11.3: Збереження біорізноманіття
- Page ID
- 30074
Збереження біорізноманіття - надзвичайний виклик, який повинен вирішуватися шляхом кращого розуміння самого біорізноманіття, змін у поведінці та переконаннях людини та різних стратегій збереження.
Зміна біорізноманіття через час
Кількість видів на планеті, або в будь-якому географічному районі, є результатом рівноваги двох еволюційних процесів, які тривають: видоутворення і вимирання. Обидва є природними «народженнями» і «смертельними» процесами макроеволюції. Коли темпи видоутворення почнуть випереджувати темпи вимирання, кількість видів збільшиться; аналогічним чином, зворотне вірно, коли темпи вимирання починають обганяти темпи видоутворення. Протягом історії життя на Землі, як це відображено в викопному записі, ці два процеси коливалися більшою чи меншою мірою, іноді призводячи до різких змін кількості видів на планеті, як це відображено в викопному записі (рисунок нижче).
Малюнок\(\PageIndex{1}\): Інтенсивність вимирання, відображена в записі викопних копалин, коливалася протягом всієї історії Землі. Раптові і драматичні втрати біорізноманіття, звані масовими вимираннями, відбувалися п'ять разів.Палеонтологи визначили п'ять верств у викопному записі, які, здається, показують раптові та драматичні (більше половини всіх існуючих видів, що зникають із викопного запису) втрати біорізноманіття. Вони називаються масовими вимираннями. Існує багато менших, але все ще драматичних подій вимирання, але п'ять масових вимирань залучили найбільше досліджень щодо їх причин. Можна зробити аргумент, що п'ять масових вимирань - це лише п'ять найбільш екстремальних подій у безперервній серії великих подій вимирання протягом усього викопного запису (починаючи з 542 мільйонів років тому). У більшості випадків гіпотезовані причини все ще суперечливі; в одній, найновішій, причина здається зрозумілою. Саме останнє вимирання в геологічний час, близько 65 мільйонів років тому, побачило зникнення динозаврів і багатьох інших видів. Більшість вчених зараз погоджуються, що причиною цього вимирання був вплив великого астероїда на сучасному півострові Юкатан та подальший викид енергії та глобальні зміни клімату, спричинені пилом, викинутим в атмосферу.
Останні та поточні темпи вимирання
Шосте, або голоцен, масове вимирання має здебільшого пов'язане з діяльністю Homo sapiens. Існують численні недавні вимирання окремих видів, які зафіксовані в людських працях. Більшість з них збігаються з розширенням європейських колоній з 1500-х років.
Один з більш ранніх і широко відомих прикладів - птах додо. Птах додо жила в лісах Маврикія, острова в Індійському океані. Птах додо вимерла приблизно в 1662 році. На нього полювали моряки за його м'ясо і була легкою здобиччю, оскільки додо, який не розвивався з людьми, наближався до людей без страху. Завезені свині, щури і собаки, привезені на острів європейськими кораблями, також вбивали молодняка додо і яєць (див. Малюнок нижче).
Малюнок\(\PageIndex{2}\): На птах додо полювали до вимирання близько 1662 року. (кредит: Ед Утман, взятий у Музеї природної історії, Лондон, Англія)Морська корова Стеллера вимерла в 1768 році; вона була пов'язана з ламантином і, ймовірно, колись жила уздовж північно-західного узбережжя Північної Америки. Морська корова Стеллера була відкрита європейцями в 1741 році, і на неї полювали м'ясо і масло. Всього між першим контактом морської корови з європейцями та вимиранням виду минуло 27 років. Остання морська корова Стеллера була вбита в 1768 році. В іншому прикладі останній живий пасажирський голуб помер в зоопарку в Цинциннаті, штат Огайо, в 1914 році. Цей вид колись мігрував мільйонами, але зменшився в чисельності через надмірне полювання та втрату середовища існування через розчищення лісів для сільськогосподарських угідь.
Це лише деякі з зафіксованих вимирань за останні 500 років. Міжнародний союз охорони природи (МСОП) веде список вимерлих і зникаючих видів під назвою Червоний список. Список не повний, але він описує 380 хребетних тварин, які вимерли після 1500 року нашої ери, 86 з яких були вигнані вимерлими шляхом надмірного полювання або перелову.
Оцінки сучасних темпів вимирання
Оцінкам темпів вимирання заважає той факт, що більшість вимирань, ймовірно, відбуваються без спостереження. Вимирання птиці або ссавця часто помічають люди, особливо якщо на нього полювали або використовували якимось іншим способом. Але є багато організмів, які менш помітні для людини (не обов'язково мають меншу цінність) і багато, які не описані.
Швидкість фонового вимирання, за оцінками, становить близько 1 на мільйон видів років (E/MSY). Один «видовий рік» - це один вид, який існує протягом одного року. Один мільйон видів років може бути одним видом, що зберігається протягом одного мільйона років, або мільйон видів, що зберігаються протягом одного року. Якщо це останнє, то одне вимирання на мільйон видів років було б одним із тих мільйонів видів, що вимерли в тому році. Наприклад, якщо існує 10 мільйонів видів, то ми очікуємо, що 10 з цих видів вимернуть за рік. Це фонова швидкість.
Другий підхід до оцінки темпів вимирання в теперішній час полягає у співвідношенні втрат видів із втратою середовища існування, і він базується на вимірюванні втрат лісових територій та розумінні взаємозв'язків видів та територій. Взаємозв'язок виду та площі - це швидкість, з якою спостерігаються нові види при збільшенні обстежуваної площі (рисунок нижче). Так само, якщо ареал проживання зменшиться, кількість побачених видів також зменшиться. Такий зв'язок також спостерігається у взаємозв'язку між площею острова та кількістю видів, присутніх на острові: як один збільшується, так і інший, хоча і не по прямій лінії. Оцінки темпів вимирання, засновані на втраті середовища проживання та взаємозв'язках видів та територій, припускають, що з приблизно 90 відсотками втрат середовища існування очікувані 50 відсотків видів вимерли. На малюнку нижче показано, що зменшення площі лісів з 100 км 2 до 10 км 2, зниження на 90 відсотків, зменшує кількість видів приблизно на 50 відсотків. Оцінки видових площ призвели до оцінок сучасних темпів вимирання видів близько 1000 E/MSY і вище. Загалом, фактичні спостереження не показують цієї суми втрат, і одне висунуте пояснення полягає в тому, що відбувається затримка вимирання. Згідно з цим поясненням, потрібен деякий час, щоб види повністю зазнали наслідків втрати середовища існування, і вони затримуються на деякий час після того, як їх середовище проживання буде знищено, але врешті-решт вони вимернуть. Недавня робота також поставила під сумнів застосовність співвідношення виду та площі при оцінці втрати видів. Ця робота стверджує, що зв'язок виду — площа призводить до завищення темпів вимирання. Використання альтернативного методу призведе до зниження оцінок приблизно до 500 E/MSY в майбутньому столітті. Зверніть увагу, що це значення все ще 500 разів перевищує фонову швидкість.
Малюнок\(\PageIndex{3}\): Типова крива видової площі показує сукупну кількість видів, виявлених у міру вибірки все більшої площі. Крива також була інтерпретована, щоб показати вплив на кількість видів знищення середовища існування; скорочення середовища проживання на 90 відсотків від 100 км2 до 10 км2 зменшує кількість видів, підтримуваних приблизно на 50 відсотків.Збереження біорізноманіття
Загрози біорізноманіттю на генетичному, видовому та екосистемному рівнях були визнані протягом деякого часу. У Сполучених Штатах першим національним парком із землею, відведеним, щоб залишитися в дикій природі, був Єллоустоунський парк в 1890 році. Однак спроби зберегти природу з різних причин відбувалися століттями. Сьогодні основні зусилля щодо збереження біорізноманіття передбачають законодавчі підходи до регулювання поведінки людей та корпорацій, відведення заповідних територій та відновлення середовища існування.
Зміна поведінки людини
Прийнято законодавство для захисту видів у всьому світі. Законодавство включає міжнародні договори, а також національні та державні закони. Конвенція про міжнародну торгівлю видами дикої фауни і флори, що знаходяться під загрозою зникнення (СІТЕС), набула чинності в 1975 році. Договір та національне законодавство, яке його підтримує, забезпечує правову базу для запобігання транспортуванню «перерахованих» видів через кордони країн, тим самим захищаючи їх від спіймання або вбивства в першу чергу, коли мета передбачає міжнародну торгівлю. Перерахованих видів, які в тій чи іншій мірі охороняються договором, налічують близько 33 000. Договір обмежений у своїй досяжності, оскільки він стосується лише міжнародного переміщення організмів або їх частин. Вона також обмежена можливостями або готовністю різних країн виконувати договір і підтримуюче законодавство. Незаконна торгівля організмами та їх частинами, ймовірно, є ринком у сотні мільйонів доларів.
У багатьох країнах існують закони, які захищають зникаючі види та регулюють полювання та рибальство. У Сполучених Штатах Закон про види, що знаходяться під загрозою зникнення, був прийнятий в 1973 році. Коли вид, що знаходиться в групі ризику, перераховані Законом, Служба риби та дикої природи США зобов'язана за законом розробити план управління для захисту виду та повернення його до стійких чисел. Закон, та інші подібні до інших країн, є корисним інструментом, але він страждає, оскільки часто важко отримати список видів або отримати ефективний план управління на місці після того, як вид буде перерахований. Крім того, види можуть бути суперечливо вилучені зі списку, не обов'язково змінивши свою ситуацію. Більш принципово, підхід до захисту окремих видів, а не цілих екосистем (хоча плани управління зазвичай передбачають захист середовища проживання окремих видів) є одночасно неефективним і зосереджує зусилля на декількох добре помітних і часто харизматичних видів, можливо, за рахунок інші види, які йдуть незахищеними.
Закон про Договір про мігруючих птахів (MBTA) - це угода між Сполученими Штатами та Канадою, яка була підписана в законі в 1918 році у відповідь на зниження північноамериканських видів птахів, викликаних полюванням. В даний час Закон перераховує понад 800 охоронюваних видів. Це робить незаконним турбувати або вбивати охоронюваних видів або поширювати їх частини (значна частина полювання на птахів у минулому була за їх пір'ям). Прикладами охоронюваних видів є північні кардинали, червонохвостий яструб та американський чорний гриф.
Очікується, що глобальне потепління стане основним драйвером втрати біорізноманіття. Багато урядів стурбовані впливом антропогенного глобального потепління, насамперед на їх економіку та продовольчі ресурси. Оскільки викиди парникових газів не дотримуються національних кордонів, зусилля щодо їх стримування є міжнародними. Міжнародна реакція на глобальне потепління була неоднозначною. Кіотський протокол, міжнародна угода, яка вийшла з Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату, яка зобов'язувала країни скоротити викиди парникових газів до 2012 року, була ратифікована деякими країнами, але відхилена іншими. Дві країни, які мали особливо важливе значення з точки зору свого потенційного впливу, які не ратифікували Кіотський протокол, були США та Китай. Деякі цілі щодо скорочення викидів парникових газів були досягнуті та перевищені окремими країнами, але у всьому світі зусилля щодо обмеження виробництва парникових газів не увінчаються успіхом. Передбачувана заміна Кіотського протоколу не здійснилася, оскільки уряди не можуть домовитися про терміни та орієнтири. Тим часом, отримані витрати на людські суспільства та біорізноманіття, прогнозовані більшістю вчених-кліматологів, будуть високими.
Як вже було сказано, некомерційний, неурядовий сектор відіграє велику роль у заходах щодо збереження як у Північній Америці, так і в усьому світі. Підходи варіюються від конкретних видів організацій до широко зосередженого МСОП та аналізу торгових записів флори та фауни в торгівлі (TRAFFIC). Охорона природи приймає новий підхід. Він купує землю і захищає її, намагаючись створити заповідники для екосистем. Зрештою, поведінка людини зміниться, коли змінюються людські цінності. В даний час зростаюча урбанізація людського населення є силою, яка пом'якшує цінність біорізноманіття, оскільки багато людей більше не контактують з природним середовищем та видами, які їх населяють.
Консервація в пресервах
Створення дикої природи та екосистемних заповідників є одним із ключових інструментів у зусиллі щодо збереження (рисунок нижче). Заповідник - це ділянка землі, відведена з різним ступенем захисту для організмів, які існують в межах заповідника. Заповідники можуть бути ефективними для захисту як видів, так і екосистем, але вони мають деякі серйозні недоліки.
Малюнок\(\PageIndex{4}\): Національні парки, такі як Національний парк Гранд-Тітон у Вайомінгу, допомагають зберегти біорізноманіття. (кредит: Дон ДеБолд)Простим показником успіху в відведенні консервів для захисту біорізноманіття є встановлення цільового відсотка сухопутних або морських середовищ існування для захисту. Однак більш детальний дизайн збереження та вибір місця, як правило, необхідні через те, як розподіляються охоронювані землі та як розподіляється біорізноманіття: охоронювані землі, як правило, містять менш економічно цінні ресурси, а не виділяються спеціально для видів чи екосистем на ризик. У 2003 році Всесвітній конгрес парків МСОП підрахував, що 11,5 відсотка земної поверхні була покрита заповідниками різного роду. Ця область більша за попередні цілі; однак вона становить лише 9 із 14 визнаних основних біомів, і дослідження показали, що 12 відсотків усіх видів живуть поза заповідниками; ці відсотки набагато вищі, коли розглядаються види, що знаходяться під загрозою, і коли розглядаються лише високоякісні консерви. Наприклад, високоякісні консерви включають лише близько 50 відсотків видів земноводних, що знаходяться під загрозою зникнення. Слід зробити висновок, що або відсоток охоронюваних територій повинен бути збільшений, відсоток високоякісних консервів повинен бути збільшений, або консерви повинні бути орієнтовані з більшою увагою до захисту біорізноманіття. Дослідники стверджують, що до останнього рішення потрібно більше уваги.
Гаряча точка біорізноманіття - це концепція збереження, розроблена Норманом Майерсом у 1988 році. Гарячі точки - це географічні райони, які містять велику кількість ендемічних видів. Метою концепції було виявлення важливих місць на планеті для зусиль по збереженню, свого роду збереження сортування. Захищаючи гарячі точки, уряди здатні захистити більшу кількість видів. Початкові критерії гарячої точки включали наявність 1500 і більше видів ендемічних рослин і 70 відсотків площі, порушеної людською діяльністю. Зараз існує 34 гарячі точки біорізноманіття (рисунок нижче), які містять велику кількість ендемічних видів, які включають половину ендемічних рослин Землі.
Малюнок\(\PageIndex{5}\): Міжнародна охорона природи визначила 34 гарячих точок біорізноманіття. Хоча вони охоплюють лише 2,3 відсотка поверхні Землі, 42 відсотки наземних видів хребетних та 50 відсотків рослин світу є ендемічними для цих гарячих точок.Були проведені великі дослідження оптимальних конструкцій збереження для підтримки біорізноманіття. Фундаментальні принципи, що стоять за більшою частиною досліджень, походять від насіннєвої теоретичної роботи Роберта Макартура та Едварда Вілсона, опублікованої в 1967 році на біогеографії острова. Ця робота прагнула зрозуміти фактори, що впливають на біорізноманіття на островах. Збереження заповідників можна розглядати як «острови» середовища проживання в межах «океану» несередовища проживання. Загалом, великі заповідники кращі, оскільки вони підтримують більше видів, включаючи види з великими домашніми ареалами; вони мають більшу площу ядра оптимального середовища проживання для окремих видів; у них більше ніш для підтримки більшої кількості видів; і вони приваблюють більше видів, оскільки їх можна знайти та досягти легше.
Консерви краще працюють тоді, коли навколо них є частково захищені буферні зони неоптимального середовища проживання. Буфер дозволяє організмам виходити за межі заповідника без негайних негативних наслідків від полювання або нестачі ресурсів. Один великий заповідник кращий за ту ж площу декількох менших заповідників, оскільки за межами заповідника є більше основних середовищ існування, на які не впливають менш гостинні екосистеми. З цієї ж причини консерви у формі квадрата або кола будуть краще, ніж консерви з багатьма тонкими «руками». Якщо заповідники повинні бути меншими, то забезпечуючи коридори дикої природи між ними, щоб види та їх гени могли переміщатися між заповідниками; наприклад, заповідники вздовж річок та струмків змусять менші заповідники поводитися більше як великі. Всі ці фактори враховуються при плануванні характеру заповідника перед відведенням землі.
На додаток до фізичних специфікацій заповідника, існують різні нормативні акти, пов'язані з використанням заповідника. Вони можуть включати в себе все, що завгодно від видобутку деревини, видобутку корисних копалин, регульованого полювання, житла людини та неруйнівного відпочинку людини. Багато рішень щодо включення цих інших видів використання приймаються на основі політичного тиску, а не міркувань щодо збереження. З іншого боку, в деяких випадках політика захисту дикої природи була настільки суворою, що корінне населення, яке живе, було вимушено з родових земель, які потрапили в заповідник. В інших випадках, навіть якщо заповідник призначений для захисту дикої природи, якщо захист не є або не може бути застосований, статус заповідника матиме мало значення в умовах незаконного браконьєрства та видобутку деревини. Це поширена проблема з консерваціями в тропіках.
Деякі обмеження на консерви як інструменти збереження очевидні з обговорення збереження дизайну. Політичний та економічний тиск, як правило, робить консерви меншими, а не більшими, тому відкласти досить великі площі важко. Забезпечення захисту також є важливою проблемою в країнах, які не мають ресурсів чи політичної волі для запобігання браконьєрству та незаконному видобутку ресурсів.
Зміна клімату створить неминучі проблеми з розташуванням заповідників, оскільки види всередині них мігрують у вищі широти, оскільки середовище проживання заповідника стає менш сприятливим. Планування впливу глобального потепління на майбутні консерви або додавання нових консервів для врахування змін, очікуваних від глобального потепління, триває, але буде настільки ж ефективним, як точність прогнозів впливу глобального потепління на майбутні середовища існування.
Нарешті, можна зробити аргумент, що консерватори зміцнюють культурне сприйняття того, що люди відокремлені від природи, можуть існувати поза нею і можуть діяти лише способами, які завдають шкоди біорізноманіттю. Створення заповідників зменшує тиск на діяльність людини поза заповідниками, щоб бути стійкими та не завдають шкоди біорізноманіттю. Зрештою, політичний, економічний та людський демографічний тиск погіршить та зменшить розмір консервації, якщо діяльність поза ними не буде змінена, щоб бути менш шкідливою для біорізноманіття.
Відновлення середовища проживання
Відновлення середовища існування має значну перспективу як механізм збереження або відновлення біорізноманіття. Звичайно, як тільки вид вимер, його відновлення неможливо. Однак відновлення може покращити біорізноманіття деградованих екосистем. Повторне введення вовків, найвищого хижака, до Єллоустонського національного парку в 1995 році призвело до різких змін в екосистемі, що збільшило біорізноманіття. Вовки (Малюнок нижче) функціонують для придушення популяцій лосів та койотів та забезпечують більш рясні ресурси гільдії пожирачів падаль. Зменшення популяцій лосів дозволило відновити рослинність прибережних (райони вздовж берегів струмка або річки) районів, що збільшило різноманітність видів у цьому середовищі існування. Придушення койотів збільшило види, раніше придушені цим хижаком. Кількість видів падалоїдів збільшилася через хижої діяльності вовків. У цьому середовищі існування вовк є ключовим видом, що означає вид, який відіграє важливу роль у підтримці різноманітності в екосистемі. Видалення виду ключових каменів з екологічної спільноти спричиняє крах різноманітності. Результати Єллоустонського експерименту свідчать про те, що ефективне відновлення виду ключових каменів може мати ефект відновлення біорізноманіття в громаді. Екологи аргументували за ідентифікацію видів трапецеїдальних каменів, де це можливо, та зосередити зусилля щодо захисту на цих видах. Має сенс повернути види ключових каменів до екосистем, де вони були видалені.
Малюнок\(\PageIndex{6}\): На цій фотографії зображена гібонська вовча зграя в Єллоустонському національному парку, 1 березня 2007 року. Вовки були ідентифіковані як ключовий вид. (кредит: Дуг Сміт, NPS)Інші масштабні реставраційні експерименти передбачають видалення греблі. У Сполучених Штатах з середини 1980-х років багато старіючих дамб розглядаються для видалення, а не для заміни через зміну переконань про екологічну цінність сипучих річок. Виміряні переваги видалення греблі включають відновлення природним коливанням рівня води (часто метою гребель є зменшення варіації річкових потоків), що призводить до збільшення різноманітності риб та поліпшення якості води. Очікується, що на північному заході Тихого океану проекти видалення греблі збільшать популяції лосося, який вважається ключовим видом, оскільки він транспортує поживні речовини до внутрішніх екосистем під час щорічних нерестових міграцій. В інших регіонах, таких як узбережжя Атлантичного океану, видалення греблі дозволило повернути інші нерестові анадромні види риб (види, які народжуються в прісній воді, більшу частину життя живуть у солоній воді та повертаються до прісної води на нерест). Деякі з найбільших проектів видалення греблі ще не відбулися або відбулися занадто недавно для вимірювання наслідків. Масштабні екологічні експерименти, які складають ці проекти видалення, нададуть цінні дані для інших проектів греблі, призначених для видалення або будівництва.
Роль зоопарків і розведення неволі
Зоопарки прагнули відігравати певну роль у зусиллі щодо збереження як через програми розведення неволі, так і освіти (рисунок нижче). Продовжується трансформація місій зоопарків від колекційних та виставкових приміщень до організацій, які присвячені збереженню. Загалом, було визнано, що, за винятком деяких конкретних цільових випадків, програми розведення неволі для зникаючих видів неефективні і часто схильні до невдач, коли вид знову впроваджується в дику природу. Зоопарки занадто обмежені, щоб споглядати програми розведення в неволі для кількості видів, які зараз знаходяться під загрозою. Освіта, з іншого боку, є потенційним позитивним впливом зоопарків на зусилля з охорони природи, особливо враховуючи глобальну тенденцію до урбанізації та, як наслідок, скорочення контактів між людьми та дикою природою. Було проведено ряд досліджень, щоб подивитися на ефективність зоопарків щодо ставлення та дій людей щодо збереження; в даний час результати, як правило, змішані.
Малюнок\(\PageIndex{7}\): Зоопарки та програми розведення в неволі допомагають зберегти багато зникаючих видів, таких як цей золотий лев тамарин. (Кредит: Гаррет Циглер)