UMELÝ EKOSYSTÉM: VLASTNOSTI, TYPY, FAKTORY, PRÍKLADY - PROSTREDIE - 2026

Umelý ekosystém , je ten, ktorého biotických zložiek boli stanovené ľuďmi na osobitné účely, ako sú poľnohospodárskej produkcie. Vyžadujú si údržbu v kontrolovaných podmienkach prostredia.

Pojem ekosystém alebo ekologický systém sa vzťahuje na prírodnú, poloprírodnú alebo umelo vytvorenú jednotku, ktorá zahŕňa všetky živé bytosti alebo biotické faktory v danej oblasti a ktoré interagujú s fyzikálnymi a chemickými zložkami jej prostredia, alebo abiotické faktory.

Zdroj: pixabay.com

Ekosystémy sa vyznačujú tým, že majú definovanú škálu biotických faktorov alebo biodiverzity a svoje vlastné vzorce toku energie a živín v rámci svojich biotických a abiotických faktorov a medzi nimi. Môžu byť klasifikované ako prírodné, poloprírodné a umelé.

Na rozdiel od umelých sú prírodnými ekosystémami také, ktoré neboli človekom zreteľne zmenené. Poloprírodné ekosystémy sú tie, ktoré si zachovávajú významnú časť svojej pôvodnej biodiverzity napriek tomu, že ich ľudia významne zmenili.

vlastnosti

Umelé ekosystémy majú širokú škálu charakteristík, ktoré sa líšia podľa účelu, na ktorý boli navrhnuté. Spravidla zdieľajú toto:

- Majú nižšiu biodiverzitu ako biodiverzita prírodných a poloprírodných ekosystémov. Jeho biotickej zložke silne dominujú cudzie druhy alebo exotiká, ktoré zaviedli ľudia. Predstavujú zjednodušené potravinové reťazce. Genetická diverzita je veľmi nízka, dokonca aj v prípade introdukovaných druhov.

- Z hľadiska ľudských potrieb sú produktívnejšie alebo ľahšie použiteľné ako prírodné ekosystémy. Preto umožnili obrovský rast svetovej ľudskej populácie.

- Sú náchylní k degradácii a musia byť napadnutí škodcami, so stratou užitočnosti pre ľudí v dôsledku absencie biodiverzity a samoregulačných mechanizmov charakteristických pre prírodné ekosystémy. Recyklácia živín je veľmi obmedzená.

- Závisia od ľudského zásahu, pokiaľ ide o ich vytrvalosť. Ak sú opustené, majú tendenciu sa v procese nazývanom ekologická sukcesia postupne vracať do stavu prírodných ekosystémov.

V závislosti od stupňa ľudského zásahu a dostupných kolonizujúcich druhov umožňuje tento posledný proces obnoviť časť pôvodnej zložitosti a biodiverzity.

Biotické faktory

V umelých ekosystémoch pozostávajú rastliny a zvieratá predovšetkým z tých druhov, ktoré si ľudia želajú byť prítomné. Pôvodné druhy z oblasti sa odstránia, aby sa vytvoril priestor pre požadovaný druh alebo aby sa zaistilo, že druh bude mať monopolný úžitok z dostupných abiotických faktorov.

V umelých ekosystémoch sa za škodcov považujú pôvodné alebo introdukované druhy, ktoré lovia požadovaný druh alebo ktoré s nimi súťažia o abiotické faktory, s cieľom ich odstránenia alebo aspoň systematickej kontroly.

V umelých ekosystémoch ľudia tolerujú prítomnosť tých pôvodných alebo introdukovaných druhov, ktoré nepriaznivo neovplyvňujú požadovaný druh. V prípade určitých pôvodných alebo introdukovaných druhov, z ktorých má úžitok požadovaný druh, napríklad pôsobením ako biologické regulátory škodcov, sa ich prítomnosť niekedy podporuje.

Ľudia sú najdôležitejším biotickým faktorom umelých ekosystémov, zodpovedajú za ich tvorbu a udržiavanie a za trajektóriu, ktorú sledujú. Napríklad umelý ekosystém, ako napríklad pole plodín, môže byť človekom premenený na iný typ umelého ekosystému, napríklad na mestský park.

Abiotické faktory

Abiotické faktory, ako sú podnebie a pôda, rozsiahlych umelých ekosystémov sú zvyčajne rovnaké ako faktory prírodných ekosystémov, ktoré im predchádzali v oblasti, v ktorej zaberajú.

Medzi abiotické faktory úplne ľudského pôvodu patria hnojivá, pesticídy, chemické znečisťujúce látky, teplo, ktoré vzniká pri spotrebe elektrickej energie a fosílnych palív, hluk, odpad z plastov, ľahké znečistenie a rádioaktívny odpad. Ako príklady možno uviesť katastrofy v Černobyle a Fukušime.

Vzácny typ umelého ekosystému tvoria uzavreté ekologické systémy, ako sú vesmírne kapsuly, ktoré sú ekosystémami, v ktorých nie je povolená výmena materiálov s vonkajšou stranou. Tieto ekosystémy sú vo všeobecnosti malé a sú určené na experimentálne účely.

V uzavretých ekologických systémoch určujú abiotické faktory experimentátor. Ak je cieľom zachovať život ľudí alebo zvierat, odpad, ako je oxid uhličitý alebo výkaly a moč, je abiotickým faktorom, ktorý sa musí za účasti autotrofného organizmu premeniť na kyslík, vodu a jedlo.

Typy a skutočné príklady

Umelé ekosystémy možno klasifikovať mnohými spôsobmi. Najbežnejšia klasifikácia ich rozdeľuje na suchozemské a vodné. Je však tiež možné ich rozdeliť na mestské, prímestské a mimomestské alebo otvorené a uzavreté.

Samozrejme je tiež možné kombinovať tieto klasifikácie, aby sa dosiahli presné charakterizácie. Napríklad by existoval otvorený mestský suchozemský umelý ekosystém alebo uzavretý vodný mimomestský umelý ekosystém.

Umelé suchozemské ekosystémy

Sú veľmi časté, pretože ľudia sú pozemské organizmy. Najväčšiu oblasť zaujímajú tzv. Agroekosystémy, medzi ktoré patria poľnohospodárske a živočíšne farmy.

Dôležitosť agroekosystémov je taká veľká, že v ekológii existuje poddisciplína nazývaná agroekológia, ktorá skúma vzťahy pestovaných rastlín a domácich zvierat s neživým prostredím.

Dôležité sú aj verejné a súkromné ​​parky a záhrady. Potreba neustálej starostlivosti, napríklad odstránenie tzv. Burín, parkov a záhrad, demonštruje neschopnosť samoregulácie a samoochrany typickej pre umelé ekosystémy.

Mestá sú tiež umelým ekosystémom, ktorý sa vo výbušnej expanzii často stáva na úkor agroekosystémov.

Ďalšími príkladmi umelých suchozemských ekosystémov sú lesné plantáže na výrobu dreva a buničiny pre papierenské, bravčové a hydinové farmy, skleníky na výrobu zeleniny, strukovín a kvetín, zoologické záhrady, golfové ihriská, a terária na chov plazov obojživelníkov a článkonožcov.

Umelé vodné ekosystémy

Všetci sme počuli o akváriách, ryžových poliach, zavlažovacích kanáloch, riečnych kanáloch, hydroponike, nádržiach, rybníkoch pre akvakultúru rýb a kreviet, mestských a poľnohospodárskych rybníkoch, plávajúcich klietkach pre akvakultúru morských rýb a oxidačných rybníkoch pre zmluvu odpadových vôd. Toto sú príklady umelých vodných ekosystémov.

Zmena hydrosféry alebo časti planéty obsadenej oceánmi, jazerami, riekami a inými vodnými plochami človekom na zámerné alebo neúmyselné vytvorenie umelých ekosystémov má veľký ekologický a ekonomický význam.

Naša závislosť od vodných plôch a vodných rastlín a živočíchov, ako aj od ich ekologických funkcií, je pre naše prežitie rozhodujúca. Hydrosféra je domovom veľmi bohatej biodiverzity, poskytuje jedlo, okysličuje atmosféru a slúži na rekreáciu a turistiku.

Znečistenie mora a riek plastmi a nespočetným množstvom odpadu všetkého druhu vytvára autentické umelé ekosystémy s výrazne zníženou biodiverzitou, ako je napríklad veľký ostrov odpadu v Tichomorí, ktorý je už trikrát väčší ako Francúzsko. Odhaduje sa, že do roku 2050 budú mať oceány planéty viac plastov ako ryby.

Uzavreté umelé ekosystémy

Planétu Zem ako celok možno považovať za uzavretý ekologický systém nazývaný ekosféra. Vďaka silnej a rastúcej ľudskej zmene, ktorá okrem iného spôsobuje abnormálne zmeny podnebia a povedie k strate miliónov druhov, by sa ekosféra mohla stať uzavretým umelým ekologickým systémom.

Ľudia vytvorili experimentálne uzavreté ekologické systémy. Okrem kapsúl a vesmírnych laboratórií to sú tie, ktoré boli vyvinuté v projektoch (Biosféra 2, MELiSSA a BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) s cieľom experimentovať s podporou života v podmienkach izolácie životného prostredia. ,

Terária a akváriá sa môžu vo veľmi malom rozsahu použiť na vytvorenie uzavretých umelých ekosystémov, v ktorých sa pestujú rastliny a zvieratá. Príkladom uzavretých umelých ekosystémov sú aj uzavretá nádoba alebo fľaša obsahujúca jedlo alebo nápoje, ktoré boli kontaminované mikroorganizmami.

Relevantnosť pre budúcnosť pozemského života

Umelé ekosystémy, ktoré zaberajú veľké oblasti, najmä v tropických oblastiach bohatých na biologické endemizmy, spôsobujú veľkú stratu biodiverzity. Tento problém ilustruje rozmach afrických palmových plantáží v Indonézii a pestovanie sóje a hospodárskych zvierat v Amazonii.

Rast ľudskej populácie si vyžaduje trvalé rozširovanie umelých ekosystémov na úkor prírodného sveta.

Čiastočne by sa toto rozšírenie mohlo znížiť zlepšením produktívnej účinnosti existujúcich umelých ekosystémov a zmenou spotrebiteľských návykov (napríklad jesť menej mäsových výrobkov) s cieľom znížiť ľudskú stopu.

Umelé ekosystémy nemajú kapacitu na samoreguláciu. Platilo by to aj pre ekosféru, ak by sa stala obrovským umelým ekosystémom s katastrofickými následkami, nielen pokiaľ ide o vyhynutie miliónov druhov, ale aj pre samotné prežitie človeka.

Trvalo udržateľné využívanie, to znamená využívanie prírodných zdrojov v pomere nižšom, ako je ich kapacita na obnovu, znamená urobiť všetko pre to, aby sa zachovalo čo najviac jedinečných prírodných ekosystémov a aby si umelé ekosystémy zachovali niektoré z charakteristík benígne podmienky poloprírodných ekosystémov.

Referencie

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Zásady ekológie suchozemských ekosystémov. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Umelé vodné ekosystémy. Water, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: globálna stratégia kontroly umelého ekosystému s použitím prvých modelov princípov kompartmentov. Advances in Space Research, 24, 397 - 405.
4. Jørgensen, SE, ed. 2009. Ekológia ekosystémov. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Reakcie na zvýšený oxid uhličitý v umelých tropických ekosystémoch. Science, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Ekológia: koncepcie a aplikácie. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S., Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Uzavreté ekologické systémy, podpora vesmírneho života a biosféry. In: Wang, LK, ed. Príručka environmentálneho inžinierstva, zväzok 10: Environmentálna biotechnológia. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Umelý produktívny ekosystém založený na združení rýb / baktérií / rastlín. 2. Výkon. Poľnohospodárstvo, ekosystémy a životné prostredie, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF a 15 364 vedcov zo 184 krajín. Varovanie svetových vedcov pred ľudstvom: druhé oznámenie. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Umelý ekosystém: vznikajúca dynamika a živé vlastnosti. Artificial Life, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Koncepty biodiverzity a mestské ekosystémy. Krajinné a urbanistické plánovanie, 48, 131 - 142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Selekcia umelých ekosystémov. Zborník Národnej akadémie vied USA, 97, 9110 - 9114.