KUNSTMATIG ECOSYSTEEM: KENMERKEN, TYPEN, FACTOREN, VOORBEELDEN - MILIEU - 2026

Een kunstmatig ecosysteem is een ecosysteem waarvan de biotische componenten door mensen zijn bepaald voor specifieke doeleinden, zoals landbouwproductie. Ze moeten onder gecontroleerde omgevingsomstandigheden worden onderhouden.

De term ecosysteem, of ecologisch systeem, verwijst naar een natuurlijke, halfnatuurlijke of kunstmatige eenheid die alle levende wezens of biotische factoren in een bepaald gebied omvat, die in wisselwerking staan ​​met de fysische en chemische componenten van zijn omgeving, of abiotische factoren.

Bron: pixabay.com

Ecosystemen worden gekenmerkt door een welbepaalde verscheidenheid aan biotische factoren, oftewel biodiversiteit, en door hun eigen patronen van energie- en nutriëntenstroom binnen en tussen hun biotische en abiotische factoren. Ze kunnen worden geclassificeerd als natuurlijk, semi-natuurlijk en kunstmatig.

In tegenstelling tot kunstmatige ecosystemen zijn natuurlijke ecosystemen ecosystemen die niet waarneembaar zijn veranderd door mensen. Halfnatuurlijke ecosystemen zijn ecosystemen die een aanzienlijk deel van hun oorspronkelijke biodiversiteit behouden, ondanks dat ze aanzienlijk zijn veranderd door mensen.

kenmerken

Kunstmatige ecosystemen hebben een grote verscheidenheid aan kenmerken, die variëren naargelang het doel waarvoor ze zijn ontworpen. Over het algemeen delen ze het volgende:

- Ze herbergen een lagere biodiversiteit dan die van natuurlijke en halfnatuurlijke ecosystemen. De biotische component wordt sterk gedomineerd door uitheemse soorten, of exoten, geïntroduceerd door mensen. Ze presenteren vereenvoudigde voedselketens. De genetische diversiteit is erg laag, zelfs bij geïntroduceerde soorten.

- Vanuit het oogpunt van menselijke behoeften zijn ze productiever of gemakkelijker te gebruiken dan natuurlijke ecosystemen. Om deze reden hebben ze een enorme groei van de menselijke wereldbevolking mogelijk gemaakt.

- Ze zijn kwetsbaar voor achteruitgang en worden blootgesteld aan plagen, met verlies van nut voor de mens als gevolg van de afwezigheid van biodiversiteit en de zelfregulerende mechanismen die kenmerkend zijn voor natuurlijke ecosystemen. De recycling van nutriënten is zeer beperkt.

- Ze zijn voor hun volharding afhankelijk van menselijke tussenkomst. Wanneer ze worden verlaten, hebben ze de neiging om, in een proces dat ecologische successie wordt genoemd, geleidelijk terug te keren naar de toestand van natuurlijke ecosystemen.

Afhankelijk van de mate van menselijk ingrijpen en de beschikbare koloniserende soorten, laat dit laatste proces toe om een ​​deel van de oorspronkelijke complexiteit en biodiversiteit te herstellen.

Biotische factoren

In kunstmatige ecosystemen bestaan ​​planten en dieren voornamelijk uit die soorten die mensen graag willen hebben. De oorspronkelijke soorten worden uit het gebied verwijderd om ruimte te creëren voor de gewenste soorten, of om deze laatste monopolistisch te laten profiteren van aanwezige abiotische factoren.

In kunstmatige ecosystemen worden inheemse of geïntroduceerde soorten die jagen op de gewenste soort, of die ermee concurreren om abiotische factoren, als ongedierte beschouwd, met als doel hun eliminatie of, in ieder geval, hun systematische bestrijding.

In kunstmatige ecosystemen tolereren mensen de aanwezigheid van die inheemse of geïntroduceerde soorten die de gewenste soort niet nadelig beïnvloeden. In het geval van bepaalde inheemse of geïntroduceerde soorten die de gewenste soort ten goede komen, bijvoorbeeld door op te treden als ongediertebestrijders, wordt hun aanwezigheid soms bevorderd.

Mensen zijn de meest bepalende biotische factor van kunstmatige ecosystemen, omdat ze verantwoordelijk zijn voor het creëren en onderhouden ervan en voor het traject dat ze volgen. Zo kan een kunstmatig ecosysteem, zoals een akker met gewassen, door de mens worden omgezet in een ander soort kunstmatig ecosysteem, zoals een stadspark.

Abiotische factoren

De abiotische factoren, zoals klimaat en bodem, van uitgebreide kunstmatige ecosystemen zijn doorgaans dezelfde als die van de natuurlijke ecosystemen die eraan vooraf gingen in het gebied dat ze bezetten.

Abiotische factoren van volledig menselijke oorsprong zijn onder meer meststoffen, pesticiden, chemische verontreinigende stoffen, warmte die wordt gegenereerd door elektriciteit en het verbruik van fossiele brandstoffen, lawaai, plastic afval, lichtvervuiling en radioactief afval. Voorbeelden van de laatste zijn de rampen van Tsjernobyl en Fukushima.

Een zeldzaam type kunstmatig ecosysteem wordt gevormd door gesloten ecologische systemen, zoals ruimtecapsules, dit zijn ecosystemen waarin materiaaluitwisseling met de buitenwereld niet is toegestaan. Deze ecosystemen zijn over het algemeen klein van formaat en zijn bedoeld voor experimentele doeleinden.

In gesloten ecologische systemen worden abiotische factoren bepaald door de onderzoeker. Als het doel is om het leven van mensen of dieren in stand te houden, zijn afval, zoals kooldioxide, of uitwerpselen en urine, abiotische factoren die, met de deelname van een autotroof organisme, moeten worden omgezet in zuurstof, water en voedsel.

Typen en echte voorbeelden

Kunstmatige ecosystemen kunnen op veel manieren worden geclassificeerd. De meest voorkomende classificatie verdeelt ze in terrestrische en aquatische. Het is echter ook mogelijk om ze op te splitsen in stedelijk, suburbaan en buitenstedelijk, of open en gesloten.

Het is natuurlijk ook mogelijk om deze classificaties te combineren om tot precieze karakteriseringen te komen. Zo zou er bijvoorbeeld een open stedelijk terrestrisch kunstmatig ecosysteem zijn, of een gesloten aquatisch buitenstedelijk kunstmatig ecosysteem.

Kunstmatige terrestrische ecosystemen

Ze komen heel vaak voor omdat mensen terrestrische organismen zijn. Het grootste gebied wordt ingenomen door wat bekend staat als agro-ecosystemen, waaronder landbouw- en veeteeltbedrijven.

Het belang van agro-ecosystemen is zo groot dat er binnen de ecologie een subdiscipline is genaamd agro-ecologie, die de relaties bestudeert van gecultiveerde planten en huisdieren met de levenloze omgeving.

Ook openbare en particuliere parken en tuinen zijn belangrijk. Met hun behoefte aan constante zorg, zoals het verwijderen van zogenaamd onkruid, tonen parken en tuinen het onvermogen van zelfregulering en zelfbehoud aan, kenmerkend voor kunstmatige ecosystemen.

Steden zijn ook kunstmatige ecosystemen, die explosief groeien, vaak ten koste van agro-ecosystemen.

Andere voorbeelden van kunstmatige terrestrische ecosystemen zijn bosplantages voor de productie van hout en pulp voor papier-, varkens- en pluimveebedrijven, kassen voor de productie van groenten, peulvruchten en bloemen, dierentuinen, golfbanen, en terraria voor het fokken van amfibieën en geleedpotige reptielen.

Kunstmatige aquatische ecosystemen

We hebben allemaal gehoord van aquaria, rijstvelden, irrigatiekanalen, riviergeulen, hydrocultuur, reservoirs, vijvers voor de aquacultuur van vissen en garnalen, stedelijke en landbouwvijvers, drijvende kooien voor de aquacultuur van zeevissen en oxidatievijvers voor verdragen van rioolwater. Dit zijn voorbeelden van kunstmatige aquatische ecosystemen.

De verandering door de mens van de hydrosfeer, of een deel van de planeet dat wordt ingenomen door oceanen, meren, rivieren en andere watermassa's, om opzettelijk of per ongeluk kunstmatige ecosystemen te creëren, is van groot ecologisch en economisch belang.

Onze afhankelijkheid van waterlichamen en waterplanten en dieren, evenals hun ecologische functies, is cruciaal voor ons voortbestaan. De hydrosfeer herbergt een zeer rijke biodiversiteit, zorgt voor voedsel, zuurstof in de atmosfeer en dient voor recreatie en toerisme.

Vervuiling van de zee en rivieren met plastic en een oneindig aantal soorten afval zorgt voor authentieke kunstmatige ecosystemen met een sterk verminderde biodiversiteit, zoals het grote vuilniseiland in de Stille Oceaan, dat al drie keer zo groot is als Frankrijk. Geschat wordt dat de oceanen van de planeet tegen het jaar 2050 meer plastic dan vis zullen bevatten.

Gesloten kunstmatige ecosystemen

Planeet aarde als geheel kan worden beschouwd als een gesloten ecologisch systeem dat de ecosfeer wordt genoemd. Door de sterke en groeiende menselijke verandering, die onder meer een abnormale klimaatverandering veroorzaakt en zal leiden tot het verlies van miljoenen soorten, zou de ecosfeer een gesloten kunstmatig ecologisch systeem kunnen worden.

Mensen hebben gesloten ecologische systemen gecreëerd om te experimenteren. Naast capsules en ruimtelaboratoria, omvatten deze die ontwikkeld in projecten (Biosphere 2, MELiSSA en de BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) met als doel te experimenteren met de ondersteuning van het leven in omstandigheden van isolatie van het milieu. .

Op zeer kleine schaal kunnen terraria en aquaria worden gebruikt om gesloten kunstmatige ecosystemen te creëren waarin planten en dieren worden ondergebracht. Een gesloten container of fles met voedsel of dranken die zijn verontreinigd met micro-organismen, zijn ook voorbeelden van gesloten kunstmatige ecosystemen.

Relevantie voor de toekomst van het aardse leven

Wanneer ze grote gebieden bezetten, vooral in tropische gebieden die rijk zijn aan biologische endemen, veroorzaken kunstmatige ecosystemen een groot verlies aan biodiversiteit. Dit probleem wordt geïllustreerd door de hausse in Afrikaanse palmplantages in Indonesië en in de teelt van sojabonen en vee in het Amazonegebied.

De groei van de menselijke bevolking vereist de permanente uitbreiding van kunstmatige ecosystemen ten koste van de natuurlijke wereld.

Deze uitbreiding zou gedeeltelijk kunnen worden verminderd door de productieve efficiëntie van bestaande kunstmatige ecosystemen te verbeteren en door consumptiegewoonten aan te passen (bijvoorbeeld door minder vleesproducten te eten) om de menselijke voetafdruk te verkleinen.

Kunstmatige ecosystemen missen het vermogen tot zelfregulering. Dit zou ook gelden voor de ecosfeer als het een gigantisch kunstmatig ecosysteem zou worden, met catastrofale gevolgen, niet alleen in termen van het uitsterven van miljoenen soorten, maar ook voor de overleving van de mens zelf.

Duurzaam gebruik, dat wil zeggen het gebruik van natuurlijke hulpbronnen in een tempo dat lager is dan hun capaciteit voor vernieuwing, houdt in dat alles in het werk wordt gesteld om zoveel mogelijk unieke natuurlijke ecosystemen te behouden en om kunstmatige ecosystemen enkele van de kenmerken te laten behouden. goedaardige omstandigheden van semi-natuurlijke ecosystemen.

Referenties

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Principes van terrestrische ecosysteemecologie. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Kunstmatige aquatische ecosystemen. Water, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: globale controlestrategie van het kunstmatige ecosysteem door gebruik te maken van eerste principes van de compartimenten. Vooruitgang in ruimteonderzoek, 24, 397-405.
4. Jørgensen, SE, uitg. 2009. Ecosysteemecologie. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Reacties op verhoogde kooldioxide in kunstmatige tropische ecosystemen. Science, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Ecologie: concepten en toepassingen. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N.S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Gesloten ecologische systemen, ondersteuning van ruimtevaart en biosferen. In: Wang, LK, ed. Handbook of Environmental Engineering, Volume 10: Environmental Biotechnology. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Een kunstmatig productief ecosysteem gebaseerd op een vis / bacterie / plant-associatie. 2. Prestaties. Landbouw, ecosystemen en milieu, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF en 15.364 wetenschappers uit 184 landen. Waarschuwing van wereldwetenschappers aan de mensheid: een tweede bericht. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Een kunstmatig ecosysteem: opkomende dynamiek en levensechte eigenschappen. Artificial Life, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Biodiversiteitsconcepten en stedelijke ecosystemen. Landschap en stedenbouw, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Selectie van kunstmatige ecosystemen. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 97, 9110-9114.