ПИЩА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР В МИРЕ ЕСТЬ ЦАРЬ

ПИЩА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР «В МИРЕ ЕСТЬ ЦАРЬ: ЭТОТ ЦАРЬ БЕСПОЩАДЕН, ГОЛОД НАЗВАНЬЕ ЕМУ» . Н. А. Некрасов

Все организмы делятся на 2 группы: • Автотрофы • Гетеротрофы По функции в пищевой цепи: • Продуценты (создают органическое вещество, потребляемое остальными, автотрофы) • Консументы (потребители органического вещества — травоядные, плотоядные, всеядные) • Редуценты (разлагают мертвое органическое вещество до неорганических веществ и возвращают его в неживую природу)

ПИТАНИЕ ПРОДУЦЕНТОВ • Совокупность процессов усвоения химических элементов из окружающей среды автотрофными организмами. • Содержание различных элементов в растении видоспецифично, но не строго постоянно, зависит от доступности этих элементов в окружающей среде, возрастного состояния растения и др. причин. • Одни элементы содержится в значительных количествах – макроэлементы (N, Р, К, Са, S, С, Н, О), другие – в незначительном количестве – микроэлементы. • Некоторые растения обладают способностью концентрировать в себе весьма значительные количества отдельных элементов. Редис и салат концентрируют в себе серебро, табак - цинк и хром.

СПЕЦИФИКА ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ • Основные биогенные элементы поступают в растение в форме простых химических соединений СО 2, Н 2 О и минеральных солей; • Две формы питания – воздушная (для обеспечения растения как автотрофного организма углеродом в форме СО 2), и корневая (для обеспечения растения иными биогенными элементами и водой); • Отсутствие для большинства видов активных форм поиска пищи. • Наличие возможности повторного использования элементов минерального питания за счет их перехода из стареющих органов в более молодые, т. е. реутилизации.

Пищевой фактор оказывают мощное регулирующее воздействие как на отдельный организм, так и на популяцию в целом. • Для организма: формирование его биомассы и габитуса, а также, наряду с климатическими факторами и особенностями генотипа, переход из одного возрастного состояния в другое. • Растение обладает мощной системой самозащиты от агрессивного действия факторов питания в виде их избытка или недостатка.

• Недостаток элементов питания: более активноe использование труднодоступных форм того или иного элемента, замена некоторых элементов питания друг на друга, углубление корневой системы до более низких горизонтов, торможение онтогенеза. • Избыток элементов питания: увеличение потребления воды и стремление сбалансировать их поступление.

Пищевой фактор для популяции • Популяция в естественных условиях у многолетних видов представлена разновозрастными организмами, у однолетних – особями одного возрастного состояния. • При изменении обеспеченности доступными для особей данного вида элементами питания может меняться роль популяции: от полного доминирования до полного исчезновения. • Ослабленные растения более подвержены поражению вредителями и болезнями, менее конкурентноспособны в борьбе за свет и другие факторы окружающей среды.

Пищевой фактор для популяции Способность популяции к самоизреживанию – удалению части наиболее неконкурентноспособных особей из биоценоза для сохранения собственного генофонда и возможности восстановления сообщества при улучшении ситуации. В некоторых случаях при наступлении благоприятных условий после самоизреживания происходит не восстановление численности, а укрупнение сохранившихся особей, как у многолетних злаковых трав.

Корневое питание и экологические группы растений По отношению к кислотности почвы • Ацидофильные (кислые почвы): черника • Нейтрофильные (нейтральные почвы): большинство культурных растений • Базифильные (щелочные почвы): растения степей, пустынь и полупустынь • Индиффирентные: ландыш

Корневое питание и экологические группы растений По отношению к плодородию почвы • Олиготрофы (малоплодородные почвы): сосна • Мезотрофы (умеренная потребность к питательным веществам): большинство лесных растений • Эфтрофы (большое количество питательных веществ): дуб

В планетарном масштабе важнейшая роль питания растений заключается в обеспечении связи минеральной и органической части биосферы и круговорота биогенных элементов.

ПИТАНИЕ КОНСУМЕНТОВ • Совокупность процессов использования консументами как гетеротрофными организмами в качестве источника пищи и энергии органических веществ. • Питание состоит из трех процессов: поиск пищи, потребление и пищеварение.

Способы добывания пищи • Простое добывание пищи • Симбиоз • Антибиоз

Потребление пищи По виду потребляемой пищи: • Фитофаги • Зоофаги • Сапрофаги (некрофаги, копрофаги и др. ) По специализации: • Стенофаги (питающиеся одним кормом или немногими близкими по своему составу). Обычно различают олигофагов, питающихся ограниченным набором кормов, и монофагов, питающихся одним видом корма. • Эврифаги (питающиеся разнообразными кормами). Иногда различают пантофагов (всеядные) и полифагов (или эврифагов, не всеядные, а предпочитающие группу кормов). Тип питания: • Абсорбтивный (всасывание поверхностью тела растворенных веществ) • Голозойный (потребление твёрдой органической пищи, которая переваривается в пищеварительном тракте) Афагия, т. е. не использование никакой пищи. Возможна только на определенных этапах онтогенеза. В этот период организм существует за счет веществ, накопленных на предшествующих стадиях развития.

Потребление пищи Только недостаток пищи может лимитировать жизнедеятельность животных.

Пищевой фактор для популяции • Обилие пищи ослабляет защитные системы сообщества, нарушаются демографические и иные параметры, что может привести к значительной смертности или даже гибели популяции. • Наряду с климатическими факторами наличие источников пищи определяет особенности географического распространения животных. • Сезонные особенности существования продуцентов определяют характер жизнедеятельности консументов.

Адаптации • Устройство ротового аппарата, форма и размеры клюва. • Поведенческие адаптации (затаивание хищников, строительство ловчих сетей пауками, сезонные миграции птиц, создание пищевых запасов грызунами). • Физическая защита от поедания (твердая скорлупа, раковина, колючки, шипы и т. д. ). • Химическая защита проявляется в ядовитости или раздражающем действии. • Криптизм – маскировка (криптическая окраска). • «Мимикрия» или «подражание» (съедобный и незащищенный организм имеет сходство с несъедобным или опасным).

Мимикрия

Борьба за пищу между растением и животным Первый пример зафиксирован на заболоченных почвах штата Южной Флориды между пауком-волком и растениемнасекомоядной росянкой, выделяющей на поверхности своих листьев вязкую слизь.

Пищевые цепи и пищевые сети Пищевая цепь – перенос энергии, заключенной в растительной пище, через ряд организмов в процессе их поедания другом. Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню (от греческого слова trophos – «питающиеся» ).

Пищевая сеть

Типы пищевых сетей • Пастбищная (растения поедаются фитофагами, а сами фитофаги являются пищей для хищников и паразитов).

Типы пищевых сетей • Детритная (отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются детритофагами и деструкторами до простых неорганических соединений, которые вновь используются растениями).

Трофическая структура биоценоза Экологические пирамиды: - количество биомассы в каждом трофическом уровне (пирамиды биомасс); - количество особей в каждом трофическом уровне (пирамиды чисел); - количество энергии приходящее на биоценоз, задействованное и расходуемое по трофическим уровням (пирамиды энергии).

Пирамида численности

Пирамида биомасс Сухой вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой.

Пирамида энергии

• С повышением трофического уровня в большинстве наземных экосистем количество биомассы, особей и заключенной в них энергии снижается, т. к. часть энергии рассеивается в процессе жизнедеятельности организмов. • В соответствии с законом Линдемана (правило 10%) на более высокий трофический уровень передается не более 10% энергии. Количество трофических уровней редко превышает 5 -6. • Трофическая структура биоценоза динамична, особенно в экосистемах умеренного климата. • Видовые изменения в биоценозе естественного и антропогенного характера могут привести к нарушению синхронности обеспечения пищей, появлению ее избытка или недостатка, к сложным структурным изменениям в сообществе, вплоть до смены самого биоценоза.

ПОЧЕМУ В ТРОПИЧЕСКИХ ЛЕСАХ МНОГО РАЗНОВИДНОСТЕЙ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ? • Тропические леса занимают менее чем 2% поверхности Земли, но там более 50% растений и животных на планете. • В тропических лесах произрастает 170 000 из 250 000 видов растений, известных в мире. • В США живет 81 вид лягушек, в то время как более чем 300 видов может быть обнаружено на Мадагаскаре площадью меньше, чем штат Техас. • В Европе живет 321 вид бабочек, а в парке тропического леса в Перу (Национальный парк МАНУ) живет 1300 видов.

ПОЧЕМУ В ТРОПИЧЕСКИХ ЛЕСАХ МНОГО РАЗНОВИДНОСТЕЙ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ? • Много солнечного света. Свет переходит в энергию растений благодаря процессу фотосинтеза. Растения поедаются животными. Много пищи – много видов. • Структура покрова тропического леса. Новые источники пищи, укрытия.

Экологически чистые продукты

Рынок экологически чистых продуктов начал активно развиваться примерно два десятилетия назад. Экопроизводство активно поддерживается правительством разных стран. 32 страны имеют утвержденные стандарты на экологически чистую продукцию, 9 стран занимаются внедрением стандартизации, 15 – разработкой стандартов.

Каждый «по-своему» Эко-продукты, Био-продукты, Organic products – разные термины, обозначающие единое явление: продукты, выращенные, собранные, переработанные, упакованные в соответствие со стандартами экологического (или биологического, или органического) земледелия и производства, принятыми в Европе (разные страны применяют разное обозначение: англичане – Organic, немцы и французы – Bio, голландцы - Eco).

Экологически чистые продукты (органические) не содержат генетически модифицированные ингредиенты.

Не содержат ингредиенты, выращенные при использовании пестицидов, гербицидов, ядохимикатов и искусственных удобрений.

Не содержат искусственные консерванты, красители и вкусовые добавки.

Экологически чистые (органические) продукты обязаны иметь на упаковке специальные лицензионные символы «Органика»

«Био-лист» — новая маркировка ЕС • С 1 июля 2010 года все продукты, произведенные по экологически чистой технологии согласно стандартам и нормам Европейского союза, в обязательном порядке подлежат маркировке новым логотипом «Био-лист» • Является обязательным для всех товаров, произведенных в странах — членах ЕС и прошедших расфасовку. Продукты, выпущенные до 1 июля 2010 года, не подлежат маркировке новым логотипом.

Почему эко-продукты? 1. БИОПРОДУКТЫ ОЧЕНЬ ВКУСНЫЕ Это естественно – растения, выращенные на хорошей почве, сильные, здоровые, питательные. Органические продукты содержат до 30% больше антиоксидантов, чем продукты, выращенные обычным способом. 2. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ СНИЖАЮТ РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ Пестициды и другие химические вещества могут вызывать рак, а также иные заболевания. 3. ОРГАНИЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ СООТВЕТСТВУЕТ СТРОГИМ СТАНДАРТАМ Органическая сертификация – это общественная гарантия того, что продукты были выращены и прошли обработку в соответствии со строгими процедурами, и не содержат в своем составе токсичных химических веществ.

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ СПОСОБЫ ВЫРАЩИВАНИЯ – ЗАЛОГ ЗДОРОВЬЯ ПОЧВЫ Большое внимание в органическом сельском хозяйстве уделяется использованию способов сохранения и поддержания здоровой почвы. Органическое земледелие улучшает состояние почвы, тем самым увеличивая наличие важных питательных веществ. 5. ФЕРМЕРЫ РАБОТАЮТ В ГАРМОНИИ С ПРИРОДОЙ Органические методы выращивания базируются на поддержании здоровья нашей экосистемы. 6. «ОРГАНИЧЕСКИЕ» ПРОИЗВОДИТЕЛИ ЯВЛЯЮТСЯ ЛИДЕРАМИ В ИННОВАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Фермеры, придерживающиеся принципов экологически чистого производства, в основном за счет собственных средств, проводят на фермах инновационные исследования, направленные на сокращение использования пестицидов и сведение к минимуму воздействия сельского хозяйства на окружающую среду.

Проблемы Урожайность на 20 — 30% ниже, чем у традиционных, но из-за возрастающего спроса площади под их возделывание увеличиваются. На финальном этапе производство экологической продукции завершается без использования посторонних химических веществ. Срок хранения такой продукции меньше, чем у традиционной. Это приводит к ряду сложностей, например, с транспортировкой. Стоимость органики на 20 — 30% выше стоимости обычных продуктов питания.

Опрос потребителей, проведенный в рамках недавно завершившегося в Беларуси проекта "Устойчивое потребление для улучшения качества жизни”

В Беларуси имеются свои лицензионные символы

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ От здоровой почвы — к здоровому растению, животному и человеку.

Ученые считают, что современное сельское хозяйство уподобилось промышленному производству, в земледелии используется подход, характерный для промышленности: в почву поставляют сырье в виде посевного материала, удобрений, пестицидов и получают готовую продукцию. Такое земледелие можно назвать химическим или технологическим, а с учетом повсеместного применения — традиционным.

концепция Альтернативное группа методов земледелие этика отношения к земле новый подход к земледелию

Альтернативное земледелие или экологическое сельское хозяйство стало активно развиваться в последние 30 лет. Наиболее развитые страны альтернативного земледелия: Европейский Союз с Директивой по органическому производству (EC Council Regulation № 2092/91) США с Национальной Органической Программой (NOP) Япония с Аграрным Стандартом (JAS).

Сущность альтернативного земледелия: полный или частичный отказ от синтетических удобрений, пестицидов, регуляторов роста и кормовых добавок. Агротехнические мероприятия: рассматриваются в комплексе со всеми возможными последствиями для почвы, флоры и фауны. основываются на строгом соблюдении севооборотов, введении в их состав бобовых культур, применении навоза, компостов, проведении механической культивации, использовании биологического метода защиты растений.

• Почву в альтернативном земледелии принимают практически за живой организм со сложными физикохимическими и биологическими процессами. • Обрабатываемая почва является сосредоточением многочисленных реакций обмена веществ, основную роль в которых играют почвообитающие организмы (эдафон), включая микроорганизмы. • Обеспечить сбалансированным питанием растения может только почва с высокой биологической активностью, которая в альтернативном земледелии обеспечивается за счет внесения органических удобрений, главным образом компостов, рассматриваемых как питательный субстрат для почвенных микроорганизмов.

При обработке почвы с сохранением эдафона учитываются следующие факторы: — для каждого почвенного горизонта характерен свой особый эдафон; — эдафон каждого почвенного горизонта требует особых условий обитания (уровень аэрации, влажность, р. Н, питательный субстрат и температура); — проведение любого мероприятия по обработке почвы является вмешательством в эту сложную систему. Ее восстановление происходит в течение длительного времени.

В целях сохранения дождевых червей в альтернативном земледелии рекомендуется: — отказаться от применения ротационных и режущих почвообрабатывающих орудий; — отказаться от осенней и весенней обработок увлажненных участков из-за обитания дождевых червей в этот период под самой поверхностью почвы; — путем мульчирования почвы и поверхностного внесения органических удобрений создать благоприятные условия для обитания дождевых червей; — отказаться от бессменной культуры, которая интенсивно исчерпывает запас питательных веществ в почве.

Большое внимание в альтернативном земледелии уделяется борьбе с уплотнением почвы. Применяется только легкая сельскохозяйственная техника. Не допускается применение химических средств защиты растений. Для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками при возделывании сельскохозяйственных культур используются исключительно агротехнические и биологические методы.

Преимущества альтернативного земледелия • Отказ от минеральных удобрений и пестицидов позволяет получать продукцию, не содержащую остаточных количеств этих агрохимикатов, а следовательно, обладающую более высокой биологической ценностью. • Замена минеральных удобрений навозом и компостами обогащает почву органическим веществом и способствует росту численности организмов, населяющих почву, которые играют решающую роль в повышении почвенного плодородия. • Почвозащитная обработка, строгое соблюдение севооборотов препятствуют развитию эрозии и уменьшают потери питательных элементов из почвы. • Отказ от минеральных удобрений и пестицидов (при их высокой стоимости) дает значительную экономию денежных средств и энергии. • Применение альтернативных методов оказывает положительное влияние на состояние окружающей среды и здоровье человека.

Недостатки альтернативного земледелия • Повышенная зависимость от природных факторов; • Более низкий уровень урожайности сельскохозяйственных культур; • Повышение трудозатрат на их производство по сравнению с традиционной системой; • Необходимость возделывания на больших площадях кормовых культур для нужд животноводства и сокращение за счет этого площадей под другими важными культурами.

Сможет ли альтернативное земледелие стать реальной альтернативой традиционному, т. е. успешно решить проблему обеспечения растущего населения планеты качественными продуктами питания? Многие ученые и практики относятся с достаточной осторожностью к альтернативному земледелию. Ученые выражают несогласие с отдельными составляющими концепции альтернативного земледелия, например, в отношении полного отказа от минеральных удобрений, которые, на их взгляд, не обеспечивают полного возврата отчуждаемых с урожаем питательных веществ, особенно фосфора. Биологические средства повышения почвенного плодородия не рекомендуют противопоставлять минеральным удобрениям, пестицидам и другим средствам химизации, так как при правильном использовании агрохимикатов действие биологических факторов усиливается.

Решением может являться разработка интегрированного земледелия, которое включало бы лучшие черты альтернативных систем и в то же время допускало бы в разумных размерах применение минеральных удобрений и пестицидов.