Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Коллапс и Коллапс экосистемы (значения) .

Экологический коллапс относится к ситуации, когда экосистема испытывает резкое, возможно, постоянное сокращение емкости для всех организмов, что часто приводит к массовому вымиранию . Обычно экологический коллапс вызывается катастрофическим событием, происходящим в короткие сроки. Экологический коллапс можно рассматривать как следствие коллапса экосистемы из-за 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 устойчивостью 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] [ сомнительно - обсудить ]

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

Причины и примеры [ править ]

Хотя единой причины экологического коллапса нет, объясняющие факторы включают столкновения с астероидами , чрезвычайно крупные извержения вулканов и резкое изменение климата . Эффект снежного кома этих определяющих факторов и экологического коллапса демонстрируется в летописи окаменелостей . Доисторические примеры включают Collapse карбон Рейнфорест , на мел-палеогеновой экстинкции событие , то массовое пермское вымирание и других массовых вымираний . Например, последствия изменения климата как фактора, способствующего экологическому коллапсу, демонстрируются вОрдовикско-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 последнего ледникового максимума (LGM) изменения окружающей среды и климата привели к экологическому коллапсу в озере Байкал и озере Хубсугул, который затем привел к эволюции видов в этих системах. [7] Коллапс экосистемы Хубсугула во время LGM привел к появлению новой экосистемы с ограниченным биоразнообразием видов и низким уровнем эндемизма., 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 Гранд-Бэнкс в начале 1990-х годов, вызванный переловом .

Важные факторы давления, способствующие нынешнему и будущему экологическому коллапсу, включают потерю среды обитания , деградацию и фрагментацию , чрезмерный выпас , чрезмерную эксплуатацию экосистем людьми, промышленный рост человека и перенаселенность [8], изменение климата , закисление океана , загрязнение и инвазивные виды . [9]

Обрушение тропического леса [ править ]

Обрушение тропических лесов относится к фактическому прошлому и теоретическому будущему экологическому коллапсу тропических лесов . Это может включать фрагментацию среды обитания до такой степени, что остается мало биома тропического леса , и 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 [ править ]

Основная статья: Обрушение тропических лесов каменноугольного периода

В каменноугольный период угольные леса , обширные тропические водно-болотные угодья простирались на большей части территории Евразии (Европа и Америка). Эта земля поддерживала высоких ликопсидов, которые внезапно разделились и рухнули. [11] Гибель тропических лесов в каменноугольном периоде объясняется множеством 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 [ править ]

Возможные переломные моменты в климатической системе [13]

Наземные примеры [ править ]

Классический образец фрагментации лесов имеет место во многих тропических лесах, в том числе в лесах Амазонки , в частности, образец «рыбьей кости», образованный в результате строительства дорог, ведущих в лес. Это вызывает серьезную озабоченность не только из-за потери биома с множеством неиспользованных ресурсов и массовой гибели живых организмов, но также из-за того, что вымирание видов растений и животных, как известно, коррелирует с фрагментацией среды обитания. [14]

Было обнаружено, что чрезмерный выпас вызывает деградацию земель , особенно в Южной Европе, что является еще одной причиной экологического коллапса и утраты естественного ландшафта. Правильное управление пастбищными ландшафтами может снизить риск опустынивания. [15]

Океаны [ править ]

В 2010 году 4,9 миллиона баррелей (210 миллионов галлонов США; 780 000 м 3 ) нефти было сброшено в Мексиканский залив, когда взорвалась буровая установка Deepwater Horizon компании BP . Последствия разлива нефти BP будут по-прежнему ощущаться будущими поколениями, поскольку загрязнение 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 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 устойчивость [18] ). Следствием глобального изменения климата является повышение уровня моря, которое может привести к потоплению рифов или обесцвечиванию 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 и его коллеги [19] демонстрируют корреляцию между потерей 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]

Мировой океан находится в большой опасности коллапса. Изучая 154 различных видов морских рыб, Дэвид Байлер обнаружил, что многие факторы, такие как чрезмерный вылов рыбы, изменение климата и быстрый рост популяций рыб, вызовут коллапс 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 из-за гибели их естественного хищника. 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.

Научные исследования [ править ]

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, непропорционально быстрее, чем более мелкие экосистемы. В документе говорится, что после достижения `` точки невозврата '' разрушения происходят не постепенно, а быстро, и что тропические леса Амазонки могут превратиться в смесь деревьев и травы типа саванны в течение 50 лет, а коралловые рифы Карибского моря могут рухнуть внутри 15 лет после достижения состояния коллапса. [23] [24] [25] [20]

Последствия [ править ]

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].

См. Также [ править ]

  • Арктическая усадка
  • Экологическая устойчивость
  • Коллапс экосистемы
  • Экосистемные услуги
  • Ухудшение окружающей среды
  • Глобальные катастрофические риски § Экологическая катастрофа
  • Мальтузианская катастрофа
  • Превышение (экология)
  • Переломные моменты в климатической системе

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сато, Хлоя Ф .; Линденмайер, Дэвид Б. (2018). «Встреча с вызовом глобального коллапса экосистемы» . Письма о сохранении . 11 (1): e12348. DOI : 10.1111 / conl.12348 .
  2. ^ Bland, L .; Rowland, J .; Regan, T .; Keith, D .; Murray, N .; Lester, R .; Linn, M .; Родригес, JP; Николсон, Э. (2018). «Разработка стандартного определения разрушения экосистемы для оценки риска» . Границы экологии и окружающей среды . 16 (1): 29–36. DOI : 10.1002 / fee.1747 .
  3. ^ а б Гопи (2010). Основы гражданского строительства . 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. DOI : 10.1111 / oik.01588 . ISSN 1600-0706 . 
  5. ^ "BBC Nature" . Проверено 29 октября 2015 .
  6. ^ "BBC Nature" . Проверено 29 октября 2015 .
  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. DOI : 10.1016 / j.palaeo.2004.02.017 .
  8. ^ «О перенаселенности и крахе экосистемы | EcoInternet - Earth Blog» . Проверено 30 октября 2015 .
  9. ^ "Живая Планета Отчет" . 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. DOI : 10.1890 / ES14-00488.1 . ISSN 2150-8925 . 
  11. ^ a b Sahney, S., Benton, MJ & Falcon-Lang, HJ (2010). «Коллапс тропических лесов вызвал диверсификацию пенсильванских четвероногих в Европе» (PDF) . Геология . 38 (12): 1079–1082. Bibcode : 2010Geo .... 38.1079S . DOI : 10.1130 / G31182.1 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Филдинг, CR; Франк, Т. Д.; Биргенхайер, LP; Rygel, MC; Джонс, AT; и Робертс Дж. (2008). «Стратиграфический отпечаток позднепалеозойского ледникового периода в восточной Австралии: отчет о чередовании ледникового и неледникового климатического режима». Лондонское геологическое общество . 165 : 129–140. DOI : 10.1144 / 0016-76492007-036 .
  13. ↑ Тимоти М. Лентон, Герман Хельд, Эльмар Криглер, Джим В. Холл, Вольфганг Лучт, Стефан Рамсторф, Ганс Иоахим Шеллнхубер (2008). «Опрокидывающие элементы в климатической системе Земли» . PNAS . 105 (6): 1786–1793. DOI : 10.1073 / pnas.0705414105 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Розенцвейг, Майкл Л. (1995). Разнообразие видов в пространстве и времени . Кембридж, Соединенное Королевство: 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. DOI : 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 . DOI : 10.1371 / journal.pone.0042548 . PMC 3409195 . PMID 22860136 . e42548.  
  17. ^ "Как разлив нефти BP влияет на дикую природу и среду обитания?" . Национальная федерация дикой природы . 2015-10-28 . Проверено 28 октября 2015 .
  18. ^ a b Ноултон, Нэнси (2001-05-08). «Будущее коралловых рифов» . Труды Национальной академии наук . 98 (10): 5419–5425. DOI : 10.1073 / pnas.091092998 . ISSN 0027-8424 . PMC 33228 . PMID 11344288 .   
  19. ^ Эдингер, Эван N; 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 моря . 36 (8): 617–630. DOI : 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 : 2020NatCo..11.1175C . DOI : 10.1038 / s41467-020-15029-х . ISSN 2041-1723 . PMC 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. DOI : 10.1098 / rspb.2015.1053 . ISSN 0962-8452 . PMC 4632620 . PMID 26246548 .   
  22. ^ «Ученые опасаются глобального экологического коллапса, когда исчезнет 50% природного ландшафта» . TreeHugger . Проверено 29 октября 2015 .
  23. ^ «Экосистема размера Амазонки„может рухнуть в течение нескольких десятилетий “ » . Хранитель . 10 марта 2020 . Дата обращения 10 марта 2020 .
  24. ^ «Тропический лес Амазонки мог исчезнуть за всю жизнь» . EurekAlert! . 10 марта 2020 . Дата обращения 10 марта 2020 .
  25. ^ «Экосистема размера Амазонки„может рухнуть в течение нескольких десятилетий “ » . Хранитель . 10 марта 2020 . Проверено 13 апреля 2020 .
  26. ^ Sodhi, Кох, Брук, Ng, Навджот, Lian, Барри, Питер (декабрь 2004). «Биоразнообразие Юго-Восточной Азии и надвигающаяся катастрофа». Тенденции в экологии и эволюции . 19 (12): 654–660. DOI : 10.1016 / j.tree.2004.09.006 . PMID 16701328 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )