Главная Кейсы Традиционные экстенсивные пути увеличения продуктивности агроэкосистем. Отношения организмов в агросистемах Способы увеличения продуктивности агроэкосистем

Традиционные экстенсивные пути увеличения продуктивности агроэкосистем. Отношения организмов в агросистемах Способы увеличения продуктивности агроэкосистем

Состояние сельского хозяйства в России и в мире характеризуется устойчивой тенденцией к экспоненциальному росту затрат невосполнимой энергии на каждую дополнительную единицу продукции (в т.ч. пищевую калорию), всевозрастающей опасностью глобального загрязнения и разрушения природной среды, а также высокой зависимостью величины и качества урожая от действия абиотических и биотических стрессоров. Между тем широкое применение техногенных средств во второй половине XX столетия создало иллюзию о якобы высокой степени защищенности агроэкосистем от погодных флуктуаций. При этом не учитывалось, что повышение потенциальной урожайности агроценозов и их устойчивость к абиотическим и биотическим стрессорам оказываются качественно разными и в определенной степени самостоятельными задачами. Известно, что при действии абиотических стрессоров (температурных, водных, эдафических и др.) наибольший урон несут сорта и гибриды именно с высокой потенциальной продуктивностью, которые по сравнению с экстенсивными, как правило, более чувствительны к неблагоприятным, а тем более экстремальным условиям внешней среды.
Действие абиотических и биотических стрессоров - главная причина 2-3-кратных и более различий между потенциальной и реализованной урожайностью сельскохозяйственных культур. Причем, чем хуже почвенно-климатические и погодные условия региона, чем ниже уровень техногенной оснащенности хозяйств, тем выше указанная разница. Заметим, что эффективность применения мелиорантов, удобрений, орошения, пестицидов и других техногенных факторов, в конечном счете, также зависит от экологической устойчивости агроэкосистем и агроландшафтов. Более того, экологическая устойчивость растений важна и в регулируемых условиях внешней среды (например, только «засухоустойчивость» орошаемых культур позволяет им противостоять суховеям; овощные культуры в теплицах должны быть защищены от действия биотических стрессоров и т.д.). Экологическая устойчивость является также и главным условием продвижения экономически оправданного возделывания сельскохозяйственных культур в неблагоприятные по почвенно-климатическим и погодным условиям земледельческие зоны. Известно, что высокая зависимость растениеводства от «капризов» погоды приводит к отрицательным последствиям во всей цепи межотраслевых (кормопроизводство, животноводство, перерабатывающая промышленность) и межрегиональных связей в АПК, значительно усугубляя проблему ритмичного обеспечения населения продуктами питания, а промышленности - сырьем.
Состояние устойчивости или динамического равновесия агроэкосистемы предполагает поддержание определенного уровня ее продуктивности в варьирующих, в т.ч. экстремальных, условиях внешней среды. При этом показатели сохранения динамики численности популяций различных видов фауны и флоры, так же как и биогеохимических циклов, остаются достаточно постоянными во времени и пространстве. Преимущество устойчивых экосистем, находящихся в состоянии динамического равновесия, проявляется в их способности с наибольшей эффективностью утилизировать ресурсы окружающей среды и накапливать наибольшее количество биомассы на единице площади в течение вегетации и в единицу времени.
Стратегия адаптивной интенсификации растениеводства ориентирует на экологически, экономически и морально-психологически приемлемый (допустимый) уровень риска. Важнейшие этапы его определения - идентификация механизмов и характера опасности, а также оценка вероятности их проявления с учетом принятия упредительных мер. В настоящее время с этой целью широко используют основные положения теории катастроф, в соответствии с которой защита от них может быть активной и пассивной, предупредительной и восстановительной. В этой связи различают прогнозы годичный, сезонный, краткосрочный, а также оперативную информацию о наступивших событиях. К примеру, мероприятия по предотвращению пагубных последствий засухи включают агроэкологическое макро-, мезо- и микрорайонирование посевов и посадок; подбор засухоустойчивых культур и сортов (гибридов); сохранение запасов влаги за счет паров, мульчирования, использования кулис и лесополос, строительство ирригационных сооружений и т.д.
Повышение экологической устойчивости агроэкосистем и агроландшафтов - главный резерв устойчивого роста их урожайности, ресурсо-энергоэкономичности, экологической безопасности и рентабельности. Причем современные химико-техногенные методы интенсификации растениеводства лишь в малой степени способны повысить устойчивость агроценозов к «капризам» погоды. Более того, высокие дозы азотных удобрений, орошение, видовая однотипность и загущение посевов обычно уменьшают экологическую устойчивость агроэкосистем. При существующих технологиях теряется, загрязняя окружающую среду, около 50-60% азотных, 70-80% фосфорных и свыше 50% калийных удобрений, до 60-90% поливной воды, а темпы и масштабы водной и ветровой эрозии в условиях техногенно-интенсивного земледелия в большинстве стран достигли катастрофического уровня. В результате по мере роста потенциальной урожайности агроэкосистем их устойчивость к действию экологических стрессоров обычно снижается, а вариабельность абсолютной величины и качества урожая все в большей степени определяется погодными, а не агротехническими факторами. Неслучайно даже в странах с наивысшим уровнем техногенной интенсификации земледелия вариабельность абсолютной урожайности по годам для многих сельскохозяйственных культур на 30-80% зависит от «капризов» погоды. Так, в штате Иллинойс (США) средний коэффициент корреляции между урожайностью кукурузы и погодными факторами равен 0,88. Показано, что климатическая составляющая изменчивости урожайности озимой пшеницы в странах СНГ варьирует до 30% на Украине и Северном Кавказе до 60%, в северо-восточных и восточных регионах России межгодовая вариабельность урожайности зерновых культур превышает 25%.
Ранее уже отмечалось, что лишь 10% пашни в мире свободны от действия стрессовых факторов, около 20% - подвержены минеральному стрессу, 26% - засухам и 15% - низким температурам. Кислые почвы (токсичные концентрации ионов алюминия или марганца) составляют 40% пашни мира. Именно действие абиотических стрессоров - главная причина того, что реализуется лишь 25-30% потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур. Полное устранение действия абиотических стрессоров за счет техногенной мелиорации среды обычно оказывается экономически невыгодным или технически неосуществимым.
К числу важнейших факторов, обусловливающих низкую экологическую устойчивость современных агроэкосистем, следует отнести обеднение их видового состава, всевозрастающую генетическую однородность сортов и гибридов, а также единообразие агроландшафтов. Так, в полузасушливых регионах мира около 90% общего производства зерна обеспечивается лишь за счет четырех культур: пшеницы, ячменя, сорго и проса. Тенденция к сокращению видового разнообразия не только не способствует росту полноценности структуры питания, но и неадаптивна с точки зрения наиболее эффективного использования неравномерно распределенных во времени и пространстве почвенно-климатических и погодных условий, а также повышения экологической устойчивости агроэкосистем и агроландшафтов. Известно, что каждый вид и сорт растений имеют свой оптимум условий среды для нормального функционирования фотосинтетического аппарата (температура, pH субстрата, содержание в почве N, Р, К и т.д.). Если растения С4-типа (кукуруза, сорго, сахарный тростник и др.) лучше приспособлены к зонам с высокой температурой (более высокий температурный оптимум фотосинтеза), то растения С3-типа (свекла, подсолнечник, морковь и др.) обеспечивают высокую продуктивность в регионах с более низкими температурами и в лучше вентилируемых посевах. Причем разные виды культивируемых растений в одной и той же почвенно-климатической зоне имеют существенно разную величину климатической и погодной составляющей изменчивости урожайности. Вот почему большее разнообразие сельскохозяйственных культур, особенно подобранных по принципу взаимокомпенсаторности, обеспечивает лучшую преадаптивность, а следовательно, и экологическую надежность систем растениеводства.
Многочисленные данные подтверждают, что преимущественно химико-техногенная интенсификация и узкая специализация хозяйств обычно сопровождаются разрушением естественных элементов ландшафта, снижением разнообразия природных биотопов, исчезновением многих видов растений и животных. При этом широкое применение пестицидов нарушает экологическое равновесие в агроэкосистемах и в большинстве случаев приводит к появлению более агрессивных и вирулентных рас патогенов, а также усилению вредоносности отдельных видов насекомых и сорняков. Уничтожение насекомых должно производиться своевременно.
Все это резко снижает не только эффективность использования техногенных факторов, но и запасы доступной влаги (возрастает вероятность засух), уровень биогенности почвы, темпы микробиологической детоксикации пестицидов и т.д. Из-за водной, ветровой и техногенной эрозии увеличивается пестрота полей по плодородию почвы, резко ухудшаются ее водно-физические свойства, что также значительно усиливает зависимость величины и качества урожаев от «капризов» погоды.
Таким образом, наиболее широко распространенная в настоящее время преимущественно химико-техногенная интенсификация сельского хозяйства находится в очевидном противоречии с основными эволюционными законами, а также концепцией гармоничного развития биосферы и человеческого общества. Даже сторонники преимущественно химико-техногенной интенсификации признают кризисность ситуации в современном сельском хозяйстве, хотя и относят ее к «mild crisis - мягкому кризису». Системный анализ противоречий существующей стратегии интенсификации АПК свидетельствует о ее бесперспективности не только в плане ресурсоэнергосбережения и природоохраны, но и устойчивого повышения продуктивного потенциала агроэкосистем, включая их адаптацию к возможным неблагоприятным глобальным и локальным изменениям климата.
При обсуждении путей повышения устойчивости отечественного сельского хозяйства к неблагоприятным и экстремальным условиям внешней среды заслуживает внимания и краткий исторический анализ этой проблемы. Известно, что средняя урожайность основных зерновых культур (ржи, пшеницы, овса, ячменя и др.) за период с XVII до первой половины XIX вв. в России почти не изменялась, составив в конце XVI - начале XVII вв. - 4,7; в первой и второй половине XVIII в. соответственно 4,8 и 4,9; в первой половине XIX в. - 4,7 ц/га. И только в период 1860-1914 гг. урожайность зерновых на территории Европейской России почти удвоилась, достигнув 9-10 ц/га. Примечательно, что коэффициент межгодовой вариабельности урожайности основных зерновых культур в России за последние 100 лет практически не уменьшился. Так, в 1883 -1911 гг. средняя вариабельность зерновых культур по 50 губерниям Европейской части России была равна для ржи 13,5%, овса - 19,5%, яровой и озимой пшеницы - соответственно 23,7 и 26,9%. Причем по вариабельности валовых сборов зерна пшеницы Россия превосходила все европейские страны и США, уступая лишь Австралии (табл. 6.143, 6.144, 6.145). Оказалось, что для России норма - не средние сборы, а резко отклоняющиеся от нормы. Если учитывать разницу в количестве сборов выше и ниже нормы, то в России требуется в 4,5 раза больше времени для ликвидации недорода, чем в других странах. Количество выдающихся сборов на 10 средних по разным регионам России варьировало от 3,5 до 16,7, количество феноменальных - от 0 до 50, а в среднем - 5. Интенсивность колебаний росла с севера и запада к югу и востоку. В отличие от других стран, где колебания имеют тенденцию от (-) к (+), в России нет четкой тенденции к повышению сборов.
Наибольший ущерб посевам наносят почвенные и атмосферные засухи, которые наблюдаются почти ежегодно на 70% площадей зерновых культур. «В Нечерноземной полосе России, - писал А. Левицкий,- уже давно сложилась народная поговорка, что «не земля родит, а небо...». Наиболее губительны в России весенние засухи, продолжительностью 3-12 дней. Вот почему даже самые хлебородные черноземные губернии, составлявшие «житницу» России, с сожалением отмечал В. Винер в 1912 г, в отдельные годы кормятся привозным хлебом. Характерно, что в близкорасположенных хозяйствах количество выпавших в течение года осадков может различаться в 2-3 раза. Даже в средний по увлажнению год в южных степях Поволжья из-за недостатка влаги как в течение весенне-летней вегетации, так и в осенний период систематический недобор урожая озимой пшеницы равен 5-15 ц/га. С учетом разных коэффициентов вариации урожайности разных культур в одних и тех же условиях внешней среды можно путем соответствующего сочетания культур выровнять валовой сбор зерна, повысив устойчивость его производства в целом (с разным соотношением культур в общем вале) (табл. 6.146).

За 1970-1980 гг., т.е. в период наиболее высоких темпов химикотехногенной интенсификации отечественного сельского хозяйства, амплитуда изменчивости урожайности сельскохозяйственных культур в целом по территории бывшего СССР составляла: для зерновых культур 10,9-18,5 ц/га; сахарной свеклы 181-266 ц/га; картофеля 60-135 ц/га; кукурузы на зерно 24,4-35,0 ц/га. В ряде зон вариабельность урожайности зерновых была значительно выше: в Поволжье 6,0-18,4 ц/га, Западной Сибири 8,8-17,4, Джезказганской области 0,9-11,4, Карагандинской 1,9-13,8 ц/га.
Зависимость урожайности и качества зерна оказывается весьма неодинаковой для разных условий среды, технологий, а также культур. Причем с увеличением засушливости в среднем на 10% эффективность применения удобрений на зерновых культурах уменьшается на 15%. Если климатическая составляющая изменчивости урожаев яровой пшеницы для США в целом равна 0,14, то для Восточно-Сибирского района - 0,16; Поволжского - 0,23; Уральского - 0,27; Западно-Сибирского - 0,34. Аналогичная ситуация и с озимой пшеницей: доля зависящей от климата и изменчивости для Европы в целом не превышает 0,04; Германии - 0,08; Франции - 0,09; Северо-Кавказского района - 0,18; Центрально-Черноземного - 0,23. Примечательно, что число лет, считавшихся неблагоприятными в условиях Среднего Поволжья для получения устойчивого и высокого урожая, в конце XIX в. осталось таким же, как и в конце XX столетия. Анализ производства зерновых культур в мире показывает, что начиная с 1970-х гг. в ряде регионов мира, обеспечивающих 40% производства зерна, снизились и темпы роста урожайности. В предстоящий период этот процесс, по мнению Kogan, затронет регионы, на долю которых приходится 55-65% мирового производства зерна. Поэтому дальнейшее совершенствование технологий, так же как и создание сортов с большей засухоустойчивостью, позволяющих преодолеть водный дефицит, имеет исключительно важное значение.
Указанный спад темпов роста урожайности и производства зерна связан с климатическими условиями, тогда как возможности применяемых технологий достигли своего максимума. Вот почему в ближайшие десятилетия агрономический и технический прогресс в сельском хозяйстве вряд ли позволит уменьшить неблагоприятное воздействие аномальных условий погоды. В связи с этим необходима более полная информация о глобальных и региональных изменениях климата, а также их влиянии на сельскохозяйственное производство. Наряду с неблагоприятными почвенно-климатическими и погодными условиями, причиной указанной ситуации во многих земледельческих зонах России являются низкий уровень техногенной оснащенности хозяйств, а также организационноэкономические условия земледелия, которые недостаточно адаптивны к складывающимся природно-климатическим, погодным и рыночным факторам. В их числе неадаптивность агроэкологического макро-, мезо-и микрорайонирования сельскохозяйственных угодий, игнорирование природоохранной и, прежде всего, почвозащитной и почвоулучшающей функции и видовой структуры посевных площадей, неадаптивность внутрихозяйственного землеустройства, не обеспечивающего дифференцированного использования, а также лимитирующих величину и качество урожая факторов природной среды, низкий уровень агрофильности существующей системы машин и сельскохозяйственных орудий, не учитывающей в должной мере громадное разнообразие почвенноклиматических и погодных условий, несоответствие видовой и породной структуры животноводства местной кормовой базе и т.д.
He ставя задачи раскрыть все причины снижения экологической устойчивости агроэкосистем, сложность и многоплановость которых очевидны, остановимся лишь на некоторых главных, на наш взгляд, особенностях. Как уже отмечалось, интенсификация растениеводства сопровождается сокращением числа культивируемых видов растений, а также все большей генетической однородностью широко распространенных сортов и гибридов. Считается, что в настоящее время около 66% продуктов питания производится благодаря возделыванию всего лишь нескольких зерновых культур, а свыше 90% - за счет 15-20 видов сельскохозяйственных растений. Одновременно наблюдается упрощение агроэкологических систем на всех уровнях, включая снижение функций и даже ликвидацию механизмов и структур саморегуляции. Такая тенденция неизбежно приводит к увеличению экологической и генетической уязвимости агроценозов. Показано, например, что генетическое разнообразие ржавчины злаков, поражающей новые сорта пшеницы, обычно возрастает по мере того как они возделываются на все больших площадях в течение длительного периода. Актуальность создания сортов пшеницы, устойчивых, например, к стеблевой ржавчине, связана с весьма широким распространением и большой вредоносностью Puccinia graminis Per., имеющей более 150 рас. При этом речь идет о высоких темпах генотипической дифференциации популяций вредных видов на посевах устойчивых сортов и гибридов растений. В частности, образование новых штаммов BTM происходит лишь на устойчивом к нему «растении-хозяине», тогда как на восприимчивых растениях новые линии патогена обычно не обнаруживаются.
Отмечается также существенное расширение ареала и усиление вредоносности фузариоза колоса озимой пшеницы и гиббереллеза початков и стебля кукурузы в регионах их массового возделывания. Антифузариозная стратегия защиты агроценозов в зонах пшенично-кукурузного пояса включает введение длинноротационных пшенично-кукурузных севооборотов, возделывание мозаики сортов и гибридов, размещение их по фитосанитарным предшественникам, глубокую вспашку с оборотом пласта и т.д.
В целом, сохраняется положение, которое Макфедьен более 40 лет назад охарактеризовал как состязание между химиками и вредителями, в котором химики всегда неизбежно остаются позади. Удастся ли опровергнуть это мнение Макфедьена, покажет будущее. Однако в современном мире экономика, охрана окружающей среды и здоровье человека настолько взаимосвязаны, что односторонний подход, основанный на использовании только средств химической защиты агроценозов, бесперспективен. Следует учитывать и то обстоятельство, что применение средств химико-техногенной оптимизации условий внешней среды (орошение, удобрения), а также переход к монокультуре или севооборотам с короткой ротацией, хотя и являются важными факторами реализации потенциальной продуктивности техногенно-интенсивных сортов, в не меньшей (а иногда и в большей) степени благоприятствуют массовому распространению некоторых видов патогенов, вредителей и сорняков. Кроме того, некоторые агротехнические приемы (высокие дозы азотных удобрений, орошение, загущенные посевы) значительно снижают устойчивость агрофитоценозов к действию абиотических и биотических стрессоров.
В настоящее время агроном располагает немалым арсеналом средств повышения потенциальной продуктивности растений. Ho его возможности регулировать устойчивость агроценозов в неблагоприятных и особенно в экстремальных условиях среды крайне ограничены. Например, даже в условиях орошаемого земледелия суховей в течение 2-3 часов приводит к снижению урожайности на 50-90%. Более того, при использовании агротехнических приемов, способствующих ростовым процессам, экологическая устойчивость растений, как правило, уменьшается. Причем падение устойчивости к одному из стрессоров вызывает снижение устойчивости и к другим. Поэтому важно использовать все средства экзогенной регуляции экологической устойчивости растений, включая более широкое применение биологически активных веществ.
Исходя из общей концепции стратегии адаптивной интенсификации АПК, а также учитывая главные причины его кризисного состояния в России, в число первоочередных мер по повышению экологической устойчивости агроэкосистем и агроландшафтов должны быть включены:
1. Усиление роли государства в развитии отечественного АПК за счет первоочередного выделения для этих целей материальных и финансовых ресурсов, а также регулирования отечественного рынка сельскохозяйственной продукции.
2. Повышение уровня адаптивности агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования сельскохозяйственных угодий, меж- и внутрихозяйственного землеустройства, оптимизации региональной структуры растениеводства, животноводства и социально-производственной инфраструктуры.
3. Выбор оптимальных путей сопряжения адаптивной интенсификации АПК с социально-экономическим развитием сельской местности, их взаимной адаптацией и коэволюцией (в местном и региональном масштабах).
4. Разработку адаптивно-ландшафтных схем и форм расселения с целью обеспечения высокого «качества жизни» для жителей села и сохранения здоровой «среды обитания» в долговременной перспективе.
5. Создание компьютерных баз данных и информационных технологий (ретроспективных, текущих, прогнозных, нормативно-справочных, экспертных, экстраполятивных, картографических) адаптивной интенсификации АПК с различной степенью территориального разрешения, интегративности и пространственно-временного соподчинения.

Для улучшения растительного покрова и повышения продуктивности различных экосистем особенно эффективны следующие мероприятия:

внесение удобрений на луга и пастбища;

орошение;

осушение травяных болот, используемых под сенокос;

проведение поверхностного рыхления почвы, удаление мохового покрова, срезание кочек на лугах и пастбищах;

подсев кормовых трав (злаков, бобовых) и борьба с сорняками на лугах и пастбищах.

Подобное вмешательство человека в жизнь естественных экосистем способствует улучшению аэрации почвы, обогащению ее питательными веществами и в конечном счете приводит к заметному повышению продуктивности экосистем.

Пути повышения продуктивности искусственных экосистем

Стратегическим направлением развития сельскохозяйственного производства является повышение урожайности культурных растений, что позволит обеспечить растущее население продовольствием при сохранении прежних посевных площадей. Этого можно достичь следующими путями:

выведением и внедрением в производство новых высокоурожайных сортов растений;

соблюдением высокой культуры земледелия, которая включает научно обоснованные приемы обработки почвы, полива и внесения оптимальных доз удобрений, соблюдение сроков посева и глубины заделки семян;

созданием интегрированной системы защиты растений, которая наряду с химическими методами борьбы с вредителями, сорняками и болезнями включает правильные севообороты и применение биологических методов борьбы;

орошением и др.

Радикальным способом повышения продуктивности искусственных экосистем является культивирование растений в теплицах с использованием гидропоники.

Индустриальная технология выращивания растений

В силу ряда причин (строительство городов, промышленных предприятий, электростанций, дорог и т. д.) количество посевных площадей во всем мире неуклонно снижается. Поэтому для того чтобы обеспечить продуктами питания возрастающее население нашей планеты, необходимо развивать агроиндустрию, которая базируется на культивировании растений в искусственно созданных условиях. Агроиндустрия имеет немало преимуществ в сравнении с традиционным естественным земледелием: она дает возможность избавиться от капризов погоды, сорняков и вредителей, использовать в полной мере вносимые удобрения, создать оптимальные условия для выращивания растений в течение всего года, в том числе в осенне-зимний период, освободить значительные территории и решить многие другие сельскохозяйственные, экологические и демографические проблемы.

Выращивание растений, частично или полностью изолированных от внешней среды, производится в парниках, теплицах, климатических камерах (фитокамерах, фитотронах). Наиболее широко и повсеместно используются для такой цели теплицы – строения, покрытые стеклом или прозрачной пленкой. Современные теплицы оборудованы автоматической системой поддержания микроклимата, дождевания и подкормки. Для обеспечения оптимального водно-воздушного режима под тепличным грунтом прокладывается дренажная система надпочвенного и подпочвенного обогрева.

По сути, почва является только поставщиком минеральных элементов и механической опорой растений. Эти функции с еще большим успехом могут взять на себя созданные специалистами искусственные почвозаменители. Более того, в последнее время получил широкое развитие беспочвенный способ выращивания растений.

Задачи:

Познакомиться с понятием агроценоз.
Раскрыть экологические особенности агроценозов;
Пути повышения их продуктивности;
Экологические способы повышения их устойчивости и биологического разнообразия;
Воспитывать правильное, бережное отношение к природе.

Оборудование: схема-опора; инструктивные карточки, картинки различных агроценозов, видеофильм «Спешите спасти планету» учебник «Основы экологии» Чернова Н.М.

Ход урока

I . Повторение пройденного:

II . Переход к теме:

В результате деятельности человека возникли искусственные биогеоценозы.

Россия - страна с развитым сельским хозяйством. Сельскохозяйственные земли (пашня, сенокосы, пастбища, сады) занимают более 40% ее территории, все это агроценозы.

Агроценозы - это биоценозы возникшие на землях сельскохозяйственного пользования. Приведите примеры агроценозов.

III . Сообщение темы:

Сегодня на уроке мы узнаем: (обращаюсь к плану, записанному на доске).

На доске:

План.

Основные экологические признаки агроценоза.
Пути повышения продуктивности агроценоза.

IV . Изучение нового:

Самостоятельная работа в группах.

Я предлагаю Вам выяснить основные экологические признаки агроценоза.

Работаем в группах.

Для ответа пользуетесь текстом §18 стр. 117 и инструктивной карточкой. Каждой группе предлагается иллюстрация.(1 гр.-картофельное поле; 2гр.-яблоневый сад;3гр.-свекловичное поле;)

Вопросы инструктивной карточки:

Какой агроценоз изображен?
Назовите виды, входящие в агроценоз?
Составьте 2 схемы цепей питания (не забывая, что обязательным звеном может быть и человек).
Сделайте вывод об устойчивости агроценоза.?

V . Вывод:

На основе сказанного сделаем вывод.

Вывешиваю на доску схему-опору:

Агроценозы возникли в результате хозяйственной деятельности человека.

Они имеют в своем составе немного видов.
Отличаются короткими цепями питания.
Это неустойчивые системы,т. к. состоят из небольшого числа видов.Неустойчивость агроценоза вызвана тем, что защитные механизмы культурных растений слабее, чем дикорастущих видов.

VI . Пути повышения продуктивности агроценоза.

Человек постоянно стремится повысить устойчивость агроценоза, повысить продуктивность т.е. собрать больший урожай продукции.

Подумайте, за счет чего это достигается? Что предпринимает человек, чтобы повысить урожай?

(Ответы учащихся).

Итак, человек затрачивает дополнительную энергию: применяет удобрения, обрабатывает почву, производит полив, борется с вредителями, проводит чередование культур, т.е. севообороты применяет. Сегодня на уроке мы познакомимся с отдельными агроприемами повышения продуктивности агроценоза. Каждая группа получила домашнее задание. Предлагалось выяснить (задания группам):

Пестициды. Плюсы и минусы применения пестицидов. Биологический способ борьбы.
К чему приводит применение минеральных удобрений? Есть ли выход?
Монокультуры. Севообороты.

Каждая группа отчитывается о проделанной работе. По каждому сообщению делается вывод.

VII . Выводы:

1) Одно из самых современных направлений в сельском хозяйстве.: сохранение видового разнообразия. Человек должен стремиться сохранить разнообразие почвенных организмов, ответственных за почвообразовательные процессы, поддерживать круговорот веществ, за счет правильных севооборотов, внесения в почву органических удобрений.

Вопрос: Какие агрометоды антиэкологичны, т.е. вредны?

2) Многие современные способы промышленного сельскохозяйственного производства антиэкологичны т. е. вредны.

Это: а) Монокультуры.

б) Применение пестицидов.

в) Большие дозы минеральных удобрений.

Этот список можно продолжить: перевыпас скота, неправильная распашка полей, применение тяжелой техники.

Почему они вредны? Способствуют накоплению ядовитых веществ в почве, воде,накоплению ядов в растениях, животных В настоящее время человек все больше осознает вред этих методов и отказывается от них, переходя к экологически чистым агроприемам, приемам повышения плодородия.

VIII . Я предлагаю посмотреть фильм и ответить на вопрос: какими экологическими агрометодами достигается повышение продуктивности агроценозов?

Показ фильма. «Спешите спасти планету».

Работа в тетрадях. Заполнение таблицы.

IX . Итог урока.

Вопросы к учащимся:

Что получается в итоге использования этих экологических или органических методов.
Каков результат?

(Результат этих методов: чистая продукция, нет химических примесей. Чистая земля, сохраняются природные ресурсы, стабильный урожай в течение нескольких лет.)

Вывод:

Рациональное природопользование в сельском хозяйстве предусматривает:

получение высокого урожая с сохранением плодородия почв;
производство экологически чистой продукции;
отсутствие загрязнения почвы, воды, атмосферы, животных, растений;

Пусть девизом в жизни человека станет: «Работа с природой и на природу - пропуск в будущее».

«Коль суждено дышать нам воздухом одним
Давайте же мы все навек объединимся,
Давайте наши души сохраним,
Тогда мы на Земле и сами сохранимся».
(Н.Старшинов )

X . Домашнее задание: Вопросы – дискуссии.

Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы Глазко Валерий Иванович

Традиционные экстенсивные пути увеличения продуктивности агроэкосистем

Основная нравственная проблема эволюции человека - голод

Одна из основных тенденций развития человеческого общества - непрерывное повышение уровня производства, в конечном счете - производительности труда. Это позволяло человеку в течение всей его истории постепенно увеличивать «емкость среды обитания». Однако если в этом проявляется вся мощь человеческого разума, то в заполнении увеличивающейся емкости среды Homo sapiens ведет себя как любой другой биологический вид. Эту емкость вид заполняет до уровня, на котором регуляторами снова оказываются биологические факторы. Так, по оценкам ООН на 1985 год, смерть от голода угрожала почти 500 млн. человек, или примерно 10% населения мира; в 1995 году периодически или постоянно от голода страдали около 25% людей. Голод является основным эволюционным фактором человечества.

Большой вклад в понимание опасности голода внесла работа международной неправительственной организации, так называемого «Римского клуба», созданного в 60-е годы XX века по инициативе Аурелио Печчеи. В Римском клубе был разработан ряд последовательно уточнявшихся моделей, исследование которых позволило рассмотреть некоторые сценарии возможного развития будущего Земли и судьбы человечества на ней. Результаты этих работ встревожили весь мир. Стало ясно, что путь развития цивилизации, ориентированный на постоянное увеличение производства и потребления, ведет в тупик, поскольку не согласуется с ограниченностью ресурсов на планете и возможностями биосферы перерабатывать и обезвреживать отходы промышленности. Эта угроза биосфере Земли вследствие нарушения устойчивости экосистем получила название экологического кризиса. С тех пор и в научной литературе, и в широкой печати, в средствах массовой информации постоянно обсуждаются различные проблемы, связанные с угрозой всепланетного, глобального экологического кризиса.

Хотя после выхода работ Римского клуба многие оптимисты выступали с «опровержениями» и «разоблачениями», не говоря уж о научной критике предсказаний первых глобальных моделей (и в самом деле не вполне совершенных, как и любая модель сложной системы), уже через 20 лет можно было констатировать, что реальный уровень численности населения Земли, отставания производства продовольствия от роста потребности в нем, уровень загрязнения природной среды, рост заболеваемости и многие другие показатели оказались близки к тому, что прогнозировалось этими моделями. А поскольку именно экология оказалась наукой, имеющей методологию и опыт анализа сложных природных систем, включая влияние антропогенных факторов, прогнозировавшийся глобальными моделями кризис стали называть «экологическим».

Хотя площадь суши вдвое меньше, чем площадь, занимаемая океанами, годовая первичная продукция углерода ее экосистемами более чем вдвое превышает таковую Мирового океана (52,8 млрд. тонн и 24,8 млрд. тонн соответственно). По относительной продуктивности наземные экосистемы в 7 раз превышают продуктивность экосистем океана. Из этого, в частности, следует, что надежды на то, что полное освоение биологических ресурсов океана позволит человечеству решить продовольственную проблему, не очень обоснованы. По-видимому, возможности в этой области невелики - уже сейчас уровень эксплуатации многих популяций рыб, китообразных, ластоногих близок к критическому, для многих промысловых беспозвоночных - моллюсков, ракообразных и других, в связи со значительным падением их численности в природных популяциях, стало экономически выгодным разведение их на специализированных морских фермах, развитие марикультуры. Примерно таково же и положение со съедобными водорослями, такими как ламинария (морская капуста) и фукус, а также водорослями, используемыми в промышленности для получения агар-агара и многих других ценнейших веществ (Розанов, 2001).

Развивающиеся страны и страны с переходной экономикой стремятся в первую очередь к продовольственной независимости. Они хотят производить пищу сами, а не зависеть от других стран, ибо продовольствие - это, пожалуй, самое грозное до сих пор политическое оружие и оружие давления в современном мире (пример - Россия, которая ввозит до 40 процентов продовольствия). Чтобы удвоить производство продовольствия и снять зависимость, необходимы новые технологии, знания о генах, определяющих урожайность и другие важные потребительские свойства основных сельскохозяйственных культур. Предстоит также серьезно потрудиться над адаптацией этих культур к конкретным экологическим условиям этих стран. Иными словами, приходится надеяться на трансгенные, или генно-модифицированные организмы (ГМО), выращивание которых значительно дешевле, меньше загрязняет окружающую среду и не требует привлечения новых территорий.

Мир как был несовершенен, так и остался. Первая Всемирная продовольственная конференция состоялась более 30 лет назад, в 1974 г. На ней было подсчитано, что в мире существовало 840 млн жертв хронического недоедания. Вопреки сопротивлению многих, она впервые провозгласила «неотъемлемое право человека на свободу от голода».

Итоги реализации этого права были подведены на Всемирном продовольственном форуме в Риме 22 года спустя. Он зафиксировал крах надежд мирового сообщества на обуздание голода, так как положение на фронте борьбы с этим социальным злом осталось без перемен. В связи с этим римская встреча наметила более скромные цели - снизить количество голодающих к 2015 г хотя бы до 400 млн человек.

С тех пор эта проблема еще больше обострилась. Как отмечалось в докладе генсека ООН Кофи А.Анана «Предотвращение войн и бедствий», сегодня прожиточный уровень свыше 1,5 млрд чел. - менее доллара в день, 830 млн страдают от голода. За период 1960-2000 гг. производство всех видов сельскохозяйственной продукции увеличилось с 3,8 млрд. до 7,4 млрд. т. Однако количество продовольствия, произведенного в среднем на 1 человека, осталось неизменным (1,23 т/чел). В настоящее время в мире недоедает почти половина населения, а четвертая часть голодает. В странах Западной Европы, Северной Америки и в Японии, где наибольшее распространение получила преимущественно химико-техногенная интенсификация сельского хозяйства и проживает менее 20% населения земного шара, в пересчете на каждого человека расходуется в 50 раз больше ресурсов по сравнению с развивающимися странами и выбрасывается в окружающую среду около 80% всех вредных промышленных отходов (доклад комиссии ВОЗ), что ставит на грань экологической катастрофы все человечество.

Сельское хозяйство - уникальный вид человеческой деятельности, который можно одновременно рассматривать как искусство и науку. И всегда главной целью этой деятельности оставался рост производства продукции, которое ныне достигло 5 млрд т в год. Чтобы накормить растущее население Земли, к 2025 г. этот показатель предстоит увеличить по меньшей мере на 50%. Но такого результата производители сельскохозяйственной продукции смогут достичь только в том случае, если в любой точке мира получат доступ к самым передовым методам выращивания самых высокоурожайных сортов культурных растений. Для этого им необходимо также овладеть всеми последними достижениями сельскохозяйственной биотехнологии, в частности, получения и выращивания генетически модифицированных организмов.

Из книги Пранаяма. Сознательный способ дыхания. автора Гупта Ранджит Сен

1.4. Дыхательные пути Гайморовы пазухи, глотка, гортань, внеторакальные (расположенные выше грудной клетки) участки трахеи и так далее, передающие поток воздуха из окружающей среды вниз к альвеолам через дыхательные ворота организма, а также нос и рот, определяются как

Из книги Жизнь лесных дебрей автора Сергеев Борис Федорович

Из книги Новая наука о жизни автора Шелдрейк Руперт

7.3. Измененные пути морфогенеза В то время как факторы, влияющие на морфогенетические зародыши, производят в морфогенезе качественные эффекты, такие как отсутствие какой-либо структуры или замена одной структуры на другую, многие генетические факторы или воздействия

Из книги Пути, которые мы избираем автора Поповский Александр Данилович

Из книги Думают ли животные? автора Фишель Вернер

Выученные обходные пути В природе животное не всегда может достичь своей цели прямым путем, будь то поиски пищи или бегство. Иногда путь ему преграждают непроходимые заросли, в другом случае - водоем или отвесная стена скалы. Обходя эти препятствия, животное приобретает

Из книги Странности эволюции 2 [Ошибки и неудачи в природе] автора Циттлау Йорг

Пингвин на голодном пути Под водой пингвин настоящий ас. Его веретенообразное тело так глубоко скрывается в приливах, что над водой приподнимаются только голова, шея и часть спины. Его кости - в отличие от костей его летающих собратьев - содержат совсем немного воздуха,

Из книги Мир лесных дебрей автора Сергеев Борис Федорович

ПУТИ СНАБЖЕНИЯ У берегов восточного Крыма, там, где горбится величественный горный массив Карадаг, прямо из голубых вод Черного моря поднимается грандиозная скала Золотые ворота, похожая на огромную арку, увенчанную шпилем. Старожилы окрестных городов и поселков,

Из книги Неандертальцы [История несостоявшегося человечества] автора Вишняцкий Леонид Борисович

Из книги Рассказы о биоэнергетике автора Скулачев Владимир Петрович

Глава 4. Два пути Факт или артефакт? Профессор С. Северин, узнав, что вслед за Шарфшвертом я освоил заокеанскую методику, попросил применить ее к другому объекту: вместо печени крысы надо было взять грудную мышцу голубя. План моего руководителя состоял в том, чтобы

Из книги Мир животных. Том 6 [Рассказы о домашних животных] автора Акимушкин Игорь Иванович

Начало пути Однажды, просматривая в библиотеке биофака новые журналы, я наткнулся на короткую статью в «Нэйчер» под названием «Сопряжение окисления и фосфорилирования механизмом хемиосмотического типа». Автор П. Митчел - новое имя в биоэнергетике. И термин

Из книги Сыроедение против предрассудков. Эволюция в питании человека автора Демчуков Артём

На пути к доместикации «Доместикация» значит «одомашнивание». Есть виды животных, прирученные человеком, которые близки к тому, чтобы стать домашними. И один из наиболее вероятных кандидатов - африканская антилопа канна. Собственно говоря, в Древнем Египте она уже была

Из книги Энергия жизни [От искры до фотосинтеза] автора Азимов Айзек

Начало пути… Не секрет, что в нашем обществе традиционно утвердилось мнение о том, что употребление мяса естественно для человека. В связи с этим «рядовому» представителю этого общества практически не оставляется шансов узнать о последствиях связанных с его

Из книги Хозяева Земли автора Уилсон Эдвард

Глава 24. ГДЕ СХОДЯТСЯ ВСЕ ПУТИ Последние четыре главы были посвящены, тем или иным образом, процессам, связанным с катаболизмом глюкозы - сначала до молочной кислоты путем анаэробного гликолиза, потом - до углекислоты и воды путем цикла Кребса. Однако нельзя сказать,

Из книги Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза автора Райан Фрэнк

2. Два пути завоевания Люди создают культуры, используя податливые языки. Мы изобретаем понятные нам символы и за счет них выстраиваем коммуникационные сети, на много порядков более обширные, чем у животных. Мы завоевали биосферу и опустошили ее так, как никакой другой вид

Из книги Тайны пола [Мужчина и женщина в зеркале эволюции] автора Бутовская Марина Львовна

15. В конце пути Воистину, чем больше я смотрю на творения природы, тем более готов увидеть в ней самое невероятное. Плиний Во введении к этой книге я пригласил вас, читатель, отправиться со мною в необычное путешествие. Надеюсь, теперь вы увидели своими глазами, насколько

Из книги автора

Традиционные и современные взгляды на развитие общества (а был ли матриархат?) Долгое время в отечественной истории первобытности преобладала точка зрения о единообразных путях социальной эволюции в разных районах мира. В рамках этих представлений считалось, что в

Наивысшая продуктивность агроэкосистемы (как и экосистемы), т.е. максимальное накопление биомассы в виде различных вегетативных и репродуктивных органов возделываемых видов растений, определяется адаптированностью оптического аппарата к солнечной энергии. Один из признаков такой адаптированности - максимальное аккумулирование энергии, т.е. биомассы, растением за единицу времени. При условии нелимитированности других экологических факторов, обеспечивающих процесс фотосинтеза, за счет поглощенной энергии света образуется 95-97 % органических соединений, представленных растительной биомассой. При этом, разумеется, часть энергии расходуется на дыхание.

Для максимального использования поступающей энергии у экосистем эволюционно сформировался ряд адаптивных свойств (например, разнообразие видового состава). По аналогии должны создаваться и агроэкосистемы, поскольку последние имеют ту же первооснову производства биологической продукции.

Создание высокопродуктивных сочетаний сельскохозяйственных культур - один из реальных и действенных путей повышения продуктивности и эффективности затрат в агроэкосистемах.

Смешанные и совместные посевы можно использовать в агроэкосистемах при высоком уровне механизации работ. Сельскохозяйственные культуры высевают чередующимися полосами или рядами, а также подсевают в междурядья зерновых. В районах с умеренным климатом используют различные комбинации культур: горох и сою с овсом и кукурузой, сою и фасоль с кукурузой, сою с пшеницей, горох с подсолнечником, рапс с кукурузой. При оптимальном подборе злаковых и бобовых компонентов существенно повышаются продуктивность посевов, выход белка, причем не только за счет зерна бобовых, но и за счет повышения содержания белка в зерне злаковых, которые используют азот, фиксируемый бобовой культурой.

Энергетические особенности различных природных зон планеты позволяют выделить пять основных (глобальных) типов агроэкосистем.

Тропический тип характеризуется высокой обеспеченностью теплом, способствующим непрерывной вегетации. Земледелие базируется главным образом на основе функционирования агроэкосистем с преобладанием многолетних культур (ананасы, бананы, какао, кофе, многолетний хлопчатник и др.). Однолетние культуры дают несколько урожаев в год.

К особенностям данного типа агросистем относится потребность в непрерывном вложении антропогенной энергии в связи с постоянным в течение года проведением полевых работ. Агроэкосистемам такого типа присуща фактически равнозначность естественного и антропогенного процессов массо- и энергообмена.

В агроэкосистемах субтропического типа интенсивность антропогенных потоков веществ и энергии меньше; проявляются дискретность и дисперсность этих потоков. В основном характерно наличие двух вегетационных периодов - летнего и зимнего. Произрастают многолетние растения, которые имеют хорошо выраженный период покоя (виноград, грецкий орех, чай и др.). Однолетние растения летнего периода представлены кукурузой, рисом, соей, хлопчатником, зеленными культурами и т.д.

Агроэкосистемы умеренного типа характеризуются лишь одним (летним) вегетационным периодом и продолжительным («нерабочим») периодом зимнего покоя. Очень высокая потребность во вложении антропогенной энергии приходится на весну, лето и первую половину осени.

Земледелие в агроэкосистемах полярного типа носит очаговый характер. Агроэкосистемы существенно ограничены территориально и по видам возделываемых культур (листовые овощи, ячмень, некоторые корнеплоды, ранний картофель).

Агроэкосистемы арктического типа в открытом грунте отсутствуют. Возделывание культурных растений исключено из- за очень низких температур теплого периода: в летние месяцы бывают длительные похолодания с отрицательными температурами. Возможно использование закрытого грунта.

На территории Беларуси главенствующими являются агроэкосистемы умеренного типа. При организации агроэкосистем важно обеспечить более полноценное использование лучистой энергии. Резервы здесь невелики. Для большинства типов растительного покрова КПД поглощенной ФАР составляет в среднем 1-2 %. Пустынные кустарники имеют КПД - 0,03 %, альпийские травянистые растения - 0,15-0,75 %. Наиболее высокий КПД у лесных экосистем - 2-4 %.

В агроэкосистемах, занятых светолюбивыми и высокоурожайными культурами, КПД ФАР может достигать 5-7 %, а при орошении возрастает до 10%. В целом же КПД ФАР хорошего посева за вегетационный период не превышает 1-4 %.

Наращивание продуктивности агроэкосистем зависит от прогресса в селекции, направленной на выведение высокоурожайных и устойчивых сортов.

Вместе с тем при организации агроэкосистем есть и другой путь повышения продуктивности - создание многоярусной агроэкосистемы (подобной природной в виде лесного многоярусного ценоза), в которой по вертикальному профилю световая ниша занята соответствующей все более низкорослой и тенелюбивой культурой. Переход от одновидовых агроэкосистем к поликультурным - одна из перспективных задач оптимизации природопользования.

Энергия, разумеется, необходима не только для обеспечения процесса фотосинтеза. Любой процесс, совершающийся в неорганическом и органическом мире, нуждается в энергии и реализуется только при наличии ее в требуемом количестве и доступной форме.