Ecological doom-loops: why ecosystem collapses may occur much soo<em></em>ner than expected

在世界各地,热带雨林正在变成稀树草原或农田,稀树草原正在干涸,变成沙漠,而冰冷的苔原正在融化。事实上,科学研究现在已经在超过20种不同类型的生态系统中记录了类似的“政权转移”,这些生态系统已经超过了临界点。在世界范围内,超过20%的生态系统正处于转变或崩溃的危险之中。

这些崩溃可能会比你想象的更早发生。人类已经以许多不同的方式给生态系统施加了压力——我们称之为压力。当你把这些压力与气候驱动的极端天气的增加结合起来时,这些临界点的跨越日期可能会提前80%。

这意味着我们原本预计到本世纪末才能避免的生态系统崩溃可能会在未来几十年内发生。这是我们发表在《自然可持续发展》杂志上的最新研究得出的令人沮丧的结论。

人口增长、经济需求增加和温室气体浓度增加给生态系统和景观带来了压力,使其无法提供食物和维持清洁水等关键服务。极端气候事件的数量也在增加,而且只会变得更糟。

真正让我们担心的是,极端气候可能会打击已经承受压力的生态系统,这反过来又会给其他生态系统带来新的或更大的压力,等等。这意味着一个崩溃的生态系统可能会通过连续的反馈循环对邻近的生态系统产生连锁反应:一个“生态末日循环”的场景,带来灾难性的后果。

在我们的新研究中,我们想要了解生态系统在崩溃之前所能承受的压力。我们使用模型——计算机程序来模拟生态系统未来将如何运作,以及它将如何对环境变化做出反应。

我们使用了两个代表森林和湖泊水质的一般生态模型,以及两个代表印度东部奥里萨邦(Odisha)和太平洋复活节岛(Rapa Nui)的Chilika泻湖渔业的特定地点模型。后两种模型都明确地包括了人类活动与自然环境之间的相互作用。

每种模型的关键特征是反馈机制的存在,当应力足够弱而不能被吸收时,反馈机制有助于保持系统的平衡和稳定。例如,奇里卡湖的渔民倾向于在鱼类资源丰富的时候捕捞成鱼。只要有足够的成虫繁殖,这种情况就能保持稳定。

然而,当压力无法再被吸收时,生态系统就会突然越过一个无法回头的临界点,然后崩溃。在奇利卡,当渔民在短缺期间增加幼鱼的捕捞量时,就可能发生这种情况,这进一步破坏了鱼类资源的更新。

我们用这个软件模拟了7万多种不同的模拟。在所有四个模型中,压力和极端事件的组合将预测的临界点日期提前了30%到80%。

这意味着,由于全球气温等单一压力源的缓慢上升,预计在21世纪90年代崩溃的生态系统,在最坏的情况下,一旦我们考虑到极端降雨、污染或自然资源使用突然激增等其他问题,可能会在21世纪30年代崩溃。

重要的是,在我们的模拟中,大约15%的生态系统崩溃是由于新的压力或极端事件造成的,而主要压力保持不变。换句话说,即使我们相信我们通过保持主要压力水平不变来可持续地管理生态系统——例如,通过调节捕鱼量——我们最好关注新的压力和极端事件。

先前的研究表明,从本世纪下半叶开始,大型生态系统越过临界点所带来的巨大成本将开始显现。但我们的研究结果表明,这些成本可能会更快地出现。

我们发现,施加压力的速度对于理解系统崩溃至关重要,这可能也与非生态系统有关。事实上,新闻报道和移动银行流程的速度加快,最近被认为是银行倒闭风险增加的原因。正如记者吉莉安·泰特所观察到的:

硅谷银行(Silicon Valley Bank)的倒闭提供了一个可怕的教训,说明技术创新如何出人意料地改变金融(在这种情况下,是通过加剧数字羊群效应)。最近的闪电崩盘提供了另一个例子。然而,这些可能是未来病毒式反馈循环的一个小预兆。”

但是生态系统和经济系统之间的比较已经没有意义了。只要政府在救助中提供足够的金融资本,银行就可以得到拯救。相比之下,没有哪个政府能够立即提供恢复崩溃的生态系统所需的自然资本。

在任何合理的时间框架内,都没有办法恢复崩溃的生态系统。没有生态救助。用金融术语来说,我们将不得不承受打击。

本文转载自The Co在知识共享许可下的对话。阅读原文。The Conversation