Охорона Біорізноманіття у Антропоцені

Вступ до біорозношеннєзнавства

Біорозношеннєзнавство – це дисципліна, орієнтована на досягнення цілей, яка застосовує принципи екології, еволюції та соціальної науки для запобігання вимиранню видів, захисту функцій екосистем і сталого управління біологічним різноманіттям. Антропоцен – поточна геологічна епоха, визначена домінуючою роллю людини в системах Землі, характеризується прискореною втратою біорозношеннє, спричиненою знищенням середовищ проживання, надмірним виловом, інвазійними видами, забрудненням та змінами клімату. Оцінюється, що поточні показники вимирання в 100-1000 разів перевищують фонові рівні, і за оцінками IPBES у 2019 році, під загрозою вимирання опинилося 1 мільйон видів.

Біорозношеннєзнавство інтегрує ландшафтну екологію, генетику популяцій, реставраційну екологію, економіку навколишнього середовища та соціальні науки для розробки практичних стратегій – проектування охоронних зон, програми відновлення видів, правові рамки, спільнотне біорозношеннєзнавство та реставрацію середовищ проживання. Воно явно враховує цінності, включаючи внутрішню вартість біорозношеннє, яка виходить за межі використання людьми, але все більше підкреслює екосистемні послуги – економічні та соціальні переваги, які біорозношеннє надає людям, зокрема секвестрацію вуглецю, очищення води, виробництво харчових продуктів, медицину та культурні цінності.

Оцінка та моніторинг біорізноманіття

Вимірювання біорізноманіття

Біорізноманіття вимірюється на рівні генетичному, видів та екосистем. Альфа-різноманітність – це різноманітність всередині об’єкта (кількість видів, Шеннон ентропія, індекс Сімпсона); бета-різноманітність – це композиційний відмінність між об’єктами; гамма-різноманітність – це загальне різноманіття на рівні ландшафту. Червона книга МСОП оцінює ризик вимирання видів за допомогою кількісних критеріїв (розмір популяції, темпи зниження, розмір ареалу), класифікуючи види від «Найменших загроз» до «Критично Загрозене» та «Вимерле». Екологічний ДНК (eDNA) метабаркотування – послідовність ДНК, що виділяється організмами у воду або ґрунт – дозволяє швидко, неінвазивно оцінювати біорізноманіття, ідентифікуючи види з залишків без прямого спостереження.

Аналіз життєздатності популяцій

Аналіз життєздатності популяцій (АЖП) використовує демографічні моделі, які включають стохастичні процеси для оцінки ймовірності вимирання малих популяцій протягом визначених часових рамок. Ключові параметри включають ефективний розмір популяції (Ne – враховує нерівність між статями, варіацію репродуктивного успіху), коефіцієнти інтенсивної селекції, мінімальний життєздатний розмір популяції (МЖРП – зазвичай 50-500 особин для коротко- та довгострокової життєздатності) та демографічну/екологічну стохастичність. АЖП допомагає приймати рішення щодо розведення в неволі, вибору місця релізів, пріоритезації коридорів та оцінювати, які види мають життєздатні дикі популяції порівняно з необхідністю інтенсивного управління.

Захищені території та зв’язність

Захищені території проєктуються з урахуванням різних факторів.

Захищені території, які охоплюють приблизно 17% суші та 8% океанів, є основним інструментом збереження біорізноманіття. Зв’язок площі та кількості видів передбачає, що більші резервати підтримують більше видів з нижчими показниками вимирання. Острови та фрагментовані ділянки середовища втрачають види з часом через зменшення носійності. Суперечка «один великий проти декілька невеликих» (SLOSS) переважно вирішена: великі ядра територій із буферними зонами, з’єднаними коридорами, максимізують біорізноманіття. Мета 30x30 – захистити 30% суші та океану до 2030 року (Рамкова угода Кунмін-Монреаль) – вимагає стратегічного розміщення, спрямованого на найбільш біорізнобарвних райони та території з найвищим рівнем загроз.

Екологічна зв’язність

Фрагментація середовища існування ізолює популяції, зменшуючи генетичну різноманітність через дрейф і припиняючи ефекти порятунку метепопуляціями. Коридори для дикої природи, що з’єднують ділянки середовища існування, забезпечують міграцію, обмін генетичним матеріалом та відстеження змін клімату (зміщення ареалів). Ініціатива Yellowstone-to-Yukon (Y2Y) уявляє собою зв’язану територію для дикої природи від штату Вайомінг до Аляски. Проектування коридорів вимагає розуміння специфічної міграційної екології видів, здатності перетинати проміжки та проникності ландшафту. «Крок-каміння» – невеликі ділянки середовища існування на регулярних відстанях, які дозволяють рухатися менш мігруючим видам – доповнюють лінійні коридори. Генетика ландшафту кількісно оцінює, як покриття ґрунтом впливає на обмін генетичним матеріалом, що допомагає визначити пріоритетність коридорів на основі наукових даних.

Екореконструкція

Екологічна реконструкція має на меті допомогти відновленню деградованих, пошкоджених або зруйнованих екосистем. Пасивна реконструкція передбачає усунення факторів порушення (зупинку пасовищного господарства, відмову від сільського господарства), що дозволяє природному оновленню. Активна реконструкція включає посадки рослин, пересадку ґрунту, реінтродукцію тварин та видалення інвазійних видів. Трофічне відновлення передбачає введення великих тварин для відновлення екологічних процесів – реінкарвація вовків у національному парку «Відкрита рівнина», повернення європейських зубрів до польських лісів, а також реінтродукція коней та інших мегафауни в сибірські степи. Декада ОНН ООН з екологічної реконструкції (2021-2030 рр.) закликає відновити 1 мільярд гектарів глобально, що має величезний потенціал для відновлення біорізноманіття та секвестрування вуглецю.

Приклади та застосування

Цей ефект пояснює відновлення виду каліфорнійського кондора. Каліфорнійський кондор до 1987 року налічував лише 27 особин через отруєння свинцем (від споживання мертвих тварин з боєприпасами на основі свинцю), вплив ДДТ та втрату середовища існування. Контроверсійне розведення в зоопарках, а потім і стимульоване вивільнення у дику природу, збільшило популяцію над 500 особин. Обмеження використання свинцевих боєприпасів у Каліфорнії було критичним – кондори щорічно позичають свинець з-за споживання залишків свинячих боєприпасів. Програма відновлення кондора є однією з найбільш інтенсивних та дорогих спроб відновлення видів, перевіряючи межі того, що може досягти управління для широкого спектру видів, які повільно розмножуються та мають великий ареал.

Приклад 2: Консервація рифу Великого Бар’єра Коралів

Риф Великого Бар'єра (350 000 км²) містить 9000 видів, але зазнав численних масових блідінь через підвищення температури океану. Управління якістю води – зменшення надходження до річок з території Квебек сільськогосподарських добрив та осадів – знижує місцеві стресори, що дозволяє коралам краще витримувати термальний стрес. Кораловий помічний еволюційний процес – відбір теплостійких симбіотичних штамів у поєднанні з генетично стійкими до блідінь корусами та генною інженерією – має на меті створити більш стійкі корали. Морські охоронні зони, що покривають 33% рифу, забезпечують певний захист; однак, кліматичні зміни залишаються найкритичнішим заходом впливу.

Приклад 3: Відновлення чорноногих фурок

Чорноногий фур – залежний від куньї та їхніх укриттів вид – був оголошений зниклим у 1979 році, але було перевідкрите його існування в штаті Вайомінг у 1981 році. Розведення утримуваних у неволі особин та реінтродукція з управлінням поширенням чуми (дикі чума) та відновлення куньєвих колоній побудували дику популяцію від 18 до більше ніж 300 особин. Генетичне втручання – введення особин із криозаповіденої генетичної банку – забезпечило нову різноманітність. У 2020 році народилася перша генетично модифікована під загрозою зникнення тварина (фур з відредагованим геномом для стійкості до чуми), що представляє собою крайній прорив у збереженні видів за допомогою генної інженерії.

Приклад 4: Ефективність морських охоронних зон

Добре забезпечені, безперервні морські охоронні зони (МЗО) послідовно демонструють збільшення біомаси риб (150-250% у резерватах), більший розмір і вік риб, а також ефекти

spillover

що приносять користь сусіднім рибальським господарствам. Критично важливою є забезпечення виконання правил – паркові зони без забезпечення не мають жодного природоохоронного ефекту. Структури управління спільнотами на тихоокеанських МЗО часто досягають кращого дотримання правил, ніж контроль уряду; МЗО мережі, що базуються на відстанях розповсюдження личинок, що відповідають масштабам рекрутингу видів, є критичними для зв’язку між резерватами. Мета 30x30 океану вимагає трьохкратного збільшення поточної площі, з стратегічним розміщенням, яке максимізує біорізноманіття та рибні вигоди.

Приклад 5: Сем’янки

Свальбардська глобальна схованка насіння – заклад у арктичній Норвегії – зберігає понад 1,4 мільйона зразків насіння від національних генебанків, що представляють більшість світової рослинної різноманітності. Насіння зберігається при -18°C в перматрозі; копії генебанку зберігаються для безпеки. Сховище було протестоване у 2015 році, коли ICARDA (сирійський генебанк) вилучив матеріал після того, як зруйнувалися їхні установи через громадянську війну – система спрацювала. Сем’янки ботанічних садів (Міленіумна семенна схованка Kew) спрямовані на збереження диких рослин, особливо з біорізноманітних гарячих точок. Глобальні мережі семеноводів забезпечують страховку від катастрофічної втрати генетичного різноманіття через хвороби, зміни клімату або конфлікти.

Приклад 6: CITES та регулювання торгівлі дикими тваринами

Конвенція ООН про міжнародну торгівлю цивільно-військовою зброєю (CITES) регулює торгівлю дикими тваринами за допомогою систем дозволів у 183 Сторон. Додаток I забороняє комерційну торгівлю найбільш загрозливими видами; додаток II вимагає дозволів, що доводять стале збирання. CITES сприяла відновленню деяких видів (наприклад, скорочення полювання на слонів), але не всім (торгівля носами носорогів, незважаючи на заборону, підтримується попитом, створюючи величезний чорний ринок з цінами, що перевищують золото за грам). Забезпечення та кампанії щодо зменшення попиту (особливо в Азії) все більше визнаються як такі ж важливі, як і обмеження пропозиції.

Приклад 7: Консерваційна генетика

Нерозведення у невеликих популяціях знижує пристосовність через вираження рецесивних дефектних алелей (інбридинг), задокументований у пантер Флориди, горили в горах та вовків на острові Роулей. Генетичне втручання – введення особин з інших популяцій – швидко покращило пристосованість і темпи росту населення у пантер Флориди (введення псами з Техасу відновило ефекти інбридингу). Консерваційна генетика тепер дозволяє ідентифікувати адаптивні генетичні варіанти у видів, що перебувають під загрозою зникнення, спрямовуючи переміщення генетично оптимальних особин та прогнозуючи їхню здатність до еволюції для адаптації до змін навколишнього середовища. ДНК давніх зразків, зібраних у музеях, відновлює втративу генетичну різноманітність, яку можна відновити за допомогою допомоги генетичного потоку.

Спробуйте онлайн

Все вище працює у вашому браузері — відкрийте «Охорона біорізноманіття: Захист біорознобарвства в антропосферному епоху» та змініть параметри, поки модель запущена. Не встановлюється нічого, не завантажується жодного файлу, вся модель живе в одному вікні.

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Conservation Biology: Protecting Biodiversity in the Anthropocene і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.