Ecosistemele antropizate

Un ecosistem antropizat este un loc modificat puternic prin activitatea oamenilor, precum un teren agricol, un oraș, o livadă sau un lac amenajat. El conține în continuare organisme și relații ecologice, dar structura și funcționarea sunt influențate de construcții, culturi, irigații, pesticide sau întreținere. Un câmp cultivat poate produce multă hrană, dar are adesea mai puține tipuri de plante decât o pajiște naturală. Un parc urban poate oferi habitat unor specii, deși este proiectat și îngrijit de oameni.

Nu numi un mediu antropizat „fără viață”. Într-un oraș trăiesc plante, insecte, păsări, ciuperci și microorganisme. Totuși, diversitatea și fluxurile de apă sau nutrienți diferă de cele ale unui habitat natural din aceeași regiune. Pentru o comparație, alege un teren agricol și o pajiște: observă sursele de energie și nutrienți, numărul speciilor, intervențiile umane și produsele obținute. Evită să presupui că orice ecosistem natural este neatins de oameni sau că orice intervenție are același impact. Lecțiile Impactul omului asupra ecosistemelor naturale, Productivitatea biologică și securitatea alimentară și Restaurarea ecologică dezvoltă efectele, producția și posibilitățile de refacere.

Agroecosistemele au intrări externe de energie, nutrienți și apă pentru a susține producția dorită. Orașele au suprafețe impermeabile, insule de căldură și fluxuri importate de apă, hrană și materiale. Habitatele verzi urbane pot furniza servicii ecosistemice, dar conectivitatea lor contează. Comparația se face pe indicatori concreți: biodiversitate, producție, poluare, consum de resurse și reziliență.

Într-un ecosistem antropizat, biotopul cuprinde factorii fizici modificați de om, iar biocenoza organismele care trăiesc acolo. Materia circulă prin organisme și mediu, pe când energia intră, se transferă între niveluri trofice și se disipă treptat.

Particularitățile biotopului și ale biocenozei. Biotopul antropizat are sol compactat sau acoperit cu asfalt, aport de îngrășăminte și pesticide, apă adusă prin irigații și un microclimat mai cald în oraș. Biocenoza are puține specii, dominate de plantele cultivate sau de speciile sinantrope (care trăiesc lângă om și profită de resursele lui, ca vrăbiile, porumbeii și șobolanii), iar prădătorii naturali sunt mai rari.

Modalități de investigare. Biotopul se studiază prin probe: din sol se prelevează eșantioane cu sonda pedologică și se determină umiditatea, pH-ul și conținutul de materie organică, iar din apă se măsoară temperatura, pH-ul, oxigenul dizolvat și nitrații. Biocenoza se studiază pe un transect (o linie de-a lungul căreia se notează speciile) sau cu un cadru de 1 ${\mathrm{m}}^2$ așezat în mai multe locuri; nevertebratele de sol se capturează în capcane cu pahar îngropat, iar păsările se numără din puncte fixe. Se calculează bogăția de specii (numărul speciilor găsite) și abundența relativă a fiecăreia, adică procentul indivizilor ei din total.

Exemplu rezolvat 1: comparația a două parcele. În câte 4 cadre de 1 ${\mathrm{m}}^2$ se numără plantele. Lanul de grâu are 200 de plante din 3 specii: 190 de grâu, 6 de mac și 4 de volbură. Pajiștea învecinată are 200 de plante din 12 specii, iar cea mai frecventă are 25 de indivizi.

1. Bogăția de specii: 3 în lan și 12 în pajiște.
2. Abundența relativă a grâului: $\frac{190}{200}\cdot 100=95\%$.
3. Abundența relativă a celei mai frecvente specii din pajiște: $\frac{25}{200}\cdot 100=12,5\%$.
4. Concluzie: lanul este dominat de o singură specie, cea cultivată, iar pajiștea are mai multe specii cu abundențe apropiate, deci biodiversitate mai mare.

Într-o cultură agricolă, insectele polenizatoare și plantele cultivate au o relație de mutualism; omizile care consumă frunze sunt erbivore; o viespe parazitoidă se dezvoltă pe seama unei insecte gazdă. Într-un oraș, păsările pot consuma insecte, iar plantele ornamentale concurează pentru lumină și apă. Relațiile se schimbă când omul modifică habitatul.

Într-un lan cultivat, buruienile concurează cu plantele de cultură pentru lumină, apă și minerale. Dăunătorii pot fi consumați de prădători, iar insectele polenizează pomii din livezi. În orașe, vrăbiile, porumbeii și șobolanii exploatează resursele oferite de oameni.

Un agroecosistem are intrări de energie suplimentare (combustibil, îngrășăminte, apă de irigații), numite subvenții energetice, și un lanț trofic scurt, în care omul consumă producția. Spre deosebire de un ecosistem natural, în care nutrienții circulă în circuit aproape închis, în agroecosistem nutrienții ies o dată cu recolta și trebuie înlocuiți prin fertilizare. Orașul este un ecosistem heterotrof, deoarece hrana, apa și energia sunt importate din afară, iar deșeurile sunt exportate. Biodiversitatea scade, de obicei, în ordinea: ecosistem natural, agroecosistem extensiv, agroecosistem intensiv, oraș.

Exemplu rezolvat 2: bilanțul energetic al unei culturi de porumb (valori de exercițiu). Pentru un hectar se folosesc 15 GJ de energie din combustibil, îngrășăminte și semințe, iar energia conținută în boabe este de 150 GJ.

1. Raportul dintre energia obținută și cea investită: $\frac{150}{15}=10$.
2. Fiecare unitate de energie investită aduce zece unități sub formă de hrană, dar energia investită provine din combustibili fosili, nu din Soare.
3. Dacă se reduc investițiile cu o treime (10 GJ) și recolta rămâne aceeași, raportul crește la $\frac{150}{10}=15$.

Exemplu rezolvat 3: azotul scos de recoltă (valori de exercițiu). Un hectar produce 8 t de boabe de porumb, cu 1,5% azot.

1. Azotul exportat: $8000\cdot 0,015=120$ kg N pe hectar.
2. Dacă plantele folosesc numai 70% din îngrășământ, doza necesară este $\frac{120}{0,7}\approx 171$ kg N pe hectar.
3. Diferența de $171-120=51$ kg N pe hectar se pierde în apă sau în aer și poate duce la eutrofizare. Doza calculată și aplicarea în perioadele de creștere activă reduc pierderile.

Greșeli frecvente

• Greșit: Într-un oraș nu există ecosistem.
  Corect: Orașul conține organisme și relații ecologice, puternic influențate de oameni.
• Greșit: O cultură agricolă foarte productivă are automat biodiversitate mare.
  Corect: Productivitatea și biodiversitatea sunt mărimi diferite.
• Greșit: Într-un agroecosistem nutrienții circulă la fel ca într-o pădure, fără intervenția omului.
  Corect: Nutrienții ies din agroecosistem o dată cu recolta și trebuie înlocuiți prin fertilizare.

Înainte și după