Огромные экосистемы могут рухнуть менее чем за 50 лет — новое исследование

Мы знаем, что экосистемы, находящиеся в состоянии стресса, могут достичь точки, когда они быстро разрушатся и превратятся в нечто совершенно иное. Чистая вода нетронутого озера может стать водорослево-зеленой за несколько месяцев. Жарким летом красочный коралловый риф может вскоре стать белесым и практически бесплодным. А если полог тропического леса значительно уменьшился в результате вырубки лесов, потеря влажности может привести к переходу на пастбища саванны с небольшим количеством деревьев.

Мы знаем, что это может произойти, потому что такие изменения уже широко наблюдаются. Но наше исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что размер экосистемы важен. Как только наступит «переломный момент», крупные экосистемы могут разрушиться намного быстрее, чем мы думали. Это открытие имеет тревожные последствия для функционирования нашей планеты.

Мы начали с того, что задались вопросом, как размер экосистемы может повлиять на время, необходимое для того, чтобы эти изменения (экологи называют их «сменой режима») произойдут. Кажется интуитивно понятным ожидать, что большие экосистемы будут сдвигаться медленнее, чем маленькие. Если да, будет ли связь между временем смены и размером такой же для озер, кораллов, рыбных промыслов и лесов?

Мы начали с анализа данных примерно по 40 сменам режима, которые уже наблюдались учеными. Они варьировались по размеру от очень маленьких прудов в Северной Америке до пастбищ саванны в Ботсване, рыболовства Ньюфаундленда и водной экосистемы Черного моря.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.

Такие рыбы, как белуга, когда-то управляли Черным морем, но их правление закончилось экологическим коллапсом, на который ушло всего 40 лет. алекскорал
Мы обнаружили, что более крупным экосистемам действительно требуется больше времени для разрушения, чем небольшим системам, из-за распространения напряжений на большие расстояния и задержки во времени. Взаимосвязь, кажется, сохраняется для разных типов экосистем: озерам требуется больше времени, чем пруды, лесам требуется больше времени, чтобы разрушиться, чем рощам, и так далее.

Но что действительно выделялось, так это то, что более крупные системы меняются относительно быстрее. Лесу, который в 100 раз больше другого, не потребуется в 100 раз больше времени, чтобы разрушиться — на самом деле он разрушается гораздо быстрее, чем это. Это довольно глубокое открытие, потому что оно означает, что крупные экосистемы, существовавшие тысячи лет, могут разрушиться менее чем за 50 лет. Наши средние оценки показывают, что коралловые рифы Карибского моря могут разрушиться всего за 15 лет, а весь тропический лес Амазонки — всего за 49 лет.

Наблюдения в реальном мире (сплошная линия) предсказывают, что крупные экосистемы разрушатся относительно быстрее, чем предсказывает простая линейная зависимость (пунктирная линия). Уважаемый и др., Автор предоставил
Чем объясняется это явление? Чтобы выяснить это, мы запустили пять компьютерных моделей, имитирующих такие вещи, как хищничество и травоядность (подумайте: волки, овцы и луга) или социальные сети (как акценты распространяются в обществе). Модели поддерживают данные в том, что большие системы разрушаются относительно быстрее, чем маленькие.

Однако модели также позволяют лучше понять ситуацию. Например, в крупных экосистемах часто бывает относительно больше видов и местообитаний, существующих в виде связанных частей или подсистем. Эта улучшенная «модульность» на самом деле делает систему более устойчивой к нагрузкам и разрушению, подобно тому, как водонепроницаемые отсеки на корабле предотвращают его затопление в случае повреждения корпуса.

Но, как это ни парадоксально, та же модульность, кажется, позволяет системе, подверженной высоким нагрузкам, распадаться быстрее после начала коллапса. А поскольку большие системы относительно более модульны, их разрушение происходит относительно быстрее.

Эти разрушающие эффекты должны усилить опасения по поводу воздействия пожаров на долгосрочную устойчивость Амазонки к изменению климата или быстрого распространения недавних лесных пожаров в Австралии, вызванных существующими пожарами, которые вызывают новые пожары. Единственный положительный момент нашего открытия касается экосистем, которые уже управлялись в альтернативных режимах, таких как антропогенные сельскохозяйственные ландшафты. Теперь они имеют гораздо меньшую модульность и, таким образом, могут претерпевать относительно медленный переход перед лицом изменения климата или других стрессов.

Сообщения суровы. Теперь человечество должно подготовиться к изменениям в экосистемах, которые происходят быстрее, чем мы предполагали ранее в рамках нашего традиционного линейного взгляда на мир. Крупные знаковые экосистемы, такие как тропические леса Амазонки или коралловые рифы Карибского моря, вероятно, рухнут за относительно короткие «человеческие временные рамки» — годы и десятилетия, как только наступит переломный момент. Наши результаты — еще одна причина остановить экологический ущерб, который доводит экосистемы до предела их возможностей.