Продуктивность экосистем

Способность растений и водорослей осуществлять фотосинтез позволяет живым тканям аккумулировать энергию солнца. Этот растительный материал является отправной точкой бесчисленных пищевых цепочек, ведущих ко всем животным продуктам, потребляемым человеком. Приблизительно 40% продуктивности суши сейчас прямо или косвенно используется человеком [Vitousek, 1994]. Сведение растительности в результате чрезмерного выпаса домашних животных, перевырубки леса или частых пожаров нарушают способность экосистем к запасанию солнечной энергии, что ведет к уменьшению биомассы растений и, в конечном итоге, к ухудшению состояния животного сообщества (включая человека), населяющего данную территорию.

Например, в эстуариях происходит интенсивное развитие растений и водорослей, которые являются начальным звеном пищевых цепей, обеспечивающих коммерческое поголовье рыб и беспозвоночных. Национальная морская промысловая служба США оценила, что нарушения эстуариев наносят Соединенным Штатам ущерб в более чем 200 млн долл. ежегодно. Эта цифра отражает падение промышленного вылова рыбы и беспозвоночных, а также потерю прибылей, связанных со спортивной ловлей рыбы [McNeely еt al., 1990]. Даже в том случае, когда деградированные или поврежденные экосистемы восстанавливаются или реставрируются зачастую ценой больших затрат, они, как правило, не могут выполнять свои прежние функции и отличаются обедненным и измененным видовым составом.

Ученые проводят активные исследования влияния потери одного или нескольких видов из биологических сообществ на продуктивность экосистем [Chapin еt al., 1998]. Многие исследования естественных и экспериментальных травянистых сообществ подтверждают тот факт, что по мере снижения их видового разнообразия, продуктивность сообщества снижается, оно становится менее устойчивым к изменениям окружающей среды, например к засухам [Tilman еt al., 1996]. Можно утверждать, что с утратой видов биологические сообщества хуже приспосабливаются к изменениям условий, обусловленных деятельностью человека, включая изменения климата из-за увеличения количества CO2в атмосфере.

Защита водных и почвенных сообществ. Биологические сообщества играют важную роль в защите водоразделов и водных бассейнов, создавая буферные зоны для поддержания качества воды и спасая от наводнений и засух [Wilson, Carpenter 1999]. Мертвые растения и опавшие листья защищают поверхность почвы от дождей, а корни и почвенные животные разрыхляют почву, превращая ее во впитывающую губку. Поэтому после ливней потоки не устремляются по склонам, вызывая наводнения, а, напротив, почва отдает воду постепенно в течение нескольких дней или недель.

При нарушении растительности в результате вырубки леса, сельскохозяйственной или прочей деятельности человека значительно усиливается эрозия почв и появляются оползни, что снижает ценность земли. Ущерб, нанесенный почве, ограничивает возможность восстановления растительности после ее нарушения и может привести к тому, что земля выходит из сельскохозяйственного использования. Кроме этого, взвесь частичек почвы в воде при паводке может погубить пресноводных животных, организмы, обитающие в коралловых рифах, а также организмы, обитающие в эстуариях. Эта взвесь делает воду непригодной для питья и ухудшает здоровье прибрежных жителей. Повышенная эрозия почв приводит к заиливанию водохранилищ электростанций и вызывает уменьшение выработки электроэнергии, создает песчаные наносы, острова, тем самым снижая возможности навигации по рекам и в портах.

Беспрецедентные катастрофические наводнения в Бангладеш, Индии, на Филиппинах и Таиланде связаны с недавней обширной вырубкой лесов в бассейнах рек. Они привели к тому, что все явственней слышатся призывы местного населения к запрещению вырубки лесов. Ущерб сельскохозяйственным территориям в Индии, пострадавшим от наводнения, привел к осуществлению масштабных государственных и частных программ по посадке деревьев в Гималаях. В промышленных странах защита болот стала приоритетным направлением работ по предотвращению затоплений территорий хозяйственного назначения. Превращение заливных территорий в сельскохозяйственные вдоль рек бассейна Миссисипи на среднем западе Соединенных Штатов и Рейна в Европе в последние годы считается важным фактором борьбы с наводнениями.

В последние годы во всем мире крупные растущие города сталкиваются с проблемой нехватки запасов питьевой и технической воды для промышленного и ирригационного использования. Стоимость очистки воды столь велика, что защита водосборных площадей становится приоритетным направлением и позволяет правильно оценивать ценность экосистем. Необходимость защиты водных ресурсов привела к тому, что город Нью-Йорк заплатил 1 млрд долл. сельским округам штата Нью-Йорк для сохранения лесов на территории водосбора вокруг водохранилищ. Это явилось хорошим капиталовложением, так как оплата стоимости той же самой работы в случае водоочистительных сооружений обошлась бы от 8 до 9 млрд долл.

 

1.21. Регулирование климата

Сообщества растений важны для смягчения климата на местном, региональном или даже глобальном уровнях [Couzin, 1999]. На местном уровне деревья обеспечивают тень и испарение воды, что в жарком климате снижает локальную температуру. Этот охлаждающий эффект уменьшает потребность в вентиляторах и кондиционерах, повышает уровень комфорта и, следовательно, эффективность работы людей. Деревья, кроме этого, важны для защиты от ветра и как средство снижения тепловых потерь зданий в холодом климате.

На региональном уровне испарение растений возвращает воду назад в атмосферу, откуда она возвращается на землю в виде дождя. Уничтожение лесной растительности в таких регионах, как бассейн Амазонки и в западной Африке, может привести к снижению среднего ежегодного количества осадков в регионе. На глобальном уровне при росте растений связываются соединения углерода. Потеря растительности приводит к повышению уровня содержания диоксида углерода в атмосфере, что является причиной глобального потепления [Kremen et al., 1999]. Растения также являются “зелеными легкими” нашей планеты, вырабатывающими кислород, которым дышат все живые существа.

Переработка отходов и сохранение питательных веществ. Биологические сообщества могут способствовать разложению и связыванию загрязняющих веществ, представленных тяжелыми металлами, пестицидами и нечистотами, спускаемыми в воду в процессе деятельности человека [Odum, 1997]. Грибы и бактерии особенно важны в этой роли. Дополнительные питательные вещества, которые возникают в процессе разложения, могут использоваться водорослями и растениями, тем самым создаются новые пищевые цепи. Ценность водных биологических сообществ в процессе очистки воды, создания и сохранения питательных веществ была оценена приблизительно в 18 трлн долл. в год [Costanza et al., 1997].

Великолепным примером такого функционирования экосистемы является Бухта Нью-Йорка площадью в 5200 км2(2000 квадратных миль), образующаяся при впадении р. Гудзон. Бухта Нью-Йорка работает как бесплатная система переработки канализационных отходов, которые сливаются туда в результате жизнедеятельности 20 млн человек, живущих на территории мегаполиса Нью-Йорк. Если же бухта Нью-Йорка будет разрушена или повреждена в результате суммарного эффекта перегрузки сточными водами и береговой хозяйственной деятельностью, то придется создавать альтернативную систему переработки отходов, включающую в себя мощные системы очистки воды и гигантские засыпные свалки стоимостью в миллиарды долларов.

Взаимосвязь видов. Существование многих видов, которые имеют для человека непосредственную производственную ценность, зависит, в свою очередь, от диких видов, не имеющих прямой ценности для человека. Таким образом, исчезновение последних может привести соответственно к исчезновению культивируемых видов, важных для экономики. Например, дичь и рыба, используемые человеком, зависят от насекомых и растений, которыми они питаются. Исчезновение популяций насекомых или растений приведет к исчезновению животных, используемых человеком. Птицы и хищные насекомые защищают хлебные злаки. Например, богомолы (семейство Mantidae) питаются насекомыми-вредителями, наносящими ущерб злаковым. Многие растения зависят от насекомых при опылении, необходимом для формирования семян и плодов [Buchmann, Nabhan, 1996]. Многие полезные виды растений зависят от летучих мышей и птиц, которые питаются плодами и при этом распространяют семена [Fujita, Tuttle, 1991].

Благодаря взаимосвязи в биологических сообществах между деревьями в лесу, злаками и почвенными грибами и бактериями, растения обеспечиваются важными питательными веществами, поступающими при разложении мертвых растений и животных. Слабый рост и массовое вымирание деревьев в лесу, наблюдающееся по всей Европе, могут быть частично связаны с влиянием кислых дождей и загрязнений на почвенные грибы [Cherfas, 1991].

Отдых и экологический туризм. Основное направление рекреационной деятельности – это получение удовольствия без разрушения приоды. Речь идет, например, о пешеходном туризме, фотографии, наблюдении за китами или птицами и т. п. Стоимостная ценность такой деятельности, иногда называемой приятным времяпрепровождением, бывает порой довольно значительной (рис. 1.8).

Например, 84% канадцев отдыхают на природе, а это приносит приблизительно 800 млн долл. в год. В Соединенных Штатах около

 

 

Рис. 1.8. Большинство людей находят общение с другими видами познавательным и радостным. Группа экотуристов подбадривает запутавшегося в свисающих с траулера сетях малого полосатика (Balaenoptera acutorostrata), которого они высвобождают; к сети позади кита прикреплен поплавок, поддерживающий кита на поверхности, чтобы он мог дышать. Позже спасателям удалось освободить кита из сетей. Встречи с животными, которых удается наблюдать на расстоянии, например традиционные “наблюдения за китами” или “фотосафари” в Африке, могут обогатить жизнь человека (фото Скотта Ккауса, Аквариум Новой Англии).

 

100 млн взрослых и столько же детей тоже отдыхают на природе, расходуя не менее 54 млрд долл. на наблюдения за дикой природой, рыбалку и охоту. Более сложные системы учета такого отдыха, принимающие во внимание оплату услуг, дорожные расходы, проживание и приобретение оборудования, позволяют предположить, что рекреационная ценность мировых экосистем может составлять до 800 млрд долл. в год [Costanza еt al., 1997].

На объектах национального и международного значения связанных с природоохранной деятельностью или особенно живописной красотой, например в Йеллоустоунском национальном парке, рекреационная ценность превосходит ценность местного производства, включающего сельское хозяйство, горнодобывающую промышленность и лесозаготовки [Power, 1991]. Даже такая рекреационная активность, как охота и рыбная ловля, которая в теории является потребительской, может считаться на практике непотребительской, поскольку пищевая ценность животных, добытых рыболовами или охотниками, обычно чрезвычайно мала по сравнению со временем и финансами, затраченными на этот вид деятельности. В сельской экономике спортивное рыболовство и охота приносят сотни миллионов долларов. Рекреационная ценность может быть даже выше, чем показывают эти цифры, так как многие посетители парков, рыболовы-спортсмены и охотники говорят о том, что они готовы, если потребуется, платить еще более высокую входную плату или плату за лицензию.

Экологический туризм является быстрорастущей отраслью индустрии многих стран, включающий в свою орбиту до 200 млн человек и приносящий во всем мире миллиарды долларов ежегодно. Экотуристы посещают страну и расходуют деньги, чтобы соприкоснуться с биологическим разнообразием страны и увидеть самые интересные виды [Ceballos-Lascurбin, 1993]. Однако существует опасность, что организованный туризм может создавать у посетителей обработанную цензурой благодушную картину впечатлений, из-за которой они не смогут осознать или увидеть серьезные социальные или экологические проблемы, подвергающие биологическое разнообразие большой опасности. Экологический туризм может способствовать деградации некоторых мест. Например, туристы могут неосознанно вытаптывать дикие растения, разрушать кораллы, беспокоить колонии гнездящихся птиц или отпугивать зверей от мест водопоя или кормежки [Giese, 1996].