Здоровье экосистемы

С начала XIX века люди начали использовать метафоры для описания состояния окружающей среды^[8]. В 1941 году американский эколог XX века Альдо Леопольд в своих работах использовал метафоры, связанные со здоровьем земли, её болезнями и травмами^[9].

Понятие «управление экосистемами» появилось в научной литературе в 1950-х годах^[10]. В экологической литературе понятие «здоровье экосистемы» используется как общая метафора, обозначающая что-то положительное^[11], и как цель для оценки качества окружающей среды при исследовании рек^[12], озёр^[13], морей^[14] и лесов^[15].

В 1989 году Раппорт впервые сформулировал концепцию и коннотацию понятия «здоровье экосистемы». Он считал, что здоровье экосистемы можно рассматривать по аналогии со здоровьем человека и что оно подразумевает отсутствие болезней в экосистеме^[5].

После появления первых попыток дать определение понятию «здоровье экосистемы», различные исследователи предлагали свои трактовки, основанные на личном опыте и профессиональных знаниях. Однако несмотря на это не существует единого общепринятого определения. Одни учёные считают, что экосистему можно считать здоровой, если она способна поддерживать свою структуру и восстанавливаться после стресса в течение определённого периода времени. Другие же определяют здоровье экосистемы как состояние, при котором она способна обеспечивать потребности человека и поддерживать свою сложность^[5].

Понятие «здоровье экосистемы» используется для описания комплекса оптимальных экологических задач^[16]. В известной работе Эдварда Грумбине «Что такое управление экосистемами?» представлен обзор научных исследований по управлению экосистемами и их здоровью, а также обобщены наиболее распространённые формулировки целей^[17]:

• Сохранение жизнеспособных популяций местных видов;
• Поддержание разнообразия экосистем;
• Обеспечение непрерывности эволюционных и экологических процессов.
• Долгосрочное управление для сохранения эволюционного потенциала..

Грумбине характеризует каждую из этих задач как «манифест принципов» и акцентирует внимание на значении человеческих идеалов в формировании целей по управлению природными системами.

Чтобы оценить состояние экосистемы, необходимо провести тщательный отбор образцов окружающей среды. Например, на общественном форуме было сформировано представление о состоянии экосистемы озера Верхнее, а также определены цели по сохранению среды обитания и поддержанию популяций около 70 видов рыб, обитающих в этом регионе^[18]. Для оценки здоровья бассейна Великих озёр был разработан комплекс из 80 показателей здоровья озёр. В него входят данные о местных видах рыб, о редких видах, уровне воды, содержании фосфора, токсичных веществ, фитопланктоне, зоопланктоне, загрязняющих веществах в тканях рыб и других показателях^[19].

Некоторые исследователи пытались дать всеобъемлющее определение здоровья экосистемы. Например, они рассматривали состояние экосистемы до антропогенного воздействия. Однако проблема заключается в том, что невозможно точно воссоздать изначальный вид экосистем, существовавший до вмешательства человека^[20]. Кроме того, анализ фоссилий и пыльцы показывает, что виды, населяющие экосистему, постоянно меняются с течением времени, что затрудняет определение какого-либо конкретного состояния как оптимального или «здорового».^[21].

Согласно широко распространённому определению, здоровая экосистема обладает тремя признаками: продуктивностью, устойчивостью и системой, включающей в себя разнообразие живых организмов^[20]. Несмотря на то что данные характеристики отражают важные свойства экосистем, они не всегда точно отражают реальное положение дел. Например, не всегда можно проследить чёткую или последовательную зависимость между продуктивностью и разнообразием видов. Также сложно определить, как связаны стабильность и разнообразие^[22]. Экосистема может быть устойчивой благодаря одному или нескольким видам, а не общему разнообразию^[23]. В то же время высокой продуктивностью отличаются некоторые нежелательные экосистемы^[24].

Другие исследователи стремились разработать числовой показатель, который бы позволил количественно оценивать здоровье экосистемы и сравнивать различные экосистемы и их изменения с течением времени. В одной из таких систем используются показатели трёх характеристик:

Здоровье = активность системы × структура системы × стабильность системы^[25].

Однако эколог Гленн Сутер считает, что в таких показателях используются «бессмысленные единицы». Он отмечает, что индексы не имеют смысла, их невозможно измерить, поэтому они не подходят для большинства задач регулирования^[26].

Ещё один метод оценки состояния экосистемы — использование концепций сложных систем, таких как «критичность». Она подразумевает, что здоровая экосистема находится в состоянии равновесия между адаптивностью (случайностью) и стабильностью (порядком)^[27]. Однако концепция критичности не изучена до конца и известна как «гипотеза критичности». Она утверждает, что динамические системы, которые умеют переключаться между порядком и хаосом, работают наиболее эффективно. Они достигают идеального баланса между стабильностью и гибкостью, что позволяет им лучше всего справляться с изменениями. Гипотеза критичности активно исследуется в области клеточной и эволюционной биологии, нейронауки и информатики^[28].

Показатели здоровья определяются целями заинтересованных сторон. Экосистема — это абстрактное понятие. «Экосистемы нельзя обнаружить в природе. Их можно выделить, только наблюдая за определённым участком. На одном и том же участке природы можно выделить разные экосистемы в зависимости от интереса наблюдателя»^[29][30].

При оценке экосистем используются два вида индикаторов: описательные и нормативные. «Данные показатели могут использоваться описательно в научных целях или нормативно в политических целях»^[31].

Например, можно рассматривать высокий уровень хлорофилла-а как не только как показатель эвтрофикации, но и как показатель здоровья воды экосистемы. Если рассматривать его как нормативный показатель, то он будет отражать состояние экосистемы, которое может сильно варьироваться в зависимости от выделенных человеком критериев. Так, высокий уровень хлорофилла-а в естественном болоте, находящемся на стадии сукцессии, может считаться признаком здоровья, в то время как в антропогенно изменённом болоте с таким же показателем может быть признан нездоровым^[32].

Оценка здоровья экосистем подвергается критике за смешение двух типов экологических показателей^[33]. Показатель здоровья представляет собой нормативный показатель. При его объединение с описательными показателями создаётся ложное впечатление, будто здоровье экосистемы можно измерить объективно. В итоге читателю незаметно навязывают субъективные взгляды, выдавая их за научные факты. Поэтому необходимо чётко разграничивать измеряемые данные и оценочные суждения о норме^[31].

Объединение множества, возможно, противоречащих друг другу нормативных показателей в единую меру «здоровья экосистемы» представляет собой сложную задачу. Используя 56 параметров, «оценка экологического состояния и комплексная оценка здоровья морских экосистем по-прежнему остаётся одной из важнейших задач в области экологии морских экосистем, исследований и управления»^[34].

Другой вопрос, связанный с показателями, — это валидность. Качественные показатели должны обладать высокой точностью прогнозирования, то есть они должны быть чувствительными (с высокой вероятностью указывать на значительные изменения показателей) и специфичными (с низкой вероятностью указывать на изменения, которых на самом деле нет)^[35].

Надёжность различных показателей здоровья ставится под сомнение и активно обсуждается в научных кругах.^[4] Большинство методов оценки экологических показателей основаны на корреляциях, а не на результатах перспективных исследований их прогностической значимости^[36]. Кроме того, многие индикаторы выбирались без достаточных оснований или на основе слабых доказательств^[37].

В некоторых случаях надёжные индикаторы могут быть не выявлены: «Мы не обнаружили примеров беспозвоночных, которые успешно применяются в программах мониторинга лесных экосистем. Их многочисленность и разнообразие свидетельствуют о том, что они играют важную роль в функционировании экосистемы, но это затрудняет выделение ключевых видов для мониторинга». Также стоит отметить, что анализ методов мониторинга на основе видов показывает, что ни один вид или группа видов не могут полностью отразить все разнообразие сообществ. Понимание реакции одного вида не может быть использовано для прогнозирования реакции группы видов, даже если эта группа состоит из нескольких похожих видов^[38].

Взаимосвязь между здоровьем человека и здоровьем экосистемы был назван получил название «парадокс здоровья»^[39]. Он демонстрирует, как человеческие ценности влияют на восприятие состояния экосистем. Ущерб, нанесённый природным экосистемам, может принести пользу здоровью человека. Например, вырубка лесов, осушение болот, строительство водохранилищ и отвод воды для орошения могут привести к улучшению условий жизни людей. Однако это также может негативно сказаться на состоянии окружающей среды. Человеческая деятельность может привести к исчезновению некоторых видов животных, таких как тигры, киты, хорьки и волки, что также может вызвать дисбаланс в экосистемах и негативно повлиять на здоровье человека^[39].

Среди специалистов по охране окружающей среды и управлению природными ресурсами^[40][41] наблюдается серьёзное разногласие относительно того, стоит ли ограничивать влияние человека на окружающую среду или же принять его как данность^[42]. Данные позиции можно описать как утилитарную и консервативную^[43].

• С точки зрения утилитарности, здоровье и благополучие человека являются ключевым показателем состояния экосистемы. Например, осушение болот для борьбы с переносчиками малярии «способствовало оздоровлению окружающей среды»^[44][45].
• С позиции протекционизма, человек рассматривается как вид, который наносит вред окружающей среде: «Если когда-либо и существовал вид, который можно было бы назвать опасным вредителем, то это Homo sapiens»^[29].

Сторонники утилитарной точки зрения утверждают, что «здоровые экосистемы способны поддерживать здоровое человеческое общество», тогда как «нездоровые» экосистемы могут стать причиной загрязнения, распространения инфекций, пожаров, наводнений, неурожаев и гибели рыбных хозяйств^[46].

Сторонники консервативной точки зрения считают, что здоровье человека и здоровье экосистем находятся в постоянном конфликте, поскольку люди нанесли значительный ущерб окружающей среде ради собственного благополучия. В то же время, болезни и паразиты были распространены в природе до начала индустриальной эпохи^[47] и играли важную роль в поддержании баланса экосистем^[48]. Болезни и паразиты способствуют функционированию экосистем, стимулируя биоразнообразие и продуктивность^[49].

В статье, опубликованной в журнале BioScience, рассматривается вопрос о том, насколько корректно использовать термин «здоровье» в контексте экологии. Некоторые защитники природы опасаются, что использование этих терминов может означать одобрение господства человека над природой^[50].

• «Экологическое здоровье» используется как медицинский термин для обозначения множественной чувствительности к химическим веществам, а также как термин, означающий управления факторами окружающей среды (налогами, сборами по медицинскому страхованию), которые могут снизить риск нездорового поведения^[51][52]. В градостроительстве экологическое здоровье означает «городские зелёные зоны», что означает компостирование, переработку отходов и энергоэффективность^[53][54].

• «Целостность экосистемы» означает обеспечение минимального вмешательства человека в её работу^[54].
• «Экология здоровья» представляет собой взаимосвязь между состоянием окружающей среды и здоровьем человека, включая влияние таких факторов, как изменение климата, военные конфликты, производство продуктов питания, урбанизация, а также структура и функции экосистем^[55].
• «Экосистемный менеджмент» и «экосистемно-ориентированное управление» относятся к устойчивому управлению экосистемами.^[56] В некоторых случаях они могут включать термины «здоровье экосистемы» или «целостность экосистемы» в качестве цели. Практика управления природными ресурсами развивалась с изменением приоритетов общества. В результате менялось и рабочее определение здоровья экосистемы, а также общие цели управления^[57].