Особенности круговорота веществ в агроэкосистемах.

Массо- и энергообмен на планете включает разнообразные процессы вещественных и энергетических превращений и перемещений в литосфере, гидросфере, атмосфере. С появлением жизни эти круговороты и потоки интенсифицировались, претерпев существенные качественные изменения в результате развития биогенной миграции. Многоплановая производственная деятельность человека вносит заметные коррективы в процессы массо- и энергообмена, затрагивая и изменяя их территориальные и временные характеристики. Агроэкосистемы, разумеется, причастны к этим изменениям (и подчас в немалой степени), способствуя, в частности, разомкнуто круговоротов веществ и др. Так, вследствие разомкнутости круговорота азота под влиянием химизации агроэкосистем планеты в воде и почвах накапливается и не возвращается в атмосферу ориентировочно около 10 млн т данного элемента. Избыток биогенных веществ — причина загрязнения природных вод, развития нежелательных процессов в почвах и т.д. Нарушение естественных круговоротов веществ — не единственное последствие вмешательства человека в природные циклы. Сельское хозяйство изменяет в круговороте веществ и потоков энергии интенсивность и траектории их перемещения. Особенно опасно вовлечение в круговорот искусственно синтезированных веществ, в том числе и ксенобиотиков * (рис. 7.6).

 

Рис. 7.6. Основные процессы обмена веществ и энергии в зоне сельскохозяйственного производства (Лаптев, №1)

Достижение стабильного функционирования агроэкосистем, предотвращение возникновения и развития деградационных процессов требуют постоянной целенаправленной работы: научного осмысления особенностей биологического продуцирования, формирования целесообразных направлений практической деятельности. Принципиально важна сравнительная оценка свойств природных и культивируемых систем. В перспективе должно быть обеспечено максимальное приближение свойств искусственных образований к свойствам природных — к этому, по сути, и должны сводиться агроэкологическис решения, основывающиеся на учете особенностей массо- и энергообмена в агроэкосистемах

Продукционный процесс агроэкосистемы зависит не от разрозненно действующих абиотических (местоположение, солнечная радиация, тепловой и водный режимы, минеральное питание и др.), биотических и антропогенных факторов, а одновременно от всего их комплекса (результирующий вектор сложных комбинаций межфакторных взаимодействий)- Продуктивность агроэкосистемы обеспечивается интенсивностью и направленностью процессов обмена веществ и переноса энергии между возделываемой культурой и окружающей природной средой, находящихся под управлением человека. От качества управления, степени его природосообразности зависит в конечном итоге экосистемный уровень биологической организации агроэкосистем.

ТЕХНОГЕНЕЗ

Прямым следствием такого воздействия является, несомненно, формирование и развитие процессов техногенеза. Техногенез — это процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека. Заключается в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений. Загрязнение. Интегральный показатель последствий техногенеза — загрязнение окружающей природной среды. Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, нехарактерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня содержания этих агентов в среде. Дается такое определение: загрязнение — все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия и отличается от обычно наблюдаемой нормы. Загрязнение может быть вызвано любым агентом (загрязняющим веществом), в том числе самым чистым. Загрязнение может возникать как в результате естественных причин (природное), так и под влиянием деятельности человека (антропогенное). К экологически опасным отнесены следующие виды производств и объектов:

атомная промышленность (установки, предназначенные для производства обогащенного ядерного топлива, регенерации отработанного ядерного топлива или сбора, удаления и переработки радиоактивных отходов);

энергетика (атомные, гидравлические и тепловые электростанции, крупные установки для сжигания топлива);

черная и цветная металлургия (установки для доменного и мартеновского производств, предприятия черной и цветной металлургии, машиностроительные и металлообрабатывающие предприятия); нефтехимия, нефте- и газопереработка;

химическая промышленность (химические комбинаты, производство асбеста, стекла, минеральных удобрений, пестицидов и др.); добыча полезных ископаемых (включая нефть и газ); транспортировка нефти и газа, продуктов их переработки; производство целлюлозы, бумаги, картона;

транспортировка, хранение, утилизация и захоронение токсичных и ядовитых отходов; производство, хранение, транспортировка и уничтожение боеприпасов, взрывчатых веществ и ракетного топлива;

крупные склады для хранения нефтяных, нефтехимических, химических продуктов, пестицидов;

строительство дорог, автострад, трасс для железных дорог дальнего сообщения, аэропортов с длиной посадочной полосы более 2 км;

сельскохозяйственные объекты (животноводческие комплексы и птицефабрики, мелиоративные системы);

крупные водозаборы поверхностных и подземных вод; крупные плотины и водохранилища, вырубка лесов на больших площадях; легкая промышленность (фабрики по очистке, отбеливанию шерсти, кожевенные заводы, красильные фабрики).

Кроме указанных стационарных источников возможных негативных воздействий на окружающую природную среду несомненную экологическую опасность, особенно в больших городах, представляет автотранспорт, газовые выбросы которого, возрастая с каждым годом, составляют значительную долю поступающих загрязнений. Последствия техногенеза. Агроэкологические системы, ставшие неотъемлемой составной частью современной биотехносферы, испытывают, как и естественные ценозы, постоянные техногенные воздействия, подвергаются влиянию различных загрязнений локального, регионального и глобального характера. Как отмечалось, загрязнения представляют собой систему помех, нарушающих процессы массо- и энергообмена. В агроэкологических системах это проявляется в изменении количественных и качественных характеристик составляющих их природных компонентов, снижении устойчивости и падении продуктивности возделываемых культур. В результате усложняется (и подчас существенно) достижение целевой функции — стабильного производства сельскохозяйственной продукции.

говоря о загрязнении атмосферного воздуха и почв, нарушении и даже полном уничтожении естественных фитоценозов, возможном изменении флористического состава разных типов растительности, образовании техногенных геохимических провинций и т.д. под влиянием газопылевых выбросов, обращают внимание на то, что зона активного загрязнения может простираться на 5... 10 км, а нередко и на несколько десятков километров. Центральное место в агроэкосистемах занимают продуценты (автотрофное звено), представляемые широким набором культивируемых растений. Именно в этом звене в значительной мере непосредственно и опосредованно депонируются продукты техногенеза, прежде всего газопылевые выбросы. Различают невидимые воздействия загрязнений на растительность и видимые повреждения.

К внешним, в той или иной степени выраженным изменениям относятся следующие: загрязнения (например, от сажи, летучей золы, цементной пыли, оксида железа и др.), особенно на шероховатых, покрытых волосками, клейких или влажных частях растений; прилипающая пассивная пыль (до образования корки при определенных условиях); прилипающая токсичная пыль, содержащая Pb, As или F; некроз, проявляющийся в изменении цвета или ожогах. Сельскохозяйственные культуры нельзя выращивать на расстоянии ближе 3 км от источника фтористых выбросов. Корма, загрязненные фтором, целесообразно смешивать с чистыми