5.4: загрози біорізноманіття

Основною загрозою біорізноманіття на планеті, а отже, загрозою добробуту людини є поєднання зростання людського населення та ресурсів, що використовуються цим населенням. Людське населення потребує ресурсів для виживання та зростання, і багато з цих ресурсів нестійко видаляються з навколишнього середовища. Три найбільші наближені загрози біорізноманіттю - втрата середовища існування, надмірне збирання та інтродукція екзотичних видів. Перші два з них є прямим результатом зростання людського населення і використання ресурсів. Третій — це збільшення мобільності та торгівлі. Четверта головна причина вимирання, антропогенна (спричинена людиною) зміна клімату, ще не мала великого впливу, але, за прогнозами, вона стане значною протягом цього століття. Глобальні зміни клімату також є наслідком потреб людського населення в енергії та використання викопного палива для задоволення цих потреб (рис.\(\PageIndex{1}\)). Екологічні проблеми, такі як токсичне забруднення, мають специфічний цілеспрямований вплив на види, але зазвичай не розглядаються як загрози за масштабами інших.

Малюнок\(\PageIndex{1}\). Рівні вуглекислого газу в атмосфері коливаються циклічно. Однак спалювання викопного палива в новітній історії спричинило різке підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері Землі, який зараз досяг рівнів, яких ніколи раніше не бачили на Землі. Вчені прогнозують, що додавання цього «парникового газу» до атмосфери призводить до зміни клімату, що значно вплине на біорізноманіття в майбутньому столітті.

Втрата середовища проживання

Люди покладаються на технології, щоб змінити своє середовище та зробити його придатним для життя. Інші види цього зробити не можуть. Ліквідація їх місця проживання - будь то ліс, кораловий риф, пасовища або текуча річка - вб'є особин у виді. Видаліть все середовище проживання, і види вимернуть, якщо вони не будуть одними з небагатьох видів, які добре справляються в середовищі, побудованому людиною. Людське знищення середовищ існування (середовище проживання, як правило, відноситься до частини екосистеми, необхідної конкретному виду) прискорюється в другій половині ХХ століття.

Малюнок\(\PageIndex{2}\). Плантація олійних пальм у провінції Сабах Борнео, Малайзія, замінює місцеве середовище існування лісу, від якого залежать різні види. (Кредит: Ліан Пін Кох)

Розглянемо виняткове біорізноманіття Суматри: тут мешкає один вид орангутангів, вид критично зникаючих слонів, і суматранський тигр, але половина лісу Суматри зараз зникла. Сусідній острів Борнео, де мешкають інші види орангутангів, втратив аналогічну ділянку лісу. Втрата лісу триває на заповідних територіях Борнео. Орангутан на Борнео занесений до списку вимираючих Міжнародним союзом охорони природи (МСОП), але це просто найпомітніший з тисяч видів, які не переживуть зникнення лісів Борнео. Ліси видаляють для лісу і для посадки плантацій пальмової олії (рис.\(\PageIndex{2}\)). Пальмова олія використовується в багатьох продуктах, включаючи харчові продукти, косметику та біодизель в Європі. 5-річна оцінка глобальних втрат лісового покриву за роки з 2000 по 2005 рік становила 3,1%. Значні втрати (2,4%) сталися в тропіках, де втрата лісу відбувається насамперед від видобутку деревини. Ці втрати, безумовно, також являють собою вимирання видів, унікальних для цих районів.

БІОЛОГІЯ В ДІЇ: Запобігання руйнуванню середовища проживання з мудрим вибором деревини

Більшість споживачів не уявляють, що товари для поліпшення будинку, які вони купують, можуть сприяти втраті середовища існування та вимиранню видів. Тим не менш, ринок незаконно заготовленої тропічної деревини величезний, і вироби з деревини часто опиняються в будівельних магазинах постачання в Сполучених Штатах. Однією з оцінок є те, що до 10% імпортованої деревини в США, яка є найбільшим у світі споживачем деревообробної продукції, незаконно зареєстрована. У 2006 році це склало $3,6 млрд в виробах з деревини. Велика частина нелегальної продукції імпортується з країн, які виступають посередниками і не є джерелами деревини.

Як можна визначити, чи дерев'яний виріб, наприклад, підлогове покриття, було заготовлено сталим або навіть законним шляхом? Лісова опікунська рада (FSC) сертифікує стійко заготовлену лісову продукцію. Дивлячись на їх сертифікації на підлозі та інших твердих порід листяних виробів є одним із способів гарантувати, що деревина не була взята незаконно з тропічного лісу. Є сертифікати, відмінні від FSC, але ними керують лісопромислові компанії, створюючи тим самим конфлікт інтересів. Інший підхід - покупка вітчизняних порід деревини. Хоча було б чудово, якби існував список легальних проти незаконних лісів, це не так просто. Закони про лісозаготівлю та управління лісами різняться залежно від країни; те, що є незаконним в одній країні, може бути законним в іншій. Де і як збирають продукт і чи стійко підтримується ліс, з якого він надходить, весь фактор, чи буде продукт з деревини сертифікований FSC. Завжди є гарною ідеєю задати питання про те, звідки взявся виріб з деревини і як постачальник знає, що він був заготовлений на законних підставах.

Знищення середовища проживання може вплинути на екосистеми, крім лісів. Річки та потоки є важливими екосистемами і часто є об'єктом модифікації середовища проживання. Загребання річок впливає на стік і доступ до середовища проживання. Зміна режиму потоку може зменшити або усунути популяції, пристосовані до сезонних змін потоку. Наприклад, за оцінками, 91% річкових шляхів у Сполучених Штатах були змінені з модифікацією дамбування або потоку. Багато видів риб у Сполучених Штатах, особливо рідкісні види або види з обмеженим розповсюдженням, спостерігали зниження, спричинене загребінням річки та втратою середовища існування. Дослідження підтвердили, що види земноводних, які повинні виконувати частини своїх життєвих циклів як у водних, так і в наземних середовищах існування, піддаються більшому ризику зниження та вимирання населення через підвищену ймовірність того, що одне з їхніх місць існування або доступ між ними буде втрачено. Це викликає особливе занепокоєння, оскільки земноводні зменшуються в кількості і вимирають швидше, ніж багато інших груп з різних можливих причин.

Перезбір врожаю

Надмірний збір є серйозною загрозою для багатьох видів, але особливо для водних видів. Існує безліч прикладів регульованого рибного господарства (включаючи полювання на морських ссавців та збирання ракоподібних та інших видів), що контролюються вченими рибогосподарства, які тим не менше зруйнувалися. Риболовля тріски в Західній Атлантиці - найефектніший недавній крах. Хоча це було надзвичайно продуктивним рибальством протягом 400 років, впровадження сучасних заводських траулерів у 1980-х роках та тиск на промисел призвели до того, що він став нестійким. Причини рибного колапсу носять як економічний, так і політичний характер.

Більшість рибальства управляються як загальний ресурс, доступний для всіх, хто бажає ловити рибу, навіть коли рибальська територія знаходиться в межах територіальних вод країни. Загальні ресурси піддаються економічному тиску, відомому як трагедія громад, в якій рибалки мають мало мотивації проявляти стриманість у збирання рибальства, коли вони не володіють рибальством. Загальним результатом загальних врожаїв ресурсів є їх надмірна експлуатація. Хоча великі рибальства регулюються, щоб намагатися уникнути цього тиску, він все ще існує на задньому плані. Ця надмірна експлуатація посилюється, коли доступ до рибальства відкритий і нерегульований і коли технологія дає рибалкам можливість надмірно рибалити. У кількох рибальствах біологічне зростання ресурсу менше, ніж потенційне зростання прибутку, отриманого від риболовлі, якщо цей час і гроші були вкладені в інше місце. У цих випадках - прикладом є кити - економічні сили будуть рухатися до промислу населення до вимирання.

Коралові рифи - надзвичайно різноманітні морські екосистеми, які стикаються з небезпекою від декількох процесів. Рифи є домом для 1/3 світових видів морських риб - близько 4000 видів - незважаючи на те, що становлять лише один відсоток морського середовища існування. Більшість домашніх морських акваріумів містять види коралових рифів, які є дикими організмами, а не культурними організмами. Незважаючи на те, що жоден морський вид, як відомо, не був вимерлий торгівлею домашніми тваринами, є дослідження, які показують, що популяції деяких видів зменшилися у відповідь на збирання врожаю, що свідчить про те, що урожай не є стійким на цих рівнях. Існують також побоювання щодо впливу торгівлі домашніми тваринами на деякі наземні види, такі як черепахи, земноводні, птахи, рослини і навіть орангутанги.

Малюнок\(\PageIndex{3}\). Збирання ящерів для їх луски та м'яса, а також як цікавинки, призвело до різкого зменшення чисельності популяції цієї захоплюючої істоти. Цей твір Девіда Броссара ліцензовано на умовах CC BY 4.0

М'ясо куща є загальним терміном, що використовується для диких тварин, вбитих в їжу. Полювання практикується у всьому світі, але мисливська практика, особливо в екваторіальній Африці та деяких районах Азії, як вважають, загрожує зникненням кількох видів. Традиційно на м'ясо куща в Африці полювали, щоб прогодувати сім'ї безпосередньо. Однак недавня комерціалізація цієї практики тепер має кущове м'ясо, доступне в продуктових магазинах, що збільшило показники врожаю до рівня нестійкості. Крім того, зростання людського населення збільшило потребу в білковій їжі, яка не задовольняється сільським господарством. Види, яким загрожує торгівля м'ясом куща, - це переважно ссавці, включаючи багатьох мавп та великих мавп, що мешкають у басейні Конго.

Інвазивні види

Екзотичні види - це види, які були навмисно або ненавмисно введені людиною в екосистему, в якій вони не еволюціонували. Перевезення людиною людей і товарів, включаючи навмисне транспортування організмів для торгівлі, різко збільшило впровадження видів в нові екосистеми. Ці нові інтродукції іноді знаходяться на відстанях, які значно перевищують здатність виду коли-небудь подорожувати самостійно та поза межами ареалу природних хижаків виду.

Більшість екзотичних видів інтродукції, ймовірно, зазнають невдачі через низьку кількість внесених особин або погану адаптацію до екосистеми, в яку вони потрапляють. Однак деякі види мають характеристики, які можуть зробити їх особливо успішними в новій екосистемі. Ці екзотичні види часто зазнають різкого збільшення популяції в новому середовищі існування та скидають екологічні умови в новому середовищі, загрожуючи існуючим там видам. Коли це трапляється, екзотичний вид також стає інвазивним видом. Інвазивні види можуть загрожувати іншим видам через конкуренцію за ресурси, хижацтво або хвороби.

Озера та острови особливо вразливі до загроз зникнення від інтродукованих видів. В озері Вікторія навмисне впровадження нільського окуня багато в чому стало причиною вимирання близько 200 видів цихлід. Випадкове введення змії коричневого дерева літаком (рис.\(\PageIndex{4}\)) з Соломонових островів на Гуам в 1950 році призвело до вимирання трьох видів птахів і трьох-п'яти видів рептилій, ендемічних на острові. Ще кілька видів знаходяться під загрозою. Змія коричневого дерева вміє експлуатувати людський транспорт як засіб міграції; один був навіть знайдений на літаку, що прибув до Корпус-Крісті, штат Техас. Постійна пильність з боку персоналу аеропорту, військових і комерційних літаків необхідна, щоб запобігти переміщенню змії з Гуаму на інші острови Тихого океану, особливо на Гаваї. Острови не складають великої площі суші на земній кулі, але вони містять непропорційну кількість ендемічних видів через їх ізоляцію від материкових предків.

Малюнок\(\PageIndex{4}\). Коричнева деревна змія Boiga irregularis - екзотичний вид, який спричинив численні вимирання на острові Гуам з моменту його випадкового введення в 1950 році. (Кредит: NPS)

Багато інтродукції водних видів, як морських, так і прісноводних, відбулося, коли кораблі скидали баластну воду, взяту в порту походження, у води порту призначення. Вода з порту походження закачується в резервуари на кораблі, порожньому від вантажу для підвищення стійкості. Вода витягується з океану або лиману порту і, як правило, містить живі організми, такі як частини рослин, мікроорганізми, яйця, личинки або водні тварини. Потім вода відкачується до того, як судно прийме вантаж в порту призначення, який може перебувати на іншому континенті. Мідія зебра була завезена до Великих озер з Європи до 1988 року в баластній воді. Мідії зебри у Великих озерах створили мільйони доларів на очищення витрат на утримання водозаборів та інших об'єктів. Мідії також різко змінили екологію озер. Вони загрожують місцевим популяціям молюсків, але також принесли користь деяким видам, таким як малий окунь. Мідії є фільтруючими живильниками і значно покращили прозорість води, що, в свою чергу, дозволило водним рослинам рости вздовж берегових ліній, забезпечуючи притулок для молодих риб там, де її раніше не існувало. Європейський зелений краб, Carcinus maenas, був представлений в затоці Сан-Франциско наприкінці 1990-х років, ймовірно, в корабельній баластній воді, і поширився на північ уздовж узбережжя до Вашингтона. Встановлено, що краби різко зменшують кількість місцевих молюсків та крабів, що призводить до збільшення видобутку цих місцевих крабів.

Вторгатися екзотичні види можуть також хвороботворні організми. Зараз виявляється, що глобальний спад видів земноводних, визнаних у 1990-х роках, в деякій частині викликаний грибком Batrachochytrium dendrobatidis, який викликає захворювання хітридіомікоз (рис.\(\PageIndex{5}\)). Є дані, що гриб є рідним для Африки і, можливо, був поширений по всьому світу транспортуванням широко використовуваних лабораторних і домашніх тварин видів: африканської пазучої жаби, Xenopus laevis. Цілком може бути, що біологи самі несуть відповідальність за поширення цього захворювання по всьому світу. Північноамериканська бульжаба, Rana catesbeiana, яка також широко впроваджена як харчова тварина, але яка легко рятується з полону, виживає більшість інфекцій B. dendrobatidis і може виступати резервуаром для хвороби.

Малюнок\(\PageIndex{5}\). Ця жаба арлекін Limosa (Atelopus limosus), зникаючий вид з Панами, помер від грибкового захворювання під назвою хітридіомікоз. Червоні поразки є симптоматикою захворювання. (Кредит: Брайан Гретвіке)

Ранні дані свідчать про те, що інший грибковий збудник, Geomyces destructans, завезений з Європи, відповідає за синдром білого носа, який заражає печерних кажанів на сході Північної Америки і поширився з точки походження в західній частині штату Нью-Йорк (рис.\(\PageIndex{6}\)). Хвороба знищила популяції кажанів і загрожує вимиранням видів, які вже перераховані як зникаючі: індіанська кажана, Myotis sodalis, і потенційно Вірджинська велика вуха кажана, Corynorhinus townsendii virginianus. Як був завезений гриб, невідомо, але однією логічною презумпцією було б те, що рекреаційні спелеологи ненавмисно привезли грибок на одязі або спорядженні з Європи.

Малюнок\(\PageIndex{6}\). У цього маленького коричневого кажана в шахті Грилі, штат Вермонт, 26 березня 2009 року, був виявлений синдром білого носа. (Кредит: модифікація роботи Марвіна Моріарті, USFWS).

Зміна клімату

Зміна клімату, і зокрема антропогенна тенденція потепління, яка зараз триває, визнається великою загрозою вимирання, особливо в поєднанні з іншими загрозами, такими як втрата середовища проживання. Антропогенне потепління планети спостерігалося і обумовлено минулим і триваючим викидом парникових газів, насамперед вуглекислого газу та метану, в атмосферу, спричинену спалюванням викопного палива та вирубкою лісів. Вчені в переважній більшості погоджуються, що нинішня тенденція потепління викликана людьми, і деякі ймовірні наслідки включають драматичні та небезпечні зміни клімату в найближчі десятиліття. Вчені прогнозують, що зміна клімату змінить регіональний клімат, включаючи кількість опадів та снігопадів, зробивши місця проживання менш гостинними для видів, що живуть в них. Тенденція потепління змістить більш холодний клімат у бік північного та південного полюсів, змусивши види рухатися (якщо це можливо) зі своїми адаптованими кліматичними нормами.

Зміщення діапазонів накладе нові конкурентні режими для видів, оскільки вони опиняються в контакті з іншими видами, не присутніми в їх історичному асортименті. Одним з таких несподіваних видів контакту є між білими ведмедями і ведмедями грізлі. Раніше ці два види мали окремі ареал. Зараз їх ареали перекриваються, і є задокументовані випадки спаровування цих двох видів та отримання життєздатного потомства. Зміна клімату також скидає делікатні пристосування часу, які мають види до сезонних харчових ресурсів та часу розмноження. Вчені вже задокументували багато сучасних невідповідності змінам доступності ресурсів та термінів.

Спостерігалися й інші зрушення в діапазоні. Наприклад, одне дослідження показує, що європейські види птахів в середньому перемістилися на 91 км (56,5 миль) на північ. Це ж дослідження показало, що оптимальний зсув, заснований на тенденціях потепління, був удвічі більшою відстані, що свідчить про те, що населення не рухається досить швидко. Зсуви діапазону також спостерігалися у рослин, метеликів, інших комах, прісноводних риб, плазунів, земноводних та ссавців.

Кліматичні градієнти також рухатимуться вгору по горах, врешті-решт скупчуючи види вище по висоті та усуваючи середовище існування для тих видів, пристосованих до найвищих висот. Деякі кліматичні явища повністю зникнуть. Швидкість потепління, схоже, прискорюється в Арктиці, що визнано серйозною загрозою для популяції білих ведмедів, яким потрібен морський лід для полювання на тюленів протягом зимових місяців. Тюлені є найважливішим джерелом білка для білих ведмедів. Тенденція до зменшення покриття морським льодом виникла з моменту початку спостережень в середині ХХ століття. Темпи зниження, що спостерігаються в останні роки, набагато більші, ніж раніше прогнозували кліматичні моделі.

Малюнок\(\PageIndex{7}\). Ефект глобального потепління можна побачити в триваючому відступі льодовика Гріннелла. Середня річна температура в Національному парку Льодовик зросла на 1,33° C з 1900 року. Втрата льодовика призводить до втрати літніх талих вод, різко зменшуючи сезонні запаси води та сильно впливаючи на місцеві екосистеми. (Кредит: USGS, GNP архіви)

Нарешті, глобальне потепління підвищить рівень океану завдяки талій воді з льодовиків та більшого обсягу, зайнятого теплішою водою. Берегові лінії будуть затоплені, зменшуючи розміри острова, що вплине на деякі види, а ряд островів зникне цілком. Крім того, буде змінено поступове танення та подальше заморожування полюсів, льодовиків та високогірних гір - цикл, який протягом століть забезпечував прісну воду для навколишнього середовища. Це може призвести до надлишку солоної води і нестачі прісної води.

Пропоноване додаткове читання:

Зал. С. 2017. Чи може генна інженерія врятувати Галапагоських островів? Науковий американський. Грудень. стор. 48-57.

У цій статті досліджується руйнівний характер інвазивних видів на Галапагоських островах. Традиційні зусилля щодо викорінення інвазивних видів, таких як щури, можуть бути дорогими та завдати екологічної шкоди завдяки широкому поширенню отрути. Альтернативним підходом є генна інженерія у вигляді «генного драйву», нової техніки, яка може бути кращою - або гіршою - для навколишнього середовища.

Автори та атрибуція

• Загрози біорізноманіттю від OpenStax ліцензується відповідно до CC BY 4.0. Модифікований з оригіналу Метью Р. Фішер.