MESTERSÉGES ÖKOSZISZTÉMA: JELLEMZŐK, TÍPUSOK, TÉNYEZŐK, PÉLDÁK - KÖRNYEZET - 2026

A mesterséges ökoszisztéma az, amelynek biotikus alkotóelemeit az emberek meghatározott célokra, például mezőgazdasági termelés céljából határozták meg. Ezeket ellenőrzött környezeti feltételek mellett kell fenntartani.

Az ökoszisztéma vagy ökológiai rendszer kifejezés egy természetes, félig természetes vagy mesterséges egységre utal, amely magában foglalja az adott területen lévő összes élőlényt vagy biotikus tényezőt, és amely kölcsönhatásba lép a környezet fizikai és kémiai összetevőivel, vagy abiotikus tényezők.

Forrás: pixabay.com

Az ökoszisztémákra jellemző a biotikus tényezők meghatározott fajtája vagy a biodiverzitás, valamint a saját energia- és tápanyagáramlási mintáik biotikus és abiotikus tényezőikön belül és azok között. Természetes, félig természetes és mesterséges kategóriába sorolhatók.

A mesterséges rendszerektől eltérően, a természetes ökoszisztémák azok, amelyeket az emberek nem változtattak észrevehetően. A félig természetes ökoszisztémák azok, amelyek megtartják eredeti biodiverzitásuk jelentős részét annak ellenére, hogy az emberek jelentősen megváltoztak.

jellemzők

A mesterséges ökoszisztémák nagyon sokféle tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek a tervezésük céljától függően változnak. Általában a következők osztoznak:

- Alacsonyabb biológiai sokféleséggel rendelkeznek, mint a természetes és a félig természetes ökoszisztémák. Biotikus összetevőjét erősen dominálják az idegen fajok, vagy az emberek egzotikumai. Bemutatják az egyszerűsített élelmiszerláncokat. A genetikai sokféleség nagyon alacsony, még a betelepített fajok esetében is.

- Az emberi igények szempontjából termelékenyebbek vagy könnyebben használhatók, mint a természetes ökoszisztémák. Ezért lehetővé tették a világ emberi népességének hatalmas növekedését.

- érzékenyek a lebomlásra és a pestis támadásaira, és az emberek számára a biodiverzitás hiánya, valamint a természetes ökoszisztémákra jellemző önszabályozó mechanizmusok miatt veszítik az emberek számára a hasznosságot. A tápanyagok újrahasznosítása nagyon korlátozott.

- Perzisztenciájuk az emberi beavatkozástól függ. Ha elhagyják őket, az ökológiai utódlásnak nevezett folyamatban fokozatosan visszatérnek a természetes ökoszisztémák állapotához.

Az emberi beavatkozás mértékétől és a rendelkezésre álló gyarmatosító fajoktól függően ez az utolsó folyamat lehetővé teszi az eredeti komplexitás és a biodiverzitás egy részének helyreállítását.

Biotikus tényezők

A mesterséges ökoszisztémákban a növények és állatok elsősorban azokból a fajokból állnak, amelyekben az emberek jelen vannak. Az eredeti fajokat eltávolítják a területről annak érdekében, hogy helyet teremtsenek a kívánt fajok számára, vagy annak biztosítása érdekében, hogy ez utóbbiak monopóliumban részesüljenek a rendelkezésre álló abiotikus tényezőkből.

A mesterséges ökoszisztémákban károsítóknak tekintik az őshonos vagy betelepített fajokat, amelyek a kívánt fajon ragadoznak, vagy amelyek velük versenyeznek abiotikus tényezők miatt.

A mesterséges ökoszisztémákban az emberek tolerálják azon natív vagy betelepített fajok jelenlétét, amelyek nem befolyásolják hátrányosan a kívánt fajokat. Bizonyos őshonos vagy betelepített fajok esetében, amelyek a kívánt faj számára előnyösek, például kártevő-biokontrollként való fellépés révén, előfordulását elősegítik.

Az ember a mesterséges ökoszisztémák legmeghatározóbb biotikus tényezője, felelős a létrehozásáért és fenntartásáért, valamint az általuk követett pályára. Például egy mesterséges ökoszisztémát, például a növényterületet, az emberek átalakíthatják egy másik típusú mesterséges ökoszisztéma-ba, például egy városi parkba.

Abiotikus tényezők

A kiterjedt mesterséges ökoszisztémák abiotikus tényezői, például az éghajlat és a talaj, jellemzően megegyeznek azokkal a természetes ökoszisztémákkal, amelyek megelőzték őket az általuk elfoglalt területen.

A teljesen emberi eredetű abiotikus tényezők között vannak a műtrágyák, a peszticidek, a vegyi szennyezők, a villamos energia és a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztásából származó hő, a zaj, a műanyag szemetek, a fényszennyezés és a radioaktív hulladékok. Ez utóbbi példák a csernobili és a fukushima katasztrófa.

A mesterséges ökoszisztéma ritka típusát zárt ökológiai rendszerek alkotják, például űrkapszulák, amelyek olyan ökoszisztémák, amelyekben az anyagcsere a külsővel nem megengedett. Ezek az ökoszisztémák általában kicsi méretűek és kísérleti célokra szolgálnak.

Zárt ökológiai rendszerekben az abiotikus tényezőket a kísérlet végzője határozza meg. Ha a cél az emberi vagy állati élet fenntartása, akkor a hulladékok, mint például a szén-dioxid, vagy a széklet és a vizelet, abiotikus tényezők, amelyeket az autotrofikus organizmus részvételével oxigénné, vízré és élelmé kell alakítani.

Típusok és valódi példák

A mesterséges ökoszisztémák sokféle módon osztályozhatók. A leggyakoribb osztályozás földi és vízi osztályokra osztja őket. Elválaszthatjuk őket városi, külvárosi és városon kívüli, illetve nyitott és zárt szintre is.

Természetesen ezen osztályozások is kombinálhatók a pontos jellemzés elérése érdekében. Így például létezhet egy nyitott városi szárazföldi mesterséges ökoszisztéma vagy egy zárt vízi városon kívüli mesterséges ökoszisztéma.

Mesterséges szárazföldi ökoszisztémák

Nagyon gyakoriak, mert az emberek szárazföldi szervezetek. A legnagyobb területet az úgynevezett agroökoszisztéma foglalja el, köztük a mezőgazdasági és az állattenyésztés.

Az agroökoszisztémák jelentősége olyan nagy, hogy az ökológián belül létezik egy agroökológiának nevezett alfegyelem, amely a termesztett növények és a háziállatok kapcsolatát az élettelen környezettel vizsgálja.

A köz- és magánparkok és kertek szintén fontosak. Az állandó gondozás szükségességével, például az úgynevezett gyomok eltávolításával, a parkok és kertek bizonyítják a mesterséges ökoszisztémákra jellemző önszabályozás és önmegőrzés képtelenségét.

A városok szintén mesterséges ökoszisztémák, robbanásveszélyes expanzióban, gyakran az agroökoszisztémák rovására.

A szárazföldi mesterséges ökoszisztémák további példái az erdei ültetvények fa és cellulóz előállításához papír-, sertés- és baromfitenyésztéshez, zöldségfélék, hüvelyesek és virágok előállításához szolgáló üvegházak, állatkertek, golfpályák, és terráriumok kétéltű és ízeltlábú hüllők tenyésztésére.

Mesterséges vízi ökoszisztémák

Mindannyian hallottunk akváriumokról, rizsföldekről, öntözőcsatornákról, folyócsatornákról, hidroponikáról, tározókról, halak és garnélarák tenyésztésére szolgáló tavakról, városi és mezőgazdasági tavakról, úszó ketrecekből a tengeri halak akvakultúrájához, valamint az oxidációs tavakról a szerződésekhez szennyvíz. Ezek a mesterséges vízi ökoszisztémák példái.

Nagyon nagy ökológiai és gazdasági jelentőséggel bír az, hogy az óceánok, tavak, folyók és más víztestek által elfoglalt hidroszféra, vagy a bolygó egy részét az óceánok, tavak, folyók és más víztestek elfoglalják.

A víztesttől, a vízinövényektől és az állatoktól való függőségünk, valamint ökológiai funkciójuk kritikus jelentőségű a túlélés szempontjából. A hidroszféra nagyon gazdag biodiverzitást ad otthont, élelmet biztosít, oxigénnel atmoszférálja a pihenést és idegenforgalmat.

A tenger és a folyók szennyeződése műanyagokkal és számtalan hulladékkal hiteles mesterséges ökoszisztémákat hoz létre, amelyek jelentősen csökkent a biológiai sokféleséggel, például a csendes-óceáni nagy szemétszigetet, amely már háromszorosa Franciaországnak. A becslések szerint 2050-re a bolygó óceánjaiban több műanyag lesz, mint a halon.

Zárt mesterséges ökoszisztémák

A Föld bolygó egészét zárt ökológiai rendszernek, az úgynevezett ökoszférának tekinthetjük. Az erős és növekvő emberi változások miatt, amelyek többek között szokatlan éghajlatváltozást idéznek elő, és millió faj elvesztéséhez vezetnek, az ökoszféra zárt mesterséges ökológiai rendszerré válhat.

Az emberek kísérleti célokra zárt ökológiai rendszereket hoztak létre. A kapszulák és az űrlaboratóriumok mellett ezek közé tartoznak a projektekben kifejlesztettek (Biosphere 2, MELiSSA és a BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) azzal a céllal, hogy kísérletezzenek az élet támogatásával környezeti elszigeteltség körülményei között..

A terráriumok és akváriumok nagyon kis mértékben felhasználhatók zárt mesterséges ökoszisztémák létrehozására, amelyek növényeket és állatokat tárolnak. A mikroorganizmusokkal szennyezett élelmiszereket vagy italokat tartalmazó zárt tartály vagy üveg szintén példák a zárt mesterséges ökoszisztémákra.

Relevancia a földi élet jövőjének szempontjából

Amikor nagy területeket foglalnak el, különösen a biológiai endemizmusban gazdag trópusi régiókban, a mesterséges ökoszisztémák a biológiai sokféleség nagy veszteségét okozják. Ezt a problémát illusztrálja az indonéziai afrikai pálmafaültetvények fellendülése, valamint az amazóniai szójabab és állatállomány termesztése.

Az emberi népesség növekedése a mesterséges ökoszisztémák állandó kiterjesztését igényli a természeti világ rovására.

Ez a terjeszkedés részben csökkenthető a meglévő mesterséges ökoszisztémák termelékenységének javításával és a fogyasztási szokások módosításával (például kevesebb húskészítmény fogyasztása) az emberi lábnyom csökkentése érdekében.

A mesterséges ökoszisztémák nem képesek az önszabályozásra. Ez vonatkozna az ökoszférára is, ha óriási mesterséges ökoszisztémává válna, katasztrofális következményekkel jár majd, nem csupán a millióinak pusztulásával, hanem az emberi túléléssel is.

A fenntartható használat, azaz a természeti erőforrások megújulási képességüknél alacsonyabb arányú felhasználása azt jelenti, hogy mindent megteszünk annak érdekében, hogy a lehető legtöbb egyedi természetes ökoszisztéma megőrizhető legyen, és hogy a mesterséges ökoszisztémák megőrizzék néhány jellemzőt a félig természetes ökoszisztémák jóindulatú körülményei.

Irodalom

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM A szárazföldi ökoszisztéma ökológiájának alapelvei. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Mesterséges vízi ökoszisztémák. Víz, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: a mesterséges ökoszisztéma globális kontrollstratégiája a rekeszek első alapelveinek felhasználásával. Advances in Space Research, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, szerk. 2009. Ökoszisztéma ökológia. Elsevier, Amszterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA, Ill. 1992. Válasz a megnövekedett szén-dioxidra a mesterséges trópusi ökoszisztémákban. Science, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Ökológia: fogalmak és alkalmazások. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI, 2009. Zárt ökológiai rendszerek, űrtelet-támogató és bioszférák. In: Wang, LK, szerk. Környezetmérnöki kézikönyv, 10. kötet: Környezetbarát biotechnológia. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Mesterséges termelési ökoszisztéma, amely halak / baktériumok / növények társulásán alapul. 2. Teljesítmény. Mezőgazdaság, ökoszisztémák és környezet, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF és 15 364 tudós 184 országból. Világkutatók figyelmeztetése az emberiségre: második észrevétel. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Mesterséges ökoszisztéma: kialakulóban lévő dinamika és életre jellemző tulajdonságok. Mesterséges élet, 13, 159–187.
11. Savard, J. PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Biodiverzitás fogalmak és városi ökoszisztémák. Táj- és várostervezés, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Mesterséges ökoszisztéma kiválasztás. Az USA Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 97, 9110–9114.