Сельскохозяйственные системы, в которые согласно определению входят также лесозаготовительные участки, занимают около трех четвертей земельных ресурсов США.
Поэтому мы хотели бы дать примерный перечень соответствующих мероприятий по управлению потребителем системами, основанный на результатах изучения взаимосвязей между процессом и уровнем организации в масштабе ландшафта. Мы используем иерархический подход с целью связать для экологической системы переменные, характеризующие процесс и уровень организации систем. В пределах этой организационной иерархии характеризующие процесс функции возникают на физиологическом уровне. На основе рассмотренных проблем эти отдельные функции (или частные процессы) можно связать в экосистему и рассматривать на биосферном уровне. Популяции создают основы схемы иерархии. Взаимодействие популяций с окружающей средой и между собой способствует объединению биоты на иерархическом уровне сообщества, ландшафта и географической провинции. Каждый уровень в иерархии схемы (например, физиологические процессы, популяции, экосистемы и ландшафты) отражает специфические экологические свойства в пределах значения поставленной проблемы.
Например, при анализе влияния инсектицидов на вредителей сельскохозяйственных растений можно уделить основное внимание переносу химических веществ вдоль кутикулы насекомого, т. е. физиологии в иерархии процесса. Наряду с этим управление пастбищами, используемыми для выпаса в западных районах страны, потребовало бы использования параметров, связанных с составом видов в сообществе растений (сообщества в иерархии схемы). Также, если возникает интерес к проблемам, которые имеют место на больших площадях (например, влияние монокультуры на возникновение проблем, связанных с ростом распространения определенных вредителей), необходимо разработать такие методы регулирования, которые бы включали контроль за факторами, относящимися не только к ландшафту, но и к экосистеме. Это обусловлено тем, что сочетание ландшафта и экосистемы включает достаточно большой диапазон для взаимодействия между уровнем организации биосферы и процессом. Таким образом, соответствующий метод управления может эффективно связать процессы и уровни экологической организации системы для обеспечения намеченных целей.
Показана связь между управлением и компонентой пространственной гетерогенности в схеме ландшафта. Затраты ручного труда, энергии, удобрений, пестицидов, а также использование сельскохозяйственной техники и других ресурсов определяют уровень данной стратегии управления или практики. Общий уровень затрат определяет интенсивность управления агроэкосистемой, которую можно рассматривать как непрерывную среду с диапазоном затрат от высоких до низких или без них. Согласно нашей концепции, пространственная гетерогенность в пределах ландшафта является функцией интенсивности управления. В интенсивно управляемых системах с затратами различных ресурсов (например, производство зерна кукурузы в кукурузном поясе США) уровень организации ландшафта становится статическим и пространственно гомогенным при потенциальном одностороннем использовании ресурсов потребителями. В менее управляемых агроэкосистемах (например, при выпасе на пастбищах или выращивании и заготовке леса) схемы ландшафтов являются относительно динамическими, пространственно гетерогенными и характеризуются многосторонним использованием потребителями смешанной базы ресурсов. Для определенных достаточно широко систем сельскохозяйственного производства управляемый ландшафт включает все экосистемы: от интенсивно возделываемых пропашных культур до регулируемых природных травостоев в районах с естественной растительностью.
Иерархическое представление переменных и параметров, характеризующих уровень организации биосферы и процесс ъ экологических системах. Процесс описывает функциональные связи, а уровень организации характеризует пространственные аспекты экологических событий. Перемещение вверх по иерархической лестнице сопровождается увеличением масштаба и объединением переменных с более низких уровней. Линия между экосистемами и биосферой не изображена, чтобы показать изменение масштаба в пространстве, а не различные функциональные зависимости.
На управление сельскохозяйственными системами расходуются ресурсы в различных количествах — от высоких до самых низких или затраты ресурсов вообще не используются. Это приводит к существованию соответствующей взаимосвязи между затратами и составом ландшафта в каждом отдельном типе сельскохозяйственных систем. Например, высокий уровень затрат приводит к формированию статического и гомогенного ландшафта одностороннего использования для интенсивных систем возделывания сельскохозяйственных культур. Прямо противоположные характеристики имеет ландшафт в системах дикой природы.
Термины одностороннее и многостороннее относятся к ориентации потребителя в сельскохозяйственной системе. Популяции односторонних потребителей имеют тенденцию к выборочному использованию имеющихся ресурсов и, как правило, специализируются на единственном постоянном их источнике. Напротив, популяции многосторонних потребителей эксплуатируют широкий спектр ресурсов в соотношении, в котором эти ресурсы распространены, и поэтому в общем случае используют какую-то группу ресурсов. Термины статический, динамический, гетерогенный и гомогенный применяют для временной и пространственной смеси производителей (растительности). Для этой группы производителей определения терминов можно получить с помощью статистического или эмпирического метода приближенных вычислений, а также анализируя пространственную неоднородность ландшафта. Например, для больших площадей результаты космической съемки покажут, что в кукурузном поясе растительность центральной части штата Иллинойс является более гомогенной, чем в овцеводческих районах Скалистых гор. При рассмотрении меньших площадей монокультура кукурузы окажется более гомогенной, чем смешанный посев различных сельскохозяйственных культур на одном поле. «Динамический» или «статический» относятся к событиям, характеризующим изменение растительного комплекса. Так, мы называем непрерывное возделывание кукурузы в кукурузном поясе статическим. Наряду с этим следует отметить, что естественная растительность подвержена динамическим изменениям под действием различных стохастических явлений (например, пожара) и конкурентных взаимодействий (например, между устойчивыми и неустойчивыми к затенению деревьями).
Мы анализируем в этой среде сельскохозяйственные системы для оценки относительного вклада параметров, характеризующих процессы и уровни организации, в управление потребителями продуктов и вредителями. Среда с управляемым ландшафтом характеризуется определенной степенью изменения природной системы, которая обеспечивает необходимый уровень производства в агроэкосистеме. Эти изменения в природных системах (главным образом за счет неожиданных отклонений переменных величин в схеме) могут оказать определенное влияние на процесс и схему управления потребителями.