ЕКОСИСТЕМСКЕ УСЛУГЕ У ОКВИРУ СИСТЕМА усева отпорних на климатске промене

Услуге екосистема и системи усева отпорних на климу су уско повезани. Услуге екосистема играју кључну улогу у обезбеђивању отпорности система усева на климатске промене. Услуге екосистема су користи које људи добијају из екосистема, укључујући пружање услуга као што су храна и вода, регулаторне услуге као што су контрола климе и контрола болести, и културне услуге као што су рекреација и естетске вредности [10]. Системи усева отпорних на климу су они који су дизајнирани да буду отпорнији на утицаје климатских промена, као што су суше, поплаве и екстремни временски догађаји. Ови системи укључују праксе које, између осталих предности, повећавају здравље тла, смањују ерозију тла, штеде воду и уопштено побољшавају циклусе хранљивих материја. Услуге екосистема обезбеђују основу за системе усева отпорних на климу тако што обезбеђују неопходне ресурсе и функције за подршку целокупној производњи усева. На пример, здраво земљиште представља основу за раст усева, а чиста вода је неопходна за наводњавање. Биодиверзитет такође игра кључну улогу у опрашивању и контроли штеточина, између осталог. Стога су промоција и одржавање услуга екосистема од суштинског значаја за развој система усева отпорних на климу. Ово се може постићи кроз праксе као што су конзерваторска пољопривреда, агрошумарство или интегрисано управљање штеточинама, које су дизајниране да побољшају услуге екосистема уз повећање продуктивности усева и смањење утицаја пољопривреде на животну средину.

Категорије екосистемских услуга

Екосистеми широм света пружају кључне услуге које у суштини омогућавају људском друштву да функционише. Термин услуге екосистема почео је да се користи за ове услуге. Они се могу поделити у неколико основних категорија: (1) услуге обезбеђивања, (2) услуге регулације и (3) културне и социјалне услуге. Ове услуге директно користе људи. Међутим, да би оне постојале, неопходне су све врсте природних процеса, који се сврставају у тзв. (4) помоћне услуге [3].

Услуге обезбеђивања (производње) обухватају сва добра и услуге које производе екосистеми који се могу користити за материјалну потрошњу глобалног друштва. То укључује производњу постројења која обезбеђују храну, влакна, гориво и другу робу, производњу воде за пиће итд. Регулаторне услуге регулишу кључне природне процесе, као што је циклус воде, или предвиђају регулацију гасова стаклене баште и сродне климе. Регулаторне услуге на тај начин у великој мери стварају оквир амбијенталних услова у којима наше друштво функционише, а чији се значај обично схвата тек када дође до одступања у њиховом несметаном функционисању. Такво одступање може бити поплава, суша, олуја или климатске промене. Из тога произилази и да ове услуге обично не подлежу тржишту већ постају предмет прописа који произилазе из закона и других прописа. Културне и социјалне услуге су збир онога што природа значи за нашу психу, културу, уметничку и духовну инспирацију итд. Иако ове услуге дају велики допринос привреди многих сектора људске делатности, као што су туризам и индустрија забаве, књижевност , и уметности, они генерално нису подложни тржишту per se. Међутим, на пример, атрактивна туристичка места, или места са генерално богатим биодиверзитетом, могу бити предмет тржишта и генерисати профит. Помоћне услуге, као што су примарна производња, опрашивање, кружење хранљивих материја, итд., са изузетком неких услуга, нису директно предмет тржишта. То отежава њихову евалуацију. Коришћење природе и природних ресурса често доводи до смањења капацитета екосистема за пружање услуга екосистема. Како људска популација расте и могућности се повећавају, тако расте и обим производње или учесталост транспорта. Генерално, утицај човека на функционисање екосистема и геохемијских процеса се повећава. Највише су погођени медитерански и умерени биоми, односно у подручјима која су била колевка напредних цивилизација. Пошто су услуге производње екосистема најтешње повезане са благостањем друштва – тј. подложне су тржишту – дотични екосистеми се често мењају да би повећали свој производни капацитет. То се често дешава на рачун других природних процеса и услуга екосистема [3].

Пољопривреда и основне екосистемске услуге

Већи део пејзажа је измењен пољопривредним активностима, а већина природних екосистема лежи у матрици пољопривредних земљишта. Претварање природних екосистема у пољопривредне системе, односно агроекосистеме, може имати снажан утицај на способност система да пружи важне услуге екосистема. Међутим, агроекосистеми такође могу бити важни извори услуга екосистема. Традиционално, агроекосистеми се првенствено сматрају изворима пружања услуга, а приступ пољопривреди је зависио од тога. Међутим, последњих деценија разматрају се и друге врсте услуга екосистема. Заиста, агроекосистеми такође пружају помоћне услуге као што су опрашивање, контрола штеточина, подршка генетском диверзитету за будућу пољопривредну употребу, задржавање воде у пејзажу, заштита од ерозије земљишта и подршка циклусима хранљивих материја. Међутим, да ли одређени пољопривредни систем пружа и подржава такве услуге зависи од менаџмента. Поред тога, за обезбеђивање и регулисање услуга, агроекосистеми могу да обезбеде и различите регулационе и културне услуге и људима. Регулативне услуге из пољопривреде могу укључити контролу опасности од поплава, контролу квалитета воде, секвестрацију угљеника и контролу климе кроз ублажавање емисија гасова стаклене баште, контролу болести и обезбеђивање процеса разлагања. Културне услуге везане за агроекосистеме могу укључивати изглед пејзажа, образовање, рекреацију, туризам или верске аспекте [12]. Очување биодиверзитета се такође може сматрати културном услугом екосистема на коју утиче пољопривреда, јер већина култура признаје поштовање природе као експлицитну људску вредност. С друге стране, биодиверзитет може допринети низу пратећих услуга агроекосистемима и околним екосистемима [10].

Биолошка контрола штеточина, која је помоћна услуга [19], једна је од суштинских предности екосистема за пољопривреду. У оквиру агроекосистема ово је важна екосистемска услуга. Природни екосистеми то често подржавају. Станишта без управљања обезбеђују просторе и разноврсне ресурсе хране за природне непријатеље пољопривредних штеточина (тзв. антагонисте), који заузврат пружају услуге биолошке регулације у агроекосистемима [2]. Такве биолошке контроле могу смањити притисак на популације штетних инсеката, смањујући на крају потребу за пестицидима и њихову производњу и трибуцију. На пример, услуге екосистема које пружају антагонисти штеточина могу директно заменити инсектициде. Вредност такве услуге екосистема се стога може квантификовати и економски изразити [5].

Једна од најважнијих услуга екосистема за пољопривреду је опрашивање. Ову услугу екосистема покрећу природна станишта у пољопривредним пределима, односно места на којима могу да бораве опрашивачи. Процењује се да око 65% светских биљних врста захтева опрашивање фауном (углавном инсектима), а око 75% свих гајених врста усева од глобалног значаја за производњу хране зависи од опрашивања [8]. Услуге опрашивања се могу квантификовати и стога се могу изразити и економски, што није случај за већину других услуга екосистема. Вредност услуге опрашивања може се изразити, на пример, укупном вредношћу усева које се опрашују инсектима. Међутим, већина усева само делимично зависи од опрашивања од стране животиња. Стога треба узети у обзир и однос зависности или стопу пропорционалног смањења производње у одсуству опрашивача. Такав приступ може дати тачнију изјаву [9]. Међутим, такве квантификације су прилично непрецизне и имају за циљ да пруже само општу процену потенцијалних економских користи, која служи, између осталог, да подржи саму важност услуге екосистема. Штавише, већина процена не узима у обзир потенцијалне промене у вредности сваке робе како се тражња повећава услед смањене производње усева [12]. Пољопривреда је веома рањива на потенцијални губитак или деградацију екосистемске услуге опрашивања. Један фактор који може појачати овај губитак или деградацију су климатске промене и њихове последице [10]. Сама рањивост лежи првенствено у потенцијалном губитку услуга опрашивања на основу односа економске вредности опрашивања инсеката и економске вредности усева. На пример, земље западне Африке производе 56% стимулативних усева у свету (тј. кафу, какао, чај), док је осетљивост на губитак опрашивача чак 90%. Стога би губитак услуга опрашивања ових усева могао имати разорне ефекте на регионалне економије западноафричких земаља у кратком року и довести до значајног реструктурирања светских цена на дужи рок [12].

Пољопривреда је највећи светски потрошач воде (око 70%). Обезбеђивање довољних количина чисте воде је основна екосистемска услуга која се пружа агроекосистемима [10]. Вредност услуга екосистема повезаних са доступношћу и квалитетом воде за пољопривреду само се делимично одражава у већини процена. Вегетација природних екосистема, као што су шуме, може значајно утицати на акумулацију, инфилтрацију и задржавање воде у пределу. Биљне заједнице генерално играју доминантну улогу у регулисању бубрења воде и заштити земљишта од ерозије. Шумска земљишта имају тенденцију да имају веће стопе инфилтрације од других земљишта и имају тенденцију да смање кулминационе токове и поплаве уз одржавање основних токова [11]. Поред тога, дубоко укорењена вегетација, укључујући дрвеће, може побољшати доступност и воде и хранљивих материја за друге врсте у екосистему. Овај принцип се користи, на пример, у агрошумарству, које је један од алата за системе усева отпорних на климу. Доступност воде у агроекосистемима зависи и од услуге екосистема, која се састоји од способности задржавања влаге у земљишту. Површинске и подземне воде (које се обично називају плавом водом) често улазе у агроекосистеме кроз сортирање система за наводњавање, а у неким деловима света овај пут је незаменљив. Али око 80% потрошње воде у пољопривреди долази од падавина, које се складиште у земљиној влази и вегетацији. Таква вода се назива зелена вода [13]. Поред вегетационог покривача, органска материја (количина и квалитет) и биотичке заједнице земљишта (едафон) значајно утичу на количину и квалитет воде у земљишту и на тај начин пружају друге основне екосистемске услуге пољопривреди. У том односу, предвиђања доступности воде за пољопривреду заснивају се углавном на претпоставкама о доступности плаве воде (тј. површинске и подземне воде), али често занемарују допринос зелене воде (тј. кишнице у земљишту и вегетацији). Стога, коначна предвиђања доступности воде, на пример, 2050. године, можда неће бити тако песимистична. Међутим, климатске промене доносе повећану варијабилност падавина. Предвиђа се да ће ово довести до већег ризика од суше или поплава. А повезана повећана температура ће такође повећати укупну потражњу за водом [6]. Тренутно су праксе управљања водама (везане за зелену воду) већ познате на фармама, што може значајно да промени ова предвиђања о несташици воде. На пример, преласком на технологије конзервације за третман земљишта (тј. третман без обраде) или малчирање, испаравање воде из земљишта може се смањити за 35-50%. Такође, задржавање кишнице на фармама у површинским резервоарима и барама, или подземним резервоарима, је веома ефикасан начин који може омогућити пољопривредницима да поврате до 50% воде која се иначе губи у систему [12].

Основне екосистемске услуге које су доступне и агроекосистемима су структура земљишта и његова плодност. Добро проветрена земљишта са довољно органске материје су основа за дистрибуцију хранљивих материја у усеве и задржавање воде у земљишту. На структуру пора земљишта (порозност земљишта), агрегацију земљишта и разлагање органске материје утиче активност бактерија, гљивица и макрофауне (бескичмењаци као што су кишне глисте). Микроорганизми посредују у доступности хранљивих материја кроз разлагање детритуса (тј. материјала од природног разлагања стена), биљних остатака (тј. примарне органске материје) и, где је то прикладно, фиксације ваздушног азота [14;15]. Пољопривредне праксе које деградирају структуру земљишта и микробне заједнице у тлу укључују традиционално орање, а често и дрљање диском или процесе жетве који су повезани са јаким сабијањем тла (педокомпатиција). Али пољопривредне праксе се могу применити да би се заштитило земљиште и смањио ризик од ерозије и отицања воде. Смањена обрада/култивација земљишта (нпр. технологије без обраде) и друге мере заштите земљишта као што су примена зеленог ђубрива или међукултура (као покровни усеви), примена компоста и одговарајући плодоред у процесу усева могу очувати плодност земљишта доприносећи доброј структури земљишта, минимизирајући губитке хранљивих материја и одржавајући их доступним за усеве. На пример, покровни усеви олакшавају задржавање земљишта и хранљивих материја између појединачних усева у плодореду [1]. Плодоред такође утиче на разноврсност пољопривредних предела у простору и времену. Штавише, пејзаж и његова структура, односно просторна и временска структура предела, имају огроман утицај на ниво пружања услуга екосистема и њихов обим за агроекосистем [4]. Такође, уграђивање остатака након жетве може допринети повећању садржаја органске материје у земљишту. Ово на крају помаже у задржавању воде и обезбеђивању хранљивих материја за усеве. Сви ови процеси затим штите многе екосистемске услуге везане за структуру земљишта и посебно његову плодност [14].

Пољопривреда и негативни утицаји на услуге екосистема

Пољопривредни екосистеми обезбеђују људима основне сировине неопходне за људско благостање. Вредност услуга екосистема повезаних са пољопривредом је огромна и често потцењена. Пољопривреда је такође та која може да пружи такозване негативне услуге, као што су губитак станишта, испирање хранљивих материја повезано са ерозијом, емисије гасова стаклене баште, оптерећење загађивачима пестицида, итд. Сама пољопривреда остварује значајан притисак на услуге екосистема [19]. У многим антропогеним екосистемима, типично онима на обрадивим површинама, људи сваке године стварају велику количину хранљивих материја (што се може посматрати као компензација за пожњевену биомасу). Ови хранљиви састојци се затим одузимају жетвом, а велики део такође одлази као губитак кроз испирање, отицање и друге процесе. Ако сличан вид пољопривреде обављамо на више површина, онда се њени утицаји осећају на нивоу целог пејзажа. У случају хранљивих материја у пољопривреди, то доводи до повећања количине хранљивих материја у водним ресурсима. Ово може довести, на пример, до еутрофикације или екотоксичности. На пример, из глобалне перспективе, примена минералних ђубрива је удвостручила унос азота из атмосфере у екосистеме [10]. Дакле, повећање производње (тј. интензивирање пољопривреде) због уноса хранљивих материја може довести, на пример, до смањења услуга екосистема као што је обезбеђивање воде за пиће. Интензивирање пољопривреде повећава укупну потрошњу агрохемикалија. Све ово има импликације на глобалне токове енергије и супстанци у природи. Интензивирање пољопривреде може угрозити или деградирати многе услуге екосистема које пружају околни пејзаж и његов биодиверзитет. У многим регионима света, интензивирање пољопривреде довело је до поједностављења структуре пејзажа кроз проширење пољопривредног земљишта, повећање величине њива, смањење вегетације на ивицама поља и елиминисање природног окружења [15]. Поједностављење структуре пејзажа доприноси повећању притиска штеточина кроз могућности које нуде монокултуре и њихова површина. Насупрот томе, то доводи до смањења популације њихових природних непријатеља.

Слика 1. Услуге екосистема и лоше-услуге ка и од пољопривреде. Пуне стрелице означавају услуге, док испрекидане стрелице означавају лоше-услуге [19].

Подршка за услуге фармских екосистема и одговарајуће управљање

Широм света, агроекосистеми показују огромне разлике у структури и функцији. Заиста, осмислиле су их различите културе под различитим друштвено-економским условима у различитим климатским регионима. Функционални агроекосистеми обухватају, на пример, једногодишње монокултуре, трајне воћњаке, системе испаше, пасторалне системе на сувим земљиштима, системе тропске ротације, мале мешовите системе узгоја, поља пиринча, тропске плантаже (нпр. уљане палме, кафа, какао), агрошумарске системе или кућне баште богате различитим врстама. Ова разноликост пољопривредних система резултира веома варијабилним опсегом и носи многе услуге екосистема. Као што услуге снабдевања и производи који потичу из ових агроекосистема варирају, тако се разликују и пратеће услуге, регулативне услуге и културне услуге, што резултира екстремним разликама у вредности које ове услуге пружају унутар и изван агроекосистема [12]. Док максимизира вредност пружања услуга, пољопривреда често смањује еколошке услуге које пружају копнени екосистеми. Ипак, одговарајуће управљање кључним процесима може побољшати способност агроекосистема да пруже широк спектар услуга екосистема [4].

Одговарајући менаџмент на фармама може значајно побољшати укупан обим и квалитет услуга екосистема које пружа пољопривреда [16]. Пољопривредници рутински подржавају пружање услуга кроз инпуте и праксе за повећање приноса. Али, правилно управљање такође може побољшати услуге екосистема као што су опрашивање, биолошка контрола штеточина, плодност и структура земљишта, регулација воде, промоција биодиверзитета итд. [12]. На пример, управљање маргиналним стаништима (тј. обронцима, раштрканим зеленилом у пејзажу или маргинама земљишта) у оквиру агроекосистема може обезбедити ресурсе неопходне за опрашиваче или природне непријатеље штеточина усева. Препоручљиво је укључити вишегодишње биљке у узгој усева ради промовисања биодиверзитета уопште, а посебно да би се промовисали опрашивачи и антагонисти. Подршка разноврсности усева може се постићи кроз поликултуре, покровне усеве или агрошумарство [7]. Сличне праксе могу користити дивљим опрашивачима и смањити агрохемијске уносе (тј. пестициде) или смањити потребу за орањем. У исто време, ове праксе доприносе промовисању секвестрације угљеника — главне услуге екосистема у односу на све већу количину CO₂ у атмосфери. Секвестрација угљеника у земљишту такође пружа додатне услуге екосистема одржавањем структуре и плодности земљишта, побољшањем квалитета земљишта, повећањем ефикасности у агрономским инпутима и побољшањем квалитета воде филтрирањем и денатурацијом загађивача. Посебно, мере заштите земљишта као што су очување земљишта (укључујући праксу минимализације) и третман без земљишта могу уштедети угљеник у тлу уопште. Томе помаже и поменути плодоред и сортирање покровних усева, који смањују ризик од ерозије и доприносе одржавању органског угљеника у земљишту. Ефикасно управљање стајњаком такође може значајно смањити повезане емисије животињског отпада. Замена синтетичких азотних ђубрива махунаркама, које врше биолошку фиксацију азота, доприноси смањењу емисије гасова стаклене баште, што заузврат доприноси смањењу ефекта стаклене баште [12].

Пољопривредни системи отпорни на климатске промене биће неопходни [17]. Одрживо управљање агроекосистемима или одрживо интензивирање кроз управљање процесима екосистема има потенцијал да повећа производњу хране уз минимизирање неких негативних утицаја интензивирања на биодиверзитет и сродне услуге екосистема. Одговарајуће праксе управљања пољопривредом, односно путеви као што су системи усева отпорни на климу, кључни су за остваривање предности услуга екосистема и кључ за смањење негативних утицаја пољопривреде [4].

Референце

1. Bernas, J., Konvalina, P., Brom, J., Moudrý, J., Veselá, T., Bucur, D., Dirja, M. & Shim, S. (2020). Agrotechnology as key factor in effective use of water on arable land. Assessment and Protection of Water Resources in the Czech Republic, 275-312.

2. Fiedler, A. K., Landis, D. A., & Wratten, S. D. (2008). Maximizing ecosystem services from conservation biological control: the role of habitat management. Biological control, 45(2), 254-271.

3. Frouz, J., & Frouzová, J. (2021). Aplikovaná ekologie (Vol. 3). Charles University in Prague, Karolinum Press.

4. Hasan, S. S., Zhen, L., Miah, M. G., Ahamed, T., & Samie, A. (2020). Impact of land use change on ecosystem services: A review. Environmental Development, 34, 100527.

5. Cheng, X., Van Damme, S., Li, L., & Uyttenhove, P. (2019). Evaluation of cultural ecosystem services: A review of methods. Ecosystem services, 37, 100925.

6. IPCC (2007). Contribution of working group III to the fourth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

7. Kay, S., Graves, A., Palma, J. H., Moreno, G., Roces-Díaz, J. V., Aviron, S., Chouvardas, D., Crous-Duran, J., Ferreiro-Domínguez, N., de Jalón, S. G., Măcicăşan, V., Mosquera-Losada, M. R., Pantera, A., Santiago-Freijanes, J. J., Szerencsits, E., Torralba, M., Burgess, P. J. & Herzog, F. (2019). Agroforestry is paying off–Economic evaluation of ecosystem services in European landscapes with and without agroforestry systems. Ecosystem services, 36, 100896.

8. Klein, A. M., Vaissière, B. E., Cane, J. H., Steffan-Dewenter, I., Cunningham, S. A., Kremen, C., & Tscharntke, T. (2007). Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. Proceedings of the royal society B: biological sciences, 274(1608), 303-313.

9. Kremen, C., Williams, N. M., Aizen, M. A., Gemmill‐Herren, B., LeBuhn, G., Minckley, R., Packer, L., Potts, S. G., Roulston, T., Steffan-Dewenter, I., Vázquez, D. P., Winfree, R., Adams, L., Crone, E. E., Greenleaf, S. S., Keitt, T. H., Klein, A. M., Regetz, J. & Ricketts, T. H. (2007). Pollination and other ecosystem services produced by mobile organisms: a conceptual framework for the effects of land‐use change. Ecology letters, 10(4), 299-314.

10. MA. (2005). Millenium ecosystem assessment. Ecosystems and human well-being: Synthesis. Island Press, Washington, DC.

11. Maes, W. H., Heuvelmans, G., & Muys, B. (2009). Assessment of land use impact on water-related ecosystem services capturing the integrated terrestrial− aquatic system. Environmental Science & Technology, 43(19), 7324-7330.

12. Power, A. G. (2010). Ecosystem services and agriculture: tradeoffs and synergies. Philosophical transactions of the royal society B: biological sciences, 365(1554), 2959-2971.

13. Rost, S., Gerten, D., Bondeau, A., Lucht, W., Rohwer, J., & Schaphoff, S. (2008). Agricultural green and blue water consumption and its influence on the global water system. Water Resources Research, 44(9).

14. Sarapatka, B., Abrahamova, M., Cizkova, S., Dotlacil, L., Hluchy, M., Kren, J., Kuras, T., Lastuvka, Z., Lososova, Z., Pokorny, E., Pokorny, J., Pokorny, R., Salasova, A., Tkadlec, E., Tuf, I., Vacha, M., Zamecnik, V., Zeidler, M. & Zalud, Z. (2010). Agroekologie: východiska pro udržitelné zemědělské hospodaření. Bioinstitut.

15. Sarapatka, B., Urban, J., Cizkova, S., Hejduk, S., Hradil, R., Jurcik, J., Leibl, M., Matlova, V., Moudry, J., Plisek, B., Pokorny, E., Rozsypal, R., Sedlo, J., Skerik, J., Sonkova, R., Travnicek, P., Vanek, D. and Pinschof, Anton (2009). Organic agriculture. IAEI.

16. Swinton, S. M., Lupi, F., Robertson, G. P., & Hamilton, S. K. (2007). Ecosystem services and agriculture: cultivating agricultural ecosystems for diverse benefits. Ecological economics, 64(2), 245-252.

17. Weiskopf, S. R., Rubenstein, M. A., Crozier, L. G., Gaichas, S., Griffis, R., Halofsky, J. E., Hyde, K. J. W., Morelli, T. L., Morisette, J. T., Muñoz, R. C., Pershing, A. J., Peterson, D. L., Poudel, R., Staudinger, M. D., Sutton-Grier, A. E., Thompson, L., Vose, J., Weltzin, J. F. & Whyte, K. P. (2020). Climate change effects on biodiversity, ecosystems, ecosystem services, and natural resource management in the United States. Science of the Total Environment, 733, 137782.

18. Wood, S. A., Karp, D. S., DeClerck, F., Kremen, C., Naeem, S., & Palm, C. A. (2015). Functional traits in agriculture: agrobiodiversity and ecosystem services. Trends in ecology & evolution, 30(9), 531-539.

19. Zhang, W., Ricketts, T. H., Kremen, C., Carney, K., & Swinton, S. M. (2007). Ecosystem services and dis-services to agriculture. Ecological economics, 64(2), 253-260.