ведении горных работ в этих зонах требуются в основном инженерные природоохранные мероприятия.[ …]

Экосистемы способны саморегулироваться и сохранять свою устойчивость. Основной принцип сохранения , устойчивости экосистемы — сохранение замкнутости круговорота вещества. Основная причина неустойчивости экосистем — несбалансированность круговорота вещества из-за несогласованности деятельности организмов отдельных групп. Устойчивые экосистемы со сбалансированным круговоротом веществ называют зрелыми.[ …]

УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ — ее способность к реакции, пропорциональной по величине силе воздействия. Неустойчивость экосистемы — несоответственно большой ее отклик на относительно слабое воздействие. [ …]

Таким образом, экосистемы в процессе трансформации находятся в трех состояниях — двух относительно стабильных (гомеостатических) и одном неустойчивом (критическом). Первое из стабильных состояний соответствует фоновому уровню с высокой жизнеспособностью экосистемы, второе — импактному с почти нулевой жизнеспособностью. Переход из одного состояния в другое осуществляется через область неустойчивости, который в теории катастроф соответствует топологической структуре типа «складка». Этот переход можно считать необратимым, так как импактная территория служит как бы токсической ловушкой для мигрантов и диаспор.[ …]

Под устойчивостью экосистемы следует понимать ее способность сохранять параметры своего состояния в установленных равновесных диапазонах при таком уровне воздействия на параметры, когда система может перейти в неустойчивое состояние, вызывающее негативные последствия для общества и среды обитания.[ …]

АГРОБИОГЕОЦЕНОЗ — неустойчивая экосистема с искусственно созданным или обедненным видами естественным биотическим сообществом, дающим сельскохозяйственную продукцию. А. не способен длительно существовать без постоянной поддержки человеком.[ …]

Сельскохозяйственные экосистемы весьма неустойчивы, хрупки и уязвимы, они податливы воздействию антропогенных факторов. Поэтому, говоря словами профессора В. А. Ковды, ими нельзя управлять «на глаз». В управлении сельскохозяйственными экосистемами не должно быть штампа, стандарта, приблизительных действий. Методы управления ими должны быть такими же точными, как в медицине и других науках, на основе глубоких знаний и контролируемых технологических действий.[ …]

Как известно, естественные экосистемы находятся в состоянии динамического равновесия. Их эволюция происходит в сторону все большей устойчивости к возможным воздействиям. Мало того, определенные нагрузки могут увеличивать полезную продуктивность некоторых экосистем. Отсюда следует важный практический вывод о том, что не следует полностью воздерживаться от техногенного и иного воздействия на экосистемы из-за страха перед их неустойчивостью. Необходимо направлять усилия на тщательное изучение допустимых нагрузок на них. Обоснованное управление этими нагрузками является одним из условий устойчивого развития общества.[ …]

АГРОЭКОСИСТЕМА (агробиоценоз) — неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема с целью производства сельскохозяйственной продукции (поля, пастбища, огороды, сады, виноградники и др.). По сравнению с естественными биоценозами агроэкосистемы имеют отличия: в них резко снижено разнообразие живых организмов; виды, культивируемые человеком, поддерживаются искусственным отбором и обладают слабо выраженными механизмами саморегуляции; получают дополнительный поток энергии благодаря деятельности человека и т.п. Как правило, агроэкосистемы характеризуются высокой биологической продуктивностью по сравнению с природными экосистемами. Так, чистая первичная продукция естественных биоценозов умеренной зоны составляет для лесов 600-2500 г/м2 год, для степей — 150-1500 г/м2, а для возделываемых земель — до 4000 г/м2, в частности для сахарного тростника на Гавайских островах — до 7000 г/м2 в год (Уиттекер, 1980). [ …]

При незначительных нарушениях условий в экосистеме на фоне неизменных средних характеристик среды принципиальная структура биоценоза сохраняется за счет функциональной адаптации. При более существенном нарушении состава биоценоза возникают неустойчивые, сменяющие друг друга сообщества. Этот процесс в идеальном случае ведет к восстановлению исходного типа экосистемы. Экологические сукцессии — одно из наиболее ярких выражений механизма поддержания гомеостаза на уровне экосистемы (см. разд. 6.3.4).[ …]

Здесь, по-видимому, более уместно говорить о «неустойчивости» экосистемы, потому что при общей существенной устойчивости нарушение какой-либо связи (критической), выпадение какого-либо вида (критического) может привести к разрушению, гибели всей системы.[ …]

Так как по смыслу самой задачи — замкнутость экосистемы — следует ограниченность траекторий (4.1), то наличие неустойчивого нетривиального равновесия указывает на возможность существования у системы сложных динамических режимов — циклов и хаоса. [ …]

Человек может снимать высокие урожаи биомассы только в молодых экосистемах, где преобладает чистая продукция. Поэтому в земледелии и лесном хозяйстве используются начальные фазы экосистем с немногими (предпочтительно — одним) первичными продуцентами, то есть монокультуры. Но монокультуры неустойчивы. Гетеротрофы, которые ищут свою пищу в такой экосистеме, по отношению к человеку становятся «вредителями», и он стремится максимально сократить их численность.[ …]

Исследования потоков ресурсов сложно проводить в промышленных экосистемах, и это подтверждается примерами. Один, который помогает понять типичное поведение потоков, был разработан Полем Бруннером (Paul Brunner) и его коллегами для региона Сант-Галлена в северной Швейцарии. Общие потоки в системе показаны на рис. 22.8. Самый крупный входящий поток — вода, за ней следуют воздух и строительные материалы. Вода и воздух также преобладают над исходящими потоками. Очевидно, что это система I типа, в которой не происходит рециклирования в такой степени достаточного, чтобы его можно было показать. Особый интерес представляет то, что исходящие потоки меньше входящих; так, запас промышленных питательных веществ Сант-Галлена растет. Этот феномен был замечен в других исследованиях ПЭ потоков ресурсов и объяснен в основном как рост запаса строительных материалов в зданиях, автострадах и других структурах. В краткосрочном периоде этот рост запасов может не представлять проблемы. Однако это, очевидно, неустойчивая тенденция, и в некоторый момент отток запаса начнет уравновешивать его рост.[ …]

Таким образом, приведенный материал свидетельствует о том, что наиболее неустойчивыми при мощном воздействии акклима-тизантов оказываются не только наземные, но и водные изолированные экосистемы. Виды, обитающие в открытых и замкнутых водных экосистемах, являются более вариабельными, нежели виды из изолированных экосистем. Плотность популяций и половая структура являются чрезвычайно важным показателем устойчивости вида во времени и пространстве.[ …]

Как известно, низкий уровень индекса видового разнообразия указывает на неустойчивость экосистемы. Поэтому, надо полагать, судьба ее будет зависеть от очень многих факторов, которые трудно предусмотреть. В частности, в их числе могут быть агротехнические мероприятия, используемые в земледелии.[ …]

Подведем краткий итог полученным результатам. В первом параграфе данной главы мы показали, что в случае неустойчивости стационарного решения уравнения (2.1.2) или (2.1.3) поведение траекторий в окрестности стационарной точки носит колебательный характер. Существование периодических решений в этой окрестности установлено с помощью бифуркационной теоремы Хопфа. В данном параграфе рассмотрен важный частный случай, когда в цепи взаимодействий экологической системы можно выделить ’’узкое место”, на которое влияет лимитирующий фактор. Для таких систем при условии линейной зависимости величины лимитирующего фактора от численности экосистемы получен аналитический критерий устойчивости периодического решения.[ …]

Саморазвитие экосистем. В природе существуют как стабильные (длительно существующие, устойчивые), так и нестабильные (неустойчивые, изменяющиеся) экосистемы. Основная причина неустойчивости экосистем — несбалансированность круговорота веществ. В природе происходит саморазвитие экосистем от неустойчивого состояния к устойчивому. Для саморазвития биоценозов характерно: постепенное увеличение видового разнообразия, смена доминирующих видов, усложнение цепей питания, увеличение в сообществах доли видов с длительными циклами развития и т.д. В процессе саморазвития биоценозов темпы изменения постепенно замедляются. При частичном нарушении экосистемы происходит ее самовосстановление. Возможности экосистем к восстановлению не безграничны и зависят как от внешних условий, так и от видового разнообразия в окружающей среде.[ …]

В этой работе авторы останавливаются на двух альтернативах понятия устойчивости по Ляпунову в приложении к анализу динамических моделей экосистемы — устойчивости по Лагранжу и «иерархической» устойчивости. В последнем случае подразумевается, что неустойчивость некоторой подсистемы стабилизируется блоком, расположенным иерархически выше. [ …]

Мегаполисы представляют собой искусственную среду обитания человека, имеющую свои особые лимитирующие факторы в развитии и росте человеческой популяции. Современный город является неустойчивой экосистемой с преобладанием гетеротрофных звеньев пищевых цепей. Городская среда для поддержания экосистемы нуждается в постоянной заботе человека. Животный мир города достаточно разнообразен, однако не является природным зооценозом и не имеет способности к саморегуляции.[ …]

Если проводится замещение вырубленных лесов посадками, используют, как правило, немногочисленные виды ценных для человека растений, зачастую интродуценты. Таким образом устойчивая природная экосистема заменяется на неустойчивую, с немногочисленными видами. Интродукция и непреднамеренное расселение чужих видов (например, с транспортом) также нарушают сложившиеся функциональные связи между популяциями в биоценозах и снижает их устойчивость. В частности, это ведет к вспышкам численности вредителей растений, распространению возбудителей болезней животных и другим последствиям снижения устойчивости экосистем. [ …]

В планетарном масштабе такую систему составляют в совокупности космическое пространство, атмосфера Земли и ее водные ресурсы (Мировой океан), земля, недра и поверхность суши. Именно планетарная экосистема обеспечивает устойчивое развитие общества и среды обитания. Вместе с тем человеческая деятельность может вносить дисбаланс в относительно устойчивое состояние планетарной экосистемы. Это связано главным образом с милитаризацией общества и использованием этого механизма развития экономики для удовлетворения интересов отдельных стран человеческого сообщества или отдельных групп людей этого сообщества. Испытания систем вооружений, даже их ограниченное локальное применение, утилизация отходов военных технологий оказывают вредное (или пагубное) воздействие на отдельные параметры состояния среды обитания (хотя бы в ограниченном пространстве), приводя среду обитания в неустойчивое состояние. В данном случае значение имеет даже не степень воздействия на некоторые параметры состояния, а взаимосвязь их между собой. Поэтому кажущаяся незначительность неустойчивости среды обитания в данном ограниченном пространстве приводит к общей неустойчивости среды обитания с возможными отрицательными последствиями в ином пространстве среды обитания или к масштабным резонансным воздействиям, при которых неустойчивость среды обитания характеризуется как аварийная ситуация или экологическая катастрофа разного масштаба. Теперь, по мере достаточно глубокого освоения человеком рассматриваемых компонентов планетарной экосистемы, становится все более очевидным, что планетарная экосистема не обладает абсолютной устойчивостью, она возбудима и ранима, а потому нуждается в применении регулирующих механизмов. Рассмотрим для примера некоторые достаточно очевидные воздействия человека на компоненты планетарной экосистемы и их последствия на состояние среды обитания на планете Земля.[ …]

В ином масштабе биологического времени протекают Ц.и. под влиянием «гидромелиоративных работ» бобров: после того, как они запрудят реку, в течение нескольких лет происходит интенсивная перестройка экосистемы и возрастает роль влаголюбивых растений и их спутников. Виды деревьев, неустойчивых к подтоплению и затоплению, вообще погибают.[ …]

Это вполне своевременные практические задачи для решения экологических проблем устойчивого развития современного общества и среды обитания. Решения этих проблем позволят определить механизмы регулирования не только техногенных, но и глобальных природных явлений: климата, тектонических явлений и вулканической деятельности, магнитной и радиационной безопасности Земли, движения океанических масс и сопутствующих разрушительных явлений, движения материков, развития континентальной флоры и фауны, водных биоресурсов, перераспределения жизненного пространства и миграции народов Земли.[ …]

Различают два основных типа биоценозов: естественный и антропогенный. Первый тип — это биотическое сообщество, в функционировании которого отсутствует влияние деятельности человека. Второй тип (или агробиоценоз) — это неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема культурных полей (поля, искусственные пастбища, сады, виноградники и т. п.). Кт.т0. ценоз является объектом изучения биоценологии -науки, которая исследует закономерности жизни организмов в природных сообществах, их популяционную структуру, потоки энергии и круговорот веществ.[ …]

Устойчивость природных и антропогенных ценозов. Эта проблема связана с теорией сукцессий, с вопросами видового разнообразия и специфики ценотических отношений. В перспективе — сознательное размещение человеком устойчивых и неустойчивых экосистем в оптимальном сочетании, использование регуляторных механизмов в агроценозах. Такие исследования позволят в будущем создавать принципиально новые структурные единицы биосферы — природо-хозяйственные экосистемы, в которых должны преобладать черты устойчивости, стабильности, максимальной эффективности продукционного процесса.[ …]

Тем не менее, иммобилизацию загрязнений цементацией используют для связывания тяжелых металлов, радиоактивных отходов, полициклических и ароматических углеводородов, угольного дегтя и трихлор-этилена. Недостатком метода является неустойчивость некоторых цементных вяжущих к агрессивным подземным водам, что приводит к постепенному выщелачиванию загрязнений и поступлению их в экосистемы.[ …]

Степень антропогенных преобразований городских территорий, в особенности мегалополисов, чрезвычайно высока. Природные городские ландшафты весьма примитивны. Это парки и скверы, редко леса антропогенного происхождения и побережья морей и рек. Из фауны сохранились отдельные виды птиц и животных в очень простых и неустойчивых экосистемах. Широко встречаются немногие, толерантные к человеку виды, паразитирующие на отходах деятельности человека. Это крысы, вороны, тараканы и пр. Лишь литогенная основа остается наименее трансформированной, да климат изменяется в значительно меньшей степени, чем биогенные компоненты.[ …]

Быстрое развитие процесса урбанизации, экспоненциальный рост численности населения Земли и промышленного производства поставили под угрозу важнейшую функцию биосферы — устойчивое поддержание систем жизнеобеспечения. Нарушение биогеохимических циклов и баланса продукции и деструкции органического вещества в экосистемах, измененных хозяйственной деятельностью людей, делает экосистемы неустойчивыми. Стабильность экосистем коррелирует с биоразнообразием; при этом важно и разнообразие видов в системе, и функциональное разнообразие биологических отношений и экологических ниш, и генетическое разнообразие особей одного вида [Одум, 1986]. Таким образом, благодаря разнообразию элементов реализуются адаптивные возможности системы.[ …]

Биологические особенности популяций изменяются сопряженно с изменением климатических и других физических условий. Осцилляции плотности можно ожидать для популяций, в которых некоторое время происходит более или менее экспоненциальный рост. Такие популяции, вероятно, могут выйти за пределы, определяемые лимитирующим фактором, прежде чем достигнут устойчивого равновесия. Чем проще экосистема и чем больше лимитирующих факторов на нее воздействует, тем больше вероятность ее временной неустойчивости. Перенаселение в таких условиях сменяется снижением численности.[ …]

Все агроценозы — поля, огороды, сады, культурные пастбища и т.д. — с позиции экологии специально поддерживаются человеком на начальных стадиях формирования агроэкосистемы, поскольку эта молодая стадия сукцессии дает наиболее чистую продукцию. Приемами агротехники все конкурентные виды как сорняки уничтожаются, пищевые цепи в виде вредителей истребляются. В результате вмешательства человека в процессы, идущие в экосистеме, в ее функционировании возникают определенные помехи, поэтому и создаются агроэкосистемы, не способные к самовозобновлению, саморегулированию и крайне неустойчивые. Они постоянно находятся под угрозой гибели от массовой вспышки вредителей, болезней, от засухи или переувлажнения.[ …]

Адаптируемость морских арктических экосистем к новым климатическим условиям (связанным с глобальным потеплением) будет осложняться антропогенными препятствиями, обусловленными интенсивной нефтегазодобычей в шельфовых зонах. В частности, сокращение площади морских льдов может привести к снижению степени континентальности климата Арктики, повышению количества твердых осадков с последующим ростом ледников Арктики и Субарк-тики. Трансформация арктических экосистем (включая морские шельфы) в термодинамическом смысле отвечает принципу Ле-Шателье. Однако такое равновесие экосистемы является динамическим и в количественном отношении будет определяться интенсивностью отбора углеводородного сырья и его выносом в окружающую среду. Поэтому управление безопасностью в российском секторе Арктики при интенсивном развитии нефтегазодобывающей и транспортной инфраструктуры должно основываться на исследованиях в рамках синергетики, опирающейся на методологию анализа и синтеза сложных систем, предполагающих немонотонность их эволюционирования, а следовательно, нелинейность и множественность путей переходов из устойчивого состояния в неустойчивое и обратно.[ …]

Сезонная динамика индекса видового разнообразия представлена на рис. 36. Максимальных значений он достигал в июне вследствие глубоких перестроек планктонных фитоценозов в течение этого месяца, высокое значение индекса в сентябре связано с наступлением биологического лета и достижением максимального развития многих групп видов. Минимальные показатели связаны с упрощением структуры сообществ фитопланктона из-за прекращения вегетации видов вследствие наступления неблагоприятных условий. Нестабильность видового разнообразия (разброс значений от 0.05 в мае до 3.20 в июне и 2.80 в сентябре) может быть связана с общей неустойчивостью экосистемы озера. Большая величина индекса видового разнообразия обычно связывалась со стабильностью экосистем (Margalef, 1968). Более поздние исследования (Huston, 1979) устойчивыми считают системы с небольшим видовым разнообразием и сильно выраженным доминированием.[ …]

Оценка и контроль степени эвтрофикации водоемов базируется на исследовании редокс-состояния водной системы. Основным источником поступления пероксида водорода в природные водоемы (по крайней мере, для северо-западного региона России) является продукция фитопланктона в ходе его фотосинтетической активности в дневное время. [ …]

Поскольку процесс эвтрофирования связан с обогащением водной среды биогенными веществами, часто первым доказательством этого влияния является биомасса водоема. В этой главе представлены основные концепции первичного продуцирования и роста фитопланктона. Солнечная энергия, используемая при фотосинтезе первичными продуцентами (главным образом фитопланктон плюс макрофиты), становится доступной для потребления животными более высоких трофических уровней. В среде с неограниченными запасами биогенных веществ теоретически рост должен возрастать экспоненциально, но в действительности этого не происходит. Учет выедания или лимитирования роста в результате истощения запасов какого-либо одного из биогенных веществ может ограничивать такой рост до уровня «потенциальной способности» экосистемы. Любой вид может стать неустойчивым и погибнуть, позволяя другим альтернативным видам активно развиваться. Ограничение роста как результат доступности специфического биогенного вещества является ключевой концепцией (хотя эвтрофные водные экосистемы, вероятно, лимитированы по условиям освещенности). Теоретически возможное биогенное лимитирование является результатом дефицита одного из многих биогенных веществ, однако обычно рост биомассы сдерживается недостатком либо фосфора, либо азота. Поскольку эти два биогенных элемента играют важную роль в эвтрофирова-нии водоемов, их необходимо рассмотреть более подробно: с химической точки зрения (см. главу 5) и по отношению к аллохтон-ным источникам (см. главы 6 и 7).[ …]

Природная экосистема демонстрирует устойчивость — Биологическая стратегия — AskNature

Биологическая стратегия

Природная экосистема демонстрирует устойчивость

Экосистема прерий

Команда AskNature

Изображение: Алан Левин / Flickr / CC BY — Только авторство Creative Commons

Контроль эрозии и отложений

Экосистемы должны поддерживать свои почвы на месте и предотвращать их смыв. Органические вещества, минералы и другие питательные вещества в почве поддерживают организмы от микроорганизмов до крупнейших млекопитающих. Но из-за притяжения вода течет без препятствий. Таким образом, присутствие и действия многих разнообразных организмов удерживают почву на месте и замедляют воду, позволяя отложениям оседать, а не смываться вниз по склону. Например, в лесах поваленные бревна, падающие поперек склона, эффективно замедляют поток воды, задерживая почву, переносимую водой, и заставляя воду впитываться в почву. В районах, где нет бревен и других построек, вода может течь так быстро, что врезается в почву, вызывая эрозию, которая смывает почву.

Cycle Nutrients

В экосистемах не бывает отходов. Вместо этого отходы одного организма можно рассматривать как ресурс другого организма, а круговорот питательных веществ может быть наиболее важной формой рециркуляции в живых системах. Но иногда эти питательные вещества преобразуются одним организмом в форму, которая не может быть легко использована другими организмами. Например, лигнин представляет собой сложную органическую молекулу, обнаруженную в клеточных стенках растений. В лесу это одна из самых трудных для расщепления молекул древесной растительности. Следовательно, экосистемы включают в себя организмы, которые особенно хорошо приспособлены к расщеплению различных типов питательных веществ. Что касается лигнина, то некоторые грибы и бактерии выделяют модифицирующие лигнин ферменты, которые могут расщеплять лигнин с образованием углеводов и других жизненно важных химических веществ.

Генерировать почву/Обновить плодородие

Экосистема не может долго существовать, если не нарастит почву и не предотвратит истощение ее плодородия. Органические вещества, минералы и другие питательные вещества в почве поддерживают организмы, от микроорганизмов до крупнейших млекопитающих. Необработанная почва состоит из выветренных минералов, таких как кремнезем. Но для выживания организмам нужны не только минералы, а сами по себе минералы плохо сохраняют воду, в которой нуждаются организмы. Следовательно, в почве есть органическое вещество для поддержки экосистемы организмов, которые, в свою очередь, вносят больше органического вещества, делают питательные вещества более доступными и удерживают воду.

Навозный жук – организм, повышающий плодородие почвы. Этот жук собирает и переносит навоз животных, питается им, закапывает в почву и откладывает на него яйца. Навоз обеспечивает детенышей пищей, когда они вылупляются. В то же время он добавляет в почву питательные вещества и органические вещества, принося пользу экосистеме в целом.

• Экосистемы
• Экосистема прерий

Экосистемы

Эко- («домашнее хозяйство»), система («организованное целое»)

Экосистема состоит из всех биологических и небиологических элементов, составляющих определенную территорию. Это определение может показаться расплывчатым, но это значит, что оно гибкое: мы можем применять это слово в разных масштабах и в разное время. Экосистемы могут быть небольшими, как один прилив, или большими, как прибрежные водно-болотные угодья. Экосистемы могут включать растения, животных, бактерии, грибы, камни, температуру, свет, почву и климат — все они связаны потоком энергии и круговоротом питательных веществ.

Каждая часть экосистемы взаимодействует с другими членами системы и находится под их влиянием. Эти взаимодействия динамичны и со временем приводят к изменениям в любой экосистеме.

Разнообразие и продолжительность жизни растений помогают экосистемам прерий эффективно использовать воду и питательные вещества.

Во всем мире лучшие почвы для выращивания зерновых, таких как пшеница и кукуруза, находятся в районах, которые раньше были прериями. Почвы прерий богаты питательными веществами, в которых нуждаются растения, и имеют рыхлую губчатую структуру, которая впитывает и удерживает воду. Эти богатые верхние слои почвы образуются между растениями и

почвенными микробами, такими как грибки и бактерии.

Когда мы расчищаем прерии для сельского хозяйства, это обычно занимает однолетних культур. Однолетники — это растения, которые растут, дают семена и умирают в течение одного года, поэтому их семена сажают каждый год. Перед повторной посадкой фермеры часто рыхлят почву. То есть они перекапывают и переворачивают почву, чтобы вырвать корни и стебли старых растений. Вспахивание почвы привело к эрозии плодородных почв прерий и смыванию их в водоемы, такие как озера, реки и заливы. В то же время питательные вещества почвы, потерянные с сельскохозяйственных угодий, должны быть каким-то образом восполнены, чтобы урожай мог расти. Многие хозяйства решают эту проблему, ежегодно внося удобрения. Без симбиотических микробов прерий почва не может впитывать или удерживать столько воды, поэтому растениям также требуется орошение фермы. Однако без губчатой ​​текстуры почвы эта вода стекает с полей и уносит с собой еще больше почвы и удобрений. Таким образом, цикл эрозии, удобрения и орошения продолжается и продолжается. Между тем, большая нагрузка на почву и питательные вещества вызывает серьезные проблемы с загрязнением в 9 странах.0045 водных

местообитаний. Эти проблемы усугубляются с изменением климата, потому что более жаркий и сухой климат означает, что сельскохозяйственным культурам требуется еще больше орошения. С этим орошением увеличивается эрозия, нехватка воды и растущие трудности для фермеров, выращивающих продукты питания.

К счастью, ученые и фермеры находят новые способы выращивания продовольствия, в котором нуждается мир, без этих проблем. Ключом к решению является понимание того, как устроена среда обитания в прериях и как их почвы вообще стали такими богатыми.

В отличие от наших зерновых однолетних , большинство растений прерий многолетних . Это означает, что после того, как они произвели семена, их листья могут стать коричневыми и опадать, но их корни остаются живыми под землей. В следующем вегетационном периоде здоровые корни продолжают расти больше и глубже, поскольку растения выпускают новые листья и снова производят семена. Живые корни впитывают воду, удерживают почву и предотвращают эрозию. Старые листья и стебли разрушаются симбиотическими микробами, которые помогают растениям усваивать питательные вещества. Взамен растения посылают сахар своими постоянно углубляющимися корнями, которые питают микробы и способствуют увеличению их популяции.

Таким образом, многолетние растения с корнями, которые остаются живыми в течение всего года, создают экосистему, в которой вода, многочисленные микробы, здоровые растения и питательные вещества почвы создают устойчивый цикл. Вместе они предотвращают эрозию и загрязнение воды, а также экономят воду. Еще одним важным климатическим преимуществом прерий является то, что многолетники секвестрируют или удерживают углерод. Растения удаляют углекислый газ из атмосферы и помещают его на длительное хранение в живую растительную ткань, а также закапывают глубоко в почву. Это основная стратегия замедления изменения климата и построения здоровой сельскохозяйственной системы.

Пожалуйста, включите куки для просмотра встроенного контента!

Этот контент, помеченный как «Google Youtube», использует файлы cookie, которые вы решили отключить. Нажмите здесь, чтобы открыть настройки и принять файлы cookie.

Изучая разнообразие прерий, ученые узнали, какие виды растений играют роль в поддержании самоподдерживающейся системы. Например, бобовые имеют симбиотические корневые грибы, выделяющие азот в почву. Этот дополнительный азот поглощается соседними растениями. Цветки некоторых трав привлекают опылителей, которые также посещают и опыляют многие другие растения. Многолетние травы дают глубокие корни, важная роль которых объяснена выше. Если сельское хозяйство сможет воспроизвести эту комбинацию типов растений и вырастить многолетние сорта зерновых, возможно, мы сможем выращивать достаточно пищи, а также восстанавливать способность прерий устойчиво использовать воду и питательные вещества.

Родственные инновации

Последнее обновление 3 июня 2020 г.

Каталожные номера

«Если мы обратимся к множеству различных природных наземных экосистем планеты в поисках ответов на вопрос о том, как эффективно управлять почвенными и водными ресурсами в наших сельскохозяйственных системах, растительные сообщества почти во всех из них обладают двумя общими важнейшими чертами: многолетничество и разнообразие. . Это справедливо и для тропических лесов, и для пастбищ умеренной зоны… Хотя во многих случаях мы не можем полностью перемотать ленту, превратив ежегодно возделываемые земли обратно в разнообразные многолетние насаждения, существует достаточно свидетельств того, что возврат к растительным структурам, более похожим на прежние естественная система обеспечивает существенные преимущества с точки зрения улучшения качества почвы и воды и круговорота питательных веществ». (Гловер 2003:1)

Книга

Характеристики и влияние однолетних и многолетних систем

Материалы конференции по системам возделывания дерна | 01.01.2003 | Гловер Дж.

предварительный просмотр встраивания

Ссылка

загрузка

Журнальная статья

Повышение продовольственной безопасности и безопасности экосистем с помощью многолетних злаков.

Наука 328:1638-1639. | Гловер Д.Д., Реганолд Дж.П., Белл Л.В., Боревиц Дж., Браммер Э.К., Баклер Э.С., Кокс К.М., Кокс Т.С., Крюс Т.Э., Калман С.В. и др.

предварительный просмотр встраивания

Ссылка

загрузка

Мы не можем найти страницу, которую вы ищете.

Вернитесь и повторите попытку или используйте главное меню выше.

Хотите, чтобы AskNature был в вашем почтовом ящике?

Узнайте, что нового на AskNature, подписавшись на нашу электронную рассылку новостей.
Каждый месяц мы будем приносить вам подборку интересных обновлений этой постоянно растущей библиотеки биологических стратегий и инноваций.

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Объяснитель климата: Природные решения

Что такое природные решения?

Природные решения — это действия по защите, устойчивому управлению или восстановлению природных экосистем, которые эффективно и адаптивно решают социальные проблемы, такие как изменение климата, здоровье человека, продовольственная и водная безопасность, а также снижение риска бедствий, одновременно обеспечивая благополучие человека. выгоды для жизни и биоразнообразия. Например, распространенной проблемой являются наводнения в прибрежных районах, возникающие в результате штормовых нагонов и береговой эрозии. Эта проблема, традиционно решаемая с помощью искусственной (серой) инфраструктуры, такой как волноломы или дамбы, прибрежные затопления, также может быть решена с помощью действий, использующих преимущества экосистемных услуг, таких как посадка деревьев. Посадка деревьев, произрастающих в прибрежных районах, известных как мангровые заросли, снижает воздействие штормов на жизнь людей и экономические активы и обеспечивает среду обитания для рыб, птиц и других растений, поддерживающих биоразнообразие.

 

Помогают ли природные решения бороться с изменением климата?

По оценкам, природные решения могут обеспечить 37% смягчения, необходимого до 2030 года для достижения целей Парижского соглашения. Как это может быть сделано? Если вы сажаете деревья, они будут поглощать углерод. Например, восстановление естественных лесов на берегах рек во избежание оползней также может поглотить углерод. Климатически оптимизированное сельское хозяйство — еще один пример, который позволяет фермерам удерживать больше углерода на своих полях при выращивании сельскохозяйственных культур. Уменьшение вырубки лесов — еще один способ извлечь выгоду из решений, основанных на природе, например, заплатив фермерам за то, чтобы они не вырубали леса, сохраняющие экосистемные услуги, такие как улавливание углерода, обеспечение чистой питьевой водой и уменьшение отложений рек ниже по течению.

Природные решения также играют ключевую роль в адаптации к изменению климата и повышении устойчивости ландшафтов и сообществ. Всемирный банк использует несколько природных решений для управления рисками стихийных бедствий и снижения частоты и воздействия наводнений, селей и других стихийных бедствий. Они представляют собой экономически эффективный способ решения проблемы изменения климата, а также решения проблемы биоразнообразия и деградации земель. Вы можете решить сразу несколько проблем.

Но не все, что вы сажаете, автоматически становится природным решением, способствующим сохранению биоразнообразия. Например, посадка деревьев, которые не произрастают в этом регионе и являются токсичными для местных животных, не принесет пользы для биоразнообразия.

 

Оценки показывают, что природные решения могут обеспечить 37% смягчения последствий, необходимых до 2030 года для достижения целей Парижского соглашения.

 

В каких проектах Всемирного банка используются экологические решения?

В 2020 финансовом году портфель экологических решений Всемирного банка включал 70 проектов, многие из которых были сосредоточены на воде и управлении рисками стихийных бедствий. Мы хотели бы, чтобы больше проектов включали решения, основанные на природе, и в других тематических областях. С этой целью мы проводим обучение для сотрудников Всемирного банка с целью расширения поддержки на страновом уровне. Всемирный банк привержен решению двух пересекающихся глобальных кризисов, которые переживает мир: климатического кризиса и кризиса биоразнообразия.

Позвольте мне привести вам несколько примеров: в Бурунди леса были вырублены, а на крутых склонах выращены сельскохозяйственные культуры без контроля эрозии. В результате в стране участились оползни и наводнения, которые усугублялись проливными дождями и засухами, связанными с изменением климата. Мы поддерживаем проект по строительству почти 8000 гектаров террас на склонах холмов с использованием растительности в критических точках для борьбы с эрозией почвы, увеличения влажности почвы и уменьшения стока. Фермеры сажают древесные культуры, стабилизирующие почву травы и кормовые культуры, чтобы защитить верхний слой почвы и сделать землю более продуктивной для сельского хозяйства.

В Коломбо, Шри-Ланка, мы поддерживаем проект, впервые использующий городские водно-болотные угодья в качестве природного решения. Водно-болотные угодья снижают риск наводнений, удерживая излишки воды, но удерживающая способность водно-болотных угодий Коломбо упала на 40% за десятилетие. В то же время изменение климата и повышение уровня моря повысили уязвимость города к наводнениям. В проекте использовалась зеленая и серая инфраструктура для восстановления и защиты водно-болотных угодий и поддержания их гидравлической целостности. Это снизило риск наводнения для более чем 200 000 жителей города и повысило качество жизни всего города. Водно-болотные угодья также улавливают углерод и регулируют местный климат, что помогло сократить использование кондиционеров вблизи водно-болотных угодий. В рамках проекта улучшилось качество воды и улучшилась очистка сточных вод, а водно-болотные угодья города Беддагана были превращены в парк и заповедник дикой природы.

В бассейне озера Чжэцзян Цяньдао и реки Синьань, Китай, мы поддерживаем комплексное управление загрязнением и водоразделом, чтобы помочь расширить доступ к улучшенному водоснабжению. Озеро является основным источником питьевой воды для многих городов в бассейне реки, но быстрое развитие, сельскохозяйственное производство и рост туризма увеличили загрязнение воды. В рамках проекта реализуются экологические решения, такие как климатически оптимизированное сельское хозяйство, экологически устойчивое управление лесами, восстановление водно-болотных угодий и деградировавших лесов, а также некоторые меры, направленные на улучшение качества воды в озере.

 

Все пути достижения Парижского соглашения включают защиту лесов и сохранение, восстановление и устойчивое использование природных экосистем. Решения, основанные на природе, предлагают способ преодоления кризисов климата и биоразнообразия синергетическим и экономически эффективным образом.

 

Как мы оцениваем результаты природных решений?

Подход, основанный на фактических данных, к управлению природными решениями и измерению результатов имеет первостепенное значение. Это означает мониторинг и оценку на протяжении всего цикла вмешательства с использованием научных данных и данных, а также местных и коренных знаний. Что именно нужно измерять? Это зависит от социальных проблем, которые призвано решать природное решение. Если цель состоит в том, чтобы смягчить изменение климата, уравнения, протоколы и системы хорошо зарекомендовали себя для измерения результатов — с двуокисью углерода (CO ₂ ) является основной используемой метрикой. Тонна эквивалента CO ₂ , секвестрированная в рамках проекта восстановления Бразилии, оказывает такое же влияние на концентрацию парниковых газов в атмосфере, как и тонна CO ₂ секвестрированная в рамках проекта лесовосстановления в России.

Крайне важно не ограничиваться климатом, а также измерять (и монетизировать, например, через экологические рынки) другие преимущества, которые дает природное решение. Например, когда дело доходит до измерения воздействия на биоразнообразие, задача становится более сложной и многогранной. Экосистемы — это очень сложные и динамичные системы; и нет единого показателя высокого уровня или глобальной цели в области биоразнообразия, эквивалентной удержанию глобального потепления на уровне ниже 1,5 ° C выше доиндустриального уровня в климатической области.