Экологические гибельные петли: почему коллапс экосистемы может произойти намного раньше, чем ожидалось

По всему миру тропические леса становятся саванной или сельскохозяйственными угодьями, саванна высыхает и превращается в пустыню, а ледяная тундра тает. Действительно, научные исследования зафиксировали подобные «сдвиги режима» в более чем 20 различных типах экосистем, где переломные моменты уже пройдены. Во всем мире более 20% экосистем находятся под угрозой сдвига или разрушения во что-то другое.

Эти коллапсы могут произойти раньше, чем вы думаете. Люди уже подвергают экосистемы давлению разными способами, которые мы называем стрессами. И если вы объедините эти стрессы с увеличением экстремальных погодных условий, вызванных климатом, дата пересечения этих переломных моментов может быть перенесена на целых 80%.

Это означает, что коллапс экосистемы, которого мы могли бы избежать до конца этого века, может произойти уже в ближайшие несколько десятилетий. Таков мрачный вывод нашего последнего исследования, опубликованного в Экологичность природы.

Рост населения, повышение экономического спроса и концентрация парниковых газов оказывают давление на экосистемы и ландшафты, чтобы обеспечить продовольствие и поддерживать ключевые услуги, такие как чистая вода. Количество экстремальных климатических явлений также увеличивается и будет только ухудшаться.

Что нас действительно беспокоит, так это то, что экстремальные климатические явления могут затронуть и без того нагруженные экосистемы, которые, в свою очередь, перенесут новые или повышенные стрессы на какую-то другую экосистему и так далее. Это означает, что одна разрушающаяся экосистема может иметь эффект домино для соседних экосистем через последовательные петли обратной связи: сценарий «экологической обреченной петли» с катастрофическими последствиями.

Сколько времени до коллапса?

В нашем новом исследовании мы хотели понять, какой стресс могут выдержать экосистемы, прежде чем они рухнут. Мы сделали это с помощью моделей — компьютерных программ, моделирующих, как экосистема будет работать в будущем и как она будет реагировать на изменения обстоятельств.

Мы использовали две общие экологические модели, представляющие леса и качество озерной воды, и две модели для конкретных мест, представляющие рыболовство в лагуне Чилика в восточном индийском штате Одиша и остров Пасхи (Рапа-Нуи) в Тихом океане. Обе последние две модели явно включают взаимодействие между деятельностью человека и природной средой.

Ключевой характеристикой каждой модели является наличие механизмов обратной связи, которые помогают поддерживать сбалансированность и стабильность системы, когда напряжения достаточно слабы, чтобы их можно было поглощать. Например, рыбаки на озере Чилика, как правило, предпочитают ловить взрослых рыб, пока их запасы в изобилии. Пока для размножения остается достаточно взрослых особей, это может быть стабильным.

Однако, когда стрессы больше не могут поглощаться, экосистема резко проходит точку невозврата — переломный момент — и разрушается. В Чилике это может происходить, когда рыбаки увеличивают вылов молоди рыбы во время дефицита, что еще больше подрывает возобновление рыбных запасов.

Мы использовали программное обеспечение для моделирования более 70 000 различных симуляций. Во всех четырех моделях сочетание стресса и экстремальных событий приблизило дату прогнозируемого переломного момента на 30-80%.

Это означает, что экосистема, которая, по прогнозам, рухнет в 2090-х годах из-за постепенного роста одного источника стресса, такого как глобальная температура, может, в худшем случае, рухнуть в 2030-х годах, если мы учтем другие проблемы, такие как экстремальные осадки. загрязнение или внезапный всплеск использования природных ресурсов.

Важно отметить, что около 15% разрушений экосистем в наших симуляциях произошло в результате новых стрессов или экстремальных явлений, в то время как основной стресс оставался постоянным. Другими словами, даже если мы верим, что обеспечиваем устойчивое управление экосистемами, поддерживая постоянный уровень основного стресса — например, регулируя вылов рыбы, — нам лучше следить за новыми стрессами и экстремальными явлениями.

Нет никаких экологических спасений

Предыдущие исследования предполагали, что преодоление переломных моментов в крупных экосистемах приведет к значительным издержкам, начиная со второй половины этого века. Но наши результаты показывают, что эти расходы могут произойти гораздо раньше.

Мы обнаружили, что скорость, с которой применяется стресс, жизненно важна для понимания коллапса системы, что, вероятно, имеет отношение и к неэкологическим системам. Действительно, увеличение скорости как новостного освещения, так и процессов мобильного банкинга в последнее время упоминается как повышающее риск краха банка. Как заметила журналист Джиллиан Тетт:

«Крах Silicon Valley Bank преподнес один ужасающий урок того, как технические инновации могут неожиданно изменить финансы (в данном случае за счет интенсификации цифрового стада). Недавние внезапные обвалы предлагают еще один. .»

Но на этом сравнение экологической и экономической систем заканчивается. Банки можно спасти, если правительства предоставят достаточный финансовый капитал для оказания помощи. Напротив, ни одно правительство не может предоставить немедленный природный капитал, необходимый для восстановления рухнувшей экосистемы.

Невозможно восстановить разрушенные экосистемы в разумные сроки. Экологической помощи нет. На финансовом жаргоне нам просто придется принять удар.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.