Биология. В 3-х томах. Т. 2

Одна из причин, которые побуждают изучать поток энергии, проходящий через экосистему, — это возможность применения полученных знаний для удовлетворения потребности человека в пище и энергии. Научный анализ позволяет оценивать традиционные методы агротехники и вносить усовершенствования с целью повышения их эффективности. Поскольку на каждом трофическом уровне происходит потеря энергии, ясно, что для всеядных организмов (и в том числе для человека) наиболее эффективный способ извлечения энергии из экосистемы — потребление растительной пищи (табл. 12.3). Однако необходимо учитывать и другие факторы. Например, животный белок содержит больше незаменимых аминокислот, хотя некоторые бобовые культуры (например, соя) лишь незначительно уступают ему по своей ценности. Кроме того, растительный белок переваривается труднее, чем животный, так как, прежде чем извлечь его, необходимо разрушить жесткие клеточные стенки. Наконец, существует немало экосистем, где животные добывают пищу на большой территории и где было бы трудно выращивать культурные растения или собирать их урожай. Таковы, например, неплодородные земли, на которых пасутся овцы в Британии, северные олени в Шотландии и Скандинавии, канны в Восточной Африке.

Рис. 12.13. Поток энергии через небольшую часть луговой экосистемы. Размерность цифр — кДж ⋅ м^-2 ⋅ год^-1. (Из M.R. Tribe et all (1974). Ecological principles, Basic Ecology Course 4, Cambridge University Press.)

Таблица 12.3. Продукция сельскохозяйственных пищевых цепей в Соединенном Королевстве[8]

Рациональное использование экосистем

"Получение урожая" означает изъятие из экосистемы тех организмов или их частей, которые используются в пищу (или для иных целей). При этом желательно, чтобы экосистема производила пригодную для пищи продукцию наиболее эффективно. Это может быть достигнуто путем повышения урожайности культуры, уменьшения заболеваемости и помех со стороны других организмов или использования культуры, более приспособленной к условиям данной экосистемы.

Для повышения урожаев культурных растений могут применяться различные средства в зависимости от конкретных условий. Можно, например, вносить в почву удобрения, осуществлять искусственное орошение или, наоборот, удалять избыток воды через дренажную систему. Однако длительное применение искусственных удобрений может привести к ухудшению структуры почвы (разд. 12.4.1), а это ведет к уменьшению ее плодородия. Внесение удобрений и воды часто требует больших затрат энергии.

Уменьшение вреда от насекомых и птиц, а также от болезней достигается выведением генетически устойчивых сортов и применением химических средств, уничтожающих возбудителей болезней и вредителей. Однако такие средства нужно использовать осторожно. Применение стойких препаратов, неспособных быстро разлагаться в экосистеме, может иметь катастрофические последствия на других трофических уровнях (разд. 12.3.8). Частое применение эффективного пестицида может вызывать вспышки численности устойчивых к нему форм вредителей, с которыми труднее бороться. Такая ситуация возникла в Африке при попытках контролировать численность малярийного комара с помощью ДДТ.

Примером использования культур, более приспособленных к окружающей среде, служит разведение в условиях относительно высокой интенсивности света и температуры С₄ — растений, таких, как сахарный тростник и кукуруза, а не С₃ — растений. В этих условиях эффективность фотосинтеза и соответственно продуктивность С₄ — растений выше, чем у С₃ — растений (разд. 9.8.2). Следующий пример объясняет, почему в Восточной Африке может быть выгоднее использование диких копытных, чем разведение домашнего скота. Дикие копытные, например канна, имеют в течение года большую биомассу (82,2 — 117,5⋅10⁵ кг/га по сравнению с 13,2 — 37,6⋅10⁵ кг/га для домашних животных), так как они эффективнее переваривают пищу и быстрее усваивают питательные вещества, питаясь бедными по составу травами, что особенно важно в течение сухого сезона в саванне. Дикие копытные, вероятно, также более устойчивы к заболеваниям, встречающимся в районе их обитания.