Управление землёй и климат влияют на способность экосистем предоставлять множество услуг одновременно

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показало, что агроэкосистемы в Центральной Германии (луга и пашни) могут обладать повышенной способностью предоставлять множество благ и услуг одновременно, когда землепользование сокращает применение пестицидов и минеральных азотных удобрений.

Этот вывод справедлив и в условиях потенциального будущего климата, причём почвенное биоразнообразие, как ожидается, станет значимым элементом так называемой мультифункциональности. К такому выводу пришли исследователи из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv), Центра экологических исследований им. Гельмгольца (UFZ), Лейпцигского университета и Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU).

Исследование также впервые использовало смешанные эколого-экономические меры мультифункциональности, учитывающие предпочтения заинтересованных сторон к различным экосистемным услугам. Например, фермеры придают большее значение продуктивности продовольствия, чем другие стороны. Кроме того, общество в целом выигрывает от регулирующих услуг, таких как секвестрация углерода и сохранение качества воды.

На сегодняшний день ведутся споры об идеальном методе ведения сельского хозяйства, соответствующем разнообразным ценностям общества. Интенсивное земледелие использует минеральные удобрения и синтетические пестициды для повышения урожайности, в то время как экстенсивное избегает агрохимикатов. Каждый подход имеет свои компромиссы: интенсивное земледелие может увеличить урожайность, но способно загрязнять окружающую среду, тогда как экстенсивное может требовать больше земли из-за более низкой урожайности на единицу площади.

Интеграция экологии и экономики с самого начала

Исследователи использовали крупномасштабный полевой эксперимент с пятью типами землепользования в рамках двух различных климатических сценариев (текущий и потенциальный будущий климат): Глобальную экспериментальную установку по изучению изменений (GCEF), управляемую UFZ.

Экологическая часть оценки мультифункциональности исследовала 14 экосистемных функций, таких как вымывание азота и производство надземной биомассы; тогда как экономическая оценка мультифункциональности включала общую финансовую ценность шести результирующих экосистемных услуг: производство продовольствия, регулирование климата, качество воды, здоровье почвы, сохранение биоразнообразия и эстетика ландшафта.

Интегрируя с самого начала предпочтения фермеров, местных жителей, природоохранных агентств и туристических агентств в отношении различных экосистемных услуг, исследователи предлагают более комплексную оценку, преодолевающую недостатки чисто экономической оценки.

Результаты показывают, что будущий климат и интенсивное управление снижают экологическую мультифункциональность как для лугов, так и для пахотных земель. В целом, показатель экономической мультифункциональности примерно в 1.7–1.9 раза выше для экстенсивного управления по сравнению с интенсивным, и это применимо как к лугам, так и к пашням.

Однако, если учитывать только предпочтения фермеров, интенсивно управляемые луга демонстрируют более высокую мультифункциональность, чем экстенсивные. Результаты исследования основаны на измерениях на единицу площади, но не оценивались на основе объёма произведённого урожая.

Связь почвенного биоразнообразия с экосистемными услугами

Исследование также изучило взаимосвязь между почвенным биоразнообразием и экологической мультифункциональностью для различных типов землепользования в текущих и потенциальных будущих климатических условиях.

Результаты позволяют предположить, что почвенное биоразнообразие может быть важной частью способности экосистемы выполнять несколько функций одновременно, и что экосистемы с низким почвенным биоразнообразием могут быть особенно уязвимы к будущим климатическим условиям.

Исследование является важным шагом на пути к целостному и комплексному подходу. Авторы предостерегают от значительного снижения выгод, которые общество получает от земли, из-за изменения климата, потери биоразнообразия и интенсивного использования агрохимикатов.

«Наше исследование показывает, что фермеры максимизируют свой доход за счёт интенсивного управления, в то время как предоставление экосистемных услуг максимально при экстенсивном управлении, — говорит первый автор Фридрих Шерцингер. — Поскольку традиционно землю управляют фермеры, общественная выгода не может быть оптимальной без системы, которая стимулирует фермеров таким образом, чтобы сократить разрыв в их доходах между интенсивным и экстенсивным управлением».

Однако в данном исследовании не учитывались такие важные аспекты, как разнообразие ландшафта и «земельный след» (площадь, необходимая на единицу урожая), что затрудняет выводы о том, какой тип сельского хозяйства в конечном итоге является наиболее подходящим.