KUNSTIGT ØKOSYSTEM: EGENSKABER, TYPER, FAKTORER, EKSEMPLER - MILJØ - 2025

Et kunstigt økosystem er et, hvis biotiske komponenter er bestemt af mennesker til specifikke formål, såsom landbrugsproduktion. De kræves vedligeholdt under kontrollerede miljøforhold.

Udtrykket økosystem eller økologisk system henviser til en naturlig, semi-naturlig eller kunstig enhed, der inkluderer alle levende væsener eller biotiske faktorer i et givet område, der interagerer med de fysiske og kemiske komponenter i dets miljø, eller abiotiske faktorer.

Kilde: pixabay.com

Økosystemer er kendetegnet ved at have en defineret række biotiske faktorer eller biodiversitet og af deres egne energimønstre og næringsstofstrøm inden for og mellem deres biotiske og abiotiske faktorer. De kan klassificeres som naturlige, semi-naturlige og kunstige.

I modsætning til kunstige, er naturlige økosystemer dem, der ikke er synligt ændret af mennesker. Halv-naturlige økosystemer er dem, der bevarer en betydelig del af deres oprindelige biodiversitet, på trods af at de er blevet ændret markant af mennesker.

egenskaber

Kunstige økosystemer har en bred vifte af egenskaber, der varierer afhængigt af det formål, de er designet til. Generelt deler de følgende:

- De har en lavere biodiversitet end den for naturlige og semi-naturlige økosystemer. Dens biotiske komponent domineres stærkt af fremmede arter eller eksotiske stoffer, der indføres af mennesker. De præsenterer forenklede fødekæder. Den genetiske mangfoldighed er meget lav, selv i introducerede arter.

- Set fra menneskelige behov er de mere produktive eller lettere at bruge end naturlige økosystemer. Af denne grund har de tilladt en enorm vækst af verdens menneskelige befolkning.

- De er sårbare over for nedbrydning og bliver angrebet af skadedyr med tab af nytten for mennesker på grund af fraværet af biodiversitet og de selvregulerende mekanismer, der er karakteristiske for naturlige økosystemer. Genanvendelse af næringsstoffer er meget begrænset.

- De er afhængige af menneskelig indgriben for deres vedholdenhed. Når de er forladt, har de en tendens til i en proces, der kaldes økologisk rækkefølge, gradvis at vende tilbage til tilstanden af ​​naturlige økosystemer.

Afhængig af graden af ​​menneskelig indgriben og de tilgængelige koloniserende arter tillader denne sidste proces at genvinde en del af den oprindelige kompleksitet og biodiversitet.

Biotiske faktorer

I kunstige økosystemer består planter og dyr primært af de arter, som mennesker ønsker at være til stede. De oprindelige arter fra området fjernes for at skabe plads til den ønskede art eller for at sikre, at sidstnævnte drager fordel af monopol fra tilgængelige abiotiske faktorer.

I kunstige økosystemer betragtes indfødte eller introducerede arter, der rov for den ønskede art, eller som konkurrerer med dem om abiotiske faktorer, som skadedyr med det formål at eliminere dem eller i det mindste deres systematiske kontrol.

I kunstige økosystemer tolererer mennesker tilstedeværelsen af ​​de indfødte eller introducerede arter, der ikke påvirker den ønskede art negativt. I tilfælde af visse indfødte eller introducerede arter, der drager fordel af den ønskede art, for eksempel ved at fungere som skadedyrsbiokontrollere, fremmes deres tilstedeværelse undertiden.

Mennesker er den mest afgørende biotiske faktor ved kunstige økosystemer, idet de er ansvarlige for deres skabelse og vedligeholdelse og for den bane, de følger. F.eks. Kan et kunstigt økosystem, såsom et felt med afgrøder, omdannes af mennesker til en anden type kunstigt økosystem, såsom en bypark.

Abiotiske faktorer

De abiotiske faktorer, såsom klima og jord, i omfattende kunstige økosystemer er typisk de samme som for de naturlige økosystemer, der gik forud for dem i det område, de besætter.

Abiotiske faktorer af fuldstændigt menneskelig oprindelse inkluderer gødning, pesticider, kemiske forurenende stoffer, varme genereret af elektricitet og fossilt brændstofforbrug, støj, plastikaffald, lysforurening og radioaktivt affald. Eksempler på sidstnævnte er i Chernobyl- og Fukushima-katastroferne.

En sjælden type kunstigt økosystem udgøres af lukkede økologiske systemer, såsom rumkapsler, som er økosystemer, hvor materialeudveksling med ydersiden ikke er tilladt. Disse økosystemer er generelt små i størrelse og er til eksperimentelle formål.

I lukkede økologiske systemer bestemmes abiotiske faktorer af eksperimentøren. Hvis målet er at opretholde menneskers eller dyrs liv, er affald, såsom kuldioxid eller afføring og urin, abiotiske faktorer, der med deltagelse af en autotrof organisme skal omdannes til ilt, vand og mad.

Typer og virkelige eksempler

Kunstige økosystemer kan klassificeres på mange måder. Den mest almindelige klassificering opdeler dem i terrestrisk og akvatisk. Det er dog også muligt at opdele dem i byer, forstæder og udenbyer eller åbne og lukkede.

Selvfølgelig er det også muligt at kombinere disse klassifikationer for at opnå præcise karakteriseringer. Således ville der for eksempel være et åbent, bylandsk kunstigt økosystem eller et lukket, akvatisk, ekstra bymæssigt kunstigt økosystem.

Kunstige terrestriske økosystemer

De er meget almindelige, fordi mennesker er jordiske organismer. Det største område er besat af såkaldte agroøkosystemer, herunder landbrugs- og husdyrbrug.

Vækst af agroøkosystemer er så stor, at der inden for økologi findes en underdisciplin, der kaldes agroekologi, som undersøger forholdet mellem dyrkede planter og husdyr og det livløse miljø.

Offentlige og private parker og haver er også vigtige. Med deres behov for konstant pleje, såsom fjernelse af såkaldte ukrudt, demonstrerer parker og haver manglende evne til selvregulering og selvbeskyttelse typisk for kunstige økosystemer.

Byer er også kunstige økosystemer i eksplosiv ekspansion, ofte på bekostning af agroøkosystemer.

Andre eksempler på kunstige terrestriske økosystemer er skovplantager til produktion af træ og papirmasse til papir, svin og fjerkræbedrifter, drivhuse til produktion af grøntsager, bælgplanter og blomster, zoologiske parker, golfbaner, og terrarier til avl af amfibie- og leddyr krybdyr.

Kunstige akvatiske økosystemer

Vi har alle hørt om akvarier, rismarker, vandingskanaler, flodkanaler, hydroponik, reservoirer, damme til akvakultur af fisk og rejer, by- og landbrugsdamme, flydende bure til akvakultur af havfisk og oxidationsdamme til traktat af spildevand. Dette er eksempler på kunstige akvatiske økosystemer.

Menneskenes ændring af hydrosfæren, eller en del af planeten, der er besat af hav, søer, floder og andre vandmasser, med henblik på bevidst eller uheld at skabe kunstige økosystemer er af stor økologisk og økonomisk betydning.

Vores afhængighed af kroppe af vand og akvatiske planter og dyr samt deres økologiske funktioner er kritisk for vores overlevelse. Hydrosfæren er hjemsted for en meget rig biologisk mangfoldighed, giver mad, iltes atmosfæren og tjener til rekreation og turisme.

Forurening af havet og floder med plast og en uendelig affald af alle slags skaber autentiske kunstige økosystemer med stærkt reduceret biodiversitet, såsom den store skraldø i Stillehavet, som allerede er tre gange så stor som Frankrig. Det anslås, at planetens oceaner i år 2050 vil have mere plastik end fisk.

Lukkede kunstige økosystemer

Planeten Jorden som helhed kan betragtes som et lukket økologisk system kaldet økosfæren. På grund af den stærke og voksende menneskelige ændring, der blandt andet producerer unormale klimaændringer og vil føre til tab af millioner af arter, kan økosfæren blive et lukket kunstigt økologisk system.

Mennesker har skabt lukkede økologiske systemer til eksperimenteringsformål. Ud over kapsler og rumlaboratorier inkluderer disse dem, der er udviklet i projekter (Biosphere 2, MELiSSA, og BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) med det formål at eksperimentere med understøttelse af livet i forhold til miljøisolering..

I meget lille skala kan terrarier og akvarier bruges til at skabe lukkede kunstige økosystemer, der huser planter og dyr. En lukket beholder eller flaske, der indeholder mad eller drikkevarer, der er kontamineret med mikroorganismer, repræsenterer også eksempler på lukkede kunstige økosystemer.

Relevans for det jordiske livs fremtid

Når de besætter store områder, især i tropiske regioner, der er rige på biologiske endemismer, forårsager kunstige økosystemer et stort tab af biodiversitet. Dette problem illustreres af boomet i afrikanske palmeplantager i Indonesien og dyrkningen af ​​sojabønner og husdyr i Amazonas.

Væksten i den menneskelige befolkning kræver en permanent ekspansion af kunstige økosystemer på bekostning af den naturlige verden.

Til dels kunne denne udvidelse reduceres ved at forbedre produktiviteten i eksisterende kunstige økosystemer og ved at ændre forbrugsvaner (for eksempel at spise mindre kødprodukter) for at reducere det menneskelige fodaftryk.

Kunstige økosystemer mangler kapacitet til selvregulering. Dette ville også gælde for økosfæren, hvis det blev et gigantisk kunstigt økosystem med katastrofale følger, ikke kun med hensyn til udryddelse af millioner af arter, men for menneskets overlevelse i sig selv.

Bæredygtig anvendelse, det vil sige brugen af ​​naturressourcer, der er lavere end deres fornyelseskapacitet, indebærer, at man gør alt for at bevare så mange unikke naturlige økosystemer som muligt og for at få kunstige økosystemer til at bevare nogle af egenskaberne godartede forhold i semi-naturlige økosystemer.

Referencer

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Principper for terrestrisk økosystemøkologi. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Kunstige akvatiske økosystemer. Vand, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: global kontrolstrategi for det kunstige økosystem ved hjælp af førsteprincippemodeller i rumene. Fremskridt inden for rumforskning, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, red. 2009. Økosystemøkologi. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Respons på forhøjet kuldioxid i kunstige tropiske økosystemer. Videnskab, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Økologi: koncepter og applikationer. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Lukkede økologiske systemer, støtte til rumlivet og biosfærer. I: Wang, LK, red. Håndbog for miljøteknik, bind 10: Miljøbioteknologi. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Et kunstigt produktivt økosystem baseret på en fisk / bakterier / planteforening. 2. Ydeevne. Landbrug, økosystemer og miljø, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF og 15.364 forskere fra 184 lande. Verdensforskeres advarsel til menneskeheden: en anden meddelelse BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Et kunstigt økosystem: fremvoksende dynamik og naturtro egenskaber. Kunstigt liv, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Biodiversitetsbegreber og byøkosystemer. Landskabs- og byplanlægning, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Kunstig økosystemudvælgelse. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 97, 9110–9114.