STRUCTURA ECOSISTEMELOR AMENAJATE DE TIP AGRICOL

Structura ecosistemelor amenajate de tip agricol

Analizând de la general la particular, de la nivelul biosferei la cel al ecosistemelor si de la acestea din urma la tipurile de ecosisteme existente, vom putea trece în revista asemanarile si deosebirile esentiale ale lor, facând apel la modalitatile diverse de clasificare si de apreciere a evolutiei sistemelor ecologice în general si ale ecosistemelor de tip agricol în special. În cadrul agroecosistcmelor încercam sa diferentiem ecosistemele fermelor agroturistice, cele care înglobeaza de fapt modulul producerii de legume si fructe si eventual de cereale ori alte tipuri de plante si modulul de crestere a animalelor cu arealul pasunilor si fânetelor aferent, precum si modulul prelucrarii produselor obtinute pentru a le valorifica prin turism. Aceste ecosisteme sunt sisteme dinamice si complexe distincte, care produc biomasa de origine vegetala si animala utila omului si o valorifica superior (prin alimentatie publica pentru turisti) în scopul rentabilizarii activitatii din ferma.

Indiferent de modul de exprimare privind apartenenta agroecosiste­melor, fie ca sunt cvasi-naturale, sau ca prezinta grade diferite de artifi­cializare, esential este faptul ca în cadrul lor este prezent omul, care, printr-un aport mai mic sau mai mare, le amenajeaza, le controleaza si le regleaza. Astfel, sub raport cibernetic, fiinta umana, ca o componenta a ecosistemelor de tip agricol, este specia dominatoare, care realizeaza autore­glarea si echilibrul ecologic în agroecosistem, situatie analoaga climaxului climatic din ecosistemele naturale si care este denumita "agroclimax".

Conceptul de agroclimax încearca impunerea, printr-o activitate de sinteza (Speeding C.R.W., 1979), a unor sisteme de agricultura optimizate. Acestea vor trebui sa corespunda urmatoa­relor cerinte : conservarea habitatelor, folosirea optima a conditiilor ecolo­gice ale teritoriului dat .si obtinerea unor productii vegetale si animale ma­xime.

Raporturile dintre om si sistemele agricole amenajate de el sunt de natura ,,existentiala", de ele depinzând conservarea grupelor de vietuitoa­re din agroecosisteme, inclusiv a fiintei umane. Prin urmare structura "simbiotica" a ecosistemelor agricole (Odum E.P., 1971) devine esen­tiala, în sensul ca plantele cultivate si animalele domesticite, componente ale agroecosistemelor, sunt dependente total de om (ele neputând concura cu plantele si animalele salbatice), iar omul, la rândul sau, depinde într-o proportie ce tinde spre absolut de echilibrul si de productivitatea ecosis­temelor agricole amenajate de el.

2.5.1. Ecosistemul natural si ecosistemul agricol

Ecosistemele agricole sau agroecosistemele, ca ecosisteme amenajate, se deosebesc structural si functional de ecosiste­mele naturale în primul rând printr-un consum de energie sporit, prin uti­lizarea altor surse de energie în afara celei sol 20120c224u are si printr-un flux de ener­gie care nu tine seama de ciclurile biogeochimice naturale (tabelul 6).

Deosebirile principale intre ecosistemele naturale si cele amenajate

Tabelul 6

Agroecosistemul reprezinta o copie simplificata a ecosistemelor natu­rale si este creat si gospodarit de om printr-un aport suplimentar de ener­gie ("energie culturala"), aport reprezentat de munca omului si travaliul animal. Înca în perioada asa-numitei agriculturi traditionale (Puia I. si Soran V., 1977), când animalele domestice (majoritatea erbivore) au fost crescute si prasite pentru produsele lor si pentru forta de tractiune si, în egala masura, au fost pretuite si pentru furnizarea îngrasamintelor organice necesare fertilizarii ogorului, agroecosistemele nu s-au confundat cu ecosistemele naturale, ci s-au inserat printre acestea.

Agricultura contemporana, dobândind din ce în ce mai mult caracterul unei îndeletniciri de factura industriala, s-a departat într-o mare masura de conditiile regenerative ale biosferei, pierzând reale virtuti de autorefacere (Puia I. si Soran V., 1987). Implicit, agroecosistemele s-au înde­partat de ecosistemele naturale, capacitatea de autoorganizare si autodez­voltare fiind nula.

Omul, care reprezinta elementul de organizare si conducere în agroeco-sisteme, a accelerat în ultimele decenii aceasta marcanta detasare a agro-ecosistemelor din rândul celor naturale, prin amplificarea celor trei fluxuri fundamentale ale ecosistemelor : substanta, energia si informatia. Trebuie mentionat faptul ca desi în actuala etapa agricultura industrializata implica însemnate riscuri ecologice (generatoare de "crize"), agroecosistemele nu si-au pierdut atributul de ,,natural". Aceasta pentru ca mecanismele prin care circula substantele, se scurge energia si se transmit informatiile sunt naturale, iar în paralel au aparut nenumarate concepte de reorientare spre natura, de valorificare si redescoperire ale unor procese ale sale extrem de utile pentru o gospodarire judicioasa (management) a sistemelor ecologice din agricultura si, în special, din fermele agroturistice.

Trebuie mentionat ca foarte important, ca deosebirea dintre agroeco-sisteme si ecosistemele naturale nu consta în structura trofica generala (care este similara), ci în complexitatea ei. Ecosistemele naturale mature dispun de obicei de o diversitate interna extrem de mare, reliefata prin numarul ridicat de specii componente, care satureaza toate nisele ecologice. Aceasta diversitate genereaza multiplicarea lanturilor trofice, substantele circulând prin mai multe canale si mai înguste, structura specifica unei complexitati ridicate.

Agroecosistemele, dupa cum s-a mai precizat, au o structura mult simplificata, cu o diversitate interna scazuta, cu nise ecologice nesaturate si o distribuire a substantei si energiei pe canale putine (uneori, unul singur) si largi. Structura trofica este însa similara, dupa cum s-a mai spus, sectiunea de baza (producatoa­re de substanta organica), fiind constituita de plantele verzi, care fixeaza energia solara. Deci agroecosistemele pot fi asemanate în ultima analiza cu ecosistemele naturale tinere simplificate, dupa I. Puia si V. Soran (1987) (tabelul 7).

Elemente comparative între agroecosisteme si ecosistemele naiurale tinere sl mature

Tabelul 7

P - productia bruta; R - respiratia comunitatii; B - biomasa

Daca stadiile juvenile ale ecosistemului prezinta tendinta naturala de evolutie înspre stari de echilibru ecologic maxim (maxima negentropie), în cazul agroecosistemelor este necesara îndepartarea posibilitatilor instau­rarii stadiului final al succesiunilor ecologice si mentinerea constanta a unui ,,agroclimax" (Owen D.F., 1974 ; Puia I., 1977). Din acest punct de vedere, agricultura, indiferent de specialitatile ei, de gradul de perfec­tionare a tehnicii si de organizarea sociala, se înscrie ca o preocupare per­manenta a omului de a crea continuu conditii optime pentru dezvoltarea unor ecosisteme tinere, cu nise nesaturate (Bourne, A., 1975), cu o pro­ductivitate neta a ecosistemului ridicata si cu posibilitati de sustinere a unei mari populatii umane.

2.5.2. Evolutia si clasificarea agroecosistemelor

Modalitatile de clasificare a ecosistemelor sunt diferite, în functie de criteriile urmarite : geografice, istorice, energetice, prezenta omului s.a., ori diverse combinatii între ele (Goodall D. W., 1953; Curtis J.T., 1959; Greig-Smith P., 1964 ; Vasilievici V. I., 1966; Liubsciev A, A., 1972; Speeding C. R. W., 1975; Duckham A. N. si col., 1976; Puia, 1977 ; Soran si Puia ., 1980 ; Puia I. si Soran V., 1987; Ionescu Al. si col., 1989 s.a.).

Nu ne propunem sa intram în detaliile metodologice ale clasificarii sistemelor ecologice, însa vom extrage sumar anumite aspecte care sunt necesare descrierii ulterioare a agroecosistemelor si a ecosistemelor fermelor agroturistice.

2.5.2.1. Originea si evolutia agroecosistemelor

Practica si stiinta cultivarii pamântului si a cresterii animalelor s-au nascut într-un context ecologic specific dat de anumite raporturi ale omului cu ambianta în care s-a format si a evoluat, context ramas pâna astazi matricea dominanta a desfasurarilor actiunilor agricole.

Aparitia agroecosistemelor a fost determinata de o radicala tranzi­tie trofico-ecologica, a carei esenta a constituit-o noua pozitie a speciei umane în lanturile trofice si în piramida eltoniana. Aceasta tranzitie a de­pins în mare masura de disponibilitatile locale ale biosferei în a oferi omului specii potrivite cultivarii si domesticirii în ambiante fizico-climatice favora­bile si în structuri sociale adecvate (Puia I. si Soran V., 1987). Agro-ecosistemele au fost, de altfel, primele ecosisteme construite de om.

Agricultura s-a nascut în aceeasi perioada cu aparitia limbajului, a comunicarii între indivizi, deci a transferului de informatie. Acestea ar fi, dupa opiniile noastre, primordiile "erei informationale", constientizata abia la sfârsitul secolului XX.

În perioada larga a preistoriei s-a înfaptuit si s-a desavârsit, deci, cea mai însemnata tranzitie ecologica a speciei umane. Omul a parasit modul natural de procurare a hranei (prin cules si vânat) în favoarea insti­tuirii unui nou mod (diferit de cel al lumii animalelor), de producere a hranei prin mijlocirea unor ecosisteme construite în acest scop. S-a efectuat astfel tranzitia de pe pozitia de culegator pe cea de producator, înfaptuindu-se asa-numita "revolutie ecologica" sau "revolutie agricola" (Childe C, V., 1942), ori, cu alte cuvinte, revolutia din neolitic sau de producere a alimentelor.

Geneza agriculturii a fost posibila dupa crearea oikumenului (de la grecescul oikumen, ce semnifica întreaga suprafata a pamântului), care sem­nifica ambianta specifica omului (Toynbee A., 1976), perfectionarea limbajului, dezvoltarea gândirii logice si aparitia unor factori de ordin teh­nic (inventarea ceramicii, ceea ce a marit securitatea depozitarii produse­lor, descoperirea metalelor etc.).

Initial oamenii defrisau si luau în cultura un teren, apoi altul si, odata cu aceasta, se deplasa si grupul uman cultivator, ceea ce reprezenta un sis­tem de agricultura itineranta.

Legatura dintre terenurile cultivate si pasuni, precum si observatia ca dejectiile animalelor îmbunatatesc fertilitatea solului explica strânsa legatura dintre dezvoltarea granoculturii (sisteme de agricultura bazate pe cultivarea plantelor producatoare de seminte comestibile) si domesti­cirea animalelor.

Folosirea animalelor domestice la muncile agricole reprezinta intro­ducerea unei forte suplimentare, pe lânga cea umana, ceea ce a dus la cres­terea productivitatii ecosistemelor agricole, soldata cu crearea unor sur­plusuri de productie. în acest mod s-au constituit (în zona temperata) sisteme de agricultura suficient de complexe care au fost denumite sisteme de agricultura traditionala. Ele s-au format în antichitate si s-au mentinut pâna în timpul revolutiei industriale.

Revolutia industriala si, apoi, cea tehnico-stiintifica au provocat schimbari radicale în agricultura, mai cu seama pe la mijlocul secolului XX. Omul a introdus în agricultura, pe lânga energia solara existenta, un tip de energie concentrata prin combustibilii fosili (care sunt, indirect, tot de provenienta solara). Surplusul de energie poate fi folosit direct, în tractiunea mecanica, sau indirect prin utilizarea îngrasamintelor chimice, a pesticidelor s.a. Mecanizarea si chimizarea au facut ca agricultura sa fie orientata spre industrializare.

Agricultura contemporana (industrializata) a reclamat scindarea agro-ecosistemului traditional în subsisteme care reprezinta, fiecare în parte, o amplificare a unui nivel din piramida eltoniana a agroecosistemului tra­ditional, în primul rând a trebuit sa se separe cultivarea plantelor de cres­terea si exploatarea animalelor, precum si terenul arabil de pasune. Din acest moment apar agroecosisteme ale culturilor agricole si ecosistemele zooproductive.

De remarcat este faptul ca aceasta despartire arbitrara a provocat perturbarea ciclurilor biogeochimice seculare, urmata de scaderea ferti­litatii solului, iar lipsa îngrasamintelor naturale a fost suplinita prin îngrasamintele chimice. O alta urmare a disjunctiei amintite a fost cresterea compartimentarii si a artificializarii extrem de pronuntate ale unor tipuri de agroecosisteme, în special cele zootehnice. S-a ajuns la un fel de agroecosis­teme industriale (Puia I. si Soran V., 1987) reduse ca întindere (cultu­rile din sere, complexe industriale zootehnice etc.), dar cu eficienta foarte mare în productie. Avantajul acestor tipuri de agroecosisteme este ca factorul uman are posibilitatea controlului tuturor factorilor care contribuie la realizarea biomasei dorite (produse vegetale si animale), asa dupa cum se întâmpla si în cazul ecosistemelor fermelor agroturistice.

În acest mod s-a ajuns ca de la asigurarea unei cantitati de hrana în agricultura traditionala, estimata la 100-200 kcal/m²/an rezultata de pe o suprafata de 0,5-1,5 ha, sa se ajunga în cadrul agriculturii industriali­zate la asigurarea a 600-4000 kcal/m²/an de pe o suprafata de numai 0,2-0,6 ha (în conditiile suprafetei mondiale per capita, în medie a ultimilor ani, de 0,32 ha !).

În figura 21 sunt prezentate analitic etapele principale ale originii si dezvoltarii agriculturii; reiese evident rolul cresterii animalelor în epoca actuala, ceea ce subliniaza oportunitatea studierii noilor concepte integra­toare în acest domeniu si, respectiv, a diferitelor tipuri de module specifice din ecosistemele fermelor agroturistice.

Fig. 21 - Geneza si evolutia agroecosistemelor

(dupa Speeding, C.R.W., 1975)

2.5.2.2. CLASIFICAREA AGROECOSISTEMELOR

Cu cât agroecosistemul se caracterizeaza printr-un nivel trofic mai simplificat, cu atât cantitatea de energie necesara întretinerii lui este mai mare, dupa cum s-a mai sugerat. De aceea criteriul clasificarii sistemelor agricole în functie de canti­tatea de energie suplimentara sau culturala (de alta origine decât cea solara) introdusa de om, abordat în unele studii de specialitate, pare a întruni o larga adeziune.

Ea poate fi exprimata prin suma:

în care EC reprezinta energia culturala, EB reprezinta energia biologica (munca omului si a animalelor) si ET reprezinta energia tehnologica (energia cheltuita prin lucrarile cu masini si utilaje diverse, precum si energia necesara pentru fabricarea lor, la care se adauga energia indirecta introdusa prin diverse materiale, ca: îngrasa­minte chimice, pesticide si alte substante si, de cele mai multe ori, energia consumata pentru prelucrarea produselor brute).

Cantitatea de energie culturala (EC) poate fi exprimata în diferite feluri, ea ajutând la clasificarea agroecosistemelor, ca de exemplu :

unde EP reprezinta energia iesita sub forma de produs si EB+ET re­prezinta energia intrata sub forma de energie biologica si tehnologica (Leach G.. 1976).

O alta modalitate de exprimare a energiei culturale este în kilocalorii.
(sau alte unitati de masura a energiei) cheltuite anual per unitate de suprafata.­
In fine, ea mai poate fi exprimata si relativ, prin compararea rapor­tului
EB/ET, luându-se drept referinta sistemele agriculturii traditionale,
în care totalitatea energiei culturale este reprezentata prin energia biolo­gica
(EC = EB). .

Un criteriu complementar de clasificare îl reprezinta gradul de control al omului (care depinde de fapt de EC) asupra factorilor fizici (microclimat), chimici (fertilitatea solului) si biologici (combaterea organismelor concurente).

Pe baza criteriilor de clasificare propuse, I. Puia si V. Soran (1987), sprijinindu-se pe analiza unor studii de specialitate (Holdridge L.,197(3; Clark W., 1975 ; Snaydon P.W. si Elston J, 1976; Duckham A. N., Jones J. G. W. si Roberts E.H., 1976 s.a.), au stabilit trei mari categorii de agroecosisteme: extensive, intensive si industriale. Dupa acest model, în figura 22, au fost clasificate agroecosistemele în functie de cantitatea de energie culturala introdusa si evidentiate în cele doua mari categorii productive: agroecosisteme pentru cultura plan­telor (ecosisteme agrare) si, respectiv, pentru cresterea si exploatarea ani­malelor (ecosisteme zooproductive).

Se constata modul de evolutie al agroecosistemelor, cele puternic antropizate de tip industrial sau intensiv fiind în marea majoritate ecosis­temele zooproductive. În cadrul lor se remarca numeroase tipuri de ecosis­teme, diversificate pe specii de animale, multe fiind specifice si fermelor agroturistice (cele extensive).

Cele trei tipuri de agroecosisteme amintite se întîlnesc în cadrul ori­carei categorii de sistem agricol, si anume, agroecosisteme extensive, in­tensive si industrializate.

Agroecosistemele extensive (sau de intensitate scazuta), cum sunt si fermele agroturistice, se caracteri­zeaza printr-un raport energetic iesire (output)/intrare (input) ridicat (Leach G., 1976). în medie, 1 calorie EC (reprezentata aproape în între­gime de EB) produce peste 10 calorii sub forma de biomasa utila. Desi randamentul sub raportul energiei suplimentare investite este mare, totusi recolta utila este mica, deoarece controlul asupra daunatori­lor este practic inexistent (pierderile pot ajunge pâna la 50%), agrotehnica este primitiva, soiurile utilizate au productivitate mica etc. Astfel de agro­ecosisteme sunt sistemele agriculturii traditionale, livezile si gradinile din jurul asezarilor rurale, pasunile si fânetele (de regula cele seminaturale) s.a. Trebuie mentionat ca în aceste cazuri se poate urmarii calitatea produselor, ceea ce pentru fermele agroturistice devine foarte important tinând cont ca produsele de ferma se valorifica prin alimentatie publica în pensiunile aferente.

Fig. 22 - Clasificarea aroecosistemelor (AES)

1 Complexe industriale de crestere a bovinelor; 2 Pescuit oceanic; 3 Complexe industriale pentru cresterea pasa­rilor de carne; 4 Complexe industriale pentru cresterea suinelor; 5 Complexe industriale pentru producerea de oua; 6 Acvaculturi; 7 Culturi protejate horticole (sere, solarii); 8 Complexe industriale pentru vaci de lapte; 9 culturi horticole intensive ;10 îngrasarea bovinelor In sistem gospodaresc ;/1 Cresterea vacilor de lapte în sistem gospodaresc, 12 Sisteme mixte intensive; 13 Piscicultura în ape interne sau teritoriale; 14 Culturi de cimp irigate; l:> culturi de cîmp neirigate, intens chimizate ; 16 Plantatii horticole extensive ; 17 Culturi de cîmp extensive; 18 Cresterea fx>-vinelor pentru carne pe pajisti naturale; 19 Ecosisteme seminaturale sau naturale

Terenurile cultivate si pasunea acestor tipuri de agroecosisteme sunt strâns legate între ele prin intermediul animalelor domestice, prin: produ­cerea de îngrasaminte organice, producerea de alimente (lactate, carne, oua), diverse materii prime (lâna, blanuri, piele, oase) si utilizarea ca animale de tractiune. Astfel de legaturi specifice agriculturii primitive si traditio­nale (Puia I. si Soran V., 1987), cu sisteme agricole, de regula mixte, fac posibila recircularea resurselor naturale terestre (CO₂, O₂, H₂O) si rege­nerarea lor, asigurând acestor categorii de agroecosisteme un grad înalt de stabilitate.

Agroecosistemele intensive se caracterizeaza printr-un raport energetic output/input de aproximativ 1/1. Productivitatea lor este mare întrucât 1 calorie EB produce pâna la 6000 de calorii sub forma de biomasa. În cazul în care se tine cont de energia suplimentara si de combustibilii fosili (prin mecanizare + chimizare), se ajunge la o productivitate a agriculturii, intensive mai mare de 3-6 ori fata de sistemele agriculturii traditionale.

Productivitatea ridicata se datoreaza folosirii de genotipuri noi, îmbu­natatirilor funciare, irigatiilor etc., precum si cheltuirii de catre om a unei cantitati de energie culturala de 10-20 ori mai mare (Steinhart J. B. si C. E., 1974 ; Clark W., 1975 ; Rifkin J.,1980, citati de Puia I. si Soran V.,1987). Producerea de alimente prin astfel de agro­ecosisteme este recomandabila atât timp cât resursele de energie tehnolo­gica sunt accesibile si relativ ieftine. De pilda, scumpirea petrolului a atras si cresterea preturilor produselor alimentare obtinute prin agroecosis­temele intensive. Dintre astfel de agroecosisteme putem exemplifica sis­temele puternic mecanizate si chimizate producatoare de cereale si alte plante cultivate, livezile si podgoriile intensive, sistemele mixte de produc­tie, cresterea vacilor de lapte, piscicultura în apele interioare etc.

Separarea artificiala între terenul cultivat si pasune si specializarea producatorilor pe ramuri înguste determina ca reciclarea naturala sa fie suplinita prin îngrasaminte chimice, ceea ce înseamna de fapt un consum sporit de energie. Nerealizarea reciclarii naturale are implicatii asupra substantei organice din .sol (atât vegetala cât si animala), care ia drumul lantului trofic al detritivorelor, reducându-se mult cantitativ si rezultând scaderea progresiva a substantei organice usor solubile, fractiune cu mare importanta în fertilitatea solului.

Agroecosistemele industrializate se caracterizeaza printr-un raport ener­getic output/input sub 1. Pentru a se obtine 1 calorie de biomasa, se chel­tuiesc, dupa caz, 2-20 calorii EC (în special ET), omul introducând ast­fel mult mai multa energie decât în sistemele agricole traditionale. Energia culturala, provenita în special de la combustibilii fosili, se transforma în final, în cadrul acestor agroecosisteme, în produse alimentare (carne, oua, lapte, legume etc.).

Agroecosistemele industriale sunt urmarea fireasca a industrializarii si urbanizarii (mai ales în Europa de vest) din anii 1960-1980, fiind de fapt fragmente izolate de ni­veluri trofice ale ecosistemelor mixte sau de intensitate scazuta. Ele sunt profilate pe obtinerea de produse de la o singura specie crescuta în conditii absolut controlate. Se pot exemplifica în primul rând ecosistemele zooproductive industrializate (complexe pentru cresterea pasarilor, suinelor, bovinelor), sistemele de acvacultura, precum si serele pentru recoltarea le­gumelor tot timpul anului.

Din punct de vedere ecologic, majoritatea acestor agroecosisteme pot fi comparate cu ecosistemele naturale heterotrofe (ecosisteme lipsite de producatori primari) cum sunt apele freatice, pesterile si abisurile ocea­nelor, care sunt complet dependente de schimburile cu alte ecosisteme.

Din cauza dependentelor amintite si a aprovizionarii în flux conti­nuu cu resurse energetice, organice si minerale, desi realizeaza productii mari, agroecosistemele industriale sunt extrem de sensibile la actiunea factorilor perturbanti. La cele mai neînsemnate dereglari, stabilitatea (agroclimaxul lor specific) poate fi anulata. De aceea rolul factorului uman este crucial pentru mentinerea acestor ecosisteme în echilibru.