Брэдли Кардинале — американский эколог, биолог по охране природы, академик и исследователь. Он является заведующим кафедрой наук об экосистемах и менеджмента в Университете штата Пенсильвания. [1]
Работа Кардинале была сосредоточена на сохранении и восстановлении биоразнообразия в природных системах, а также на экологическом проектировании систем, созданных человеком, которые извлекают выгоду из биоразнообразия. [2] Он использует математические модели, лабораторные и полевые эксперименты, наблюдательные исследования природных экосистем и метаанализ существующих данных для изучения того, как деятельность человека влияет на биологическое разнообразие Земли, а также для защиты и управления видами, их экосистемами и услугами, которые они предоставляют обществу. Он написал более 120 научных работ, а также учебник по биологии сохранения . [3]
Кардинале — избранный член Американской ассоциации содействия развитию науки [ 4] и Экологического общества Америки [5] . В 2014 году агентство Thomson Reuters назвало Кардинале одним из самых влиятельных научных умов мира [6] .
Кардинале родился в Финиксе, штат Аризона , в 1969 году. Он учился в Университете штата Аризона , где в 1993 году получил степень бакалавра наук по биологии. [7]
Получив степень бакалавра, Кардинале продолжил обучение в Мичиганском государственном университете , где в 1996 году получил степень магистра наук в области рыболовства и дикой природы , где он помогал разрабатывать методы восстановления прибрежных водно-болотных угодий в районе Великих озер . Затем он получил степень доктора философии в области биологии в Мэрилендском университете в 2002 году, где руководил проектами, направленными на восстановление биоразнообразия и экосистемных процессов в деградировавших ручьях в Аппалачских горах . После получения степени доктора философии Кардинале прошел постдокторскую стажировку на кафедре зоологии в Висконсинском университете в Мадисоне . [8]
В 2005 году Кардинале присоединился к кафедре экологии, эволюции и морской биологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в качестве доцента, став доцентом в 2010 году. В 2011 году он покинул Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, чтобы присоединиться к Мичиганскому университету, где он стал полным профессором в 2015 году. Он занимал должность координатора Программы по охране окружающей среды в Мичиганском университете с 2012 по 2014 год. [9] Он покинул Мичиганский университет в 2021 году, чтобы присоединиться к Университету штата Пенсильвания в качестве заведующего кафедрой науки об экосистемах и управления ими. [1]
В 2013 году он был избран Национальной академией наук США в качестве одного из трех представителей США в инаугурационном Научном комитете инициативы ООН «Будущая Земля» . «Будущая Земля» была реорганизацией Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), которая объединила пять дисциплинарных программ по глобальным изменениям в единую многопрофильную исследовательскую программу. [10]
В период с 2009 по 2013 год Кардинале помог сформировать Национальную экологическую обсерваторию США (NEON), помогая с выбором основных водных участков и работая в Научном комитете Тихоокеанского юго-западного домена. Он также был со-ПИ с Уолтером Доддсом и Маргарет А. Палмер по предложению, которое создало Stream Observational and Experimental Network (STREON) — скоординированный набор национальных экспериментов по изменению климата, которые в конечном итоге были исключены из NEON в рамках бюджетных сокращений и дескопирования. [11]
Кардинале получил премию Хайнса для новых исследователей от Общества пресноводных наук в 2003 году. [12] Он также получил премию Бертона В. Барнса от Sierra Club в 2015 году за его лидерство в организации академических ученых в 13 государственных университетах Мичигана, чтобы выступить против антибиоразнообразного законодательства, которое было направлено на то, чтобы сделать государственные земли более доступными для фрекинга, лесозаготовок и добычи полезных ископаемых. Эти усилия в конечном итоге привели к тому, что губернатор Мичигана наложил вето на законодательство. [13]
В 2016 году Кардинале был назначен директором Кооперативного института исследований Великих озер (CIGLR). CIGLR является одним из 16 кооперативных институтов в США, которые финансируются NOAA для связи правительственных исследовательских лабораторий с университетскими партнерами, неправительственными организациями и частными деловыми партнерами, которые помогают им достигать своих целей в области исследований и разработок. [14]
Исследования Кардинале сосредоточены на сохранении и восстановлении биоразнообразия, а также на использовании экологического дизайна для улучшения экосистем, созданных человеком. Большая часть его работы была сосредоточена на управлении биоразнообразием в пресноводных местообитаниях (ручьи, озера, водно-болотные угодья), хотя он работал в таких разнообразных экосистемах, как луга, леса и водорослевые заросли. [15]
Работа лаборатории Кардинале получила широкое признание в популярных средствах массовой информации, что привело к многочисленным интервью на Национальном общественном радио США (NPR) [16] и освещению в Reuters [17] , British Broadcast Corporation (BBC) [18] и Canadian Broadcast Corporation (CBC) [19] .
Значительная часть исследований Кардинале была сосредоточена на разработке ключевого аргумента в пользу сохранения биоразнообразия, который заключается в том, что биоразнообразие является основой здоровой планеты. Его работа показала, что потеря биоразнообразия влияет на важные экологические процессы, которые необходимы для производительности и стабильности экосистем, а также товаров и услуг, которые они предоставляют людям. [20]
Кардинале и его коллеги разработали набор математических моделей для описания того, как биологические черты видов, взаимодействия между видами и структура целых пищевых сетей влияют на такие важные процессы, как первичное производство, разложение и круговорот питательных веществ. [21] [22] Он проверил предсказания этих моделей как в полевых, так и в лабораторных экспериментах, в первую очередь используя пресноводные организмы в качестве модельных систем. Его эксперименты были одними из первых, показавших, что биоразнообразие повышает эффективность и продуктивность экосистем за счет разделения ниш между видами, [23] и посредством фасилитационных взаимодействий, которые заставляют разнообразные сообщества быть больше, чем сумма их частей. [24] Долгое время предполагалось, что эти механизмы действуют в природе, но эмпирических доказательств не хватало.
Кардинале, пожалуй, наиболее известен своим лидерством в организации крупных синтезов данных, которые помогли достичь консенсуса относительно вероятных последствий утраты биоразнообразия для человечества. Он организовал многочисленные рабочие группы, финансируемые Национальным научным фондом США, Программой ООН по окружающей среде, Национальным центром экологического анализа и синтеза и Центром социально-экономического экологического синтеза. [25] [26] В этих рабочих группах Кардинале и его коллеги собрали обширные наборы данных тысяч экспериментов [27] и наблюдательных исследований [28] [29], которые количественно оценили, как изменения в биоразнообразии влияют на широкий спектр экологических процессов и экосистемных услуг для организмов, населяющих 30 биомов на 5 континентах. Их синтезы привели к публикации 15 формальных метаанализов.
В 2012 году Кардинале организовал и возглавил приглашенный обзор для специального выпуска Nature, посвященного 20-летию Рио-де-Жанейрского саммита Земли, в котором он и его коллеги обобщили более 1700 статей, в которых рассматривалось влияние биоразнообразия на 34 экосистемных товара и услуги. Этот синтез выявил замечательный уровень общности в том, как биоразнообразие влияет на функционирование экосистем Земли и услуги, которые они предоставляют обществу. [30]
Кардинале также провел значительные исследования по восстановлению экосистем и их биоразнообразия. Во время своих ранних аспирантских исследований Кардинале работал над восстановлением прибрежных водно-болотных угодий Великих озер в озере Гурон, которые были осушены для сельского хозяйства. [31] Он показал, что после восстановления гидрологического соединения растительность осушенных водно-болотных угодий может быть восстановлена из существующих семенных банков, которые пережили почти сто лет земледелия на сельскохозяйственных почвах. Он также показал, что определенные формы зарыбления и увеличения могут помочь восстановить естественные сообщества беспозвоночных, которые формируют основу пищевых цепей водно-болотных угодий. [32]
Позже, в своей аспирантуре, Кардинале обратил внимание на восстановление ручьев, где он экспериментально проверил общие методы, которые используются для восстановления ручьев в Аппалачских горах на востоке Соединенных Штатов. Его работа помогла определить, какие методы статистически улучшают восстановление биоразнообразия и важных экологических процессов, и какие методы имеют самые высокие показатели успеха для восстановления. [33]
В начале 2010-х годов Кардинале работал над совместными проектами с биологами и геоморфологами, чтобы оценить успешность добавления гравия в восстановление нерестилищ исчезающего лосося чавычи. Работая на восстановленном участке реки Мерсед в центральной Калифорнии, он и его студенты продемонстрировали, что добавление гравия на самом деле улучшает нерестилища чавычи. [34] [35] Но эта практика также приводит к аномально подвижным руслам, которые могут повредить икру лососевых, сократить численность и изменить состав пищевых объектов, а также изменить скорость кормления, выживаемость и рост местных рыб, включая молодь лосося, которая вылупляется из нерестилищ. [36] [37]
В 2017 году Кардинале основал Кооперативный институт исследований Великих озер (CIGLR), который объединяет академические учреждения с государственными учреждениями и частным бизнесом, которые работают вместе над достижением устойчивого использования Великих озер. [38] При финансировании от NOAA и Инициативы по восстановлению Великих озер CIGLR и его более 40 научных сотрудников работали над восстановлением проблемных территорий Великих озер, восстановлением среды обитания прибрежных рыб, управлением инвазивными видами и восстановлением прибрежных зон, пострадавших от вредоносного цветения водорослей и гипоксии. [39]
Последняя часть исследовательской программы Кардинале лежит на стыке экологии и инженерии, где он использовал принципы экологического проектирования для повышения эффективности и устойчивости созданных человеком экосистем. Он провел ряд экспериментов и опубликовал несколько ключевых статей, показывающих, что состав видов в биологических сообществах можно манипулировать для максимального удаления загрязняющих веществ из пресной воды. В 2011 году он опубликовал статью в Nature, показывающую, что ручьи, которым удалось максимизировать биоразнообразие водорослей, более эффективны в удалении питательных загрязняющих веществ, таких как нитраты, из воды, чем менее разнообразные системы. [40] Вскоре после этого он расширил эту работу, чтобы рассмотреть новые загрязняющие вещества, и показал, что определенные комбинации видов можно манипулировать для максимального удаления наночастиц диоксида титана из речной воды. [41]
Кардинале также исследовал, как биологические сообщества могут быть спроектированы для максимального контроля эрозии и минимизации потери осадков со дна ручьев и берегов рек. Он и его исследовательская группа показали, что увеличение разнообразия растений местной растительности вдоль берегов ручьев создает сложные корневые системы, которые помогают снизить вероятность осыпания и обрушения берегов. [42] [43] Кроме того, они показали, что мелкие насекомые, живущие на дне ручьев, могут связывать камни вместе, когда они плетут сети для строительства своих домов, и эти сети значительно снижают вероятность эрозии русла ручья во время наводнений. [44] [45]
С 2013 года Кардинале изучает, как экологическое проектирование может быть использовано для повышения эффективности и устойчивости водорослевых биотопливных систем. [46] Он и его лабораторная группа показали, что определенные комбинации видов могут максимизировать производство водорослевого сырья, и что комбинации видов могут быть разработаны таким образом, чтобы они были взаимодополняющими при переработке дорогостоящих удобрений, которые используются для выращивания водорослей в открытых прудах. [47] Кроме того, он показал, что гнездование взаимодополняющих видов в более разнообразных сообществах водорослей может помочь облегчить проблемы, связанные с патогенами, паразитами и хищниками, которые часто вызывают крах сырья. [48]