Здоровье экосистемы – это метафора, используемая для описания состояния экосистемы . [1] [2] Состояние экосистемы может меняться в результате пожара, наводнения , засухи , вымирания , инвазивных видов , изменения климата , добычи полезных ископаемых , рыболовства , сельского хозяйства или лесозаготовок , разливов химических веществ и множества других причин. Не существует общепринятого критерия здоровой экосистемы [3] , скорее, видимое состояние здоровья экосистемы может варьироваться в зависимости от того, какие показатели здоровья используются при его оценке [4] и какие общественные устремления определяют эту оценку. Сторонники метафоры здоровья аргументируют ее простоту как инструмента коммуникации. «Политикам и общественности нужны простые и понятные концепции, такие как здоровье». [5] Некоторые критики [6] обеспокоены тем, что здоровье экосистемы, «конструкция, нагруженная ценностями», может «выдаваться за науку ничего не подозревающим политикам и общественности». [7] Однако этот термин часто используется для описания состояния экосистем во всем мире, а также для их сохранения и управления. Например, научные журналы и ООН часто используют термины планетарное и экосистемное здоровье, как, например, недавний журнал The Lancet Planetary Health.
Метафора здоровья применительно к окружающей среде используется, по крайней мере, с начала 1800-х годов [8] [9] , а великий американский защитник природы Альдо Леопольд (1887–1948) метафорически говорил о здоровье земли, земельной болезни, увечьях и насилии, описывая практики землепользования. [10] Термин «управление экосистемой» используется как минимум с 1950-х годов. [11] Термин «здоровье экосистемы» получил широкое распространение в экологической литературе как общая метафора, означающая что-то хорошее, [12] и как цель качества окружающей среды при полевых оценках рек, [13] озер, [14] морей, [15] и леса. [16]
Однако недавно эта метафора стала предметом количественной формулировки [17] с использованием концепций сложных систем, таких как критичность, что означает, что здоровая экосистема находится в своего рода балансе между адаптивностью (случайностью) и устойчивостью (порядком). Тем не менее, универсальность критичности все еще находится на стадии изучения и известна как гипотеза критичности, которая утверждает, что системы в динамическом режиме, переключающемся между порядком и беспорядком, достигают высочайшего уровня вычислительных возможностей и достигают оптимального компромисса между надежностью и гибкостью. . Недавние результаты в клеточной и эволюционной биологии, нейробиологии и информатике вызывают большой интерес к гипотезе критичности, подчеркивая ее роль как жизнеспособного кандидата на общий закон в области адаптивных сложных систем (см. [18] и ссылки в ней).
Термин «здоровье экосистемы» использовался для обозначения некоторого набора экологических целей, которые считались желательными. [19] Широко цитируемая статья Эдварда Грамбина [20] «Что такое управление экосистемой?» изучил литературу по управлению экосистемами и здоровью экосистем и обобщил часто встречающиеся формулировки целей: [ нужна ссылка ]
Грамбин описывает каждую из этих целей как «заявление о ценностях» и подчеркивает роль человеческих ценностей в установлении целей управления экосистемами.
Самая спорная цель, упомянутая в опросе, — приспособить людей. «Мы заметили, что когда группы заинтересованных сторон работают над определением... концепций, это приводит к спорам о том, следует ли уделять особое внимание здоровью экосистем или благополучию человека... То, является ли приоритетом экосистемы или люди, сильно влияет на оценку заинтересованными сторонами желаемых экологических показателей. и социальные государства». [21] и, например: «Для некоторых волки имеют решающее значение для здоровья экосистем и являются важной частью природы, для других они являются символом злоупотреблений правительства, угрожающих их средствам существования и культурным ценностям». [22]
Измерение здоровья экосистемы требует обширного отбора проб окружающей среды, ориентированного на достижение цели. Например, на общественном форуме была разработана концепция здоровья экосистемы озера Верхнее , а также подготовлен ряд задач по защите среды обитания и поддержанию популяций около 70 местных видов рыб. [23] Для бассейна Великих озер был разработан набор из 80 показателей здоровья озер, включая мониторинг местных видов рыб, экзотических видов, уровня воды, уровней фосфора, токсичных химикатов, фитопланктона , зоопланктона , загрязнителей рыбных тканей и т. д. [24] Некоторые авторы попытались дать широкое определение здоровья экосистемы, например, определить здоровое историческое состояние экосистемы «до начала антропогенного стресса ». [25] Трудность заключается в том, что исторический состав многих измененных человеком экосистем неизвестен или непознаваем. Кроме того, записи окаменелостей и пыльцы показывают, что виды, населяющие экосистему, меняются во времени, поэтому трудно определить один моментальный снимок как оптимальный или «здоровый». [26]
Часто цитируемое широкое определение гласит, что здоровая экосистема имеет три атрибута:
Хотя это отражает важные свойства экосистемы, обобщение неуловимо, поскольку эти свойства не обязательно совпадают по природе. Например, не обязательно существует четкая и последовательная связь между продуктивностью и видовым богатством. [27] Точно так же взаимосвязь между устойчивостью и разнообразием сложна, и стабильность экосистемы может зависеть от одного или нескольких видов, а не от общего разнообразия. [28] А некоторые нежелательные экосистемы очень продуктивны. [29]
«Устойчивость сама по себе нежелательна. Могут существовать очень устойчивые состояния экосистем, которые очень нежелательны с некоторых точек зрения человека, например, коралловые рифы с преобладанием водорослей ». [12] Экологическая устойчивость – это «способность», которая варьируется в зависимости от того, какие свойства экосистемы подлежат изучению, а также от того, какие виды нарушений рассматриваются и как они должны быть оценены количественно. Подходы к его оценке «сталкиваются с высокой степенью неопределенности и по-прежнему требуют значительного объема эмпирических и теоретических исследований». [12]
Другие авторы искали численный индекс здоровья экосистемы, который позволил бы проводить количественные сравнения между экосистемами и внутри экосистем с течением времени. В одной из таких систем используются оценки трех упомянутых выше свойств: Здоровье = жизнеспособность системы x организация системы x устойчивость системы . [30] Эколог Гленн Сутер утверждает, что в таких индексах используются «бессмысленные единицы», индексы «не имеют значения; их нельзя предсказать, поэтому они неприменимы к большинству проблем регулирования; они не имеют диагностической силы; эффекты одного компонента затмеваются». по реакциям других компонентов, а причина высокого или низкого значения индекса неизвестна». [31]
Показатели здоровья определяются целями заинтересованных сторон, которые определяют определение экосистемы. Экосистема — это абстракция. [32] [33] «Экосистемы не могут быть идентифицированы или обнаружены в природе. Вместо этого они должны быть ограничены наблюдателем. Это может быть сделано разными способами для одного и того же участка природы, в зависимости от конкретных точек зрения, представляющих интерес». [12]
Определение экосистемы определяет приемлемый диапазон изменчивости (эталонные условия) и определяет переменные измерения. Последние используются как индикаторы структуры и функционирования экосистемы и могут использоваться как индикаторы «здоровья». [ нужна цитата ]
Индикатор – это переменная, такая как химическое или биологическое свойство, которая при измерении используется для определения тенденций в другой (неизмеренной) переменной окружающей среды или группе неизмеренных переменных (индиканд). Например, рост смертности канареек на угольной шахте является показателем повышения уровня угарного газа . Повышение уровня хлорофилла-а в озере может сигнализировать об эвтрофикации . [34]
В оценках экосистем используются два вида индикаторов: описательные индикаторы и нормативные индикаторы. «Индикаторы могут использоваться описательно для научных целей или нормативно для политических целей». [35]
В описательном смысле высокий уровень хлорофилла-а является индикатором эвтрофикации, но его также можно использовать в качестве индикатора здоровья экосистемы. Когда он используется в качестве нормативного показателя (здоровья), он указывает ранг по шкале здоровья, ранг, который может широко варьироваться в зависимости от социальных предпочтений относительно того, что желательно. Высокий уровень хлорофилла-а на естественных сукцессионных водно-болотных угодьях можно рассматривать как здоровый, тогда как антропогенные водно-болотные угодья с таким же значением показателя можно считать нездоровыми. [36]
Оценка состояния экосистем подвергалась критике за смешение двух типов экологических показателей. [35] [37] Показатель здоровья является нормативным показателем, и если его объединить с описательными показателями, «подразумевается, что нормативные значения могут быть измерены объективно, что, безусловно, неверно. Таким образом, читателю намекают на неявные ценности, и эта ситуация следует избегать». [35]
Сам процесс выбора индикаторов любого рода подвержен влиянию точки зрения наблюдателя [38] , а отделение целей от описаний пропагандируется как шаг к прозрачности: «Разделение описательных и нормативных индикаторов важно с точки зрения философии наука... Цели и ценности не могут быть выведены непосредственно из описаний... факт, который неоднократно подчеркивается в литературе по экологической этике... Следовательно, мы советуем всегда уточнять определение индикаторов и предлагаем четко отличать экологические индикаторы в науке от индикаторы политики, используемые для процессов принятия решений». [35]
А интеграция множества, возможно, противоречивых, нормативных показателей в единый показатель «здоровья экосистемы» является проблематичной. Используя 56 индикаторов, «определение состояния окружающей среды и комплексная оценка здоровья морских экосистем по-прежнему остается одной из важнейших задач в области экологии, исследований и управления морскими экосистемами» [39].
Еще одна проблема с индикаторами — их достоверность. Хорошие индикаторы должны иметь независимо подтвержденную высокую прогностическую ценность , то есть высокую чувствительность (высокая вероятность указания значительного изменения показателя) и высокую специфичность (низкая вероятность ошибочного указания изменения). Надежность различных показателей здоровья подвергается сомнению [40], и «какая комбинация измерений должна использоваться для оценки экосистем является предметом текущих научных дискуссий». [4] Большинство попыток определить экологические индикаторы были корреляционными , а не основанными на проспективном тестировании их прогностической ценности [41] , а процесс выбора многих индикаторов был основан на слабых доказательствах или отсутствовал в них. [42]
В некоторых случаях надежные индикаторы неизвестны: «Мы не обнаружили примеров беспозвоночных, успешно используемых в программах мониторинга [лесов]. Их богатство и численность гарантируют, что они играют значительную роль в функционировании экосистемы, но мешают сосредоточиться на нескольких ключевых видах». И «Обзоры подходов к мониторингу на основе видов показывают, что ни один вид, ни даже группа видов, не отражают точно целые сообщества. Понимание реакции одного вида может не дать надежных прогнозов о группе видов, даже если группа состоит из нескольких очень похожих видов». [43]
Компромисс между здоровьем человека и «здоровьем» природы был назван «парадоксом здоровья» [44] и показывает, как человеческие ценности влияют на восприятие здоровья экосистем. Здоровье человека выиграло от принесения в жертву «здоровья» диких экосистем, таких как демонтаж и запруживание диких долин, уничтожение водно- болотных угодий , кишащих комарами , отвод воды для орошения , превращение дикой природы в сельскохозяйственные угодья , вырубка леса и истребление тигров . киты, хорьки и волки . [ нужна цитата ]
Среди защитников природы и управляющих ресурсами возник резкий раскол [45] [46] по вопросу о том, следует ли «вернуть назад человеческое доминирование в биосфере» или принять его. [47] Эти две точки зрения были охарактеризованы как утилитарная и протекционистская. [48]
Утилитарный взгляд рассматривает здоровье и благополучие человека как критерии здоровья экосистемы. [49] Например, уничтожение водно-болотных угодий для борьбы с малярийными комарами «привело к улучшению состояния экосистем». [50] Протекционистская точка зрения рассматривает людей как инвазивный вид: «Если когда-либо и существовал вид, который квалифицировался как инвазивный вредитель, то это Homo sapiens » [33]
Сторонники утилитарной точки зрения утверждают, что «здоровые экосистемы характеризуются своей способностью поддерживать здоровые человеческие популяции» [1] и «здоровые экосистемы должны быть экономически жизнеспособными», поскольку именно «нездоровые» экосистемы, вероятно, приведут к увеличению загрязнение окружающей среды , инфекционные заболевания , пожары, наводнения, неурожаи и коллапс рыболовства. [51]
Протекционисты утверждают, что предоставление привилегий здоровью человека является конфликтом интересов, поскольку люди разрушили огромное количество экосистем для поддержания своего благосостояния, а болезни и паразитизм исторически являются нормой в доиндустриальной природе. [52] Болезни и паразиты способствуют функционированию экосистемы, стимулируя биоразнообразие и продуктивность, [53] а паразиты могут составлять значительную часть биомассы экосистемы. [54]
Сам выбор слова «здоровье» применительно к экологии был подвергнут сомнению как лишенный нейтральности в статье BioScience об ответственном использовании научного языка: «Некоторые защитники природы опасаются, что эти термины могут поддержать доминирование человека на планете... и могут усугубить меняющаяся когнитивная основа, в результате которой люди склонны привыкать к новым и часто деградировавшим экосистемам и, таким образом, забывать природу прошлого». [55]
Критика здоровья экосистем в основном направлена против неспособности сторонников четко отличить нормативное (политические предпочтения) измерение от описательного (научная информация) измерения и включает следующее:
Были предложены альтернативы термину «здоровье экосистемы», включая более нейтральные формулировки, такие как состояние экосистемы, [64] прогноз экосистемы и устойчивость экосистемы. [65] Другой альтернативой использованию метафоры здоровья является «точное и ясное выражение государственной политики и целей управления», использование дескрипторов среды обитания и реальных свойств экосистем. [31] [6] [2] Примером политического заявления является «Поддержание жизнеспособных естественных популяций дикой природы и экологических функций всегда имеет приоритет над любым использованием дикой природы человеком». [66] Примером цели является «Поддержание жизнеспособных популяций всех местных видов на месте». [20] Примером цели управления является «Поддержание самоподдерживающихся популяций озерного сига в пределах численности, наблюдавшейся в 1990-99 годах». [23]
Курт Джакс [12] представил формат оценки экосистемы, который позволяет избежать навязывания предвзятого представления о нормальности, позволяет избежать путаницы нормативного и описательного характера и уделяет серьезное внимание определению экосистемы. (1) Социальные цели экосистемы обсуждаются заинтересованными сторонами, (2) определяется функционирование экосистемы с упором на явления, имеющие отношение к целям заинтересованных сторон, (3) устанавливаются эталонные исходные условия и допустимые вариации системы, (4) переменные измерения выбираются для использования в качестве индикаторов, и (5) определяются временной и пространственный масштабы оценки.
Экологическое здоровье использовалось как медицинский термин для обозначения аллергии человека и множественной химической чувствительности [67] , а также как термин общественного здравоохранения для программ по изменению рисков для здоровья (диабет, ожирение, курение и т. д.). [68] [69] Само здоровье человека, если рассматривать его в самом широком смысле, рассматривается как имеющее экологическую основу. [70] Это также термин городского планирования в отношении «зеленых» городов (компостирование, переработка отходов), [71] и широко использовался в отношении различных экологических проблем, а также в качестве состояния экологических объектов, нарушенных человеком. [72] Целостность экосистемы подразумевает состояние экосистемы, подвергающейся минимальному воздействию человека. [72] Экоздоровье – это взаимосвязь здоровья человека с окружающей средой, включая влияние изменения климата, войн, производства продуктов питания, урбанизации, а также структуры и функций экосистем. [73] Управление экосистемами и управление на основе экосистем относятся к устойчивому управлению экосистемами и в некоторых случаях могут использовать термины «здоровье экосистемы» или «целостность экосистемы» в качестве цели. [74] Практика управления природными ресурсами развивалась по мере изменения социальных приоритетов и, как следствие, менялись и рабочие определения здоровья экосистем, а также общие цели управления. [75]