Определение коллапса — шаг вперёд для экосистем
Исследователи создали четырёхшаговое руководство для определения коллапса экосистем, чтобы улучшить управление ресурсами и помочь в их защите.
Аральское море, граничащее с Казахстаном и Узбекистаном, с более чем 1100 островами, было одним из четырёх крупнейших озёр мира. Теперь его не существует. Объём воды сократился на 92% за последние 30 лет из-за чрезмерного забора воды для орошения. Исчезли рыбы, беспозвоночные, водоплавающие птицы и тростниковые заросли, осталась пустыня с солёными озёрами.
Гигантские горные ясеневые леса, простирающиеся на 150 000 гектаров в центральном нагорье Виктории, и обширная экосистема солоноводной лагуны в Куронге (Южная Австралия) — это кризисно угрожаемые экосистемы.
В условиях массового вымирания видов из-за изменения климата и чрезмерной эксплуатации, исследователи из Университета Дикина и их коллеги из нескольких австралийских университетов, а также д-р Пауль Родригес из Венесуэльского института научных исследований, разработали систему для глобального использования экологами, менеджерами природных ресурсов и государственными органами для выявления коллапса экосистем. Это позволит направлять ресурсы в наиболее уязвимые районы.
Джессика Роуленд, аспирант Университета Дикина и соавтор статьи, недавно опубликованной в Frontiers in Ecology and Evolution, заявила: «Виды вымирают, экосистемы рушатся, и эти потери, как ожидается, будут только расти».
«Для оценки рисков, которым подвергаются виды и экосистемы, учёные-экологи используют Красные списки, такие как Красный список экосистем (RLE) Международного союза охраны природы», — пояснила она.
RLE — это глобальный протокол оценки риска для экосистем. Риск измеряется на основе изменений экологических индикаторов во времени и пространстве. Индикаторы могут представлять географическое распространение, биотические особенности (живые организмы) или абиотическую среду (неживые факторы, такие как климат, почва), которые характеризуют экосистему.
«Для измерения этих рисков нам необходимо определить чёткую конечную точку упадка. Конечной точкой для видов или популяций является вымирание, когда все особи погибли; но для экосистем определение конечной точки (т.е. коллапса экосистемы) немного сложнее», — сказала г-жа Роуленд.
«Понимание того, какие риски угрожают экосистемам, позволяет предпринимать наиболее подходящие и своевременные действия. Точное определение коллапса экосистем повысит нашу способность принимать эффективные меры для смягчения изменений в будущем».
Г-жа Роуленд объяснила, что экосистема переходит в коллапсированное состояние, как только теряет свои определяющие биотические или абиотические черты или заменяется экосистемой другого типа.
«Разница между неповреждённым (исходным) и коллапсированным состояниями экосистемы может быть разительной, основываясь на изменении одного или нескольких индикаторов. Однако количественно определить точку, в которой экосистема переходит в коллапсированное состояние для каждого индикатора (т.е. порог коллапса), может быть сложно», — сказала она.
Чтобы понять, как коллапс экосистем определялся ранее, исследователи изучили работы по самой большой водной среде обитания на Земле — пелагической зоне океана (средние глубины) — и по умеренным лесным экосистемам по всему миру. Они обнаружили, что предыдущие исследования пелагических экосистем, например, как правило, фокусировались на функционировании системы. В этих исследованиях обычно использовались индикаторы биотических и абиотических особенностей для измерения изменений.
«Мы обнаружили, что многие исследования не смогли адекватно описать исходное и коллапсированное состояния экосистемы или то, как экосистема может изменяться между состояниями — например, биоту, абиотическую среду, экологические процессы и пространственное распределение», — сказала г-жа Роуленд.
«Это означает, что отсутствует множество деталей, которые должны быть включены в оценки, чтобы мы могли получить гораздо более полную картину наших экосистем, их состояния и того, куда они могут двигаться».
На основе обзора авторы выделили четыре шага для определения коллапса экосистем:
Количественно определить исходное и коллапсированное состояния
В первую очередь необходимо описать исходное и коллапсированное состояния экосистемы, которых может быть более одного (например, естественные состояния эвкалиптовых лесных экосистем включают периоды до и после лесных пожаров). Это позволяет исследователям определить, произошли ли какие-либо изменения с течением времени или на территории экосистемы.
Описать переходы к коллапсу и восстановлению
Описывать пути, по которым экосистема может перейти в коллапсированное состояние или выйти из него. Это может помочь выделить полезные индикаторы, пороги коллапса для каждого индикатора и определить, существуют ли промежуточные состояния экосистемы.
Выявить и выбрать индикаторы
Крайне важно выбрать правильные индикаторы для представления различных аспектов экосистемы. Эти индикаторы должны быть информативными и чувствительными. Существует множество путей, по которым экосистема может двигаться к коллапсу, поэтому использование ряда индикаторов географического распространения, биотических и абиотических особенностей может повысить шансы обнаружения изменений.
Установить количественные пороги коллапса
Наконец, необходимо определить количественные пороги коллапса для каждого индикатора, которые обеспечивают значимое различие между неповреждённой и коллапсированной экосистемой. Часто существует неопределённость в отношении точной точки, в которой это может произойти. Чтобы справиться с этой неопределённостью, лучше всего включать ограниченные оценки для каждого порога.