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 , земледелия или лесозаготовок , разливов химикатов и множества других причин. Не существует общепринятого эталона для здоровой экосистемы, [3] скорее, видимое состояние здоровья экосистемы может меняться в зависимости от того, какие показатели здоровья используются при ее оценке [4] и какие общественные устремления движут оценкой. Сторонники метафоры здоровья утверждают, что она простота как инструмент коммуникации. «Политикам и общественности нужны простые, понятные концепции, такие как здоровье». [5] Некоторые критики [6] опасаются, что здоровье экосистемы, «конструкт, нагруженный ценностями», может быть «выдано за науку ничего не подозревающим политикам и общественности». [7] Однако этот термин часто используется для описания состояния экосистем во всем мире, а также в области сохранения и управления. Например, научные журналы и ООН часто используют термины «планетарное здоровье» и «здоровье экосистемы», как, например, в недавнем журнале The Lancet Planetary Health.
Метафора здоровья, применяемая к окружающей среде, используется по крайней мере с начала 1800-х годов [8] [9] , а великий американский защитник окружающей среды Альдо Леопольд (1887–1948) метафорически говорил о здоровье земли, болезни земли, увечьях и насилии, описывая практику землепользования. [10] Термин «управление экосистемой» используется по крайней мере 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 лесов. [16]
Термин «здоровье экосистемы» использовался для обозначения некоторого набора экологических целей, которые считались желательными. [17] В часто цитируемой статье Эдварда Грамбайна [18] «Что такое управление экосистемой?» был проведен обзор литературы по управлению экосистемой и здоровью экосистемы, а также обобщены часто встречающиеся формулировки целей: [ необходима ссылка ]
Грамбин описывает каждую из этих целей как «ценностное заявление» и подчеркивает роль человеческих ценностей в постановке целей управления экосистемой.
Последняя цель, упомянутая в исследовании, размещение людей, является наиболее спорной. «Мы заметили, что когда группы заинтересованных сторон работают над определением ... видений, это приводит к спорам о том, следует ли подчеркивать здоровье экосистемы или благосостояние людей ... Является ли приоритет экосистем или людей приоритетом, в значительной степени влияет на оценку заинтересованных сторон желаемых экологических и социальных состояний». [19] и, например, «Для некоторых волки имеют решающее значение для здоровья экосистемы и являются неотъемлемой частью природы, для других они являются символом правительственного произвола, угрожающего их средствам к существованию и культурным ценностям». [20]
Измерение здоровья экосистемы требует обширного целенаправленного отбора проб окружающей среды. Например, видение здоровья экосистемы озера Верхнее было разработано общественным форумом, и был подготовлен ряд целей для защиты среды обитания и поддержания популяций около 70 местных видов рыб. [21] Для бассейна Великих озер был разработан набор из 80 показателей здоровья озера, включая мониторинг местных видов рыб, экзотических видов, уровней воды, уровней фосфора, токсичных химикатов, фитопланктона , зоопланктона , загрязняющих веществ в тканях рыб и т. д. [22] Некоторые авторы пытались дать широкие определения здоровья экосистемы, такие как оценка как здорового исторического состояния экосистемы «до начала антропогенного стресса ». [23] Трудность заключается в том, что исторический состав многих измененных человеком экосистем неизвестен или непознаваем. Кроме того, ископаемые и пыльцевые записи указывают на то, что виды, которые занимают экосистему, перетасовываются со временем, поэтому трудно идентифицировать один моментальный снимок времени как оптимальный или «здоровый». [24]
Широко распространенное определение гласит, что здоровая экосистема обладает тремя свойствами:
Хотя это охватывает существенные свойства экосистемы, обобщение неуловимо, поскольку эти свойства не обязательно ковариантны по своей природе. Например, не обязательно существует четкая или последовательная связь между производительностью и видовым богатством. [25] Аналогично, связь между устойчивостью и разнообразием сложна, и стабильность экосистемы может зависеть от одного или нескольких видов, а не от общего разнообразия. [26] А некоторые нежелательные экосистемы являются высокопродуктивными. [27] «Если видовое богатство является нашей главной нормативной целью, то мы должны еще быстрее преобразовать тропические леса Амазонки в пастбища». [28]
«Устойчивость нежелательна сама по себе. Могут быть высокоустойчивые состояния экосистем, которые очень нежелательны с некоторых человеческих точек зрения, например, коралловые рифы, в которых доминируют водоросли ». [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 их количественно оценивать. Подходы к ее оценке «сталкиваются с высокой степенью неопределенности и по-прежнему требуют значительного объема эмпирических и теоретических исследований». [12]
Другие авторы искали числовой индекс здоровья экосистемы, который позволил бы проводить количественные сравнения между экосистемами и внутри экосистем с течением времени. Одна из таких систем использует рейтинги трех свойств, упомянутых выше: Здоровье = сила системы x организация системы x устойчивость системы . [29] Эколог Гленн Сатер утверждает, что такие индексы используют «бессмысленные единицы», индексы «не имеют смысла; их нельзя предсказать, поэтому они неприменимы к большинству проблем регулирования; они не имеют диагностической силы; эффекты одного компонента затмеваются реакциями других компонентов, и причина высокого или низкого значения индекса неизвестна». [30]
«Другой способ измерения здоровья экосистемы» [31] заключается в использовании концепций сложных систем, таких как критичность, означающая, что здоровая экосистема находится в некотором равновесии между адаптивностью (хаотичностью) и устойчивостью (порядком). Тем не менее, универсальность критичности все еще изучается и известна как гипотеза критичности, которая утверждает, что системы в динамическом режиме, переключающиеся между порядком и беспорядком, достигают наивысшего уровня вычислительных возможностей и достигают оптимального компромисса между устойчивостью и гибкостью. Недавние результаты в клеточной и эволюционной биологии, нейронауке и информатике вызывают большой интерес к гипотезе критичности, подчеркивая ее роль как жизнеспособного кандидата на общий закон в области адаптивных сложных систем (см. [32] и ссылки в нем).
Показатели здоровья определяются целями заинтересованных сторон, которые определяют определение экосистемы. Экосистема — это абстракция. [33] [34] «Экосистемы не могут быть идентифицированы или обнаружены в природе. Вместо этого они должны быть разграничены наблюдателем. Это может быть сделано многими различными способами для одного и того же куска природы, в зависимости от конкретных перспектив интереса». [12]
Определение экосистемы определяет приемлемый диапазон изменчивости (референтные условия) и определяет переменные измерения. Последние используются как индикаторы структуры и функции экосистемы и могут использоваться как индикаторы «здоровья». [ необходима цитата ]
Индикатор — это переменная, например, химическое или биологическое свойство, которое при измерении используется для вывода тенденций в другой (неизмеренной) переменной окружающей среды или кластере неизмеренных переменных (индикандум). Например, рост смертности канареек в угольной шахте является индикатором повышения уровня оксида углерода . Повышение уровня хлорофилла-а в озере может сигнализировать об эвтрофикации . [35]
Оценки экосистем используют два вида индикаторов: описательные индикаторы и нормативные индикаторы. «Индикаторы могут использоваться описательно для научных целей или нормативно для политических целей». [36]
При использовании в описательном смысле высокий уровень хлорофилла-а является индикатором эвтрофикации, но его также можно использовать в качестве индикатора здоровья экосистемы. При использовании в качестве нормативного (здорового) индикатора он указывает на ранг по шкале здоровья, ранг, который может широко варьироваться в зависимости от общественных предпочтений относительно того, что желательно. Высокий уровень хлорофилла-а в естественном сукцессионном водно-болотном угодье может рассматриваться как здоровый, тогда как водно-болотное угодье, подвергшееся воздействию человека, с тем же значением индикатора может считаться нездоровым. [37]
Оценка здоровья экосистемы подвергалась критике за смешение двух типов экологических показателей. [36] [38] Индикатор здоровья является нормативным показателем, и если его смешивать с описательными показателями, «то это подразумевает, что нормативные значения могут быть измерены объективно, что, безусловно, не соответствует действительности. Таким образом, читателю внушаются неявные значения, а такой ситуации следует избегать». [36]
Сам процесс выбора индикаторов любого рода предвзят из-за точки зрения наблюдателя [39] , и отделение целей от описаний пропагандируется как шаг к прозрачности: «Отделение описательных и нормативных индикаторов имеет важное значение с точки зрения философии науки... Цели и ценности не могут быть выведены непосредственно из описаний... этот факт неоднократно подчеркивается в литературе по экологической этике... Поэтому мы советуем всегда уточнять определение индикаторов и предлагаем четко разграничивать экологические индикаторы в науке от политических индикаторов, используемых для процессов принятия решений». [36]
И интеграция множественных, возможно, конфликтующих, нормативных показателей в единый показатель «здоровья экосистемы» проблематична. Использование 56 показателей, «определение экологического статуса и оценка здоровья морских экосистем интегративным способом по-прежнему является одной из главных проблем в экологии, исследовании и управлении морскими экосистемами» [40]
Другая проблема с индикаторами — это валидность. Хорошие индикаторы должны иметь независимо подтвержденную высокую прогностическую ценность , то есть высокую чувствительность (высокую вероятность указания существенного изменения в индикандуме) и высокую специфичность (низкую вероятность ошибочного указания изменения). Надежность различных показателей здоровья была поставлена под сомнение [41], и «какая комбинация измерений должна использоваться для оценки экосистем — это предмет текущих научных дебатов». [4] Большинство попыток определить экологические индикаторы были корреляционными , а не выведенными из перспективного тестирования их прогностической ценности [42], и процесс выбора для многих индикаторов был основан на слабых доказательствах или отсутствовал в доказательствах. [43]
В некоторых случаях надежные индикаторы неизвестны: «Мы не нашли примеров успешного использования беспозвоночных в программах мониторинга [лесов]. Их богатство и обилие гарантируют, что они играют важную роль в функционировании экосистемы, но мешают сосредоточиться на нескольких ключевых видах». И «Обзоры подходов к мониторингу на основе видов показывают, что ни один отдельный вид, ни даже группа видов не отражают точно целые сообщества. Понимание реакции одного вида может не дать надежных прогнозов относительно группы видов, даже если группа состоит из нескольких очень похожих видов». [44]
Компромисс между здоровьем человека и «здоровьем» природы был назван «парадоксом здоровья» [45] , и он проливает свет на то, как человеческие ценности управляют восприятием здоровья экосистемы. Здоровье человека выиграло от принесения в жертву «здоровья» диких экосистем, например, путем демонтажа и строительства плотин в диких долинах, уничтожения водно-болотных угодий , кишащих комарами , отвода воды для орошения , превращения дикой природы в сельскохозяйственные угодья , вырубки леса и истребления тигров , китов , хорьков и волков . [ необходима ссылка ]
Среди защитников природы и управляющих ресурсами произошел резкий раскол [46] [47] по вопросу о том, следует ли «возвращать господство человека над биосферой» или же принять его. [48] Эти две точки зрения характеризуются как утилитаристская и протекционистская. [49]
Утилитаристский взгляд рассматривает здоровье и благополучие человека как критерии здоровья экосистемы. [50] Например, уничтожение водно-болотных угодий для борьбы с малярийными комарами «привело к улучшению здоровья экосистемы». [ 51] Протекционистский взгляд рассматривает людей как инвазивный вид: «Если когда-либо и существовал вид, который можно было бы квалифицировать как инвазивный вредитель, то это Homo sapiens » [34].
Сторонники утилитаристского взгляда утверждают, что «здоровые экосистемы характеризуются своей способностью поддерживать здоровое население» [1] и «здоровые экосистемы должны быть экономически жизнеспособными», поскольку именно «нездоровые» экосистемы, скорее всего, приведут к росту загрязнения , инфекционным заболеваниям , пожарам, наводнениям, неурожаям и краху рыболовства. [52]
Протекционисты утверждают, что привилегированность здоровья человека является конфликтом интересов , поскольку люди разрушили огромное количество экосистем, чтобы сохранить свое благополучие, а болезни и паразитизм исторически были нормой в доиндустриальной природе. [53] Болезни и паразиты способствуют функционированию экосистем, стимулируя биоразнообразие и производительность, [54] а паразиты могут составлять значительную часть биомассы экосистемы. [55]
Сам выбор слова «здоровье» применительно к экологии был подвергнут сомнению как лишенный нейтралитета в статье журнала BioScience об ответственном использовании научного языка: «Некоторые защитники окружающей среды опасаются, что эти термины могут одобрять господство человека на планете... и могут усугубить смещение когнитивной основы, в результате чего люди склонны привыкать к новым и часто деградировавшим экосистемам и, таким образом, забывать природу прошлого». [56]
Критика здоровья экосистемы в основном направлена на неспособность сторонников четко разграничить нормативное (политические предпочтения) измерение от описательного (научная информация) измерения и включает в себя следующее:
Были предложены альтернативы термину «здоровье экосистемы», включая более нейтральный язык, такой как статус экосистемы, [67] прогноз экосистемы и устойчивость экосистемы. [68] Другая альтернатива использованию метафоры здоровья — «точно и ясно выразить государственную политику и цель управления», использовать дескрипторы среды обитания и реальные свойства экосистем. [30] [6] [2] Примером заявления о политике является «Поддержание жизнеспособных естественных популяций диких животных и экологических функций всегда имеет приоритет над любым использованием диких животных человеком». [69] Примером цели является «Поддержание жизнеспособных популяций всех местных видов in situ». [18] Примером цели управления является «Поддержание самоподдерживающихся популяций озерной белой рыбы в пределах численности, наблюдавшейся в 1990-99 годах». [21]
Курт Джекс [12] представил формат оценки экосистемы, который избегает навязывания предвзятого понятия нормальности, который избегает смешения нормативного и описательного и который уделяет серьезное внимание определению экосистемы. (1) Общественные цели для экосистемы обсуждаются заинтересованными сторонами, (2) функционирующая экосистема определяется с упором на явления, имеющие отношение к целям заинтересованных сторон, (3) устанавливаются контрольные условия и допустимые вариации системы, (4) выбираются переменные измерения для использования в качестве индикаторов, и (5) определяются временная и пространственная шкалы оценки.
Экологическое здоровье использовалось как медицинский термин в отношении аллергии человека и множественной химической чувствительности [70] и как термин общественного здравоохранения для программ по изменению рисков для здоровья (диабет, ожирение, курение и т. д.). [71] [72] Само здоровье человека, если рассматривать его в самом широком смысле, рассматривается как имеющее экологическую основу. [73] Это также термин городского планирования в отношении «зеленых» городов (компостирование, переработка), [74] и использовался свободно в отношении различных экологических проблем и как состояние экологических участков, нарушенных человеком. [75] Целостность экосистемы подразумевает состояние экосистемы, подверженной минимальному влиянию человека. [75] Экологическое здоровье - это связь здоровья человека с окружающей средой, включая влияние изменения климата, войн, производства продуктов питания, урбанизации, а также структуры и функции экосистемы. [76] Управление экосистемой и управление на основе экосистемы относятся к устойчивому управлению экосистемами и в некоторых случаях могут использовать термины здоровье экосистемы или целостность экосистемы в качестве цели. [77] Практика управления природными ресурсами развивалась по мере изменения общественных приоритетов, и, как следствие, рабочее определение здоровья экосистемы, а также общие цели управления также развивались. [78]