Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

Вдобавок ко всему, мы должны защитить стабильность циклов, которые так важны для правильного функционирования природных систем, и человеческой экономики, которая от них зависит, включая круговорот воды и азота. Мы также должны найти способы защитить и повысить роль фотосинтеза в углеродном цикле.

Торги за меньшее загрязнение

Когда дело доходит до контроля над питательными веществами и снижения воздействия, которое они оказывают на экосистемы, многое можно сделать, сократив при этом расходы фермеров и улучшив качество их почв.

Река Конестога в Пенсильвании страдает от высокого уровня загрязнения питательными веществами.

Азот и фосфор стекают с полей и стимулируют рост водорослей, что, в свою очередь, снижает уровень кислорода и вызывает сокращение численности многих видов диких животных, в том числе на большой площади мелководных прибрежных вод в Чесапикском заливе. Чтобы защитить способность почв удерживать питательные вещества и, таким образом, поддерживать продуктивность пресноводных и прибрежных экосистем, местные власти рассматривали различные способы предотвращения утечки удобрений в реки.

Некоторые почвы в этой области являются одними из самых продуктивных в Соединенных Штатах, поэтому прекращение земледелия там не было популярным вариантом. Вместо этого фермеров пригласили принять участие в новом процессе, целью которого было добиться максимального сокращения количества питательных веществ при минимальных затратах, сохранив при этом способность фермеров использовать методы, которые лучше всего подходят их обстоятельствам. Он назывался обратным аукционом, и в нем участвовали несколько продавцов (фермеров), конкурирующих за поставку товаров одному покупателю (природоохранным агентствам), а не обычный аукцион с одним продавцом, который стремится к конкуренции между множеством потенциальных покупателей.

Вместо этого фермерам было предложено сделать ставки на основе того, сколько им будет стоить сокращение загрязнения фосфором, уносящегося с их полей в реки.

Бюджет составлял почти 500 000 долларов, и фермеры боролись за долю денег, предлагая низкую цену за меры, которые они могли предпринять, чтобы уменьшить количество фосфора, уносящегося с полей в реки и, в конечном итоге, в море. Технические специалисты из заповедника округа Ланкастер работали с фермерами, чтобы оценить, насколько они смогут снизить потерю питательных веществ с помощью различных шагов, включая использование меньшего количества удобрений в первую очередь и создание буферных зон вокруг водотоков.

Результатом стало не только сокращение утечки питательных веществ, но и уменьшение эрозии почвы. Пилотные аукционы, опробованные в Пенсильвании, были признаны успешными, и Министерство сельского хозяйства США опробовало аналогичные методы аукционов, чтобы стимулировать создание новых водно-болотных угодий, которые помогут в борьбе с наводнениями.

Рабочие устрицы

Есть также способы справиться с химическими веществами после того, как они попали в окружающую среду, - один из них - использование устриц.

На многих прибрежных территориях когда-то были обширные районы устричных рифов. Эти объекты, площадь некоторых из которых составляет сотни квадратных миль, представляли собой мелководные районы, где морское дно было покрыто плотным слоем устриц. Эти двустворчатые моллюски прикрепляются к морскому дну, часто на пустых раковинах умерших предков, иногда составляя слой раковины толщиной в 1 метр. Прочный слой живых моллюсков наверху прокачивает воду через свои тела и в процессе извлекает из воды микроскопические продукты питания, в том числе планктонные одноклеточные растения.

Хотя мы склонны думать об устрицах как об экзотической пище, реже мы рассматриваем этих животных как инженеров экосистемы, которые строят целые среды обитания. И они не только создают для себя среду; они служат домом для сотен других видов, которые живут в их плотных слоях и между ними. Среди них много видов рыб, в том числе молодь промысловых рыб. Среди устриц обитает множество беспозвоночных; некоторые, например мшанки и ракушки, инкрустируются раковинами.

Люди, конечно, давно эксплуатируют устричные клумбы, часто мало задумываясь о своем будущем. Вокруг гавани Нью-Йорка когда-то существовали массивные устричные рифы площадью около 350 квадратных миль, насчитывающие около 9 миллиардов устриц. После того, как их разграбили в пищу, панцири животных из карбоната кальция были приготовлены в печах, чтобы превратить их в цемент, скрепляющую многие старые здания Нью-Йорка.

Но по мере роста города деградированные рифы пострадали от загрязнения сточными водами, которые убили устриц - и некоторых жителей Нью-Йорка, которые все еще ели их.

Наконец, в середине двадцатого века и в индустриальную эпоху химическое загрязнение прикончило их. Похожую историю можно рассказать о многих прибрежных районах по всему миру.

Много говорится об утрате различных прибрежных местообитаний, включая мангровые леса, кораллы и заросли морской травы (мы вернемся к ним позже), но исследования, проведенные Nature Conservancy, показали, что наиболее серьезно поврежденная морская среда обитания на Земле - на самом деле дикая. Около 85 процентов того, что когда-то существовало, было разрушено, а большая часть того, что осталось, деградировало.

Уменьшение количества устриц, конечно, означает уменьшение количества моллюсков и сырья для производства цемента - но другие и очень важные преимущества могут исчезнуть с устричными рифами. К ним относятся сокращение среды обитания для мальков (которые могут вырасти в более крупных рыб, которые мы едим) и утрата твердого морского дна, которое предотвращает эрозию и забирает энергию из волн и штормовых нагонов, тем самым защищая прибрежные районы от наводнений.

Есть еще вопрос об удалении азота.

Поскольку азот попадает в море через устья рек и вызывает взрывной рост популяции одноклеточных растений, устрицы помогают, поедая их, и при этом удаляют азот из воды. Растения перевариваются, а фекалии устриц выбрасываются на морское дно.

Бактерии начинают разлагать его, превращая азот обратно в газ, который затем безвредно возвращается в атмосферу в своей инертной форме.

Хотя может показаться, что маленькая устрица не справляется с задачей очистки океана, имейте в виду, что устрица среднего размера ежедневно фильтрует до 200 литров воды.

При такой перекачивающей способности участок устричного рифа в один гектар (при условии низкой плотности примерно пятнадцати устриц среднего размера на квадратный метр и пятнадцати молодых особей) будет каждый день фильтровать эквивалент двадцати бассейнов олимпийского размера. Это много воды, и именно поэтому в течение недель и месяцев устрицы могут существенно повлиять на качество прибрежных вод.

Неудивительно, что сейчас ведется много проектов по восстановлению устриц. В период с 2001 по 2011 год в США было начато более сотни проектов восстановления устричных рифов. Основной мотивацией было желание улучшить качество воды, одновременно улучшая защиту прибрежных районов, рыболовства и дикой природы.

В Британии также имеется значительный потенциал восстановления устричных рифов - и это может быть связано с использованием энергии ветра. В сильно загрязненной южной части Северного моря (в том числе вокруг устья Темзы) продолжается строительство большого количества морских ветроэнергетических турбин. Рыболовство между высокими турбинными башнями запрещено, а это означает, что большие участки ненарушенного морского дна возрождаются одновременно с увеличением доли экологически чистых возобновляемых источников энергии.

Турбины в основном находятся на мелководье, любимом устрицами, и в некоторых случаях могут предоставить возможности для создания большего количества этих важных и уникальных естественных мест обитания. Помимо очистки воды, восстановление устриц в этой части мира также поможет восстановить сильно истощенные рыбные запасы.

Филин цу Эрмгассен, эколог из Кембриджского университета, работала с организацией «Охрана природы», чтобы оценить пользу, которую люди получают от восстановленных устричных рифов. Она сказала мне, что «здоровые устричные рифы легко узнаваемы, они выступают, как замки, из окружающей грязи. По мере того как устрицы перерастают в новую среду обитания, они создают еще больше среды обитания не только для будущих поколений устриц, но и для множества видов рыб, креветок и крабов, которые стекаются туда для защиты.

Пространства между раковинами создают идеальные укромные уголки и трещины, чтобы убежать от хищников, в то время как сами поверхности раковин становятся небольшими лесами фильтрующих элементов, таких как ракушки. Устрица размером с половину раковины с ломтиком лимона способна фильтровать до 8 литров воды в час.

Другой подход к обогащению питательными веществами сосредоточен на новых технологиях, которые могут улавливать фосфор на очистных сооружениях.

Наша пища содержит питательные вещества, потребляемые растениями, и когда мы забираем энергию из молекул, образующихся в процессе фотосинтеза, мы выводим большую часть ее обратно в окружающую среду через нашу пищеварительную систему и смыв туалетов. В то время как традиционные источники минерального фосфора истощаются, его довольно много в очистных сооружениях. Чем больше этого мы используем, тем лучше.

Компания Thames Water, поставляющая и обрабатывающая лондонскую воду, установила новую систему на очистных сооружениях в городе Слау. Ее технология удаляет фосфор из сточных вод, производя коммерческое удобрение под названием Crystal Greenô. На этом заводе ежегодно производится около 120 тонн удобрений.

Есть также заводы, работающие в Орегоне, Вирджинии и Пенсильвании, в настоящее время разрабатываются проекты для дальнейших установок в Калифорнии, Висконсине, Саскачеване и Альберте.

Эта технология имеет преимущества, выходящие за рамки производства фосфора, производя, как объяснил Джеймс Хотчкис из девелоперской компании Ostara, «удобрение, составляющее лишь часть углеродного следа фосфата, добываемого из горной породы за тысячи километров от того места, где он необходим».

Угольный насос с приводом от завода

Более масштабный вклад в управление углеродным циклом, в котором фотосинтез может помочь нам управлять нашим общим воздействием на изменение климата, стал результатом партнерства между правительствами Норвегии и Гайаны.

Гайана - одна из беднейших стран Южной Америки, и ее обширные тропические леса, а также почвы и полезные ископаемые, обнаруженные под ними, могут иметь огромное экономическое значение.

Но если бы лесозаготовки и горнодобывающая промышленность происходили в больших масштабах, в лесах было бы меньше накоплений углерода и больше углекислого газа в атмосфере - эффекты, которые, конечно, имеют глобальный характер.

Помня об этом контексте и делая выбор между национальным развитием и общим благом международного сообщества, в 2007 году президент Гайаны Джагдео решил пригласить международного партнера, чтобы он помог заплатить за сохранение лесов его страны в неприкосновенности. Сначала он написал письмо премьер-министру Великобритании Тони Блэру. Из этого квартала не было положительного ответа, поэтому он попробовал другие.