4.2: Регулюючі послуги
- Page ID
- 7273
Регулюючі послуги підтримують здатність природи надавати матеріальні внески, як правило, непрямими способами. Наприклад, наша здатність отримувати їжу опосередковано залежить від різноманітних тонких, але важливих екосистемних процесів (наприклад, енергетичного циклу), а також від більш спостережуваних послуг (наприклад, запилення). З цієї причини послуги регулювання іноді називають значеннями непрямого використання. Регулюючі послуги (разом із нематеріальними внесками, розглянутими нижче) також іноді називають цінностями неспоживчого використання, оскільки вони забезпечують економічні вигоди без необхідності збирати, збирати, споживати, конвертувати або знищувати під час використання.
Економічні вигоди, які ми отримуємо від регулювання послуг, оцінюються більшими, ніж всі різні види матеріальних внесків разом.
Економічні вигоди, які ми отримуємо від регулювання послуг, оцінюються більшими, ніж всі різні види матеріальних внесків разом, особливо в районах, де екосистеми неушкоджені (Costanza et al., 2014). Незважаючи на це, ці переваги не завжди відображаються в описах національних економік, оскільки ці статистичні дані, як правило, зосереджені на матеріальному внеску. Тим не менш, підтримання регулюючих послуг є дуже важливим. Коли пошкоджені екосистеми не можуть забезпечити ці переваги, необхідно знайти ресурси-замінники - часто за великі витрати - щоб уникнути економічного колапсу. У розділі 4.2.4 ми обговорюємо один із таких прикладів, враховуючи вартість та витрати на заміну послуг з обслуговування води, отриманих з лісів.
Регулюючі послуги можна розділити на безліч різних підкатегорій залежно від контексту, кожна з яких в різному ступені перекривається один з одним. Далі йде обговорення деяких визначних підкатегорій регулюючих послуг.
Підтримка стабільності екосистеми
Мабуть, найважливішим непрямим внеском, який ми отримуємо від біорізноманіття, є його здатність підтримувати умови, які дозволяють життю на Землі зберігатися. Цей принцип доповнює гіпотезу Гайї, яка передбачає, що всі біологічні, фізичні та хімічні властивості на Землі взаємодіють, утворюючи складний саморегульований суперорганізм, і що ці взаємодії підтримують умови та процеси, необхідні для збереження життя (Лавлок, 1988).
Є дві взаємодоповнюючі теорії, які пояснюють важливість підтримки різноманітних видів, якщо потрібно зберегти цей супероганізм (Ehrlich and Walker, 1998). Спочатку запропонована американським екологом Полом Ерліхом, гіпотеза заклепки-поппера порівнює біорізноманіття з заклепками (деякі з яких можуть бути надлишковими), які утримують літак разом. Подібно до того, як літак може втратити стільки заклепок, перш ніж він розвалиться, так і прогресуюча втрата видів систематично послаблює екосистему, поки вся система не зруйнується. Відомим прикладом гіпотези заклепки-поппера є взаємні зв'язки багатьох рослин з усіма різними запилювачами та диспергаторами насіння (розділ 4.2.5), в цьому контексті представляючи заклепки, що тримають систему разом. Ми можемо не відразу помітити систематичну втрату запилювачів, які ми зараз переживаємо (Gallai et al., 2008; Dirzo et al., 2014), але врешті-решт ці втрати наздожене нас, можливо, у вигляді продовольчої небезпеки.
Види Keystone забезпечують такий негабаритний внесок у функціонування екосистеми, що їх втрата значно змінить склад та функціонування екосистеми.
Гіпотеза про надмірність видів, запропонована африканським екологом Брайаном Уокером, стверджує, що біорізноманіття та стабільність екосистем найкраще підтримуються не зосереджуючись на збереженні окремих видів, а шляхом збереження надмірності функціонування екосистеми, забезпечуючи, щоб кожна екосистема складається з різноманітних ( здавалося б, надлишкові) види, що виконують подібні ролі. Іншими словами, ми не повинні зосереджувати свої зусилля на захисті лише одного чи двох важливих видів запилення, а різноманітних їх, щоб гарантувати, що різноманітні рослини (а отже, і цілі екосистеми) також можуть продовжувати виживати. Таким чином, якщо один запилювач втрачається через порушення навколишнього середовища або захворювання, система не зруйнується, оскільки інші види запилювачів зможуть компенсувати втрату цього одного виду.
Важливо зазначити, що є деякі окремі види, які надають такий негабаритний внесок у функціонування екосистеми, що їх втрата значно змінить склад та функціонування екосистеми. Ці «пілоти» природних екосистем, як правило, відомі як види ключових каменів (рис. 4.2). Концепція виду ключових каменів спочатку була запропонована після того, як вчені зауважили, що видалення морських зірок з міжприливних зон дозволило їх здобичі (мідії) неконтрольовано збільшуватися, що, в свою чергу, відштовхувало видів, таких як морські їжаки та інші молюски, залишаючи загальну біднішу екосистему ( Пейн, 1969). Хижаки верхівки, такі як леви (Panthera leo, VU) та гепарди (Acinonyx jubatus, VU), також є ключовими видами через їх роль у підтримці популяції травоїдних тварин під контролем. Якби ці верхівкові хижаки зникнуть, збільшення популяції травоїдних тварин призвело б до надмірного випасу, а в кінцевому підсумку також скорочується травоїдні тварини. Цей контроль хижаків зверху вниз чинять на травоїдних тварин також відповідає на одне з найдавніших питань сучасної екології: «чому світ зелений?» (Хейрстон та ін., 1960).
Інженер екосистеми - це особливий тип видів ключових каменів, який широко модифікує фізичне середовище, тим самим створюючи та підтримуючи середовища існування для інших видів. Терміти, що будують гори, є важливими інженерами екосистем у багатьох африканських екосистемах, оскільки їх діяльність змінює фізичні, хімічні та біологічні властивості ґрунту (Jouquet et al., 2011), а їх масивні гори (деякі гори мають висоту 10 м, 20 м у поперечнику і можуть бути старше 2000 років) підтримують відмінні екологічних спільнот і служать притулком для великої різноманітності тварин і навіть рослин (Loveridge and Moe, 2004; van der Plas et al, 2013). Слони також інженери екосистем; їх драматична звичка корму штовхати над деревами забезпечує придатні місця проживання для незліченних дрібних тварин (Pringle, 2008). Слони також відкривають густу рослинність, що дозволяє травам процвітати, в свою чергу забезпечуючи їжу для випасу антилоп (Valeix et al., 2011). Отвори, вириті слонами, іноді роблять воду доступнішою, тоді як слоновий гній забезпечує їжу метеликам та гнойовим жукам і створює важливе середовище для проростання насіння та грибів. Але занадто багато слонів також можуть пошкодити екосистеми, зменшивши кількість великих дерев, від яких залежать інші види (Cumming et al., 1997). Важливо пам'ятати, що вода є важливим обмежуючим ресурсом для слонів (Chamaillé-Jammes et al., 2008), тому існує більший ризик того, що слони стануть надмірно руйнівними в районах, де люди штучно збільшують доступність надземної води.
Оскільки так багато видів залежать від інженерів екосистем та інших видів ключових каменів для виживання, їх зникнення з екосистеми може створити каскад вимирання - низку пов'язаних подій вимирання, що слідують один за одним. Пов'язане явище, відоме як трофічний каскад, описує ситуацію, коли втрата одного виду ключових каменів має пульсаційні ефекти на інших трофічних рівнях. Деякі з найбільш вивчених трофічних каскадів включають верхівкових хижаків та їх роль у придушенні популяції здобичі (Estes et al., 2011), але збудники хвороб також можуть бути ключовим видом, що призводить до трофічних каскадів. Наприклад, впровадження шкідників з Азії в Африку наприкінці 1800-х років спричинило катастрофічне зниження популяції копитних у Східній Африці на початку 1900-х років. Не маючи первинних споживачів, луки зазіхали деревні рослини; ці зміни в спільноті первинних виробників також збільшили інтенсивність та частоту пожеж, що призвело до каскадних впливів у цих громадах саван. Широка програма вакцинації нарешті побачила, що хвороба викорінена в 1960-х роках, що дозволило копитним популяціям і лукам відновитися; і лісові пожежі стали менш руйнівними (Holdo et al., 2009).
Втрата видів ключових каменів з екосистеми може створити каскад вимирання - низку пов'язаних подій вимирання, що слідують один за одним.
Підтримка продуктивності екосистеми
Рослини та водорості - у цьому контексті відомі як первинні виробники - використовують фотосинтез для захоплення та зберігання енергії сонячного світла у своїй живій тканині. Ця здатність екосистем генерувати живу біомасу, починаючи з рослин, що захоплюють енергію сонця, відома як продуктивність екосистеми. Первинні споживачі (тобто травоїдні) можуть потім збирати цю захоплену енергію, поїдаючи рослинну речовину. Енергія (і харчування), отримані від рослин, дозволяють травоїдним тваринам генерувати власну живу біомасу у вигляді росту та розмноження, перш ніж вони самі споживатимуться вторинними споживачами (наприклад, м'ясоїдними тваринами, хижаками, всеїдними тваринами). Цей цикл закінчується (або починається, залежно від точки зору), коли розкладають та згубні речовини (наприклад, гриби, дощові черв'яки та багатоніжки), які розщеплюють складні тканини рослин та тварин на прості сполуки, такі як нітрати та фосфати. Ці прості сполуки потім виділяються в грунт і воду, звідки первинні виробники можуть знову їх взяти.
Регулювання клімату
Багатьох з нас з юних років вчили, що рослини є «легенями планети» (рис. 4.3), оскільки вони перетворюють вуглекислий газ (СО 2) в дихаючий кисень (O 2) під час фотосинтезу. Цей внесок, завдяки якому рослини регулюють баланс CO 2/O 2 атмосфери за рахунок поглинання та зберігання вуглецю (називається секвестрацією вуглецю), є частиною атмосферного вуглецевого циклу і відіграє важливу роль у регулюванні глобальних кліматичних моделей. Таким чином, скорочення життя рослин через вирубку лісів або іншу діяльність людини викликає серйозне занепокоєння через зниження здатності рослин секвеструвати атмосферний вуглекислий газ, парниковий газ, який сприяє зміні клімату (Глава 6). Важлива роль рослинних спільнот в атмосферному вуглецевому циклі зараз навіть визнається світовими ринками. Наприклад, потужність зберігання вуглецю лісів басейну Конго має орієнтовну вартість понад 2,5 мільярда доларів США на рік (Hughes, 2011). В рамках всесвітніх зусиль щодо скорочення викидів вуглекислого газу та вирішення проблеми зміни клімату промислові країни та корпорації почали платити деяким землевласникам за збереження та відновлення екосистем, які зберігають значну кількість вуглецю (Розділ 10.4).
Рослини також важливі для регулювання регіональних кліматичних умов, впливаючи як на кругообіг води через транспірацію, так і на місцеве нагрівання та охолодження за допомогою поглинання сонячної радіації. Наприклад, ліси та інша рослинність часто поглинають більше тепла, ніж голий грунт завдяки відповідним альбедосам. Оскільки тепло піднімається, тепло, поглинене рослинністю, дозволяє водяній парі, що виділяється рослинами через транспірацію, підніматися вище в атмосферу, де вона згодом конденсується і падає як дощ. На відміну від цього, втрата рослинності часто пов'язана зі зменшенням кількості опадів (Garcia-Carreras and Parker, 2011), що, в свою чергу, може знизити продуктивність сільського господарства та біорізноманіття (Lawrence and Vandecar, 2015).
Нарешті, дерева зберігають прохолоду місцевих районів, забезпечуючи тінь та випускаючи водяну пару в атмосферу (Morakinyo et al., 2013; Kardan et al., 2015). Цей охолоджуючий ефект підвищує комфорт та ефективність роботи людей, а також зменшує потребу в вентиляторах або кондиціонерах, що призводить до підвищення продуктивності та економії коштів (Balogun et al., 2014; Ogueke et al., 2017). Дерева також діють як вітрозахисні, тим самим зменшуючи випаровування та ерозію в сільськогосподарських районах, а також зменшуючи втрати тепла від будинків та інших будівель в холодну погоду. Значення тіньових дерев також визнано в агроекосистемах як стратегія для фермерів кави та какао щодо збільшення врожайності сільськогосподарських культур (розділ 14.1.1) та адаптації до підвищення температури через зміну клімату (Jaramillo et al., 2011).
Збереження якості ґрунту та води
Водно-болотні угіддя грають помітну роль у боротьбі з повенями Вони також дуже ефективні в іммобілізації хвороботворних мікроорганізмів і токсичних забруднювачів, що виділяються в навколишнє середовище в результаті діяльності людини.
Водно-болотні угіддя відіграють важливу роль у регулюванні якості ґрунту та води, а також у боротьбі з повенями. Під час сильних дощів водно-болотні угіддя сповільнюють швидкість бурхливих паводків, що знижує висоту паводків і зменшує ерозію. Водно-болотні угіддя також діють як природні губки: вони поглинають величезну кількість паводкової води під час сильних дощів, які потім звільняються повільніше і рівномірно, тим самим підтримуючи джерела води, що використовуються для пиття, зрошення, виробництва гідроенергії та транспорту. Водно-болотні угіддя також дуже ефективні для руйнування та іммобілізації патогенів, токсичних забруднювачів та надлишку поживних речовин, що виділяються у навколишнє середовище внаслідок сільськогосподарської діяльності, стічних вод, промислових відходів та пестицидів. Одне дослідження Південної Африки показало, що водно-болотні угіддя були майже на 100% ефективними для запобігання подальшому поширенню високотоксичних фосфорорганічних пестицидів (Schulz and Peall, 2001).
Водно-болотні угіддя, однак, не єдина екосистема, яка підтримує якість та якість ґрунту та води. Насправді підтримка складних та адаптивних екологічних спільнот усіх видів має життєво важливе значення для буферизації екосистем проти повеней та посухи, захисту родючих ґрунтів та підтримки якості води (див. Також розділ 10.2.1). У неушкоджених екосистемах листя рослин і відмерле листя перехоплюють дощ, який уповільнює надходження води з верхів'їв водозбірних територій в струмки і річки; це дозволяє здійснювати повільний викид води протягом днів або навіть тижнів після припинення дощів. Грунт закріплений на місці корінням рослин і аерується ґрунтовими організмами; ця комбінація збільшує здатність ґрунту поглинати воду та утримувати поживні речовини. Всі ці аспекти разом зменшують затоплення та обмежують ерозію родючого верхнього шару ґрунту, що, в свою чергу, обмежує втрату необхідних поживних речовин, які в іншому випадку відбулися б після сильних дощів.
Економічні вигоди від послуг з підтримки якості води, що надаються неушкодженими рослинними громадами, величезні. Наприкінці 1980-х років адміністрація Нью-Йорка заплатила 1,5 мільярда доларів США місцевій владі в сільській місцевості штату Нью-Йорк для захисту їх водопостачання шляхом підтримки лісів у водозбірній зоні, яка оточувала водосховища міста, та вдосконалюючи сільськогосподарські практики у водозбірній зоні. Хоча 1,5 мільярда доларів США можуть здатися великими грошима, в той час це вважалося безцінним порівняно з 9 мільярдами доларів США, які техногенні системи фільтрації води - виконуючи ту ж роботу - коштували б лише за перші 10 років експлуатації (NRC, 2000).
Ситуація, дуже схожа на ситуацію в Нью-Йорку в даний час відбувається в Кенії. Лісовий комплекс Мау є одним з найбільших гірських лісів Східної Африки і служить в якості основного водозбору для вод, які впадають у знамениту річку Мара та озеро Вікторія. Але масштабне вирубка лісів у лісовому комплексі Мау за останні кілька десятиліть (рис. 4.4) призвело до зменшення зберігання води, регулювання потоку, скидання підземних вод та очищення води, що спричинило щорічні економічні втрати в розмірі понад 65 мільярдів доларів США для енергетичного, туристичного та сільськогосподарського секторів Кенії (ЮНЕП, 2012). Ситуація в Кенії була настільки важкою, що відкриття гідроелектростанції 2008 року було відкладено через низький рівень води; пізніше ця станція досягла лише 50% своїх виробничих потужностей внаслідок вирубки лісів у комплексі Мау. Щоб уникнути подальших втрат, уряд Кенії ініціював багатосторонню робочу групу для дослідження варіантів відновлення деградованих лісів комплексу Мау (Цільова група прем'єр-міністра, 2009). З тих пір десятки тисяч дерев були висаджені для зворотного вирубки лісів в цьому районі.
Запилення і розгін насіння
Запилення описує перенесення пилкових зерен з чоловічих частин квітки до жіночих частин, щоб забезпечити запліднення і вироблення потомства. Деякі рослини можуть запилюватися вітром, але інші вимагають від тварин запилювати свої квіти; приклади включають птахів, кажанів, бджіл, мух, метеликів та інших комах (рис. 4.5). Ці послуги з запилення важливі для стійкості багатьох диких рослин, а також для багатьох плодових, насіннєвих та овочевих культур, які ми використовуємо як їжу (Box 4.2). Дослідження Гамбії показали, що методи управління, які збільшують кількість кажанів і бджіл, сприяють підвищенню врожайності та солодкості сільськогосподарських культур африканських плодів ріжкового дерева (Parkia biglobosa) (Lassen et al., 2012). Навпаки, робота, виконана в Замбії, Мозамбіку та Уганді, показала, що колапс запилювачів може збільшити рівень недоїдання більш ніж на 50%, що, в свою чергу, може збільшити рівень смертності серед дітей та матерів під час пологів (Ellis et al., 2015). На щастя, багато сільськогосподарських систем в Африці все ще доброзичливі до запилювачів (див. Вставку 7.4). Враховуючи залежність від запилення за допомогою тварин у багатьох сільськогосподарських системах, критично важливо підтримувати або розширювати практику, сприятливу для запилювачів. Наша здатність продовжувати користуватися цими послугами буде залежати від нашої здатності підтримувати та розширювати ці заходи, сприятливі для запилювачів.
Абрахам Міллер-Рашинг
Національний парк Акадія, Служба національних парків США,
Бар Харбор, ME, США.
Запилювачі і продовольча безпека настільки тісно пов'язані один з одним, що їх майже слід вважати синонімічними термінами. Але коли люди думають про запилення, вони часто думають лише про медоносних бджіл, яких люди одомашнили понад 8500 років тому для виробництва меду. Однак дикі запилювачі, до яких відносяться різноманітні комахи, птахи та ссавці, часто більш ефективні при запиленні, ніж медоносні бджоли. Одна з оцінок свідчить про те, що дикі запилювачі можуть подвоїти виробництво плодів порівняно з медоносними бджолами (Garibaldi et al., 2013). Це, швидше за все, тому що морфологічне та поведінкове різноманіття диких запилювачів дозволяє встановлювати більш спеціалізовані зв'язки запилення з рослинами. Наприклад, деякі дикі запилювачі мають довший хоботок (тобто мови комах), які дозволяють їм запилювати більш глибокі квіти (рис. 4.А), чого медоносні бджоли не можуть зробити. Африканські культури навіть більше покладаються на диких запилювачів, ніж посіви в інших районах світу, оскільки може бути важко підтримувати агресивні африканські вулики медоносних бджіл та запобігати їх пошкодженню дикими тваринами (African Pollinators Initiative, 2007).
Баклажани, папайя, кава та пальмова олія - культури величезного економічного та культурного значення - підкреслюють цінність диких запилювачів для місцевої та світової економіки. Баклажани гермафродитні, іншими словами, можуть самозапилюватися. Незважаючи на це, запилення від двох видів диких бджіл, а саме двосмугової столярної бджоли (Xylocopa caffra) та типу потових бджіл (Lipotriches rufipes), збільшує виробництво плодів далеко за межі самозапилення (Gemmil-Herren and Ochieng, 2008). На відміну від цього, дерева папайї є дводомними (тобто вони мають окремі чоловічі та жіночі дерева) і, таким чином, залежать від перехресного запилення (тобто запилювачі беруть пилкові зерна від чоловічих квітів на одному дереві до жіночих квітів на іншому дереві) для отримання плодів. Хоча велика різноманітність диких бджіл та метеликів відвідують квіти папайї, лише деякі яструбині та метелики-шкіпери є ефективними запилювачами папайї, ймовірно, тому, що вони мають довгі хобоцизи, які можуть проникати в глибокі квіти папайї (African Pollinators Initiative, 2007). Здорова та різноманітна спільнота запилювачів також допомагає кавовим рослинам (який спирається на різноманітні запилювачі, Samnegård et al., 2014) та олійну пальму (що вимагає перехресного запилення спеціалізованими олійними пальмовими довгоносиками, Африканська ініціатива запилювачів, 2007) виробляють більше плодів, тим самим збільшуючи їх економічну цінність.
Незважаючи на свою цінність для природних екосистем та продовольчої безпеки, популяція диких запилювачів зменшується у всьому світі (Gallai et al., 2008; Dirzo et al., 2014). Щоб уникнути їх назавжди, важливо зберегти диких запилювачів шляхом збереження та відновлення рідних екосистем (Глава 10), стійких сільськогосподарських практик, таких як зменшення використання пестицидів та гербіцидів (Розділ 14.1.1) та шляхом передачі цінності запилювачів до широкої громадськості, землеустроїв та політиків. Крім того, програми моніторингу та досліджень, спрямовані на запилювачів, можуть покращити наше розуміння їх цінності, екології та збереження.
Багато плодових та насіннєвих рослин також залежать від процесу, який називається розсіюванням насіння, щоб розмножуватися, колонізувати вільні місця проживання та уникати конкуренції з батьківськими рослинами за обмеження ресурсів. Розгін насіння описує фізичний рух насіння плодоїдними та насіннєїдними птахами, великими травоїдними тваринами, приматами та низкою інших тварин далеко від материнської рослини. Завдяки спеціалізованим особливостям деякі насіння можуть прилипати до шерсті тварин, що дозволяє переносити їх на набагато більші відстані, ніж вітер, і в різних напрямках, ніж вода. Багато тварин також споживають насіння та фрукти, надаючи можливості для розгону, коли споживач рухається, шукаючи більше їжі, місця відпочинку або товаришів для взаємодії. Для деяких рослин розгін насіння передбачає критичний етап, необхідний для проростання, а саме скарифікацію насіння. Один із способів скарифікації передбачає, що тварина розбиває тверду шерсть насіння, кусаючи її. Крім того, шлункові кислоти можуть послабити тверду шерсть споживаного насіння, коли вона проходить через травний тракт тварини. Без цього кроку насіння, що потребують скарифікації, можуть не прорости; таким чином, наполегливість цих рослин залежить від тварин, які їх споживають. Хоча важливість запилення для продовольчої безпеки добре відома, важливість розгону насіння не слід недооцінювати. Дослідження Кот-д'Івуару показало, що примати надавали необхідні послуги з розгону насіння щонайменше 25 видів плодових рослин, важливих для людини (Koné et al., 2008).
Виявлення та зменшення небезпек
Природа — наша перша лінія захисту від багатьох стихійних лих. Розглянемо, наприклад, внесок мангрових боліт у захист нас від циклонів/ураганів (van Bochove et al., 2014), або внесок водно-болотних угідь у боротьбу з повенями (розділ 5.3.3). Навпаки, погіршення природного середовища може мати важкі наслідки. Наприклад, зсув 2010 року в Уганді, який поховав три села, загинуло понад 300 людей і перемістивши ще 8000, був віднесений до діяльності з вирубки лісів трьома роками раніше (Gorokhovich et al., 2013). Щоб запобігти таким катастрофам та використовувати всі інші внески лісів, існує безліч проектів по всій Африці, що працюють над зворотним вирубкою лісів (Розділ 10.3). На жаль, тропічні ліси Африки відновлюються дуже повільно - іноді вимагають більше 100 років (Bonnell et al., 2011). Таким чином, вкрай важливо в першу чергу запобігти деградації екосистем, а не вдаватися до дорогих відновлювальних проектів.
Окрім забезпечення безпеки, біорізноманіття також може використовуватися для відстеження змін навколишнього середовища. Види, що використовуються для цієї мети, звані індикаторними видами або моніторами навколишнього середовища, за визначенням пов'язані з унікальними умовами навколишнього середовища або наборами екосистемних процесів. Відстеження змін у чисельності населення, розподілі та поведінці може, таким чином, служити заміною дорогого обладнання для виявлення (розділ 10.1). Живильники для водних фільтрів, такі як мідії та молюски, особливо корисні в цьому плані, оскільки їх тканини накопичують хімічні забруднювачі. Дослідження мангрових боліт Сенегалу виявило забруднення важкими металами за допомогою молюсків, мідій та равликів після тестів ледве виявили ці забруднювачі в відкладах району (Bodin et al., 2013). Але навіть поширені повсякденні види можуть служити індикаторними видами: наприклад, органи охорони природи у всьому світі використовують велику кількість птахів та поведінку, щоб краще зрозуміти вплив зміни клімату (http://climatechange.birdlife.org).
Стражові види - це особливий тип індикаторних видів, який може виступати в якості системи раннього попередження про екологічні небезпеки, оскільки вони більш чутливі до певних умов, ніж люди. Лишайники - особливо відомі сторожові види. Будучи чутливими до забруднення повітря та хімічних речовин у дощовій воді, деякі лишайники не можуть вижити в забруднених районах. Таким чином, їх наявність, як правило, є ознакою хорошої якості повітря, тоді як їх відсутність може сигналізувати про забруднення повітря (Bako et al., 2008). Інший приклад - морські птахи, зниження популяції яких може служити системою раннього попередження про перелов (Paiva et al., 2015). Деякі види вартових навіть можна використовувати безпосередньо в цілях здоров'я людини. Наприклад, некомерційна громадська організація APOPO скористалася неймовірно тонким нюхом південних гігантських щурів (Cricetomys ansorgei LC) - ласкаво називають героратами - для виявлення наземних мін (рис. 4.6), туберкульозу (Reither et al., 2015), сальмонельозних інфекцій (Mahoney et al., 2014), і навіть люди в пастці під зруйнованими структурами (LaLonde et al., 2015).
Нарешті, деякі види можуть бути використані для пом'якшення різних джерел забруднення. Наприклад, завдяки процесу, який називається біосорбцією, чудові можливості поглинання деяких лишайників, рослин, грибів та мікроорганізмів пропонують одні з найдешевших та найефективніших методів видалення токсичних важких металів (Fosso-Kankeu and Mulaba-Bafubiandi, 2014) з навколишнього середовища. Вчені також нещодавно виявили грибок, що поїдає пластик (Khan et al., 2017), який може забезпечити потенційне рішення для забруднення пластиком.
Контроль шкідників і хвороб
Щодня хижаки, такі як сови та кажани, підтримують нас здоровими, контролюючи популяції переносників хвороб, таких як щури та комарі. Цей процес, коли хижі (і паразитарні) види регулюють популяції шкідників та інших неприємних видів, відомий як біологічний контроль, або коротко біоконтроль (Box 4.3). Використання комахоїдних (тобто видів, що поїдають комах), таких як кажани та птахи, для боротьби з шкідниками сільськогосподарських культур добре зарекомендувало себе в традиційних системах землеробства (Abate et al., 2000). Але навіть на комерційних сільськогосподарських фермах важливу роль в утриманні шкідників під контролем відіграють природні вороги, такі як кажани та птахи (Taylor et al., 2018). Деякі рослини також відіграють участь у зусиллі з біоконтролю: нещодавні дослідження показали, що деякі місцеві рослини, що використовуються для перетину в традиційних сільськогосподарських системах, випромінюють хімічні сигнали, які вбивають та відганяють види шкідників від сільськогосподарських культур (Khan et al., 2010). Зі збільшенням кількості досліджень, що ілюструють значні переваги, отримані від природних систем боротьби зі шкідниками, вдосконалені методи ведення сільського господарства, що сприяють більшій складності екосистеми (розділ 14.1.1), сподіваємось, відіграють більшу роль у продовольчій безпеці в майбутньому.
Мег Боені та Річард Прімак
кафедра біології,
Бостонський університет,
Бостон, Массачусетс, США.
Як він стоїть уздовж кордону ферми-ділянкою,
його основа виглядає красивою, як ноги нареченої...
Про маніоку, кому барабан бембе б'є салютом
що ніколи не доходить до кінця...
Це не маленька послуга, яку маніока надає нам у цій нашій землі.
Вірш Йоруба (Бабалола, 1966)
Ця традиційна пісня з Нігерії хвалить маніоку, південноамериканський урожай, привезений до тропічної Африки в 16 столітті, і на який мільйони африканців з тих пір покладалися на їжу та дохід.
Катастрофа сталася в 1970-х роках, коли сільськогосподарський вчений, який привіз в Африку новий сорт маніоки з Південної Америки, також випадково представив нового шкідника: маніочного борошнистого червця (Phenacoccus manihoti) (Neuenschwander, 2001). Раніше невідомий науці клоп атакував нові пагони рослин маніоки, відкладаючи її яйцеклітини на кінчиках і позбавляючи їх від листя. Поширившись по Центральній та Західній Африці, борошнистий червець знищив 80— 90% продуктивності більшості полів маніоки, загрожуючи значній частині Африки голодом.
Оскільки так багато африканців покладаються на маніоку як основне джерело їжі, вченим довелося швидко знайти рішення. Воскове покриття клопа, яке захищало його від пестицидів, ускладнювало ці зусилля. При невдачі звичайних методів боротьби з шкідниками вчені звернулися до біологічного контролю, сподіваючись, що введення природного хижака протидіє поширенню інвазивної комахи. Дослідники, які шукають джерело борошнистого червця, нарешті, знайшли кандидата на полах Парагваю, де маніока, відома на місцевому рівні як мандіока, також була важливим продуктом харчування. Тут слідчі виявили, що чисельність борошнистих червців була низькою крихітною осою під назвою Anagyrus lopezi, яка атакує яєць і личинок борошнистих клопів (рис. 4.B). A. lopezi пройшов лабораторні дослідження на специфічність господаря—він харчувався і розлучався виключно на маніокових борошнистих червцях і не нападав би на інших африканських комах. І так, Міжнародний інститут тропічного сільського господарства (ІІТА) почав польові випробування з використанням оси як біологічного засобу контролю.
Результати були вражаючими; швидко поширюється парагвайська оса зменшила втрати врожаю на вражаючі 95% (Neuenschwander, 2001), все без небезпеки забруднення та отруєння, пов'язаних з традиційними пестицидами. Хоча виявлення та впровадження агента біоконтролю вимагали значних ресурсів, оцінки свідчать про прибутки в 370-740 разів більше початкових інвестицій, залежно від розглянутого регіону (Zeddies et al., 2009), що робить його вартим вартості. Сьогодні A. lopezi зустрічається всюди, де маніока борошнистий червець виживає в Африці. Підкріплений цим успіхом, ІІТА згодом розширив свої програми біологічного контролю для боротьби з тропічними шкідниками на сільськогосподарських культурах, таких як коров'ячий горох, кукурудза та банани.
У 2008 році маніока борошнистий червець був виявлений в Південно-Східній Азії, де він повторив шкоду, нанесену в Африці (Graziosi et al., 2016). Зараз вчені тиражують зусилля Африки з біоконтролю щодо зменшення врожаю у В'єтнамі, Таїланді, Камбоджі та Китаї. У поєднанні з низкою місцевих паразитів вони сподіваються, що A. lopezi зупинить поширення борошнистого червця до того, як він досягне ще більших полів в Індії (Parsa et al., 2012). Боротьба з маніокою борошнистим червецем, безумовно, є одним із випадків, коли біологічний контроль зміг досягти великих успіхів.
Більшість африканців знайомі з падальщиками, такими як шакали та грифи, які працюють як природоохоронний екіпаж, збираючи залишки їжі, залишені в полі великими хижаками. Разом з асортиментом комах, що поїдають плоть, шкідливих та розкладачів, смітники відіграють вирішальну роль у підтримці нас здоровими шляхом санітарної обробки навколишнього середовища (O'Bryan et al., 2018). Хоча це занадто легко сприймати ці заходи як належне, деякі люди активно вітають ці послуги. Наприклад, на півночі Ефіопії плямисті гієни (Crocuta crocuta, LC) переносяться в міських поселеннях, оскільки вони споживають туші худоби, а іноді навіть людські трупи, які становлять ризик захворювання (Yirga et al., 2015).
Останній досвід показав, що без належного догляду санітарні послуги, що надаються дикими тваринами, можуть зруйнуватися за дуже короткий час. Наприклад, під час так званого азіатського грифа кризи 1990-х років популяція грифів в Індії, Пакистані та Непалі стрімко скоротилася за лічені роки від вторинного отруєння після вживання туш мертвих тварин, оброблених протизапальним препаратом диклофенак. Не маючи нічого іншого, щоб видалити тушки мертвих тварин так само ефективно, як грифи, гниюча плоть забруднена питною водою і дозволила популяціям щурів і диких собак (Canis familiaris) розмножуватися. Хоча грифи мають шлункові кислоти, які вбивають патогени, собаки та щури цього не роблять і, таким чином, стали основними переносниками збудників, поширюючи смертельні захворювання, такі як сказ, сибірська виразка та чума. Орієнтовні витрати на охорону здоров'я в умовах кризи грифа в Азії склали понад 1 мільярд доларів США на рік (Markandya et al., 2008). Сьогодні Африка стикається з власною кризою грифа. Але замість однієї загрози грифи Африки стикаються з безліччю техногенних загроз, що робить вирішення цієї кризи набагато складнішим (Box 4.4).
Смітники, такі як стерв'ятники та шакали, - це команда очищення природи; вони зберігають нас здоровими, санітарно очищаючи навколишнє середовище.
Ара Монаджем
Відділ біологічних наук, Університет Есватіні,
Квалусені, Есватіні.
Загальним сприйняттям серед мирян та захисників природи є ідея безпеки в кількості для видів дикої природи. Адже чи не захищений від загроз зникнення широко поширений і рясний вид? Відповідь тверда ні! Як показує крах популяцій стерв'ятників Центральної Азії (Oaks et al., 2004), види, що налічують мільйони, можуть зникнути лише за кілька років.
Азіатський гриф криза має деяку схожість із загибеллю пасажирського голуба (Ectopistes migratorius, EX) у Північній Америці століття тому. Цей голуб колись був найпоширенішою птахом на Землі; проте, незважаючи на чисельність мільярдів, він був змушений до вимирання за короткий проміжок часу, насамперед через полювання протягом 20-річного періоду наприкінці 1800-х років. У випадку з азіатськими грифами загрозою було не полювання, а скоріше нестероїдний протизапальний препарат (НПЗЗ) -диклофенак - який годується хворій худобою, а потім потрапляє в організм грифів, коли вони харчуються мертвою худобою. Оскільки диклофенак смертельно токсичний для грифів, широке використання цього лікування на Індійському субконтиненті (до якого входять Індія, Непал та Пакистан) спостерігається катастрофічне зниження чисельності грифів. Оскільки одна з основних природних систем утилізації сміття в Азії зникла, район пережив кризу здоров'я людини внаслідок широкого забруднення питної води та збільшення частоти захворювань, що переносяться всюдисущими та зростаючими популяціями щурів та диких собак (Markandya et al., 2008).
Азіатський гриф криза повчальний з кількох ознак. По-перше, знадобилося багато часу, щоб виявити та підтвердити зниження грифа, оскільки регулярний та стандартизований моніторинг трьох уражених видів грифів не проводився. По-друге, ступінь зниження була надзвичайною, чисельність грифів знизилася більш ніж на 95% протягом десятиліття. По-третє, зниження було пов'язано з єдиною загрозою - зараженням диклофенаком, який згодом виявився смертельно отруйним для грифів (Oaks et al., 2004). Завдяки злагодженим зусиллям природоохоронців і політиків, а також швидкій реакції урядів Індії, Пакистану та Непалу диклофенак був виведений з ринку в 2006 році. Популяції грифів в Азії з тих пір стабілізувалися, навіть обережно припускаючи збільшення.
Зараз Африка стикається з власною кризою грифа (Ogada et al., 2015). Однак, на відміну від азіатської кризи, криза Африки включає більшу кількість видів і охоплює більшу географічну зону. Важливо, що він також включає більшу кількість загроз, включаючи отруєння, збір врожаю для традиційної медицини та для їжі, а також ураження електричним струмом після контакту з лініями електропередач. Багато грифів також гинуть, коли вони поглинають отруєні туші, призначені для знищення проблемних хижаків (рис. 4.C). До цього переліку летальних причин слід також додати універсальні загрози втрати середовища проживання і переслідування хижих птахів.
Завдяки тривалому моніторингу колапс популяцій африканських грифів був добре задокументований. З 95 популяцій грифів, що контролюються, 89% були або екстирповані, або зазнали серйозного зниження. У восьми досліджуваних видах середня швидкість зниження оцінюється в 4,6% на рік (тобто одна з 20 птахів, які гинуть на рік, не замінюються). Харизматичний гриф Рюппеля (Gyps rueppellii, CR) знизився на 85% у всьому своєму асортименті; отже, цей вид зараз вважається сильно загрожує МСОП, як і гриф з капюшоном (Necrosyrtes monachus, CR), білоголовий гриф (Trigonoceps occipitalis, CR), і африканський білоспинний гриф (Gyps africanus, CR). Лише трохи краще, принаймні поки що, гриф з лаппетом (Torgos tracheliotos, EN) та єгипетський гриф (Neophron percnopterus, EN), мисовий гриф (Gyps coprotheres, VU) та бородастий гриф (Gypaetus barbatus, NT).
Розпад популяцій грифів Африки викликає серйозне занепокоєння серед біологів охорони природи, менеджерів дикої природи та тваринництва та посадових осіб охорони здоров'я. Однак, на відміну від Азії, працездатних рішень кризи грифа в Африці ще не знайдено. Це може бути пов'язано з безліччю загроз, а складність проблеми посилюється залученням окремих браконьєрів, місцевих громад та урядових структур у більш ніж 40 країнах. Якщо природоохоронці та уряди можуть працювати разом, як це робили в Азії, то, можливо, грифи Африки та екосистемні послуги, які вони надають, все ще можна врятувати.