Совокупное 20-летнее воздействие креветочных ферм на мангровые леса северо-востока Бразилии

Мангровые леса Бразилии занимают около 11 100 км² и обеспечивают широкий спектр экосистемных услуг. Несмотря на свою важность, они являются одной из наиболее пострадавших экосистем из-за совокупного влияния изменения климата, загрязнения, а также прямого уничтожения и утраты территорий. Одним из основных факторов экологического воздействия является креветочное фермерство, которое особенно остро проявляется в засушливом регионе северо-востока Бразилии, где мангровые леса ограничены узкой полосой вдоль эфемерных эстуариев, часто подверженных многолетним засухам.

Недавние изменения в бразильском законодательстве, в частности Лесной кодекс, ослабили защиту мангровых лесов и связанных с ними экосистем «апикум» (солончаков). В северо-восточной Бразилии большинство креветочных прудов создаются не на месте самих мангровых лесов, а на прилегающих к ним «апикумах», с периодической гидрологической связью через зарегулированные каналы, позволяющие сбрасывать сточные воды. В результате основное воздействие на мангровые леса, как правило, носит косвенный характер из-за попадания загрязняющих веществ из стоков креветочных прудов и связанной с этим утраты экосистемных услуг, включая снижение первичной продуктивности, способности к накоплению углерода, устойчивости к другим экологическим стрессам, эффективности в качестве эстуарных фильтров, а также уменьшение биоразнообразия и обилия морских видов, используемых для жизнеобеспечения населения. Повреждение почвы и инфраструктура, остающаяся после вывода креветочных прудов из эксплуатации, препятствуют восстановлению мангровых лесов. Это увеличивает продолжительность ущерба и позволяет использовать деградированные территории для других видов деятельности, которые могут навсегда нарушить функционирование экосистемы. В данном обзоре мы рассматриваем несколько аспектов бума креветочного хозяйства на северо-востоке Бразилии, его особенности и последствия, а также будущее мангровых лесов в регионе с учетом изменения климата и роста бедности. Наши выводы о практике и результатах креветочного фермерства в мангровых экосистемах, вероятно, применимы к районам со схожими экологическими условиями, например, в засушливых регионах по всему миру, и особенно в странах Латинской Америки и Карибского бассейна, и наши результаты могут быть учтены для улучшения охраны и управления этими лесами, по крайней мере, в региональном масштабе.

Несмотря на небольшое снижение темпов потери лесов, главным образом в Америке, Африке и Австралии (Friess и др., 2016, 2019; Hamilton и Casey, 2016; UNEP (Программа ООН по окружающей среде), 2014; Bryan-Brown и др., 2020; Goldberg и др., 2020). В период с 2000 по 2016 год антропогенные воздействия были ответственны за 62% глобальной утраты площади мангровых лесов, при этом культивирование креветок, риса и масличной пальмы стало причиной почти половины этих глобальных потерь (Goldberg и др., 2020). Береговая эрозия (главным образом из-за повышения уровня моря и изменений речной динамики) способствовала 27% глобальных потерь (2000–2016) и является второй по значимости причиной глобальной утраты мангровых лесов (Thomas и др., 2017; Goldberg и др., 2020). К сожалению, мало внимания уделяется деградации функций мангровых лесов, таких как круговорот питательных веществ, видовой состав и распределение биомассы, что напрямую влияет на экосистемные услуги, поскольку крупномасштабный мониторинг с использованием методов дистанционного зондирования редко применим, а полевые наблюдения требуют относительно длительных периодов мониторинга для охвата естественной изменчивости экологических процессов (Sanyal и др., 2020).

По-прежнему существует большой пробел в знаниях о геохимических и биогеохимических реакциях мангровых лесов на факторы деградации (Lourenço и др., 2020). Подходы, учитывающие континуум суша-океан, а также вовлеченные процессы переноса, все еще редки и в основном представляют собой краткосрочные анализы. Кроме того, долгосрочные исследования, охватывающие большие географические масштабы, редки и находятся под угрозой из-за экономической нестабильности финансирования науки в нескольких странах, где расположены мангровые леса на тропических побережьях мира (Lacerda и др., 2020). Особый интерес представляют исследования, оценивающие антропогенное влияние на взаимодействие между водосборными бассейнами и интерфейсом континент-океан, а также воздействие на экосистемные услуги, направленные на понимание последствий глобальных изменений для функционирования экосистем, сохранения и устойчивого развития, уязвимости интерфейса континент-океан и угроз для общества через продовольственную безопасность. Реакция мангровых экосистем на факторы деградации часто более интенсивна и заметна в экстремальных условиях, поэтому береговые линии засушливых регионов являются идеальными местами для таких исследований.

Бразилия обладает третьим по величине распространением мангровых лесов в мире. Оценки общей площади варьируются на 30%: 9 627 км² (Giri и др., 2011), 9 940 км² (Diniz и др., 2019), 10 123 км² (Продовольственная и сельскохозяйственная организация [FAO], 2007), 13 626 км² (Lacerda, 2002) и 13 989 км² (Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio], 2018). Bunting и др. (2018) предложили 11 072 км² как более надежную цифру, основанную на детальной методологии и недавних базах данных. Северо-восточное побережье, граничащее с засушливым внутренним регионом, простирается примерно от 2,7° ю.ш. до 9,1° ю.ш. и от 41,5° з.д. до 36,5° з.д., в пределах региона «Крупная морская экосистема северо-востока Бразилии», под климатом Bs (полузасушливый). Подробности биологии, геологии, геоморфологии и океанографии этого сектора бразильского побережья можно найти в работах Ekau и Knoppers (1999); Knoppers и др. (1999). Регион содержит около 690 км² мангровых лесов, что составляет около 7% от общей площади мангровых лесов Бразилии (Рисунок 1), расположенных на низменных прибрежных равнинах, которые предоставляют важные экологические услуги для прибрежного населения (Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio], 2018; Diniz и др., 2019). Из-за географического положения, полузасушливого климата и низкого стока с суши к интерфейсу континент-океан, мангровые леса в этом регионе уже испытывают периодический экологический стресс от естественных факторов, включая низкое годовое количество осадков, продолжительные засухи и измененную соленость (Marengo и др., 2018). Таким образом, они особенно чувствительны к антропогенным воздействиям как глобального (например, повышение уровня моря; снижение годового количества осадков) (Godoy и Lacerda, 2015; Ward и др., 2016b; Ward и Lacerda, 2021), так и регионального характера (например, строительство плотин; утилизация отходов) (Godoy и др., 2018; Loureiro и de Oliveira, 2019). Например, сочетание низкого континентального стока, строительства речных плотин, повышения уровня моря и соленой интрузии приводит к миграции мангровых лесов вглубь суши в большинстве засушливых регионов мира (Ward и Lacerda, 2021).

РИСУНОК 1  Распределение мангровых лесов вдоль северо-востока Бразилии. Мангровые леса засушливого побережья, где создано большинство аквакультурных хозяйств, показаны красным цветом. Карта изменена по данным Maia и др. (2006), Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio] (2018).

Расширение мангровых лесов вглубь суши наблюдалось в большинстве эстуариев вдоль засушливых береговых линий и характерно для северо-восточного побережья Бразилии, что представляет собой наиболее важную адаптацию к изменению климата и региональным экологическим изменениям, при этом требует наличия большой буферной зоны вдоль границы мангровых лесов и суши (Godoy и Lacerda, 2015; Ferreira и Lacerda, 2016). Поэтому антропогенная деятельность в этих районах, такая как расширение городов и туризма, сельское хозяйство и аквакультура, может создавать серьезные ограничения для адаптации мангровых лесов и даже для их выживания в этом регионе.

Бразилия установила Лесной кодекс в 1965 году, который не только рассматривал мангровые леса как полностью охраняемые территории, но также включал обширные пространства солончаков, местно известных как «апикумы», в качестве неотъемлемых частей экосистемы мангровых лесов. Эти солончаки простираются до максимального влияния приливов или крайних пределов соленой интрузии. Кроме того, прибрежные водно-болотные угодья северо-востока подвержены длительным засушливым сезонам и продолжительным многолетним засухам (Marengo и др., 2018), что облегчает интерпретацию со стороны застройщиков и местных властей как постоянно сухих местообитаний, не учитывая естественную, широкую временную изменчивость уровня воды как неотъемлемый атрибут системы. Этот взгляд, к сожалению, привел к пересмотру Лесного кодекса 1965 года под давлением производственных секторов на федеральные законодательные органы. Этот пересмотр открыл большую часть этих равнинных территорий для аквакультуры и развития инфраструктуры. В пределах северо-восточного региона эта «вновь открытая для развития» площадь может достигать более 6 000 км² (Ferreira и Lacerda, 2016). Кроме того, пересмотр старого Лесного кодекса также разрешил вырубку лесов в проектах, объявленных «общественной полезностью» или «социальным интересом», даже на территориях постоянной охраны, таких как мангровые леса (Oliveira-Filho и др., 2016). Дальнейшие отступления в сохранении мангровых лесов были инициированы недавно бразильским правительством (Bernardino и др., 2021), отменившим более широкий спектр защитных правовых норм, хотя это было приостановлено судебным решением.

Из-за усиления аридизации, вызванной уменьшением годового количества осадков и продолжительными периодами засухи, связанными с изменением климата (Marengo и др., 2018), растет давление на ресурсы пресной воды, усугубляемое усилением человеческой деятельности. Этот спрос требует большего количества плотин и более крупных водохранилищ, которые усугубили ускоренное повышение уровня моря (Межправительственная группа экспертов по изменению климата [IPCC], 2019) и приведут к быстро меняющемуся интерфейсу суша-море, где эффекты от антропогенного вмешательства максимальны. Поэтому конфликты между сохранением мангровых лесов и хозяйственным освоением солончаков, вероятно, скоро обострятся на этом засушливом участке северо-восточного побережья Бразилии, особенно в связи с креветочным фермерством, из-за ускоренных темпов его развития в регионе. Также растет обеспокоенность тем, что эти новые зоны эксплуатации могут продвинуться в мангровые леса северной Бразилии, где расположено около 70% мангровых лесов страны, включая крупнейшую непрерывную полосу мангровых лесов на планете. Это вызывает глобальную озабоченность по поводу их сохранения. Сходные временные тенденции, практики и результаты креветочного фермерства наблюдались в бесчисленных мангровых лесах по всему миру, поэтому наши выводы могут рассматриваться в глобальном масштабе для мониторинга эстуарных вод и улучшения сохранения и управления мангровыми лесами.

Эта обзорная статья предоставляет синтез воздействия аквакультуры на предоставление экосистемных услуг и экологическое состояние связанных местообитаний мангровых лесов в северо-восточной Бразилии, обеспечивая обзор существующей литературы с акцентом на засушливые регионы через подход, основанный на экспертных оценках. Была проявлена осторожность, чтобы избежать нерецензируемых публикаций, а также общих публикаций о воздействии на окружающую среду на мангровые леса, не подтвержденных полевыми данными и наблюдениями. Для конкретного случая эстуария Жагуарибе, крупнейшей единой площади креветочного фермерства в Бразилии, где было построено более 3,34 км² креветочных прудов. Мы обновили информацию дистанционного зондирования, чтобы создать новую карту эволюции мангровых лесов и креветочных ферм в этом районе с 1992 по 2010 год, когда расширение аквакультуры было максимальным, чтобы показать слабую связь между увеличением площади креветочных ферм и сокращением распространения мангровых лесов. Карта основана на изображениях Landsat 5 с пространственным разрешением 30 м. Изображения получены из Бразильского национального института космических исследований (INPE). Использованная проекция — универсальная поперечная проекция Меркатора (UTM), с привязкой к горизонтальной геодезической системе координат SIRGAS 2000. Изображения были геопривязаны с использованием постоянных опорных точек, а среднеквадратичная ошибка геообработки составила менее 10 м. Векторизация изображений выполнялась в ArcGIS 10 с использованием методологии контролируемой классификации попиксельно. Мы предполагаем, что скорее косвенные воздействия на функционирование экосистемы, чем прямые воздействия на мангровые леса путем вырубки и преобразования, в настоящее время более значительны, по крайней мере, в полузасушливом климате.

Расширение креветочного фермерства в северо-восточной Бразилии

Тихоокеанская белая креветка Litopenaeus vannamei (Boone) является наиболее распространенным видом, используемым в креветочном фермерстве в регионе Латинской Америки и Карибского бассейна (LA&C). Хотя в прошлом веке эта деятельность имела меньшее экологическое значение для мангровых лесов на большей части континента, за исключением Эквадора, по сравнению с другими антропогенными факторами, аквакультура креветок резко возросла за последние три десятилетия. С нескольких стран-производителей в 1990 году до 22 из 36 стран региона стали значительными производителями к 2017 году. Общее годовое производство в регионе и площадь прудов увеличились с примерно 86 000 т и 25 000 га в 1990 году до более 766 000 т и около 200 000 га соответственно к 2017 году (Продовольственная и сельскохозяйственная организация [FAO], 2019). Этот рост ∼ 20% в год привел к тому, что аквакультура креветок стала основным фактором воздействия на окружающую среду на мангровые леса LA&C (Lacerda и др., 2019). Кроме того, эта глобализированная система аквакультурного производства является энергоемкой, оказывает давление на местные экосистемы и, в целом, сильно зависит от морского промыслового рыболовства для производства аквакормов (Ahmed и Thompson, 2019). Поэтому, вместо поддержки устойчивого развития, аквакультура креветок во многих ситуациях усиливает экологическую деградацию, фокусируясь на производстве высокоценного товара, основанного на производственно-интенсивных системах (Longo и др., 2013).

За последние три десятилетия в Бразилии, как и в более широком регионе LA&C, аквакультура L. vannamei расширилась с нескольких гектаров в 1990 году до почти 20 000 га в 2018 году. Она распространена по нескольким прибрежным штатам, но северо-восточный регион соответствует 98% общего производства креветок в стране с 19 845 гектарами действующих прудов в 2018 году. Таким образом, засушливый прибрежный регион, рассмотренный здесь, соответствует почти всей площади креветочных прудов страны. Последние ежегодные статистические данные по производству для северо-восточного региона достигли 70 500 т в 2015 году, но снизились до 45 500 т в 2018 году (Бразильский институт географии и статистики [IBGE], 2018). Это снижение было в основном вызвано смертностью из-за вирусных заболеваний (Бразильская ассоциация креветководов [ABCC], 2017; Carvalho и Martins, 2017). Более свежие оценки предполагают общую площадь и производство в 2020 году около 30 000 га и 110 000 т (Freitas и др., 2017; Rocha, 2019), но эти цифры отличаются высокой недостоверностью.

В северо-восточной Бразилии, в годы пикового производства, доходы от экспорта достигали 240–270 миллионов долларов США, что делало креветочное хозяйство чрезвычайно прибыльной деятельностью, уступающей только сахарному тростнику и превосходящей традиционные культуры, такие как кешью и орошаемое плодоводство (Costa и Sampaio, 2004; Sá и др., 2013). Утверждается, что производственная цепочка интенсивной аквакультуры креветок может создавать от 1,8 до 3,7 рабочих мест на гектар, что сопоставимо с потребностями в рабочей силе сектора орошаемого плодоводства (Costa и Sampaio, 2004), но часто может быть ниже (0,6 рабочих мест на гектар) (Monteiro и др., 2016). Фермы в штате Риу-Гранди-ду-Норти имеют уровень 0,5 постоянных рабочих мест на гектар до 1 рабочего места на гектар во время сезонных сборов урожая (личное сообщение). Действительно, в более чем 75% бразильских ферм (размером <10 га) более 41% занятости носит сезонный характер, а в экстенсивных средних и крупных фермах установленная инфраструктура требует меньше рабочих (Costa и Sampaio, 2004; Министерство рыболовства и сельского хозяйства [MPA], 2013). Хотя в некоторых муниципалитетах аквакультурная деятельность может вносить вклад в муниципальные доходы, в целом этот вклад в основном косвенный и освобожден от налогов (Sampaio и др., 2005, 2008). В нескольких штатах тарифы за высокое водопользование этой деятельностью крайне низки, включая фермы, расположенные в районах с хронической нехваткой воды, таких как полузасушливое северо-восточное побережье (Monteiro и др., 2016). Вклад креветочного фермерства в рост муниципального ВВП (Sampaio и др., 2005, 2008) не обязательно означает прямое трудоустройство или развитие, поскольку рост ВВП не является хорошим показателем развития (Daly, 2005; Jackson, 2009). Некоторые высокие уровни производительности 30 т га⁻¹ год⁻¹ (значительно выше среднего по стране 2,56 т га⁻¹ год⁻¹, однако) (Tahim и Araújo Junior, 2014; Oliveira и Neto, 2019; Rocha, 2019) могут генерировать (частный) доход, оцениваемый более чем в 120 000 долларов США га⁻¹ год⁻¹ (местная стоимость креветок в 2019 году), в то время как совокупный ущерб окружающей среде (воздуху, почве, воде, биоте и ландшафту) может достигать около 4,2 и 4,6 миллионов долларов США га⁻¹ (Ferreira и Lacerda, 2016), главным образом из-за высокого углеродного (C) следа вследствие вырубки мангровых лесов (Belettini и др., 2018; Ferreira и др., 2019; Nóbrega и др., 2019). Потенциальные выбросы C от преобразования мангровых лесов в креветочные пруды в северо-восточной Бразилии чрезвычайно значительны, примерно 413 ± 94 МгC га⁻¹ (Kauffman и др., 2018). Однако на данный момент хорошо отработанная технология и постоянно растущий рыночный прогноз спроса на креветки позволяют предположить, что аквакультурная деятельность в северо-восточной Бразилии будет продолжаться.

Воздействие на покрытие мангровых лесов

В глобальном масштабе аквакультура является значительным фактором обезлесения мангровых лесов (Friess и др., 2019). Однако вдоль северо-восточного побережья Бразилии аквакультура креветок является скорее фактором деградации, ответственным за неблагоприятное воздействие на функционирование мангровых лесов через избыточное поступление питательных веществ (Sá и др., 2013; Marins и др., 2020), эрозию окраинных мангровых лесов (Godoy и др., 2018) и, в меньшей степени, незаконную вырубку и преобразование мангровых лесов в креветочные пруды (Ferreira и Lacerda, 2016).

От 8% (Maia и др., 2006) до 10,5% (Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio], 2018) от общей площади креветочных прудов приходится на вырубку мангровых лесов. Неизвестная часть мангрового покрова была утрачена из-за прокладки каналов, изменений гидродинамики прибрежных равнин и седиментации/эрозии приливных ручьев и берегов рек. Поскольку поправка к Лесному кодексу не требует планирования вывода из эксплуатации креветочных ферм, многие пруды, выведенные из эксплуатации на северо-востоке из-за болезней и экономических кризисов, переживают новую волну преобразований. Заброшенные креветочные фермы превращаются в пастбища для крупного рогатого скота, соляные пруды, и расширяется человеческое заселение, а не восстановление первоначального мангрового покрова. Это ускоряет деградацию почвы и может в конечном итоге способствовать дальнейшему расширению за счет остатков мангровых лесов (Nunes и др., 2011).

Засушливое северо-восточное побережье имеет менее 10% от общей площади мангровых лесов в Бразилии (Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio], 2018). Поэтому, хотя только небольшая площадь мангровых лесов северо-востока была непосредственно преобразована в аквакультурные пруды (Maia и др., 2006; Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio], 2018), эта потеря лесов пропорционально более значительна, чем в других мангровых регионах. Более того, прибрежные воды вдоль засушливого региона являются высокоолиготрофными, и большая часть продуктивности зависит от потоков питательных веществ с континента. Местное кустарное рыболовство, представляющее около 90% общего улова региона, в основном основано на видах, ассоциированных с мангровыми лесами, таких как крабы и устрицы, и других видах, зависящих от мангровых лесов для размножения, выращивания молоди и защиты, в основном рыбы. Действительно, один гектар сохранившихся мангровых лесов вмещает около 5,1 т мангрового краба Ucides cordatus и дает около 20 т биомассы животных в год, включая рыб, моллюсков и ракообразных (Бразильский институт окружающей среды [IBAMA] и Северо-восточный центр исследований и сохранения морского биоразнообразия [CEPENE], 1994; Rocha Junior, 2011). Этот доступный источник пищи имеет большое значение для малообеспеченных семей в регионе, одних из беднейших в стране. Конфликты между аквакультурой и кустарными рыбаками стали частыми во всем регионе.

Тематическое исследование в эстуарии Сан-Франсиску, основанное на восприятии местными традиционными рыбаками причин наблюдаемого снижения местного рыболовства, зависящего от мангровых лесов, показало, что около 90% респондентов предположили, что основной причиной наблюдаемого снижения улова было увеличение числа рыбаков, работающих в этом районе. Вторым по значимости воздействием, отмеченным 60% респондентов, было признано креветочное фермерство. Только 13% респондентов предположили, что увеличение креветочных ферм является возможным решением для снижения кустарного рыболовства (Santos и др., 2017).

Нижний эстуарий реки Жагуарибе имеет наибольшую концентрацию аквакультурной деятельности в северо-восточной Бразилии. В период с 1992 по 2010 год общая площадь креветочных прудов увеличилась с 230 га в 1992 году до почти 21 600 га в 2010 году (Рисунок 2). Первоначальный мангровый покров в 700 га уменьшился на 210 га за тот же период, но общая площадь мангровых лесов в этом эстуарии увеличилась на 240 га за тот же период из-за расширения на бывшие илистые/песчаные равнины в результате изменений в водосборном бассейне под влиянием глобальных и региональных факторов (Godoy и Lacerda, 2014; Godoy и др., 2018). Это различие в площади мангровых лесов не является результатом прямого преобразования, как видно в эстуарии Потенжи (Рисунок 3), а является следствием косвенной гибели деревьев из-за гидрологических изменений, вызванных строительством прудов и прокладкой каналов для притока и оттока воды. Расширение мангровых лесов, связанное с изменением климата и строительством плотин на реках, частично компенсировало это сокращение площади (Godoy и Lacerda, 2015; Lacerda и др., 2020).

РИСУНОК 2  Эволюция площадей мангровых лесов и креветочных ферм в эстуарии реки Жагуарибе, крупнейшей концентрации аквакультурной деятельности в Бразилии, в период с 1992 по 2010 год, когда происходило наибольшее расширение этой деятельности.

РИСУНОК 3  Крупные расчищенные участки мангровых лесов под креветочные фермы в эстуарии Потенжи, штат Риу-Гранди-ду-Норти (северо-восток Бразилии). Мангровый остров в центре справа на изображении был почти полностью преобразован в пруды.

В северо-восточной Бразилии основные воздействия аквакультуры креветок на покров мангровых лесов являются косвенными, в отличие от прямого преобразования, более типичного для других мангровых регионов. Недавний обзор воздействий на окружающую среду, связанных с аквакультурой в Мексике, преимущественно также в полузасушливом климате, подчеркнул значимость косвенных воздействий, в основном от сточных вод, изменяющих экологические характеристики (Sosa-Villalobos и др., 2016). Hong и др. (2019) использовали многолетние данные Landsat за 30-летний период с 1988 по 2018 год, чтобы выявить уменьшение на 4 980 га густых мангровых лесов (около 90% от первоначальной залесенной площади) и уменьшение на 7 816 га разреженных мангровых лесов (около 55% от первоначальной залесенной площади), связанное с увеличением на 150 720 га (5 024 га в год) креветочных прудов в юго-восточной дельте реки Меконг во Вьетнаме. В Малайзии около 11% густых мангровых лесов и 21% увеличение илистых отмелей были утрачены в период с 1989 по 2017 год вдоль побережья Тумпат-Келантан после расширения креветочных ферм в регионе (Rasid и др., 2019).

Глобальное исследование воздействия аквакультуры креветок на мангровые леса (Hamilton, 2013) показало, что прямая вырубка мангровых лесов в Бразилии привела к потерям около 13% от общей площади, что соответствует цифрам, обсуждавшимся выше, основанным на Maia и др. (2006), Институт сохранения биоразнообразия Шику Мендеса [ICMBio] (2018). Напротив, в среднем 29,9% мангровых лесов Юго-Восточной Азии были преобразованы в аквакультурные пруды с 2001 года, с большими вариациями между разными странами (Murdiyarso и др., 2015; Richards и Friess, 2016). Потери площади в Бразилии в целом сопоставимы с Бангладеш (7%) и Индией (4%), но значительно ниже прямых показателей преобразования, наблюдаемых во Вьетнаме (53%), Индонезии (48%), Китае и Эквадоре (40%) и Таиланде (19%). Временной интервал, используемый в исследовании, варьировался от страны к стране и обычно основывался на первом появлении крупномасштабной коммерческой аквакультуры. Исследование показало 51,9% потерь глобальной площади мангровых лесов в течение анализируемого периода и оценило, что коммерческая аквакультура составила 28% от общих потерь мангровых лесов (544 000 га).

Изменение функционирования мангровых лесов

Хотя это и не так заметно, как преобразование лесов, изменения в функционировании мангровых лесов, связанные с креветочным фермерством, описываются реже, особенно в полузасушливых мангровых лесах, где креветочное фермерство является сильным фактором экологических изменений, а также регионально важной экономической деятельностью (Queiroz и др., 2020). Основные изменения, связанные с креветочным фермерством, касаются распределения биомассы, архитектуры леса и его здоровья (Alatorre и др., 2016; Datta и Deb, 2017), видового состава, круговорота и минерализации питательных веществ (Molnar и др., 2013; Nóbrega и др., 2013; Queiroz и др., 2020), накопления питательных веществ (Marins и др., 2020; Pérez и др., 2020; Queiroz и др., 2020) и запасов углерода (Suárez-Abelenda и др., 2013; Ahmed и др., 2017; Nóbrega и др., 2019; Tian и др., 2019). Влияние креветочного фермерства на растительную активность в мангровых лесах исследовалось путем прямых измерений экологических переменных или косвенно через временные ряды нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI). Основой NDVI является количественная оценка количества отраженного солнечного света на уровне полога, контролируемого свойствами пигментов, воды и углерода. Здоровая растительность поглощает солнечный свет и отражает его обратно (Davaasuren и Meesters, 2012; Villoslada и др., 2020). Поэтому NDVI в целом сравнивает фотосинтетическую активность и может применяться в пространственных или временных масштабах для мониторинга структуры растительности, фенологии и биофизики (Wang и др., 2004), позволяя отслеживать большие участки мангровых лесов.

Alatorre и др. (2016) показали пространственную взаимосвязь между зонами наибольших потерь мангровых лесов и районами с большим распространением креветочных ферм в Калифорнийском заливе в период с 1990 по 2010 год. Более 30% процентов от общего покрова мангровых лесов показали снижение NDVI за этот период, связанное с деградацией полога. Аналогично, на северо-восточном побережье Бразилии Marins и др. (2020) сравнили NDVI и скорости накопления P в двух эстуариях с разной интенсивностью креветочного фермерства. Снижение NDVI было очевидным в мангровых лесах, принимающих сточные воды от крупнейшей площади прудов. Кроме того, NDVI снижается с той же скоростью, что и увеличение площади прудов. Сравнение структуры полога мангровых лесов в 2003 году с 2017 годом в реке Жагуарибе, месте исследования Marins и др. (2020), подробно представлено в Дополнительных рисунках 1, 2. Произошло 15%-ное снижение NDVI с 0,78 в 2003 году до 0,65 в 2008 году после увеличения площади креветочных прудов с 340 га до 1600 га. NDVI снизился до 0,2 и ниже в 2017 году, когда площадь креветочных ферм, расположенных в лесном водосборном бассейне, увеличилась в 10 раз до примерно 3400 га. Интересно отметить, что не было явного преобразования мангровых лесов в креветочные пруды, но занятие приливных равнин за мангровыми лесами, по-видимому, повлияло на гидрологические процессы, что привело к ухудшению здоровья мангровой окраины (Дополнительный рисунок 1). К сожалению, это снижение здоровья не учитывается как потеря площади мангровых лесов, сообщаемая в литературе, что позволяет предположить, что более чем 8–10% потерь мангровых лесов относительно площади креветочных прудов, обычно признаваемых преобразованными, страдают от гидрологических изменений, вызванных установкой прудов в этом регионе. Учитывая эти результаты и участки с NDVI < 0,1 (Дополнительный рисунок 2), буквально эквивалентные голой почве, от 9,6 до 14,4% местных мангровых лесов были значительно затронуты аквакультурой креветок.

Динамика питательных веществ и эвтрофикация

Эвтрофикация, то есть воздействие избыточных питательных веществ на прибрежные воды, является серьезным антропогенным явлением и связана со сбросом аквакультурных сточных вод в различных районах мира (Herbeck и др., 2013; Nóbrega и др., 2013). В северо-восточной Бразилии основными антропогенными факторами прибрежной эвтрофикации являются сточные воды в столичных районах, а также сельское хозяйство/аквакультура, животноводство и производство креветок в сельских районах. Поскольку аквакультура имеет значительно более высокие коэффициенты выбросов основных питательных веществ, чем другие виды деятельности в сельских районах (Таблица 1), и сточные воды сбрасываются непосредственно в эстуарии или прибрежные районы (Lacerda и др., 2019), везде, где существуют значительные площади прудов, интенсивные сточные воды аквакультуры креветок являются наиболее важным фактором эвтрофикации. Несмотря на высокие коэффициенты выбросов, отмеченные на креветочных фермах северо-восточной Бразилии, они все еще находятся в нижнем диапазоне по сравнению с другими важными производителями, использующими интенсивные процессы культивирования. Например, выбросы N и P от интенсивной аквакультуры креветок на Хайнане, Китай, примерно в 10 раз выше значений, сообщаемых для северо-восточной Бразилии (31,9 и 1,3 т км⁻² год⁻¹ соответственно), как и у других крупных азиатских производителей (Herbeck и др., 2013).

ТАБЛИЦА 1  Коэффициенты выбросов и общий годовой выброс питательных веществ (т км⁻² год⁻¹) и металлов (кг км⁻² год⁻¹) от аквакультуры креветок в северо-восточной Бразилии, по данным Lacerda и др. (2006a, b), Lacerda и др. (2011), Sá и др. (2013), León-Cañedo и др. (2017).

Относительно мало информации о коэффициентах выбросов от аквакультурной практики, поэтому сравнительные цифры между северо-восточной Бразилией и Китаем следует воспринимать с осторожностью. Однако в Латинской Америке и Карибском бассейне культивируемые виды и технологические пакеты практически одинаковы. Кроме того, как упоминалось ранее, большая часть аквакультуры креветок в регионе осуществляется в полузасушливом климате. Поэтому коэффициенты выбросов, оцененные для северо-восточной Бразилии (Таблица 1), могут использоваться для расчета нагрузок выбросов на региональном уровне и могут быть значимыми для глобальной оценки относительного вклада стоков креветочных ферм в прибрежные потоки питательных веществ (Lacerda и др., 2006a, b).

Высокая реакционная способность стоков креветочных прудов по сравнению с сельским хозяйством и животноводством способствует быстрой эвтрофикации. Например, в эстуарии Жагуарибе, крупном районе производства креветок в штате Сеара, антропогенные выбросы P увеличились на 30% до 43,9 т год⁻¹ в период с 2001 по 2006 год после расширения креветочных ферм (Marins и др., 2011). Дальнейшее расширение местных ферм увеличило выбросы до 69 т год⁻¹ в 2013 году (Marins и др., 2020), что составляет более 60% от общего объема выбросов P в нижний бассейн Жагуарибе. Цветение водорослей теперь часто наблюдается в этом эстуарии (Рисунок 4).

РИСУНОК 4  Обширное цветение водорослей, вызванное избытком питательных веществ из стоков креветочных ферм в эстуарии реки Жагуарибе, северо-восток Бразилии.

Помимо провоцирования эвтрофикации, стоки креветочных ферм также влияют на мангровые леса, снижая способность экосистемы удерживать питательные вещества (Barcellos и др., 2019; Marins и др., 2020) и могут увеличивать потери запасов углерода в мангровых лесах. Снижение способности к накоплению C в почвах мангровых лесов частично связано с увеличением разложения органического вещества бактериальным сообществом, питающимся богатыми питательными веществами стоками аквакультуры, и снижением пиритизации из-за увеличения концентрации сильных электронных акцепторов, таких как нитраты, которые также обогащены в стоках креветочных ферм (Suárez-Abelenda и др., 2013). К сожалению, то, как эта величина соотносится с потерями от прямого преобразования мангровых лесов в креветочные пруды (58–82% запасов углерода экосистемы) (Kauffman и др., 2018), все еще не поддается учету.

Сравнение двух эстуариев в Бразилии, принимающих стоки из городских источников и от креветочных ферм, с нетронутым участком, показало, что стоки креветочных ферм оказывают более сильное воздействие на мангровые леса, чем городские сточные воды. Основной причиной различия в степени воздействия является более высокая реакционная способность форм P из стоков креветочных ферм, которые более обогащены обменным и растворимым P. Формы P в мангровых лесах, принимающих сточные воды, преимущественно представлены органическим P, оксидным P и P, связанным с глиной/Al (Barcellos и др., 2019).

Мангровые леса, как и другая приливная растительность водно-болотных угодий, могут снижать воздействие поступающих с суши нагрузок питательных веществ путем их накопления в почве и биомассе (Ward и др., 2016a; Lima и др., 2020; Valiela и др., 2020). Однако существует критический уровень нагрузки питательными веществами, что означает наличие четкого порога для этой фильтрующей способности мангровых лесов (Valiela и Cole, 2002). В северо-восточной Бразилии оценка приливного обмена взвешенными веществами (TSS), общим P (TP), растворимым реакционноспособным P (SRP) и частицами P (Part-P) показала, что удержание P варьируется в зависимости от величины стоков креветочных ферм. На участке, принимающем стоки от почти 3000 га креветочных прудов, достигающих от 1,2 до 5,2 кг час⁻¹ общего P, местные мангровые леса могли удерживать 40%, 45%, 47% и 70% от TSS, TP, SRP и Part-P соответственно от входящего высокого приливного потока. Однако на другом участке, принимающем P только от 10 га прудов (0,22 кг час⁻¹), приливные балансы показали значительно более высокое относительное удержание общего притока — более 92% от общего приливного поступления TSS и всех фракций P. Эти результаты позволяют предположить, что способность мангровых лесов к накоплению P значительно снижается с увеличением поступления питательных веществ, и это ограничивает потенциал мангровых лесов действовать как естественный барьер для переноса питательных веществ (Marins и др., 2020).

Аналогичные результаты были получены Queiroz и др. (2020) относительно динамики азота (N) в осадках из мангровых лесов, затронутых стоками креветочных прудов в эстуарии Жагуарибе, штат Сеара. Приливной баланс N через ручьи показал, что только 30% минерализованного N остается в осадке, тогда как 70% растворялось в приливных водах. Поэтому минерализация N может вызывать эвтрофикацию, увеличивая биодоступность неорганического N в мангровых лесах, получающих богатые N стоки из аквакультуры, вызывая увеличение первичной продуктивности.

Элементные соотношения питательных веществ в осадках мангровых лесов также сильно подвергались влиянию стоков креветочных прудов. Общее содержание N (13%) и соотношение C:N (9,6) были значительно выше в осадках ниже по течению от креветочных прудов, чем в осадках выше по течению (TN = 3%, C:N = 4,2). Одновременный анализ аквакормов, используемых на местных креветочных фермах, также показал высокое соотношение C:N (8,0) и общее содержание N (5%) (Zocatelli и др., 2007). Распределение фосфора (P) также подвержено влиянию стоков. Концентрации растворенного P (3,1 мкМ и 5,6 мкМ) и частиц P (2,1–6,5 мкМ и 1,3–11,9 мкМ) в приливных ручьях мангровых лесов, принимающих стоки креветочных ферм, значительно выше, чем концентрации, наблюдаемые в водах мангровых ручьев, не принимающих аквакультурные стоки, где средние концентрации растворенного P (0,5 мкМ) и частиц P (4,1 мкМ) были в 8 и 1,5 раза ниже соответственно (Marins и др., 2020).

Аналогичные результаты, показывающие увеличение содержания питательных веществ и изменение элементных соотношений, связанных с креветочным фермерством, были зарегистрированы в других районах мира. В осадках леса Kandelia obovata вдоль эстуария реки Цзюлун в Фуцзяни, Китай, было показано, что стоки креветочных прудов с ферм 8-летней давности увеличили содержание TOC и TP в почве, внося от 30,0 до 33,6% от общего TOC в поверхностных осадках мангровых лесов (глубина 0–10 см) (Tian и др., 2019).

Воздействие потерь C из мангровых лесов, связанных с преобразованием в аквакультуру креветок, включает удаление надземной и подземной биомассы, потерю органического C в почве и снижение удержания и секвестрации из-за изменений гидрологического режима и удержания аллохтонного C в результате как этого, так и удаления растительного полога (например, периодически затапливаемых корней и связанных с ними эпифитов). Фактически, Arifanti и др. (2019) предположили, что преобразование в аквакультуру может привести к потерям C, эквивалентным 226 годам накопления. Не до конца ясно, как мангровые леса будут реагировать на меры по восстановлению после прекращения аквакультуры. Некоторые исследования показали, что после восстановления мангровых лесов происходит быстрое увеличение накопления органического вещества в почве (Lunstrum и Chen, 2014; Osland и др., 2020), а также надземной и подземной биомассы (Charles и др., 2020). Однако это будет зависеть от гидрологического режима, микроклимата поверхности почвы, уровней неорганического и органического загрязнения, относительных пространственно-временных масштабов изменения растительности мангровых лесов, солонцеватости и источников органического вещества (рекальцитрантного или лабильного) (Suárez-Abelenda и др., 2013; Tran и др., 2015; Celis-Hernandez и др., 2020; Charles и др., 2020).

Восстановленные мангровые леса в засушливых климатических зонах обычно накапливают C в биомассе в 10 раз медленнее, чем эквивалентные участки в тропических зонах с высоким количеством осадков (Sasmito и др., 2019). Однако, учитывая обычно низкую биомассу прибрежной растительности в полузасушливом климате, часто ограниченную мангровыми лесами, относительно более низкое накопление C все еще может быть значимым на региональном уровне. Как было отмечено для многих различных регионов, таких как побережье Мексиканского залива (Sheppard и др., 2010; Saderne и др., 2018); Восточная Африка (Benson и др., 2017); Тихий океан (Alatorre и др., 2016); и Карибские побережья Мексики (Adame и др., 2013).

Наибольшее воздействие аквакультуры на запасы C в мангровых лесах происходит через потери органического вещества почвы из верхних горизонтов при формировании прудов, где хранится основная часть C (например, верхний 1-метровый слой почвы, богатый органическим веществом) (Kauffman и др., 2018). Kauffman и др. (2018) оценили, что 67% органического C в почве хранится в верхнем 1 м в мангровых лесах полузасушливого северо-востока Бразилии, и что потери C из почвы, вероятно, составляют 81% от C, потерянного после преобразования в аквакультуру. Хотя креветочные пруды начинают накапливать C в своих почвах после преобразования, это количество существенно меньше, чем на соседних участках мангровых лесов, из-за снижения плотности C в почвах, а также снижения скоростей накопления (Eid и др., 2019). Преобразование в аквакультуру способствует более высоким потерям C (72 ± 44 Мг C га⁻¹ или 83% ± 37%) в надземной и подземной биомассе мангровых лесов, тогда как заброшенные пруды продолжают выделять органический C в почве и парниковые газы непрерывно как через интерфейсы почва-вода, так и почва-воздух. Восстановление уровней биомассы в целом длится около 40 лет, но восстановление почвенных уровней C занимает больше времени (Sasmito и др., 2019). Было высказано предположение, что мангровые леса могут терять до 70% своего C при преобразовании в аквакультуру, хотя там, где поддерживается соответствующая гидрологическая связность, может происходить естественное восстановление мангровых лесов вместе с сопутствующим восстановлением запасов углерода с течением времени (Matsui и др., 2012; Elwin и др., 2019). Nam и др. (2016) предполагают, что там, где гидрологическая связность поддерживается, вряд ли будет существенная разница в накоплении углерода или запасах между посаженными и естественными участками восстановления, что важно, учитывая растущее признание этой жизненно важной экосистемной услуги для смягчения последствий изменения климата. Однако там, где гидрологическая связность не восстановлена должным образом, вероятно, креветочные пруды превратятся в лишенные растительности илистые/песчаные равнины, которые обычно содержат меньше органического углерода в почве и ограниченную соответствующую биомассу по сравнению с мангровыми лесами (Lunstrum и Chen, 2014).

Микроэлементы, поступающие от креветочного фермерства

Высокая продуктивность прудов зависит от больших количеств аквакормов и удобрений для стимулирования производства и сильной аэрации прудов для предотвращения истощения кислорода. В результате сточные воды обогащены питательными веществами и органическим веществом от избыточных удобрений, аквакормов, экдизиса и взвешенных веществ из-за эрозии стенок прудов аэраторами (Lacerda и др., 2006a). Из-за больших количеств используемых аквакормов примеси, присутствующие в них, а также в других материалах (например, удобрениях, извести и хлоридах), такие как микроэлементы, могут также накапливаться в среде прудов и, таким образом, присутствовать в сточных водах (Boyd и Massaut, 1999; Chou и др., 2002; Lacerda и др., 2009, 2011). Некоторые микроэлементы, такие как Cu и Hg, коэффициенты выбросов которых особенно высоки по сравнению с другими антропогенными источниками (Таблица 1), имеют экологическое значение и представляют дополнительную экологическую угрозу. Другим микроэлементом, имеющим экологическое значение, является Zn, который также, как было показано, подвержен влиянию стоков креветочных прудов (Silva и др., 2001) и, по-видимому, имеет высокие коэффициенты выбросов (León-Cañedo и др., 2017). К сожалению, единственное исследование, известное нам, которое анализировало Zn в мангровых лесах северо-востока Бразилии, показало увеличение концентраций Zn в устрицах и осадках ниже по течению от выпусков стоков креветочных ферм (Silva и др., 2001).

В Таблице 2 обобщены концентрации Hg и Cu в аквакормах и других продуктах, используемых в интенсивной аквакультуре креветок в северо-восточной Бразилии, по сравнению с концентрациями, обнаруженными в осадках и взвешенных частицах окружающей среды вокруг ферм. Коэффициенты выбросов креветочных ферм (Таблица 1) приводят к годовым выбросам 490 кг Cu год⁻¹ и 0,35 кг Hg год⁻¹ в эстуарии северо-восточной Бразилии, где расположены креветочные фермы. Аквакорма и удобрения являются основными источниками металлов для аквакультурного процесса. Тем не менее, концентрации Cu и Hg в выращенных креветках низкие (40 мкг Cu г⁻¹ и 17 нг Hg г⁻¹), что не представляет токсикологической угрозы для потребления человеком. Однако накопление обоих металлов в экзоскелете по сравнению с мышечной тканью позволяет предположить, что происходят детоксифицирующие механизмы, которые могут влиять на рост креветок и экономическую эффективность ферм (Lacerda и др., 2006a, 2009; Soares и др., 2011).

ТАБЛИЦА 2  Концентрации Hg и Cu в аквакормах и химикатах, используемых в интенсивных креветочных фермах в северо-восточной Бразилии, и уровни в окружающей среде в местных мангровых лесах, по данным Lacerda и др. (2006a), Lacerda и др. (2011), Costa и др. (2013).

Распределение Cu и Hg в поверхностных осадках из приливного ручья, принимающего стоки креветочных ферм, подтверждает важность этого источника на региональном уровне, а вертикальное распределение концентраций металлов в колонках осадков позволяет предположить недавнее увеличение, одновременное с развитием аквакультуры в регионе. При сравнении концентраций Cu и Hg из аналогичных районов на северо-восточном побережье, где отсутствует интенсивная аквакультура креветок, концентрации Cu и Hg были в пять раз выше в осадках и биоте из эстуариев с креветочными фермами. Результаты, обобщенные в Таблице 2, четко показывают влияние стоков креветочных ферм на повышение концентраций Cu и Hg в окружающей среде в осажденных и взвешенных осадках.

Costa и др. (2013) наблюдали увеличение концентраций Hg в колонках осадков в мангровом ручье, принимающем стоки креветочных ферм в эстуарии реки Жагуарибе в северо-восточной Бразилии. Уровни увеличились с фоновых концентраций (<0,5–3,6 нг г⁻¹) до начала креветочного фермерства до 7,2–11,7 нг г⁻¹ в современных слоях осадка. Концентрации в мышечных тканях мангрового сома также были выше на участке ручья, ближайшем к стокам креветочных ферм, по сравнению с теми, которые были обнаружены дальше по основному руслу реки. В заливе Тодус-ус-Сантус, штат Баия, северо-восток Бразилии, Hatje и др. (2019) предположили, что расположенные выше по течению креветочные фермы были точечным источником Hg и, возможно, других микроэлементов для их исследуемого участка мангровых лесов ниже по течению. Это привело к четкому увеличению общих концентраций Hg как на участках выше, так и ниже по течению, ближайших к выпускам сточных вод. Однако они отметили, что пространственное распределение концентраций Hg предполагает воздействие на относительно небольшой территории.

В отличие от большинства источников загрязнителей (сельское хозяйство, животноводство и утилизация твердых отходов из городских районов), присутствующих в этом секторе бразильского побережья, стоки от креветочного фермерства не сбрасываются на почву до попадания в эстуарий. Из-за высоких коэффициентов выбросов и прямого поступления в эстуарную систему аквакультура креветок является основным источником питательных веществ и металлов в большинстве сельских районов северо-восточного побережья.

К сожалению, немногие исследования воздействия микроэлементов на мангровые леса основаны на наблюдениях в сильно загрязненных промышленностью и городом мангровых лесах, которые получают очень большие нагрузки таких загрязнителей. Большинство из них проводятся в контролируемых условиях для детального изучения воздействия микроэлементов на мангровые растения. Большинство из них предполагают снижение фотосинтеза, роста и биомассы (Maiti и Chowdhury, 2013). Хотя полевые наблюдения сообщают о низкой способности мангровых растений поглощать большинство металлов, это может не относиться к мангровым животным (Thành-Nho и др., 2019). Тем не менее, ключевым вопросом, касающимся накопления металлов и возможных вредных воздействий на биоту мангровых лесов, является содержание и доступность металлов (Marchand и др., 2011; Lacerda и др., 2020). К сожалению, ни одно исследование, насколько нам известно, не наблюдало воздействия микроэлементов, образующихся при аквакультуре, на мангровые леса, и это является насущной необходимостью ввиду быстрого расширения этой деятельности и высокой комплексообразующей способности растворенного C, присутствующего в стоках креветочного фермерства (Lacerda и др., 2006a, b, 2011; Hidayati и др., 2020).

Экосистемные услуги мангровых лесов и социально-экономические последствия креветочного фермерства

Товары и услуги мангровых лесов, предоставляемые человеческим популяциям, многообразны: защита побережья (Marois и Mitsch, 2015; Veetil и др., 2019), эстуарная фильтрация (Celis-Hernandez и др., 2020), регулирование местного климата (Crona, 2006; Neogi и др., 2016), секвестрация и хранение углерода (Lee и др., 2014; Mafi-Gholami и др., 2018), рыболовство (Aburto-Oropeza и др., 2008; Hutchison и др., 2014; Carrasquilla-Henao и Juanes, 2017), среда обитания для биоразнообразия (Nagelkerken и др., 2008; Barbier и др., 2011) и культурные ценности для местных сообществ (Queiroz и др., 2017). В северо-восточной Бразилии важность этих услуг возрастает из-за острых социально-экономических трудностей, с которыми сталкивается большая часть населения, включая бедность и голод (Ottonelli и Mariano, 2014; Caldas и Sampaio, 2015) и нестабильную занятость (da Silva Filho и de Queiroz, 2011). К этим проблемам добавляется история деградации окружающей среды, восходящая к первым десятилетиям после португальского вторжения (Machado, 2008).

Первоначальное поселение португальцев в северо-восточной Бразилии было сосредоточено в прибрежных районах региона, где расположены мангровые леса. По всей стране это до сих пор отражается сегодня: четверть населения Бразилии живет на побережье. Наряду с многочисленными крупными предприятиями на северо-восточном побережье, такими как порты с высоким воздействием на окружающую среду (Koening и др., 2002; Ferreira и др., 2012) и туристическими курортами (Cardoso, 2005; Sousa и др., 2016), северо-восточное побережье населено рыбацкими сообществами, которые сильно зависят от товаров и услуг, предоставляемых местными мангровыми лесами, особенно продовольствия от рыболовства (Vasconcellos и др., 2007). В год один гектар сохранившихся мангровых лесов может дать 20 тонн биомассы животных (Rocha Junior, 2011) и создать около 40 000 долларов США экономической стоимости от рыболовства (Aburto-Oropeza и др., 2008).

Мангровые леса, как питомники для рыболовных ресурсов, прямо или косвенно поддерживают более 1 миллиона человек в Бразилии (Prates и др., 2012). При анализе в связи с экосистемами, в которых они живут и получают средства к существованию, эти рыбацкие сообщества образуют социально-экологические системы. Эта неотъемлемая зависимость местного населения от мангровых лесов делает их особенно уязвимыми всякий раз, когда товары и услуги мангровых лесов находятся под угрозой или сокращаются из-за потери или повреждения мангровых лесов.

Поскольку креветочное фермерство в значительной степени ответственно за деградацию мангровых лесов в северо-восточной Бразилии, следовательно, оно также ответственно за утрату связанных экосистемных товаров и услуг, которые составляют средства к существованию уязвимых групп населения, живущих на северо-восточном побережье. Некоторые выгоды могут быть локально предоставлены этой деятельностью, например, увеличение и стабильность занятости и дохода, ведущие к увеличению муниципальных доходов и улучшению условий жизни в северо-восточной Бразилии (Sampaio и др., 2008). И наоборот, другое исследование показало, что только очень низкий процент местного населения работает на креветочных фермах в регионе (Safadi, 2018). Вероятно, что немногие выгоды полностью перевешиваются экологическими последствиями, подробно описанными в этом обзоре. И хотя некоторые креветочные фермы внедряют меры по снижению воздействия на окружающую среду, усилия в основном сосредоточены на повышении технической эффективности производства по сравнению с теми, которые направлены на улучшение качества окружающей среды (Araújo и др., 2018).

Queiroz и др. (2013) связали быстрый рост креветочного фермерства в Сеаре, северо-восточная Бразилия, с экологической и социально-экономической деградацией мангровой системы, которая снижает доступность услуг и ставит под угрозу социоэкологическую устойчивость в среднесрочной и долгосрочной перспективе. Последствия включают рост бедности, нехватку земли, отсутствие продовольственной безопасности, перемещение местных сообществ, загрязнение воды и плохие условия труда. В штате Баия, например, отсутствие государственных защитных политик позволило создать креветочные фермы без устойчивых альтернатив производства, учитывающих занятость и производство продовольствия (Dias и др., 2012). Восприятие рыбаками креветочного фермерства показывает, что местные сообщества не обязательно пользуются возможными выгодами от креветочного фермерства и страдают от этой деятельности из-за уничтожения мангровых лесов, препятствования проходу, ущерба рыболовству и других факторов. В традиционных рыбацких сообществах северо-восточной Бразилии обычно только 20% местного населения работало на креветочных фермах, однако все сообщество испытывает воздействие этой деятельности (Safadi, 2018).

Было показано, что альтернативы традиционной практике креветочного фермерства обеспечивают положительные социальные результаты. В азиатских странах иногда используются смешанные системы мангровых лесов и креветок, где пруды расположены в канавах между рядами мангровых деревьев, посаженных на платформах, где вода обменивается только при необходимости для управления креветками и другими водными организмами (Bosma и др., 2014). Эти системы требуют меньших капитальных затрат по сравнению с другими системами креветочного фермерства, диверсификации средств к существованию через поликультуру, обеспечения регулярного дохода и признания в качестве органической сельскохозяйственной практики (Bosma и др., 2014).

Хотя высказывалось предположение, что надлежащее планирование и управление, а также альтернативные методы могли бы помочь уменьшить негативные последствия креветочного фермерства, важно подчеркнуть, что, как и многие другие социально-экономические виды деятельности, осуществляемые в рамках текущего капиталистического способа производства, нет никаких доказательств того, что можно производить креветки, которые можно продавать на внутренних или международных рынках конкурентоспособным и масштабируемым способом, и в то же время получать социально-экономические выгоды, которые явно компенсируют социальные и экологические внешние эффекты, генерируемые этой деятельностью. Цитируя Queiroz и др. (2013): «Аквакультура креветок подчиняется логике присвоения пространства, порождая социально-экологические последствия и ставя под угрозу поток экосистемных услуг, производимых мангровыми лесами».

Социально-экологические последствия креветочного фермерства также были обнаружены в других мангровых лесах по всему миру. Они включают приватизацию воды и общественных земель общего пользования, изгнание исконных рыбацких и коренных популяций, вырубку мангровых лесов, загрязнение воды, истощение рыбных запасов, засоление водоносных горизонтов и потерю биоразнообразия, что влияет на продовольственную безопасность и средства к существованию населения мангровых лесов (Polidoro и др., 2010).

На местном уровне и в тесном сотрудничестве с рыбацкими и другими добывающими сообществами создание охраняемых территорий представляется ключевой стратегией сохранения, особенно за счет предотвращения или строгого регулирования установки креветочных прудов. Проекты восстановления, как объяснялось выше, потенциально могут помочь уменьшить негативные последствия, порождаемые креветочным фермерством. Местное законодательство также могло бы помочь предотвратить деградационную практику креветочного фермерства, но в Бразилии она подлежит федеральному регулированию, которое, как мы уже упоминали, недавно было изменено и с тех пор подвергает территории «апикум» еще большим угрозам (Schaeffer-Novelli и др., 2012; Ferreira и Lacerda, 2016; Borges и др., 2017).

Восстановление выведенных из эксплуатации прудов

По оценкам, в начале XXI века в мире было утрачено 1,4 миллиона гектаров мангровых лесов из-за креветочного хозяйства (Valiela и др., 2020). К 2010 году Aide и др. (2013) оценили потерю 91 400 гектаров мангровых лесов только в LA&C, из которых около 54 600 гектаров были потеряны из-за аквакультуры креветок (Ahmed и др., 2018). Преобразование мангровых лесов в аквакультурные пруды и последующее восстановление проводилось во многих странах, включая Шри-Ланку, Таиланд, Филиппины, Индонезию, Бразилию (Stevenson и др., 1999; López-Portillo и др., 2017) и другие страны с неопубликованными данными, такие как Эквадор и некоторые Карибские государства. Мангровые леса являются устойчивыми экосистемами, которые могут самовосстанавливаться в естественных условиях. В зависимости от уровня деградации заброшенные креветочные пруды, если открыть их для прилива и эстуарных вод, могут самовосстановиться за 15–30 лет, и это, по-видимому, является первым и наиболее эффективным решением для начала восстановления (Stevenson и др., 1999; Matsui и др., 2010; Primavera и др., 2011; López-Portillo и др., 2017). Устранение нарушающих или стрессовых факторов, например, плотин или измененной гидрологии, позволяет эстуарной воде поступать в пруды и может снабжать участки водными пропагулами, обеспечивая восстановление.

Однако эффективность этой стратегии и время, необходимое для успешного восстановления, будут зависеть от величины изменений физико-химических свойств почвы, таких как подкисление из-за окисления сульфатов (вследствие вмешательства в почву при строительстве прудов), высыхание, эрозия или уплотнение, а также гидрологии (Stevenson и др., 1999; Di Nitto и др., 2013). Высота почвы и отсутствие гидрологической связности являются факторами, препятствующими восстановлению мангровых лесов (Wodehouse и Rayment, 2019). Оставление плотин и ограждений прудов после прекращения деятельности по добыче креветок и соли является распространенной проблемой, которая препятствует осаждению водных пропагул и восстановлению свойств почвы, задерживая восстановление мангровых лесов иногда на десятилетия (Reis-Neto и др., 2019).

Искусственное восстановление часто необходимо, когда деградация эдафических или гидрологических условий препятствует оседанию и развитию пропагул, когда гомеостаз системы нарушен или когда требуется быстрое восстановление (Lewis и Streever, 2000; Lewis, 2005; Ferreira и др., 2015). Наилучшей практикой управления является восстановление разнообразного набора местных видов, присутствовавших до деградации. Matsui и др. (2010) открыли берега заброшенного креветочного пруда и посадили четыре местных мангровых дерева, среди них Rhizophora apiculata и R. mucronata, и через шесть лет этот район колонизировали еще пятнадцать видов мангровых деревьев. Однако на участках, где были вырублены моновидовые леса или когда только один вид может справиться с почвенными/гидрологическими условиями, посадка таких конкретных видов может быть коротким путем к развитию древостоя, позволяя создать условия, необходимые для развития других видов мангровых деревьев. Avicennia germinans уже использовалась для восстановления на засоленных почвах на деградированных участках мангровых лесов в полузасушливых эстуариях (Toledo и др., 2001; Flores-Verdugo и др., 2015). Rhizophora spp. широко используются из-за их экологической толерантности, выживаемости, быстрого роста и простоты посадки, и эти виды могут быстро развиваться и восстанавливать некоторые функции мангровых лесов, в то время как другие деревья обычно колонизируют позже (Ferreira и др., 2015; López-Portillo и др., 2017; Eddiwan, 2018). Там, где требуется много видов мангровых деревьев, предпочтительнее высаживать несколько видов во время начальных восстановительных мероприятий (Primavera и др., 2011).

Иногда восстановление ущерба от креветочного хозяйства является дорогостоящим, и в Бразилии нарушители не обязаны его оплачивать. Бразилия, как и многие другие развивающиеся страны, страдает от отсутствия политической воли для обеспечения соблюдения природоохранного законодательства и усиления мониторинга мангровых лесов. Восстановление мангровых лесов на бывших креветочных прудах сталкивается с несколькими социально-политическими трудностями. Вовлечение сообщества/совместные механизмы управления могут помочь улучшить организацию, повысить осведомленность и создать чувство ответственности за природные ресурсы, что имеет решающее значение для успеха восстановления (Primavera и др., 2011; Ferreira и Lacerda, 2016; Borges и др., 2017; Hai и др., 2020). После уничтожения более 75% их мангровых лесов Филиппины создали специальный комитет для интеграции и рационализации программ сохранения, защиты и восстановления мангровых лесов (Primavera и Esteban, 2008), и это могло бы быть мерой для разработки конкретных политик и защиты мангровых лесов в других странах, включая Бразилию.

На северо-востоке Бразилии многие участки прудов остаются заброшенными. Повышение уровня моря начинает обеспечивать восстановление мангровых лесов, как мы наблюдаем в экспериментальном восстановлении на заброшенном соляном промысле, построенном на «апикуме» (или солончаках) в эстуарии Пакоты (штат Сеара). Более чем через три десятилетия после вывода из эксплуатации соляные промыслы были частично колонизированы A. germinans из-за повышения уровня моря, способствующего переливу через дамбы, ограждающие эту территорию. В тесте для оценки влияния гидрологического восстановления на посаженную Rhizophora mangle, увеличенный приток соленой воды привел к высоким показателям выживаемости, а также притоку естественных сеянцев Laguncularia racemosa и A. germinans, которые укоренились за два года (личное сообщение). Это показало, что эти заброшенные пруды и несколько аналогичных по уровню территорий «апикум» подвержены естественной (а иногда и быстрой) регенерации, если гидрологическая связность восстановлена. Это позволяет предположить, что эти водно-болотные угодья «апикум» действительно являются частью экосистемы мангровых лесов и предлагают подходящие убежища для мангровых лесов перед лицом повышения уровня моря. Это также усиливает обеспокоенность по поводу недавнего бразильского законодательства, которое подвергает риску тысячи территорий «апикум», позволяя их преобразование в «производственные» пространства, такие как креветочные пруды (Ferreira и Lacerda, 2016; Borges и др., 2017).

Восстановление мангровых лесов также может использоваться для возврата ряда экосистемных услуг, включая секвестрацию и хранение углерода и устойчивое разведение рыбы, крабов или креветок (Fitzgerald, 2000; Lewis и Gilmore, 2007; Bosma и др., 2014; Ahmed и др., 2018; Ferreira и др., 2019). Производство креветок, как оно практикуется в настоящее время в Бразилии, показывает последствия приватизации общественного экологического достояния (и прибыли) при социализации экологического ущерба, поскольку заброшенные пруды оставляют территории, которые ранее предоставляли ряд товаров и услуг, как заброшенные промышленные площадки.

Масштабирование результатов

В северо-восточной Бразилии прямое преобразование мангровых лесов в креветочные пруды менее значительно, чем в других странах LA&C и Азии. Однако косвенные воздействия на функционирование мангровых лесов, о которых сообщается как о снижении здоровья полога по оценкам NDVI на основе спутниковых изображений, снижении способности к накоплению осадков и питательных веществ, а также увеличении выбросов парниковых газов из затронутых районов, происходят везде, где соседние с мангровыми лесами участки заняты аквакультурой креветок. Это затрудняет использование опыта других крупных стран-производителей креветок для прогнозирования сценариев воздействия этой деятельности на мангровые леса в северо-восточной Бразилии.

Коэффициенты выбросов питательных веществ и некоторых микроэлементов, имеющих экологическое значение, в некоторых случаях на порядки выше при интенсивной аквакультуре креветок, чем при других антропогенных видах деятельности. Это, а также прямой сброс сточных вод в мангровые ручьи и эстуарии, было связано с эвтрофикацией и загрязнением осадков и биоты в нескольких регионах мира. К сожалению, несмотря на их значимость для экологического здоровья, загрязнение микроэлементами от стоков креветочных ферм получило лишь незначительное внимание со стороны исследователей и никакого регулирования со стороны природоохранных органов.

Поскольку северо-восточные мангровые леса представляют только 10% от общей площади этих лесов в Бразилии, сохранение существующих лесов и восстановление деградированных мангровых лесов и связанных с ними товаров и услуг является неотложной задачей как для окружающей среды, так и для местного населения. Восстановление мангровых лесов требует систематического планирования, осведомленности и приверженности общества, государственной политики для поддержки, координации и осуществления восстановления/реабилитации мангровых лесов, а также надежных научных знаний для поддержки успешных схем.

Недавние изменения в бразильском лесном законодательстве, которые привели к открытию территорий «апикум», прилегающих к мангровым лесам, для развития аквакультуры, допускают усиление экологических воздействий на мангровые леса и представляют реальную и непосредственную угрозу для выживания традиционных местных популяций, которые все еще сильно зависят от товаров и услуг мангровых лесов в северо-восточной Бразилии. Однако, чтобы полностью понять эту угрозу, будущие исследования должны быть основаны на оценочных обследованиях и партисипативных методах, разработанных и согласованных с международными исследованиями, таких как фокус-группы и наблюдение с участием, чтобы собирать информацию и активно вовлекать традиционные местные сообщества.

Наконец, основные наблюдения в этом обзоре применимы не только к региону северо-восточной Бразилии, хотя этот сектор бразильского побережья ответственен почти за всю аквакультуру креветок в стране, но и к другим аналогичным экологическим условиям. Крупные производители (Эквадор, Бразилия и Мексика) аквакультурных креветок в Латинской Америке и Карибском бассейне используют одни и те же виды (L. vannamei), и фермы предпочтительно расположены на полузасушливых побережьях; поэтому наблюдения, вероятно, применимы в региональном масштабе. Кроме того, другие факторы деградации мангровых лесов, такие как глобальное потепление, стоки сельскохозяйственных угодий и изменение гидрологии, вызовут сходные экологические последствия, как и те, которые рассмотрены здесь в отношении аквакультуры креветок. Поддержка интегрированных многонациональных инициатив по изучению косвенных последствий аквакультуры, а не только влияния на потерю и прирост площади мангровых лесов, должна быть приоритетом.

Дополнительные материалы к этой статье можно найти онлайн по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2021.653096/full#supplementary-material

Дополнительный рисунок 1

Воздействие на здоровье полога мангрового леса при увеличении площади соседней креветочной фермы. Обратите внимание, что прямое преобразование мангровых лесов в пруды относительно невелико, но деградация лесного покрова широко распространена. Эстуарий реки Жагуарибе, штат Сеара, северо-восток Бразилии.

Дополнительный рисунок 2

Воздействие на здоровье полога мангрового леса при увеличении площади соседней креветочной фермы. Обратите внимание, что деградированные участки имеют NDVI, сходный с голой почвой. Эстуарий реки Жагуарибе, штат Сеара, северо-восток Бразилии. Данные за 2003 и 2008 годы из Marins и др. (2020); данные за 2017 год оценены в этом исследовании.

de Lacerda LD, Ward RD, Godoy MDP, de Andrade Meireles AJ, Borges R and Ferreira AC (2021) 20-Years Cumulative Impact From Shrimp Farming on Mangroves of Northeast Brazil. Front. For. Glob. Change 4:653096. doi: 10.3389/ffgc.2021.653096

Перевод статьи «20-Years Cumulative Impact From Shrimp Farming on Mangroves of Northeast Brazil» авторов de Lacerda LD, Ward RD, Godoy MDP, de Andrade Meireles AJ, Borges R and Ferreira AC., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык