Антропогенное влияние это: Антропогенное воздействие на окружающую среду

Содержание

Урок 10. антропогенное влияние на биосферу — Экология — 10 класс

Экология, 10 класс

Урок 10. «Антропогенное влияние на биосферу»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Вы узнаете:

какие ресурсы необходимы человеку для жизнедеятельности;

— какое влияние на биосферу оказывает хозяйственная деятельность человека.

— какие последствия возникают в биосфере в результате воздействия человека на природу.

Научитесь:

классифицировать и описывать ресурсы, необходимые для жизнедеятельности человека;

— выявлять зависимость хозяйственной деятельности человека и последствия для окружающей среды;

Сможете:

— оценивать уровень антропогенной нагрузки на территории своего проживания.

Глоссарий по теме:

Природные ресурсы – совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты окружающей человека естественной среды, используемые в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Возобновимые ресурсы – ресурсы, способные к восстановлению через различные природные процессы за время, соизмеримое со сроками их потребления. К ним относятся растительность, животный мир и некоторые минеральные ресурсы, осаждающиеся на дно современных озер и морских лагун.

Невозобновимые ресурсы – ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или скорость их восстановления настолько мала, что практическое использование их человеком становится невозможным. К ним относятся, например, полезные ископаемые, находящиеся в недрах земли.

Природопользование – процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Антропогенные воздействие – деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую изменения в окружающую природную среду (физические, химические, биологические и другие).

Загрязнение – поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Химическое загрязнение – увеличение количества химических компонентов определённой среды, а также проникновение (введение) в неё химических веществ в концентрациях, превышающих норму или несвойственных ей.

Физическое загрязнение – загрязнитель приводит к изменению физических параметров среды,

Биологическое загрязнение – загрязнителем являются организмы, привнесение и размножение которых несёт нежелательный характер как для человека, так и для экосистем в целом.

Локальное (местное) загрязнение – загрязнение, характеризующееся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленное предприятие).

Региональное загрязнение – внесение загрязнителя в пределах значительного пространства, но не охватывающего всю планету (бассейн реки, государство).

Глобальное загрязнение – загрязнение, распространяющиеся на огромные расстояния и оказывающие влияние на биосферные процессы в целом на Земле.

Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):

Обязательная литература:

1. Экология. 10–11 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций: базовый уровень / М. В. Аргунова, Д. В. Моргун, Т. А. Плюснина. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2018. – 143 с.

Дополнительные источники:

2. Экология. 10–11 классы: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Н. М., Чернова, В.М. Галушин, В. М.: Константинов; под род. Н. М. Черновой. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2016. – 302 с.

3. Ларина О.В. Удивительная экология / О. В. Ларина. – Москва: ЭНАС-КНИГА, 2014. – 256 с. – (О чём умолчали учебники).

4. Экологический словарь в 2-х томах / Данилов-Данильян В. И. – М.: Энциклопедия, 2018.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):

Интернет-ресурсы:

5. WWF (Всемирный фонд дикой природы). Сайт: http://www.wwf.ru.

6. Аналитический ежегодник «Россия в окружающем мире». Сайт: http://www.rus-stat.ru.

7. Всероссийский экологический портал. Сайт: http://ecoportal.su.

8. Тенденции и динамика загрязнения природной среды РФ. Сайт: http://dynamic.igce.ru/.

9. ФГБУ Институт глобального климата и экологии Росгидромета РАН. Сайт: http://www.igce.ru/category/informacionnye-produkty-obzory-doklady-i-dr.

10. Антропогенная токсикация планеты. Часть 1. Пурмаль А.П. Сайт: http://window.edu.ru/resource/383/21383

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Для удовлетворения своих потребностей человек использует огромное количество природных ресурсов.

Природные ресурсы совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты окружающей человека естественной среды, используемые в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества называется природопользованием.

Все природные ресурсы классифицируются по происхождению минеральные, земельные, водные, климатические, биологические (ресурсы растительного и животного мира). Наиболее важное значение для промышленности имеет степень исчерпаемости природных ресурсов. Принято разделять на исчерпаемые и неисчерпаемые.

Объем природных ресурсов неодинаков и меняется в зависимости от района земного шара и стадии развития социально-экологического общества.

Ограниченность ресурсов Земли становится в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем человеческой цивилизации. Поэтому одним из важнейших задач современности является поиск путей рационального природопользования.

Воздействие на окружающую среду, связанное с человеческой деятельностью принято называть антропогенным. Под антропогенным воздействием

понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую изменения в окружающую природную среду (физические, химические, биологические и другие).

Известный эколог Б. Коммонер в 1974 году выделил пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы как следствие антропогенного воздействия: упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов; концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения; рост ядовитых отходов; введение в экосистему новых видов; появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Загрязнением называют поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

По видам загрязнителей различают: химическое, физическое, и биологическое загрязнение. Объектами загрязнения являются атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почва, растительность, животный мир. По масштабам распространения может быть локальным, региональным или глобальным.

Источниками антропогенного загрязнения являются промышленные предприятия, тепловые электростанции, сельское хозяйство, различные виды транспорта.

В ходе развития хозяйственные виды деятельности человека постоянно усложнялись, в результате чего усиливалось антропогенное воздействие на окружающую природную среду.

Выделяют четыре основных этапа взаимодействия человека и природы: доаграрный, аграрный, индустриальный, постиндустриальный.

Современный период характеризуется колоссальной антропогенной нагрузкой на окружающую среды, что привело к возникновению глобальных экологических проблем и современному экологическому кризису, что требует незамедлительного поиска путей выхода.

Интересные факты. Загрязнение атмосферного воздуха в России

По официальным данным, в РФ в 2016 году общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составил 31617,1 тыс. т, при этом от предприятий – 17349,3 тыс. т, от автотранспорта – 14104,7 тыс. т, от железнодорожного транспорта – 163,1 тыс. т. Из 17,35 млн т загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу предприятиями в 1,7 млн т составляют твердые и 15,6 млн. т – газообразные и жидкие вещества. Основная доля приходится на предприятия обрабатывающей промышленности – 33,3 %, на «добычу полезных ископаемых» – 28,3 % и на «производство и распределение электроэнергии, газа и воды» – 21,0 %. В городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха проживает 16,4 млн человек, что составляет 15 % городского населения России.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):

Разгадайте кроссворд.

По горизонтали:

4. Загрязнение поверхностных вод патогенными микроорганизмами относится к этому виду загрязнения.

5. В результате работы химического комбината произошло загрязнение атмосферного воздуха на территории всей Кемеровской области, загрязнение также распространилось на соседние области. К какому виду загрязнения относится данная ситуация.

6. Поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем в целом.

По вертикали:

1. Процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

2. Период взаимодействия человека и природы, начавшийся с переходом на производящий тип хозяйствования.

3. Субъект, производящий товары, основной источник загрязнения окружающей среды.

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

Правильный вариант:

По горизонтали: 4. Биологическое 5. Региональное 6. Загрязнение

По вертикали: 1. Природопользование 2. Аграрный 3. Предприятие

2. Текст задания. Поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем в целом. Выберите правильный ответ.

1. экологический кризис

2. загрязнение

3. экологическая катастрофа

4. разрушение

Тип вариантов ответов: (Текст

овые, Графические, Комбинированные):

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

2. загрязнение

Неправильный вариант/варианты (или комбинации):

1. экологический кризис

3. экологическая катастрофа

4. разрушение

Подсказка: просмотрите повторно объясняющее видео_______

Антропогенное влияние на природу до промышленной революции

Мы все привыкли считать, что история антропогенного загрязнения окружающей среды началась с промышленной революции, а до массового перехода от ручного труда к машинному вода была чище, трава зеленее, а люди — более здоровыми. Это убеждение верно лишь отчасти — отношения человека с природой на заре существования цивилизации были далеки от гармонии. На протяжении многих веков человек рассматривал природу исключительно как источник ресурсов для обеспечения хозяйственных нужд и накопления капитала, нисколько не заботясь о том, какие последствия имеют его действия.

А последствия порой были катастрофическими. И планета от предков досталась нам отнюдь не в первозданном виде. Некоторые из масштабных потерь, понесенных планетой из-за наших предшественников — в этой статье.

Охота

В каменном веке человек являлся естественной частью биосферы – как и другие виды животных он занимался собирательством и индивидуальном охотой. Численность населения планеты составляла около 3-х миллионов человек, но в племенах значилось не более 30 человек, так как с увеличением числа участников группам становилось сложнее прокормиться. Орудие было примитивным, охота еще не получила широкого распространения — в основном первобытные люди питались мясом павших животных — поэтому влияние человека на окружающую среду в данный период времени было минимальным. Даже освоение загонной охоты, которая заключалась в групповом нападении охотников на крупных млекопитающих и существенно повышала шансы на успех, не повлекло за собой серьезных последствий, поскольку загонная охота уже существовала в природе — например, ее активно использовали такие стайные животные, как волки.

Все изменилось с появлением огневой охоты. Здесь загонщиком становился искусственно созданный пожар, жертвами которого обычно оказывались несколько животных. Повсеместное использование огня для добычи пищи стало причиной необратимого изменения ландшафта и гибели целых популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Самые значительные ландшафтные изменения пришлись на Австралию — масштабные пожары привели к опустыниванию центральной части континента.

В списке видов, утраченных нами из-за огневой охоты — мамонты, гигантские ленивцы, пещерные медведи, дикие лошади и другие звери.

Позднее по вине человека исчезло немало других животных. Среди них — птица Додо, которую теперь можно встретить только на страницах сказок, полностью истребленная европейскими колонистами на Маврикии, и гигантские птицы Моа, жившие на протяжении 40 тысяч лет на островах Новой Зеландии, ставшие легкой добычей для переселенцев с островов Полинезии. Малоподвижная Стеллерова корова, отличавшаяся полным отсутствием страха перед человеком, была уничтожена всего за 30 лет после открытия вида.

Подобная судьба постигла и Тура — парнокопытного млекопитающего, который стал одним из прародителей современного крупного рогатого скота.

Сельское хозяйство

С развитием земледелия и скотоводства человек начал вспахивать земли и устраивать пастбища, параллельно с этим уничтожая природные биоценозы. Больше всего не повезло Африке, точнее Сахаре, которая не всегда была пустыней.

Научные исследования говорят о том, что несколько тысяч лет назад в реку Нил впадали многочисленные притоки именно со стороны Сахары, следы которых удалось обнаружить благодаря космической фотосъемке. В результате бурения русел высохших рек учеными были обнаружены останки бегемотов, крокодилов и страусов. Наскальная живопись Сахары также является подтверждением того, что в те времена на территории пустыни простиралась бескрайная саванна, где жители занимались скотоводством, рыболовством и земледелием.

По мнению ученых за уничтожение плодородной земли наибольшая ответственность лежит именно на человеке. В Сахаре на смену племенам охотников, активно сжигавшим леса для получения легкой добычи, пришли пастухи-кочевники. Их безмерно расплодившийся скот уничтожал всю растительность на пастбищах, в то время как сами пастухи занимались повсеместной вырубкой леса. Вскоре, был уничтожен весь плодородный слой почвы. В период аридизации 3600 г. до н. э. до 2700 г. до н. э. начали исчезать водоемы — тогда и был запущен необратимый процесс превращения Сахары в пустыню.

Развитие городов

Люди всегда использовали древесину для строительства и отопления домов, изготовления посуды, обуви и других бытовых изделий и орудий труда, а с появлением и ростом городом стали активно вырубать леса для новых поселений. Небрежное отношение человека к лесу привело к коренному изменению ландшафтов, заболочиванию территорий и смене видового состава деревьев. За 10 веков средневековья общая площадь лесов сократилась в 3-4 раза. Место широколиственных дубово-буковых лесов заняли хвойные и березовые.

Сами города были средой крайне опасной для здоровья и жизни.

Из-за мусора, который выбрасывали прямо на улицу и в реки, постоянным спутником городских жителей был непереносимый запах, который считался причиной всех смертельных заболеваний. Хотя природными переносчиками чумы служили блохи, захламление улиц отходами действительно способствовало началу массовых эпидемий и болезней среди населения. В те времена от Черной смерти погибло более 20 миллионов человек.

Кстати, римский акведук, который мы воспринимаем как доказательство высокого уровня развития римской цивилизации, был построен потому, что канализационные трубы в Риме сливали человеческие экскременты прямо в реку Тибр, и к 312 году до нашей эры уровень загрязнения реки стал критическим.

Загрязнение реки неочищенными сточными водами стало катализатором вспышек холеры и брюшного тифа среди населения, поэтому Римлянам просто пришлось строить акведуки для получения чистой питьевой воды.

Горное дело

Существует мнение, что активной добычей полезных ископаемых человек начал заниматься в период промышленной революции, но это не совсем так. Например, китайцы добывали медь и серебро еще в XVI веке до нашей эры! В другой части света древние египтяне занимались добычей меди, свинца, золота и полудрагоценных камней.  Невероятно, но негативные следы их деятельности сохранились до сих пор!

Например, в одном из крупнейших тропических ледников Перу, Куэлькайя, учеными были обнаружены следы свинца, меди и серебра. По археологическим данным на это повлияла повсеместная выплавка руды на открытых печах, которой занимались жители Южной Америки с 1400 года до нашей эры.

Добычу полезных ископаемых осуществляли и другие страны. В XVI-XVII веках испанцы, вторгнувшиеся империю инков, активно принялись за разработку серебряных рудников. Несмотря на то, что коренное население уже промышляло этой деятельностью на протяжении нескольких веков, такого влияния на экологическую обстановку планета еще не видела. С XV по XIX века уровень свинца, обнаруженный в леднике Куэлькайя, увеличился в 2 раза, а уровень сурьмы — в 3,5 раза.

В период расцвета Монгольской империи, подчинившей своему влиянию обширные территории Центральной Азии, Южной Сибири, Восточной Европы, Ближнего Востока, Китая и Тибета, именно серебряная монета являлась основным платежным средством. Для очистки серебра от примесей монголам приходилось заниматься выплавкой драгоценного металла в промышленных масштабах. Более 50% серебра империи производилось вблизи шахт провинции Юньнань, рядом с горным озером Эрхай, в которое стекали стоки от древней плавки. Спустя 700 лет в озере присутствуют следы загрязнений.

Вообще, по мнению ученых, объем выбросов от древней плавки был в 3-4 раза выше, чем от современных металлургических заводов.

Древние процессы плавления могли оказывать влияние и на сельское хозяйство, поскольку одна шестая часть обрабатываемых земель Китая до сих пор страдает от чрезмерного накопления тяжелых металлов.

Разумеется, сейчас многие экологические проблемы стоят острее, чем в прежние века. Единственное, что выгодно отличает современное общество — мы эти проблемы видим, осознаем последствия своего влияния на окружающую среду и делаем попытки исправить ситуацию.

Источники:
1) https://interneturok. ru
2) https://interesnosti.mediasole.ru
3) https://risk.today
4) http://www.heraldrsias.ru
5) http://www.pollutionissues.com
6) https://www.vice.com
7) https://ru.wikipedia.org

Антропогенное воздействие — это… Что такое Антропогенное воздействие?

Антропогенное воздействие

EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010

  • Антропогенное вещество
  • Антропогенное загрязнение

Смотреть что такое «Антропогенное воздействие» в других словарях:

  • АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ — любой вид хозяйственной деятельности человека в его отношении к природе; представляет собой, как правило, источник большого числа различных антропических факторов. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской… …   Экологический словарь

  • антропогенное воздействие — antropogeninis poveikis statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Žmogaus veiklos poveikis gamtinei aplinkai. Žmonių veikla yra biologinių rūšių skaičiaus mažėjimo priežastis. Nyksta vis daugiau ekologiškai vertingų plotų, todėl… …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

  • Антропогенное воздействие — Табл. 1. Характеристика токсичности компонентов твердых топлив Табл. 2. Содержание токсичных продуктов в промстоках, образующихся при производстве и ликвидации зарядов ЭКС …   Энциклопедия РВСН

  • Антропогенное воздействие на природу — прямое осознанное или косвенное и неосознанное воздействие человека и результатов его деятельности, вызывающее изменение природной среды и естественных ландшафтов. См. также: Антропогенное воздействие на природу Ноосфера Природная среда… …   Финансовый словарь

  • антропогенное воздействие на ландшафт — Влияние производственной и непроизводственной деятельности на свойства ландшафта. [ГОСТ 17.8.1.01 86] Тематики ландшафты Обобщающие термины использование и охрана ландшафтов …   Справочник технического переводчика

  • антропогенное воздействие на окружающую среду — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN man s impact …   Справочник технического переводчика

  • Антропогенное воздействие на ландшафт — 26. Антропогенное воздействие на ландшафт Влияние производственной и непроизводственной деятельности на свойства ландшафта Источник: ГОСТ 17.8.1.01 86: Охрана природы. Ландшафты. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Антропогенное загрязнение — загрязнение биосферы в результате биологического существования и хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на интенсивность природного загрязнения. По английски: Anthropogenic pollution См. также: Загрязнение …   Финансовый словарь

  • Воздействие на окружающую среду — (отрицательное антропогенное воздействие на окружающую среду), любые потоки вещества, энергии и информации, непосредственно образующиеся в окружающей среде или планируемые в результате антропогенной деятельности и приводящие к отрицательным… …   Словарь черезвычайных ситуаций

  • Воздействие человека на биосферу — процесс, при котором в биосфере резко ускоряется миграция атомов по сравнению с естественными биогеохимическими процессами. При этом увеличивается и усиливается давление на неорганическую среду создается ноосфера. См. также: Антропогенное… …   Финансовый словарь


Антропогенное воздействие это что такое? какое воздействие можно назвать антропогенным?

Антропогенным считают прямое или косвенное воздействие на окружающую среду, которое приводит к её изменению.

В настоящее время человечество оказывает очень сильное влияние на природу. Оно затрагивает все компоненты и комплексы в целом.

Воздействие на окружающую среду может быть отрицательным и положительным. Чаще всего прослеживается отрицательное влияние.

При хозяйственном освоении на территории создаются коммуникации: строятся дороги, линии электропередач, газопроводы и нефтепроводы. Всё это изменяет среду, значит, является антропогенным влиянием.

Строительство посёлков, городов, хозяйственных предприятий изымает часть территории, которая изменяется очень сильно.

Сельскохозяйственные объекты: поля, пастбища и т.д. очень сильно влияют на природу. Земли под пашни распахиваются, истощается почва, исчезают виды растений и животных, почва уплотняется, происходит ветровая и водная эрозия распаханных земель.

Лесная промышленность нацелена на заготовку деловой древесины. Большие площади лесов вырубаются. В результате изменяются полностью природные комплексы.

Горно-добывающая промышленность занимается добычей полезных ископаемых из земных недр открытым и подземным способом. И в том и другом случае идёт воздействие на природу. Возникают терриконы (отвалы пустой породы), котлованы, идёт проседание грунта и т.д.

Для производственных и коммунальных нужд делается огромный водозабор из рек и других объектов. Отработанная вода возвращается после очистки. Но степень очистки низка, поэтому природные воды не успевают самоочищаться.

Загрязняется атмосфера в результате работы предприятий, транспорта, лесных пожаров.

Это всё примеры антропогенных влияний.

Есть и положительное влияние на среду: создание заповедников и заказников, охрана растений и животных, лесовосстановление.

Негативного антропогенного влияния окружающую среду все же больше.

Оценка: 4 (23 голоса)

Влияние антропогенных факторов на состояние почв Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина РАН

© 2020 г. 

О.В. Мартыненко¹*, В.Н. Карминов1,2,3, П. В. Онтиков⁴

¹ ФАУ ДПО Всероссийский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства Россия, 141200, Московская область, Пушкино, ул. Институтская, д. 20

² ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

³ФГОУ ВО Мытищинский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана Россия, 141005, Московская область, Мытищи, ул. 1-ая Институтская, д. 1

ФГБУ Центральный филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Рослесинфорг» Россия, 141280, Московская область, Ивантеевка, ул. Заводская, д. 10

*E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию: 03.03.2020 г.
Принята к печати: 03.06.2020 г.

Территория Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина Российской академии наук подвергается значительной антропогенной нагрузке, что негативно сказывается на состоянии ценных коллекций древесных и кустарниковых пород. Одним из наиболее опасных следствий антропогенного влияния, выражающегося в усилении рекреационной нагрузки, является уплотнение почв. В этой ситуации сильную обеспокоенность сотрудников ботанического сада вызвало ухудшение состояния коллекции лохов. Поэтому почвы, на которых произрастают данные растения, были выбраны в качестве объекта исследования. На этой территории были заложены три пробные площади, различающиеся степенью антропогенной нагрузки. Пробная площадь № 1 характеризовала зону максимальной антропогенной нагрузки. Зона умеренной антропогенной нагрузки была представлена пробной площадью № 2. Пробная площадь № 3 выступала в качестве контроля, где антропогенная нагрузка была минимальной. Все исследованные почвы были отнесены к дерново-слабоподзолистым среднесуглинистым почвам. Принципиальные различия в морфологических свойствах исследованных почв заключались в том, что в почвах, находящихся в зоне максимальной антропогенной нагрузки, с глубины 40 см отмечались пятна оглеения, которые в остальных почвах не встречались. Увеличение значений плотности почвы в ненарушенном сложении соответствовало увеличению степени антропогенной нагрузки. Указанное явление приводило к снижению общей порозности почвы. Уплотнение почвы способствовало заметному снижению влажности в верхних горизонтах. При этом ухудшение внутрипочвенного стока способствовало возникновению глеевых процессов в иллювиальной части профиля. Использование методов кластер-анализа показало хорошую группировку зависимости исследованных показателей от величины антропогенной нагрузки. Произошло разделение исследованных показателей в зависимости от их типа и положения в профиле. Проведённое исследование позволило оценить важнейшие физические и водно-физические свойства почв части территории Главного ботанического сада РАН, занятой ценной коллекцией лохов. По результатам исследования предложен комплекс мероприятий, позволяющих существенно снизить выявленные негативные эффекты и в целом улучшить состояние исследованных почв и произрастающих на них насаждений.

Ключевые слова: плотность почвы, антропогенное уплотнение, почвы ботанических садов, ГБС РАН

Главный ботанический сад имени Н.В. Цицина Российской академии наук (ГБС РАН) по праву входит в список наиболее интересных и известных ботанических садов в мире. Открыв свои двери посетителям в 1945 году, он стал местом компактного размещения уникальных коллекций древесных и кустарниковых пород со всего света (Демидов и др., 2016). Постановлением Президиума Академии наук СССР 2 декабря 1991 г. Главному ботаническому саду присвоено имя академика Николая Васильевича Цицина.

ГБС РАН является крупнейшим ботаническим садом в Европе. Для удобства перемещения посетителей и сотрудников, ботанический сад имеет разветвлённую сеть асфальтовых и грунтовых дорожек. Наличие развитой дорожно-тропиночной сети позволяет совершать как спокойные пешие прогулки, так и заниматься активными видами спорта, бегом, велопрогулками. Огромная популярность ботанического сада среди москвичей и гостей столицы оборачивается сильнейшей антропогенной нагрузкой на его насаждения и почвы ((Гревцова, Рысин, 2020).

Основной проблемой почв рекреационных зон является их уплотнение, вызванное интенсивным движением по ней транспортных средств, людей и животных. Уплотнение почвы способствует уменьшению её порозности на 30–50% прежде всего за счёт микропор, которые играют важную роль в движении влаги и воздуха, распространении и развитии корней растений. Это непосредственно влияет на основные водно-физические свойства почвы: с одной стороны, снижается водопроницаемость, и, как следствие создаются условия, благоприятствующие застою влаги, что наиболее сильно заметно в иллювиальных горизонтах; с другой стороны, уплотнение верхнего гумусового горизонта снижает способность почвы поглощать и удерживать в себе влагу. Негативное влияние антропогенного уплотнения на важнейшие свойства почв отмечают многие исследователи (Смагин и др., 2006; Лысиков, 2006, 2008, 2011; Яковлев, Евдокимова, 2011; Меланхолин, Лысиков, 2014; Стома, 2016; Захаров, Кулик, 2017; Мурачёва, 2018). Как правило, проблему представляет не столько переуплотнение почв на тропинках, сколько сохранение уникальных парковых ценозов, где представлена разнообразная растительность (Мосина, 2003).

Необходимо отметить, что некоторые авторы предлагают рассматривать почвы ботанических садов как некое уникальное образование, отличающееся как от природных, так и от почв городских озелененных территорий, сформировавшееся в результате постоянного привноса почвенной фауны и микроорганизмов на корнях растений и с грунтами, длительное (на протяжении десятилетий и даже столетий) антропогенное (урбаногенное) воздействие (Раппопорт и др., 2013). Таким образом, городские ботанические сады представляют собой уникальные искусственно созданные экосистемы, где отчасти компенсируется негативное воздействие городской среды и формируется высокий уровень биоразнообразия. Данное исследование выполнено в рамках этой концепции с целью выявления и оценки возможного влияния комплекса почвенных факторов на состояние насаждений (коллекция лохов) ГСБ РАН.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Данное исследования проводились в рамках комплексного почвенного и гидротехнического обследования территории ГБС РАН, проведённого силами сотрудников и студентов Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана. Особое внимание было уделено изучению влияния антропогенных факторов на свойства почв, которые, в свою очередь, во многом определяют условия роста и развития древесных и кустарниковых пород, произрастающих в ботаническом саду (Рысин, Гревцова, 2018). По предварительной гипотезе именно антропогенное уплотнение могло стать причиной гибели коллекции лохов (лат. Elaeagnus). Вероятнее всего, проложенные дорожки ухудшили отток грунтовых вод и привели к переувлажнению почвы в весенний период.

Программа исследований предусматривала заложение трёх пробных площадей размером 20´20 м. Две пробные площади располагались непосредственно на территории коллекции лохов. Пробная площадь № 1 была заложена на удалении около 10 метров от оживлённой центральной пешеходной дороги. Эта пробная площадь характеризовала ту часть территории, занятой коллекцией лохов, где антропогенная нагрузка была максимальной. Для этой зоны была диагностирована IV стадия рекреационной дигрессии. Пробная площадь № 2 находилась на удалении около 20 метров от центральной аллеи, рядом с небольшой тропинкой, где антропогенная нагрузка была умеренной. В этой зоне рекреационная дигрессия достигла III стадии. В качестве контроля была заложена пробная площадь № 3, расположенная в относительно труднодоступном месте, куда посетители сада практически попадают не очень часто. Расстояние от центральной пешеходной дороги составляло около 50 метров. Для этой зоны была установлена II стадия рекреационной дигрессии.

Во время полевого этапа исследований на каждой пробной площади было заложено 5–6 прикопок. Для каждой пробной площади одна наиболее типичная прикопка была углублена до разреза. Таким образом, в зоне максимальной антропогенной нагрузки располагался разрез B3 (N55.842984, E37.598317). Зону с умеренной антропогенной нагрузкой характеризовал разрез B2 (N55.84282, E37.59879). На контроле, в зоне с низкой антропогенной нагрузкой был заложен разрез B1 (N55.842588, E37.598169). Все координаты приведены в системе WGS84.

Для почвенных разрезов и прикопок было выполнено полное морфологическое описание согласно методикам, принятым в почвоведении. Из всех разрезов по генетическим горизонтам были отобраны образцы для определения общих физических, водно-физических свойств почв в почвенной лаборатории кафедры Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана. В частности, была определена плотность в ненарушенном естественном сложении (по Н.А. Качинскому), полевая влажность весовым методом и общая порозность. Результаты определений почвенных показателей обеспечили получение результатов в пределах 5% для значений точности выполнения опыта при уровне значимости 0.05 (Вадюнина, Корчагина, 1986).

Выбор точек почвенного опробования, привязка выкопанных разрезов, ориентирование на местности осуществлялось с помощью современных геоинформационных систем. Для работы было выбрано сочетание мобильного приложения NextGIS, работающего в среде Android и настольного приложения Quantum GIS, в котором осуществлялось объединение и систематизация всех полученных геоданных. В классе свободного программного обеспечения система QGIS в последние годы обладает практически абсолютным лидерством (Шокин, Потапов, 2015).

Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась с помощью многомерных статистических методов, в частности, с помощью кластер-анализа. Для исследованных объектов построены дендрограммы, на которых по вертикальной оси представлены значения сходства (или различия), а по горизонтальной – номера объектов с равными интервалами. В качестве меры различия выбрано нормированное евклидово расстояние: геометрическое расстояние между объектами в многомерном пространстве признаков. В качестве метода кластеризации использовался метод Уорда (англ. Ward’s method). Для оценки расстояний между кластерами здесь используются методы дисперсионного анализа. В качестве расстояния между кластерами берётся прирост суммы квадратов расстояний объектов до центра кластера, получаемого в результате их объединения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

По результатам полевых исследований было установлено, что все обследованные почвы относятся к дерново-слабоподзолистым среднесуглинистым почвам (Umbric Albeluvisols Abruptic). Гранулометрический состав по профилю существенно не изменялся. Утяжеление гранулометрического состава обнаруживалось только в самой нижней части профиля в переходных к материнской породе горизонтах.

Основная разница в морфологических свойствах исследованных почв заключалась в том, что в почвах, находящихся в зоне максимальной антропогенной нагрузки с глубины 40 см отмечались пятна оглеения, которые в почвах с низкой и умеренной антропогенной нагрузкой не встречались.

Таблица 1. Плотность, общая и полевая влажность почв

№ п/п Степень антропогенного воздействия Гори­зонт Границы горизонта (мощность), см Глубина взятия образца, см Плотность почвы, г/см³ Порозность общая, % Влажность полевая, %
1 максимальная A₁ 2…14 (12) 5…15 1.29±0.05 52.16±2.59 36.34±1. 88
А₁А₂ 14…29 (15) 18…28 1.60±0.04 40.94±1.76 25.40±1.17
А₂ 29…43 (14) 31…41 1.76±0.05 35.28±0.99 20.48±0.90
А₂В 43…62 (19) 47…57 1.77±0.05 35.40±1.16 15.94±0.45
Вg 62… 63…73 2.02±0.05 26.16±1.03 16.66±0.77
2 умеренная A₁ 1…18 (17) 4…14 1.15±0.04 57.44±1.57 34.24±0.68
А₁А₂ 18…35 (17) 22…32 1.33±0.06 51.10±2.13 28.20±1.38
А₂ 35…43 (8) 35…43 1.61±0.06 40.88±1.22 20.66±1.00
А₂В 43…61 (18) 48…58 1.66±0.06 38.86±1.38 16.88±0.78
В 61… 62…72 1. 74±0.05 36.02±1.50 18.10±0.90
3 низкая A₁ 1…24 (23) 5…15 0.97±0.03 64.24±1.68 42.62±1.32
А₁А₂ 24…34 (10) 24…34 1.10±0.05 60.07±1.61 33.12±1.38
А₂ 34…44 (10) 34…44 1.38±0.06 48.98±1.50 22.16±0.99
А₂В 44…54 (10) 44…54 1.18±0.05 57.23±1.11 22.72±0.89
В 54… 55…65 1.48±0.06 46.04±1.88 11.78±0.55

Рисунок 1. Изменение плотности почвы в зависимости от антропогенной нагрузки

Наименьшая плотность почвы в ненарушенном сложении наблюдается в зоне минимальной антропогенной нагрузки (рис. 1). Указанная тенденция характерна для глубины обследованного почвенного профиля. Естественная растительность с преобладанием берёзы и разнотравьем в напочвенном покрове обеспечила достаточно благоприятную плотность верхнего горизонта А₁, соответствующую значению 0.97 г/см³. С глубиной плотность закономерно возрастает, достигая максимума в 1.48 г/см³ в горизонте В. Для двух других разрезов, находящихся в зоне выраженной антропогенной нагрузки, плотность верхнего горизонта А₁ заметно выше (1.29 г/см³ и 1.25 г/см³) рядом с дорогой и тропинкой соответственно. Несмотря на наличие дороги с качественным асфальтовым покрытием часть посетителей все же сходит с регулярных маршрутов, что приводит к уплотнению почвы, причём, уплотняющее действие распространяется на значительную глубину и отмечается до иллювиального горизонта B включительно.

Безусловно, отмеченные значения плотности негативно сказываются как на состоянии самой почвы, так и растительности, но для сравнения следует отметить, что в аналогичных исследованиях показатели плотности почвы на середине тропы достигали 1.8 г/см³ (Лысиков, 2008, 2017). Таким образом, регулярная сеть благоустроенных дорожек ГБС все же принимает на себя основную нагрузку.

Отмеченное выше увеличение плотности почвы в зонах с высокой и умеренной антропогенной нагрузкой приводит к снижению её общей порозности (рис. 2), прежде всего это касается порозности аэрации, однако и капиллярная порозность также уменьшается.

Рисунок 2. Изменение общей порозности почвы в зависимости от антропогенной нагрузки

Всё это приводит к тому, что полевая влажность уплотнённых горизонтов оказывается существенно ниже (рис. 3). Особенно это хорошо заметно в разрезе, расположенном около центральной дороги.

Рисунок 3. Изменение влажности почвы в зависимости от антропогенной нагрузки

Анализируя полученные данные, сложно не согласиться с мнением С.Г. Захарова (2107), который указывал, что на лесопокрытых ландшафтах тропа из невинного элемента превращается в своеобразную «удушающую сеть», разбивая исходный лесной массив на все более изолированные участки пульсирующими и расширяющимися пятнами дигрессии почвенно-растительного покрова.

Вероятно, повышенным потерям влаги из верхнего горизонта также способствует страдающий от вытаптывания живой напочвенный покров, видовой состав которого беднее, а проективное покрытие ниже, нежели в зоне, труднодоступной для посетителей.

Низкая водопроницаемость негативно воздействует на рост и развитие растений, что повышает риск их гибели от вымокания. Вероятнее всего, именно это и стало причиной потери коллекции лохов на территории ГБС РАН им. Н.В. Цицина. Все это можно было избежать, проведя вовремя соответствующие мелиоративные мероприятия.

Согласно результатам кластерного анализа, по совокупности всех полученных почвенных показателей произошла группировка зон с максимальным и умеренным антропогенным воздействием, тогда как территория с низким уровнем такого воздействия “отпочковалась” довольно рано (рис.4).

Рисунок 4. Дендрограмма обследованных объектов (“Low” – зона низкого воздействия, “Med” – зона умеренного воздействия, “Max” – зона максимального воздействия)

Таким образом, по изменению почвенных показателей можно констатировать, что даже присутствие умеренного антропогенного воздействия заметно сказывается на состоянии почвы.

На рис. 5 показано распределение почвенных показателей (свойств) в многомерном пространстве. На рисунке выделены три области кластеризации показателей. Первая – самая большая, включила в себя значения порозности и влажности верхних генетических горизонтов. Вторая область группировки по центру дендрограммы вобрала в себя только значения плотности почвы в ненарушенном сложении. Причём, уже внутри этой группы заметно разделение на условно “верхние”, “средние” и “нижние” горизонты.

Рисунок 5. Дендрограмма свойств генетических горизонтов обследованных объектов (“ε” – общая порозность, “dᵥ” – плотность в ненарушенном сложении, “W” – полевая влажность).

Последняя, третья, самая малочисленная группа включила в себя показатели влажности элювиальных и иллювиальных горизонтов, что может свидетельствовать о том, что тут существенную роль начинает играть влияние грунтовых вод и верховодки.

Следует отметить, что применение этого метода позволило наглядно структурировать связи исследованных показателей с величиной антропогенной нагрузки, а результаты вполне объяснимы с точки зрения научной теории.

На основании полученных результатов исследования можно сформулировать ряд практических рекомендаций по снижению наблюдаемых негативных последствий. К числу первоочередных и наиболее радикальных мер по борьбе с застоем влаги (вызванным переуплотнением и нарушением внутрипочвенного стока) можно рекомендовать реконструкцию дорожного полотна и его дополнение элементами выборочного закрытого материального дренажа. В зонах наиболее критического уплотнения следует использовать материальный или нематериальный аэрационный дренаж. Кроме того, большое внимание следует уделить регулированию потоков посетителей с помощью живых изгородей и активизации информационной работы с гостями ботанического сада.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного исследования удалось оценить важнейшие физические и водно-физические свойства почв территории Главного ботанического сада РАН, занятой коллекцией лохов и находящейся под антропогенным воздействием различной интенсивности. Установлено заметное повышение плотности почвы в ненарушенном сложении в зоне умеренной и максимальной антропогенной нагрузки. В соответствии с уменьшением плотности было отмечено снижение общей порозности и влажности исследованных почв. Применение методов кластерного анализа показало, что по совокупности исследованных показателей зоны с максимальным и умеренным антропогенным воздействием более близки друг к другу, нежели они соотносятся с зоной со слабым антропогенным воздействием. Даже условно “умеренное” антропогенное воздействие заметно сказывается на совокупности важнейших общих физических и водно-физических свойств почв.

Результаты исследования лягут в основу разработки детальных практических рекомендаций по снижению негативных последствий антропогенного воздействия на почвы ГБС РАН и войдут в единую геоинформационную систему ГБС РАН в блок почвенной информации и могут быть использованы в дальнейшем для оценки состояния и мониторинга почв и растений в дендрологических коллекциях и повышения рекреационного потенциала территории ботанического сада

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

Гревцова В.В., Рысин С.Л. О необходимости создания центра по изучению дубрав на урбанизированных территориях в Главном ботаническом саду РАН // Научные труды Чебоксарского филиала Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН. 2020. № 15. С. 120-122.

Демидов А.С., Рысин С.Л., Кобяков А.В. Возможности использования ГИС-технологий в работе ботанических садов // Лесохозяйственная информация. 2014. № 4. С. 68-72.

Демидов А.С., Шустов М.В., Потапова С.А. Сохранение разнообразия растительного Мира России в Главном ботаническом саду им. Н.В. Цицина // В сборнике: Сохранение разнообразия растительного мира в ботанических садах: традиции, современность, перспективы Материалы Международной конференции, посвящённой 70-летию Центрального сибирского ботанического сада. 2016. С. 96-98.

Захаров С.Г., Кулик И.В. Тропа и рекреационная нагрузка: новый метод определения уплотнения почв на тропах // Географический вестник. 2017. № 2 (41). С. 109-117

Лысиков А.Б. Влияние рекреации на состояние почв в городских лиственных лесах // Лесоведение. 2011. № 4. С. 11-20

Лысиков А.Б. Изменение плотности лесных почв при рекреации // Лесоведение. 2008. № 4. С. 44-49

Лысиков А.Б. Изменения почвенно-экологических условий в лесных биогеоценозах под влиянием рекреации // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2006. № 13. С. 79-82

Меланхолин П.Н., Лысиков А.Б. Влияние дорожно-тропиночной сети на травяную растительность и почвы дубовых лесов Москвы и ближнего Подмосковья // Лесоведение. 2014. № 2. С. 38-45

Мосина Л.В. Антропогенное изменение лесных экосистем в условиях мегаполиса Москва // автореферат дис. … доктора биологических наук / Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева. Москва, 2003. 38 с.

Мурачёва Л.С. Уплотнение почвы как фактор экологических проблем парковых экосистем // В сборнике: Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий Материалы IX Международной научно-практической конференции. Составитель Т.В. Дымова. 2018. С. 85-89

Раппопорт А.В., Лысак Л.В., Марфенина О.Е., Рахлеева А.А., Строганова М.Н., Терехова В.А., Макарова Н.В. Актуальность проведения почвенно-экологических исследований в ботанических садах (на примере Москвы и Санкт-Петербурга) // Бюл. общ-ва испытателей природы (МОИП). 2013. Т. 118. Вып. 5. С. 45-56.

Рысин С.Л., Гревцова В.В. Проблемы сохранения заповедной дубравы на территории ГБС РАН // В сборнике: Сборник материалов XX Международного научно-практического форума “Проблемы озеленения крупных городов” Сборник материалов форума в рамках Международной выставки “Цветы – 2018”. 2018. С. 123-126.

Рысин С.Л., Плотникова Л.С., Трусов Н.А., Яценко И.О. Новые подходы к организации мониторинга состояния растений в дендрологических коллекциях // Бюллетень Главного ботанического сада. 2015a. № 2. С. 15-22.

Рысин С.Л., Трусов Н.А., Яценко И.О. Особенности организации мониторинга ценных древесных растений на урбанизированных территориях // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2015b. Т. 19. № 5. С. 140-144.

Смагин А.В., Азовцева Н.А., Смагина М.В., Степанов А.Л., Мягкова А.Д., Курбатова А.С. Некоторые критерии и методы оценки экологического состояния почв в связи с озеленением городских территорий // Почвоведение. 2006. № 5. С. 603-615

Стома Г.В. Экологическое состояние почв и древесных насаждений селитебных ландшафтов г. Москвы // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2016. № 1. С. 41-48

Шокин Ю.И., Потапов В.П. ГИС сегодня: состояние, перспективы, решения // Вычислительные технологии. 2015. № 5. С. 175-213.

Яковлев А.С., Евдокимова М.В. Экологическое нормирование почв и управление их качеством // Почвоведение. 2011. № 5. С. 582-596.

World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. IUSS Working Group. Rome: FAO, 2015. 203 р.

Рецензент: к.б.н., доцент Киселева В.В

Снижение антропогенного воздействия на климат

Выступая в роли производителя экологически чистых изделий из древесины, мы чувствуем особую ответственность за охрану окружающей среды. В соответствии с основополагающими принципами нашего предприятия на практике это означает бережное использование ископаемых ресурсов и снижение уровня выброса CO2. При этом мы используем только экологически безвредные способы производства своей продукции.

Используя натуральную древесину и экологически безвредные связующие вещества, мы производим современные изделия из древесины с экологическим профилем, безопасные для здоровья и окружающей среды. Процесс производства всей продукции SWISS KRONO полностью соответствует высочайшим техническим и самым строгим экологическим требованиям. Наша система энергоменеджмента прошла сертификацию независимого общества по сертификации и аудиту систем управления.

Благодаря интегрированной и преобразованной нами программе эффективного использования энергии, которая соответствует требованиям DIN EN ISO 50001, мы снижаем потребность в энергии зданий, электроприборов и транспортных средств. Расход воды и энергии, а также потребность в прочих ресурсах систематически измеряются, протоколируются и сообщаются. В то же время система энергоменеджмента подразумевает регулярный контроль и оценивание состояния окружающей среды, а также постоянную техническую и экологическую оптимизацию всех процессов.

Сертификаты нашей системы энергоменеджмента, а также другие сертификационные документы вы можете загрузить в разделе „«Сервис/загрузки/сертификаты»“.

Основы охраны окружающей среды – наше CO

2-нейтральное производство

Наши изделия из древесины производятся практически с нейтральными выбросами CO2. По сравненнию с аналогичными заводами выбросы CO2 на производственной площадке в Хайлигенграбе ниже в 7-10 раз. Мы используем все исходные материалы максимально полно, стараясь извлечь из них всю возможную энергию. Поэтому мы можем утверждать, что «углеродный след» всех наших продуктов находится на крайне низком уровне. «Углеродный след» – это мерило, с помощью которого определяется уровень выбросов CO2 во время всего процесса производства.

Использование возобновляемой энергии – наша электростанция, работающая на биомассе


Значительную часть требуемой для производства энергии мы получаем из древесных отходов, подлежащих утилизации. Эта форма производства энергии позволяет объективно снизить наше потребление нефти и природного газа. Наша электростнация, работающая на биомассе, позволяет получать 150 000 МВТ-ч энергии в год.

Целенаправленное антропогенное влияние на климат, как угроза жизнедеятельности человеческого общества

           

2018 №2 — перейти к содержанию номера…

Постоянный адрес этой страницы — https://esj.today/89nzvn218.html

Полный текст статьи в формате PDF (объем файла: 223.4 Кбайт)


Ссылка для цитирования этой статьи:

Пещеров Ю.Г., Пещеров Г.И. Целенаправленное антропогенное влияние на климат, как угроза жизнедеятельности человеческого общества // Вестник Евразийской науки, 2018 №2, https://esj.today/PDF/89NZVN218.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.


Целенаправленное антропогенное влияние на климат, как угроза жизнедеятельности человеческого общества

Пещеров Юрий Георгиевич
НАНО ВО «Институт мировых цивилизаций», Москва, Россия
Инженер-метеоролог
E-mail: [email protected]

Пещеров Георгий Иванович
НАНО ВО «Институт мировых цивилизаций», Москва, Россия
Заведующий кафедрой
Старший научный сотрудник
ФКУ «Научно-исследовательский институт Федеральной службы исполнения наказаний», Москва, Россия
Доктор военных наук, профессор
E-mail: [email protected]
ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4363-054X
РИНЦ: http://elibrary.ru/author_profile.asp?id=584289

Аннотация. Статья посвящена исследованию проблемы антропогенного влияния на климат и как результат возникновению угрозы жизнедеятельности человека на земле. Человек стремится познать природу, хочет управлять стихиями, но на самом деле, человек нарушает существующий баланс в природе и создает угрозу жизнедеятельности биологических организмов, в том числе и самого человека. Стремление человека к познанию должно быть ограничено разумными пределами законов природы и соответствующими им законами человеческого общества. Однако, на практике, человек преступно относится к природе, бездумно и беспощадно уничтожая свое окружение, не осознавая, что все это бумерангом отразится на жизнедеятельности человеческого общества. Происходящие глобальные изменения в природе – результат, по большей части, непродуманной и, зачастую, особенно в последние десятилетия, целенаправленной деятельности человека. Противопоставляя себя окружающей действительности, придумывая все новых и новых противников, государства мира наносят ущерб не только друг другу, но и всей планете в целом. Человечеству необходимо осознать, что использование климата, как и оружия массового уничтожения, в политических целях может создать угрозу исчезновения всего живого на земле.

Ключевые слова: климат; циклический процесс; окружающая среда; воздействие на природу; загрязнение окружающей среды; климатическое оружие; угроза жизнедеятельности человека

Скачать


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2588-0101 (Online)


Уважаемые читатели! Комментарии к статьям принимаются на русском и английском языках.
Комментарии проходят премодерацию, и появляются на сайте после проверки редактором.
Комментарии, не имеющие отношения к тематике статьи, не публикуются.

Антропогенное влияние на почвы мира и последствия для глобальной продовольственной безопасности

Население мира увеличилось с 2–10 миллионов на заре оседлого сельского хозяйства около 10–12 тысячелетий назад до 6,5 миллиардов в 2006 году и может стабилизироваться на уровне 10–12 миллиардов. к 2100 году. Большая часть будущего прироста мирового населения будет происходить в развивающихся странах, где природные ресурсы уже находятся под большим давлением и где проживает большая часть населения мира, не имеющего продовольственной безопасности. Быстрый рост населения, особенно между 1700 и 2000 годами, вызвал широкомасштабное преобразование природных экосистем в сельскохозяйственные угодья.Изменение в землепользовании включало преобразование 1135 млн га лесов и лесов и 669 млн га саванн, лугов и степей. Аналогичным образом площадь пастбищ увеличилась с 530 млн га до 3300 млн га. Расширение сельского хозяйства и его интенсификация за счет вспашки и ирригации наряду с использованием химикатов: (1) обострили проблемы деградации почвы, которая, как сообщается, затрагивает 1966 млн га во всем мире, большая часть которых вызвана водной и ветровой эрозией, (2) увеличение орошаемых земель около 280 млн га или 19% от общей площади пахотных земель, потребляющих 18 200 км 3 для суммарного испарения или 26% от общего суммарного испарения суши, (3) нарушил глобальный биогеохимический круговорот углерода, что привело к увеличению содержания CO в атмосфере 2 на 37.5% с 280 ppm в ~ 1750 до 385 ppm в 2006 году, (4) акцентировало внимание на использовании удобрений и пестицидов для увеличения производства продуктов питания и (5) вызвало массовое вымирание видов растений и животных. Резкое повышение урожайности во второй половине двадцатого века привело к увеличению производства продовольствия на душу населения во всем мире, несмотря на рост мирового населения. Однако мировой спрос на зерновые (рис, пшеница, кукуруза) будет расти со скоростью 1,3% в год в период с 2000 по 2025 год, что потребует увеличения среднего урожая этих зерновых, особенно в развивающихся странах.Требуемый урожай зерновых в развивающихся странах должен быть увеличен с 2,6 Мг га -1 в 2000 году до 3,60 Мг га -1 к 2025 году и 4,30 Мг га -1 к 2050 году, даже если пищевые привычки населения в странах с развивающейся экономикой (например, в Китае, Индии) остается прежним. Следовательно, необходимо разумное и научное управление почвенными и водными ресурсами. Деградированные почвы и экосистемы должны быть улучшены, а запасы истощенного органического углерода должны быть восстановлены, чтобы почвы могли реагировать на использование ресурсов, повышающих урожайность (например,г., удобрения, сорта улучшенные). Восстановление качества почвы за счет улучшения запасов органического углерода в почве имеет важное значение для повышения агрономической урожайности, особенно в странах Африки к югу от Сахары (АЮС), Южной Азии и других регионах тропиков с суровым климатом, хрупкими почвами и фермерами с ограниченными ресурсами. Эта стратегия требует принятия целостного подхода, основанного на надежных научных принципах управления почвенными и водными ресурсами в соответствии с социальными, экономическими и политическими реалиями региона.

Антропогенное влияние приведет к увеличению числа интенсивных снегопадов в некоторых частях Северного полушария в будущем

По сравнению с наблюдательными оценками снегопадов, историческое моделирование на основе моделей CMIP6 фиксирует величины и многие характеристики среднего снегопада и дней снегопада с соответствующими корреляции паттернов 0,84 и 0,93 (рисунок 1). Наблюдаемые высокие значения в основном расположены в средних и высоких широтах северного полушария с центром в регионах Сибири, Гренландии и Лабрадорского плато.Результаты аналогичны результатам исторического моделирования, но, как правило, с завышенной оценкой как среднего количества снегопадов, так и дней снегопада в этих регионах. Ошибки из-за снегопада в моделях могут быть частично связаны с температурными отклонениями и неадекватным пространственным разрешением в регионах с гористой местностью. Мы также отмечаем, что существует большое расхождение в днях снегопада и снегопада между симуляциями CMIP6 и наблюдениями в регионах с высокими горами, включая Тибетское плато. В основном это может быть результатом наблюдений, потому что в этих высокогорных районах не так много станций.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Распределение наблюдаемых (левый столбец) годовых снегопадов (см) и дней (дней) снегопада, а также результаты многомодельного медианного ансамбля CMIP6 (правый столбец).

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Кроме того, как в наблюдениях, так и в моделировании, потепление климата вызывает повсеместное уменьшение количества снегопадов и дней интенсивных снегопадов в большинстве регионов Северного полушария, особенно в Евразии, что также согласуется с более ранними выводами (O’Gorman 2014).Кроме того, историческое моделирование также фиксирует однородную реакцию изменений в первые и последние дни снегопада на потепление в последние десятилетия (рисунок S1), причем снегопад начинается позже и заканчивается раньше. Это сильное сходство между моделированием и наблюдением существенно увеличивает надежность следующих результатов атрибуции и проекции.

Ключевой вопрос заключается в том, в какой степени антропогенное влияние, помимо эффектов внутренней изменчивости климатических систем (Cohen et al 2010, Seager et al 2010, Liu et al 2012, Lu et al 2016 , Zhou et al 2017), отвечает за изменение количества снегопадов.Чтобы четко решить эту проблему, мы проводим комплексный анализ атрибуции с использованием различных симуляций воздействия из моделей CMIP6, включая исторические эксперименты, симуляции парниковых газов, симуляции воздействия AER и симуляции NAT. Здесь используются две метрики атрибуции PR и FAR, которые широко используются для количественной оценки антропогенного влияния на возникновение экстремальных климатических явлений во всем мире (Fischer and Knutti 2015, Chen and Sun 2017a).

Историческое воздействие уже снизило вероятность возникновения снегопада по сравнению с естественным воздействием в большинстве сетей Северного полушария, включая Европу, Аляску, Канаду и некоторые части Китая (рисунок 2).Напротив, PR в Северной Азии, Гренландии и восточной части Северной Америки имеет тенденцию немного увеличиваться, что означает увеличение количества дней снегопада в этих регионах в ответ на потепление в последние десятилетия, что согласуется с более ранними результатами моделирования CMIP5 (IPCC 2013 ). Согласно уравнению Клапира – Клаузиуса, увеличение способности атмосферной влаги частично отвечает за увеличение количества снегопадов в этих регионах из-за потепления, что может увеличить вероятность выпадения осадков в комовые сезоны.Конечно, повышение температуры из-за антропогенного воздействия привело к уменьшению количества снегопадов, но это ограничено регионами средних и низких широт в Северном полушарии. В высокоширотных регионах дневные температуры по-прежнему намного ниже точки замерзания в холодное время года, хотя повышение температуры происходит намного быстрее в ответ на потепление в высокоширотных регионах, чем в низкоширотных регионах. Кроме того, аномалия климатической системы также указывает на некоторые обязанности.Например, сокращение арктического морского льда может модулировать аномалии атмосферной циркуляции над евразийским континентом, такие как блокирующие максимумы, и обеспечивать повышенный источник влаги для снегопадов (Liu et al 2012).

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Метрики атрибуции различных воздействий на появление снегопадов над землями Северного полушария.Отношение вероятностей (PR, левый столбец) оценивается как отношение вероятности возникновения в симуляциях ALL / GHG / AER к таковому в естественных симуляциях, а снегопады случаются чаще, когда показатели больше 1.0. Доля отношения атрибуции (FAR, правый столбец) определяется как 1–1 / PR, что указывает на долю человека. ВСЕ моделирование воздействия, исторические модели климата; Воздействие парниковых газов, моделирование парниковых газов; AER-форсирование, моделирование аэрозольного форсирования.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Как и ожидалось, среди антропогенных воздействий увеличение выбросов парниковых газов в значительной степени способствует уменьшению количества дней снегопада, при этом PR значительно снизился на большинстве земель Северного полушария.В частности, для регионов средних широт, включая южную Европу, южный Китай и США, сообщалось, что вероятность возникновения снегопада значительно снизилась за последние десятилетия из-за выбросов парниковых газов, и что PR снизился до менее 0,7. Это говорит о том, что увеличение выбросов парниковых газов способствовало более чем 30% (FAR) сокращения количества снегопадов в этих регионах за последние десятилетия. В высокоширотных регионах изменение количества снегопадных дней более слабо связано с выбросами парниковых газов.Напротив, мы можем видеть возрастающую вероятность снегопада в ответ на воздействие AER в Северном полушарии, особенно в регионах средних широт. Это тесно связано с комковатым эффектом AER, который обычно приводит к снижению температуры. Кроме того, увеличение выбросов AER также увеличило вероятность возникновения сильных осадков, или, более конкретно, интенсивных снегопадов в холодное время года.

Относительно сильная реакция интенсивных снегопадов на антропогенное воздействие ожидается в северном полушарии (рис. 3).Вероятность возникновения сильных снегопадов очевидно возрастает с потеплением климата во ВСЕХ имитационных моделях воздействия, особенно в регионах большей части Азии, Северной Америки и Гренландии, в которых, по оценкам, FAR увеличиваются как минимум на 10%, а возможно, даже превышают 20%. Таким образом, возросшая антропогенная активность в последние десятилетия частично ответственна за увеличение количества интенсивных снегопадов в этих регионах. Результаты моделирования воздействия парниковых газов аналогичны, но PR относительно высок, что подразумевает больший вклад выбросов парниковых газов в число антропогенных воздействий на изменения в интенсивных снегопадах.В некоторых частях Северного полушария, в частности в Гренландии, значения FAR превышают 20%. Однако для США воздействие AER (положительное) оказывает большее влияние на изменения в интенсивных снегопадах, чем выбросы парниковых газов (отрицательное), что приводит к увеличению вероятности интенсивных снегопадов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. То же, что и на рисунке 2, но для показателей атрибуции сильного снегопада.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Кроме того, на землях Северного полушария можно наблюдать равномерный эффект увеличения выбросов парниковых газов на даты первого и последнего появления снегопадов, с тенденцией к увеличению для первого дня снегопада и тенденцией к снижению для последнего снегопада. день (рисунок S2). Другими словами, за последние десятилетия первое появление снегопадов откладывалось, а дата окончания, как правило, приходилась на более раннюю из-за выбросов парниковых газов.Противоположный случай можно найти для моделирования форсирования AER, но с относительно слабым откликом. Таким образом, антропогенное влияние сократило продолжительность сезона снегопадов в Северном полушарии в последние десятилетия.

Вкратце, антропогенные воздействия, особенно выбросы парниковых газов, оказали значительное влияние на изменения в снегопадах и интенсивных снегопадах над землями Северного полушария. Однако неясно, увеличится или уменьшится количество снегопадов и интенсивных снегопадов в ответ на дальнейшее потепление в будущем.Чтобы четко решить эту проблему, в следующем разделе используются прогнозы сценария 21-го века для нового Общего социально-экономического пути (SSP) 5–8,5 (высокий) и SSP1-2,6 (низкий).

К концу этого столетия (2081–2100 гг.) Ожидается, что годовое количество снегопадов и снегопадов значительно сократится с высоким уровнем достоверности на землях Северного полушария (рисунок 4), особенно в регионах средних широт, включая южная Европа, южный Китай, Япония и США, в которых количество снегопадов и снегопадов сократится как минимум на 50% в соответствии с SSP5-8.5 сценарий по сравнению с текущим состоянием (1995–2014 гг.). Тем не менее, согласно прогнозам, к концу этого столетия в некоторых регионах Северной Азии и Гренландии увеличится количество снегопадов и снегопадов. Подобные изменения представлены в низком сценарии SSP1-2.6, но с относительно меньшим изменением величины. Что касается средних показателей по региону, прогнозируется, что годовое количество снегопадов и снегопадов в будущем будет иметь тенденцию к значительному сокращению, и изменения стали заметны с начала этого столетия. К концу 21-го века ежегодное количество снегопадов, по оценкам, уменьшится примерно на 26%, а количество снегопадов, по прогнозам, сократится примерно на 26% в рамках SSP5-8.5 сценарий применительно к текущему климату.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Изменения годового количества снегопадов, дней снегопада, интенсивных снегопадов и дней интенсивных снегопадов к концу этого столетия (2081–2100 гг.) По сценарию SSP5-8.5 по отношению к текущему состоянию (1995–2014 гг.). В правом столбце показаны соответствующие изменения, усредненные по землям Северного полушария в будущие годы в рамках SSP5-8.5 (красный) и SSP1-2.6 (синий). Белые точки на левых панелях указывают на аналогичные сигналы изменения для всех моделей с MME, что подразумевает высокий уровень достоверности. Заштрихованные области в правом столбце показывают межквартильный разброс модели, то есть диапазон между 25-м и 75-м процентилями ансамбля моделей, представляющий уровень достоверности. Ромбовидные символы для моделей (маленькие) и MME (большие) обозначают годы, когда появляется сигнал об изменении климата в соответствии со сценарием SSP5-8.5. Единицы измерения: %.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Аналогичные закономерности наблюдаются для будущих изменений интенсивности снегопадов (рисунок 4). Однако заметно, что районы, в которых будет увеличиваться интенсивный снегопад, намного больше. Такое увеличение в ответ на потепление в будущем наблюдается не только в регионах Гренландии и северной Азии, но также в северном Китае и на Тибетском нагорье. Кроме того, увеличение количества дней с интенсивным снегопадом и интенсивным снегопадом в этих регионах, по прогнозам, будет намного сильнее, чем в дни со снегопадом и снегопадом, с увеличением как минимум на 50% по большинству сетей этих регионов в рамках СПП5-8.5 сценарий. Это означает возрастающую вероятность интенсивных снегопадов в этих регионах, несмотря на быстрое потепление в будущем. Дальнейшие оценки показывают, что будущее увеличение количества дней с интенсивными снегопадами в значительной степени обусловлено антропогенным воздействием, по крайней мере на 20% в большинстве сетей этих регионов и даже более чем на 40% (рисунок S3).

Непрерывно увеличивающиеся антропогенные выбросы в будущем еще больше задержат появление первых снегопадов в Северном полушарии, особенно в высокоширотных регионах (рисунок S4).Напротив, даты последнего выпадения снега будут иметь тенденцию к значительному уменьшению в ответ на потепление в будущем, что приведет к равномерному сокращению продолжительности сезона снегопадов в будущем. К концу 21-го века первый снегопад будет отложен в среднем примерно на 25 дней в северном полушарии, а последний снегопад будет примерно на 29 дней раньше. Соответственно, продолжительность сезона снегопадов сократится примерно на 54 дня по сравнению с нынешним климатом.Эти сигналы изменения также устойчивы в низком сценарии SSP1-2.6 (рисунок S5), но с относительно меньшим изменением величины.

Кроме того, в будущем снегопад может произойти дальше на север, и количество регионов, в которых выпадет снег, очевидно, сократится (рисунок S6). Для некоторых южных, ранее заснеженных регионов Северного полушария, вполне возможно, что к концу этого столетия больше не будет снегопадов. Движение на север было бы гораздо более очевидным при сильных снегопадах, и в будущем в южных частях Европы, Китае и США будут только редкие события (рис. 5).Дальнейшая оценка по сеткам показывает, что процент площади интенсивных снегопадов уменьшится с примерно 46% в Северном полушарии в настоящее время до примерно 36% к концу этого столетия.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Будущие изменения диапазонов сетки интенсивных снегопадов. (a) Заштрихованные области обозначают сетки, в которых, как сообщается, в настоящее время происходит по крайней мере одно событие интенсивного снегопада, а красными точками обозначаются сетки, в которых к концу этого столетия в рамках SSP5-8 не было сильного снегопада.5 сценарий. (b) На этой панели отображается процент сеток с интенсивным снегопадом над землями Северного полушария. Заштрихованные области показывают межквартильный разброс модели, то есть диапазон между 25-м и 75-м процентилями ансамбля моделей, представляющий уровень достоверности.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

границ | Новые индикаторы антропогенного воздействия на морские и прибрежные экосистемы

Введение

Почти 37% из семи миллиардов людей Земли живут в пределах 100 км от побережья (Sale et al., 2014). Этот прибрежный регион составляет 20% всей суши Земли; таким образом, на него ложится непропорционально большая нагрузка от антропогенного воздействия (von Glasow et al., 2013; Barragán and de Andrés, 2015). Более того, в будущем ожидается, что прибрежные популяции будут расти более высокими темпами по сравнению с внутренними (Seto et al., 2011; Neumann et al., 2015), что еще больше усугубит эту проблему. Это несоответствие между побережьем и внутренними районами особенно заметно в Соединенных Штатах. К 2050 году ожидается увеличение населения на 44 человека.2 миллиона, при этом большая часть увеличения происходит в пределах 100 км от побережья, где, по прогнозам, плотность населения увеличится в 6,1 раза по сравнению с плотностью во внутренних водах (Bengtsson et al., 2006).

По мере роста численности населения, это также будет влиять на прибрежные и прибрежные экосистемы. И свидетельств воздействия воздействия на человеческое население, будь то напрямую через географическую близость или косвенно через близость к устьям рек, неоспоримо. Развитие и урбанизация морского побережья приводит к попаданию тысяч токсичных веществ, промышленных загрязнителей и пестицидов из ливневых стоков (Venkatesan et al., 1999; Цзэн и Венкатесан, 1999; Ван Долах и др., 2008; Hwang et al., 2009). Кроме того, изменение ландшафта часто увеличивает скорость седиментации (Crossland et al., 2005; Syvitski et al., 2005; Syvitski and Milliman, 2007), что может задушить сидячие виды или снизить их жизнеспособность за счет изменения уровня освещенности. Сельскохозяйственная деятельность и сточные воды приводят к эвтрофикации этих систем (Scott et al., 1999; Costanzo et al., 2001; Rabalais et al., 2009, 2010), а укрепление береговой линии и другие физические изменения могут нарушить прибрежные экосистемы (Rice, 2006; Джексон и др., 2008; Morley et al., 2012). Все эти воздействия в совокупности изменяют и разрушают биогенные среды обитания в морских прибрежных регионах (Duarte et al., 2008, 2013; McLeod et al., 2011; Fourqurean et al., 2012; Watanabe and Kuwae, 2015). Учитывая эти и другие воздействия человека, устойчивость прибрежных и прибрежных экосистем зависит от эффективного прогнозирования и смягчения нынешнего и будущего антропогенного давления.

Хотя, возможно, очевидно, что борьба с негативным воздействием человека имеет первостепенное значение для обеспечения устойчивости, практическое применение этого трюизма является сложной задачей.Главное препятствие — отсутствие данных. Комплексные прямые измерения человеческой деятельности доступны лишь в нескольких местах, и это в основном только в развитых странах (например, Halpern et al., 2009; Micheli et al., 2013; Andersen et al., 2015). Даже в регионах, которые могут считаться богатыми данными, соответствующие данные встречаются редко. Таким образом, существует потребность в пространственно явных индикаторах потенциального антропогенного воздействия в прибрежных зонах (глубины <50 м), учитывая, что кумулятивное воздействие антропогенных факторов стресса больше всего увеличивается в прибрежных районах (Halpern et al., 2015). Многие утверждали, что плотность населения сама по себе может быть подходящим показателем антропогенного воздействия в прибрежных регионах (Steele, 1998; Gorman et al., 2009; Mora et al., 2011; Sale et al., 2014) . Следовательно, было бы полезно разработать индекс населения прибрежных районов, который можно было бы разработать и применить где угодно на Земле. В этой статье мы представляем индексы, основанные на простых, глобально доступных данных. Затем мы пилотируем использование этих индексов для двух тематических исследований в Соединенных Штатах, характеризующихся отдельными биогенными средами обитания: ламинарии на западном побережье и мангровые заросли в Мексиканском заливе (рис. 1).

Рисунок 1. Расположение исследуемых регионов, Западное побережье и побережье Персидского залива США . Зона континентального шельфа (глубина <200 м) обозначена голубой областью, прилегающей к берегу. Коричневые области на суше обозначают городские районы с плотностью населения> 900 / км 2 (Бюро переписи населения США, 2012 г.).

Материалы и методы

Развитие индексов

Ниже мы описываем разработку двух индексов, которые представляют степень близости к человеческому населению в прибрежных и прибрежных экосистемах.Индекс близости населения (PPI) описывает степень близости населения к людям, проживающим вдоль морских побережий. Индекс речного населения (RPI) описывает степень близости населения, связанную с речными бассейнами, которые впадают в прибрежные районы и влияют на них. Мы генерируем эти индексы для западного побережья США и побережья Персидского залива. Наконец, чтобы продемонстрировать потенциал использования этих индексов для прогнозирования будущего антропогенного давления, мы разработали Индекс демографических прогнозов для сопредельных территорий Соединенных Штатов, который основан на прогнозах численности населения на 2010–2050 годы, разделенных по прибрежным и внутренним регионам ( см. дополнительные материалы).

Индекс близости населения — PPI

Чтобы приблизиться к близости человеческих популяций на прибрежной полосе (определяемой как область между береговой линией и 50-метровой изобатой; Steele, 1998; Erlandson and Rick, 2008), мы использовали инструмент «focalmean» в ArcCatalog для экстраполяции PPI на наша сеть прибрежных источников. «Focalmean» вычисляет новое значение для каждой ячейки сетки в существующей сетке на основе среднего значения ячеек сетки, попадающих в наш определенный радиус поиска ~ 20 км. Мы выбрали этот радиус, поскольку он приблизительно соответствует прибрежной полосе в наших исследуемых регионах.Мы создали сетку источников для наших расчетов среднего фокусного расстояния, объединив сетку LandScan (Bright et al., 2012) с сеткой прибрежной зоны. Каждая из ячеек сетки в сетке прибрежных источников имела начальное значение 0, и все ячейки наземной сетки имели соответствующую информацию о подсчете населения от LandScan. После запуска инструмента focalmean мы устанавливаем для всех ячеек наземной сетки в итоговой сетке PPI значение «Нет данных». Выходная сетка в оставшейся прибрежной зоне была стандартизирована для значений от 0 до 100.

Данные: Человеческие популяции

Мы использовали данные LandScan 2011 (Bright et al., 2012) с глобальной сеткой (пространственное разрешение 30 угловых секунд, ~ 900 м), данные подсчета населения в качестве основы для наших двух индексов (PPI и RPI) влияния человеческой популяции. Этот уровень данных имеет самое высокое разрешение, доступное в настоящее время, и основан на алгоритме, который использует технологии анализа пространственных данных и изображений и многомерный подход асиметрического моделирования для дезагрегации результатов переписи в пределах административных границ (Bright et al., 2012).

Для прогнозов численности населения прибрежных и внутренних регионов с 2010 по 2050 год мы использовали слой данных, созданный Bengtsson et al. (2006). Мы использовали прогноз населения семьи сценария B2 IPCC SRES (Специальный отчет о сценариях выбросов) от Bengtsson et al. (2006), который был «основан на долгосрочном прогнозе численности населения ООН в 1998 году, составляющем 10,4 миллиарда человек к 2100 году» (IPCC, 2000).

Индекс речного населения — RPI

Чтобы представить относительную близость человеческих популяций, проживающих в речных бассейнах, впадающих в прибрежную зону, мы умножили прогнозируемые значения речного стока (см. Дополнительные материалы) (Cohen et al., 2014) по соответствующему общему количеству населения LandScan (Bright et al., 2012) для каждого бассейна, который впадал непосредственно в два наших прибрежных исследуемых региона. Затем мы сгенерировали сетки с обратным взвешиванием по расстоянию (рассчитанные по соответствующему устью каждой реки) по прибрежной зоне, определенной в ИЦП, для каждого речного бассейна. Наконец, мы суммировали все результирующие сетки с обратным взвешиванием расстояния в единую составную сетку и стандартизировали значения в диапазоне от 0 до 100.

Экспериментальное использование индексов

Мы исследовали полезность наших индексов для двух случаев: ламинарии в Калифорнийском течении вдоль Ю.Южное Западное побережье; и мангровые леса в Мексиканском заливе США (рис. 1). Мы сосредотачиваемся на этих двух случаях биогенной среды обитания, потому что они обеспечивают важные питомники, убежище и среду обитания для кормления (Ewel et al., 1998; Steneck et al., 2002; Graham, 2004; Mumby et al., 2004; Aburto-Oropeza et al. ., 2008), и они защищают береговую линию от штормов и повышения уровня моря (Arkema et al., 2013). Кроме того, они чувствительны к различным антропогенным воздействиям, включая нагрузку питательными веществами, осаждение, загрязнение и физическое нарушение (Valiela et al., 2001; Duke et al., 2007; Mangialajo et al., 2008; Фостер и Шиль, 2010). Мы использовали индексы близости населения и речного населения, чтобы изучить степень, в которой эти среды обитания и их биоразнообразие потенциально подвержены влиянию близости к человеческим популяциям (PPI) или их сточных вод (RPI). Кроме того, мы исследуем степень, в которой один инструмент пространственного управления (охраняемые морские районы, МОР), используемый для защиты этих местообитаний, связан с человеческим населением. Наконец, используя прогнозы численности населения в будущем, мы исследуем, как пространственное распределение антропогенного воздействия может измениться в будущем.

Данные пилотного исследования
Келп

Мы использовали самые последние слои геопространственных данных о поверхностных водорослях из следующих агентств штата: Калифорнийский департамент рыбы и дичи (1989, 1999, 2002-2006, 2008 и 2009; CDFW, 2012), Орегонский департамент рыб и дикой природы ( 1990 и 1996-1999; ODFW, 2008) и Департамент природных ресурсов штата Вашингтон (1989-1992 и 1994-2004; WADNR, 2005). Все эти слои данных были разработаны для картирования максимально известной протяженности полога ламинарии и подходили для нашего исследования, поскольку они являются наилучшим доступным набором данных, адекватно представляющим пространственную протяженность лесов ламинарии, встречающихся у берегов Калифорнии, Орегона и Вашингтона. (см. дополнительные материалы).

Мангровые леса

Мы использовали слой геопространственных данных о глобальном распределении мангровых лесов, который был основан на классификации спутниковых изображений LANDSAT TM (Giri et al., 2011a, b).

Батиметрия

Мы использовали данные батиметрии с привязкой к координатной сетке (~ 90 м) Национального центра геофизических данных (NGDC), рассчитанные на 3 угловые секунды (см. Дополнительный материал), чтобы определить диапазон высот, занимаемый водорослями и мангровыми лесами, которые мы затем использовали для определения диапазона высот в который мы провели пространственный анализ на западном побережье и побережье Мексиканского залива (NOAA, 2003).

Биоразнообразие

Для изучения биоразнообразия мы использовали глобальный гео-пространственный слой данных (360 угловых секунд, ~ 11 км) индекса Джини-Симпсона (OBIS, 2013), который определяется как вероятность того, что две случайные выборки будут содержать разные виды. (см. дополнительные материалы).

Морские охраняемые территории

Мы использовали слои геопространственных данных морских охраняемых территорий (МОР) из Национального центра морских охраняемых территорий (http: //marineprotectedareas.noaa.gov / Sciencestewardship / gis /). Мы ограничили наш анализ МОР «без доступа» или «без использования», которые имеют самые строгие правила в отношении использования и доступа.

Пространственный анализ пилотного исследования

Мы использовали различное программное обеспечение ГИС для пространственного наложения слоев геопространственных данных друг на друга, чтобы измерить степень перекрытия между ними (см. Дополнительные материалы). Мы суммировали анализ наложения двумя разными способами: средневзвешенные по площади (AWM) и совокупные графики распределения площадей.AWM обеспечивает общий «снимок» для сравнения различных индексов (PPI, RPI и биоразнообразия) внутри и за пределами биогенных местообитаний и МОР, в то время как графики совокупных площадей дают более подробную информацию о пространственном распределении биогенных местообитаний и МОР относительно вышеупомянутых индексов. . Мы рассчитали значения AWM внутри и за пределами биогенных местообитаний и МОР, используя следующее уравнение:

i — уникальное значение индекса для данной группы ячеек сетки, a — общая площадь ячеек сетки с соответствующим значением индекса и A — общая площадь всех ячеек сетки внутри или за пределами данного биогенного объекта. среда обитания или МОР.

Кумулятивные кривые и графики распределения площадей используются для различных приложений, включая геоморфологию (Perera and Willgoose, 1998), анализ пространственных структур (Bogaert et al., 2002) и ландшафтную экологию (Broadbent et al., 2008; Schnell et al. др., 2013). Мы построили кумулятивные графики площадей, ранжировав данный индекс (например, PPI, RPI и биоразнообразие) от низкого к высокому, вычислив относительную долю (% на основе площади) этих значений и затем подсчитав текущую сумму этой доли.Мы построили кумулятивные графики площадей в пределах и за пределами водорослей, мангровых зарослей и МОР в зависимости от различных индексов. Кумулятивные участки площади для региона за пределами данной биогенной среды обитания или МОР считались лежащим в основе совокупным распределением площадей для данного индекса, а совокупные участки площади различных биогенных местообитаний и МОР затем сравнивались с этими лежащими в основе графиками распределения. Построение графика слева от данного базового распределения предполагает отрицательную корреляцию с данным индексом, а график справа указывает на положительную корреляцию.Построение графика поверх основного распределения предполагает отсутствие корреляции между данным индексом и МОР или данной биогенной средой обитания.

Результаты

Индексы человеческой популяции

Индекс цен производителей в Калифорнийском течении был относительно низким у побережья Вашингтона и Орегона (Рисунок 2A), но значительным вблизи Сан-Франциско (Рисунок 2B) и южной Калифорнии в целом (Рисунок 2C). На основании прогнозируемого анализа населения (дополнительный рисунок 1) ожидается, что общая численность населения в исследуемом регионе Западного побережья увеличится на 8 человек.3 миллиона, причем ~ 83% этого увеличения приходится на 100 км побережья. Наибольший рост был сосредоточен вокруг существующих крупных городских районов (залив Сан-Франциско и Лос-Анджелес / Сан-Диего), что непропорционально увеличило ИЦП в этих районах. В Северной Калифорнии и на внешнем побережье Вашингтона и Орегона не прогнозировалось значительного увеличения численности населения к 2050 году (дополнительный рисунок 1).

Рис. 2. Пространственные модели индекса близости населения (PPI) и индекса речного населения (RPI) у западного побережья .Желтыми пунктирными линиями отмечен буфер ~ 20 км, используемый для генерации PPI из сетки населения LandScan. Более светлые серые области на суше указывают на городские районы с плотностью населения> 900 / км 2 (Бюро переписи населения США, 2012 г.). Маленькие черные пятна у берегов — это водоросли. (A) Расширение ИЦП прибрежных районов Вашингтона и Орегона. (B) Расширение PPI в прибрежной части Северной Калифорнии. (C) Расширение PPI в прибрежной части Южной Калифорнии. (D) ИРЦ расширение прибрежных Вашингтона и Орегона. (E) Расширение ИРЦ прибрежной части Северной Калифорнии. (F) Расширение ИРЦ прибрежной части Южной Калифорнии.

В ИРЦ Калифорнийского течения преобладали бассейны рек Колумбия и Сакраменто, где проживало 6,7 и 9,0 миллионов человек, соответственно (Рисунки 2D, E). RPI был относительно низким у побережья южной Калифорнии (рис. 2F). Что касается ИЦП, ожидается, что к 2050 году общая численность населения региона увеличится на 8,3 миллиона человек, но прогнозируется, что только ~ 17% этого увеличения произойдет на расстоянии более 100 км от побережья.Наибольший прирост населения во внутренних районах наблюдался в бассейне реки Сакраменто, впадающей в залив Сан-Франциско, что непропорционально увеличило ИРЦ у побережья Сан-Франциско.

Было меньше участков вдоль побережья Мексиканского залива с более низкими значениями PPI (Рисунок 3), с отмеченными очагами возле Хьюстона и Корпус-Кристи, Техас (Рисунок 3A), Нового Орлеана, Лос-Анджелес, Мобил, Алабама и Пенсакола, Флорида (Рисунок 3B) и многие регионы у побережья Южной Флориды (рис. 3C). На основании прогнозируемого анализа населения (дополнительный рисунок 1) ожидается, что общая численность населения в исследуемом регионе побережья Мексиканского залива увеличится на 21 человек.7 миллионов, причем ~ 23% этого увеличения приходится на 100 км от побережья. Хьюстон, Новый Орлеан, Тампа / Сент. Прогнозируется, что к 2050 году в мегаполисах Санкт-Петербурга и Майами произойдет существенный рост населения (дополнительный рисунок 1), что непропорционально увеличит ИЦП в этих районах.

Рис. 3. Пространственные закономерности индекса близости населения для побережья Мексиканского залива . Пунктирная желтая линия обозначает буфер размером ~ 20 км, используемый для генерации PPI из сетки населения LandScan.Более светлые серые области на суше указывают на городские районы с плотностью населения> 900 / км 2 (Бюро переписи населения США, 2012 г.). Маленькие черные пятна у берегов — это мангровые заросли. (A) Расширение прибрежного Техаса. (B) Расширение прибрежных территорий Луизианы, Миссисипи, Алабамы и Флориды Панхэндл. (C) Расширение прибрежной части Южной Флориды.

В ИРЦ у побережья Мексиканского залива доминировал бассейн реки Миссисипи (рис. 4B), в котором в настоящее время проживает около 81 миллиона человек.Были и другие значительные реки со значительным расходом воды и населением, проживающим в их бассейнах, а именно реки Мобил, Апаличикола, Начес / Сабина и Паскагула (Рисунки 4A, C). На основании прогнозируемого анализа популяции (дополнительный рисунок 1) ожидается, что общая численность населения в исследуемом регионе побережья Мексиканского залива к 2050 году увеличится на 21,7 миллиона человек, причем подавляющее большинство из них (~ 77%), по прогнозам, будет происходить во внутренних районах (> 100 км). побережья). Наибольший прирост населения во внутренних районах наблюдался в бассейне реки Миссисипи, что непропорционально увеличило ИРЦ у побережья Нового Орлеана и дельты реки Миссисипи.Также прогнозируется значительный рост в бассейнах рек Тринити и Колорадо, что непропорционально увеличит RPI у берегов Галвестона и Фрипорта, соответственно, последний из которых в настоящее время имеет относительно низкие RPI и PPI.

Рис. 4. Пространственная структура индекса речной популяции (ИРН) побережья Мексиканского залива . Желтые пунктирные линии обозначают внутреннюю границу на расстоянии около 20 км. Более светлые серые области на суше указывают на городские районы с плотностью населения> 900 / км 2 (U.С. Бюро переписи населения, 2012 г.). Маленькие черные пятна у берегов — это мангровые заросли. (A) Расширение прибрежного Техаса. (B) Расширение прибрежных территорий Луизианы, Миссисипи, Алабамы и Флориды Панхэндл. (C) Расширение прибрежной части Южной Флориды.

Биоразнообразие

На западном побережье и побережье Мексиканского залива не было выявлено значительной корреляции между PPI или RPI и биоразнообразием, если судить по необработанным графикам регрессии ячеек сетки (дополнительные рисунки 2, 3).Аналогичным образом, если смотреть на Западное побережье в целом, биоразнообразие внутри и за пределами лесов водорослей и МОР (см. Гистограммы на дополнительных рисунках 4A, B) было аналогичным. Совокупное распределение биоразнообразия по площади в лесах ламинарии и МОР было по существу идентично базовому распределению биоразнообразия, поэтому биоразнообразие в лесах ламинарии и МОР было аналогично тому, что можно было бы ожидать, если бы ламинарии и МОР были распределены случайным образом по отношению к биоразнообразию (дополнительные рисунки 4А, Б).

На побережье Мексиканского залива биоразнообразие в мангровых лесах в целом было ниже, но несколько выше в МОР (см. Гистограммы на врезке на дополнительных рисунках 5A, B). Кумулятивное распределение биоразнообразия в мангровых лесах всегда находилось слева от основного распределения биоразнообразия, поэтому биоразнообразие в мангровых зарослях было ниже, чем можно было бы ожидать, если бы мангровые заросли были распределены случайным образом по отношению к биоразнообразию (дополнительный рисунок 5A).

Примерно 15% общей площади за пределами МОР вдоль побережья Мексиканского залива имели нулевое биоразнообразие (обратите внимание на точку пересечения оси Y синей линии на дополнительном рисунке 5B).В пределах МОР в том же районе возвышения ни одна ячейка сетки не имела нулевого значения биоразнообразия (обратите внимание на точку пересечения оси y на дополнительном рисунке 5B). В целом биоразнообразие AWM было немного выше в пределах (0,78) по сравнению с внешними (0,70) МОР (см. Гистограмму на вставке на дополнительном рисунке 5B). Биоразнообразие в пределах 29% общей площади МОР было выше, чем можно было бы ожидать, если бы мангровые заросли были распределены случайным образом с точки зрения биоразнообразия (обратите внимание на совокупную стоимость площади на пересечении линий внутри и за пределами МОР на дополнительном рисунке 5B).Кумулятивное распределение биоразнообразия по площади за пределами МОР было слева от распределения внутри МОР, до тех пор, пока биоразнообразие не составляло 0,61 или 29% от общей площади (дополнительный рисунок 5B). И наоборот, около 71% общей площади МОР приходилось на районы с биоразнообразием> 0,61 (обратите внимание на остающуюся совокупную величину площади, возникающую на пересечении линий внутри и за пределами мангровых зарослей на дополнительном рисунке 5B).

Результаты пилотного исследования

Индекс близости населения и биогенных местообитаний

Наше исследование близости популяций людей и лесов ламинарии показало, что ИЦП на западном побережье был почти на 50% ниже в лесах ламинарии, чем в районах за пределами лесов ламинарии (AWM 3.57 и 7.60 соответственно, см. Врезку в столбиковые диаграммы на рисунке 5A). Во всех лесах ламинарии по крайней мере некоторые люди жили в пределах 20 км, учитывая, что ни один из участков не попал в ячейки сетки PPI с нулевым индексом (рис. 5A). Кумулятивное распределение ИЦП по площади в лесах ламинарии всегда находилось слева от основного распределения ИЦП, поэтому ИЦП в лесах ламинарии был ниже, чем можно было бы ожидать, если бы ламинарии были распределены случайным образом по отношению к ИЦП (рис. 5A).

Рисунок 5.Сводные закономерности индекса близости популяции (PPI) и индекса речной популяции (RPI) внутри и за пределами биогенных местообитаний. (A) Суммарная площадь ячеек сетки PPI с глубин от 0 до -30 м внутри (зеленая линия) и за пределами (синяя линия) лесов водорослей на Западном побережье. (B) Суммарная площадь ячеек сетки PPI с глубин от +1 до -1 м внутри (зеленая линия) и за пределами (синяя линия) мангровых лесов на побережье Мексиканского залива. (C) Суммарная площадь ячеек сетки RPI с глубин от 0 до -30 м в пределах (зеленая линия) и за пределами (синяя линия) лесов водорослей на Западном побережье. (D) Суммарная площадь ячеек сетки RPI с глубин от +1 до -1 м внутри (зеленая линия) и за пределами (синяя линия) мангровых лесов на побережье Мексиканского залива. Вложенные гистограммы иллюстрируют PPI ​​и RPI, взвешенные по общей площади (AWM), по всему исследуемому региону внутри и за пределами ламинарии и мангровых зарослей. Линии кумулятивной площади, нанесенные справа от синей линии, подразумевают положительную корреляцию, а нанесение на график слева подразумевает отрицательную корреляцию с PPI или RPI.

Более 47% общей площади мангровых зарослей вдоль побережья Мексиканского залива находится на расстоянии не менее 20 км от людей (PPI = 0, обратите внимание на точку пересечения по оси Y на Рисунке 5B).В той же области возвышения (от +1 до -1 м) за пределами мангровых зарослей только 11% площади находились на расстоянии не менее 20 км от людей (PPI = 0, обратите внимание на точку пересечения оси y на рисунке 5B). Тем не менее, AWM PPI был аналогичен в пределах (2,86) по сравнению с внешними (2,65) мангровыми деревьями. ИЦП в 83% мангровых зарослей был ниже, чем можно было бы ожидать, если бы мангровые заросли были распределены случайным образом по отношению к ИЦП (обратите внимание на совокупное значение площади, полученное на пересечении линий внутри и за пределами мангровых зарослей на Рисунке 5B). Кумулятивное распределение ИЦП по площади в мангровых зарослях было левее распределения по немангровым деревьям, вплоть до ИЦП, равного 3.44 или 83% от общей площади (рис. 5B), что объясняет очевидное несоответствие между оценками AWM и совокупным значением PPI по площади. Это связано с тем, что около 17% общей площади мангровых зарослей приходилось на участки с ИЦП> 3,44 (обратите внимание на оставшееся совокупное значение площади, полученное на пересечении линий внутри и за пределами мангровых зарослей на Рисунке 5B).

Индекс речной популяции и биогенные местообитания

На западном побережье ИРЦ в пределах ламинарии был примерно на 40% ниже по сравнению с районами за его пределами (AWM 5.21 и 8.78, соответственно, см. Гистограммы на вставке на рис. 5C). Кумулятивное распределение RPI по площади в лесах ламинарии всегда находилось слева от основного распределения RPI, поэтому RPI в лесах ламинарии было ниже, чем можно было бы ожидать, если бы леса ламинарии были распределены случайным образом по отношению к RPI (рис. 5C). .

AWM RPI для мангровых зарослей были примерно на 50% ниже, чем для мангровых зарослей (3,23 и 6,15, соответственно, вставка на рис. 5D). Кумулятивное распределение RPI в мангровых лесах всегда находилось слева от соответствующих территорий за пределами мангровых зарослей, поэтому RPI в мангровых лесах было ниже, чем можно было бы ожидать, если бы мангровые заросли были распределены случайным образом по отношению к RPI (рис. 5D).

Индекс близости населения и охраняемые морские районы

На западном побережье МОР, как правило, располагались вдали от людей, учитывая, что ИЦП AWM внутри был на ~ 30% ниже, чем ИЦП за пределами МОР (2.20 и 3.16, соответственно, см. Гистограммы на врезке на рис. 6A). Тем не менее, 6% общей площади МОР имели нулевой индекс PPI, а 15% территории за пределами МОР имели нулевой индекс PPI (обратите внимание на пересечения по оси Y линий внутри и за пределами МОР, Рисунок 6A). Кумулятивное распределение ИЦП по площади в МОР всегда находилось слева от основного распределения ИЦП, поэтому ИЦП в МОР было ниже, чем можно было бы ожидать, если бы МОР были размещены случайным образом по отношению к ИЦП (рис. 6A).С учетом прогнозируемого значительного увеличения численности населения, сосредоточенного вблизи центральной и южной Калифорнии (дополнительный рисунок 1), и того факта, что подавляющее большинство МОР, рассмотренных в этом исследовании, были расположены у побережья Калифорнии, изоляция МОР от воздействия человека, вероятно, приведет к снижение к 2050 году.

Рис. 6. Сводные модели индекса близости населения (PPI) и индекса речной популяции (RPI) внутри и за пределами морских охраняемых территорий (MPA). (A) Суммарная площадь ячеек сетки PPI с глубин от 0 до −100 м внутри (зеленая линия) и снаружи (синяя линия) без доступа или без доступа к МОР на западном побережье. (B) Суммарная площадь ячеек сетки PPI с глубин от 0 до −100 м внутри (зеленая линия) и снаружи (синяя линия) без доступа или без доступа к МОР на побережье Мексиканского залива. (C) Суммарная площадь ячеек сетки RPI с глубин от 0 до −100 м внутри (зеленая линия) и снаружи (синяя линия) без доступа или без доступа к МОР на западном побережье. (D) Суммарная площадь ячеек сетки RPI с глубин от 0 до −100 м в пределах (зеленая линия) и снаружи (синяя линия) без доступа или без доступа к МОР на побережье Мексиканского залива.Вложенные гистограммы иллюстрируют PPI ​​и RPI, взвешенные по всей площади (AWM), по всему исследуемому региону в пределах и за пределами МОР. Линии кумулятивной площади, нанесенные справа от синей линии, подразумевают положительную корреляцию, а нанесение на график слева подразумевает отрицательную корреляцию с PPI или RPI.

На побережье Мексиканского залива 74% общей площади МОР имели индекс PPI, равный 0, и почти 73% региона за пределами МОР имели индекс PPI, равный 0 (обратите внимание на пересечения по оси Y линий внутри и за пределами МОР, рис. 6Б).Кумулятивное распределение ИЦП по площади в МОР находилось справа от распределения ИЦП в том же районе возвышения за пределами МОР вплоть до ИЦП, равного 0,293, поэтому ИЦП в МОР был выше, чем можно было бы ожидать, если МОР были распределены случайным образом по к PPI (рисунок 6B). Однако в районах с индексом PPI> 0,293 МОР были более распространены в регионах с более низким индексом PPI (кумулятивное распределение ИПП по площади в МОР было левее для значений PPI выше 0,293). Аналогичным образом, PPI AWM в MPA (0.44) было почти вдвое меньше, чем было обнаружено за пределами МОР (0,79, см. Врезку в гистограмму на Рисунке 6B).

Индекс населения речных и охраняемых морских территорий

На западном побережье и побережье Мексиканского залива RPI AWM внутри был ниже, чем за пределами МОР (см. Гистограммы на врезке на рисунках 6C, D). Кумулятивное распределение RPI по площади в МОР всегда находилось слева от базового распределения RPI, поэтому RPI в МОР было ниже, чем можно было бы ожидать, если бы МОР были размещены случайным образом по отношению к RPI (рисунки 6C, D). .

Биогенные места обитания и охраняемые морские районы

На западном побережье лесной покров ламинарии был в три раза выше, а на побережье Мексиканского залива мангровый покров в МОР был в 17 раз выше по сравнению с аналогичными глубинными зонами за пределами МОР (дополнительная таблица 1).

Обсуждение

Разработанные нами индексы близости населения и речного населения представляют собой простой, легко генерируемый и ценный инструмент для оценки степени близости человека к прибрежным системам.Из-за своих скромных требований к данным (например, данные о населении и топографические данные с привязкой к глобальной сетке) их можно использовать практически в любой точке мира, где может быть полезна быстрая оценка потенциального воздействия человека. А учитывая доступность глобальных временных рядов данных о населении, эти индексы можно использовать для определения ретроспективных и будущих моделей воздействия на население прибрежных районов. Хотя PPI и RPI не измеряют напрямую конкретные антропогенные изменения, такие как укрепление береговой линии, загрязнение, рекреационное и коммерческое рыболовство, когда они ограничены небольшими (<100 м) глубинами и в пределах 20 км от побережья, эти два индекса являются разумным заменителем. по степени антропогенного воздействия в этой зоне (Steele, 1998; Erlandson, Rick, 2008).Это особенно верно в развивающихся странах, где эксплуатация морских ресурсов чаще происходит в непосредственной близости от людей (Mora et al., 2011; Sale et al., 2014). Например, Obura et al. (2016), уже использовали ИЦП в качестве показателя антропогенного воздействия в прибрежных районах северной части Мозамбикского пролива. В этой системе существует значительный риск чрезмерной эксплуатации ресурсов, и включение пространственно явных индикаторов антропогенного воздействия является важнейшим компонентом развития региональных партнерств для всех заинтересованных сторон.

Существуют и другие индексы морских антропогенных воздействий, которые доступны во всем мире (Halpern et al., 2008) и были точно настроены для конкретных крупных морских экосистем (Halpern et al., 2009). Однако важно отметить, что эти пространственно явные карты антропогенного воздействия основаны на десятках слоев геопространственных данных, и поэтому их может быть трудно использовать быстро или в регионах с недостаточным объемом данных (Halpern and Fujita, 2013). Хотя PPI и RPI, по общему признанию, просты по конструкции, мы проверили их корреляцию с подробными данными о биогенных средах обитания с использованием пространственно явных методов и продемонстрировали, что биогенные среды обитания отрицательно коррелируют с людьми.Самым большим недостатком нашего подхода является то, что индексы не определяют, какие виды антропогенного воздействия вызывают наблюдаемые закономерности в биогенных средах обитания. Этот недостаток можно устранить путем дальнейшего уточнения этих индексов по конкретным регионам. Например, регионы, поддерживающие обширные комплексы тропических коралловых рифов, которые в основном сконцентрированы в развивающихся странах, подвергаются гораздо большему риску будущего увеличения численности населения из-за непосредственной близости этих систем к людям (Mora et al., 2011).Напротив, более крутая топография континентального шельфа, обнаруженная у западного побережья Соединенных Штатов, а также установленный регулирующий контроль могут снизить прямые риски, создаваемые прибрежным населением.

В то время как мы разработали PPI, чтобы служить приблизительным показателем степени человеческого влияния в прибрежных регионах, RPI выполняет другую роль — он отражает влияние людей, удаленных от прибрежных регионов, через речную доставку. Просторы западного побережья США с низкими показателями PPI имеют высокие показатели RPI (например,g., устье реки Колумбия недалеко от границы Вашингтона и Орегона), что делает их уязвимыми для антропогенного воздействия, несмотря на отсутствие больших человеческих популяций вдоль побережья в этих же районах. В других регионах (например, недалеко от Сан-Франциско и западной части Мексиканского залива) высокие показатели PPI и RPI совпадают. В таких регионах становится ясно, что смягчение антропогенного воздействия может потребовать управления как в прибрежных зонах, так и в верхнем течении водораздела. Действительно, река Миссисипи в Мексиканском заливе имеет существенную тенденцию к будущему риску, учитывая инженерные разработки инфраструктуры, которые были реализованы для компенсации огромных антропогенных изменений в системе (Tessler et al., 2015). Продолжающаяся экспансия населения вдоль побережья и в пределах обширного водосборного бассейна будет способствовать обострению факторов стресса, вызванных будущим глобальным изменением климата (например, подъемом уровня моря, частотой и серьезностью экстремальных погодных явлений и т. Д.).

Важно отметить, что мы также разрабатываем средства прогнозирования изменений PPI и RPI. Это особенно важно, поскольку популяции непропорционально увеличиваются в пределах 100 км от морского побережья (Small and Nicholls, 2003; Sale et al., 2014).Наш анализ показывает, что демографическая нагрузка в прибрежных регионах увеличится в следующие четыре десятилетия, но это увеличение варьируется в пространстве. Например, у побережья Вашингтона и штата Орегон не прогнозируется значительного увеличения численности населения прибрежных или внутренних районов к 2050 году. Напротив, южный Техас в настоящее время не имеет высокого индекса цен производителей, но с учетом ожидаемого роста в этом регионе, мы ожидаем увеличение потенциальной близости населения к нему. Оба примера предоставляют полезную информацию менеджерам, которые могут пожелать выделить участки в заповедниках или принять другие меры для смягчения воздействия человека.Наконец, учитывая прогностическую способность разработанных нами индексов, они могут быть объединены с моделями глобального изменения климата и улучшать прогнозы воздействия изменения климата на людей.

Два наших тематических исследования подчеркивают потенциальную ценность этих новых индексов. Например, наш анализ показал, что закрытые и закрытые морские охраняемые районы у западного побережья США и побережья Мексиканского залива, как правило, изолированы от человеческих популяций и имеют долю биогенной среды обитания выше средней (в 3–17 раз больше) по сравнению с с территориями за пределами МОР.Однако, учитывая будущую структуру населения прибрежных районов южной Калифорнии, существующие МОР, особенно на более мелких глубинах, не будут оставаться изолированными от людей. Кроме того, определение областей с высоким PPI или RPI полезно для анализа рисков, связанных с будущим расширением человеческой популяции, взаимодействующим с биогенными средами обитания. Например, мангровые леса в некоторых регионах расширяются в сторону более высоких широт из-за глобального потепления (Cavanaugh et al., 2014; Godoy and Lacerda, 2015).Учитывая потенциал мангровых зарослей «голубого углерода», это может привести к увеличению поглощения органического углерода для компенсации глобальных выбросов CO 2 . Однако, если потенциальный ареал мангровых зарослей будет ограничен вдоль побережья из-за постоянно растущего населения, это важное улучшение глобального изменения климата может не быть реализовано.

Мы никогда не намеревались явно продемонстрировать механистические связи между человеческими популяциями и биогенными средами обитания (леса водорослей и мангровые заросли), которые мы использовали в нашем пилотном исследовании.Безусловно, существует множество других ковариат, помимо человеческих популяций, которые определяют пространственно-временное распределение лесов водорослей и мангровых зарослей (Dayton, 1985; Steneck et al., 2002; Dayton et al., 2005; Reed et al., 2011). Однако механизмы, связывающие людей с деградацией и разрушением макроводорослей, ламинарии и мангровых зарослей во всем мире, хорошо известны (Alongi, 2002; Dayton et al., 2002, 2005; Steneck et al., 2002; Lotze et al. , 2006; Duke et al., 2007; Coleman et al., 2008; Connell et al., 2008; Гири и др., 2011b; Hutchison et al., 2014). Причины включают чрезмерную эксплуатацию рыболовства, прямое разрушение среды обитания, ухудшение качества воды и глобальное изменение климата. Кроме того, есть веские доказательства того, что люди искали районы, богатые биогенными средами обитания в течение тысяч лет (Dayton et al., 2002; Steneck et al., 2002), вместо того, чтобы избегать их. Таким образом, кажется маловероятным, что люди намеренно избегали заселения, создания и увеличения своих популяций в районах, удаленных от таких критических биогенных местообитаний, которые обеспечивают так много важных услуг морских экосистем, от которых зависят люди.

В этой статье мы разработали простой инструмент для оценки численности населения на западном побережье и побережье Мексиканского залива США, а также изучили закономерности биогенных местообитаний как функцию этого индекса популяции. Количественная оценка пространственного распределения населения необходима, если мы хотим спрогнозировать будущие воздействия человека, и поэтому быстрые, простые индикаторы антропогенного воздействия в прибрежных морских регионах имеют решающее значение для менеджеров ресурсов. Хотя наши индексы являются грубыми инструментами, их можно использовать в любой точке мира (Sale et al., 2014; Obura et al., 2016), могут прогнозировать будущее с использованием различных прогнозов роста населения (например, Gaffin et al., 2004; Yetman et al., 2004; Bengtsson et al., 2006) и могут служить важным метод сортировки по консервации (Bottrill et al., 2008).

Авторские взносы

Концепция и дизайн исследования (BF, PL), сбор данных (BF), анализ и интерпретация данных (BF), составление рукописи (BF, PL), критическая редакция (BF, PL).

Финансирование

Это исследование финансировалось Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим Питера Ф. Сейла за предоставление фундаментальных идей, лежащих в основе большей части нашего анализа, а также за его вклад и поддержку этого проекта. Мы также благодарим Джамаля Ф. Самури за конструктивные рецензии на эту рукопись.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/article/10.3389/fmars.2016.00113

Список литературы

Абурто-Оропеза, О., Эскурра, Э., Данеманн, Г., Вальдес, В., Мюррей, Дж. И Сала, Э. (2008). Мангровые заросли в Калифорнийском заливе увеличивают уловы рыболовства. Proc. Natl. Акад. Sci. США 105, 10456–10459. DOI: 10.1073 / pnas.0804601105

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонги, Д. М. (2002). Настоящее состояние и будущее мангровых лесов мира. Environ.Консерв. 29, 331–349. DOI: 10.1017 / S0376892

0231

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андерсен, Дж. Х., Халперн, Б. С., Корпинен, С., Мюррей, К., и Рекер, Дж. (2015). Состояние биоразнообразия Балтийского моря в сравнении с совокупным антропогенным воздействием. Estuar. Берег. Shelf Sci. 161, 88–92. DOI: 10.1016 / j.ecss.2015.05.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Arkema, K. K., Guannel, G., Verutes, G., Wood, S. A., Guerry, A., Ruckelshaus, M., и другие. (2013). Прибрежные среды обитания защищают людей и имущество от подъема уровня моря и штормов. Нат. Клим. Чанг. 3, 913–918. DOI: 10,1038 / nclimate1944

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барраган, Дж. М., и де Андрес, М. (2015). Анализ и тенденции развития прибрежных городов и агломераций мира. Побережье океана. Управлять. 114, 11–20. DOI: 10.1016 / j.ocecoaman.2015.06.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бенгтссон, М., Шен, Ю., и Оки, Т. (2006). Набор глобальных данных о населении с координатной привязкой на основе СДСВ за 1990–2100 гг. Население. Environ. 28, 113–131. DOI: 10.1007 / s11111-007-0035-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Богерт, Дж., Чжоу, Л., Такер, К. Дж., Минени, Р. Б., и Сеулеманс, Р. (2002). Свидетельства устойчивой и экстенсивной тенденции к озеленению в Евразии, полученные из спутниковых данных индекса растительности. J. Geophys. Res. 107, ACL 4-1 – ACL 4-14. DOI: 10.1029 / 2001JD001075

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боттрилл, М.К., Джозеф, Л. Н., Карвардин, Дж., Боде, М., Кук, К., Гейм, Э. Т. и др. (2008). Является ли сортировка по сохранению просто разумным принятием решения? Trends Ecol. Evol. (Amst). 23, 649–654. DOI: 10.1016 / j.tree.2008.07.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брайт Э. А., Коулман П. Р., Роуз А. Н. и Урбан М. Л. (2012). LandScan 2011, 2011 Издание . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная лаборатория Ок-Ридж.

Бродбент, Э. Н., Аснер, Г.П., Келлер, М., Кнапп, Д. Э., Оливейра, П. Дж. К. и Сильва, Дж. Н. (2008). Фрагментация лесов и краевые эффекты от обезлесения и выборочных рубок в бразильской Амазонии. Biol. Консерв. 141, 1745–1757. DOI: 10.1016 / j.biocon.2008.04.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кавано, К. К., Келлнер, Дж. Р., Форд, А. Дж., Грюнер, Д. С., Паркер, Дж. Д., Родригес, В. и др. (2014). Расширение мангровых зарослей на полюс — это пороговая реакция на снижение частоты экстремальных холода. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, 723–727. DOI: 10.1073 / pnas.1315800111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

CDFW (2012). BIO CA Келп . Монтерей, Калифорния: Департамент рыб и дикой природы Калифорнии.

Коэн, С., Кеттнер, А. Дж., И Сивицкий, Дж. П. М. (2014). Глобальная динамика взвешенных наносов и расхода воды в период с 1960 по 2010 год: континентальные тенденции и внутрибассейновая чувствительность. Glob. Планета. Изменить 115, 44–58.DOI: 10.1016 / j.gloplacha.2014.01.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коулман, М. А., Келахер, Б. П., Стейнберг, П. Д., Миллар, А. Дж. К. (2008). Отсутствие крупной коричневой макроводоросли на урбанизированных скалистых рифах вокруг Сиднея, Австралия, и свидетельство исторического упадка. J. Phycol. 44, 897–901. DOI: 10.1111 / j.1529-8817.2008.00541.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коннелл, С. Д., Рассел, Б. Д., Тернер, Д.Дж., Шеперд, С. А., Килдеа, Т., Миллер, Д. и др. (2008). Восстановление утраченного исходного состояния: пропавшие леса водорослей на столичном побережье. Mar. Ecol. Прог. Сер. 360, 63–72. DOI: 10.3354 / meps07526

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Костанцо С. Д., О’Донохью М. Дж., Деннисон В. К., Лонераган Н. Р. и Томас М. (2001). Новый подход к обнаружению и картированию воздействий сточных вод. Март Загрязнение. Бык. 42, 149–156. DOI: 10.1016 / S0025-326X (00) 00125-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кроссленд, К.Дж., Кремер, Х. Х., Линдебум, Х. Дж., Маршалл Кроссленд, Дж. И., и Ле Тисье, М. Д. А. (2005). Прибрежные потоки в антропоцене. Берлин: Springer Berlin Heidelberg.

Google Scholar

Dayton, P., Curran, S., Kitchingman, A., Wilson, M., Catenazzi, A., Restrepo, J., et al. (2005). «Прибрежные системы», в Оценка экосистемы тысячелетия , ред. Дж. Бейкер, П. М. Касасола, А. Луго, А. С. Родригес и Л. Д. Л. Танг (Вашингтон, округ Колумбия: Island Press), 513–549.

Дейтон, П. К. (1985). Экология сообществ ламинарии. Annu. Rev. Ecol. Syst. 16, 215–245. DOI: 10.1146 / annurev.es.16.110185.001243

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дейтон, П. К., Траш, С., Коулман, Ф. К., и Комиссия, П. О. (2002). Экологические эффекты рыболовства в морских экосистемах США. Арлингтон, Вирджиния: Комиссия по океанам Пью.

Дуарте, К. М., Деннисон, В. К., Орт, Р. Дж. У. и Каррутерс, Т.Дж. Б. (2008). Харизма прибрежных экосистем: устранение дисбаланса. Estuar. Берег. 31, 233–238. DOI: 10.1007 / s12237-008-9038-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуарте, К. М., Лосада, И. Дж., Хендрикс, И. Э., Мазарраса, И., и Марба, Н. (2013). Роль прибрежных растительных сообществ в смягчении последствий изменения климата и адаптации к нему. Нат. Клим. Изменить 3, 961–968. DOI: 10.1038 / nclimate1970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Duke, N.К., Мейнеке, Ж.-О., Диттманн, С., Эллисон, А. М., Энгер, К., Бергер, У. и др. (2007). Мир без мангровых зарослей? Наука 317, 41–42. DOI: 10.1126 / science.317.5834.41b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрландсон, Дж. М., и Рик, Т. К. (2008). «Археология, морская экология и воздействие человека на морскую среду», в «Воздействие человека на древние морские экосистемы: глобальная перспектива», , ред. Т.К. Рик и Дж. М. Эрландсон (Беркли, Калифорния; Лос-Анджелес, Калифорния; Лондон, Великобритания: Университет им. California Press), 1–14.

Google Scholar

Эвел, К. К., Твилли, Р. Р., Онг, Дж. Э. (1998). Различные виды мангровых лесов предоставляют разные товары и услуги. Glob. Ecol. Биогеогр. Lett. 7, 83–94. DOI: 10.2307 / 2997700

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фостер, М. С., Шиль, Д. Р. (2010). Гибель хищников и исчезновение лесов водорослей южной Калифорнии (?): Альтернативы, объяснения и обобщения. J. Exp. Mar. Biol.Ecol. 393, 59–70. DOI: 10.1016 / j.jembe.2010.07.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fourqurean, J. W., Duarte, C. M., Kennedy, H., Marba, N., Holmer, M., Mateo, M. A., et al. (2012). Экосистемы морских водорослей как глобально значимый запас углерода. Нат. Geosci. 5, 505–509. DOI: 10.1038 / ngeo1477

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гаффин С. Р., Розенцвейг К., Син X. и Йетман Г. (2004). Уменьшение масштаба и географическая привязка к сетке социально-экономических прогнозов из специального отчета МГЭИК о сценариях выбросов (SRES). Glob. Environ. Изменить 14, 105–123. DOI: 10.1016 / j.gloenvcha.2004.02.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гири К., Очиенг Э., Тиссен Л. Л., Чжу З., Сингх А., Ловленд Т. и др. (2011a). Глобальное распределение мангровых лесов мира с использованием данных спутниковых наблюдений за Землей . Кембридж, Великобритания: Всемирный центр мониторинга окружающей среды ЮНЕП.

Гири К., Очиенг Э., Тиссен Л. Л., Чжу З., Сингх А., Ловленд Т. и др.(2011b). Состояние и распределение мангровых лесов мира по данным спутниковых наблюдений за Землей. Glob. Ecol. Биогеогр. 20, 154–159. DOI: 10.1111 / j.1466-8238.2010.00584.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Годой, М. Д. П., Ласерда, Л. Д. (2015). Реакция мангровых зарослей на изменение климата: обзор последних результатов по расширению и распространению мангровых зарослей. An. Акад. Бюстгальтеры. Ciênc. 87, 651–667. DOI: 10.1590 / 0001-3765201520150055

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Горман, Д., Рассел Б. Д., Коннелл С. Д. (2009). Связь между сушей и морем: связь земных субсидий, полученных от человека, с изменением сублиторальных сред обитания на открытых скалистых побережьях. Ecol. Прил. 19, 1114–1126. DOI: 10.1890 / 08-0831.1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грэм, М. Х. (2004). Влияние местной вырубки лесов на разнообразие и структуру пищевых сетей гигантских лесных водорослей Южной Калифорнии. Экосистемы 7, 341–357. DOI: 10.1007 / s10021-003-0245-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хальперн, Б.С., Фрейзер, М., Потапенко, Дж., Кейси, К. С., Кениг, К., Лонго, К. и др. (2015). Пространственные и временные изменения совокупного антропогенного воздействия на мировой океан. Нат. Commun. 6, 7. DOI: 10.1038 / ncomms8615

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Халперн, Б.С., Фуджита, Р. (2013). Предположения, проблемы и будущие направления в анализе совокупного воздействия. Экосфера 4, арт131. DOI: 10.1890 / ES13-00181.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хальперн, Б.С., Каппель, К. В., Селкое, К. А., Мичели, Ф., Эберт, К. М., Контгис, К. и др. (2009). Составление карты кумулятивного антропогенного воздействия на современные морские экосистемы Калифорнии. Консерв. Lett. 2, 138–148. DOI: 10.1111 / j.1755-263X.2009.00058.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Халперн, Б.С., Уолбридж, С., Селко, К.А., Каппель, К.В., Микели, Ф., Д’Агроса, С., и др. (2008). Глобальная карта воздействия человека на морские экосистемы. Наука 319, 948–952. DOI: 10.1126 / наука.1149345

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хатчисон, Дж., Маника, А., Светнам, Р., Балмфорд, А., и Сполдинг, М. (2014). Прогнозирование глобальных закономерностей в биомассе мангровых лесов. Консерв. Lett. 7, 233–240. DOI: 10.1111 / conl.12060

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хван Х. М., Грин П. Г. и Янг Т. М. (2009). Исторические тенденции содержания следов металлов в керне отложений из загрязненного приливного солончака в заливе Сан-Франциско. Environ. Геохим. Здоровье 31, 421–430. DOI: 10.1007 / s10653-008-9195-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

IPCC (2000). Специальный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) по сценариям выбросов , ред. Н. Накиченович и Р. Сварт. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Джексон, Н. Л., Смит, Д. Р., и Нордстрем, К. Ф. (2008). Физические и химические изменения в прибрежной полосе эстуарного пляжа: последствия для жизнеспособности и развития яиц подковообразного краба Limulus polyphemus. Mar. Ecol. Прог. Сер. 355, 209–218. DOI: 10.3354 / meps07211

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лотце Х. К., Ленихан Х. С., Бурк Б. Дж., Брэдбери Р. Х., Кук Р. Г., Кей М. С. и др. (2006). Истощение, деградация и восстановительный потенциал эстуариев и прибрежных морей. Наука 312, 1806–1809. DOI: 10.1126 / science.1128035

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мангиалахо, Л., Кьянторе, М., и Каттанео-Вьетти, Р. (2008). Утрата фукоидных водорослей по мере роста урбанизации и структура донных сообществ. Mar. Ecol. Прог. Сер. 358, 63–74. DOI: 10.3354 / meps07400

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маклеод, Э., Чмура, Г. Л., Буйон, С., Салм, Р., Бьорк, М., Дуарте, К. М. и др. (2011). План голубого углерода: к лучшему пониманию роли прибрежных местообитаний, покрытых растительностью, в секвестрации CO 2 . Фронт.Ecol. Environ. 9, 552–560. DOI: 10.1890 / 110004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Микели Ф., Халперн Б. С., Уолбридж С., Сириако С., Ферретти Ф., Фрашетти С. и др. (2013). Кумулятивное антропогенное воздействие на морские экосистемы Средиземного и Черного морей: оценка текущих нагрузок и возможностей. PLoS ONE 8: e79889. DOI: 10.1371 / journal.pone.0079889

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мора, К., Абурто-Оропеза, О., Аяла Бокос, А., Айотте, П. М., Бэнкс, С., Бауман, А. Г. и др. (2011). Глобальное влияние человека на связь между биоразнообразием и функционированием экосистемы рифовых рыб. PLoS Biol. 9: e1000606. DOI: 10.1371 / journal.pbio.1000606

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Морли, С. А., Тофт, Дж. Д., и Хэнсон, К. М. (2012). Экологические эффекты защиты береговой линии на приливных местообитаниях городского устья Пьюджет-Саунд. Estuar.Берег. 35, 774–784. DOI: 10.1007 / s12237-012-9481-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мамби П. Дж., Эдвардс А. Дж., Эрнесто Ариас-Гонсалес Дж., Линдеман К. К., Блэквелл П. Г., Галл А. и др. (2004). Мангровые заросли увеличивают биомассу сообществ рыб коралловых рифов в Карибском бассейне. Природа 427, 533–536. DOI: 10.1038 / nature02286

CrossRef Полный текст

Нойман, Б., Вафейдис, А. Т., Циммерманн, Дж., И Николлс, Р. Дж. (2015).Будущий рост населения прибрежных районов и подверженность повышению уровня моря и прибрежным наводнениям — глобальная оценка. PLoS ONE 10: e0118571. DOI: 10.1371 / journal.pone.0118571

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

NOAA (2003). Модель рельефа побережья США — северо-западная часть Тихого океана . Боулдер, Колорадо: Национальный центр геофизических данных, NESDIS, NOAA, Министерство торговли США.

ОБИС (2013). Глобальные индексы биоразнообразия из океанической биогеографической информационной системы .Арлингтон, Вирджиния: Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО.

Обура Д. О., Бургенер В., Ралисон Х. О., Шерен П., Нуньес П., Самойлис М. и др. (2016). «Северный Мозамбикский пролив — подход капиталов к будущему голубой экономики», в справочнике по экономике и управлению для устойчивого развития океанов , ред. Л.Е. Свенссон, PALD Nunes, П. Кумар и А. Маркандия (Челтенхэм, Великобритания: Эдвард Элгар Издательский).

ODFW (2008). Композитный слой ламинарии штата Орегон, ODFW, 1990, 1996-1999 гг. .Ньюпорт, Орегон: Департамент рыб и дикой природы Орегона.

Перера, Х., Уилльгус, Г. (1998). Физическое объяснение кривой распределения совокупной площади. Водные ресурсы. Res. 34, 1335–1343. DOI: 10.1029 / 98WR00259

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рабалай, Н. Н., Диас, Р. Дж., Левин, Л. А., Тернер, Р. Э., Гилберт, Д., и Чжан, Дж. (2010). Динамика и распространение естественной и антропогенной гипоксии. Биогеонауки 7, 585–619.DOI: 10.5194 / bg-7-585-2010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рабалайс, Н. Н., Тернер, Р. Э., Диас, Р. Дж., И Джустик, Д. (2009). Глобальное изменение и эвтрофикация прибрежных вод. ICES J. Mar. Sci. 66, 1528–1537. DOI: 10.1093 / icesjms / fsp047

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рид Д. К., Рассвейлер А., Карр М. Х., Кавано К. К., Мэлоун Д. П. и Сигел Д. А. (2011). Возмущение волн подавляет нисходящий и восходящий контроль над первичной продукцией в лесах водорослей Калифорнии. Экология 92, 2108–2116. DOI: 10.1890 / 11-0377.1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райс, К. А. (2006). Последствия модификации береговой линии на пляже в Северном Пьюджет-Саунд: микроклимат и гибель эмбрионов в корюшке (Hypomesus pretiosus). Estuar. Берег. 29, 63–71. DOI: 10.1007 / BF02784699

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сейл, П. Ф., Агарди, Т., Эйнсворт, К. Х., Файст, Б. Э., Белл, Дж. Д., Кристи П. и др. (2014). Преобразование управления тропическими прибрежными морями для решения проблем 21 века. Март Загрязнение. Бык. 85, 8–23. DOI: 10.1016 / j.marpolbul.2014.06.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шнелл, Дж. К., Харрис, Г. М., Пимм, С. Л., и Рассел, Г. Дж. (2013). Количественный анализ фрагментации лесов в атлантическом лесу выявил больше видов птиц, находящихся под угрозой исчезновения, чем в нынешнем красном списке. PLoS ONE 8: e65357.DOI: 10.1371 / journal.pone.0065357

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Скотт, Г. И., Фултон, М. Х., Мур, Д. У., Вирт, Э. Ф., Чендлер, Г. Т., Ки, П. Б. и др. (1999). Оценка стратегий снижения риска для управления стоком сельскохозяйственных пестицидов из неточечных источников в эстуарных экосистемах. Toxicol. Ind. Health 15, 200–213. DOI: 10.1191 / 074823399678846673

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Малый, С.и Николлс Р. Дж. (2003). Глобальный анализ человеческих поселений в прибрежных зонах. J. Coast. Res. 19, 584–599. DOI: 10.2307 / 4299200

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стенек, Р. С., Грэм, М. Х., Бурк, Б. Дж., Корбетт, Д., Эрландсон, Дж. М., Эстес, Дж. А. и др. (2002). Экосистемы ламинарии: биоразнообразие, стабильность, устойчивость и будущее. Environ. Консерв. 29, 436–459. DOI: 10.1017 / S0376892

0322

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сивицкий, Ю.П. М. и Миллиман Дж. Д. (2007). Геология, география и люди борются за господство над доставкой речных наносов в прибрежные воды океана. J. Geol. 115, 1–19. DOI: 10.1086 / 509246

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Syvitski, J. P. M., Vörösmarty, C. J., Kettner, A. J., and Green, P. (2005). Воздействие человека на поток наземных отложений в глобальный прибрежный океан. Наука 308, 376–380. DOI: 10.1126 / science.1109454

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тесслер, З.D., Vörösmarty, C.J., Grossberg, M., Gladkova, I., Aizenman, H., Syvitski, J.P.M, et al. (2015). Профилирование рисков и устойчивости прибрежных дельт мира. Наука 349, 638–643. DOI: 10.1126 / science.aab3574

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бюро переписи населения США (2012). Классификация городских и сельских районов переписи 2010 г. и критерии городских территорий . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство торговли США, Бюро переписи населения США, Отдел географии, Отделение географических продуктов.

Валиела И., Боуэн Дж. Л. и Йорк Дж. К. (2001). Мангровые леса: одна из основных тропических сред мира, находящихся под угрозой исчезновения. Bioscience 51, 807–815. DOI: 10.1641 / 0006-3568 (2001) 051 [0807: MFOOTW] 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Долах, Р. Ф., Рикерк, Г. Х. М., Бергквист, Д. К., Фелбер, Дж., Честнат, Д. Э. и Холланд, А. Ф. (2008). Качество среды обитания эстуариев отражает урбанизацию в больших пространственных масштабах в прибрежной зоне Южной Каролины. Sci. Total Environ. 390, 142–154. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2007.09.036

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венкатесан, М. И., де Леон, Р. П., ван Гин, А., и Луома, С. Н. (1999). Хлорированные углеводородные пестициды и полихлорированные бифенилы в кернах отложений из залива Сан-Франциско1. Mar. Chem. 64, 85–97. DOI: 10.1016 / S0304-4203 (98)

-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

фон Гласов, Р., Джикеллс, Т., Бакланов, А., Кармайкл, Г., Черч, Т., Галлардо, Л. и др. (2013). Мегаполисы и крупные городские агломерации в прибрежной зоне: взаимодействие атмосферы, суши и морских экосистем. Ambio 42, 13–28. DOI: 10.1007 / s13280-012-0343-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

WADNR (2005). Данные мониторинга ламинарии . Олимпия, Вашингтон: Департамент природных ресурсов штата Вашингтон.

Ватанабэ, К., и Кувэ, Т.(2015). Как органический углерод, полученный из нескольких источников, способствует процессам связывания углерода в мелководной прибрежной системе? Glob. Чанг. Биол. 21, 2612–2623. DOI: 10.1111 / gcb.12924

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йетман, Г., Гаффин, С. Р., Син, X. (2004). Глобальные сетки 15 × 15 минут уменьшенного населения на основе сценария SRES B2, 1990 и 2025 годы . Палисейдс, Нью-Йорк: Центр социально-экономических данных и приложений НАСА (SEDAC).

Цзэн Э. Ю., Венкатесан М. И. (1999). Распространение отложений ДДТ в прибрежном океане у южной Калифорнии. Sci. Total Environ. 229, 195–208. DOI: 10.1016 / S0048-9697 (99) 00064-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обзор антропогенного воздействия на биогенный вторичный органический аэрозоль

Обзорная статья 14 янв 2011

Обзорная статья | 14 янв 2011

С.Р. Хойл 1,2 , М. Мальчик 3 , н. М. Донахью 4 , J. Л. Фрай 5 , М. Глазиус 6 , А. Гюнтер 7 , А. Г. Халлар 8 , К. Хафф Харц 9 , М. Д. Петтерс 12 , Т. Петяя 3 , т. Розеноерн 11 и А. П. Салливан 10 C. R. Hoyle et al. К. Р. Хойл 1,2 , М. Мальчик 3 , н. М. Донахью 4 , J. Л. Фрай 5 , М.Глазиус 6 , А. Гюнтер 7 , А. Г. Халлар 8 , К. Хафф Харц 9 , М. Д. Петтерс 12 , Т. Петяя 3 , т. Розеноерн 11 и А. П. Салливан 10
  • 1 Институт атмосферных и климатических наук, ETH Zurich, Швейцария
  • 2 Департамент наук о Земле, Университет Осло, Норвегия
  • 3 Физический факультет, Университет Хельсинки, P.O. Box 64, 00048 Хельсинки, Финляндия
  • 4 Университет Карнеги-Меллона, Центр изучения атмосферных частиц, Питтсбург, Пенсильвания 15213, США
  • 5 Химический факультет, Рид-колледж, Портленд, Орегон, 97202, США
  • 6 Химический факультет Орхусского университета, 8000 Орхус C, Дания
  • 7 Национальный центр атмосферных исследований, PO Box 3000, Боулдер, Колорадо, США
  • 8 Desert Research Institute, Storm Peak Laboratory, P.О. Box 882530, Стимбот-Спрингс, Колорадо, США
  • 9 Департамент химии и биохимии, 224 Некерс-Холл, Университет Южного Иллинойса, Карбондейл, Иллинойс 62901, США
  • 10 Государственный университет Колорадо, Департамент атмосферных наук, Fort Collins, CO 80523, США
  • 11 Химия окружающей среды, Лаборатория инженерных наук 230, Гарвард, Кембридж, Массачусетс, США 02138, США
  • 12 Государственный университет Северной Каролины, Морские науки о Земле и атмосфере, Роли, Северная Каролина 27695, США
  • 1 Институт атмосферных и климатических наук, ETH Zurich, Швейцария
  • 2 Департамент наук о Земле, Университет Осло, Норвегия
  • 3 Физический факультет, Университет Хельсинки, P.O. Box 64, 00048 Хельсинки, Финляндия
  • 4 Университет Карнеги-Меллона, Центр изучения атмосферных частиц, Питтсбург, Пенсильвания 15213, США
  • 5 Химический факультет, Рид-колледж, Портленд, Орегон, 97202, США
  • 6 Химический факультет Орхусского университета, 8000 Орхус C, Дания
  • 7 Национальный центр атмосферных исследований, П.O. Box 3000, Боулдер, Колорадо, США
  • 8 Desert Research Institute, Storm Peak Laboratory, P.O. Box 882530, Стимбот-Спрингс, Колорадо, США
  • 9 Департамент химии и биохимии, 224 Некерс-холл, Университет Южного Иллинойса, Карбондейл, Иллинойс, 62901, США
  • 10 Государственный университет Колорадо, Департамент атмосферных наук, Форт-Коллинз , CO 80523, США
  • 11 Химия окружающей среды, Лаборатория инженерных наук 230, Гарвард, Кембридж, Массачусетс 02138, США
  • 12 Государственный университет Северной Каролины, Морские науки о Земле и атмосфере, Роли, Северная Каролина 27695, США
Скрыть данные об авторе Получено: 10 августа 2010 г. — Начало обсуждения: 19 августа 2010 г. — Исправлено: 2 декабря 2010 г. — Принято: 2 января 2011 г. — Опубликовано: 14 января 2011 г.

Из-за воздействия органических аэрозолей на климат и качество воздуха важно количественно оценить влияние антропогенных выбросов на аэрозольную нагрузку как в глобальном, так и в региональном масштабе, а также с точки зрения массы и количества.Существуют методы, с помощью которых можно оценить доли органического аэрозоля, непосредственно возникающего в результате антропогенных и биогенных процессов. Однако антропогенные выбросы могут также привести к усилению образования вторичных органических аэрозолей из прекурсоров, выбрасываемых естественным путем. Мы называем этот улучшенный биогенный вторичный органический аэрозоль (eBSOA). Здесь мы рассматриваем механизмы, посредством которых такой эффект может возникать в атмосфере, и описываем рабочий процесс, с помощью которого он может быть количественно определен с использованием существующих методов измерения.Изучение опубликованных данных подтверждает существование эффекта усиления.

Определение антропогенного вещества, выполненное Merriam-Webster

ан · глотка · по · ген · ic | \ ˌAn (t) -thrə-pə-ˈje-nik \

: , связанные с влиянием человека на природу или возникшие в результате его воздействия антропогенные загрязнители

Забытых наследий: понимание влияния человека на реки

Бувес, Н., и другие. (2016), Экосистемный эксперимент показывает преимущества естественных и смоделированных бобровых плотин для популяции сталоголового ( Oncorhynchus mykiss ), находящегося под угрозой исчезновения, Sci. Реп. , 6 , 28581, https://doi.org/10.1038/srep28581.

Бриерли, Дж. Дж., И К. А. Фриирс (2005), Геоморфология и управление реками: применение концепции речных стилей , Блэквелл, Оксфорд, Великобритания, https://doi.org/10.1002/9780470751367.

Брайерли, Дж. Дж. И К.A. Fryirs (2016), Использование эволюционных траекторий для наведения «движущихся целей» при управлении речным фьючерсом, River Res. Прил. , 32 , 823–835, https://doi.org/10.1002/rra.2930.

Brooks, A. P., et al. (2003), Долгосрочный контроль над растительностью и древесными остатками в русле и эволюции поймы: выводы из парного исследования водосбора в юго-восточной Австралии, Geomorphology , 51 , 7–29, https: // doi. org / 10.1016 / S0169-555X (02) 00323-9.

Кларк, К. (1982), Flood, Time-Life Books, Александрия, Вирджиния.

Collins, B.D., et al. (2012), Гипотеза большого лесного цикла поймы: механизм физического и биотического структурирования лесных аллювиальных долин умеренного пояса в прибрежном экорегионе северной части Тихого океана, Geomorphology , 139 140 , 460–470, https: //doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.11.011.

Erisman, J. W., et al. (2013), Последствия модификации глобального азотного цикла человеком, Philos.Пер. R. Soc. В , 368 , 20130116, https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0116.

Флорсхайм, Дж. Л., и Дж. Ф. Маунт (2002), Восстановление топографии поймы путем образования песчано-песчаного комплекса в ответ на преднамеренные прорывы дамбы, Нижняя Косумнес Ривер, Калифорния, Геоморфология , 44 , 67–94, https: / /doi.org/10.1016/S0169-555X(01)00146-5.

Florsheim, J. L., et al. (2008), Береговая эрозия как желаемый атрибут рек, BioScience , 58 (6), 519–529, https: // doi.org / 10.1641 / B580608.

Форшей К. и П. Майер (2012), Влияние восстановления водосбора на азот в потоке, на который воздействуют унаследованные отложения: проект восстановления ручья Big Spring Run в качестве примера, Natl. Управление рисками. Res. Lab., США Environ. Prot. Агентство, Вашингтон, округ Колумбия, https://archive.epa.gov/ada/web/pdf/big_spring_run2009.pdf.

Galat, D. L., et al. (1998), Наводнение для восстановления связности регулируемых водно-болотных угодий на крупных реках: естественные и контролируемые наводнения как дополнительные процессы в нижнем течении реки Миссури, BioScience , 48 (9), 721–733, https: // doi.org / 10.2307 / 1313335.

Goode, J. R., et al. (2012), Повышенная доставка наносов в условиях меняющегося климата в полузасушливых горных бассейнах: последствия для управления водными ресурсами и водной среды обитания в северных Скалистых горах, Геоморфология , 139–140 , 1–15, https: // doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.06.021.

Гослинг, С. Н., и Н. В. Арнелл (2016), Глобальная оценка воздействия изменения климата на нехватку воды, Clim. Изменить , 134 (3), 371–385, https: // doi.org / 10.1007 / s10584-013-0853-x.

Гук, Р.Л., и Дж. Ф. Мартин-Дюк (2012), Преобразование земли людьми: обзор, GSA Today , 22 (12), 4–10, https://doi.org/10.1130/GSAT151A. 1.

Keesstra, S. D., et al. (2005), Эволюция морфологии реки Драгонья (юго-запад Словении) в связи с изменениями в землепользовании, Геоморфология , 69 , 191–207, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2005.01 .004.

Кондольф, Г. М. и др. (2006), Экологическое восстановление реки на основе процессов: визуализация трехмерной связности и динамических векторов для восстановления утраченных связей, Ecol.Soc. , 11 (2), 5, https://doi.org/10.5751/ES-01747-110205.

Ланг, А., и Х.Р. Борк (2006), Прошлая эрозия почвы в Европе, в Эрозия почвы в Европе , под редакцией Дж. Бордмана и Дж. Пузена, стр. 465–476, Джон Вили, Чичестер, Великобритания, https://doi.org/10.1002/0470859202.ch45.

Merritts, D., et al. (2011), Антропоценовые потоки и контроль базового уровня от исторических плотин в не покрытой льдом среднеатлантическом регионе, США, Philos. Пер. R. Soc. A , 369 , 976–1 009, https: // doi.org / 10.1098 / rsta.2010.0335.

Merritts, D., et al. (2013), Подъем и падение среднеатлантических водотоков: осаждение мельничных прудов, прорыв мельничных дамб, врезание русел и эрозия берегов ручьев, в Проблемы сноса плотин и восстановления рек, , под редакцией Дж.В. 183–203, Геол. Soc. of Am., Боулдер, штат Колорадо, штат Колорадо,

Meyer, J. L., et al. (2005), Функция экосистемы ручья в урбанизированных ландшафтах, J. North Am. Бентол. Soc. , 24 , 602–612, https: // doi.org / 10.1899 / 04-021.1.

Nilsson, C., et al. (2005a), Фрагментация и регулирование стока крупных речных систем мира, Science , 308 (5720), 405–408, https://doi.org/10.1126/science.1107887.

Nilsson, C., et al. (2005b), Прогнозирование реакции окружающей среды на восстановление рек, используемых в качестве плавучих путей для бревен: междисциплинарная задача, Ecosystems , 8 (7), 779–800, https://doi.org/10.1007/s10021-005-0030 -9.

Пасторе, К.L., et al. (2010), Использование истории окружающей среды для воссоздания колониальной гидрологии Америки, Environ. Sci. Technol. , 44 (23), 8,798–8,803, https://doi.org/10.1021/es102672c.

Peipoch, M., et al. (2015), Экологическое упрощение: влияние человека на сложность речного ландшафта, BioScience , 65 (11), 1,057–1,065, https://doi.org/10.1093/biosci/biv120.

Перри, Р. У. и Р. К. Линделл (1997), Принципы управления переселением сообществ как мерой уменьшения опасности, J.Управление непредвиденными обстоятельствами в кризисной ситуации. , 5 , 49–59, https://doi.org/10.1111/1468-5973.00036.

Филлипс, Дж. Д. (1997), Краткая история плоского места: три века геоморфных изменений в Национальном лесу Кроатан, Ann. Доц. Являюсь. Геогр. , 87 (2), 197–216, https://doi.org/10.1111/0004-5608.872050.

Poff, N. L., et al. (2007), Гомогенизация динамики региональных рек с помощью плотин и последствия для глобального биоразнообразия, Proc. Natl.Акад. Sci. США. , 104 (14), 5,732–5,737, https://doi.org/10.1073/pnas.0609812104.

Rathburn, S. L., et al. (2013), Оценка реакции канала на экстремальное явление седиментации в контексте исторического диапазона изменчивости: Верхняя река Колорадо, США, Earth Surf. Процессы Ландшафтные формы , 38 , 391–406, https://doi.org/10.1002/esp.3329.

Roni, P., et al. (2014), Древесина при реставрации реки: факты, вымысел и будущее, Can.J. Fish. Акват. Sci ., 72 (3), 466–478, https://doi.org/10.1139/cjfas-2014-0344.

Розен AM (2008 г.), Влияние изменения окружающей среды и землепользования человека на аллювиальные долины Лессового плато в Китае в течение среднего голоцена, Геоморфология , 101 , 298–307, https://doi.org /10.1016/j.geomorph.2008.05.017.

Смит, Н. (1971), История плотин , Питер Дэвис, Лондон.

Steffen, W., et al. (2015), Планетарные границы: руководство человеческим развитием на меняющейся планете, Science , 347 (6223), 736, https: // doi.org / 10.1126 / science.1259855.

Бюро мелиорации США и Центр исследований и разработок инженеров армии США (2016 г.), Национальное руководство по крупной древесине: оценка, планирование, проектирование и обслуживание крупной древесины в речных экосистемах: процесс, функции и структура восстановления, Вашингтон, округ Колумбия, https : //www.usbr.gov/research/projects/detail.cfm? id = 2754.

Уолтер, Р. К., и Д. Дж. Мерритс (2008), Природные потоки и наследие мельниц, работающих на воде, Science , 319 (5861), 299–304, https: // doi.org / 10.1126 / science.1151716.

Воль, Э. (2011), Пороговое сложное поведение древесины в горных ручьях, Geology , 39 , 587–590, https://doi.org/10.1130/G32105.1.

Wohl, E., et al. (2015), Естественный режим наносов в реках: Расширение основы для управления экосистемами, BioScience , 65 (4), 358–371, https://doi.org/10.1093/biosci/biv002.

Информация об авторе

Эллен Воль ([адрес электронной почты]), Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз

Антропогенное влияние на седиментацию и изменение приливных отмелей в заливе Сан-Пабло, Калифорния: 1856-1983 гг.

Анализ серии исторических батиметрических съемок выявил большие изменения в морфологии и осадконакоплении с 1856 по 1983 год в заливе Сан-Пабло, Калифорния.В 1856 году морфология залива была сложной, с широким основным каналом, крупным боковым каналом, соединяющимся с рекой Петалума, и приливно-отливной дельтой, пересекающей мелководные части залива. В 1983 году его морфология была проще, потому что все каналы, кроме основного, были заполнены отложениями, а эрозия выровняла отмели, создав однородную пологую поверхность. На сроки и характер геоморфных изменений, а также отложения и эрозии наносов повлияла деятельность человека, которая изменила доставку наносов из рек.С 1856 по 1887 год высокие поступления наносов (14,1 106 м3 / год) в залив Сан-Франциско во время периода гидравлической добычи золота в Сьерра-Неваде привели к чистому отложению 259. 14 ?? 106 м3 в заливе Сан-Пабло. Это быстрое отложение заполнило каналы и увеличило площадь приливных отмелей на 60% (от 37,4 ± 3,4 до 60,6 ± 6,2 км2). С 1951 по 1983 год 23 ?? 3 ?? 106 м3 наносов было вымыто из залива Сан-Пабло, поскольку вынос наносов из рек Сакраменто и Сан-Хоакин снизился до 2,8 ?? 106 м3 / год из-за перекрытия рек, защиты берегов рек и изменения землепользования.Площадь приливных отмелей в 1983 г. составляла 31,8. 3,9 км2, аналогично тому, как это было в 1856 году. Распределение приливных отмелей в 1983 году было довольно равномерным, тогда как большая часть приливных отмелей находилась в западной части залива Сан-Пабло в 1856 году.