14/12/2022
0В борьбе с изменением климата не существует единственной серебряной пули и нам явно понадобится помощь природы, чтобы обратить вспять антропогенную передозировку атмосферных парниковых газов на Земле. Деревья часто используются в качестве примера наиболее перспективных организмов для этой работы, поскольку они могут поглощать много CO 2 и хранить углерод в своих древесных тканях в течение десятилетий или даже столетий.
Напротив, крупные травоядные, такие как слоны, которые обдирают ветки, вытаптываю всходы и даже вырывают с корнем взрослые деревья, кажутся врагами.
Но в статье 2022 года , опубликованной в журнале Current Biology , команда экологов настаивает на своем.
Общее количество углерода, хранящегося во всех телах всех млекопитающих и птиц на Земле, ничтожно мало, они признают, что оно составляет всего около 9 миллионов метрических тонн, что эквивалентно накоплению углерода всего за восемь часов выбросов человеком ископаемого топлива. Но исследователи отмечают, что крупные дикие травоядные, перемещающиеся по природным территориям, часто делают вещи, которые могут уменьшить глобальное потепление, с помощью различных механизмов.
«Они помогают предотвратить пожары, уменьшают количество солнечного тепла, поглощаемого поверхностью Земли, и вносят большой вклад в долгосрочное хранение углерода в почве», — объясняет ведущий автор исследования специалист по экосистемам из Оксфордского университета Ядвиндер Малхи. Это означает, что слоны, антилопы гну и другие крупные травоядные могут помогать, а не мешать нашим усилиям по хранению углерода.
На первый взгляд, лесные деревья выглядят надежным местом для хранения углерода. Но по мере того, как аномальная жара и засухи становятся все более распространенными, эта растительность становится все более уязвимой для пожаров, которые быстро выбрасывают поглощенный растениями углерод обратно в атмосферу.
Крупные травоядные могут уменьшить эту опасность, подавив пожары. «Поедая растительный материал, который в противном случае мог бы служить топливом, крупные животные делают пожары менее вероятными и менее сильными, даже в таких местах, как саванны, где огонь возникает естественным образом», — говорит эколог и соавтор исследования Йенс-Кристиан Свеннинг из датского Орхусского университета.
Кроме того, большая часть углерода, хранящегося в растительности, поедаемой крупными дикими травоядными, быстро возвращается в почву в виде навоза, который вскоре разлагается. Надежно хранящийся под землей, этот углерод остается на месте даже перед лицом пожаров, которые сметают растительность.
«Кроме того, этот углерод может повысить продуктивность почвы, позволяя многим новым растениям расти и поглощать больше CO 2 », — отмечает Свеннинг. « Недавние исследования показывают, что выпас сдиких травоядных может стимулировать высвобождение веществ из корней, которые стабилизируют углерод в почве».
Этот процесс можно наблюдать в Серенгети в Восточной Африке. Ученые подсчитали , что, когда популяции антилоп гну восстановились после вирусной эпидемии 1960-х годов, предотвращение выбросов от пожаров, наряду с дополнительным запасом углерода, хранящимся под землей, позволило обширным пастбищам поглощать больше углерода, чем выделять достаточно, чтобы практически компенсировать ежегодные выбросы от использования ископаемого топлива в Восточной Африке.
К сожалению, повторение успешной истории связывания углерода в африканском заповеднике Серенгети может оказаться сложной задачей, поскольку во многих районах исчезли крупные дикие животные. По оценкам, в период с 1970 по 2005 год их количество в охраняемых районах Африки сократилось на 59% , и вряд ли с тех пор они значительно восстановились. Например, большинство популяций африканских саванных слонов в настоящее время существуют с расчетной плотностью менее четверти той, которую могли бы поддерживать их экосистемы. Ситуация на азиатских пастбищах, где эпидемии уничтожили сотни тысяч сайгаков, вероятно, еще более ужасна.
Однако не все крупные млекопитающие одинаковы, когда речь идет о хранении или выбросах углерода. Во многом роль крупных травоядных зависит от того, как они переваривают пищу. Замена крупных диких животных саванны, таких как слоны, носороги и зебры (все ферментеры задней кишки с простым желудком) жвачным скотом (особенно крупным рогатым скотом, который выделяет гораздо больше метана из своих многокамерных желудков) может более чем удвоить выбросы метана в странах к югу от Сахары примерно с 3,4 до 8,9 млн метрических тонн в год . В краткосрочной перспективе метан является гораздо более сильным парниковым газом, чем CO 2 . В первые 20 лет после выброса он улавливает примерно в 80 раз больше тепла, чем CO 2 . (За 100 лет это примерно в 25 раз больше.)
Один только этот факт является веским аргументом в пользу энергичной программы по восстановлению крупных популяций диких травоядных в их экосистемах.
Желаемые нарушения
В тропиках крупные пасущиеся животные, такие как слоны, могут сваливать деревья и создавать поляны, из-за чего в краткосрочной перспективе они могут показаться разрушительными для лесов. Но те же самые травоядные едят плоды с больших деревьев и оставляют семена в богатых кучах навоза, позволяя новым саженцам вырастать на прогалинах.
«Многие деревья в тропических лесах приспособлены к распространению семян животными », — отмечает Свеннинг. «Есть виды деревьев, которые в части размножения полностью зависят от носорогов, слонов или тапиров . Также очень важны крупные птицы и обезьяны, численность которых во многих регионах сокращается из-за чрезмерной охоты».
Крупные животные могут помогать деревьям различных видов «мигрировать» — распространяя семена в места, где их. раньше их не существовало, добавляет он, но где условия для данных видов могут улучшиться по мере того, как Земля становится теплее. В недавнем исследовании , проведенном в журнале Science , Свеннинг и его коллеги подсчитали, что сокращение числа диких животных, питающихся фруктами, во всем мире примерно на 60% уменьшило способность растений перемещаться вместе с климатически комфортной для них зоной роста.
По словам Свеннинга, даже там, где крупные животные просто нарушают растительность, поедая или вырывая растения с корнем, они все равно могут помочь сделать экосистемы более устойчивыми перед лицом изменения климата. Их выпас, вытаптывание и дефекация могут помочь различным видам растений найти свою нишу. Это может превратить монотонные участки растительности в биоразнообразные ландшафты, увеличивая вероятность того, что по крайней мере некоторые из них будут процветать в меняющемся климате.
Вернёте стада, – измените альбедо
Умеренные и тропические леса и луга — не единственные примеры экосистем, в которых связыванию углерода могут способствовать крупные травоядные.
Новое исследование , опубликованное в Science , сообщает, что в засушливых районах, где испарение воды, как правило, превышает количество осадков, районы с большим разнообразием травоядных млекопитающих, как правило, накапливают больше углерода в почве. Когда нагрузка на пастбища высока, районы с большим разнообразием пастбищ, как правило, имеют больше биомассы надземных растений. При низкой пастбищной нагрузке качество корма часто выше.
В Арктике крупные травоядные помогают контролировать древесные растения, не позволяя им неуклонно распространяться на север по мере повышения температуры в регионе, помогая сдерживать изменение климата.
Это связано с тем, что кустарники и деревья темнее и поглощают больше солнечного тепла, чем заснеженная тундра, которая отражает больше солнечного света обратно в космос, пояснил Малхи. По мере потепления в Арктике растительность расширяет свой ареал и еще больше повышает температуру, вызывая таяние большей части вечной мерзлоты и высвобождение большего количества накопленного углерода в атмосферу, что еще больше увеличивает потепление. Подсчитано , что вымирание крупных травоядных млекопитающих, таких как мамонты, могло привести к повышению температуры в Сибири и Берингии на 1° по Цельсию (1,8° по Фаренгейту) .
Там, где сегодня живут местные или повторно интродуцированные крупные животные, такие как овцебыки, они низко подстригают кусты, уменьшая поглощение солнечной энергии.
Кроме того, говорит Малхи, эти животные защищают вечную мерзлоту, уплотняя снег копытами, уменьшая его изолирующий эффект и повышая вероятность того, что температура почвы останется ниже нуля. Это важно, поскольку мерзлая почва содержит много богатого углеродом материала, который, если бы он растаял и разложился, выделил бы огромное количество парниковых газов.
В 2019 году Мали и его коллеги попытались рассчитать стоимость значительного увеличения популяции бизонов, лошадей и северных оленей в северной Сибири, чтобы изучить, как это может увеличить накопление углерода. Но сначала помешал COVID-19, а потом российская война на Украине. «У нас был проект, финансируемый для того, чтобы заниматься наукой, — рассказывает Малхи. Но «мы приостановили его из-за ситуации в регионе исследований. Если и когда политическая ситуация нормализуется, мы попытаемся получить некоторые из этих измерений».
Наука будущего: связь биоразнообразия и изменения климата
Мали и Свеннинг убедительно доказывают, что защита крупных травоядных и других диких животных будет иметь первостепенное значение для поддержания здоровых экосистем, от которых мы зависим, чтобы смягчить нынешний кризис биоразнообразия и климата. Безусловно, что усилия человечества по борьбе с первым, скорее всего, принесут пользу и второму, говорит Малхи.
«С помощью всего нескольких процентов бюджета, который в настоящее время доступен для смягчения последствий изменения климата и адаптации, мы могли бы расширить существующие усилия по сохранению, а также восстановить крупных животных там, где они исчезли», — утверждает Малхи.
Почвовед Пит Смит из Абердинского университета в Шотландии, который не участвовал ни в одном из ранее упомянутых исследований, но был соавтором недавней научной работы, показывающей, что увеличение биоразнообразия может принести климатические выгоды, согласен с тем, что эти два кризиса следует решать вместе, и что крупные дикие животные играют важную роль. «Реинтродукция крупных животных может быть вариантом в некоторых областях, но, безусловно, сохранение оставшихся диких животных, которые у нас все еще есть, должно быть первоочередной задачей. Гораздо лучше предотвратить разрушение жизненно важных мест обитания, чем уничтожить их, а затем пытаться воссоздать», — сказал Смит.
Важно отметить, говорит Мали, что подобные природные климатические решения могут быть эффективными только в том случае, если они учитывают интересы местных жителей. «Основанные на природе управленческие решения приносят пользу биоразнообразию только в том случае, если вовлекают в процесс защиты местные сообщества и защищают их права. В прошлом природоохранная деятельность включала в себя захват земель, и изгнание местных жителей из их традиционных районов охоты, рыбалки и сбора даров природы. Это порождал протесты и мешало прогрессу, чего можно избежать при обеспечении участия в природоохранных процессах местного сообщества ».
Свеннинг соглашается: «За всю историю охраны природы многие бедняки и меньшинства были изгнаны. Если мы реализуем решения, основанные на природе, мы должны быть уверены, что не делаем это несправедливым образом. Я полностью верю, что это возможно». Опыт Свеннинга в области устойчивого развития масаи в Кении убедил его в том, что защита экосистем не должна удалять людей с земли, а должна «находить способы, при которых люди могут сосуществовать с дикой природой».
Некоторые из этих природоохранных конфликтов могут в конечном итоге разрешиться сами собой, считает Свеннинг: «Одной из основных тенденций в мире является урбанизация, когда многие люди добровольно переезжают в города», что оставляет больше возможностей для восстановления. Точно так же, добавляет он, «если мы перейдем к более устойчивому производству продуктов питания и потреблению гораздо большего количества продуктов растительного происхождения, это также предоставит много возможностей для сохранения и восстановления».
Изображение баннера: Антилопы гну в саваннах восточной Африки. Ученые подсчитали, что, когда популяции антилоп гну в Серенгети восстановились после вирусной эпидемии в 1960-х годах, предотвращение выбросов от пожаров и дополнительный запас углерода под землей позволили этому району поглощать больше углерода, чем он выделял — на самом деле его достаточно, чтобы примерно равняться Ежегодные выбросы углерода в Восточной Африке от использования ископаемого топлива. Изображение JanMcCarthy через Pixabay (общественное достояние).
Связанное чтение:
Цитаты :
Малхи, Ю., Ландер, Т., Ле Ру, Э., Стивенс, Н., Масиас-Фаурия, М., Веддинг, Л.,… Канни, С. (2022). Роль крупных диких животных в смягчении последствий изменения климата и адаптации. Текущая биология , 32 (4), R181-R196. дои:
Кристенсен, Дж. А., Свеннинг, Дж.-К., Георгиу, К., и Мали, Ю. (2022). Могут ли крупные травоядные увеличить устойчивость углерода в экосистеме? Тенденции в экологии и эволюции , 37 (2), 117-128. дои: 10.1016/j.tree.2021.09.006
Холдо, Р.М., Синклер, А.Р., Добсон, А.П., Мецгер, К.Л., Болкер, Б.М., Ричи, М.Э., и Холт, Р.Д. (2009). Опосредованный болезнью трофический каскад в Серенгети и его последствия для экосистемы C. PLOS Biology , 7 (9), e1000210. doi: 10.1371/journal.pbio.1000210
Шмитц, О. Дж., Раймонд, П. А., Эстес, Дж. А., Курц, В. А., Холтгрив, Г. В., Ричи, М. Е., … Уилмерс, К. С. (2014). Анимация углеродного цикла. Экосистемы, 17 (2), 344-359. doi: 10.1007/s10021-013-9715-7
Крейги, И.Д., Бэйли, Дж.Э.М., Балмфорд, А., Карбоун, К., Коллен, Б., Грин, Р.Э., и Хаттон, Дж.М. (2010). Популяция крупных млекопитающих в охраняемых районах Африки сокращается. Биологическая консервация , 143 (9), 2221-2228. doi: 10.1016/j.biocon.2010.06.007
Робсон, А.С., Тримбл, М.Дж., Пурдон, А., Янг-Овертон, К.Д., Пимм, С.Л., и ван Аарде, Р.Дж. (2017). Численность слонов в саванне составляет лишь четверть их ожидаемых значений. PLOS ONE , 12 (4), e0175942. doi: 10.1371/journal.pone.0175942
Хемпсон, Г.П., Арчибальд, С., и Бонд, В.Дж. (2017). Последствия замены диких животных домашним скотом в Африке. Научные отчеты , 7 (1), 17196. doi: 10.1038/s41598-017-17348-4
Фрике, ЕС, Ордонез, А., Роджерс, Х.С., и Свеннинг, Дж.-К. (2022). Влияние дефаунации на способность растений отслеживать изменение климата. Наука , 375 (6577), 210-214. doi: 10.1126/science.abk3510
Маэстре, Ф.Т., Ле Багус-Пинге, Ю., Дельгадо-Бакеризо, М., Элдридж, Д.Дж., Саиз, Х., Бердуго, М., … Гросс, Н. (2022) Выпас скота и предоставление экосистемных услуг в засушливых районах мира. Наука, 378 (6622), 915-290. doi: 10.1126/science.abq4062
Даути, К.Э., Вольф, А., и Филд, К.Б. (2010). Биофизическая обратная связь между вымиранием плейстоценовой мегафауны и климатом: первое глобальное потепление, вызванное деятельностью человека? Письма геофизических исследований , 37 (15). дои: 10.1029/2010GL043985
Бир, К., Зимов, Н., Олофссон, Дж., Порада, П., и Зимов, С. (2020). Защита многолетнемерзлых грунтов от оттаивания за счет увеличения плотности растительноядных. Научные отчеты , 10 (1), 4170. doi: 10.1038/s41598-020-60938-y
Масиас-Фаурия, М., Джепсон, П., Зимов, Н., и Мали, Ю. (2020). Экологическая инженерия плейстоценовой арктической мегафауны как естественное климатическое решение? Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences , 375 (1794), 20190122. doi: 10.1098/rstb.2019.0122
Шин, Ю.-Дж., Мидгли, Г.Ф., Арчер, ERM, Арнет, А., Барнс, ДКА, Чан, Л., … Смит, П. (2022). Действия по прекращению утраты биоразнообразия обычно идут на пользу климату. Биология глобальных изменений , 28 (9), 2846-2874. дои: 10.1111/gcb.16109
