10.3: Відновлення пошкоджених екосистем
- Page ID
- 7498
Екосистеми регулярно порушуються природними явищами, такими як повені циклонів/ураганів або лісові пожежі, розпочаті блискавкою. Тим не менш, природні порушення, як правило, призводять до спадкоємства та повернення до екологічних умов, які можуть підтримувати високий рівень біорізноманіття. Навпаки, екосистеми, які люди пошкодили або знищили внаслідок такої діяльності, як нестійке сільське господарство та вирубка лісів, надмірний випас або забруднення, як правило, втрачають здатність до відскоку без втручання людини.
Екологічна реставрація спрямована на відновлення пошкоджених екосистем до такої точки, коли їх екосистемні функції та видовий склад нагадують їх початковий або майже первісний стан.
Екологічне відновлення - це практика відновлення пошкоджених екосистем до такої точки, коли їх екосистемні функції та видовий склад нагадують їх початковий або майже первісний стан. Відновлювальна екологія, в свою чергу, є науковим дослідженням відновлення пошкоджених екосистем, спільнот, популяцій. Екологічна реставрація часто є найкращим методом для забезпечення довгострокового використання деградованих ділянок, незалежно від того, чи розглядаються з точки зору екології, соціальної вигоди чи навіть економічної вигоди. Отже, і не дивно, що ця практика і наука спочатку розвивалися у відповідь на спроби відновити економічно цінні функції екосистеми: створення водно-болотних угідь для запобігання затоплення, рекультивація гірничих ділянок для запобігання забрудненню та ерозії ґрунтів, ревегетація перепасованих пасовищ для збільшення виробництво трави та посадка дерев на очищених ділянках для поліпшення агролісомеліорації.
Кращі практики екологічної реставрації зазнали значних успіхів за останні десятиліття. У минулому методи відновлення в основному спрямовані на швидку економічну вигоду, що призвело до спрощених екосистем, які або не вдалося встановити, або деградували через короткий час. Щоб уникнути таких дорогих помилок, плани відновлення сьогодні все частіше спрямовані на постійне відновлення здорових екосистем, які могли б підтримувати стійкі галузі, такі як екотуризм, управління дикою природою, секвестрація вуглецю та низький рівень випасу худоби. Екологічне відновлення часто також має економічний сенс; дослідження Південної Африки показало, що кожен долар США, інвестований у відновлення екосистемних послуг, принесе 8,30 доларів США для місцевої економіки (de Wit et al., 2008).
Багато низових природоохоронних груп знаходяться на передньому краї ініціатив, які використовують відновлення екосистем, щоб допомогти встановити зв'язок між здоровими екосистемами та соціально-економічним благополуччям. Одним з яскравих прикладів є рух «Зелений пояс», кенійська ініціатива на чолі з сільськими жінками щодо боротьби з вирубкою лісів та відновлення деградованих лісів. Вони роблять це, допомагаючи сільським жінкам спільно вирощувати та садити дерева. З моменту свого заснування в 1977 році організація контролювала посадку понад 51 мільйона дерев, що допомогло відновити ліси на горі Кенія, Абердарес та комплекс Мау. Посаджені дерева запобігли ерозії, зберігали дощову воду та забезпечували дрова, деревину та їжу. Крім того, понад 30 000 жінок пройшли навчання сталим професіям, таким як лісове господарство, бджільництво та харчова промисловість.
Підходи до екологічної реставрації
Існує чотири основних підходи до екологічної реставрації (рис. 10.10):
- Природна регенерація. Деградовані райони, такі як занедбані поля або зарублені ділянки, дозволяється природним чином пересівати та повертатися на луки чи ліси. Земельні менеджери часто обирають такий підхід, коли активне відновлення є занадто дорогим, коли попередні спроби відновлення не вдалися, або коли досвід показав, що екосистема стійка і може відновитися самостійно (наприклад, Crouzeilles et al., 2017).
- Реабілітація. Земельні менеджери покращують умови деградованої екосистеми, переводячи її на інший, інший тип екосистеми. Наприклад, землеуправителі могли б реабілітувати деградований ліс, перейшовши його на плантацію дерев. Реабілітація може включати заміну лише декількох видів або багатьох видів.
- Часткова реставрація. Земельні менеджери відновлюють деякі функції екосистеми та деякі види, які були домінуючими або характерними для екосистеми. Наприклад, в рамках відновлення пасовищ землеустрій може спочатку пересадити кілька ключових видів, які витривалі та сприяють функціонуванню екосистем; вони можуть затримати відновлення рідкісних видів до більш пізніх етапів.
- Повна реставрація. Земельні менеджери відновлюють територію, щоб визначити структуру екосистеми, поєднання видів та функціонування екосистеми. Повне відновлення зазвичай вимагає активної програми для модифікації ділянки, повторного впровадження місцевих видів та усунення або зменшення факторів, які погіршували екосистему.
Перш ніж ініціювати проект реставрації та визначитися з типом підходу, земельні менеджери повинні розглянути, як швидко екосистема може відновитися, потреби в ресурсах та доступність, наявність локально адаптованих таксонів та роботу, яка може знадобитися, щоб дозволити відновленій громаді зберігатися над довгостроковий термін. Приклади конкретних міркувань включають, як підготувати ґрунти, як поводитися з транслокованими організмами, коли і скільки добрив і води додавати, і як запобігти вторгненням небажаних видів (Галатовіч і Річардсон, 2005; Zabbey and Tanee, 2016). Важливо також пам'ятати, що екосистеми, як правило, не відновлюються, якщо фактор, який спричинив їх деградацію в першу чергу, не видаляється або зменшується. Наприклад, зусилля щодо зворотного опустелювання (Розділ 5.3.4) вимагатимуть зменшення тиску на пасовищі та нестійких сільськогосподарських практик.
Щоб виміряти успіх відновлення, біологи часто прагнуть відновити деградовані райони до умов (функцій екосистеми або видового складу), порівнянних з обраним еталоном або довідковою ділянкою. Довідкові сайти надають практичні цілі для реставрації і можуть бути використані для кількісної оцінки успішності реставраційного проекту. Порівняння прогресу реставрації з еталонною ділянкою також дозволяє землеуправителям втрутитися або коригувати свої методи, якщо цілі відновлення не виконуються. Цей підхід, при якому землеуправителі відстежують умови та коригують свої протоколи у міру необхідності, відомий як адаптивна реставрація. (Загальну дискусію щодо адаптивного управління див. розділ 10.2.3.)
Основні цілі реставрації
Багато змінених людиною екосистем в Африці виявилися хорошими кандидатами на екологічне відновлення. До них відносяться тропічні ліси, водно-болотні угіддя, пастбища та коралові рифи. Крім того, проекти реставрації в міських районах (Box 10.4) стали популярними в останні роки частково завдяки підвищеній якості життя людей, які проживають у цьому районі.
Самуель Кібой
Школа біологічних наук, Університет Найробі,
Найробі, Кенія.
Вирубка лісів є однією з головних рушійних сил втрати біорізноманіття в Африці. Багато сільських та міських громад покладаються на деревну біомасу для отримання енергії у вигляді деревного вугілля або дров. Це означає, що вони повинні постійно отримувати дрова або деревне вугілля, збираючи живі або мертві дерева. У багатьох випадках доступним джерелом енергії є живі дерева на сільськогосподарських угіддях, які висаджуються як прикордонні дерева, або випадкові залишки вже існуючої рослинності в фермі. У деяких випадках фермери, які мають землі в менш густонаселених районах, мають частини лісистих ділянок або лісових ділянок, які перебувають під постійним порушенням від збирання деревини. Це частіше зустрічається на пастбищах або районах, які мають меншу сільськогосподарську продуктивність. В інших районах, таких як міські поселення, що межують з лісами, наприклад, Кібера в Найробі Кенія, відбувалася велика заготівля дров, а іноді вибірково для лікувальних цілей або різьблення по дереву (Furukawa et. al., 2011).
Враховуючи відомі переваги неушкоджених лісів, включаючи поліпшення продовольчої безпеки та пом'якшення зміни клімату, в даний час існує кілька зусиль, спрямованих на збільшення лісового покриву Кенії як на охоронюваних, так і на незахищених територіях. Лісова служба Кенії завжди була на передньому краї відновлення на охоронюваних територіях, особливо в газетних лісових районах. Незважаючи на загальний ентузіазм щодо збільшення лісового покриву, багато структурних та інформаційних проблем залишаються. Більшість програм лісовідновлення класифікують саджанці як «екзотичні» або «корінні», але не враховують, які види найкраще підходять до місцевих умов. Крім того, незважаючи на численні програми лісовідновлення, ініційовані фізичними особами, державними установами та корпораціями, після посадки, як правило, проводиться мінімальне подальше обслуговування, що може поставити під загрозу цілий проект. Перші три роки після посадки мають особливо важливе значення для правильного встановлення розсади і вимагають інтенсивного управління, включаючи прополку, мульчування та захист від травоїдних тварин. Мабуть, найбільшим викликом для стійкості цих ініціатив з лісовідновлення є повільні темпи зростання багатьох цінних корінних дерев, які не відповідають короткостроковим потребам врожаю, а також дозволяють довгострокове відновлення лісів.
В Університеті Найробі успішні міські лісові острови з потенційною природною рослинністю були створені за допомогою «методу Міявакі» (Miyawaki, 2004). Цей метод використовує рідні дерева для відновлення корінних лісів у терміни коротші, ніж якби природне відновлення було дозволено взяти свій курс (рис. 10.D). Щоб створити міський зелений простір на університетській власності, ми відібрали 16 місцевих видів дерев, використовуючи наукове дослідження рослинності залишкових лісів навколо Найробі. Протягом 16 місяців багато дерев добре зарекомендували себе, з найбільш ефективними видами, Ehretia cymosa, виросли до понад 2 м (Kiboi et. al., 2014). Це дослідження ілюструє важливість вибору місцево адаптованих видів в ініціативах з відновлення лісів.
Практика сталого відновлення може полегшити короткостроковий тиск з боку відновлених екосистем, поки вони дозрівають до самоокупної структури. Слід сприяти не тільки місцево адаптованим видам, але й місцевим видам, які можна постійно перебирати, де нові пагони швидко замінюють зібрані гілки та частини гілок. Екзотичні види, такі як австралійська камедь, сосна та мескіт (Prosopis juliflora), часто демонструють ці характеристики, але ці види часто інвазивні з згубним впливом на місцеві екосистеми та громади. На щастя, багато видів африканських рослин також є хорошими кандидатами на ініціативи щодо сталого відновлення, включаючи камфорний кущ (Tarchonanthus camphoratus), серповидний фальшивий шип (Albizia harveyi), срібний кластерлист (Terminalia sericea) та плакучий плетень (Peltophorum africanum) (Кеннеді, 1998; Kaschula et ін., 2005). Хоча переліски можуть мати більш змінне збільшення біомаси порівняно з початковими посадженими насадженнями, це стійкий спосіб управління біомасою, особливо в районах, які відчувають високий попит на деревину, придатну для збору врожаю. Крім того, посадка місцевих дерев та чагарників на сільськогосподарських угіддях зазвичай надає корисні екосистемні послуги за рахунок збільшення кількості та різноманітності місцевих комахоїдних птахів та запилювачів сільськогосподарських культур. Цими різними способами правильна практика управління може призвести до переваг для місцевих жителів, біорізноманіття та сталої практики збереження.
Тропічні ліси: Тропічні ліси покривають менше 10% поверхні землі; проте вони містять більше половини всіх наземних видів (Cortlett and Primack, 2011). Коли ці ліси втрачаються, ми втрачаємо значне біорізноманіття та екосистемні послуги З цієї причини ініціативи з відновлення тропічних лісів в Африці та інших країнах приділяли велику увагу в останні роки. Наприкінці цієї глави ми обговоримо основні глобальні зусилля, спрямовані на відновлення деградованих тропічних лісів, відомих як REDD+.
Африка вже втратила понад 40% своїх водно-болотних угідь через людську діяльність, при цьому нинішні показники втрат є одними з найвищих у світі.
Водно-болотні угіддя: Африка вже втратила понад 40% своїх водно-болотних угідь через людську діяльність, з нинішніми показниками втрат серед найвищих у світі (Davidson, 2014). Через визнану важливість водно-болотних угідь у забезпеченні боротьби з повенями та інших екосистемних послуг (розділ 5.5.3) пошкоджені водно-болотні угіддя часто орієнтуються на зусилля по відновленню. Водно-болотні угіддя визначаються їх гідрологією; тому проекти відновлення водно-болотних угідь часто зосереджені на відновленні оригінальної гідрології ділянки. Один з таких прикладів походить з Південної Африки, де влада (за підтримки Світового банку) працює над відновленням найбільшого в Африці гирла озера в парку водно-болотних угідь Ісімангалісо - багатоетапний процес, який включає відновлення гідрології лиману, контроль інвазивних рослин навколо водно-болотних угідь та вдосконалення практики землеробства в околицях (Whitfield et al., 2013). Відновлення водно-болотних угідь також може відбуватися через такі заходи, як видалення греблі (розділ 11.3.2) або заміна екзотичної рослинності, яка виснажує грунтові води місцевою рослинністю для сприяння утриманню підземних вод (Sirami et al., 2013). Важливо, що справжні реставрації водно-болотних угідь, як відомо, важко виконати. Пересадити водно-болотні угіддя можна відносно легко, щоб виглядати так, як це виглядало раніше, але для відновлення фундаментальної гідрології часто потрібна складна інженерія. У багатьох випадках часткова реабілітація водно-болотних угідь є найкращим, чого можна досягти.
Мангрові болота (рис. 10.11) забезпечують розсадникові майданчики для багатьох економічно важливих рибальств, захищають прибережні громади від потужних штормів та запобігають проникненню морської води в прісноводні системи (van Bochove et al., 2014). Вони також є одними з найважливіших у світі поглиначів вуглецю, зберігаючи в чотири рази більше вуглецю на гектар, ніж інші види тропічних лісів (Donato et al., 2011). Тим не менш, понад 35% світових мангрових боліт вже деградовані сільським господарством, міською експансією, забрудненням та комерційним розведенням молюсків (MEA, 2005; Giri et al., 2011). Щоб відновити ці втрачені послуги, кілька громад зараз відновлюють свої мангрові зарості, а також застосовують більш стійкі практики для зменшення шкоди цим важливим середовищам існування (Feka et al., 2009). Один з наймасштабніших проектів відновлення мангрових заростей Африки був ініційований у Сенегалі, де понад 300 000 місцевих жителів посадили понад 150 мільйонів мангрових дерев на 140 км 2 між 2006 та 2013 роками (Cormier-Salem and Panfili, 2016). Мангрові (як і будь-які інші) реставраційні проекти потрібно ретельно планувати, щоб забезпечити успіх. Наприклад, важливо вибирати екологічно відповідні види для посадки, а не найшвидкозростаючі види, які обіцяють швидкі (але не обов'язково оптимальні) результати. Дослідження Еритреї також показали, як стік добрив, спричинений хвильовою дією, може зменшити призвести до невдачі проекту (Sato et al., 2005). Ще одне занепокоєння полягає в тому, що мангрові зарості часто експлуатуються, відновлюються та управляються як ліси, тоді як основні детермінанти їх функції та структури - гідрологія, ґрунти та поживні речовини - нехтуються (Lewis, 2005; Gopal, 2013). Останні роботи показали, що природна регенерація мангрових боліт може призвести до більш різноманітних, стійких та продуктивних екосистем порівняно з зусиллями з посадки (Wetlands International, 2016). Ці питання необхідно буде вирішити, щоб забезпечити довгострокову стійкість зусиль по відновленню мангрових заростей.
Сезонні посушливі землі: Через велике безгосподарне землекористування (насамперед надмірне випас худоби та нестійке сільське господарство) значна частина сезонних посушливих земель Африки зазнає опустелювання, перетворення колись продуктивних земель у пустельні техногенні пустелі - великі сухі непродуктивні пилові чаші без рослинності. Деградація цих земель покалічила сільське господарство, знищила природні біологічні спільноти та перемістила мільйони людей. Хоча багато посушливих земель, здається, регенеруються природним шляхом, коли тиск, пов'язаний з безгосподарністю, усувається на ранній стадії, тривалі періоди безгосподарності перешкоджають відновленню, що призводить до втрати природних банків насіння, поживних речовин та мікросайтів, які дозволяють створити розсаду.
Сомалі є домом для однієї з найефективніших у світі програм скасування опустелювання. З початку 1990-х років, коли національний уряд Сомалі розвалився, сомалійців мучили воєначальники і громадянська війна. Відсутність ефективного управління також призвела до зростання нерегульованої торгівлі деревним вугіллям; гаї тернових дерев сотні років були запалені, перш ніж так зване «чорне золото» було експортовано в Аравію. Внаслідок цього лісові пожежі та видалення дерев спричинили кризу ерозії, перетворивши пасовищні угіддя, які колись підтримували різноманітну скотарську громаду, на непродуктивні пустки. Голод внаслідок цього, посилений посухами, змусив ще більше сомалійців звернутися до життя злочинів, піратства та тероризму у відчайдушних спробах підтримати свої сім'ї. Щоб змінити цей спад, гуманітарна неурядова організація Adeso успішно переконала регіональний уряд створити та застосувати заборону на експорт деревного вугілля. Adeso також почав просвічувати місцевих жителів про зв'язки між навколишнім середовищем та власним життям та запровадив стійкі альтернативи торгівлі деревним вугіллям, такі як сприяння використанню сонячних плит для зменшення потреби у вугільному паливі. Щоб змінити опустелювання та запобігти подальшій ерозії, Adeso показав місцевим громадам, як побудувати невеликі та прості скельні греблі; греблі також забезпечують мікросередовище, придатне для проростання насіння тернових дерев. Adeso був настільки успішним у цих підприємствах, що згодом вони розширили свою роботу до Кенії та Південного Судану.
Коралові рифи: Коралові рифи - одна з найважливіших морських екосистем у світі, як екологічно, так і економічно. Вони забезпечують продовольство місцевим громадам, підтримують галузі екотуризму та захищають узбережжя, зменшуючи енергію хвиль на цілих 97% (Ferrario et al., 2014). Тим не менш, коралові рифи також є однією з найбільш загрозливих морських екосистем, на яку сильно впливають надмірний збір врожаю, забруднення, осідання та зміни клімату. Тим не менш, відновлення коралових рифів варто того; мета-аналіз показав, що відновлення коралових рифів майже в 20 разів дешевше, ніж будувати штучні системи для захисту берегів (Ferrario et al., 2014). Таким чином, зараз триває кілька ініціатив щодо відновлення коралових рифів, починаючи від пересадки коралів та підвищення популяції морських їжаків для боротьби з морськими водоростями до створення штучних рифів, які можуть виступати в якості субстрату для коралових поселень (Lindahl, 2003; Edwards and Gomez, 2007).
Майбутнє екологічної реставрації
Дослідження в галузі відновлювальної екології стрімко зростали в останні роки. Багато рецензій (наприклад, Suding, 2011) та книг (наприклад, Falk et al., 2016) нещодавно були опубліковані на цю тему. Товариство екологічної реставрації (SER) було створено в 1988 році для підтримки цієї галузі, а два наукові журнали (Відновлення екології та екологічної реставрації) щороку публікують сотні статей на цю тему, крім статей, опублікованих в інших екологічних та природоохоронних журналах. Зростання досліджень надає вченим та землеустроям більше досліджень та доказів для інформування планування та вдосконалення проектів реставрації.
Недавній розвиток у цій галузі передбачає компенсації біорізноманіття (десять Kate et al., 2004; MacFarlane et al., 2016). Система, як правило, використовується розробниками, компенсації біорізноманіття мають на меті не досягти чистої втрати біорізноманіття під час економічного розвитку; деякі проекти навіть спрямовані на чистий загальний прирост біорізноманіття. Розробники досягають цього, компенсуючи шкоду екосистемі (або втрату популяції видів, що знаходяться під загрозою, Kormos et al., [2014]), які можуть бути понесені під час проекту розвитку. Ця компенсація зазвичай дотримується однієї або декількох з трьох основних стратегій: (1) зменшення ступеня шкоди на місці розробки, (2) відновлення або захист природних спільнот на іншому «рецепторному місці» як компенсація за втрачене, і (3) посилення решти природних спільнот після розвиток.
Хоча біорізноманіття компенсує (та інші ініціативи з відновлення в цілому) звучать добре в теорії, важливо пам'ятати, що найбільш ефективною стратегією збереження біорізноманіття залишається захистом та управлінням неушкодженими екосистемами. Дослідження та практичний досвід показали, що зусилля з екологічного відновлення часто не відтворюють ключові характеристики своїх референтних місць, включаючи видовий склад або функціонування екосистеми, навіть після багатьох років зусиль та інвестицій. Важливо також пам'ятати, що деякі африканські екосистеми відновлюються дуже повільно - тропічні ліси потребують більше 100 років для розвитку (Bonnell et al., 2011) - тому навіть ефективні реставрації можуть зайняти десятиліття, щоб забезпечити повний спектр переваг. У випадках, коли переслідуються компенсації біорізноманіття, дуже важливо гарантувати, що ці ініціативи дійсно пропонують справжні природоохоронні вигоди, пом'якшуючи різні пов'язані з цим ризики (Coralie et al., 2015; Gordon et al., 2015; Maron et al., 2016).
Оскільки відновлення пошкодженого середовища займає значний час та ресурси, збереження неушкоджених екосистем має бути пріоритетним.