Характеристика основних історичних типів агроекосистем

До екологічно організованої агроекосистеми пред'являється вимога сестайнінгу – забезпечення функцій самопідтимання агроекосистеми у стані динамічної рівноваги.

Сестайнінг забезпечується на основі екологічного імперативу, що передбачає систему заборон на ресурсознищуючі методи природокористування. Для того, щоб забезпечити вимоги сестайнінгу, необхідна оптимізація структури агроекосистеми на усіх трьох ієрархічних рівнях – агросфери, агроландшафту, агроекосистеми. У одних і тих же природних умовах можуть реалізовуватися різні функціональні варіанти агроекосистеми – рослинницька, тваринницька і комплексна, що залежить від економічної доцільності. Сестайнінг може бути досягнутий за будь-якої кількості енергії, що привноситься (у екстенсивних, інтенсивних та адаптивних типах агроекосистем).

Разом з тим, у інтенсивних варіантах екологічний імператив вступає у глибоку суперечність із енергетичним імперативом, відбувається порушення останнього. Згідно Ю. Одума (1986), якщо перевести всі агроекосистеми світу на високий рівень забезпечення антропогенною енергією і зробити їх інтенсивними, то людство буде вимушене витрачати 90% всій одержуваній енергії.

Для будь-якого варіанту агроекосистеми сестайнінг означає наближення до екологічної рівноваги за рахунок забезпечення максимальної замкнутості циклів речовини, мінімізації кількості антропогенної енергії, підвищення біологічної різноманітності і його потенційної здатності до формування корисних симбіотічних зв'язків. Реалізація вимог оптимізації агроекосистеми, як правило, призводить до зменшення площі ріллі, підвищення частки природних кормових угідь, посилення значення лісомеліорації, скорочення поголів'я худоби, збалансування сівозмін у напрямку збільшення частки грунтовідтворюючих культур.

3.2. Основні принципи та екологічні закони функціонування агроекосистеми

Агроекосистема функціонує за тими ж принципами, що і природна екосистема. Але важливим антропогенним втручанням є фактор періодичного вилучення сільськогосподарської продукції з агроекосистеми, що розмикає колобіг речовин та енергії. Тому спочатку розглянемо основні принципи функціонування екосистем з точки зору екологічних проблем, які виникають у природі.

Перший принцип. Отримання ресурсів та вилучення відходів у екосистемах відбувається у рамках кругообігу елементів.
Цей принцип гармонійно пов'язаний із законом збереження речовини (атоми не зникають і не виникають безслідно, вони можуть використовуватися нескінченно: запас їх невичерпний).

Прикладом порушення даного принципу у агроекосистемах є вилучення господарсько цінної частини врожаю. Тому тут повинен діяти агроекологічний закон повернення вилучених елементів у грунт із добривами.

Другий принцип. Екосистеми існують завдяки сонячній енергії, якої багато, оскільки вона утворюється внаслідок радіоактивних процесів у Сонці. Ця енергія постійна, можна говорити, що вона вічна. Проте через декілька мільярдів років Сонце припинить своє існування. Люди існують 3 млн років, що становить 0,3% мільярда. Якщо через 1 мільярд років життя стане неможливим, то у нас ще 99,7% цього терміну (Бігон, Харпер, 1989).

Агроекосистеми теж використовують енергію Сонця як основне джерело біосинтезу. Проте для штучного підтримання проектної продуктивності і видового одноманіття потрібні додаткові енергетичні інвестиції, інакше агроекосистема прагнутиме до самоорганізації, наслідком чого буде заростання бур’янами, які витіснять неконкурентноспроможні культурні рослини.

Третій принцип. Чим більша біомаса популяції, тим нижчим повинен бути трофічний рівень, який вона займає. На кінці довгих ланцюгів живлення не може бути великої біомаси.

Сьогодні цей принцип теж порушується. За останні 100 років народонаселення значно зросло (близько 90 млн людей у рік). У багатьох країнах світу люди відносяться до III трофічного рівня, тобто їдять м'ясо. Щоб забезпечити людей білковою їжею, треба в 10 разів розширити посівні площі. Це призводить до ерозії та деградації ґрунтів. Тому у агросфері потрібно дотримуватися оптимального співвідношення між можливостями рослинництва та вимогами тваринництва.

Загалом агроекосистеми функціонують за тими ж законами, що і природні екосистеми (див. табл.3.4.). Додатковими законами функціонування агроекосистем є закони агрохімії, які сформувалися як висновки із основних законів фізики та екології.

Таблиця 3.4.