В экологии устойчивость — это способность экосистемы реагировать на возмущение или нарушение, сопротивляясь повреждению и впоследствии восстанавливаясь. Такие возмущения и нарушения могут включать в себя стохастические события , такие как пожары , наводнения , ураганы , взрывы популяции насекомых и человеческую деятельность, такую как вырубка лесов , фрекинг земли для добычи нефти, распыление пестицидов в почве и внедрение экзотических видов растений или животных. Возмущения достаточной величины или продолжительности могут глубоко повлиять на экосистему и могут заставить ее достичь порога , за которым преобладает другой режим процессов и структур. [2] Когда такие пороги связаны с критической или бифуркационной точкой , эти сдвиги режима также могут называться критическими переходами . [3]
Человеческая деятельность, которая отрицательно влияет на экологическую устойчивость, такая как сокращение биоразнообразия , эксплуатация природных ресурсов , загрязнение , землепользование и антропогенное изменение климата , все чаще приводит к изменению режима в экосистемах, часто к менее желательным и деградировавшим условиям. [2] [4] Междисциплинарный дискурс об устойчивости теперь включает рассмотрение взаимодействия людей и экосистем через социально-экологические системы и необходимость перехода от парадигмы максимального устойчивого урожая к управлению экологическими ресурсами и управлению экосистемами , которые направлены на создание экологической устойчивости 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 .
В Шестом оценочном докладе МГЭИК устойчивость определяется как «не только способность поддерживать 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 человеческих обществ к стихийным бедствиям. [6]
Концепция устойчивости в экологических системах была впервые введена канадским экологом CS Holling [7] для описания устойчивости природных систем в условиях изменений в экосистемных переменных, вызванных естественными или антропогенными причинами. Устойчивость определяется двумя способами в экологической литературе:
Второе определение было названо «экологической устойчивостью» и предполагает существование множества стабильных состояний или режимов. [8]
Например, некоторые мелководные озера умеренного климата могут существовать либо в режиме чистой воды, который обеспечивает множество экосистемных услуг , либо в режиме мутной воды, который обеспечивает сокращенные экосистемные услуги и может вызывать токсичное цветение водорослей . Режим или состояние зависят от циклов фосфора в озере , и любой из режимов может быть устойчивым в зависимости от экологии и управления озером. [1] [2]
Аналогично, леса Малга в Австралии могут существовать в режиме с богатой травой, которая поддерживает выпас овец, или в режиме с преобладанием кустарников, не представляющем ценности для выпаса овец. Изменения режима обусловлены взаимодействием огня , травоядности и переменного количества 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 подсистемам, которые ее составляют.
С устойчивостью тесно связана адаптивная способность , которая является свойством экосистемы, описывающим изменение стабильности ландшафтов и устойчивости. [8] Адаптивная способность в социально-экологических системах относится к способности 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 нарушения достаточно масштабны или продолжительны, 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, которые влияют на устойчивость экосистемы, сложны. Например, различные элементы, такие как водный цикл , плодородие, биоразнообразие , разнообразие растений и климат, активно взаимодействуют и влияют на различные системы.
Существует множество областей, где деятельность человека влияет на устойчивость наземных, водных и морских экосистем, а также зависит от них. К ним относятся сельское хозяйство, вырубка лесов, загрязнение, добыча полезных ископаемых, рекреация, чрезмерный вылов рыбы, сброс отходов в море и изменение климата.
Сельское хозяйство можно использовать в качестве важного примера, в котором следует рассмотреть устойчивость наземных экосистем. Органическое вещество (элементы углерода и азота) в почве, которое, как предполагается, пополняется многочисленными растениями, является основным источником питательных веществ для роста сельскохозяйственных культур . [9] Однако в ответ на глобальный спрос на продовольствие и его нехватку 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 поставка органического вещества для пополнения питательных веществ почвы и предотвращения поверхностного стока уменьшается. Это приводит к снижению плодородия и производительности почвы . [9] Более устойчивые методы ведения сельского хозяйства будут учитывать и оценивать устойчивость земли, а также контролировать и балансировать поступление и выведение органического вещества.
Термин «вырубка лесов» имеет значение, которое охватывает пересечение порога устойчивости леса и потерю его способности возвращаться в свое изначальное стабильное состояние. Для восстановления лесной экосистеме необходимы подходящие взаимодействия между климатическими условиями и био-действиями, а также достаточная площадь. Кроме того, как правило, устойчивость лесной системы позволяет восстанавливаться после относительно небольшого масштаба ущерба (например, от молнии или оползня) до 10 процентов ее площади. [10] Чем больше масштаб ущерба, тем сложнее лесной экосистеме восстановить и поддерживать свое равновесие.
Вырубка лесов также снижает биоразнообразие как растительного, так и животного мира и может привести к изменению климатических условий целой области. Согласно Шестому оценочному докладу МГЭИК , выбросы углерода из-за землепользования и изменений в землепользовании в основном происходят из-за вырубки лесов, тем самым увеличивая долгосрочную подверженность лесных экосистем засухе и другим повреждениям, вызванным изменением климата. [11] Вырубка лесов также может привести к вымиранию видов, что может иметь эффект домино, особенно когда удаляются ключевые виды или когда удаляется 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 выловлены, либо истощены, что означает, что чрезмерный вылов рыбы угрожает устойчивости морской экосистемы , и это в основном происходит из-за быстрого роста рыболовных технологий. [15] Одним из негативных последствий для морских экосистем является то, что за последние полвека запасы прибрежных рыб значительно сократились в результате чрезмерного вылова рыбы ради ее экономической выгоды. [16] Синий тунец находится под особой угрозой исчезновения. Истощение рыбных запасов приводит к снижению биоразнообразия и, как следствие, дисбалансу в пищевой цепи, а также повышению уязвимости к болезням.
В дополнение к чрезмерному вылову рыбы, прибрежные общины страдают от воздействия растущего числа крупных коммерческих рыболовных судов , что приводит к сокращению небольших местных рыболовных флотов. Многие местные низменные реки, которые являются источниками пресной воды, деградировали из-за притока загрязняющих веществ и осадков. [17]
Сброс отходов зависит от устойчивости экосистемы, одновременно угрожая ей. Сброс сточных вод и других загрязняющих веществ в океан часто осуществляется из-за дисперсионной природы океанов и адаптивной природы 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 OILPOL признала, что большая часть загрязнения нефтью является результатом обычных судовых операций, таких как очистка грузовых танков. В 1950-х годах обычной практикой было просто промывать танки водой, а затем выкачивать полученную смесь нефти и воды в море. OILPOL 54 запрещал сброс нефтесодержащих отходов на определенном расстоянии от суши и в «особых районах», где опасность для окружающей среды была особенно острой. В 1962 году пределы были расширены с помощью поправки, принятой на конференции, организованной ИМО. Тем временем, в 1965 году ИМО создала Подкомитет по загрязнению нефтью под эгидой своего Комитета по безопасности на море для решения проблем загрязнения нефтью. [18]
Угрозу разливов нефти для морской жизни признают те, кто, вероятно, несет ответственность за загрязнение, например, Международная федерация 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 масштаб ущерба может быть трудно обнаружить на этом фоне изменчивости. Тем не менее, ключ к пониманию ущерба и его важности заключается в том, приводят ли последствия разлива к снижению успешности размножения, производительности, разнообразия и общего функционирования системы. Разливы — не единственное давление на морские среды обитания; хроническое городское и промышленное загрязнение или эксплуатация ресурсов, которые они предоставляют, также представляют серьезную угрозу. [19]
Океанографический институт Вудс-Хоул называет загрязнение питательными веществами самой распространенной хронической экологической проблемой в прибрежном океане. Сбросы азота, фосфора и других питательных веществ происходят из-за сельского хозяйства, утилизации отходов, развития прибрежных районов и использования ископаемого топлива. Как только загрязнение питательными веществами достигает прибрежной зоны, оно стимулирует вредоносный разрастание водорослей, что может иметь прямые токсические эффекты и в конечном итоге приводить к условиям с низким содержанием кислорода. Некоторые виды водорослей токсичны. Разрастание этих водорослей приводит к вредоносному цветению водорослей , которое в разговорной речи чаще называют «красными приливами» или «коричневыми приливами». Зоопланктон поедает токсичные водоросли и начинает передавать токсины по пищевой цепочке, влияя на съедобные продукты, такие как моллюски, и в конечном итоге добираясь до морских птиц, морских млекопитающих и людей. Результатом может стать болезнь, а иногда и смерть. [20]
Растет понимание того, что для достижения цели устойчивого развития необходимо большее понимание и акцент на устойчивости экосистем . [17] [21] [22] Аналогичный вывод делают Перман и др., которые используют устойчивость для описания одной из 6 концепций устойчивости : «Устойчивое состояние — это состояние, которое удовлетворяет минимальным условиям устойчивости экосистемы с течением времени». [23] Наука об устойчивости развивалась в течение последнего десятилетия, выходя за рамки экологии, чтобы отражать системы мышления в таких областях, как экономика и политология . [24] И поскольку все больше людей переезжают в густонаселенные города, используя огромные объемы воды, энергии и других ресурсов, необходимость объединения этих дисциплин для рассмотрения устойчивости городских экосистем и городов имеет первостепенное значение. [25]
Взаимозависимость экологических и социальных систем вновь получила признание с конца 1990-х годов среди ученых, включая Беркеса и Фолке [26], и была развита далее в 2002 году Фолке и др. [1] Поскольку концепция устойчивого развития вышла за рамки трех столпов устойчивого развития, чтобы сделать больший политический акцент на экономическом развитии. Это движение вызывает широкую озабоченность на экологических и социальных форумах и которое Клайв Гамильтон описывает как «фетиш роста». [27]
Цель предлагаемой экологической устойчивости в конечном итоге заключается в предотвращении нашего вымирания, как Уокер цитирует Холлинга в своей статье: «[..] «устойчивость связана с [измерением] вероятности вымирания» (1973, стр. 20)». [28] В академических работах все более очевидной становится значимость окружающей среды и устойчивости в устойчивом развитии. [24] Фолке и др. утверждают, что вероятность поддержания развития повышается за счет «управления устойчивостью» [1] , в то время как Перман и др. предполагают, что охрана окружающей среды для «предоставления набора услуг» должна быть «необходимым условием для того, чтобы экономика была устойчивой». [23] Растущее применение устойчивости к устойчивому развитию привело к появлению разнообразных подходов и научных дебатов. [24]
Проблема применения концепции экологической устойчивости к контексту устойчивого развития заключается в том, что она противоречит традиционной экономической идеологии и политике. Устойчивость ставит под сомнение модель свободного рынка , в рамках которой функционируют мировые рынки. Успешному функционированию свободного рынка присуща специализация, которая необходима для достижения эффективности и повышения производительности. Этот самый акт специализации ослабляет устойчивость, позволяя системам привыкать к своим преобладающим условиям и зависеть от них. В случае непредвиденных потрясений эта зависимость снижает способность системы адаптироваться к этим изменениям. [1] Соответственно; Перман и др. отмечают, что; «Некоторые виды экономической деятельности, по-видимому, снижают устойчивость, так что уровень возмущений, которым может быть подвергнута экосистема без изменения параметров, снижается». [23]
Беркес и Фолк предлагают набор принципов, помогающих «создать устойчивость и стабильность», которые объединяют подходы адаптивного управления , местные методы управления, основанные на знаниях, и условия для институционального обучения и самоорганизации. [26]
Совсем недавно Андреа Росс предположила, что концепция устойчивого развития больше не является адекватной для содействия разработке политики, соответствующей сегодняшним глобальным вызовам и целям. Это происходит потому, что концепция устойчивого развития «основана на слабой устойчивости », которая не принимает во внимание реальность «ограничений устойчивости Земли». [29] Росс опирается на влияние изменения климата на глобальную повестку дня как на фундаментальный фактор «перехода к экологической устойчивости» в качестве альтернативного подхода к устойчивому развитию. [29]
Поскольку изменение климата является основным и растущим фактором утраты биоразнообразия , а также то, что биоразнообразие, а также функции и услуги экосистем вносят значительный вклад в адаптацию к изменению климата , смягчение его последствий и снижение риска бедствий, сторонники адаптации на основе экосистем предполагают, что устойчивость уязвимых групп населения и экосистемных услуг, от которых они зависят, являются критически важными факторами для устойчивого развития в условиях изменяющегося климата.
Научные исследования, связанные с устойчивостью, начинают играть определенную роль в формировании политики и последующем принятии решений в области охраны окружающей среды.
Это происходит несколькими способами:
Экологическая устойчивость и пороговые значения, по которым определяется устойчивость, тесно взаимосвязаны в том, как они влияют на разработку экологической политики, законодательство и, следовательно, на управление окружающей средой. Способность экосистем восстанавливаться после определенных уровней воздействия на окружающую среду не указана явно в законодательстве, однако, из-за устойчивости экосистем, некоторые уровни воздействия на окружающую среду, связанные с развитием, становятся допустимыми посредством разработки экологической политики и последующего законодательства.
Вот некоторые примеры учета устойчивости экосистем в законодательстве:
Теоретическая основа для многих идей, центральных для устойчивости к изменению климата, фактически существовала с 1960-х годов. Первоначально идея, определенная для строго экологических систем, устойчивость в экологии была первоначально описана К. С. Холлингом как способность экологических систем и взаимосвязей внутри этих систем сохраняться и поглощать изменения « переменных состояния , движущих переменных и параметров». [38] Это определение помогло сформировать основу для понятия экологического равновесия : идеи о том, что поведение естественных экосистем диктуется гомеостатическим стремлением к некоторой стабильной заданной точке. В рамках этой школы мысли (которая сохраняла довольно доминирующий статус в этот период времени) считалось, что экосистемы реагируют на нарушения в основном через системы отрицательной обратной связи — если происходит изменение, экосистема будет действовать, чтобы смягчить это изменение, насколько это возможно, и попытается вернуться в свое прежнее состояние.
По мере проведения большего количества научных исследований в области экологической адаптации и управления природными ресурсами стало ясно, что зачастую естественные системы подвергались динамическому, переходному поведению, которое меняло их реакцию на значительные изменения в переменных состояния: вместо того, чтобы возвращаться к предопределенному равновесию, поглощенное изменение использовалось для установления новой базовой линии для работы. Вместо того, чтобы минимизировать навязанные изменения, экосистемы могли интегрировать и управлять этими изменениями и использовать их для подпитки эволюции новых характеристик. Эта новая перспектива устойчивости как концепции, которая по своей сути работает синергетически с элементами неопределенности и энтропии, впервые начала способствовать изменениям в области адаптивного управления и экологических ресурсов, благодаря работе, основу которой снова заложили Холлинг и его коллеги. [39] [40]
К середине 1970-х годов устойчивость начала набирать обороты как идея в антропологии , теории культуры и других социальных науках . В этих относительно нетрадиционных областях была проделана значительная работа, которая способствовала эволюции перспективы устойчивости в целом. Частично причина, по которой устойчивость начала отходить от равновесно-центрического взгляда и двигаться к более гибкому, пластичному описанию социально-экологических систем, была связана с такими работами, как работа Эндрю Вайды и Бонни Маккей в области социальной антропологии, где были развернуты более современные версии устойчивости, чтобы бросить вызов традиционным идеалам культурной динамики. [41]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: unfit URL (link)