10.2. Агроекосистеми

Продукти харчування виробляються галузями сільського господарства (рослинництво і тваринництво) у створюваних задля цього агроекосистемах. Агроекосистема – це сукупність біогенних та абіогенних компонентів на ділянці суходолу або акваторії, яка знаходиться в сільськогосподарському використанні.

Агроекосистеми є антропогенними автотрофними екосистемами, ланцюги живлення яких створюються і керуються людиною з метою отримання максимальної кількості первинної і вторинної біологічної продукції потрібної якості. Важливою частиною будь-якої агроекосистеми є агробіоценози, тобто співтовариства культурних рослин і свійських тварин та їх супутників.

Основними компонентами агроекосистеми є:

а) культурні рослини, які висіваються чи висаджуються задля отримання врожаю або підвищення якості ґрунту;

б) свійські тварини;

в) бур’яни, які є поки що неминучим супутником культурних рослин;

г) мікроорганізми ґрунту і гною;

д) різноманітні тварини (головним чином, безхребетні, але також багато гризунів і птахів), які пов’язані ланцюгами живлення з посівами і фермами;

є) паразитичні бактерії, гриби і віруси, що викликають захворювання культурних рослин і свійських тварин.

Поняття про агроекосистему є результатом застосування концепції екосистем до сільськогосподарських земель. Головною ланкою агроекосистем є зелені рослини, які забезпечують первинне отримання органічних речовин та надають агроекосисте-мам властивостей автотрофності. Роль гетеротрофної ланки виконують сільськогосподарські тварини.

Територіально агроекосистеми тією чи іншою мірою звичайно бувають зближені, формуючи агроландшафт. Загальну сукупність агроекосистем планети називають агросферою, її складовими є ділянки території або акваторії, пристосовані для отримання рослинницької продукції (поля, сади, городи, пасовища, сіножаті), утримання й розведення худоби (ферми, тваринницькі комплекси).

Агроекосистемами у світі зайняті великі площі. Рілля, плантації, сади і засіяні луки займають 19 млн. км², пасовища та природні луки – 26,6 млн. км². У цілому сучасна агросфера охоплює більше 10% поверхні суходолу, зайнятої ріллею, та ще 20%, зайнятих сіножатями та пасовищами. Для отримання їжі та кормів також частково використовуються лісові угруповання. Усе це разом складає 32% площі суходолу.

Порівняння природних екосистем та агроекосистем (табл. 10.3) показує, що хоча за багатьма параметрами вони відрізняються лише кількісно, у сукупності це веде до глибокої якісної своєрідності агроекосистем. Визначають статус агроекосистем не лише їхні внутрішні особливості, але й сільськогосподарські ресурси (кількість укладеної праці, матеріалів, енергії), тип використання продуктів агроекосистем (відбір тільки зерна або вивезення з поля соломи) і характер зв’язку з суміжними агроекосистемами (транспортування гною з однієї агроекосистеми в іншу).

Агроекосистеми порівняно з природними екосистемами відрізняються значним спрощенням будови та функціонування. Автотрофним блоком у них служить практично один вид (монокультура), трофічні ланцюги вкорочені, трофічна мережа рудиментарна. Тварини в агроекосистемах є перетворювачами первинної продукції. Займаючи разом з людиною одне й те саме місце в трофічному ланцюгу, вони тим самим немовби конкурують із нею за рослинну їжу. Перетворення рослинної їжі у тваринницьку продукцію – молоко та м’ясо – удорожчує харчові продукти. Але з погляду дієтики воно тією чи іншою мірою неминуче, оскільки велика кількість видів тваринної їжі легше перетравлюється і

багата на ряд потрібних для людського організму речовин, зокрема на білки та незамінні амінокислоти. Хоча орієнтація на переважне харчування м’ясо-молочними продуктами, що характерне ряду країн світу, ще не має медичного обґрунтування.

Відповідно до законів загальної екології прості екосистеми нестабільні. Умовою стабільності є біологічне різноманіття, та воно відсутнє в агроекосистемах. Тому стабільність, що так необхідна для господарської стійкості агроекосистем, досягається іншим шляхом – вкладенням додаткової антропогенної енергії. І чим простіша агроекосистема, тим більїпе вона виїмагає такої енергії у вигляді ручної або механізованої праці, внесення добрив, пестицидів і т.ін.

Для стійкого існування агроекосистемам необхідне постійне поповнення такими видами матеріальних ресурсів, що споживаються рослинами й тваринами в процесі функціонування. Цей процес спричинює докорінні зміни потоку енергії та кругообігів речовин в агроекосистемах.

Зі споживацької точки зору агроекосистемам дуже важлива екологічна чистота середовища рослин і тварин, її забруднення знижує врожаї, продуктивність худоби та якість продукції. Наприклад, за даними Н.П. Грицан (1992), у Дніпропетровській області забруднення атмосфери фтором знижувало врожаї пшениці на 39-60%, а ячменю – на 23-60%.

Агроекосистеми створюються людиною, до самостійного виникнення та існування вони не здатні. Тому агроекосистеми поєднують у собі екологічні та соціальні компоненти. Переплетення екологічних та соціальних феноменів в агроекосистемах

було помічене ще в XIX столітті й описане в класичному дарві-нівському прикладі, який указував на зв’язок воєн з урожайністю конюшини. Війни приводять до появи удовиць, удовиці розводять котів, коти виловлюють мишей, які розорюють гнізда джмелів, збільшується кількість джмелів, що запилюють конюшину, її врожаї стають вищими.

У цілому агроекосистемам характерні такі особливості:

1. постійне та значне вилучення з агроекосистем органічної речовини;

2. велика залежність існування агроекосистем від діяльності людини, що їх підтримує;

3. переважання в агроекосистемах рослин і тварин, які є продуктом селекційної діяльності, а не природного добору;

4. низьке видове різноманіття автотрофного і гетеротрофного блоків;

5. розімкненість біогеохімічних циклів.

10.3. РЕСУРСИ В АГРОЕКОСИСТЕМАХ

У будь-якому виді господарського використання вихідними виступають ресурси. Природними ресурсами називають об’єкти та явища, що прямо чи опосередковано використовуються для створення матеріальних благ суспільства й підтримки умов існування людства. Існують різноманітні підходи до класифікації ресурсів, їх, зокрема, поділяють на такі ресурси:

а) вичерпні (наприклад, нафта, кам’яне вугілля) і невичерпні (наприклад, сонячна енергія/радіація, енергія припливів і відпливів);

б) відновлювані (наприклад, біомаса рослин і тварин) та невідновлювані (наприклад, мінеральні підземні корисні копалини);

в) замінювані (наприклад, кам’яне вугілля може бути замінене в багатьох випадках нафтою або газом) і незамінювані (такі, як вода, кисень, вуглекислий газ).

Особливим видом ресурсу в сільському господарстві виступає територія, на якій можна формувати агроекосистеми. За даними С. Лазаруса (1990), для різних видів сільськогосподарського користування придатні 15 млрд. га суходолу або 11% від загальної кількості. Десять тисяч років тому на Землі було 4,5 млрд. га потенційно орних земель. Це найважливіше ресурсне джерело має тенденцію скорочуватися, головним чином, через втрати родючості ґрунту та ерозію. Територія, що придатна для розміщення агроекосистем, втрачається також у ході урбанізації, спорудження транспортних мереж, відводиться під відвали гірських порід, ложа водосховищ та звалища. За роки

існування цивілізації втрачено 2 млрд. га, тобто 44% від кількості тих, що могли бути використані. За розрахунками Г. Воль-мейера (1992), до кінця XXI століття людство втратить ще 18% ріллі через ерозію та засолення. Одне тільки вторинне засолення орних земель вивело з ладу 2,75 млн. га родючих земель, які могли б прогодувати 9 млн. людей. У наш час резервної землі для ріллі у світі залишилося 1 млрд. га і майже вся вона знаходиться в тропіках.

Земельний фонд України складає 60,4 млн. га. Розораність території дорівнює 56%, що вище від такої в США. В Європі за цим показником Україну перевершує Великобританія, де в сільськогосподарському використанні знаходиться 85% території. З урахуванням інших видів використання в сільському господарстві України активно використовуються 70% території (табл. 10.4). На одного мешканця України припадає 0,81 га сільськогосподарських угідь. Якщо зважити на те, що в 1960 році на кожного жителя України припадало 1,01 га, то це означає, що в останні 30 років промислово-індустріального розвитку та забруднення ґрунту радіонуклідами після Чорнобильської аварії привели до зниження частки ріллі, що припадає на одну людину, на 20%.

Нарівні з територією головним ресурсом сільського господарства виступає також ґрунт. Тільки наявність родючого ґрунту дозволяє використовувати територію для створення на ній агроекосистем.

Визначальна якість ґрунтів – це їх родючість. Природна родючість ґрунту залежить від кількості в ній поживних речовин, гумусу та її водного, повітряного й теплового режиму. Ефективну родючість ґрунту визначають розміром одержаного врожаю.

Таблиця 10.4. Розподіл земельного фонду України за видами використання

Вона включає в себе прийняті технології вирощування рослин і внески антропогенної енергії.

Найбільшою родючістю характеризуються степові та лучні чорноземи. Це одне з головних багатств України. Чорноземні та лугово-чорноземні ґрунти займають 42% її території, що складає 67% усіх чорноземів світу. Родючість ґрунтів України одна з найвищих у світі.

Екологічна недосконалість прийнятої у світі стратегії сільськогосподарського виробництва полягає в тому, що в агроекоси-стемах відбувається деградація ґрунтів: ерозія, втрата гумусу та вимивання поживних речовин з кінцевою втратою родючості. В Україні водної ерозії зазнають легкі піщані ґрунти Полісся та степової зони. Вітровою ерозією охоплено до 19 млн. га ріллі. У 1969 році пилова буря знищила близько 1 млн. га посіву озимини (М.Т. Масюк, 1989). У результаті водної ерозії збільшується мережа ярів. І.П. Ковальчук та ін. (1990) при обстеженні басейну р. Дністер встановили, що густина ярів тут доходить до 2,59 м/км² території, а швидкість росту – до 0,1-2,6 м/рік на вершину яру. Це явище частіше спостерігається в Кіровоградській, Херсонській та Дніпропетровській областях.

Родючість орних земель у багатьох випадках визначається вмістом у них гумусу. 100 років тому вміст гумусу в ґрунтах України становив 4,2%, та в наш час він складає тільки 3,2% . Таким чином, щороку втрачалося 24,0 млн. тонн гумусу.

Важливим видом ресурсу в агроекосистемах є вода. Агро-екосистеми забезпечуються водою завдяки атмосферним опадам, запасам ґрунтових вод, прісних континентальних водойм та водотоків, вода яких може використовуватися для зрошення. У районах з посушливим кліматом для забезпечення потреб рослин у воді здавна створюються зрошувальні системи. У деяких країнах зрошується більше половини всієї орної землі (табл. 10.5). Водозабезпеченість атмосферними опадами в Україні задовільна, а в північних районах ще краща, є великі ріки та водосховища. Усього в країні 1057 водосховищ та 27 тисяч ставків. Найбільші водосховища – Кременчуцьке, Каховське, Київське, Канівське, Дніпродзержинське.

Використання ресурсів у сільському господарстві здійснюється відповідно до екологічних законів, згідно з якими отримання багатьох видів ресурсів (поживних речовин, води та ін.) відбувається шляхом вилучення з біогеохімічних циклів. Цей процес особливо масштабний щодо поживних речовин – азоту, фосфору, калію та ін.

Наприкінці XX століття головним видом добрив стали синтетичні мінеральні речовини. Цей вид добрив буквально викликав революцію в землеробстві. Світове виробництво добрив без-

перервно зростає. У 1960 році їх вироблялося ЗО млн. тонн, у 1970 – 71 млн. тонн, у 1983 – 124 млн. тонн, у 1992 – 146 млн. тонн, а до 2000 року обсяги виробництва за прогнозами перевищать (?) 300 млн. тонн (ВЛ. Ковда, 1975).

Україна нарощувала використання мінеральних добрив дуже інтенсивно. У період з 1960 до 1970 року на 1 га посіву їх припадало в середньому 46 кг, а в 1985-90 pp. – уже 146,8 кг. На душу населення вносилося 85 кг добрив на рік. Повнота використання корисних речовин з добрив невелика. Так, з нітратних і амонійних добрив засвоюється тільки 40% азоту, а з органічних -не більше 20%. До того ж погане зберігання, порушення норм і термінів внесення добрив приводять до їх вимивання за межі агроекосистем із забрудненням водойм нітратами і фосфором.

Однак головними для стабільного існування агроекосистем є відновні природні ресурси. Це потік сонячної радіації, режим опадів і родючість ґрунту. Як видно з даних табл. 10.6, для природних зон України вони достатньо великі і дозволяють одержувати від 8 до 15 т біопродукції щороку з одного гектара.