Экологический коллапс - Ecological collapse

Для использования в других целях см. Коллапс экосистемы и Коллапс (значения).

Экологический коллапс относится к ситуации, когда экосистема страдает резким, возможно, постоянным снижением грузоподъемность для всех организмов, часто приводя к массовое вымирание. Обычно экологический коллапс вызывается катастрофическим событием, происходящим в короткие сроки. Экологический коллапс можно рассматривать как следствие коллапс экосистемы от биотических элементов, которые зависели от исходной экосистемы.[1][2]

Экосистемы обладают способностью отскакивать от разрушительного агента. Разница между коллапсом и мягким отскоком определяется двумя факторами - токсичностью введенного элемента и устойчивость исходной экосистемы.[3]

Благодаря естественному отбору виды на планете постоянно приспосабливаются к изменениям в зависимости от их биологического состава и распределения. Математически можно продемонстрировать, что большее количество различных биологических факторов имеет тенденцию ослаблять колебания каждого из отдельных факторов.[3][сомнительный – обсуждать]

Ученые могут предсказать переломные моменты экологического коллапса. Наиболее часто используемая модель для прогнозирования пищевой сети коллапс называется R50, который представляет собой надежную модель измерения устойчивости пищевой сети.[4]

Причины и примеры

Хотя единой причины экологического коллапса не существует, факторы, определяющие эти факторы, включают: столкновения с астероидом, чрезвычайно крупные извержения вулканов, и резкое изменение климата. Эффект снежного кома этих факторов и экологический коллапс демонстрируются в Окаменелости. Доисторический примеры включают Обрушение тропических лесов каменноугольного периода, то Меловое – палеогеновое вымирание, то Пермско-триасовое вымирание, и другие массовые вымирания. Например, эффекты изменение климата как фактор, способствующий экологическому коллапсу, демонстрируются в Ордовикско-силурийские события вымирания.[5] Возможной причиной ордовикского вымирания было глобальное похолодание, которое повлияло на среду обитания морских обитателей. Следовательно, морские существа, такие как трилобиты, брахиоподы и граптолиты, вымерли.[6] Кроме того, Карабонов и его коллеги провели исследование, чтобы показать, как во время Последний ледниковый максимум (LGM), изменения окружающей среды и климата привели к экологическому коллапсу в озеро Байкал и Озеро Хубсугул что затем привело к эволюции видов в этих системах.[7] Коллапс экосистемы Хубсугула во время LGM породил новую экосистему с ограниченным биоразнообразием видов и низким уровнем эндемизм, в Хубсугуле в голоцене. Исследование Карабонова также показывает, что экологический коллапс во время LGM в озере Хубсугул привел к более высокому уровню разнообразия и более высокому уровню эндемизма как побочного продукта эволюции после экологического коллапса LGM. Событие ордовикского вымирания и озеро Байкал и Хубсугул демонстрируют два воздействия экологического коллапса на доисторическую среду.

Исторические примеры включают крах трески Grand Banks в начале 1990-х приписывали перелов.

Важные факторы давления, способствующие нынешнему и будущему экологическому коллапсу, включают: потеря среды обитания, деградация, и фрагментация, чрезмерный выпас, чрезмерная эксплуатация экосистем человека, промышленного роста человека и перенаселения,[8] изменение климата, закисление океана, загрязнение, и инвазивные виды.[9]

Обрушение тропического леса

Обрушение тропических лесов относится к фактическому прошлому и теоретическому будущему экологическому коллапсу тропические леса. Это может включать фрагментация среды обитания до точки, где маленький тропический лес биом осталось, а виды тропических лесов выживают только в изолированных рефугиумах. Фрагментация среды обитания может быть вызвана дорогами. Когда люди начинают рубить деревья для рубки леса, создаются второстепенные дороги, которые не будут использоваться после основного использования. Однажды заброшенные растения тропического леса будут с трудом расти в этой области.[10] Фрагментация леса также открывает путь для незаконной охоты. Виды с трудом находят новое место для поселения в этих фрагментах, вызывая экологический коллапс. Это приводит к исчезновению многих животных в тропических лесах.

Каменноугольный период

Основная статья: Обрушение тропических лесов каменноугольного периода

в Каменноугольный период, угольные леса, здорово тропические водно-болотные угодья, распространилась на большую часть Евразийской Америки (Европа и Америка). Эта земля поддерживала возвышающийся ликопсиды который развалился и внезапно рухнул.[11] Обрушение тропических лесов во время Каменноугольный был приписан несколько причин, включая изменение климата.[12] В частности, в это время климат стал более прохладным и сухим, что не способствовало росту тропических лесов и большей части биоразнообразия в них. Этот внезапный коллапс затронул несколько больших групп, включая ликопсид и земноводных. Рептилии процветали в новой среде благодаря адаптации, которая позволяла им процветать в более сухих условиях.[11]

Образец рыбьей кости фрагментации тропического леса

Сегодня

Возможный переломные моменты в климатической системе[13]

Наземные примеры

Классический узор из фрагментация леса происходит во многих тропические леса в том числе Amazon, в частности, узор «рыбья кость», образованный в результате строительства дорог, ведущих в лес. Это вызывает большую озабоченность не только из-за потери биом с множеством неиспользованных ресурсов и массовой гибелью живых организмов, но также потому, что вымирание видов растений и животных, как известно, коррелирует с фрагментацией среды обитания.[14]

Чрезмерный выпас было обнаружено, чтобы вызвать деградация земель, особенно в Южной Европе, что является еще одной причиной экологического коллапса и утраты природных ландшафтов. Правильное управление пастбищными ландшафтами может снизить риск опустынивания.[15]

Океаны

В 2010 г. 4,9 млн баррелей (210 млн галлонов США; 780 000 м33) нефти было сброшено в Мексиканский залив. когда взорвалась буровая установка BP Deepwater Horizon. Последствия разлива нефти BP будут по-прежнему ощущаться будущими поколениями, поскольку загрязнение было обнаружено по всей пищевой цепочке.[16] Более 8000 морских птиц, морских черепах и морских млекопитающих были найдены мертвыми или ранеными в течение нескольких месяцев после проведения очистки. Воздействие этой катастрофы нарушило баланс пищевой цепи окружающей среды. Разлив нефти произошел в разгар сезона размножения и в результате затронул яичных и личиночных животных в наибольшей степени, уничтожив все возрастные классы. Эта потеря поколения в будущем окажется ужасной для будущих хищников экосистемы.[17]

Кроме того, серьезную озабоченность морских биологов вызывают последствия экологического коллапса для коралловых рифов (которые, судя по свидетельствам окаменелостей, более уязвимы для исчезновения, но также демонстрируют большую сопротивляемость[18]). Последствием глобального изменения климата является повышение уровня моря, которое может привести к затоплению рифов или обесцвечивание кораллов.[18] Человеческая деятельность, такая как рыболовство, добыча полезных ископаемых, вырубка лесов и т. Д., Создает угрозу для коралловых рифов, затрагивая нишу коралловых рифов. Например, Эдингер с коллегами[19] продемонстрировать корреляцию между утратой разнообразия коралловых рифов на 30-60% и деятельностью человека, такой как сточные воды и / или промышленное загрязнение.

Логарифмическая линейная зависимость между пространственной площадью и временной продолжительностью 42 наблюдаемых сдвигов режима земной системы.[20]

В Мировой океан находится в большой опасности краха. Изучая 154 различных вида морских рыб, Дэвид Байлер обнаружил, что многие факторы, такие как чрезмерный вылов рыбы, изменение климата, а быстрый рост популяций рыб приведет к коллапсу экосистемы.[21] Когда люди ловят рыбу, они обычно ловят популяции с более высокими трофическими уровнями, такие как лосось и тунец. Истощение этих трофических уровней позволяет более низкому трофическому уровню перенаселяться или заселяться очень быстро. Например, когда популяция сома истощается из-за чрезмерного вылова рыбы, планктон становится перенаселенным, потому что погибает их естественный хищник. Это вызывает проблему, называемую эвтрофикацией. Поскольку все население потребляет кислород, уровень растворенного кислорода резко упадет. Снижение уровня растворенного кислорода приведет к тому, что все виды в этой области будут вынуждены покинуть это место, иначе они задохнутся. Это наряду с изменением климата и закислением океана может вызвать коллапс экосистемы.

Научное исследование

Некоторые ученые предсказывают, что глобальный экологический коллапс произойдет после того, как 50% природного ландшафта исчезнет из-за человеческого развития.[22] Есть свидетельства того, что даже большие экосистемы могут разрушиться в относительно короткие сроки, несоразмерно быстрее, чем более мелкие экосистемы. В одной из статей говорится, что после достижения «точки невозврата» сбои происходят не постепенно, а быстро, и что Тропический лес Амазонки может перейти к саванна смесь деревьев и травы в течение 50 лет, а коралловые рифы Карибского моря могут обрушиться в течение 15 лет после достижения состояния обрушения.[23][24][25][20]

Последствия

Хотя причины экологического коллапса обусловлены факторами, уникальными для их окружающей среды, все они по большей части имеют сходные последствия, такие как потеря биоразнообразия, трофические каскады и даже исчезновение. Например, урбанизация и вырубка лесов в юго-восточной части Тихого океана привели к исчезновению трех видов растений и восьми видов животных в 2003 году.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сато, Хлоя Ф .; Линденмайер, Дэвид Б. (2018). «Решение проблемы коллапса глобальной экосистемы». Письма о сохранении. 11 (1): e12348. Дои:10.1111 / conl.12348.
  2. ^ Bland, L .; Rowland, J .; Regan, T .; Keith, D .; Murray, N .; Lester, R .; Linn, M .; Rodríguez, J.P .; Николсон, Э. (2018). «Разработка стандартного определения разрушения экосистемы для оценки рисков». Границы экологии и окружающей среды. 16 (1): 29–36. Дои:10.1002 / сбор 1747.
  3. ^ а б Гопи (2010). Базовое гражданское строительство. Индия: Pearson Education.
  4. ^ Йонссон, Томас; Берг, София; Пименов, Александр; Палмер, Кэтрин; Эммерсон, Марк (01.04.2015). «Надежность R50 как мера уязвимости трофических сетей к последовательному удалению видов». Ойкос. 124 (4): 446–457. Дои:10.1111 / oik.01588. ISSN  1600-0706.
  5. ^ "BBC Nature". Получено 2015-10-29.
  6. ^ "BBC Nature". Получено 2015-10-29.
  7. ^ Карабанов, Евгений; Уильямс, Дуглас; Кузьмин Михаил; Сиделева, Валентина; Хурсевич, Галина; Прокопенко, Александр; Солотчина Эмилия; Ткаченко, Лилия; Феденя, Светлана (06.07.2004). «Экологический коллапс экосистем озер Байкал и Хубсугул во время последнего ледникового периода и последствия для разнообразия водных видов». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. Палеоокружение Евразии на высоких широтах. 209 (1–4): 227–243. Дои:10.1016 / j.palaeo.2004.02.017.
  8. ^ «О перенаселении и крахе экосистемы | EcoInternet - Блог Земли». Получено 2015-10-30.
  9. ^ «Живая планета». Всемирный фонд дикой природы.
  10. ^ Кляйншрот, Фриц; Гурле-Флери, Сильви; Сист, Плинио; Мортье, Фредерик; Хили, Джон Р. (2015-04-01). «Наследие лесозаготовительных дорог в бассейне Конго: насколько стойкие рубцы в лесном покрове?». Экосфера. 6 (4): статья 64. Дои:10.1890 / ES14-00488.1. ISSN  2150-8925.
  11. ^ а б Сахни, С., Бентон, М.Дж. и Фалькон-Ланг, Г.Дж. (2010). «Коллапс тропических лесов привел к диверсификации пенсильванских четвероногих в Европе» (PDF). Геология. 38 (12): 1079–1082. Bibcode:2010Гео .... 38.1079S. Дои:10.1130 / G31182.1.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  12. ^ Филдинг, C.R .; Франк, Т.Д .; Birgenheier, L.P .; Rygel, M.C .; Jones, A.T .; и Робертс Дж. (2008). «Стратиграфический отпечаток позднепалеозойского ледникового периода в восточной Австралии: отчет о чередовании ледникового и неледникового климатического режима». Геологическое общество Лондонского журнала. 165: 129–140. Дои:10.1144/0016-76492007-036.
  13. ^ Тимоти М. Лентон, Герман Хельд, Эльмар Криглер, Джим В. Холл, Вольфганг Лучт, Стефан Рамсторф, Ханс Иоахим Шелнхубер (2008). «Опрокидывающие элементы в климатической системе Земли». PNAS. 105 (6): 1786–1793. Дои:10.1073 / pnas.0705414105.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  14. ^ Розенцвейг, Майкл Л. (1995). Разнообразие видов в пространстве и времени. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета.
  15. ^ Кайрис, Орестис; Каравитис, Христос; Сальвати, Лука; Куналаки, Айкатерини; Космас, Костас (03.07.2015). «Изучение воздействия чрезмерного выпаса скота на эрозию почвы и деградацию земель в засушливом средиземноморском агролесом ландшафте (Крит, Греция)». Исследования и управление засушливыми землями. 29 (3): 360–374. Дои:10.1080/15324982.2014.968691. ISSN  1532-4982.
  16. ^ Ортманн, Алиса С.; Андерс, Дженнифер; Шелтон, Наоми; Гонг, Лимин; Мосс, Энтони Дж .; Кондон, Роберт Х. (июль 2012 г.). «Дисперсное масло нарушает микробные пути в пелагических пищевых сетях». PLOS ONE. 7 (7): e42548. Bibcode:2012PLoSO ... 742548O. Дои:10.1371 / journal.pone.0042548. ЧВК  3409195. PMID  22860136. e42548.
  17. ^ «Как разлив нефти BP влияет на дикую природу и среду обитания?». Национальная федерация дикой природы. 2015-10-28. Получено 2015-10-28.
  18. ^ а б Ноултон, Нэнси (2001-05-08). «Будущее коралловых рифов». Труды Национальной академии наук. 98 (10): 5419–5425. Дои:10.1073 / pnas.091092998. ISSN  0027-8424. ЧВК  33228. PMID  11344288.
  19. ^ Эдингер, Эван Н; Джомпа, Джамалуддин; Лиммон, Джино V; Видьятмоко, Вишну; Риск, Майкл Дж (1998-08-01). «Деградация рифов и биоразнообразие кораллов в Индонезии: последствия загрязнения суши, разрушительных методов рыболовства и изменения с течением времени». Бюллетень загрязнения морской среды. 36 (8): 617–630. Дои:10.1016 / S0025-326X (98) 00047-2.
  20. ^ а б Купер, Грегори С .; Уиллкок, Саймон; Уважаемый, Джон А. (10 марта 2020 г.). «Смена режима происходит непропорционально быстрее в более крупных экосистемах». Nature Communications. 11 (1): 1175. Bibcode:2020НатКо..11.1175С. Дои:10.1038 / с41467-020-15029-х. ISSN  2041-1723. ЧВК  7064493. PMID  32157098.
  21. ^ Пинский, Малин Л .; Байлер, Дэвид (2015-08-22). «Рыбалка, быстрый рост и изменчивость климата увеличивают риск коллапса». Proc. R. Soc. B. 282 (1813): 20151053. Дои:10.1098 / rspb.2015.1053. ISSN  0962-8452. ЧВК  4632620. PMID  26246548.
  22. ^ «Ученые опасаются глобального экологического коллапса, когда исчезнет 50% природного ландшафта». Дерево Hugger. Получено 2015-10-29.
  23. ^ «Экосистемы размером с Amazon могут рухнуть в течение десятилетий.'". Хранитель. 10 марта 2020 г.. Получено 10 марта 2020.
  24. ^ «Тропический лес Амазонки может исчезнуть за всю жизнь». EurekAlert!. 10 марта 2020 г.. Получено 10 марта 2020.
  25. ^ «Экосистемы размером с Amazon могут рухнуть в течение десятилетий.'". Хранитель. 10 марта 2020 г.. Получено 13 апреля 2020.
  26. ^ Содхи, Ко, Брук, Нг, Навджот, Лиан, Барри, Питер (декабрь 2004 г.). «Биоразнообразие Юго-Восточной Азии и надвигающаяся катастрофа». Тенденции в экологии и эволюции. 19 (12): 654–660. Дои:10.1016 / j.tree.2004.09.006. PMID  16701328.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)