UMĚLÝ EKOSYSTÉM: VLASTNOSTI, TYPY, FAKTORY, PŘÍKLADY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Umělý ekosystém, je ten, jehož biotických složek byly stanoveny lidmi pro zvláštní účely, jako jsou zemědělské produkce. Vyžadují údržbu v kontrolovaných podmínkách prostředí.

Pojem ekosystém nebo ekologický systém označuje přírodní, polopřirozenou nebo umělou jednotku, která zahrnuje všechny živé bytosti nebo biotické faktory v dané oblasti, které interagují s fyzikálními a chemickými složkami jejího prostředí, nebo abiotické faktory.

Zdroj: pixabay.com

Ekosystémy se vyznačují definovanou rozmanitostí biotických faktorů nebo biologické rozmanitosti a svými vlastními vzory toku energie a živin uvnitř a mezi svými biotickými a abiotickými faktory. Lze je klasifikovat jako přírodní, polopřirozený a umělý.

Na rozdíl od umělých přírodních ekosystémů jsou ty, které nebyly lidmi znatelně pozměněny. Polopřírodní ekosystémy jsou ty, které si zachovávají významnou část své původní biologické rozmanitosti, a to i přesto, že je lidé výrazně změnili.

vlastnosti

Umělé ekosystémy mají širokou škálu charakteristik, které se liší podle účelu, pro který byly navrženy. Obecně sdílejí následující:

- Mají nižší biologickou rozmanitost než biologická a přirozená ekosystém. Jeho biotická složka je silně ovládána cizími druhy, nebo exotiky, představenými lidmi. Představují zjednodušené potravní řetězce. Genetická rozmanitost je velmi nízká, a to iu zavedených druhů.

- Z pohledu lidských potřeb jsou produktivnější nebo snadněji použitelné než přírodní ekosystémy. Z tohoto důvodu umožnili obrovský růst světové populace lidí.

- Jsou náchylní k degradaci a musí být napadeni škůdci se ztrátou užitečnosti pro člověka v důsledku absence biologické rozmanitosti a samoregulačních mechanismů charakteristických pro přirozené ekosystémy. Recyklace živin je velmi omezená.

- Závisí na lidském zásahu pro jejich vytrvalost. Při opuštění mají tendenci se v procesu zvaném ekologická posloupnost postupně vracet do stavu přírodních ekosystémů.

V závislosti na míře lidského zásahu a dostupných kolonizujících druzích umožňuje tento poslední proces obnovit část původní složitosti a biodiverzity.

Biotické faktory

V umělých ekosystémech sestávají rostliny a zvířata především z těch druhů, které si lidé přejí být přítomni. Původní druhy v oblasti jsou odstraněny, aby se vytvořil prostor pro požadovaný druh nebo aby se zajistilo, že tento druh bude mít monopolisticky prospěch z dostupných abiotických faktorů.

V umělých ekosystémech se za škůdce považují původní nebo introdukované druhy, které kořistí o požadovaný druh, nebo které s nimi soutěží o abiotické faktory, s cílem jejich odstranění nebo alespoň jejich systematické kontroly.

V umělých ekosystémech lidé tolerují přítomnost těch původních nebo zavedených druhů, které nepříznivě neovlivňují požadovaný druh. V případě určitých původních nebo introdukovaných druhů, které mají prospěch z požadovaných druhů, například působením jako biokontroléry škůdců, je jejich přítomnost někdy podporována.

Lidé jsou nejvíce určujícím biotickým faktorem umělých ekosystémů, jsou zodpovědní za jejich tvorbu a udržování a za trajektorii, kterou sledují. Například umělý ekosystém, jako je například pole plodin, může být lidmi přeměněn na jiný typ umělého ekosystému, jako je například městský park.

Abiotické faktory

Abiotické faktory, jako je klima a půda, rozsáhlých umělých ekosystémů jsou obvykle stejné jako faktory přírodních ekosystémů, které jim předcházely v oblasti, kterou zaujímají.

Mezi abiotické faktory zcela lidského původu patří hnojiva, pesticidy, chemické znečišťující látky, teplo vytvářené spotřebou elektřiny a fosilních paliv, hluk, odpadky z plastů, znečištění světlem a radioaktivní odpad. Jejich příklady jsou katastrofy v Černobylu a Fukušimě.

Vzácným typem umělého ekosystému jsou uzavřené ekologické systémy, jako jsou vesmírné kapsle, což jsou ekosystémy, ve kterých není povolena výměna materiálu s vnějškem. Tyto ekosystémy mají obecně malou velikost a jsou určeny pro experimentální účely.

V uzavřených ekologických systémech stanoví abiotické faktory experimentátor. Pokud je cílem zachovat lidský nebo živočišný život, jsou odpady, jako je oxid uhličitý nebo stolice a moč, abiotickými faktory, které musí být za účasti autotrofního organismu přeměněny na kyslík, vodu a jídlo.

Typy a skutečné příklady

Umělé ekosystémy lze klasifikovat mnoha způsoby. Nejběžnější klasifikace je dělí na pozemní a vodní. Je však také možné je rozdělit na městské, příměstské a mimoměstské nebo otevřené a uzavřené.

Samozřejmě je také možné tyto klasifikace kombinovat, aby se dosáhlo přesné charakterizace. Tak by například existoval otevřený městský suchozemský umělý ekosystém nebo uzavřený vodní mimoměstský umělý ekosystém.

Umělé suchozemské ekosystémy

Jsou velmi časté, protože lidé jsou pozemské organismy. Největší oblast zaujímá tzv. Agroekosystémy, mezi nimiž jsou zemědělské a chovatelské podniky.

Význam agroekosystémů je tak velký, že v ekologii existuje poddisciplína zvaná agroekologie, která zkoumá vztahy pěstovaných rostlin a domácích zvířat s neživým prostředím.

Důležité jsou také veřejné a soukromé parky a zahrady. Potřeba neustálé péče, jako je například odstranění tzv. Plevelů, parků a zahrad, ukazuje neschopnost samoregulace a sebezáchovy typické pro umělé ekosystémy.

Města jsou také umělá ekosystémy, ve výbušné expanzi, často na úkor agroekosystémů.

Dalšími příklady umělých suchozemských ekosystémů jsou lesní plantáže na výrobu dřeva a buničiny pro papírenské, vepřové a drůbeží farmy, skleníky na výrobu zeleniny, luštěnin a květin, zoologické parky, golfová hřiště, a terária pro chov plazů obojživelníků a členovců.

Umělé vodní ekosystémy

Všichni jsme slyšeli o akváriích, rýžových polích, zavlažovacích kanálech, říčních kanálech, hydroponii, nádržích, rybnících pro akvakulturu ryb a krevet, městských a zemědělských rybnících, plovoucích klecích pro akvakulturu mořských ryb a oxidačních rybnících pro smlouvu odpadních vod. Toto jsou příklady umělých vodních ekosystémů.

Změna hydrosféry nebo části planety člověkem, kterou okupují oceány, jezera, řeky a další vodní útvary, za účelem úmyslného nebo náhodného vytvoření umělých ekosystémů, má velký ekologický a ekonomický význam.

Naše závislost na vodních útvarech a vodních rostlinách a zvířatech, jakož i jejich ekologické funkce, jsou pro naše přežití zásadní. Hydrosféra je domovem velmi bohaté biologické rozmanitosti, poskytuje jídlo, okysličuje atmosféru a slouží k rekreaci a turistice.

Znečištění moře a řek plasty a nekonečno odpadu všeho druhu vytváří autentické umělé ekosystémy s výrazně sníženou biologickou rozmanitostí, jako je například velký ostrov v Tichomoří, který je již třikrát větší než Francie. Odhaduje se, že do roku 2050 budou mít oceány planety více plastů než ryby.

Uzavřené umělé ekosystémy

Planetu Zemi jako celek lze považovat za uzavřený ekologický systém zvaný ekosféra. Díky silné a rostoucí lidské změně, která mimo jiné způsobuje abnormální změnu klimatu a povede ke ztrátě milionů druhů, by se ekosféra mohla stát uzavřeným umělým ekologickým systémem.

Lidé vytvořili uzavřené ekologické systémy pro experimentální účely. Kromě kapslí a vesmírných laboratoří to zahrnují i ​​ty, které byly vyvinuty v projektech (Biosphere 2, MELiSSA a BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) s cílem experimentovat s podporou života v podmínkách izolace prostředí..

Terária a akvária mohou být ve velmi malém měřítku použita k vytvoření uzavřených umělých ekosystémů, ve kterých jsou umístěny rostliny a zvířata. Příkladem uzavřených umělých ekosystémů jsou také uzavřená nádoba nebo láhev obsahující potraviny nebo nápoje, které byly kontaminovány mikroorganismy.

Relevance pro budoucnost pozemského života

Když zabírají velké oblasti, zejména v tropických oblastech bohatých na biologické endemismy, způsobují umělé ekosystémy velkou ztrátu biologické rozmanitosti. Tento problém je ilustrován rozmachem afrických palmových plantáží v Indonésii a pěstováním sóji a hospodářských zvířat v Amazonii.

Růst lidské populace vyžaduje trvalé rozšiřování umělých ekosystémů na úkor přirozeného světa.

Částečně by toto rozšíření mohlo být sníženo zlepšením produktivní účinnosti stávajících umělých ekosystémů a úpravou spotřebních zvyklostí (například konzumace méně masných výrobků) s cílem snížit lidskou stopu.

Umělým ekosystémům chybí kapacita pro samoregulaci. To by se vztahovalo i na ekosféru, pokud by se mělo stát obrovským umělým ekosystémem, který by měl katastrofické důsledky, nejen pokud jde o vyhynutí milionů druhů, ale i na samotné lidské přežití.

Udržitelné využívání, tj. Využívání přírodních zdrojů v míře nižší, než je jejich schopnost obnovy, znamená udělat vše pro zachování co největšího počtu jedinečných přírodních ekosystémů a umělé ekosystémy si zachovají některé z charakteristik benigní podmínky polopřirozených ekosystémů.

Reference

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Principy ekologie suchozemských ekosystémů. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Umělé vodní ekosystémy. Voda, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: globální strategie řízení umělého ekosystému pomocí modelů prvních principů kompartmentů. Advances in Space Research, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, ed. 2009. Ekologie ekosystému. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Reakce na zvýšený oxid uhličitý v umělých tropických ekosystémech. Science, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Ekologie: koncepce a aplikace. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Uzavřené ekologické systémy, podpora kosmického života a biosféry. In: Wang, LK, ed. Příručka environmentálního inženýrství, ročník 10: Biotechnologie životního prostředí. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Umělý produktivní ekosystém založený na sdružení ryb / bakterií / rostlin. 2. Výkon. Zemědělství, ekosystémy a životní prostředí, 53, 9–30.
9. Zvlnění, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF, a 15 364 vědců ze 184 zemí. Varování světových vědců před lidstvem: druhé upozornění. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Umělý ekosystém: vznikající dynamika a živé vlastnosti. Artificial Life, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Koncepce biologické rozmanitosti a městské ekosystémy. Krajina a územní plánování, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Výběr umělého ekosystému. Sborník Národní akademie věd USA, 97, 9110–9114.