В экологии устойчивость — это способность экосистемы реагировать на возмущения или возмущения , сопротивляясь ущербу и впоследствии восстанавливаясь . Такие возмущения и возмущения могут включать стохастические события, такие как пожары , наводнения , ураганы , взрывы популяций насекомых, а также деятельность человека, такая как вырубка лесов, гидроразрыв почвы для добычи нефти, распыление пестицидов в почве и внедрение экзотических видов растений или животных. Нарушения достаточной величины или продолжительности могут глубоко повлиять на экосистему и могут заставить экосистему достичь порога, за которым преобладает другой режим процессов и структур. [2] Когда такие пороги связаны с критической точкой или точкой бифуркации , эти сдвиги режима также можно назвать критическими переходами . [3]
Человеческая деятельность, которая отрицательно влияет на экологическую устойчивость, такая как сокращение биоразнообразия , эксплуатация природных ресурсов , загрязнение окружающей среды , землепользование и антропогенное изменение климата , все чаще вызывает изменения режима экосистем, часто в менее желательные и деградированные условия. [2] [4] Междисциплинарный дискурс по устойчивости теперь включает рассмотрение взаимодействия людей и экосистем через социально-экологические системы, а также необходимость перехода от парадигмы максимального устойчивого урожая к управлению экологическими ресурсами и управлению экосистемами , которые направлены на создание экологических систем. устойчивость посредством «анализа устойчивости, адаптивного управления ресурсами и адаптивного управления». [2] [5] Экологическая устойчивость вдохновила другие области и продолжает бросать вызов тому, как они интерпретируют устойчивость, например, устойчивость цепочки поставок .
Шестой оценочный доклад МГЭИК определяет устойчивость как «не только способность сохранять основные функции, идентичность и структуру, но и способность к трансформации». МГЭИК рассматривает устойчивость как с точки зрения восстановления экосистем, так и с точки зрения восстановления и адаптации человеческого общества к стихийным бедствиям. [6]
Понятие устойчивости экологических систем было впервые введено канадским экологом К.С. Холлингом [7] для описания устойчивости природных систем перед лицом изменений переменных экосистемы, вызванных естественными или антропогенными причинами. В экологической литературе устойчивость определяется двумя способами:
Второе определение получило название «экологическая устойчивость» и предполагает существование множества стабильных государств или режимов. [8]
Например, некоторые мелкие озера умеренного пояса могут существовать либо в режиме чистой воды, обеспечивающей множество экосистемных услуг , либо в режиме мутной воды, который обеспечивает ограниченные экосистемные услуги и может вызывать цветение токсичных водорослей . Режим или состояние зависят от циклов фосфора в озере , и любой режим может быть устойчивым в зависимости от экологии озера и управления им. [1] [2]
Точно так же лесные массивы Мулга в Австралии могут существовать в условиях богатой травой среды, способствующей выпасу овец, или в режиме с преобладанием кустарников, не представляющем ценности для выпаса овец. Сдвиги режимов вызваны взаимодействием огня , травоядных животных и переменных осадков. Любое состояние может быть устойчивым в зависимости от управления. [1] [2]
Экологи Брайан Уокер , К.С. Холлинг и другие описывают четыре важнейших аспекта устойчивости: широта , сопротивление , нестабильность и панархия .
Первые три могут применяться как ко всей системе, так и к составляющим ее подсистемам.
С устойчивостью тесно связана адаптационная способность , которая является свойством экосистемы и описывает изменения в стабильных ландшафтах и устойчивости. [8] Адаптивная способность в социально-экологических системах означает способность людей справляться с изменениями в окружающей среде путем наблюдения, обучения и изменения своих взаимодействий. [2]
Устойчивость относится к стабильности экосистемы и ее способности переносить нарушения и восстанавливаться. Если нарушение имеет достаточную величину или продолжительность, может быть достигнут порог, при котором экосистема претерпевает сдвиг режима , возможно, навсегда. Устойчивое использование экологических товаров и услуг требует понимания и рассмотрения устойчивости экосистемы и ее ограничений. Однако элементы, влияющие на устойчивость экосистем, сложны. Например, различные элементы, такие как круговорот воды , плодородие, биоразнообразие , разнообразие растений и климат, яростно взаимодействуют и влияют на различные системы.
Существует множество областей, где деятельность человека влияет и зависит от устойчивости наземных, водных и морских экосистем. К ним относятся сельское хозяйство, вырубка лесов, загрязнение окружающей среды, добыча полезных ископаемых, отдых, чрезмерный вылов рыбы, сброс отходов в море и изменение климата.
Сельское хозяйство можно использовать в качестве важного примера, в котором следует учитывать устойчивость наземных экосистем. Органическое вещество (элементы углерод и азот) в почве, которое, как предполагается, пополняется множеством растений, является основным источником питательных веществ для роста сельскохозяйственных культур . [9] Однако в ответ на глобальный спрос и нехватку продовольствия интенсивные методы ведения сельского хозяйства , включая применение гербицидов для борьбы с сорняками, удобрений для ускорения и увеличения роста сельскохозяйственных культур и пестицидов для борьбы с насекомыми, сокращают биоразнообразие растений , в то время как запасы органических веществ для восполнения питательные вещества почвы и предотвращение поверхностного стока уменьшаются. Это приводит к снижению плодородия и продуктивности почв . [9] Более устойчивые методы ведения сельского хозяйства будут учитывать и оценивать устойчивость земли, а также контролировать и балансировать вход и выход органических веществ.
Термин «вырубка лесов» означает преодоление порога устойчивости леса и утрату его способности вернуться в исходное стабильное состояние. Чтобы восстановиться, лесная экосистема нуждается в подходящем взаимодействии климатических условий и биологических воздействий, а также в достаточной площади. Кроме того, как правило, устойчивость лесной системы позволяет восстановить до 10 процентов ее площади после относительно небольшого ущерба (например, от молнии или оползня). [10] Чем масштабнее ущерб, тем труднее лесной экосистеме восстановить и сохранить баланс.
Вырубка лесов также снижает биоразнообразие как растительного, так и животного мира и может привести к изменению климатических условий на всей территории. Согласно шестому оценочному докладу МГЭИК , выбросы углерода в результате землепользования и изменений в землепользовании преимущественно происходят в результате обезлесения, тем самым увеличивая долгосрочную подверженность лесных экосистем засухе и другим ущербам, вызванным изменением климата. [11] Вырубка лесов также может привести к исчезновению видов, что может иметь эффект домино, особенно когда уничтожаются ключевые виды или когда уничтожается значительное количество видов и теряется их экологическая функция. [4] [12]
По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, более 70% мировых рыбных запасов либо полностью эксплуатируются, либо истощены, что означает, что чрезмерный вылов рыбы угрожает устойчивости морской экосистемы , и это происходит главным образом из-за быстрого развития рыболовных технологий. [16] Одним из негативных последствий для морских экосистем является то, что за последние полвека запасы прибрежной рыбы резко сократились в результате чрезмерного вылова ради экономических выгод. [17] Голубой тунец находится под особым риском исчезновения. Истощение рыбных запасов приводит к снижению биоразнообразия и, как следствие, к дисбалансу в пищевой цепи, а также к повышению уязвимости к болезням.
Помимо чрезмерного вылова рыбы, прибрежные сообщества страдают от воздействия растущего числа крупных коммерческих рыболовных судов , что приводит к сокращению небольших местных рыболовных флотов. Многие местные равнинные реки, являющиеся источниками пресной воды, деградировали из-за притока загрязняющих веществ и наносов. [18]
Сброс и того, и другого зависит от устойчивости экосистемы и одновременно угрожает ей. Сброс сточных вод и других загрязняющих веществ в океан часто осуществляется из-за дисперсного характера океанов, адаптивного характера и способности морской жизни перерабатывать морской мусор и загрязняющие вещества. Однако сброс отходов угрожает морским экосистемам, отравляя морскую жизнь и вызывая эвтрофикацию .
По данным Международной морской организации, разливы нефти могут иметь серьезные последствия для морской жизни. Конвенция ОЙЛПОЛ признала, что большая часть загрязнения нефтью является результатом рутинных судовых операций, таких как очистка грузовых танков. В 1950-е годы обычной практикой было просто промывать резервуары водой, а затем выкачивать полученную смесь нефти и воды в море. ОЙЛПОЛ 54 запрещал сброс нефтесодержащих отходов на определенном расстоянии от земли и в «особых зонах», где опасность для окружающей среды была особенно острой. В 1962 году пределы были расширены посредством поправки, принятой на конференции, организованной ИМО. Тем временем ИМО в 1965 году создала Подкомитет по загрязнению нефтью под эгидой своего комитета по безопасности на море для решения проблем загрязнения нефтью. [19]
Угроза разливов нефти морской жизни признается теми, кто, вероятно, несет ответственность за загрязнение, например, Международной федерацией владельцев танкеров по борьбе с загрязнением:
Морская экосистема очень сложна, и естественные колебания видового состава , численности и распределения являются основной чертой ее нормального функционирования. Поэтому на фоне этой фоновой изменчивости бывает трудно определить степень ущерба. Тем не менее, ключом к пониманию ущерба и его важности является то, приводят ли последствия разлива к снижению успешности размножения, продуктивности, разнообразия и общего функционирования системы. Разливы – не единственное воздействие на морскую среду обитания; Серьезной угрозой также является хроническое городское и промышленное загрязнение или эксплуатация ресурсов, которые оно обеспечивает. [20]
Океанографический институт Вудс-Хоул называет загрязнение биогенными веществами самой распространенной хронической экологической проблемой прибрежного океана. Выбросы азота, фосфора и других питательных веществ происходят в результате сельского хозяйства, вывоза мусора, освоения прибрежных зон и использования ископаемого топлива. Когда загрязнение биогенными веществами достигает прибрежной зоны, оно стимулирует вредный разрастание водорослей, что может иметь прямые токсические эффекты и в конечном итоге привести к условиям с низким содержанием кислорода. Некоторые виды водорослей токсичны. Разрастание этих водорослей приводит к вредоносному цветению водорослей , которое в просторечии называют «красными приливами» или «коричневыми приливами». Зоопланктон поедает токсичные водоросли и начинает передавать токсины вверх по пищевой цепочке, поражая съедобные продукты, такие как моллюски, и в конечном итоге попадают к морским птицам, морским млекопитающим и людям. Результатом может стать болезнь, а иногда и смерть. [21]
Растет осознание того, что для достижения цели устойчивого развития необходимо более глубокое понимание и упор на устойчивость экосистем . [18] [22] [23] К аналогичному выводу пришли Perman et al. которые используют устойчивость для описания одной из 6 концепций устойчивости ; «Устойчивое состояние — это состояние, которое удовлетворяет минимальным условиям устойчивости экосистемы во времени». [24] Наука об устойчивости развивалась за последнее десятилетие, выйдя за рамки экологии и отразив системы мышления в таких областях, как экономика и политология . [25] И поскольку все больше и больше людей переезжают в густонаселенные города, используя огромное количество воды, энергии и других ресурсов, необходимость объединения этих дисциплин для рассмотрения устойчивости городских экосистем и городов имеет первостепенное значение. [26]
Взаимозависимость экологических и социальных систем получила новое признание с конца 1990-х годов учеными, включая Беркеса и Фольке [27] , и получила дальнейшее развитие в 2002 году Фолке и др. [1] Поскольку концепция устойчивого развития вышла за рамки трех столпов устойчивого развития и стала уделять больше политического внимания экономическому развитию. Это движение вызывает широкую озабоченность на экологических и социальных форумах и которое Клайв Гамильтон описывает как «фетиш роста». [28]
Предлагаемая цель экологической устойчивости заключается, в конечном счете, в предотвращении нашего вымирания, как Уокер цитирует Холлинга в своей статье: «[..] «устойчивость связана с [измерением] вероятностей вымирания» (1973, стр. 20)» . 29] В научных трудах становится все более очевидным значение окружающей среды и устойчивости в устойчивом развитии. [25] Фолке и др. утверждают, что вероятность устойчивого развития повышается за счет «управления устойчивостью» [1] , в то время как Перман и др. предлагают что охрана окружающей среды для «предоставления набора услуг» должна быть «необходимым условием устойчивости экономики» [24] . Растущее применение устойчивости к устойчивому развитию породило разнообразие подходов и научных дискуссий .
Проблема применения концепции экологической устойчивости в контексте устойчивого развития заключается в том, что она противоречит традиционной экономической идеологии и политике. Устойчивость ставит под сомнение модель свободного рынка , в рамках которой функционируют глобальные рынки. Неотъемлемой частью успешного функционирования свободного рынка является специализация, необходимая для достижения эффективности и повышения производительности. Сам этот акт специализации ослабляет устойчивость, позволяя системам привыкнуть к преобладающим условиям и стать зависимыми от них. В случае непредвиденных потрясений; эта зависимость снижает способность системы адаптироваться к этим изменениям. [1] Соответственно; Перман и др. Обратите внимание, что; «Некоторые виды экономической деятельности, по-видимому, снижают устойчивость, поэтому уровень нарушения, которому может подвергнуться экосистема без каких-либо параметрических изменений, снижается». [24]
Беркс и Фолке представляют набор принципов, призванных помочь в «построении устойчивости и устойчивости», которые объединяют подходы адаптивного управления , практики управления на основе местных знаний и условия для институционального обучения и самоорганизации. [27]
Совсем недавно Андреа Росс предположила, что концепция устойчивого развития больше не является адекватной для содействия разработке политики, отвечающей сегодняшним глобальным вызовам и целям. Это связано с тем, что концепция устойчивого развития «основана на слабой устойчивости », которая не принимает во внимание реальность «пределов устойчивости Земли». [30] Росс рассматривает влияние изменения климата на глобальную повестку дня как фундаментальный фактор «перехода к экологической устойчивости» как альтернативного подхода к устойчивому развитию. [30]
Поскольку изменение климата является основным и растущим фактором утраты биоразнообразия , а также то, что биоразнообразие, функции и услуги экосистем вносят значительный вклад в адаптацию к изменению климата , смягчение его последствий и снижение риска стихийных бедствий, сторонники адаптации на основе экосистем предполагают, что устойчивость уязвимых групп населения и экосистемные услуги, от которых они зависят, являются важнейшими факторами устойчивого развития в условиях меняющегося климата.
Научные исследования, связанные с устойчивостью, начинают играть роль, влияя на разработку политики и последующее принятие экологических решений.
Это происходит несколькими способами:
Экологическая устойчивость и пороговые значения, по которым определяется устойчивость, тесно взаимосвязаны в том смысле, что они влияют на разработку экологической политики, законодательства и, как следствие, на управление окружающей средой. Способность экосистем восстанавливаться после определенных уровней воздействия на окружающую среду прямо не отмечена в законодательстве, однако из-за устойчивости экосистем некоторые уровни воздействия на окружающую среду, связанные с развитием, становятся допустимыми в рамках экологической политики и последующего законодательства.
Некоторые примеры рассмотрения устойчивости экосистем в законодательстве включают:
Теоретическая основа для многих идей, имеющих решающее значение для устойчивости к изменению климата, фактически существует с 1960-х годов. Первоначально идея, определенная для строго экологических систем, устойчивость в экологии была первоначально изложена К.С. Холлингом как способность экологических систем и отношений внутри этих систем сохраняться и поглощать изменения в « переменных состояния , движущих переменных и параметрах». [39] Это определение помогло сформировать основу понятия экологического равновесия : идеи о том, что поведение природных экосистем диктуется гомеостатическим стремлением к некоторой стабильной заданной точке. В соответствии с этой школой мысли (которая сохраняла довольно доминирующий статус в течение этого периода времени) считалось, что экосистемы реагируют на нарушения в основном через системы отрицательной обратной связи : если происходят изменения, экосистема будет действовать, чтобы максимально смягчить это изменение и попытаться вернуться в прежнее состояние.
По мере проведения большего количества научных исследований в области экологической адаптации и управления природными ресурсами стало ясно, что зачастую природные системы подвергаются динамическому, переходному поведению, которое меняет то, как они реагируют на значительные изменения переменных состояния: вместо того, чтобы возвращаться к заранее определенному состоянию. равновесия, поглощенные изменения были использованы для установления новой базовой линии, в соответствии с которой можно было бы действовать. Вместо того, чтобы минимизировать навязанные изменения, экосистемы могли бы интегрировать эти изменения и управлять ими, а также использовать их для стимулирования эволюции новых характеристик. Этот новый взгляд на устойчивость как концепцию, которая по своей сути работает синергетически с элементами неопределенности и энтропии , впервые начал способствовать изменениям в области адаптивного управления и ресурсов окружающей среды благодаря работе, основа которой была снова заложена Холлингом и его коллегами. [40] [41]
К середине 1970-х годов устойчивость как идея начала набирать обороты в антропологии , теории культуры и других социальных науках . В этих относительно нетрадиционных областях была проделана значительная работа, которая способствовала развитию концепции устойчивости в целом. Одной из причин, по которой устойчивость начала отходить от взгляда, ориентированного на равновесие, к более гибкому и податливому описанию социально-экологических систем, была часть таких работ, как работа Эндрю Вайды и Бонни Маккей в области социальной антропологии, где более современные версии устойчивости были использованы, чтобы бросить вызов традиционным идеалам культурной динамики. [42]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )