ИЗКУСТВЕНА ЕКОСИСТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ, ФАКТОРИ, ПРИМЕРИ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025

Един изкуствен екосистема е един чиито биотични компоненти са определени от хора за специфични цели, като например селскостопанска продукция. Те изискват да се поддържат в контролирани условия на околната среда.

Терминът екосистема или екологична система се отнася до естествена, полуестествена или изкуствена единица, която включва всички живи същества или биотични фактори в дадена област, които взаимодействат с физичните и химичните компоненти на нейната среда, или абиотични фактори.

Източник: pixabay.com

Екосистемите се характеризират с това, че имат определено разнообразие от биотични фактори или биоразнообразие, както и от собствените си модели на енергийни и хранителни потоци в и между техните биотични и абиотични фактори. Те могат да бъдат класифицирани като естествени, полуестествени и изкуствени.

За разлика от изкуствените, естествените екосистеми са тези, които не са били променяни от хората. Полуестествените екосистеми са тези, които запазват значителна част от първоначалното си биоразнообразие, въпреки че са били значително променени от хората.

характеристики

Изкуствените екосистеми имат голямо разнообразие от характеристики, които варират в зависимост от целта, за която са проектирани. Като цяло те споделят следното:

- Те притежават по-ниско биологично разнообразие от това на естествените и полуестествените екосистеми. Биотичният му компонент е силно доминиран от извънземни видове или екзотика, въведени от хората. Те представят опростени хранителни вериги. Генетичното разнообразие е много ниско, дори и при въведените видове.

- От гледна точка на човешките нужди, те са по-продуктивни или по-лесни за използване от естествените екосистеми. Поради тази причина те позволиха огромен растеж на световното човешко население.

- Те са уязвими от деградация и да бъдат атакувани от вредители, със загуба на полезност за хората, поради липсата на биоразнообразие и механизмите за саморегулиране, характерни за естествените екосистеми. Рециклирането на хранителни вещества е много ограничено.

- Зависимостта им зависи от човешката намеса. Когато са изоставени, те са склонни в процес, наречен екологична приемственост, постепенно да се върнат към състоянието на естествените екосистеми.

В зависимост от степента на човешка намеса и наличните колонизиращи видове, този последен процес позволява да се възстанови част от първоначалната сложност и биоразнообразие.

Биотични фактори

В изкуствените екосистеми растенията и животните се състоят предимно от онези видове, които хората желаят да присъстват. Оригиналните видове от района се отстраняват, за да се създаде пространство за желания вид или да се гарантира, че последните се ползват монополистично от наличните абиотични фактори.

В изкуствените екосистеми местните или въвежданите видове, които пляват на желания вид или се конкурират с тях за абиотични фактори, се считат за вредители с цел тяхното премахване или поне систематичния им контрол.

В изкуствените екосистеми хората толерират присъствието на онези местни или въведени видове, които не влияят неблагоприятно на желания вид. В случай на някои местни или въведени видове, които се възползват от желаните видове, например като действат като биоконтролери на вредители, понякога се насърчава тяхното присъствие.

Хората са най-определящият биотичен фактор на изкуствените екосистеми, които са отговорни за тяхното създаване и поддържане и за траекторията, която следват. Например, изкуствена екосистема, като поле от култури, може да бъде превърната от хората в друг тип изкуствена екосистема, като градски парк.

Абиотични фактори

Абиотичните фактори, като например климат и почви на обширни изкуствени екосистеми, обикновено са същите като тези на естествените екосистеми, които са им предшествали в зоната, която заемат.

Абиотичните фактори от изцяло човешки произход включват торове, пестициди, химически замърсители, топлина, генерирана от консумацията на електричество и изкопаеми горива, шум, пластмасов боклук, светлинно замърсяване и радиоактивни отпадъци. Примери за последните са в катастрофите в Чернобил и Фукушима.

Рядък тип изкуствена екосистема се състои от затворени екологични системи, като космически капсули, които са екосистеми, в които не е разрешен обмен на материали с външната страна. Тези екосистеми обикновено са с малки размери и са за експериментални цели.

В затворените екологични системи абиотичните фактори се определят от експериментатора. Ако целта е поддържане на човешкия или животинския живот, отпадъците, като въглероден диоксид или изпражнения и урина, са абиотични фактори, които трябва да участват с автотрофен организъм в кислород, вода и храна.

Видове и реални примери

Изкуствените екосистеми могат да бъдат класифицирани по много начини. Най-разпространената класификация ги разделя на сухоземни и водни. Възможно е обаче да ги разделите на градски, крайградски и извънградски или отворени и затворени.

Разбира се, също е възможно тези класификации да се комбинират, за да се постигнат прецизни характеристики. Така например би имало открита градска сухоземна изкуствена екосистема или затворена водна извънградска изкуствена екосистема.

Изкуствени сухоземни екосистеми

Те са много разпространени, защото хората са наземни организми. Най-голямата площ е заета от агроекосистемите, сред които са земеделските и животновъдните стопанства.

Значението на агроекосистемите е толкова голямо, че в рамките на екологията съществува поддисциплина, наречена агроекология, която изучава връзките на култивираните растения и домашните животни с неодушевената среда.

Обществените и частните паркове и градини също са важни. С нуждата им от постоянна грижа, като премахване на така наречените плевели, паркове и градини демонстрират невъзможността за саморегулация и самосъхранение, характерни за изкуствените екосистеми.

Градовете също са изкуствени екосистеми, в експлозивна експанзия, често за сметка на агроекосистемите.

Други примери за изкуствени наземни екосистеми са горски насаждения за производство на дървесина и целулоза за хартия, свине и птицеферми, оранжерии за производство на зеленчуци, бобови и цветя, зоологични паркове, голф игрища и др. и терариуми за отглеждане на земноводни и членестоноги влечуги.

Изкуствени водни екосистеми

Всички сме чували за аквариуми, оризови колела, напоителни канали, речни канали, хидропоника, водохранилища, водоеми за аквакултури на риби и скариди, градски и селскостопански водоеми, плаващи клетки за аквакултури на морски риби и окислителни езера за договор на канализацията. Това са примери за изкуствени водни екосистеми.

Промяната на хидросферата или част от планетата, заета от океани, езера, реки и други водни тела с цел умишлено или случайно създаване на изкуствени екосистеми е от голямо екологично и икономическо значение.

Зависимостта ни от водни и водни растения и животни, както и техните екологични функции е от решаващо значение за нашето оцеляване. Хидросферата е дом на много богато биоразнообразие, осигурява храна, оксигенира атмосферата и служи за отдих и туризъм.

Замърсяването на морето и реките с пластмаси и безброй отпадъци от всякакъв вид създава автентични изкуствени екосистеми със силно намалено биоразнообразие, като големия боклук в Тихия океан, който вече е три пъти по-голям от Франция. Счита се, че до 2050 г. океаните на планетата ще имат повече пластмаса, отколкото риба.

Затворени изкуствени екосистеми

Планетата Земя като цяло може да се счита за затворена екологична система, наречена екосфера. Поради силната и нарастваща човешка промяна, която наред с други неща води до ненормални климатични промени и ще доведе до загуба на милиони видове, екосферата може да се превърне в затворена изкуствена екологична система.

Хората са създали затворени екологични системи за експериментални цели. В допълнение към капсулите и космическите лаборатории, те включват тези, разработени в проекти (Biosphere 2, MELiSSA и BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) с цел експериментиране с подкрепата на живота в условия на изолация в околната среда., В много малък мащаб терариумите и аквариумите могат да бъдат използвани за създаване на затворени изкуствени екосистеми, в които се помещават растения и животни. Затворен контейнер или бутилка, съдържащи храни или напитки, които са били замърсени с микроорганизми, също представляват примери за затворени изкуствени екосистеми.

Относимост към бъдещето на земния живот

Когато заемат големи площи, особено в тропическите райони, богати на биологични ендемизми, изкуствените екосистеми причиняват голяма загуба на биоразнообразие. Този проблем е илюстриран от бума на плантациите на африкански палми в Индонезия и отглеждането на соя и добитък в Амазонка.

Нарастването на човешката популация изисква постоянното разширяване на изкуствените екосистеми за сметка на природния свят.

Отчасти това разширяване може да бъде намалено чрез подобряване на производителната ефективност на съществуващите изкуствени екосистеми и промяна на навиците на потребление (например, консумация на по-малко месни продукти), за да се намали човешкият отпечатък.

На изкуствените екосистеми липсва способност за саморегулация. Това би се отнасяло и за екосферата, ако се превърне в гигантска изкуствена екосистема, с катастрофални последици, не само по отношение на изчезването на милиони видове, но и за самото оцеляване на човека.

Устойчивото използване, тоест използването на природни ресурси със скорост под тяхната способност за подновяване, предполага да се направи всичко възможно, за да се запазят колкото се може повече уникални природни екосистеми и да се направят изкуствените екосистеми да запазят някои от характеристиките доброкачествени условия на полуестествените екосистеми.

Препратки

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Принципи на екологията на земната екосистема. Спрингер, Ню Йорк.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Изкуствени водни екосистеми. Вода, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: глобална стратегия за контрол на изкуствената екосистема чрез използване на първи принципи на моделите на отделенията. Напредък в космическите изследвания, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, изд. 2009. Екосистема екология. Elsevier, Амстердам.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Реакции на повишен въглероден диоксид в изкуствени тропически екосистеми. Наука, 257, 1672-1675.
6. Молес, М. 2013. Екология: концепции и приложения. McGraw-Hill, Ню Йорк.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Затворени екологични системи, поддържане на космическия живот и биосфери. В: Wang, LK, изд. Наръчник за екологично инженерство, Том 10: Биотехнология на околната среда. Humana Press, Ню Йорк.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Изкуствена продуктивна екосистема, базирана на асоциация риба / бактерии / растения. 2. Изпълнение. Земеделие, екосистеми и околна среда, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF и 15 364 учени от 184 държави. Предупреждение на световните учени към човечеството: второ известие. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Изкуствена екосистема: възникваща динамика и реалистични свойства. Изкуствен живот, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Концепции за биологичното разнообразие и градските екосистеми. Пейзаж и градоустройство, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Избор на изкуствена екосистема. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 97, 9110–9114.