14: Відновлювані ресурси

Поверхневі води

Поверхневі води - це збірний термін для озер, ставків, струмків та річок. Прісну воду з цих органів можна використовувати для пиття, очищення, зрошення сільського господарства, генерації гідроелектроенергії, промислового охолодження та відпочинку. Поверхневі води рясні в регіонах, де клімат характеризується більшою кількістю опадів, ніж випаровування, що дозволяє заряджати водний ресурс (див. Розділ 3). Однак у більш сухих регіонах поверхневі води рідкісні або рідкісні, і це є природним обмеженням для екологічного та економічного розвитку.

У регіонах, де спостерігається низька швидкість підживлення поверхневих вод, надмірне використання для зрошення або промислових або комунальних цілей (наприклад, пиття, миття та промивання туалетів) може швидко виснажувати ресурс. Дефіцит поверхневих вод в посушливому регіоні може призвести до конфліктів між місцевими районами, і навіть між країнами. Кожен регіон хоче мати доступ до якомога більшої кількості води для підтримки своєї сільськогосподарської та промислової діяльності та обслуговування своїх міських районів. Це є причиною того, що жорстка конкуренція за поверхневі води є хронічною проблемою в більш сухих районах світу, особливо на Близькому Сході, більшій частині Африки та південному заході Північної Америки.

На Близькому Сході, наприклад, вододіл річки Йордан розділяють Ізраїль, Йорданія, Ліван, Сирія. Всі ці країни мають сухий клімат, і всі вимагають частки критичного водного ресурсу. Також на Близькому Сході вододіли річок Тигр та Євфрат походять з Туреччини, тоді як Ірак і (меншою мірою) Сирія є дуже залежними користувачами вниз по річці, яким загрожують схеми відведення гідроелектростанцій та сільського господарства в Туреччині. На півночі Африки вододіл річки Ніл охоплює територію в дев'яти країнах: Єгипті, Ефіопії, Судані, Руанді, Бурунді, Демократичній Республіці Конго, Танзанії, Кенії та Уганді. Колективні потреби цих країн у воді перевищують обмежену місткість навіть тієї великої річки.

У Північній Америці найбільш суперечливі конфлікти водокористування стосуються річки Колорадо та Ріо-Гранде, які поділяють США та Мексика. Використання води з цих річок надзвичайно інтенсивне, особливо для зрошуваного землеробства. Насправді практично весь потік річки Колорадо потенційно може бути використаний у Сполучених Штатах, перш ніж він навіть досягне північної Мексики, де також існує значний попит. Крім того, хімічна якість води погіршується введенням розчинених солей, мобілізованих сільськогосподарською практикою в США, що серйозно ставить під загрозу потенційне використання будь-якого залишкового потоку річкової води в Мексиці. Оскільки ця бінаціональна проблема є важливою, два федеральні уряди домовилися про договір, який гарантує мінімальну кількість потоку та якість води, де річка Колорадо перетинає міжнародний кордон. Ріо-Гранде має подібну проблему, яка також вирішується договором між двома країнами.

Навіть там, де поверхневі води відносно рясні, їх якість може погіршуватися забрудненням поживними речовинами, вуглеводнями, пестицидами, металами або органічними речовинами, що споживають кисень. Надмірна кількість поживних речовин може підвищити продуктивність поверхневих вод, викликаючи проблему, відому як евтрофікація (див. Розділ 20). Біологічне зараження бактеріями, вірусами та паразитами з калових мас людини, домашніх тварин або худоби може зробити воду непридатною для пиття або навіть для відпочинку (Глава 25). Теплове забруднення, внаслідок виділення тепла від електростанцій або заводів, також може завдати екологічної шкоди при прийомі водойм. Вплив підкислення, металів, пестицидів та ерозійних матеріалів також може бути важливим питанням для поверхневих вод, як це детально розглядається в різних наступних розділах.

Підземні води

Грунтові води виникають в підземних водоймах з водою, відомої як водоносні горизонти, в яких рідина присутня в міжповерхових просторах і тріщинами розкривних покривних і пористих порід (див. Рис. 3.2 в главі 3). Грунтові води можуть бути надзвичайно цінним природним ресурсом, особливо в регіонах, де озер і річок не в достатку. Зазвичай доступ до нього здійснюється шляхом буріння та відкачування на поверхню.

Запаси підземних вод заряджаються за допомогою гідрологічного циклу. Це відбувається, коли вода з опадів повільно просочується вниз через поверхневі розкривні покриви та породи в іноді великій області, відомій як зона підживлення. У вологих регіонах, де кількість опадів більше кількості води, яка розсіюється випаровуванням і поверхневими потоками, надлишок служить для підживлення підземних вод. Водоносний горизонт, який швидко заряджається, може підтримувати високу швидкість перекачування підземних вод і може управлятися як відновлюваний ресурс.

Однак у більш сухих середовищах кількість опадів, доступних для поповнення підземних вод, набагато менша. Водоносний горизонт, який заряджається надзвичайно повільно, по суті заповнюється викопною водою (або палеоводою), яка накопичилася протягом тисяч років і більше. Такі водоносні горизонти мають мало можливостей для підживлення, якщо їх грунтові води використовуються швидко, тому їх запаси легко виснажуються. Повільно підживлюються водоносні горизонти по суті є невідновлюваним ресурсом, запаси якого «видобуваються» при надмірному використанні.

Найбільший водоносний горизонт у світі, відомий як Огалалла, знаходиться під приблизно 450-тисячним км ² посушливої землі на заході США. Водоносний горизонт Огалалла дуже повільно поповнюється підземним просоченням, яке в основному походить з опадами, що випадають на далекі гори. Велика частина підземних вод в Огалалле - це викопна вода, яка накопичилася протягом десятків тисяч років млявої інфільтрації. Хоча водоносний горизонт величезний (містить близько 2,5 мільярдів літрів), він швидко виснажується шляхом прокачування більш ніж 170 тисяч пробурені свердловин. Більшість свердловин забирають воду для використання в зрошуваному землеробстві, а інші - для питних та інших побутових цілей. Рівень водоносного горизонту Огалалла знижується на цілих 1 м/рік в зонах інтенсивного використання, в той час як річна норма підживлення становить всього близько 1 мм/год. очевидно, що водоносний шар Огалалла швидко видобувається. Після того, як він буде ефективно осушений - що, ймовірно, відбудеться протягом декількох десятиліть - зрошуване землеробство на більшій частині південно-західних Сполучених Штатів може зазнати невдачі.

Ресурси підземних вод також загрожують забрудненням, коли хімічні речовини навмисно або випадково викидаються в землю. Наприклад, підземні води можуть бути забруднені витоком бензину з підземних резервуарів для зберігання на станціях технічного обслуговування, деградації внаслідок проникнення сільськогосподарських добрив та пестицидів, або забруднені бактеріями та поживними речовинами, що просочуються з гнойованих полів або септичних систем. Сильно забруднені грунтові води можуть бути непридатні як джерело питної води, і навіть для поливу сільськогосподарських культур.

Важливо розуміти, що підземні води можуть бути постійно непридатними для використання як джерело питної води, якщо вона була забруднена небезпечними або токсичними речовинами, такими як вуглеводні (бензин, моторне масло або паливо для домашнього опалення), пестициди, нітрати, що походять із сільськогосподарських добрив, або кишкова паличка та інші патогенні мікроорганізми, що походять із скиданням гною худоби або необробленого міського мулу стічних вод. Оскільки багато водоносних горизонтів поповнюються і повільно перевертаються, може знадобитися десятиліття або навіть століття, щоб ці види забруднюючих речовин були очищені з системи. Взагалі, «розчин для розведення забруднення» погано працює, коли грунтові води є приймальним середовищем. Завжди обережно уникати заходів, які несуть ризик пошкодження якості води в водоносному шарі.

Підземні води також можуть погіршуватися внаслідок вторгнення солоної води, що може зробити ресурс непридатним для пиття або зрошення. У районах, близьких до океану, більш глибокі солоні підземні води, як правило, перекриваються поверхневим шаром прісної води (яка менш щільна, ніж солона вода і тому «плаває» над нею). Якщо свіжі підземні води виводяться зі швидкістю швидше, ніж здатність підживлення водоносного горизонту, глибша солона вода підніметься. Як тільки це станеться, витіснити солону воду вкрай складно, а здатність водоносного шару подавати прісну воду, можливо, була зруйнована.

Водопостачання та використання

Регіони світу з найменшими водними ресурсами на душу населення - це Азія, Африка та Європа, що частково відображає високу щільність населення цих континентів. Загалом, Канада має рясні запаси як поверхневих, так і підземних вод. Тим не менш, води не вистачає у відносно посушливих регіонах нашої країни, таких як південні частини провінцій Прерії та південно-східна Британська Колумбія. Там дефіцит води для зрошення є стримуванням розвитку сільського господарства, проблема, яка може посилитися в майбутньому, згідно з більшістю сценаріїв потепління клімату.

Підземні води є важливим ресурсом у деяких регіонах Канади, особливо там, де поверхневі води не рясні або її хімічна якість низька. Часто грунтові води природним чином чистіші, ніж поверхневі, і тому краще підходять для багатьох цілей, особливо побутового використання. Однак іноді якість підземних вод погіршується через природні високі концентрації кальцію, заліза та інших хімічних речовин.

Загалом на національні моделі водокористування впливають ступінь та вид економічного розвитку, чисельність населення та кількість опадів. Серед менш розвинених країн ті, які сильно залежать від зрошуваного землеробства, мають відносно водокористування, при цьому сільське господарство становить понад 85% від загальної кількості (таблиця 14.1). Однак багато менш розвинених країн з посушливим кліматом, такі як Ефіопія, Кенія, Сомалі та інші, також виграють від більшого зрошуваного землеробства. Однак ці країни не мають доступу до достатньої кількості води для такого роду управління, тому використання води на душу населення, навіть хоча в основному сільськогосподарське, залишається невеликим.

Деякі розвинені країни мають досить високе споживання води на душу населення. Канада та США, наприклад, використовують більшу частину своїх поверхневих вод для виробництва гідроелектроенергії. Крім того, західні США вклали значні кошти в зрошуване землеробство. Канадці використовують близько 5 мільярдів кубічних метрів води на рік як з поверхневих, так і з підземних джерел. Лише близько 4% від загального використання води - це підземні води. Однак близько 12% канадців покладаються на грунтові води для побутового використання (табл. 14.2).

Вода використовується для безлічі цілей в Канаді, всіма особами, а також муніципальними, інституційними та промисловими користувачами. У середньому по всій країні близько 66% загального використання води припадає на охолодження теплових електростанцій (що живляться або викопним паливом, або атомною енергією), 13%, для виробничих цілей, 11%, у муніципалітетах (включаючи житлове використання), 5%, в сільському господарстві (переважно для зрошення) та 2% - для видобутку корисних копалин та викопних паливні галузі (у 2005 р.; Статистичне управління Канади, 2013).

У будинку близько 35% від загального використання води, як правило, для душу та ванн, 30%, для змиву туалетів, 20%, для прання, 10%, для пиття та 5% - для прибирання (Environment Canada, 2014). Вода повернулася в навколишнє середовище після цих різних застосувань, як правило, погіршується за якістю через наявність різних видів розчинених і зважених речовин.

Крім того, близько 12% води, що використовується для різних цілей, витрачається в процесі, Це відбувається тому, що частина води випаровується в атмосферу так, що скид використаної води менше, ніж спочатку виведена кількість. Особливо це стосується більшості сільськогосподарських застосувань, при яких значна частина застосовуваної води випаровується. Це причина, чому близько 58% води, що використовується в провінціях Прерії, споживається під час процесу, порівняно з лише 2% тієї, що використовується в Онтаріо.

Крім того, Канада управляє потоком величезної кількості поверхневих вод за допомогою гребель і водосховищ (див. Розділ 20). Це робиться для генерування гідроелектроенергії, контролю затоплення, накопичення води для зрошення та управління муніципальними водосховищами. Канада має близько 930 великих гребель (вище 15 м), з яких 64% в основному використовуються для забезпечення гідроелектроенергією; 9% - багатоцільові, 9% - для обмеження гірничодобувних хвостів, 6% для муніципального водопостачання, 5% для зрошення та 7% для інших цілей (Environment Canada, 2010). Є тисячі додаткових менших дамб, а також.

Екологічні проблеми 14.1. Погана вода в Уокертоні
У 2000 році місто Уокертон на півдні Онтаріо зазнало широкого спалаху хвороби, що передається водою, спричиненої забрудненням неправильно обробленої системи водопостачання міста. Після вживання водопровідної води, що постачається містом, сотні людей зазнали виснажливих симптомів отруєння токсичними бактеріями кишкової палички, і сім людей померли.

Як і багато селищ і міст, Уокертон забезпечує своїх громадян питною водою, в даному випадку видобувається за допомогою системи пробуреної свердловини. На жаль, кишкова паличка забруднювала грунтові води в одному з колодязних полів. Ймовірно, це було спричинено гноєм худоби, який був розкинутий на поверхні сусідніх сільськогосподарських полів. Ця практика зазвичай використовується для відкидання величезної кількості фекальних відходів, що утворюються худобою в Канаді.

Подальший розслідування виявив чудове поєднання безвідповідальності та некомпетентності з боку міських чиновників. Спочатку бактеріальне забруднення не було виявлено звичайним моніторингом якості води, але навіть коли воно було виявлено, розумні дії не були негайно вжиті для вирішення проблеми. За словами місцевого медичного працівника охорони здоров'я, чиновники Комісії з комунальних послуг Уокертона знали про забруднення кишковою паличкою протягом декількох днів, перш ніж вони повідомили громадськість про небезпеку. Тим часом люди продовжували пити свою водопровідну воду, в результаті чого сотні з них сильно захворіли. Сім людей померли від їх бактеріального отруєння.

Дослідження після стихійного лиха повідомляло, що трагедія Уокертона завдала прямих економічних збитків у розмірі близько 6,9 мільйонів доларів громадянам та підприємствам міста та знизила вартість майна на 1,1 мільйона доларів. Додаткові економічні витрати включали понад 9 мільйонів доларів на виправлення системи водопостачання та 3,5 мільйона доларів, витрачених на судові збори урядом Онтаріо. Однак, якщо також враховувати непрямі витрати на хворобу та страждання, інцидент може спричинити збитки, еквівалентні 65—155 мільйонам доларів.

Очевидні уроки, які слід витягти з трагедії Уокертона, включають необхідність (1) компетентного місцевого обслуговування та моніторингу громадського водопостачання; (2) нагляд за місцевими установами з боку вищих органів влади (в даному випадку, провінційний уряд); і (3) розумне регулювання та пильний моніторинг утилізації та впливу на навколишнє середовище величезної кількості неочищених стічних вод худоби, які виробляються в Канаді.

Можливості сайту

Можливості сільськогосподарської ділянки (або якості ділянки) можна визначити як потенціал площі землі для підтримки продуктивності сільськогосподарських культур. Здатність ділянки — це комплексна екологічна якість, яка залежить від поживних речовин, органічних речовин, вологи в ґрунті, а також додаткових факторів, що впливають на врожайність сільськогосподарських культур. На ці фактори впливають клімат та дренаж, енергійність екологічних процесів, таких як розкладання та циклічність поживних речовин, а також види мікробних та рослинних спільнот, які присутні.

Можливості ділянки надзвичайно важливі для продуктивності сільськогосподарських систем, а отже, для виробництва та доступності продуктів харчування. Оскільки корисні якості оброблюваних земель можна підтримувати та навіть покращувати за допомогою відповідних методів управління, здатність ділянки є потенційно відновлюваним ресурсом. Однак він також може деградувати певними сільськогосподарськими практиками (див. Розділ 24).

Зрештою, здатність ділянки для сільського господарства залежить від семи взаємопов'язаних факторів: родючості ґрунту, органічної речовини, насипної щільності (включаючи ущільнення), стійкості до ерозії, стану вологи, засолення та великої кількості бур'янів. Ці фактори розглянуті нижче:

Родючість ґрунту пов'язана зі здатністю екосистеми забезпечувати поживні речовини, необхідні для підтримки продуктивності культури. Особливо важливими є джерела азоту, зокрема неорганічних форм, таких як аміак і селітра, а також фосфати, калій, кальцій, магній та сірка. На родючість ґрунту впливають не тільки кількість цих поживних речовин, але і фактори, що впливають на їх доступність рослинам, такі як:

• ємність катіонообміну, або ступінь, до якої позитивно заряджені іони (це катіони) таких поживних речовин, як амоній (NH ₄ +), калій (K ⁺) і кальцій (Ca ²⁺) пов'язані грунтом
• аніонообмінна здатність, яка пов'язана зі зв'язуванням негативно заряджених іонів (аніонів), таких як нітрат (NO ₃ -), фосфат (PO ₄ ^3-) та сульфат (SO ₄ ^2—)
• кислотність грунту або лужність, які зазвичай вимірюються як рН, і впливають на розчинність багатьох поживних речовин, а також ключові аспекти мікробної активності
• швидкість окислення органічно пов'язаних поживних речовин в неорганічні сполуки, які рослини можуть більш ефективно засвоювати і використовувати в своєму харчуванні
• підвищення доступності поживних речовин за рахунок додавання сільськогосподарських добрив або інших практик

Наприклад, розглянемо процес нітрифікації (див. Розділ 5), важливу функцію, яку виконують певні бактерії і яка перетворює аміак в нітрат. Швидкість нітрифікації значно зменшується в кислому або заболоченому грунті, що призводить до набагато меншої доступності нітратів для сільськогосподарських культур. Родючість ґрунту також погіршується, якщо при збирання врожаю видаляється надмірна кількість поживних речовин, а також ущільнення ґрунту, виснаження ґрунтової органіки, перезволоження та підкислення.

Грунтова органіка складається з рослинних залишків і гуміфікованого органічного матеріалу. Органіка сприяє здатності грунту утворювати пухку, розсипчасту структуру, звану нахилом. Грунт з хорошою нахилом добре провітрюється, дозволяє коріння рослин вільно рости і утримує вологу, все це є важливими факторами, що впливають на ріст сільськогосподарських культур.

Крім того, деякі поживні речовини є складовими органіки грунту. Ці органічно пов'язані поживні речовини повільно вивільняються для поглинання рослин через процес розкладання, що в цьому відношенні можна розглядати як природне органічне підживлення з повільним вивільненням. Органічна речовина в ґрунті також допомагає утримувати іонні форми поживних речовин за рахунок катіонної та аніонообмінної здатності. Інтенсивні посіви з недостатньою віддачею рослинних залишків зазвичай призводять до втрати органічної речовини ґрунту та деградації цінних екологічних послуг, які вона надає.

Насипна щільність грунту (його вага на одиницю об'єму) має великий вплив на нахил і дренаж. Як правило, бажано мати низьку насипну щільність, але це може погіршуватися втратою органічної речовини ґрунту та ущільненням, спричиненим багаторазовим проходженням важкої техніки, особливо коли поля вологі. Грунт, який деградував ущільненням, може стати вологішим, бракувати кисню та мати порушення циклічності поживних речовин та поганий ріст коренів. Ці зміни можуть призвести до істотного зниження продуктивності.

Стійкість до ерозії погіршується, коли грунт залишається без покриву рослинності або рослинних залишків протягом зими, коли контурна оранка не практикується (наприклад, коли вирощування йде вниз по схилу, а не вздовж нього), а також при обрізанні крутої місцевості. Навпаки, ділянки стійкі до ерозії, якщо вони добре рослинні, мають хороший нахил, плоскі, а клімат не надмірно вологий або вітряний. По суті, ерозія є важливою проблемою, оскільки це втрата ґрунтової маси, яка відбувається, коли частинки захоплюються силами вітру або проточної води. Будь-які сільськогосподарські практики, що збільшують швидкість ерозії, слід розглядати як видобуток ґрунтового капіталу. У важких випадках ерозія може позбавити відносно родючі, поверхневі горизонти грунту. У гірших випадках може бути оголена порода, а земля назавжди зруйнована для сільськогосподарського використання.

Статус вологи є ще одним важливим аспектом можливості сайту. Загалом, проміжний стан вологи (іменований мезичним) є кращим для росту більшості сільськогосподарських культур. Надмірно сухі (xeric) ділянки дадуть невеликий урожай, а посіви можуть загинути від посухи. На відміну від цього, надмірно вологі (гідричні) ділянки, як правило, мають прохолодний грунт з невеликою кількістю кисню або відсутністю, що є стресовими для більшості культур.

На вологостійкість ділянок багато в чому впливають кліматичні фактори, особливо темпи випадання опадів і випаровування. На вологість ґрунту впливають і дренажні характеристики — крупнозернисті ґрунти можуть занадто швидко стікати і мати невелику здатність утримувати вологу, в той час як важкі глинисті ґрунти можуть недостатньо добре стікати, утримуючи воду близько до поверхні. Грунти з хорошим нахилом, як правило, мають ступінь дренажу посередині між цими крайнощами.

Засолення відноситься до накопичення різного роду солей в грунті, особливо надмірної кількості натрію, магнію, калію, хлориду або сульфату. Ці та інші солі присутні в зрошувальній воді та в певних видах добрив, і вони залишаються позаду, коли вода випаровується в атмосферу. Засолення є поширеною проблемою на сільськогосподарських порах, які зрошуються, але не мають достатнього дренажу для перенесення солей вниз у ґрунт і подалі, викликаючи їх накопичення на поверхні.

Велика кількість бур'янів важливо, оскільки, коли вони рясні, вони забезпечують занадто велику конкуренцію сільськогосподарським рослинам. Термін «бур'ян» можна визначити як рослини, які, як вважають, заважають певній людській меті (див. Розділ 22). Підвищена кількість бур'янів може бути викликано, коли певний вид культури культивується безперервно, без чергування з іншими культурами. Надмірна велика кількість бур'янів зазвичай управляється обробкою ґрунту та/або використанням гербіциду. Крім того, накопичення популяції бур'янів можна уникнути, обертаючи посіви та використовуючи інші методи управління, які забезпечують менш сприятливі умови для небажаних рослин.

Виробництво та управління

У 2014 році було живо понад 7,3 мільярда людей, і майже всі покладалися на сільськогосподарські культури як основне джерело їжі. Існує також відносно незначна кількість їжі, яку збирають з дикої природи, наприклад, рибним господарством, але сільськогосподарське виробництво відповідає за велику частину сучасного раціону людини.

Крім того, наші асоційовані домашні тварини багато в чому залежать від виробництва сільськогосподарських культур. Кількість поголів'я насправді більша, ніж у людей, включаючи близько 1,5 мільярда корів, 1,5 мільярда овець, 1,2 мільярда кіз, 1,0 мільярда свиней та 22 мільярда курей (глава 10). Хоча деякі з цих домашніх тваринницьких кормів на диких рослині на непорушених пасовищах (які не були посіяні сільськогосподарськими кормовими рослинами), багато хто годують зерном та сіном, які спеціально вирощували для них. Фактично близько 40% світового виробництва зерна згодовується тваринництвом. Зрештою, харчові продукти, отримані від худоби, їдять люди, які є вторинними споживачами (і провідними хижаками) у цій частині сільськогосподарського харчового ланцюга.

Якщо країна має надлишок сільськогосподарського виробництва над внутрішнім споживанням, то вона має надлишок, доступний для експорту, тоді як ті, хто має дефіцит, повинні імпортувати частину свого продовольства (табл. 14.4). Загалом, найбільші країни-експортери продовольства мають відносно розвинену економіку. Хоча багато бідніших країн експортують певні продукти харчування, такі як кава, пальмова олія, цукор, чай та інші товарні культури, більшість менш розвинених країн мають дефіцит продовольства або лише незначно самодостатні. Дефіцит продовольства повинен бути компенсований дорогими покупками продуктів харчування, які були вирощені в іншому місці, або пожертвами з більш заможних країн (остання відома як продовольча допомога).

З точки зору валової продовольчої цінності, що надається людям, найважливішими культурами світу є зернові культури, такі як ячмінь, кукурудза, рис, сорго та пшениця. Також важливими, але вторинними, є бульбові культури, такі як маніока, картопля, батат та ріпа. У будь-якій країні загальне виробництво зернових культур плюс інші культури - це функція кількості землі, відведеної під вирощування цих видів, помноженого на середню врожайність.

Продуктивність (або врожайність, як правило, вимірюється в тонн врожаю, зібраного з гектара на рік) відображає сукупний вплив можливостей ділянки та типу системи управління, яка використовується. У сільському господарстві практика управління покликана пом'якшити деякі обмеження, які обмежують продуктивність сільськогосподарських культур, включаючи ті, що пов'язані з якістю ділянки, непогодою, зараженням комахами, бур'янами та хворобами. Продуктивність зернових та інших культур сильно варіюється в різних країнах, але вона не обов'язково нижча у менш розвинених, ніж у більш розвинених (табл. 14.5). Хоча багатші країни використовують високомеханізовані системи управління з внесенням добрив, пестицидів, а іноді і зрошувальної води, менш заможні країни можуть також використовувати інтенсивні системи управління, хоча і ті, які в більшій мірі залежать від людської та тваринної праці та з меншими матеріальними витратами.

Відзначимо також, що в таблиці 14.7 також є дані, які показують, як врожайність сільськогосподарських культур зросла за останні чотири десятиліття (з 1974 по 2013 рік; зверніть увагу, що 100% збільшення означає, що відбулося подвоєння врожайності). Зростання продуктивності є досить вражаючим і обумовлено сортами культур, які були вибірково виведені, щоб добре реагувати на інтенсивні системи управління, а також більш широке використання методів управління, таких як використання добрив, пестицидів та зрошення. Покращення показників врожайності стало ключовим фактором зростання темпів сільськогосподарського виробництва протягом того ж періоду. Звичайно, багато переваг від збільшення сільськогосподарського виробництва були поглинені великим збільшенням чисельності населення, особливо в менш розвинених країнах.

Ці тенденції показують і показники виробництва продуктів харчування, які складені Продовольчою і сільськогосподарською організацією ООН (рис. 14.1). Індекс є складовим показником, що враховує виробництво всіх важливих видів сільськогосподарських культур, при цьому дані виражаються відносно базового періоду 2004-2006 рр. (для якого значення встановлено 100). Індекс охоплює всю їстівну сільськогосподарську продукцію і являє собою цінову зважену суму, виміряну в постійних доларах, так що інфляція не є проблемою. Таким чином, індекс показує, чи зросло сільськогосподарське виробництво (> 100) або зменшилося (< 100) протягом періоду часу, як у загальному, так і на душу населення.

Глобальні дані свідчать про сильне і стійке зростання загального сільськогосподарського виробництва з 1961 по 2012 рік, хоча зростання є набагато помірнішим за даними на душу населення (рис. 14.1a). Іншими словами, більша частина зростання світового сільськогосподарського виробництва протягом останніх півстоліття була зруйнована (на душу населення) зростанням населення. Не дивно, що ця закономірність ще більш вражаюча в даних для найменш розвинених країн, які демонструють незначне покращення виробництва продовольства на душу населення за цей період.

Ці спостереження свідчать про те, що існує харчова «бігова доріжка», в якій збільшення виробництва продуктів харчування, отримане шляхом перетворення природних середовищ існування та прийняття більш інтенсивних методів управління, здебільшого компенсується зростанням населення. Метафора бігової доріжки є влучною в цьому випадку, тому що на таку бігову машину витрачається багато зусиль, але бігун залишається приблизно на тому ж місці.

Важливо розуміти, що високі врожаї, які отримують при використанні інтенсивних сільськогосподарських систем, сильно субсидуються великими витратами невідновлюваних ресурсів. Наприклад, найважливішими сільськогосподарськими добривами є неорганічні сполуки азоту, такі як сечовина або аміачна селітра, обидва з яких виготовляються з використанням природного газу. Другим і третім за значимістю поживних речовин добрива є сполуки фосфату і калію, які виробляються з видобутих мінералів. Крім того, більшість пестицидів виготовляється з нафтохімії, використовуючи енергоємні технології. Більш того, механізація сільськогосподарських систем передбачає використання тракторів, що тягнуть важку техніку для обробки грунту, збирання врожаю та інших цілей. Виробництво цих машин вимагає великої кількості невідновлюваної енергії та матеріалів, таких як метали та пластмаси. Крім того, машини працюють на невідновлюваних видах палива, таких як бензин або дизельне паливо.

У таблиці 14.6 порівнюються показники інтенсивності управління сільським господарством серед обраних країн. Існує велика різниця між країнами, причому деякі менш розвинені з них використовують практики, які інтенсивні, як і деякі розвинені. Однак загалом інтенсивність управління більша у заможніших країнах, з більшим використанням добрив та пестицидів, більшою механізацією та більшою кількістю промислових ферм.

Як було відзначено, деякі сільськогосподарські системи, що використовуються в менш розвинених країнах, досить інтенсивні і призводять до високих врожаїв. Наприклад, у багатьох вологих тропічних країнах рис культивують за допомогою системи, відомої як рисовий. Хоча деяке землеробство рисового рису було механізовано, воно часто здійснюється на невеликих сімейних фермах. Як правило, водяні буйволи використовують для плуга і обробітку затоплених, затоплених полів (кожне з яких є рисовим). Потім люди вручну пересаджують молоді рисові рослини, прополюють урожай мотиками і зрештою збирають урожай, косивши та збираючи снопи стебел рослин. У місцях з рівномірно розподіленими опадами протягом року і природно родючим грунтом, таких як частини Яви, Суматри та Філіппін, щороку можна вирощувати цілих три культури рису. Ця немеханізована рисова система може досягти високих врожаїв при відносно невеликих входах неорганічних добрив або пестицидів.

Інші сільськогосподарські системи, що використовуються в менш розвинених країнах, набагато менш продуктивні, ніж рисовий рис, як правило, через неоптимальні опади та менш родючий грунт. Найменш продуктивні системи використовуються в напівпосушливих регіонах. В таких умовах вирощувати багато рослинних культур не представляється можливим. Однак тваринництво, таке як верблюди, корови, кози та вівці, можуть широко бродити по ландшафту, збираючи рідкісне виробництво рідкого корму. Розсіяна рослинна біомаса напівпосушливих екосистем занадто мала за кількістю і занадто бідна за харчовою якістю для безпосереднього збору та використання людьми. Однак випас худоби здатний перетворити неякісний корм у форму (наприклад, м'ясо чи молоко), яку люди можуть використовувати як їжу.

Все частіше сільськогосподарські системи, що використовуються в менш розвинених країнах, стають все більш інтенсивними в управлінні ними. У цьому сенсі вони стрімко йдуть до видів систем, що використовуються в розвинених країнах. Показники цієї зміни включають збільшення використання добрив, пестицидів та механізацію. Іншим показником є збільшення розміру фермерських господарств, яке відбувається в міру того, як сільськогосподарська діяльність стає комерціалізованою і належить великим компаніям. Ці зміни призвели до збільшення врожайності в багатьох менш розвинених країнах за останні десятиліття (див. Таблицю 14.7). Ці підвищення врожайності багато в чому обумовлені вирощуванням «вдосконалених» сортів сільськогосподарських рослин, а також прийняттям інтенсивних сільськогосподарських практик.

Індустріалізація сільськогосподарського виробництва в цих країнах також призводить до важливих соціальних змін. Особливе значення має швидке об'єднання невеликих сімейних ферм у більші комерційні одиниці. Це призводить до витіснення багатьох бідних людей з сільськогосподарських засобів до існування. Ці економічні біженці потім мігрують до міст і міст, що призводить до того, що темпи урбанізації будуть набагато швидшими, ніж очікувалося б лише від зростання населення.

Сільське господарство Канади

Канада є однією з найбільших сільськогосподарських країн світу та основним учасником міжнародної торгівлі продовольством. Виробництво зернових в Канаді склало 66 млн тонн в 2013 році, що посіло 8 місце в світі і склало 2,3% світового виробництва (FAO, 2014). У тому ж році Канада експортувала 21 х 10 ⁶ т зерна, що посіло 5 місце в світі.

Валовий внутрішній продукт (ВВП), пов'язаний з сільськогосподарським виробництвом, становить близько $22 млрд, з яких 73% складають сільськогосподарські культури і 27% худоби (у 2011; Статистичне управління Канади, 2014а). Канадський експорт сільськогосподарської продукції в 2011 році склав $41 млрд, а імпорт $31 млрд, при чистому торговельному профіциті $10 млрд для аграрного сектору (FAO, 2014).

На початку ХХ століття понад 80% канадської робочої сили було зайнято в сільському господарстві. У той час землеробство здебільшого покладалося на тваринну та людську працю як джерела енергії для вирощування та збирання врожаю. Більшість фермерських господарств були відносно невеликими, сімейними підприємствами, які працюють в основному в якості натурального господарства для виробництва продуктів харчування та інших культур для використання сім'єю. Будь-яке надлишкове виробництво торгувалося на місцевих ринках за готівку або промислові товари. Сільськогосподарський надлишок в кінцевому підсумку продавався в канадських містах або обмінявся на міжнародному рівні торговцями. Значна частина сьогоднішньої сільськогосподарської діяльності в менш розвинених країнах все ще має такий соціально-економічний характер.

Однак сьогодні більшість сільського господарства Канади передбачає високомеханізовані, промислові операції. Лише близько 2,2% національної робочої сили зайнято у сільському господарстві (у 2011; Статистичне управління Канади, 2014b). Практично все вирощування, збирання та обробка здійснюється великими машинами, що працюють на викопному паливі. Трактори тягнуть культиваційні, посівні та обприскувальні машини, а автономні комбайни збирають та обробляють сільськогосподарські культури. Канадські фермери використовують близько 733-тис. тракторів (в 2008 році; ФАО, 2014).

Канада має величезну наземну базу, близько 10 мільйонів км ², що робить її другою за величиною країною у світі (після Росії). Однак територія, придатна для сільського господарства, значною мірою обмежується південними частинами країни. Здатність земель підтримувати сільськогосподарське використання класифікується за системою, відомою як Канада земельного інвентаризації. Розподіл найбільш продуктивних земель для сільського господарства наведено в таблиці 14.7.

Велика частина найбільш високопродуктивних земель розташована в південних регіонах Канади, де вегетаційний період відносно тривалий і вологий, і на ділянках з відносно рівним рельєфом і родючим грунтом. Наприклад, в Південному Онтаріо 56% земель класу 1 в Канаді, тоді як Саскачеван - 25%; Альберта - 14%; і Манітоба - 4%. На жаль, деякі найякісніші землі були втрачені в результаті урбанізації, яка проковтнула 7400 км2 основних сільськогосподарських земель між 1971 і 2001 роками, більш ніж подвоївши загальну суму, втрачену цим процесом (Hoffman et al., 2005). Всього переобладнано понад 7% земель сільськогосподарського призначення 1-го класу. Ця втрата найкращих сільськогосподарських угідь має серйозні наслідки для виробництва сільськогосподарських культур, особливо високоцінних, таких як м'які плоди в Ніагарському регіоні Онтаріо та долині Оканаган на півдні Британської Колумбії.

Як було розглянуто раніше, на якість земель для сільського господарства впливають такі фактори, як родючість ґрунту, концентрація органічних речовин, дренаж, велика кількість бур'янів. Всі ці якості можуть бути погіршені неналежним землеустроєм. Важливо стежити за змінами цих факторів ділянки з плином часу, щоб відстежувати зміни в стійкості сільського господарства. На жаль, відповідних даних моніторингу ще не існує в більшості областей, хоча розробляються програми.

Однак є деякі загальні ознаки того, що родючість ґрунту та інші фактори ділянки знижуються в якості порівняно з більшою частиною сільськогосподарської бази земель. Наприклад, для підтримки продуктивності багатьох агроекосистем в систему необхідно додати велику кількість добрив і кондиціонерів ґрунту. Аналогічно для боротьби зі шкідниками необхідно використовувати гербіцид, інсектицид, фунгіцид та інші пестициди (див. Розділ 22). Необхідність використання інтенсивних методів управління для підтримки продуктивності може сама по собі вважатися симптомом нестійкого стресу на агроекосистему. Крім того, більшість добрив, пестицидів та систем їх механізованого внесення засновані на видобутку та використанні невідновлюваних ресурсів, що є ще одним елементом нестійкості (див. Також главу 24).

Величезні обсяги добрив використовуються для підвищення врожайності сільськогосподарських культур в Канаді. У 2011 році добриво було внесено до 25 млн га сільськогосподарських угідь, що більш ніж в три рази більше ніж в 1971 році (табл. 14.8). У 2013 році сільськогосподарські угіддя удобрювали 2,5 млн т азоту та 0,9 млн т фосфату. Порівняно з темпами використання добрив у 1970 році, вони представляють збільшення приблизно в 10 і 3 рази відповідно.

Використання пестицидів для боротьби з комахами-шкідниками, бур'янами та грибковими збудниками також інтенсивно в сільському господарстві Канади. У 2011 році гербіцид був застосований до 25 мільйонів гектарів сільськогосподарських угідь, що представляло собою триразове збільшення порівняно з 1971 роком (табл. 14.10). Інсектицид був застосований на 3,2 мільйона гектарів, а фунгіцид - до 5,5 млн га, разом представляючи 9-кратне збільшення порівняно з 1971 роком.

Канадські сільськогосподарські системи також використовують сорти культур, які були вибірково виведені для підвищення їх потенційної продуктивності та стійкості до шкідників та патогенів, енергійно реагувати на додавання добрив та інші інтенсивні методи управління, а також добре рости в регіональних кліматичних режимах. Це не означає, що ці сорти оптимально пристосовані до інтенсивно керованим агроекосистемам. Часто розвиваються нові шкідники і хвороби, тому галузь рослинництва повинна безперервно реагувати на зміни екологічних умов.

Загалом, інтенсифікація промислового сільського господарства значно збільшила виробництво зернових культур в Канаді. Аналогічно значне збільшення виробництва було досягнуто і в інших країнах, які прийняли інтенсивні та механізовані сільськогосподарські системи. Сюди входять США, більшість країн Західної Європи, і, все частіше, Бразилія, Китай, Індія, Росія, Україна та інші країни, що швидко розвиваються. Збільшення сільськогосподарського виробництва було досягнуто головним чином за рахунок активізації управління та вирощування поліпшених сортів сільськогосподарських культур, а не за рахунок збільшення площ оброблюваних земель.

Близько 65 мільйонів гектарів землі оброблено на 206 000 фермерських господарств Канади (дані за 2011 рік). Ця площа еквівалентна приблизно 7% суші Канади. Однак з часом кількість фермерських господарств помітно зменшилася, навіть тоді як їх середня площа зросла (рис. 14.2а). Сільське господарство також значно активізувалося в Канаді, з точки зору механізації та використання добрив та пестицидів. За останні роки найбільшим виробництвом та площами посівів стали пшениця (27 х 10 ⁶ т у 2014 році), ріпак (14 Мт), кукурудза (кукурудза; 12 млн т), ячмінь (7 млн т) та соя (6 млн т) (рис. 14.2b, в). Крім того, нові культури були введені в Канаду і вирощуються на великих площах, особливо ріпак (ріпак олійний), сочевиця, соя (рис. 14.2б).

Тваринництво також стало інтенсивним в Канаді. Найбільше виробництво курей, корів і свиней зараз відбувається на так званих фабричних фермах. Це промислова система, яка передбачає вирощування худоби в приміщенні в умовах щільного скупчення людей. Худобу годують до насичення за допомогою дієт, оптимізованих для харчування, в той час як хвороби лікуються антибіотиками та іншими ліками. Продуктивність може бути підвищена за допомогою гормонів росту (див. Розділ 24).

На канадських фермах щорічно вирощується понад 167 мільйонів курей на м'ясо та яйце, більшість з них в операціях промислового масштабу та інтенсивності (Статистичне управління Канади, 2014f; FAO, 2014b). Також вирощується понад 8 мільйонів індиків, переважно на фабричних фермах. Більша поголів'я включає близько 16 мільйонів корів (включаючи 2 мільйони молочних корів), 26 мільйонів свиней, 0,8 мільйона овець та 0,9 мільйона коней. Молочних корів і свиней вирощують здебільшого на фабричних фермах. Більшість яловичих корів проводять частину свого життя, пасучись на відкритому повітрі на пасовищах або на напівнатуральних преріях. Однак перед забоєм більшість тварин округляються вгору, а потім утримуються в переповнених відгодівлі, де їх добре годують, щоб вони могли швидко набирати вагу. Овець, кіз і коней вирощують в менш інтенсивних умовах.

У загальному обсязі зрозуміло, що з початку 20 століття спостерігається колосальне зростання сільськогосподарського виробництва. Це живило аналогічно швидке збільшення глобальної популяції людей і домашніх тварин. Однак швидка інтенсифікація сільського господарства суттєво залежить від використання невідновлюваних джерел енергії та матеріалів, що ставить під загрозу стійкість виробничих систем. Більше того, інтенсивні сільськогосподарські системи завдають важливої шкоди навколишньому середовищу, багато з яких розглядаються в наступних розділах, особливо в главі 24.

Канадський фокус 14.1. Екстремальні погодні умови та сільське господарство
Кліматичні фактори, такі як спека, вітер та вологість ґрунту, мають важливий вплив на сільськогосподарське виробництво. Врожаї можуть бути рясними, коли кліматичні умови хороші, але якщо вони відбуваються як екстремальні події, врожаї можуть бути знищені. Наприклад, періоди тривалих посушливих умов або посухи іноді спостерігаються в регіоні Прерії, де великі площі мають лише незначну доступність ґрунтової вологи для ключових культур, таких як пшениця та ріпак (Сільське господарство Канади, 2014; Історія Канади, 2013).

Найбільш руйнівний період посухи протягом минулого століття стався з 1929 по 1937 рік, коли низькі опади та надмірне обробіток прерійного ґрунту призвели до того, що земля перетворилася на дрібний пил, який здувається під час вітрів. Пил накопичився у вигляді дюн та вітрів, покриваючи дороги та будівлі та ускладнюючи чи неможливим життя для багатьох сільських жителів у постраждалих регіонах. З тих пір режим опадів був більш помірним, і спостерігається широке впровадження ґрунтоохоронних практик, таких як посадка ліній дерев і вітропроводів, випадання полів в рамках сівозміни, а також додаткові заходи.

Проте події сильної посухи продовжують відбуватися в районі прерій. Наприклад, протягом 2001 року значна частина західної Канади пережила одні з найсухіших умов вирощування, коли-небудь зафіксованих. Великі південні регіони Альберти, Британської Колумбії та Саскачевану мали рекордно низькі опади та сильну посуху. Це призвело до широкого зниження врожайності та навіть невдачі врожаю в постраждалих від посухи районах. Засуха також була сильною в 2002 році, хоча найбільш сильно постраждалі райони були далі на північ, в центральній Альберті та сусідньому Саскачевані. У найпівденніших провінціях Прерії, де посуха була найсильнішою у 2001 році, волога була нормальною або кращою у 2002 році. Засуха, як правило, була меншою проблемою з тих років.

Роки сильної посухи мають дестабілізуючий вплив на сільськогосподарську економіку регіону Прерії. У 2002 році через кумулятивні наслідки трьох років поспіль поганого весняного стоку (через снігопад нижче середнього) та рідкісних опадів протягом вегетаційного періоду кількість кормів, доступних у постраждалих від посухи районах, була критично низькою. Багатьом скотоводам довелося продати більшу або всю свою худобу, включаючи життєво важливе племінне поголів'я, оскільки вони не змогли виростити достатню кількість кормів, щоб прогодувати своїх тварин, і не змогли оплатити високу вартість імпорту кормів.

Виробництво сільськогосподарських культур також сильно постраждало. Національне виробництво нетвердих сортів пшениці, яке в основному вирощується в провінціях Прері, склало лише 12 млн т у 2002 році порівняно з 18 млн т у 2001 році та 21 млн т у 2000 році (загальне зниження на 44%). Виробництво ріпаку також помітно знизилося - з 7 мільйонів тонн у 2000 році до 5 мільйонів тонн у 2001 році та 3 млн тонн у 2002 році (зниження на 55%). Хоча Канада зазвичай є експортером зерна на світові ринки, у 2002 році ми імпортували пшеницю з Росії.

Фермери мають ряд варіантів управління, доступних їм в періоди посухи. Наприклад, вони можуть практикувати літній пар - практику, при якій земля не обробляється протягом декількох років, щоб зберегти життєво важливу вологість ґрунту. Фермери також можуть вибрати вирощування культур, які відносно толерантні до посухи, такі як горох або пшениця. Якщо доступні поверхневі води або грунтові води, зрошення може бути варіантом.

Практика сільського господарства завжди була дещо ризикованою в регіоні Прерії, і фермери можуть страшно постраждати від економічної та емоційної шкоди посухи. У такі часи важливо, щоб аграрному співтовариству було доступне страхування сільськогосподарських культур та інші засоби фінансової підтримки. Це, по суті, має бути національним пріоритетом — всіх канадців годує продукція, вирощена фермерами, і ми повинні ділитися з ними наслідками екологічних та економічних ризиків, притаманних їхньому сільськогосподарському підприємству.

Зміни лісового покриву

Лісові ресурси в багатьох країнах швидко виснажуються високими темпами розчищення. Це особливо актуально в багатьох тропічних країнах, де вирубка лісів значною мірою обумовлена збільшенням чисельності населення та необхідністю більшої кількості сільськогосподарських угідь та деревного палива. Також важливими є економічні та промислові вимоги до деревної біомаси для виробництва деревного вугілля та продуктів для міжнародної торгівлі.

Глобальний темп вирубки лісів становив 6,1-мільйона гектарів на рік між 1990 і 2010 роками (UNEP, 2014). Це високі темпи втрати лісу, і вони, здається, збільшилися з кінця 1990-х років. Супутникові дані для Амазонії, наприклад, свідчать про те, що швидкість очищення зросла приблизно на 50% в 1996-1997 роках, що було відносно сухим роком, який був сприятливим для видалення тропічного лісу шляхом спалювання для перетворення на пасовищі або поля для вирощування сої.

Темпи вирубки лісів деяких менш розвинених і швидко розвиваються країн наведені в таблиці 14.11. Останнім часом деякі з цих країн втрачають свої ліси надзвичайними темпами. Наприклад, між 1990 та 2010 роками Нігерія втратила 48% свого лісового покриву в середньому 2,4% на рік. Інша африканська країна, Бурунді, втратила 41% свого лісу за цей період, тоді як Гондурас у Центральній Америці втратив 36%. Швидке вирубка лісів, що відбувається в більшості країн, що розвиваються, являє собою видобуток потенційно відновлюваних пиломатеріалів, паливної деревини та інших видів використання деревної біомаси. Крім того, вирубка лісів у тропічних та субтропічних регіонах завдає жахливих екологічних збитків, таких як загроза та вимирання біорізноманіття. Ці теми розглядаються в розділах 23 та 26.

На відміну від швидкої вирубки лісів, яка відбувається в більшості менш розвинених країн, лісовий покрив багатьох розвинених останнім часом був стабільним або зростаючим (табл. 14.9). Це відбувається, незважаючи на промислове заготівлю лісових ресурсів у багатьох з цих країн, в основному для виробництва пиломатеріалів та паперу. Це пов'язано з тим, що промислове лісове господарство, яке зазвичай переслідується в Канаді, США та Західній Європі, дозволяє і навіть працює, щоб заохотити регенерацію іншого лісу на заготовлених ділянках. Отже, немає чистої втрати лісового покриву, хоча характер екосистеми може змінитися через використовувану систему управління, особливо якщо деревні насадження замінюють природний ліс (див. Розділ 26).

Хоча більшість розвинених країн зараз мають стабільний або зростаючий лісовий покрив, це не завжди було так. Багато з цих країн активно вирубували ліси ще зовсім недавно, на початку 20 століття. Велика частина ранньої вирубки лісів відбувалася з метою освоєння земель під сільське господарство. Наприклад, більша частина Західної Європи все ще була засаджена лісом зовсім недавно, як і Середньовіччя (приблизно до 1500 року), як і Східна Північна Америка до одного-трьох століть тому. Широке вирубка лісів також сталася під час Першої світової війни, коли європейські країни займалися економікою «тотальної війни» і збирали деревину якомога швидше, часто для використання в якості опори кар'єрів при підземній видобутку вугілля. Значні частини цих регіонів зараз значною мірою позбавлені лісового покриву, який був замінений агроекосистемами та урбанізованими землями.

Цей процес вирубки лісів значною мірою зупинився приблизно з 1920 по 1930 рік. У той час лісові площі почали збільшуватися в багатьох розвинених країнах. Це сталося через те, що багато невеликих фермерських господарств з граничною сільськогосподарською спроможністю були покинуті, а їх жителі мігрували в міські райони шукати роботу. Згодом земля повернулася до лісу. У більшій частині Європи це передбачало створення плантацій (деревогосподарств), як правило, хвойних порід. В інших регіонах спостерігалося природне лісонасадження, оскільки насіння дерев створили нові популяції на невикористаних сільських угіддях. Наприклад, через цю соціально-економічну та екологічну динаміку площа лісів у більшій частині Приморських провінцій приблизно подвоїлася з початку ХХ століття. Подібні зміни відбулися і в інших розвинених регіонах світу.

Заготівля та управління лісами

У глобальному масштабі чиста тенденція - це швидка вирубка лісів. У період з 1990 по 2010 рік близько 7 мільйонів гектарів лісу на рік були втрачені внаслідок вирубки лісів (UNEP, 2014). Майже вся ця агресивна вирубка лісів пов'язана з перетворенням тропічного лісу в сільськогосподарські угіддя, але заготівля лісової продукції також важлива в деяких регіонах. У глобальному масштабі залишається лише близько половини початкової площі лісу.

Протягом 2013 року світове споживання деревини становило в середньому 3,6 мільярда кубічних метрів, що на 1% більше, ніж десятиліттям раніше (таблиця 14.11). Витрата деревини включав наступне:

• 0,96 х 10 ⁹ м ³ пиломатеріалів та шпону (зменшення на 7% у порівнянні з 2004 р.)
• 0,43 х 10 ⁹ м ³ дерев'яних панелей, таких як фанера (45% збільшення)
• 0,40 х 10 ⁹ м ³ волокон, таких як целюлоза, використовується для виготовлення паперу (збільшення на 12%)
• 1,70 х 10 ⁹ м ³ промислового круглого лісу (без змін)
• 1,88 х 10 ⁹ м ³ паливної деревини (зростання на 2%; 90% споживалося в менш розвинених країнах)

У Канаді величезний промисловий комплекс залежить від заготівлі лісової біомаси, значною мірою для виготовлення пиломатеріалів, композиційних матеріалів, таких як фанера та вафельний картон, а також целюлозно-паперова. Загальна вартість продукції, виробленої з лісових ресурсів у 2013 році, склала $53 млрд (Канадська лісова служба, 2014).

Велика частина виробництва лісової продукції Канади призначена для експорту, забезпечуючи іноземні надходження, які мають вирішальне значення для підтримки позитивного торгового балансу. У 2013 році канадський експорт лісової продукції мав вартість $33,7 млрд, а чистий внесок в міжнародний торговий баланс склав $12,7 млрд (це вартість експорту мінус імпорт всередині лісового сектора (Canadian Forest Service, 2014). Для порівняння, загальне сальдо торгівлі Канади в 2012 році склало мінус $6,7 млрд, і без позитивного внеску лісового сектору було б гірше (Статистичне управління Канади. 2014г). В цілому Канада є провідним світовим експортером лісової продукції, що становить 9% світової торгівлі.

Для порівняння з чистим прибутком від експорту лісової продукції ($12,7 млрд), показники інших ключових секторів економіки Канади в 2013 році склали:

• енергетика, +$69.6 млрд
• металів і мінералів, +$20,2 млрд
• сільське господарство та рибництво, +$14,8 млрд
• автомобілебудування та авіація, —$14,4 млрд
• споживчих товарів, —$45,5 млрд
• промислові машини, обладнання, електроніка, —$52,5 млрд

Звичайно, для досягнення великих економічних переваг лісового господарства щороку необхідно збирати великі площі зрілого лісу. У 2013 році було зібрано 638 тис. га зрілого лісу, що значно менше, ніж 1 мільйон гектарів, який був щорічним врожаєм з 1995 по 2006 рік (Natural Resources Canada, 2013). Велике зниження відображає загальний спад на світових ринках лісових товарів, особливо для паперової продукції. Близько 90% збирання припадає на чітке зрізання, а решта - більш вибірковими методами. Близько 80% промислового врожаю склали хвойні дерева (хвойні породи) і 20% широколистяних дерев (листяні породи). Площа заготівлі лісу була еквівалентна приблизно 0,4% площі «продуктивного» лісу Канади (який розташований у більш південних регіонах і є відносно продуктивним і доступним) і 0,2% від загальної площі лісу.

Майже всю промислово заготовлену територію Канади дозволено регенерувати до лісу. Вирубка лісів, або довгострокова конверсія на нелісові землекористування, є відносно рідкістю в Канаді. Останнім часом обсяг вирубки лісів становив близько 46 тис. га на рік (у 2010 році), з яких сільськогосподарські перетворення відповідали за 41%, нафтогазову діяльність - 24%, муніципальні перетворення на 10%, лісове господарство — 8%, промисловість — 7%, дорожнє будівництво — 6% та інші (Natural Resources Канада, 2013). Однак слід розуміти, що значна частина зібраного лісу погано регенерується, оскільки вона погано забезпечена комерційно цінними породами дерев. Наприклад, близько 15% коронних земель, заготовлених з 1975 року, вважаються недоукомплектованими.

Крім того, регенерація дерев на більшій частині зібраної площі (це відоме як лісовідновлення) заохочується посадкою саджанців та іншими аспектами лісового господарства. У 2012 році близько 67% зібраної площі було засаджено саджанцями дерев. Багато посаджених територій досить інтенсивно розвиваються деревні насадження - система, яка представляє застосування сільськогосподарської моделі до вирощування дерев, також відомої як агролісомеліорація. Деревні ферми, як правило, більш продуктивні з біомаси, ніж природний ліс, але їм не вистачає багатьох елементів рідного біорізноманіття та інших екологічних та естетичних цінностей (Глава 23). Інші аспекти інтенсивного управління лісовим господарством можуть включати проріджування надмірно густої регенерації дерев, використання гербіциду для зменшення кількості нерослинних рослин (або «бур'янів») та використання інсектициду, якщо є розрив комах, які загрожують дереву поліцейським, наприклад ялиновий бруньок (Глава 22).

Майже всі незасаджені урочища зібраної площі (33% від загальної кількості) також відновлюються назад в ліс. Однак це відбувається через «природну регенерацію» порід дерев. Природна регенерація може включати саджанці, які існували на ділянці до збору врожаю і пережили порушення (відоме як розширена регенерація), саджанці, які встановилися з насіння, розсіяних на ділянці з сусіднього лісу, або насіння, розпорошеного зрілими насіннєвими деревами, залишеними на ділянці.

Загалом, з промислової точки зору, лісове господарство, як це практикується в Канаді, здається, зберігає свій основний економічний ресурс - площу лісу та продуктивність деревної біомаси. Підтримуючи це сміливе твердження, є три спостереження: (1) в Канаді мало чистої вирубки лісів, і більшість з того, що відбувається, не безпосередньо через практику лісового господарства; (2) майже всі зібрані ділянки відновлюються назад в інший ліс, який буде доступний для збирання врожаю знову, як тільки дерева виростуть до відповідного розміру; і (3) за винятком деяких місцевих районів, за короткий проміжок часу кількість заготівлі деревини не перевищує ландшафтної продуктивності лісів. Звичайно, не всі міркування настільки позитивні. Наприклад, як було зазначено раніше, природне відновлення призвело до великих територій, які з економічної точки зору недостатньо забезпечені комерційними породами дерев.

Більше того, додаткові екологічні міркування повинні бути зваженими, перш ніж канадське промислове лісове господарство можна вважати екологічно стійким (у сенсі, що було пояснено в розділах 1 та 12). Ці питання, які будуть розглянуті в главі 23, включають наступне:

• довгострокові наслідки збирання врожаю та управління на можливості ділянки, які можуть погіршуватися внаслідок втрат поживних речовин та ерозії
• вплив на популяції риб, оленів та інших мисливських видів, які також є економічним «ресурсом»
• вплив на біорізноманіття корінних народів, включаючи місцеві види та природні екосистеми (наприклад, ліси старого росту)
• вплив на гідрологію та водні екосистеми
• наслідки лісового господарства для зберігання вуглецю (це важливо щодо антропогенних впливів на парниковий ефект; Глава 17)

Ці екологічні цінності можуть сильно погіршуватися лісовим господарством, і це погіршує екологічну стійкість цієї промислової діяльності.

Морські ссавці

Морські ссавці піддавалися інтенсивному промисловому полюванню в багатьох океанічних регіонах. Спочатку на них полювали здебільшого як джерело нафти, яка в донафтові часи була цінним товаром як паливо в лампах і для приготування їжі. Кілька морських ссавців, включаючи морську корову Стеллера, Карибський тюлень ченця та атлантичний сірий кит, вимерли через надмірне полювання, і багато інших видів або популяцій опинилися під загрозою зникнення (див. Розділ 26). Серед найвідоміших комерційних полювання на морських ссавців - це великі кити всіх океанів світу та арфа східної Канади.

Китобійний промисел

Люди ведуть полювання на китів протягом століть. Першим видом, на який комерційно полювали, був північний правий кит (Balaena glacialis), який вважався «правильним» китом для вбивства, оскільки він плаває повільно і близько до берега і плаває, коли мертвий. Ранні записи розповідають про полювання в Біскайській затоці (прибережна Європа) в одинадцятому столітті. Чоловіки гребли або плавали біля правого кита, гарпун його, дозволяли йому буксирувати свій човен до виснаження, а потім неодноразово записувати тварину, поки воно не кровоточить до смерті. Потім тушку буксирували до берега і обробляли, а бульббер винесено кипінням у цінну олію. Навіть цієї сирої полювання вистачило, щоб винищити потрібного кита з європейських вод.

Розвиток парових кораблів дозволило полювати на більш швидких китів, таких як роквали (сині, плавники, сеі, і полосатик). Винахід гарпунної гарпунної гарпуна в 1873 році, а пізніше і гарпун, що вибухає, дозволили легко вбити навіть найбільших китів. До 1925 року величезні заводські кораблі проводитимуть місяці або роки у віддалених водах, обробляючи китів, вбитих невеликим флотом човнів, іноді направляючись до своєї здобичі літаками-споттерами. Кити всіх видів і розмірів можна було б ефективно знаходити, вбивати та обробляти. Цей натиск призвів до швидкого і прибуткового виснаження запасів китів.

За кількома винятками, популяції китів не були надмірно зібрані до екстирпації, а скоріше до комерційного вимирання - до невеликої популяції, яку більше не було вигідно знайти і вбивати. Послідовну експлуатацію китової спільноти найкраще ілюструє полювання в антарктичних водах, де п'ять видів спочатку співіснували у великій кількості (рис. 14.2).

У відповідь на занепокоєння щодо скорочення популяції китів в 1949 році була створена Міжнародна китобійна комісія (IWC). IWC отримав мандат на розробку та впровадження контролю, пов'язаного з охороною природи, над багатонаціональною, висококапіталізованою, конкурентоспроможною та прибутковою галуззю китобійного промислу. На жаль, початкові зусилля IWC виявилися не дуже успішними, почасти тому, що так важко оцінити розміри та набір китів та визначити точні сталі врожаї. Що ще важливіше, основні китобійні країни не були особливо кооперативними, і МКК не був агресивним у встановленні та забезпеченні квот, достатньо малих, щоб гарантувати, що популяція китів не буде виснажена. Ці проблеми слід очікувати кожного разу, коли комерційному підприємству дозволено регулювати та поліцейську саму. За словами Дж.Л. Макх'ю, колишнього комісара та голови IWC, «З моменту першого засідання Комісії... майже всі основні дії або невдачі в дії регулювалися економічними міркуваннями, а не вимогами збереження» (цитується в Елліс, 1991).

Через свої величезні розміри, найбільші самці досягали 32 м і 136 тонн, синій кит (Balaenoptera musculus) спочатку був найприбутковішим видом в антарктичних морях. Початкова популяція в тих водах становила близько 180-тисяч, і цілих 29 тисяч було вбито за один рік (рис. 14.2; зверніть увагу, що під час Другої світової війни за рік було зібрано всього 59 тварин). У період з 1955 по 1962 рік зниження запасів означало щорічний урожай всього 1-2-тис. Після 1965 року вбивство цього виду було заборонено МКК. Загалом у водах Антарктики в період з 1920 по 1965 рік було вбито близько 331 000 синіх китів. Нинішня антарктична популяція блакитних китів становить менше 2000, лише близько 1% від їх початкової чисельності. Населення світу зараз становить близько 3000 особин, в порівнянні з початковими 250-тисячами.

Коли сині кити виснажувалися, кит-плавник (B. physalus) став улюбленим видом антарктичного полювання. Це другий за величиною вид, довжиною до 21 м. Цілих 29 тисяч тварин було зібрано за рік, що призвело до занепаду цього виду, хоча і не до комерційного вимирання. У цьому регіоні загинуло понад 704-тис. Китів-плавників. Нинішня популяція становить менше 85-тисяч тварин, близько 21% від початкового достатку. Глобальний достаток становить близько 163 тисяч, в порівнянні з початковими 700-тисячами.

Оскільки найбільшим видам стало важко збирати урожай через їх зростаючу рідкість, спочатку полювали на «менш бажаних» видів. Це були сей-кит (B. borealis), горбатий кит (Megaptera novaeangliae), кашалот (Physeter macrocephalus) та полосатик (B. acutorostrata). Ці менші види також були надмірно зібрані, і їх популяція також знизилася.

Ближче до кінця полювання в Антарктичному океані популяція блакитних китів скоротилася приблизно на 99%, горбатих китів на 97%, сея китів на 82% і плавників на 79%. До початку 1980-х китобії вбивали в основному відносно невеликих (до 9,1 м завдовжки) і рясних полосатиків. Нарешті, в 1982 році IWC оголосив мораторій на антарктичний китобійний промисел, який розпочнеться в 1985-1986 роках. Японія і колишній СРСР продовжували комерційне полювання аж до 1986-1987 років. З тих пір тільки Японія китує в Південному океані, вбиваючи сотні полосатиків в більшості років з метою «досліджень», а також плавників.

Промисловий китобійний промисел також виснажив запаси китів в Північній півкулі. Ранні європейські дослідники виявили великі популяції північних правих китів у водах біля Атлантичної Канади, і на цих цінних тварин незабаром полювали. Баскська полювання 1530-1610 років вбила близько 25-40 тисяч правих китів (але мало згодом через сильно виснажених запасів). Правий кит виживає сьогодні в західній Атлантиці як зникаюча популяція близько 350 тварин, лише 3-4% від початкового достатку. Хоча цей вид захищений від полювання вже більше 50 років, його чисельність не сильно збільшується. Ймовірно, це через смертність, викликану випадковими зіткненнями з кораблями і заплутування в рибальські снасті.

Незабаром після того, як правильні кити були виснажені біля східної Північної Америки, популяції китів (Balaena mysticetus) були виявлені в Арктичній Канаді, Алясці та східному Сибіру. Як і правильні кити, повільно плаваючий носова голова може бути легко наздогнана китобійними човнами і вбита. Популяція близько 55 тисяч носових голів в західній Арктиці незабаром виснажилася. Бовхед кити зараз рідкісні, хоча їх популяції збільшуються. На цих тварин більше не полюють комерційно, хоча полювання інуїтів на півночі Аляски вбиває 20-40 тварин на рік. З 1996 року канадським інуїтам було дозволено знову полювати на кількох лукових китів, практика, яка дозволена через важливість цього виду в їх культурі.

Останнім прикладом виснаження запасу китів є сірий кит (Eschrichtius robustus) західної Північної Америки. Цей вид зимує і розмножується в теплих водах біля Мексики і мігрує вгору по тихоокеанському узбережжю влітку в західному Берінгейському океані. Комерційне полювання почалося в 1845 році і значною мірою закінчилося до 1900 року, оскільки запас був скорочений до декількох тисяч тварин, що знаходяться під загрозою зникнення. Вони були захищені від подальшого полювання, і сірий кит з тих пір збільшився приблизно до свого доексплуатаційного достатку близько 24 тисяч тварин. Однак вид залишається виведеним із Західної Європи і перебуває під критичною загрозою зникнення у Східній Азії.

Всього в ході промислового полювання останніх чотирьох століть було вбито понад 2,5 мільйона китів всіх видів. Хоча зараз існує заборона на комерційний китобійний промисел, Норвегія і Японія все ще полюють на полосатиків, кожен вбиває кілька сотень на рік. Ці та кілька інших країн агресивно лобіюють повернення до обмеженого комерційного полювання. В останні роки японські китобійні інтереси оголосили про наміри зібрати більшу кількість полосатиків, а також плавників і горбатих китів у водах Антарктики. Це, очевидно, був комерційний урожай, але оскільки біологічні та екологічні дані були зібрані, він здійснювався під парасолькою «наукового» китобійного промислу.

Наземне полювання

Багато наземних тварин також полюють у великій кількості, включаючи великих ссавців, таких як ведмеді, олені, газелі, кенгуру та свині. Також полюють багато птахів, особливо тетерева, фазани, берегові птахи та водоплавні птахи. Багато полювання на диких тварин проводиться з метою існування, але спортивне полювання також має важливе значення в деяких регіонах.

Полювання - популярне заняття. Багато канадців полюють на регулярній основі, будь то для існування, як кровний спорт, або з обох причин. Найбільш часто полюють великі ссавці - це види в сімействі оленів, але беруть і інших тварин. Найважливішими видами великої дичини в Канаді є наступні (щорічні врожаї протягом 2011-2013 рр.):

• білохвостий олень (Odocoileus virginianus), 201-тис.
• лося (Аліси), 72-тис.
• олень мул (Odocoileus hemionus), 73-тис.
• карібу (Rangifer tarandus), не менше 10-ти тисяч
• ведмідь чорний (Ursus americanus), 21-тисяча
• лося (Cervus canadensis), 11 тисяч
• антилопа рога (Antilocapra americanus), 1400
• вовк (Каніс вовчак), 2800

(Зауважте, що ці дані були зібрані з інформації, наданої провінційними та територіальними урядами, використовуючи найсвіжішу наявну інформацію. Однак дані неповні тим, що грунтуються на неповних опитуваннях мисливців, а вбивства через браконьєрство (незаконне полювання) не включаються. Крім того, полювання аборигенами зазвичай не повідомляється або вважається власною інформацією, особливо в північних регіонах Канади.)

Хоча попит на дике хутро в останні десятиліття знизився, хутрові тварини все ще перебувають у великій кількості в Канаді. Протягом 2011-2013 років щороку в пастку потрапляло щонайменше 900 тисяч хутроносців, серед яких 295 тисяч ондатри, 170 тисяч бобрів, 75 тисяч куниць, 72 000 білок, 52 тис. єнотів, 73 тис. койотів, 55 тисяч норки, 27-тис. Додаткові 1,46 мільйона норки були зібрані і зібрані на хутряних фермах.

Водоплавних птахів також збирають у великій кількості. В цілому близько 1,2 млн качок було вивезено мисливцями в 2013 році разом з 1,1 мільйонами гусей (Канадська служба дикої природи, 2013; Служба риби та дикої природи США, 2014). Це значно менше, ніж урожай США з цієї по суті тієї ж популяції міграційних водоплавних птахів, яка налічувала близько 13,7 мільйона качок і 3,4 мільйона гусей у 2013 році. Найбільш часто полюють на дичину птахів в Канаді (зібрані в 2013 році) наступні:

• крижень (Анас платиринчос), 547-тис.
• чорна качка (Anas rubripes), 100-тис.
• зеленокрилий чирок (Anas crecca), 83-тис.
• деревна качка (Aix sponsa), 71-тис.
• кільцеподібна качка (Aythya collaris), 31-тис.
• північний хвостик (Anas acuta), 56-тис.
• Гадволл (Anas stepera), 40-тис.
• менша шкіра голови (Aythya affinis), 32-тис.
• 21 додатковий вид качок, 278-тис.
• Канадський гусак (Branta canadensis), 726-тис.
• сніжний гусак (Chen caerulescens), 225-тис.
• білолобий гусак (Anser albifrons), 75-тис.
• вбивства (Урія Ломвія та У. аледж), 114-тис.
• вальдшнеп (Сколопакс мінор), 20-тис.
• Піщаний кран (Grus canadensis), 5-тис.
• шерсть (Fulica americana), 2-тисяча

Деякі види, на яких полюють або потрапляють у пастку в Канаді, зменшуються популяції принаймні на деякій частині їх ареалу, де вони експлуатуються. Це стосується багатьох південних популяцій карибу, вовка та ведмедя грізлі, а також деяких водоплавних птахів, таких як полотняні та руді качки. Це не означає, що ці види слід вважати зникаючими в Канаді, але це вказує на те, що необхідно стежити за змінами їх популяції, щоб гарантувати, що надмірне полювання не призведе до їх зниження до неприпустимого ступеня.