Деструктивные вспышки насекомых и коллапс трески
Когда в трёх экосистемах Северной Америки начали происходить фундаментальные изменения, люди отреагировали: полностью прекратили загрязнение, лесозаготовки и рыболовство. Но эти меры оказались тщетными; вернуть экосистемы в исходное состояние было невозможно. Почему усилия по управлению не возымели эффекта?
«Сегодня перед экологами и управляющими экосистемами стоят две основные задачи: понять, что движет неожиданными сдвигами в экосистемах, и понять, что ограничивает эффективность управленческих мер», — говорит исследователь Карен Филби-Декстер из Норвежского института исследований водных ресурсов (NIVA).
В сотрудничестве с исследователем Сесилией Саймонс из Калифорнийского университета в Санта-Круз она применила специальную концептуальную основу для оценки трёх случаев неожиданных экологических сдвигов, чтобы выяснить, какие факторы — социальные или экологические — вносили наибольший вклад в эти изменения. Тремя случаями были: разрушительная вспышка насекомых в лесах Британской Колумбии; устойчивая потеря качества воды в озере Шамплейн к югу от Монреаля; и коллапс промысла трески в Атлантической Канаде. Результаты опубликованы в Journal of Applied Ecology.
По словам Филби-Декстер, включение человеческих систем в исследования природных систем является ключевой задачей для понимания внезапных изменений в экосистемах.
Интеграция экологических и социальных данных
В своём исследовании Филби-Декстер и Саймонс применили так называемую концепцию социально-экологических систем (SES), разработанную экономистом Элинор Остром. Эта концепция расширяет традиционный фокус с экосистем или социальных систем по отдельности, включая взаимодействия в рамках более крупной «социально-экологической системы». Она интегрирует как экологические, так и социальные данные, включая данные о климате, взаимодействии видов, ограничениях, квотах, добыче и управляемых ресурсах.
В этом исследовании компоненты трёх социально-экологических систем (треска, лес и озеро) были классифицированы по множеству переменных, описывающих систему. Затем относительная важность каждой переменной в стимулировании изменений интересующего ресурса была количественно оценена с помощью статистического метода — моделирования структурными уравнениями.
Несоответствие систем
Основная проблема, выявленная исследованием, заключается в том, что стратегии управления не отражают пространственные и временные масштабы экологических процессов. Они слишком краткосрочны и локализованы. Это несоответствие снижает эффективность управленческих действий и особенно применимо к внезапному коллапсу экосистем, как в трёх рассмотренных случаях.
«Экологические сдвиги, или "экологические сюрпризы", происходят, когда экосистема переходит переломный момент и устанавливается с новой или изменённой динамикой. Это было в трёх наших кейсах. Новая динамика обычно не гармонирует с человеческими ожиданиями или прогнозами поведения экосистемы, и эффект управленческих действий и регулирования будет ограничен», — объясняет Филби-Декстер.
«Поэтому стратегии управления должны сместиться с фокуса на добавление или удаление отдельных ресурсов к решениям, влияющим на экосистему в целом», — говорит исследователь NIVA.
Не панацея
Применение концепции SES Остром позволяет исследователям напрямую сравнивать экосистемы и выявлять, что является общим для разных социально-экологических систем, а что особенным для каждого случая. Однако Филби-Декстер предостерегает, что концепция Остром — не ответ на все вызовы.
«Моделирование SES может не стать "серебряной пулей" для многих современных проблем устойчивости. Но аналитический метод применения концепции SES Остром и моделирования структурными уравнениями имеет потенциал, чтобы информировать управляющих о том, какие решения наиболее эффективны и отзывчивы для конкретных экосистем, и может помочь в навигации будущих экологических сюрпризов», — заключает Карен Филби-Декстер.