Многие экосистемы быстро трансформируются в новые, не-исторические конфигурации в результате целого ряда местных и глобальных изменений. Ученые обсуждают, как могут возникнуть новые системы в условиях преимущественно биотических изменений (вымирание и/или вторжение), в первую очередь абиотических изменений (например, землепользование или изменение климата), и сочетания того и другого.
Некоторые изменения приведут к тому, что гибридные системы сохранят некоторые первоначальные характеристики, а также новые элементы, тогда как более крупные изменения приведут к появлению новых систем, включающих различные виды, взаимодействия и функции.
Ученые полагают, что эти новые системы потребуют значительного пересмотра норм и практики сохранения и реставрации в отрыве от традиционных территориально-ориентированных подходов к существующим или историческим сообществам.
Почему новые экосистемы?
Развитие экосистем, отличающихся по составу и/или функциям от нынешних и прошлых систем, все чаще признается в качестве почти неизбежного следствия изменения распределения видов и изменения окружающей среды в результате изменения климата и землепользования.
Эти новые системы по-разному описываются как "новые", "новые" или "неаналоговые" и рассматриваются в первую очередь в связи с инвазивными видами или изменением климата. Изменения являются нормальной характеристикой экосистем в ответ на нарушения и изменения окружающей среды, и распределение видов также значительно варьировалось во времени. Следовательно, все экосистемы можно считать "новыми", если рассматривать их в соответствующем временном контексте.
Однако быстрые темпы происходящих изменений в сочетании с разрушением биогеографических барьеров, обусловленных глобальным перемещением видов человеком, отличает нынешнюю эпоху от предыдущих с точки зрения увеличения темпов появления новых сред обитания, комбинаций видов и измененной функции экосистемы. Хотя в литературе уже некоторое время изучается идея о том, что новые комбинации видов могут возникать в результате вторжения видов или изменения окружающей среды (или того и другого), актуальность идеи новых экосистем в результате все более быстрого изменения и реагирования на него лишь недавно была подчеркнута более четко.
Кроме того, в настоящее время документируется больше примеров новых экосистем, главным образом в виде новых видовых комбинаций, возникающих в результате вторжения чужеродных видов; однако важное значение могут иметь и абиотические изменения, и были также отмечены новые сочетания местных видов, например, в ответ на изменение землепользования.
Экосистемы обладают множественными характеристиками, такими как разнообразие видов растений, экосистемные функции, устойчивость и сопротивляемость, которые могут изменяться в зависимости от изменяющихся условий.
Некоторые характеристики, например, скорость круговорота питательных веществ, не обязательно зависят от конкретных видов в конкретном месте и, следовательно, замещение одного вида другим не оказывает существенного влияния. Поэтому измеримых последствий вторжения того или иного вида для экосистемных функций может не быть.
Напротив, местоположение конкретных видов в конкретных местах является ключевым фактором, определяющим, что следует сохранять или восстанавливать и где и на чем сосредоточено большинство природоохранных мероприятий. Растущее число случаев модификации человека, ведущей к появлению новых экосистем, требует серьезного рассмотрения вопроса о том, где и как можно поддерживать такую локальную охрану.
Ученые более подробно рассматривают развитие новых экосистем как с точки зрения различных типов систем, которые могут существовать в различных условиях, так и с точки зрения последствий расширения масштабов использования этих систем для сохранения, управления и восстановления.
Ученые также ограничивают свою дискуссию теми системами, характеристики которых изменились в результате антропогенной модификации "диких" или "природных" систем или отказа от ранее управляемых систем, особенно заброшенных сельскохозяйственных угодий. Они не включают действующие системы интенсивного управления сельским хозяйством или плантациями.
Возможные последствия изменения экосистем.
Имеет ли значение, являются ли ключевыми факторами, приводящими отдельные экосистемы в новое состояние, в первую очередь абиотические изменения или изменение комбинаций видов в результате вторжения видов и локального вымирания? Как следует управлять этими новыми состояниями?
До недавнего времени этим вопросам уделялось мало внимания, однако представляется крайне важным более подробно изучить, что может произойти с экосистемами в условиях быстрых изменений и какими могут быть потенциальные управленческие и законодательные меры реагирования.
Ученые рассматривают экосистемные реакции на изменения с точки зрения того, находится ли экосистема в историческом состоянии или близко к нему, преобразуется ли она в гибридное состояние или испытывает такую степень изменения, что ее можно рассматривать как новую экосистему. Историческая экосистема, традиционно являющаяся объектом экологического восстановления, сохраняет биоту и свойства экосистем, которые преобладали в прошлом.
Однако в связи с этим заявлением возникает много вопросов, которые в настоящее время обсуждаются: какие версии истории важны? Откуда нам знать, каковы были исторические экосистемы? Насколько похожа на предыдущую конфигурацию, должна ли нынешняя конфигурация соответствовать этому определению?
Здесь уместны такие понятия, как исторический диапазон вариабельности (ВСР). Поэтому ученые признают, что определения терминов "природный", "исторический" и "измененный" редко ясны и часто определяются в связи с культурным, национальным, религиозным или личным опытом и ценностями.
Можно утверждать, что сохранилось мало примеров подлинных исторических экосистем из-за широкого распространения прямого и косвенного антропогенного влияния и изменений в распределении и численности видов. Несмотря на свою абсолютную справедливость, многие проекты восстановления, тем не менее, продиктованы приверженностью историческим качествам и восстановлением отношений между людьми и экосистемами, существовавших в прошлом.
Гибридная система может быть определена как система, которая сохраняет характеристики исторической системы, но состав или функция которой в настоящее время находится за пределами исторического диапазона изменчивости.
Новая же экосистема, напротив, представляет собой ту, в которой видовой состав и/или функция полностью трансформировались из исторической системы: такая система может состоять почти полностью из видов, которые ранее не были исконными для данного географического местоположения или которые могут обладать различными функциональными свойствами, или и то и другое.
Очевидно, что различие между этими двумя типами является несколько произвольным, и точная точка, в которой экосистема считается новой, не обязательно может быть универсально применена.
Гибридным состоянием экосистемы можно считать состояние, в котором большинство измеримых характеристик экосистемы (т.е. нагрузка питательных веществ, гидрология, видовое разнообразие и т.д.) одинаковы, но большинство видов изменилось. Новое состояние тогда будет определено, как когда измеряемые признаки изменяются из исторических диапазонов.
На основании того, происходят ли абиотические или биотические изменения по отдельности или совместно, вероятно, несколько различных траекторий изменения экосистемы вне исторической конфигурации. Там, где биоклиматическая оболочка изменяется, но нет немедленной биотической реакции, а абиотическая инфраструктура остается нетронутой, системы могут первоначально оставаться как реликты исторической системы, т.е. гибридное биотическое сообщество остается, несмотря на измененные абиотические условия.
Возможны различные типы абиотических изменений, включая изменения климата, землепользования, загрязнения, урбанизации и нагрузки питательных веществ.
При дальнейшем абиотическом изменении вся биота или ее часть может оказаться неспособной выжить или регенерировать; в этом случае система трансформируется и затем, вероятно, претерпевает значительные биотические изменения в совершенно новую систему.
Следовательно, биофизическая оболочка может изменяться, в то время как абиотическая инфраструктура остается прежней, или наоборот. Если заметны только биотические изменения, такие как значительное сокращение или локальное исчезновение видов и/или значительное вторжение видов из других мест, то возникает гибридная система, включающая как ранее существовавшие, так и новые виды. По мере увеличения доли новых видов, вероятно, появятся новые комбинации видов и будет развиваться новая система.
Эти новые виды могут быть неаборигенными (случайно или намеренно переносимыми людьми) или аборигенными видами, испытывающими изменения ареала; например, изменение землепользования в Австралии привело к тому, что виды птиц, которые обычно ассоциируются с различными местообитаниями, теперь объединяются в новые сообщества. Там, где происходят оба вида изменений, новые системы, вероятно, будут содержать беспрецедентные (по историческим меркам) сочетания видов, сосуществующие в новых абиотических условиях.
В действительности это наиболее вероятный сценарий, поскольку биотические и абиотические факторы часто меняются одновременно и действуют синергически. Новые инвазивные виды могут существенно изменить как существующую биотическую совокупность, так и преобладающие абиотические условия.
Например, широкомасштабные изменения в структуре и составе лесов происходят во многих частях Северной Америки из-за участившихся случаев появления насекомых-вредителей и патогенов. Такие вторжения сами по себе могут быть результатом антропогенных ландшафтных изменений, и существует вероятность повышения уровня синергизма между различными движущими силами изменений экосистем.
Например, абиотические факторы могут изменять трофические взаимодействия, и различные сочетания видов, вероятно, будут обладать различными наборами функциональных признаков, что, в свою очередь, может повлиять на функционирование экосистемы.
