52 просмотров

Биоразнообразие и изменение климата

Маргарет Трани Грип, региональный эколог дикой природы, Южное региональное отделение;
Патрисия Н. Мэнли, Институт лесного хозяйства островов Тихого океана, Тихоокеанская юго-западная исследовательская станция.

Доступна архивная версия этого тематического документа.

вопросы

Биологическое разнообразие относится к разнообразию живых организмов и экологических комплексов, частью которых они являются. Это включает в себя взаимосвязанный характер генетики, видов и популяций по всему ландшафту (1). Биологическое разнообразие необходимо для поддержания экосистемных процессов и услуг; когда происходит потеря, функциональность экосистемы снижается (2, 3, 4). Утрата биологического разнообразия за последнее столетие была беспрецедентной из-за факторов стресса окружающей среды, таких как изменения в землепользовании, деградация среды обитания, фрагментация ландшафта, загрязняющие вещества и инвазивные виды, наносящие ущерб.

Изменение климата стало дополнительным стрессом для видов и сообществ, который, как ожидается, со временем будет увеличиваться (5). Средняя температура в Соединенных Штатах за последние полвека повысилась на 2°F (6). Программа исследования глобальных изменений США (7) сообщает, что Аляска нагревалась в два раза быстрее (3,4°F) за тот же период времени, что привело к сокращению морского льда, отступлению ледников и потеплению вечной мерзлоты. На юго-востоке осенние осадки увеличились на 30%, а количество морозных дней сократилось на 4-7 дней в году (7). Повышение зимних температур на северо-востоке привело к более продолжительному вегетационному периоду, меньшему количеству зимних осадков, выпадающих в виде снега, и более раннему пиковому стоку рек. Аномальная жара, сильная засуха и сокращение водных ресурсов становятся проблемами на юго-западе и Великих равнинах (8). Более высокие температуры (1,5°F — 4°F) на северо-западе способствовали более раннему таянию снега и снижению речного стока летом (9). Повышение уровня моря, высокая температура воды и закисление океана вызывают озабоченность в прибрежных районах.

Статья в тему:  В какой книге Клайв Касслер ссылался на глобальное потепление?

Ожидаемые изменения

Существуют вопросы о проблемах, которые эти изменения климата создают для биологического разнообразия. Виды реагируют на условия окружающей среды в зависимости от потребностей среды обитания и физиологической устойчивости (10), что, в свою очередь, влияет на состав, структуру и устойчивость сообщества (11). Могут происходить сдвиги в географическом ареале многих видов, влияющие на сезонное перемещение, пополнение и смертность (12). Изменения в фенологии (например, сроки доступности ресурсов, прогресс в сроках цветения или гнездования) могут изменить динамику хищник-жертва, конкурентное взаимодействие и динамику травоядных-растительности (13, 1). Экологические ниши могут меняться медленнее, чем прогнозируется изменение климата (14); точно так же темпы изменения климата, вероятно, превысят скорость расселения некоторых видов (15).Существующие сообщества могут диссоциировать по мере того, как виды следуют ряду подходящих условий, а это означает, что ранее совместно встречающиеся виды могут перемещаться по расходящимся схемам (16, 17, 18, 19). Повторное заселение может быть ограничено районами, подобными ядру ареала (20).

Характеристики видов и сообществ, подверженных риску, включают виды и сообщества с ограниченным географическим ареалом, фрагментарным распространением и виды, встречающиеся на окраинах их ареала. Другие характеристики включают ограниченную способность к расселению, низкое генетическое разнообразие, сильную близость к водной среде обитания, узкую физиологическую толерантность и позднее созревание (18). Изменение климата может усугубить эти риски. Например, амфибии, живущие в прохладных и влажных условиях, могут подвергаться воздействию микроклимата, выходящего за пределы их терпимости. Эфемерные ручьи и пруды могут быть особенно уязвимы для высыхания с переменным характером осадков. Небольшие или разрозненные популяции, которые часто характеризуют виды, вызывающие озабоченность, вероятно, будут подвергаться влиянию случайных климатических явлений и могут быть неспособны адаптироваться к изменяющемуся климату.

Статья в тему:  Как пережить ядерный теракт

Было показано, что изменение климата влияет на географический ареал видов вдоль градиентов высот (21, 22). Северные умеренные птицы переместили свои ареалы в более высокие широты, а тропические птицы переместили свои ареалы размножения в более высокие высоты (11). Эти сдвиги ареалов, по-видимому, повлияли на стратегии миграции, успех которых будет зависеть от скорости изменения климата относительно основных потребностей среды обитания и ключевых взаимодействий сообщества. На юго-западе мелкие млекопитающие расширили свой ареал вверх по высоте, в то время как высокогорные виды сократили свой ареал, что привело к изменениям в составе сообщества (22). Изменения диапазона высот видов бабочек, зарегистрированные в горах Сьерра-Невада, могут продолжаться (23).

Ожидается, что в результате изменения климата произойдет ряд других изменений в биоразнообразии.Прогнозируется, что богатство восточных древесных пород увеличится по мере повышения температуры (24), с расширением комплекса дуба и гикори на север и сокращением местообитаний осины и березы (25). Особенно уязвимы старовозрастные леса на северо-западе (26) и высокогорные леса (например, елово-пихтовые) на юге (27) и в других местах (25). Повышение температуры может повлиять на рост лесов из-за стресса от засухи и снижения влажности почвы. Это увеличит частоту нападения лубоедов и других насекомых; более мягкие зимы могут способствовать раннему появлению других вредителей леса. Неотропические перелетные птицы, чувствительные к климату (т. е. климатические ассоциаты), могут изменить свой миграционный прилет весной, как это в настоящее время наблюдается на Западе (28).

Статья в тему:  Как атомная энергетика вызывает глобальное потепление

Ожидается, что районы с ограниченными водными ресурсами (например, зависящие от погоды, эфемерные) и водные системы также будут уязвимы к изменениям (29, 30, 31). Изменения температуры воды могут привести к снижению уровня кислорода в ручьях и озерах, что приведет к сокращению разнообразия водных видов и нагрузке на холодноводное рыболовство. Повышение температуры воды в Карибском бассейне и на островах Тихого океана может по-прежнему угрожать коралловым рифам (32), моллюскам и другим видам. Барьерные острова будут уязвимы для сильных штормов, повышения уровня моря и вторжения соленой воды (33), что приведет к сокращению прибрежных водно-болотных угодий и болот (6). Сообщества вдоль Атлантического побережья и Мексиканского залива, поддерживающие высокую концентрацию видов, включенных в федеральный список, и мигрирующих куликов, будут особенно уязвимы (27).

Варианты управления

Изменение климата создает неопределенность в отношении того, как лучше всего разработать стратегии адаптации и смягчения последствий (34). Статическое управление больше нельзя предполагать (35); окружающая среда будет меняться направленным образом, а не вокруг среднего состояния (36). Основное внимание при планировании будет уделяться пространственному и временному масштабам, которые шире и длиннее, чем обычно считается.В будущем управление устойчивыми лесами и устойчивостью к инвазивным видам может стать более целенаправленным с учетом изменения климата, землепользования и роста населения. Трудные решения о том, куда потратить ограниченные ресурсы, могут отдавать предпочтение одним видам по сравнению с другими. Например, стратегии восстановления могут отклоняться от прибрежных районов, подверженных риску повышения уровня моря. Поскольку будущие воздействия будут иметь место на больших территориях, соответствующий уровень принятия решений может сместиться, чтобы охватить ландшафтный и региональный масштабы.

Статья в тему:  На какие биогеохимические циклы влияет парниковый эффект

Варианты управления также усложняются путем оценки адаптивных способностей видов, которым не существует современного экологического аналога. Крайне важно поддерживать условия, позволяющие изменять состав и миграцию видов, сохраняя при этом функционирование и процессы системы. Косвенное воздействие на разнообразие, создаваемое сменой ареалов и ассоциаций местообитаний, неизвестно (29, 37); предсказать биогеографические сдвиги будет непросто.

Знания развиваются по мере того, как исследователи уточняют уровни неопределенности и противопоставляют антропогенную деятельность, изменяющую состав атмосферы, естественной изменчивости климата. Важную роль будут играть модели экологической реакции (заселенность, растительность и т. д.), использующие климатические данные уменьшенного масштаба. Варианты управления, которые могут помочь сохранить биоразнообразие даже в условиях неопределенности, включают:

  • Оценки уязвимости для выявления подверженных риску видов и сообществ, включая стратегии по максимальному сохранению, расселению и устойчивости экосистем (6).
  • Оценка экологического риска для областей неизбежных изменений.
  • Выявление барьеров на пути миграции и определение мер по смягчению последствий для улучшения связности ландшафтов с будущими усилиями по планированию.
  • Стратегии долгосрочного мониторинга для выявления моделей нарушений и фенологии, включая оценку текущих экологических показателей биологического разнообразия и устойчивости.
  • Стратегии адаптивного восстановления, основанные на прогнозируемом расширении и сокращении ареала видов, близости штормовых нагонов и повышении уровня тюленей.
  • Повышение генетического разнообразия для обеспечения устойчивости к стрессовым факторам окружающей среды.
  • Разработка инновационных инструментов для интеграции науки об изменении климата в планирование управления земельными ресурсами.
голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Как глобальное потепление повлияет на зимнюю погоду
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x