§1. Поле сельскохозяйственных культур с точки зрения эколога

Поле сельскохозяйственных культур бывает различных размеров и конфигурации. На нем может расти любая культура в течение ряда лет, или культуры сменяют друг друга ежегодно, образуя севообороты. Как правило, человек охраняет свои поля, стараясь, чтобы культура росла лучше, не засорялась другими растениями и по возможности весь урожай попадал в закрома владельца. В то же время окрестная природа (животные и растения пограничных биоценозов) постоянно стараются колонизировать данное поле, разнообразить его растительность и животный мир. С точки зрения хозяина поля, такие попытки считаются вредными. Вселенцев он называет вредителями и борется с ними всеми доступными для него способами. Если поле почему-либо оставлено хозяином, то оно быстро зарастает разнообразными травами, кустарниками и наконец включается в местный биоценоз.

В этой житейски обычной картине проявляются многие экологические закономерности, над которыми хозяин поля не всегда задумывается.

1. Монокультура

На поле сельскохозяйственных культур прежде всего проявляется эффект монокультуры. Монокультура в средних широтах — явление частое. Мы наблюдаем ее здесь не только в агроландшафтах, но и в естественных местообитаниях. Вспомним наши хвойные леса на севере Сибири. На больших пространствах там растут сосна или ель, практически без примеси других хвойных пород. В общем, выполняется экологическое правило: чем севернее биоценоз, тем меньше видовое разнообразие в нем и тем сильнее выражено численное доминирование отдельных видов организмов. Но все-таки сосновый бор имеет богатый травянистыми растениями подлесок. В нем живет разнообразный в видовом от­ношении зооценоз. Поле же пшеницы — это крайнее проявление высокоширотной закономерности (чистая монокультура). На нем ведь практически одна культура, а все прочие тщательно уничтожаются человеком. Лучшее поле, с точки зрения хозяина, — без сорняков.

Отсутствие видового разнообразия влечет за собой проявление другой закономерности, связанной с устойчивостью сообщества. Как мы помним, устойчивость биоценоза обычно тем выше, чем больше видов он содержит. Разнообразие видов означает и разнообразие производимых и потребляемых ресурсов, это многочисленные мутуалистические отношения между видами. Здесь происходит сдерживание одним видом чрезмерного размножения другого и поддержание численности одного вида за счет соседних. Многовидовое сообщество гарантирует полноценный оборот вещества и энергии. Так что большое поле, где растет только пшеница, — биоценоз с уникально малым видовым разнообразием и соответственно совершенно неустойчивый. Отсюда зарастание его со­рняками, отсюда невозможность выращивания на нем пшеницы в течение долгих лет. Причем выращивание здесь пшеницы из года в год не получится, как бы мы это поле ни удобряли. Пшеница все равно истощит землю.

Как же получается, что травянистые растения способствуют лучше любой другой растительности повышению плодородия, увеличению гумусного слоя в почве, в то же время любой отдельный представитель этой растительности, если он в монокультуре, за несколько лет истощит почву. Конечно, при условии, что ежегодно его будут скашивать и убирать.

Количество видов определяет устойчивость сообщества

Дело именно в том, что у нас монокультура, то есть все растения на поле, — представители одного и того же вида. Соответственно, они обладают одними и теми же экологическими требованиями к среде. Всем им нужен один и тот же набор ресурсов. Вот этот-то набор они и будут поглощать из почвы ежегодно и в большом количестве (растений-то много!). Очень скоро на таком поле сработает закон Либиха (закон минимума). Это экологический закон, и, как мы помним, он определяет достаточность ре­сурсов для жизни вида. Ведь обеспеченность ресурсами для видовой популяции оценивается теми из них, которые в данном сообществе находятся в наименьших количествах. Именно нехватка такого ресурса проявится в первую очередь и сдержит развитие популяции. В случае пшеничного поля уже через 3–4 года оно перестанет давать достаточный урожай. За это время пшеница исчерпает ресурсы, которые для нее здесь были лимитирующими. Наши предки такое поле бросали на 10–15 лет и раскорчевывали новое в ближнем лесу. Мы с этой же целью устраиваем на поле севооборот — ежегодную смену высеваемых культур.

Кроме закона минимума, в отсутствие видового разнообразия, мы своим агроценозом нарушаем еще и оборот вещества и энергии, происходящий в любой естественной экосистеме. Ведь мы посеяли свою пшеницу для того, чтобы снимать урожай. А стало быть, с помощью пшеницы мы из данного биотопа безвозмездно отбираем массу химических веществ и значительную энергию. Каждый снятый урожай не возвращается в почву (а мы часто берем не только зерно, но и солому, то есть не возвращаем почти ничего). При таком обращении с экосистемой минимальными в ней становятся даже те вещества, которые содержались до этого в почве в больших количествах. Итак, когда растения берут из почвы одинаковый ресурс, а после этого присваиваются человеком и назад в почву не возвращаются, происходит ее истощение. Такую экосистему даже современному человеку, вооруженному всеми чудесами агротехники, не удастся долго поддерживать никакими удобрениями. Она неминуемо разрушится, а почва погибнет. Это и происходит на большей части пахотных земель Северной Азии.

2. Специфический (специализированный) потребитель

Разрушению будут содействовать и другие экологические факторы. Один из них — одинаковый потребитель. Что такое «одинаковый потребитель»? Это какой-нибудь узкий специалист по зерну пшеницы, успешно конкурирующий с человеком. Не исключено, что он может есть и еще какие-нибудь семена, однако предпочитаемый им корм — зерна пшеницы или ее листья. Скажем, жук-зерновка специализируется по пшеничному зерну, а гриб ржавчинник поедает ее стебли и листья. И вот эта пара попадает на бескрайние пшеничные поля. Конечно, такие потребители сильно размножатся, особенно на отдельных, чистых, без примесей, кормах, и, видимо, это поле съедят. Хотя жуку-зерновке это будет трудно, он в основном по амбарам и элеваторам специалист, где зерно лежит кучами. Но возможны и другие специалисты по зерну, потребляющие его прямо в колосе на полях. Такое поле — это хорошая база для насекомых и клещей, специализированных на потреблении зерна. Годится оно и для грызунов-семеноедов, особенно таких приспособленных к зерну, как обыкновенный хомяк и крапчатый суслик. Все эти потребители на богатой кор­мовой базе станут интенсивно питаться и размножаться. У них увеличится потомство (в выводках, яйцекладках), корма ведь хватает всем. У грызунов увеличится и число пометов за вегетационный период. Потребитель-специалист всегда очень эффективно «расправляется» со своим ресурсом. Он ведь именно к нему более всего и приспособлен. На крупных полях монокультуры, как правило, происходят массовые размножения специфических потребителей (вредителей).

3. Поле — общая кормушка

Кроме специализированных организмов на всех таких полях возможна кормежка большого числа самых разнообразных потребителей. Ведь такое поле — это огромная общая кормушка. Даже те животные, которые обычно не питаются этим растением, в случае его избытка могут также стать потребителями. Так, медведь вряд ли будет отыскивать в луговом разнотравье и поедать какой-то отдельный злак. Другое дело — поле овса, особенно когда этот овес молочной спелости. Его мишка обязательно посетит. Не обойдет его своим вниманием и такой зверь, как барсук, далеко не растительноядное животное.

Итак, поле пшеницы — это полигон, на котором может быть взращен специализированный потребитель. Из-за избытка корма он обязательно даст здесь вспышку массового размножения. Кроме того, избыточный ресурс (зерно) привлечет сюда самых различных неспециализированных потребителей, и они максимально помогут хозяину снять урожай.

4. Пионерная стадия сукцессии

Почему же образуется избыточный ресурс (урожай) на поле монокультуры? А вот в сбалансированном климаксном сообществе такого почему-то не происходит. Это объясняет нам учение о экологической сукцессии. Что такое поле пшеницы и что на нем происходит с точки зрения развития биоценоза? Сначала землю здесь вспахивают, то есть уничтожают существующий на этой площади биоценоз. Обычно это либо раскорчеванный участок леса, либо разнотравный луг, либо участок степи. Естественно, на этой территории начинается вторичная сукцессия (вторичная, потому что в почве сохранились семена и корни растений предшествующего биоценоза, частично — его почвенная фауна; кроме того, рядом остается луг или лес, откуда на пахоту будут все время вселяться разно­образные живые организмы). Человек задерживает ход сукцессии, не дает развиваться луговому сообществу и искусственно поддерживает раннюю стадию сукцессии. Как мы помним, пионерные стадии имеют меньшее видовое разнообразие, меньшую устойчивость, зато обладают несбалансированным энергообменом. Это и нужно человеку.

Чем же привлекает человека характерная черта ранних стадий сукцессии — отсутствие энергобаланса? И чем нехорош для его целей климакс? В климаксном сообществе сколько производится, столько и потребляется внутри. Что же из него достанется человеку? Конечно, это теоретические рассуждения, в природе такое абсолютное равновесие не встречается. Но близкие к финальной стадии сукцессии как раз и приближаются к такому абсолюту. Ведь и вся сукцессия — это смена сообществ на пути достижения совершенного энергообмена. Первые же сообщества в этой цепи сукцессии неустойчивы и производят энергии много больше, чем тратят. Да и в любой сукцессии первые сообщества имеют избыток энергии. Вспомним, откуда берется этот избыток. В начальных стадиях сукцессии сообщество еще недостаточно насыщено видами. Там существуют свободные экологические ниши. Это значит, что производится ресурс, на который нет потребителя или потребитель малоэффективен. Отсюда и излишек энергии и отсутствие энергетической сбалансированности (продукции больше, чем может утилизировать сообщество).

Вот эту закономерность и использует человек, распахивая землю, обедняя видовой состав, выращивая монокультуру. Этим он искусственно тормозит сукцессию на первых стадиях, чтобы снять энергетический избыток в виде урожая.

Итак, коротко резюмируя, можно охарактеризовать поле сельскохозяйственных культур как биоценоз одной из первых стадий экологической сукцессии. В силу этого он имеет обедненный видовой состав растений и животных и очень малую устойчивость (чуть перестал следить хозяин — и поле стало зарастать). Избыток производимой энергии и недостаток ее потребителей внутри самого биоценоза влечет за собой приход таких потребителей извне, из окрестных сообществ. Поля с монокультурой являются хорошей базой для размножения и селекции специализированных потребителей этой культуры. Именно поэтому у земледельца всегда будут опасные конкуренты из мира животных, бактерий, растений, стремящиеся разделить с ним урожай. Человек борется с природой за сохранение своего урожая (пытается вопреки природе сохранить созданный им неустойчивый биоценоз, остановить сукцессию). В этой борьбе он не может победить, потому что ведет ее, селекционируя все более грозного соперника. На своих полях человек использует пестициды против вредителей и тем самым выращивает такого противника, которому не страшен ни­какой яд. Человек всегда будет изобретать яды медленнее, чем живое будет приспосабливаться к ним.

?

1. Встречается ли монокультура в природных сообществах?

2. Стабильно ли поле без сорняков?

3. Почему нельзя долго выращивать пшеницу на одном месте?

4. Как нарушается оборот вещества и энергии при эксплуатации поля?

5. Почему полю страшен именно специализированный потребитель?

6. Каких потребителей, кроме специалистов, привлекает поле?

7. Какой стадией экологической сукцессии является поле?

8. В чем экологические трудности поддержания биоценоза «поле»?

9. Чем не удовлетворяет запросы человека климаксное сообщество?