17/10/2021
0Самые большие угрозы нашему естественному миру. Иллюстрация: Шарлотта Эйджер / The Guardian.
От разрушительного землепользования до инвазивных видов ученые определили основные движущие силы утраты биоразнообразия, чтобы страны могли коллективно бороться с ними.
С 1970 года популяции диких животных в мире сократились более чем на две трети, и нет никаких признаков того, что эта тенденция к снижению замедляется. Первый этап переговоров Cop15 в Куньмине на этой неделе заложит основу для того, чтобы в следующем году принять глобальное соглашение, нацеленное на предотвращение утраты дикой природы и естественного биоразнообразия. Если правительства хотят добиться успеха, им необходимо будет заняться тем, что IPBES (Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам) определила как пять ключевых факторов утраты биоразнообразия: изменения в землепользовании и морепользовании; прямая эксплуатация природных ресурсов; изменение климата; загрязнение; и вторжение чужеродных видов.
1.Изменения в использовании земли и моря
Расчистка прерий США: «Наравне с вырубкой тропических лесов»
Проводя аналогию можно утверждать: “Распашка последних участков уникально украинской степи равносильна тотальной вырубке пралесов Карпат” М.П.
«Это скрытое разрушение. Мы по-прежнему теряем пастбища в США со скоростью полмиллиона акров в год или больше ».
Тайлер Ларк из Университета Висконсин-Мэдисон знает, о чем говорит. Ларк и группа исследователей использовали спутниковые данные, чтобы составить карту расширения и заброшенности земель в США и обнаружили, что в период с 2008 по 2016 год было уничтожено 4 миллиона гектаров (10 миллионов акров).
Согласно исследованию, большие участки великих прерий Соединенных Штатов продолжают превращаться в пахотные земли, чтобы освободить место для выращивания сои, кукурузы и пшеницы.
Изменения в пользовании сушей и морем были определены как главный двигатель «беспрецедентной» утраты биоразнообразия и изменений экосистем за последние 50 лет. Три четверти наземной окружающей среды и около 66% морской среды были существенно изменены в результате действий человека.
75% поверхности суши Земли были значительно изменены в результате действий человека
Яркий тому пример – степи Северной Америки, которые часто называют прериями. После заселения европейцами, около половины прерий США, причем наиболее плодородная их часть, стали использоваться для сельского хозяйства. Недавно трансформированные площади являются субстандартными сельскохозяйственными угодьями, урожайность которых на 70% ниже, чем в среднем по стране, что означает, что значительная часть биоразнообразия теряется из-за уменьшающегося плодородия.
«Наши результаты демонстрируют повсеместное вторжение в районы, которые становятся все более маргинальными для производства, но очень важными для дикой природы», – написали Ларк и его команда в статье, опубликованной в Nature Communications.
Боггийские участки земли или участки с неровной местностью традиционно оставались пастбищами, но в последние несколько десятилетий эта маргинальная земля также была преобразована. В США 88% роста пахотных земель происходит за счет пастбищ, и большая часть этого происходит на Великих равнинах, известных как житница Америки, которые раньше были самыми обширными пастбищами в мире.
Горячие точки для этого расширения включали богатые дикой природой степи в регионе «прерийных выбоин» (водно-болотных угодий ледникового происхождения), который простирается между Айовой, Дакотой, Монтаной и южной Канадой и является домом для более 50% мигрирующих водоплавающих птиц Северной Америки, а также 96 видов певчих птиц. По оценкам исследователей, это расширение пахотных земель уничтожило около 138 000 мест гнездования водоплавающих птиц.
Эти пастбища также являются богатой средой обитания бабочки-монарха – флагманского вида для сохранения опылителей и ключевого индикатора общего биоразнообразия насекомых. Более 200 миллионов растений молочая, единственного источника пищи для гусениц, вероятно, были уничтожены в результате расширения пахотных земель, что сделало их одной из основных причин упадка империи монарха.
Согласно исследованию 2019 года, степень преобразования пастбищ в США делает их более крупным источником выбросов, чем разрушение бразильского Серрадо (тропическая саванна Бразилии). Около 90% выбросов от преобразования пастбищ происходит из-за потерь углерода в почве, которые высвобождаются при вспашке пастбищ.
Тайлер Ларк, ученый: «Скорость вырубки, которую мы наблюдаем на этих лугах, сопоставима с такими вещами, как вырубка тропических лесов, но часто ей уделяется гораздо меньше внимания»
Производство продовольственных культур во всем мире увеличилось примерно на 300% с 1970 года, несмотря на негативное воздействие на окружающую среду.
Сокращение пищевых отходов и употребление меньшего количества мяса поможет сократить количество земель, необходимых для ведения сельского хозяйства, в то время как исследователи говорят, что улучшение управления существующими пахотными землями и максимальное использование того, что уже возделывается, сократят дальнейшее расширение.
Ларк заключает: «Я думаю, что есть огромная возможность переосмыслить наши ландшафты, чтобы они не только обеспечивали невероятное производство продуктов питания, но также смягчали последствия изменения климата и помогали уменьшить воздействие кризиса биоразнообразия за счет увеличения среды обитания на сельскохозяйственных землях».
2.Прямая эксплуатация природных ресурсов
Добыча подземных вод: «Люди этого не видят»
От охоты, рыбалки и лесозаготовок до добычи нефти, газа, угля и воды – ненасытный аппетит человечества к ресурсам планеты опустошил значительную часть мира.
Хотя последствия многих из этих действий часто можно увидеть, нерациональная добыча подземных вод может привести к скрытому кризису у нас под ногами, предупреждают эксперты. Его следствия: уничтожение биоразнообразие пресной воды, угроза глобальной продовольственной безопасности и высыхание рек.
20% мировых скважин с подземными водами могут оказаться под угрозой высыхания
По мнению экологов и гидрологов, фермеры и горнодобывающие компании откачивают огромные запасы подземной воды с нерациональной скоростью. Примерно половина населения мира использует подземные воды для питья, и они помогают поддерживать 40% ирригационных систем для сельскохозяйственных культур.
Последствия для пресноводных экосистем, которые находятся среди наиболее деградированных на планете – недостаточно изучены, поскольку исследования были сосредоточены на истощении грунтовых вод для сельского хозяйства.
Но все больше исследований показывает, что перекачка самого добываемого в мире ресурса – воды – наносит значительный ущерб экосистемам планеты. Исследование 2017 года водоносного горизонта Огаллала – огромного источника воды под восемью штатами Великих равнин США – показало, что более полувека откачки воды привели к пересыханию ручьев и исчезновению больших популяций рыб. В 2019 году другое исследование показало, что к 2050 году от 42% до 79% водосборов, перекачивающих грунтовые воды во всем мире, могут преодолеть экологические переломные точки, если будут управляться по прежнему.
«Проблема с грунтовыми водами заключается в том, что люди не видят их и не понимают их хрупкости», – говорит Джеймс Далтон, директор глобальной водной программы Международного союза охраны природы (МСОП). «Подземные воды могут быть крупнейшим, а иногда и единственным источником в определенных типах наземных местообитаний.
«Уганда густо зеленая даже в засушливый сезон, но это потому, что большая часть ее орошается неглубокими грунтовыми водами для сельского хозяйства, и экосистемы зависят от их использования».
Согласно UPGro («Раскрытие потенциала подземных вод для бедных»), исследовательской программы, изучающей управление подземными водами в странах Африки к югу от Сахары, 73 из 98 действующих систем водоснабжения в Уганде зависят от подземных вод. Страна имеет два трансграничных водоносных горизонта: бассейны Нила и озера Виктория. По крайней мере, 592 водоносных горизонта пересекают границы по всему миру.
«Некоторые запасы грунтовых вод огромны, так что есть время исправить это», – говорит Далтон. «Просто на это нет никакого внимания».
Инге де Грааф, гидролог из Университета Вагенингена, которая руководила исследованием уровней водосборов в 2019 году, обнаружила, что от 15% до 21% из них уже прошли экологические переломные точки, добавив, что, после того, как последствия для рек стали очевидными, часто уже слишком поздно что-либо исправлять.
«Подземные воды текут медленно, потому что они должны проходить через камни. Если вы будете добывать воду сегодня, это повлияет на сток реки не сразу, а возможно, в следующие пять лет, в следующие 10 лет или в следующие десятилетия », – говорит она. «Я думаю, что результаты этого исследования и связанных с ним исследований довольно пугающие».
В апреле, проведенная исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре крупнейшая в истории оценка состояния скважин подземных вод в мире, показала, что каждый пятый источник рискует иссякнуть. Скотт Ясечко, гидролог и ведущий автор статьи, говорит, что основное внимание в исследовании уделяется последствиям для человека. Необходимы дополнительные исследования последствий для биоразнообразия.
«Миллионы скважин по всему миру могут иссякнуть даже при незначительном снижении уровня грунтовых вод. И это, конечно, имеет каскадные последствия для средств к существованию и доступа к надежной и удобной воде для людей и экосистем », – говорит он.
3.Климатический кризис
Климат и биоразнообразие: «Решите обе проблемы или не решите ни одной»
В 2019 году европейская жара принесла Монпелье во Франции 43 градуса тепла. По словам одного исследователя, птенцы больших синиц в 30 гнездах умирали от голода, вероятно, потому, что их родителям было слишком жарко, чтобы поймать необходимую еду. Два года спустя, в 2021 году волна тепла, похоже, установила европейский рекорд: в августе температура на Сицилии поднялась до 48,8 ° C. Тем временем лесные пожары и волны тепла лишают планету жизни.
До сих пор разрушение среды обитания и добыча ресурсов оказывали более значительное влияние на биоразнообразие, чем климатический кризис. Согласно обзорному докладу, опубликованному Королевским обществом, это, вероятно, изменится в ближайшие десятилетия, поскольку климатический кризис разрушает экосистемы непредсказуемым и драматическим образом.
Не следует недооценивать уровень взаимосвязи между изменением климата и кризисами биоразнообразия.
Д-р Натали Петторелли
«Есть много аспектов науки об экосистемах, о которых мы не узнаем своевременно в достаточной мере», – говорится в документе. « В ответ на движущие силы глобальных перемен экосистемы эволюционируют так быстро , что наши исследования и результаты моделирования подвержены эмпирическим, меняющим систему изменениям».
Растут призывы к одновременному решению проблем биоразнообразия и климатического кризиса. «Ясно, что мы не можем решить [глобальный кризис в области биоразнообразия и климата] изолированно – мы либо решаем оба, либо ни то, ни другое», – говорит Свейнунг Ротеватн, министр климата и окружающей среды Норвегии, представив в июне отчет, подготовленный ведущими мировыми экспертами в области биоразнообразия и климата. Старший научный сотрудник Лондонского зоологического общества доктор Натали Петторелли, руководившая исследованием на эту тему, опубликованным в сентябрьском журнале «Прикладная экология», говорит: «Уровень взаимосвязи между изменением климата и кризисом биоразнообразия высок, и его не следует недооценивать. Речь идет не только об изменении климата, влияющем на биоразнообразие; это также об утрате биоразнообразия, усугубляющей климатический кризис ».
Писатель Зэди Смит описывает перемены в каждой стране как «местную печаль». Насекомые больше не летят в дом, на горящий свет, подснежники появляются намного раньше, а некоторые мигрирующие виды, например ласточки, начинают пытаться остаться в Великобритании на зиму. Все эти отдельные элементы переплетаются в гораздо более крупной истории упадка.
Наша биосфера – тонкая пленка жизни на поверхности нашей планеты – дестабилизируется из-за изменения температуры. На суше периоды и объемы дождей меняются, экстремальные погодные явления более часты, а экосистемы более легко воспламеняются. Связанные с этим изменения, включая наводнения, повышение уровня моря, засухи и штормы, оказывают чрезвычайно разрушительное воздействие на биоразнообразие и его способность поддерживать нас.
В океане волны тепла и закисление создают стресс для организмов и экосистем, которые уже находятся под давлением из-за другой деятельности человека, такой как чрезмерный вылов рыбы и фрагментация среды обитания.
Последний исторический отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) показал, что экстремальные волны тепла, которые обычно случаются каждые 50 лет, уже случаются каждое десятилетие. Если поддерживать потепление на уровне 1,5 ° C, это будет происходить примерно каждые пять лет.
IPBES предупреждает, что распределение почти половины (47%) наземных нелетающих млекопитающих и почти четверти находящихся под угрозой исчезновения птиц, возможно, уже подверглось негативному влиянию климатического кризиса. Пять процентов видов находятся под угрозой исчезновения из-за потепления на 2 ° C, а при повышении на 4,3 ° C этот показатель возрастет до 16%.
Эксперты говорят, что связанные, разнообразные и обширные экосистемы могут помочь стабилизировать климат и будут иметь больше шансов на процветание в мире, который навсегда изменится из-за роста выбросов. И, как говорится в документе Королевского общества, «биоразнообразие можно рассматривать не как жертву изменения климата, а как ключевого союзника в борьбе с ним».
4. Загрязнение
Скрытая угроза азота: «Медленное уничтожение биоразнообразия»
На западном побережье Шотландии за берег цепляются фрагменты древнего тропического леса, который когда-то простирался вдоль атлантического побережья Британии. Его редкие мхи, лишайники и грибы идеально подходят для умеренных температур и постоянных осадков, покрывающих скалы, ущелья и кору в естественных лесах. Но загрязнение азотом, невидимая угроза, угрожает выживанию оставшихся 30 000 гектаров (74 000 акров) тропических лесов Шотландии, наряду с инвазивными рододендронами, хвойными плантациями и оленями.
В то время как загрязнение морской среды пластиком, в частности, увеличилось в десять раз с 1980 года и затронуло 44% морских птиц, в некоторых районах растет загрязнение воздуха, воды и почвы. Это привело к тому, что загрязнение было выделено как четвертый по величине фактор утраты биоразнообразия.
В Шотландии соединения азота в результате интенсивного земледелия и сжигания ископаемого топлива сбрасываются в тропические леса Шотландии с неба, убивая лишайники и мохообразные, которые поглощают воду из воздуха и очень чувствительны к атмосферным условиям.
«Тропический лес с умеренным климатом находится далеко от источников загрязнения, но из-за осадков мы получаем своего рода эффект кислотного дождя», – говорит Дженни Хоули, политический менеджер Plantlife, которая назвала загрязнение воздуха азотом «слоном» в комнате охраны природы. «Богатые азотом дожди, которые идут и вносят азот в эти места обитания, делают невозможным выживание лишайников, грибов, мхов и полевых цветов».
Уничтожение окружающей среды, вызванное загрязнением азотом, не ограничивается шотландскими тропическими лесами. Цветение водорослей во всем мире часто вызвано стоками сельскохозяйственных культур, что приводит к образованию обширных мертвых зон в океанах и озерах, которые убивают множество рыб и разрушают экосистемы. Дождевая вода, богатая азотом, снижает способность торфяников связывать углерод, защита которого является объявленной климатической целью нескольких правительств. Полевые цветы, адаптированные к почвам с низким содержанием азота, вытесняются агрессивной крапивой и коровьей петрушкой, что делает их менее разнообразными.
Около 80% азота, используемого людьми – в производстве продуктов питания, транспорте, энергии, а также в промышленных процессах и очистке сточных вод – уходит в отходы и попадает в окружающую среду в качестве загрязнения.
«Загрязнение азотом, возможно, не приведет к огромным наводнениям и апокалиптическим засухам, но мы медленно разрушаем биоразнообразие, так как вносим в экосистемы все больше и больше азота», – говорит Карли Стивенс, эколог по растениям из Ланкастерского университета. «По всей Великобритании мы показали, что в местах обитания, где много азота, меньше видов. Мы показали это по всей Европе. Мы показали это в США. Сейчас мы показываем это в Китае. Мы все время наносим все больший и больший ущерб ».
Чтобы уменьшить количество азотного загрязнения, вызывающего потерю биоразнообразия, правительства обязуются сократить вдвое сток питательных веществ к 2030 году в рамках соглашения о природе, которое в настоящее время обсуждается в Куньмине. Прекращение использования огромного количества азотных удобрений в сельском хозяйстве – ключевая часть достижения поставленной цели, – говорит Кевин Хикс, старший научный сотрудник центра Стокгольмского института окружающей среды в Йорке.
«Одна из самых больших проблем – это попадание азота из сельскохозяйственных угодий в водотоки», – говорит Хикс. «Что касается выбросов азота, то самое интенсивное, что вы можете есть, – это мясо. Чем больше мяса вы едите, тем больше азота вы попадаете в окружающую среду ».
Марк Саттон, профессор Центра экологии и гидрологии Великобритании, говорит, что сокращение загрязнения азотом также имеет экономический смысл.
«Азот в атмосфере составляет 78% от каждого вдоха, который мы делаем. Он ничего не делает, он очень стабилен и делает небо голубым. Затем есть все эти другие соединения азота: аммиак, нитраты, закись азота. Они загрязняют воздух и воду », – говорит он. Он утверждает, что если вы оцените каждый килограмм азота в 1 доллар (ориентировочная цена на удобрения) и умножите ее на количество потерь азота в мире – 200 миллиардов тонн, – это составит 200 миллиардов долларов (147 миллиардов фунтов стерлингов) ежегодно.
«Цель сократить вдвое азотные отходы сэкономит вам 100 миллиардов долларов», – говорит он. «Я думаю, что 100 миллиардов долларов в год – это стоящая экономия»
5. Инвазивные виды
Проблема для островов: «Мы должны быть очень осторожны»
На острове Гоф в южной части Атлантического океана каждый год мыши съедают десятки птенцов морских птиц. Грызуны были случайно завезены моряками в 19 веке, и их популяция резко увеличилась, что поставило тристанского альбатроса – одного из крупнейших представителей этого вида – под угрозу исчезновения вместе с десятками редких морских птиц. По данным RSPB, хотя птенцы тристанского альбатроса в 300 раз больше мышей, две трети не оперились в 2020 году в основном из-за травм, полученных от грызунов.
Ситуация на удаленном острове, расположенном в 2600 км от Южной Африки, является мрачным предупреждением о последствиях антропогенного воздействия инвазивных видов на биоразнообразие. Под руководством RSPB была завершена операция по уничтожению мышей на британской заморской территории с использованием яда, чтобы помочь спасти находящихся под угрозой исчезновения альбатросов и других видов птиц от травм, полученных ими от грызунов. Пройдет два года, прежде чем исследователи смогут подтвердить, сработал ли план. Но некоторые защитники природы хотят изучить другой спорный вариант, наиболее широко применяемый в искоренении малярии: генные двигатели.
Вместо крупномасштабных операций по отлову или отравлению, которые имеют ограниченную эффективность и могут нанести вред другим видам, генные побуждения включают введение генетического кода в инвазивную популяцию, что сделало бы их бесплодными или всех одного пола на протяжении последующих поколений. Этот метод до сих пор использовался только в лабораторных условиях, но на сентябрьском конгрессе МСОП в Марселе члены поддержали предложение разработать политику исследования его применения и других видов использования синтетической биологии для сохранения биоразнообразия.
«Если бы эффективность генного драйва была доказана и были бы механизмы безопасности, ограничивающие его применение, то вы бы оставили на острове несколько особей, чьи гены унаследовали бы другие особи в популяции», – говорит Дэвид Уилл, менеджер программы инноваций с Island Conservation – некоммерческая организация, деятельность которой направлена на предотвращение вымирания путем удаления с островов инвазивных видов. «В конце концов, у вас будет либо полностью мужское, либо полностью женское население, и популяция больше не сможет воспроизводить потомство».
Почти пятая часть поверхности Земли находится под угрозой нашествия растений и животных, и, хотя проблема носит глобальный характер, например, дикие свиньи сеют хаос на юге Соединенных Штатов и крылатки в Средиземном море, острова часто страдают сильнее всего. Глобальный масштаб проблемы покажет научная оценка ООН в 2023 году.
«Мы должны быть очень осторожны», – говорит Остин Берт, профессор эволюционной генетики в Имперском колледже Лондона, который исследует, как можно использовать генный драйв для искоренения малярии среди популяций комаров. «Если вы, например, преследуете мышей и нацелены на мышей на острове, вам нужно убедиться, что ни одна из этих модифицированных мышей не покинула остров, чтобы причинить вред населению материка».
В июле ученые объявили, что они успешно уничтожили популяцию малярийных комаров с помощью генного привода в лабораторных условиях, что повысило вероятность того, что в следующем десятилетии самоуничтожающиеся комары будут выпущены в дикую природу.
Кент Редфорд, председатель Целевой группы МСОП по синтетической биологии, который руководил оценкой использования синтетической биологии в охране природы, сказал, что в этой области существуют явные риски и возможности, но необходимы дальнейшие исследования.
«Ни один из этих генетических инструментов никогда не станет панацеей. Я также не думаю, что они когда-либо заменят существующие инструменты », – говорит Редфорд, добавляя:« Есть надежда – и я подчеркиваю надежду, – что сконструированные генные драйвы могут эффективно уменьшить размеры популяции чужеродных инвазивных видов с очень ограниченным воздействием на другие виды.
