Введение
Процесс, при котором плодородные участки земли становятся все более засушливыми.
Опустынивание – это тип постепенной деградации плодородных земель в засушливую пустыню, вызванный сочетанием природных процессов и деятельности человека. Распространение засушливых районов обусловлено различными факторами, такими как чрезмерная эксплуатация почв в результате человеческой деятельности и последствия изменения климата. Наиболее пострадавшие регионы расположены в Африке (регион Сахель), Азии (пустыня Гоби и Монголия) и частях Южной Америки. Сухие земли занимают приблизительно 40–41% суши Земли и являются домом для более чем 2 миллиардов человек. Последствия опустынивания включают песчаные и пыльные бури, продовольственную незащищенность и бедность. Человечество может бороться с опустыниванием различными способами. Например, улучшение качества почвы, озеленение пустынь, рациональное управление пастбищами и посадка деревьев (лесовосстановление и лесоразведение) могут помочь обратить вспять процесс опустынивания. На протяжении всей геологической истории развитие пустынь происходило естественным образом в течение длительных периодов времени. Наиболее распространенным определением, данным в словаре Принстонского университета, было: "процесс превращения плодородной земли в пустыню, как правило, в результате обезлесения, засухи или ненадлежащего/неэффективного сельского хозяйства". Это определение четко демонстрирует взаимосвязь между опустыниванием и деятельностью человека, в частности, практиками землепользования и управления земельными ресурсами. Оно также подчеркивает экономические, социальные и экологические последствия опустынивания. Однако первоначальное понимание опустынивания как физического расширения пустынь было отвергнуто, поскольку с тех пор концепция претерпела дальнейшее развитие. В тексте Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием (UNCCD) опустынивание определяется как "деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных регионах, вызванная различными факторами, включая изменения климата и деятельность человека", согласно Hulme и Kelly (1993). Существуют также споры относительно подгрупп типов опустынивания, включая, например, обоснованность и полезность таких терминов, как "антропогенная пустыня" и "пустыня без определенного рисунка".
Непосредственные причины
Непосредственной причиной опустынивания является потеря большей части растительности. Это вызвано рядом факторов, действующих поодиночке или в комбинации, таких как засуха, изменения климата, обработка почвы для сельского хозяйства, перевыпас скота и вырубка лесов для топлива или строительных материалов. Хотя растительность играет ключевую роль в определении биологического состава почвы, исследования показали, что во многих средах скорость эрозии и поверхностного стока экспоненциально уменьшается с увеличением растительного покрова. Незащищенные сухие поверхности почвы сдуваются ветром или смываются внезапными паводками, обнажая бесплодные нижние слои, которые высыхают на солнце и превращаются в непроницаемый твердый слой.
Влияние человеческой деятельности
Ранние исследования утверждали, что одной из наиболее распространенных причин опустынивания является чрезмерный выпас, то есть чрезмерное потребление растительности крупным рогатым скотом или другими домашними животными. Однако роль локальной переэксплуатации в усилении опустынивания в недавнем прошлом остаётся предметом споров. В настоящее время считается, что засухи в регионе Сахель в основном обусловлены сезонными колебаниями количества осадков, вызванными крупномасштабными изменениями температуры поверхности океана, которые в значительной степени связаны с естественной изменчивостью и антропогенными выбросами аэрозолей (отражающих частиц сульфата) и парниковых газов. В результате изменения температуры океана и сокращения выбросов сульфатов привели к восстановлению растительности в регионе. Существует множество причин, по которым фермеры выбирают интенсивное земледелие вместо экстенсивного, но основная из них – стремление к максимальной урожайности. Для повышения продуктивности им требуется значительно больше удобрений, пестицидов и рабочей силы для обслуживания техники. Такое непрерывное использование земли быстро истощает питательные вещества почвы, что приводит к распространению опустынивания.
Естественные изменения
Ученые сходятся во мнении, что существование пустыни на месте современной Сахары обусловлено естественными колебаниями солнечной инсоляции, вызванными орбитальной прецессией Земли. Эти колебания влияют на интенсивность западноафриканского муссона, инициируя обратную связь в растительности и эмиссии пыли, которая усиливает чередование влажных и сухих периодов в климате Сахары. Также существует предположение, что переход Сахары от саванны к пустыне в середине голоцена был частично вызван перевыпасом скота местным населением.
Изменение климата
Исследования опустынивания сложны, и не существует единой метрики, способной определить все его аспекты. Однако ожидается, что дальнейшее усиление изменения климата приведет к увеличению площади сухих земель на континентах Земли: с 38% в конце XX века до 50% или 56% к концу столетия при сценариях умеренного (Representative Concentration Pathway 4.5) и высокого (Representative Concentration Pathway 8.5) потепления. Большая часть расширения произойдет в таких регионах, как "юго-запад Северной Америки, северная окраина Африки, южная Африка и Австралия". Сухие земли занимают 41% суши Земли и включают 45% мировых сельскохозяйственных угодий. Эти регионы – одни из наиболее уязвимых экосистем к антропогенным изменениям климата и землепользования и находятся под угрозой опустынивания. В 2020 году было проведено исследование, основанное на анализе наблюдений, которое учитывало изменения климата, его изменчивость, эффект удобрения углекислым газом, а также постепенные и быстрые изменения экосистем, вызванные использованием земель. Увеличение опустынивания также привело к росту количества рыхлого песка и пыли, поднимаемой ветром, что в конечном итоге приводит к пыльным бурям. Например, пыльные бури на Ближнем Востоке "становятся все более частыми и интенсивными в последние годы" из-за "долгосрочного сокращения количества осадков, [вызывающего] снижение влажности почвы и растительного покрова". Пыльные бури могут способствовать развитию респираторных заболеваний, таких как пневмония, раздражению кожи, астме и многим другим. Они могут загрязнять открытые водоемы, снижать эффективность мероприятий по развитию чистой энергетики и парализовать большинство видов транспорта. Пылевые и песчаные бури могут оказывать негативное воздействие на климат, усугубляя опустынивание. Частицы пыли в воздухе рассеивают входящее солнечное излучение (Hassan, 2012). Пыль может временно снижать температуру поверхности земли, но температура атмосферы при этом повышается. Это может деформировать облака и сократить их продолжительность жизни, что приведет к уменьшению количества осадков. Насильственные конфликты между скотоводами и земледельцами в Нигерии, Судане, Мали и других странах региона Сахель усугубляются изменением климата, деградацией земель и ростом населения.
Увеличение бедности
По крайней мере 90% жителей засушливых территорий проживают в развивающихся странах, где они также сталкиваются с неблагоприятными экономическими и социальными условиями. Эта ситуация усугубляется деградацией земель из-за снижения продуктивности, нестабильности условий жизни и ограниченного доступа к ресурсам и возможностям. Многие слаборазвитые страны страдают от перевыпаса скота, истощения почв и чрезмерной эксплуатации подземных вод из-за давления, связанного с использованием маргинальных засушливых земель для сельскохозяйственных целей. Принимающие решения закономерно не склонны инвестировать в аридные зоны с низким потенциалом. Отсутствие инвестиций способствует маргинализации этих территорий. Сочетание неблагоприятных агроклиматических условий, отсутствия инфраструктуры и доступа к рынкам, неадаптированных технологий производства, а также недостаточного питания и образования населения приводит к исключению большинства таких зон из процесса развития. Опустынивание часто делает сельские земли неспособными поддерживать прежнее количество населения. Это вызывает массовую миграцию из сельской местности в города, особенно в Африке, что приводит к безработице и образованию трущоб. Число экологических беженцев растет с каждым годом, и прогнозы для стран Африки к югу от Сахары указывают на возможное увеличение их числа с 14 миллионов в 2010 году до почти 200 миллионов к 2050 году. Это представляет собой будущий кризис для региона, поскольку соседние страны не всегда располагают возможностями для поддержки больших потоков беженцев. В Монголии 90% территории составляют хрупкие засушливые земли, что вынуждает многих скотоводов мигрировать в города в поисках работы. Скотоводы, остающиеся на засушливых землях, при очень ограниченных ресурсах, тщательно регулируют выпас скота, чтобы сохранить землю. Сельское хозяйство является основным источником дохода для многих общин, проживающих в пустынных районах. Усиление опустынивания в этих регионах привело к деградации земель до такой степени, что люди больше не могут эффективно заниматься сельским хозяйством и получать прибыль. Это негативно сказалось на экономике и привело к росту уровня бедности. Однако наблюдается усиление глобальной поддержки, например, в рамках Цели устойчивого развития № 15 ООН, направленной на борьбу с опустыниванием и восстановление деградированных земель.
Географические зоны, затронутые
Сухие земли занимают примерно 40–41% суши Земли и являются домом для более чем 2 миллиардов человек.
Сахель
Влияние изменения климата и деятельности человека на опустынивание наглядно демонстрируется в регионе Сахель в Африке. Для этого региона характерен сухой жаркий климат, высокие температуры и небольшое количество осадков (100–600 мм в год). Таким образом, засухи – обычное явление для Сахеля. За последние 50 лет Сахель потерял около 650 000 км² продуктивных сельскохозяйственных земель; распространение опустынивания в этом районе весьма значительно. Климат Сахары претерпевал огромные колебания на протяжении последних сотен тысяч лет, чередуя влажные (с травянистой растительностью) и сухие (пустынные) периоды каждые 20 000 лет (это явление, как считается, вызвано долгосрочными изменениями в североафриканском климатическом цикле, который влияет на траекторию североафриканского муссона, обусловленного приблизительно 40 000-летним циклом, при котором наклон земной оси изменяется между 22° и 24,5°). Согласно статистическим данным, с 1900 года Сахара расширилась на 250 км к югу на полосе земли протяженностью 6000 км с запада на восток. Озеро Чад, расположенное в регионе Сахель, подверглось обмелению из-за забора воды для орошения и уменьшения количества осадков. С 1987 года озеро сократилось более чем на 90%, что привело к перемещению миллионов жителей. Недавние усилия по его восстановлению позволили добиться определенного прогресса, однако оно по-прежнему находится под угрозой полного исчезновения. Для борьбы с опустыниванием в 2007 году была запущена инициатива «Великая зеленая стена» (Африка), предусматривающая посадку растительности на участке протяженностью 7775 км и шириной 15 км с участием 22 стран до 2030 года. Цель этой масштабной посадочной кампании – повысить удержание воды в почве после сезонных дождей, тем самым способствуя восстановлению земель и развитию сельского хозяйства в будущем. Сенегал уже внес вклад в проект, посадив 50 000 акров деревьев. Сообщается, что это улучшило качество почвы и создало новые экономические возможности в регионе.
Южная Америка
Южная Америка – еще один регион, уязвимый к опустыниванию, поскольку 25% ее территории классифицируются как засушливые земли, а более 68% земельной площади подверглись эрозии почвы в результате обезлесения и перевыпаса скота. От 27 до 43% территории Боливии, Чили, Эквадора и Перу находятся под угрозой опустынивания. В Аргентине, Мексике и Парагвае более половины земельной площади деградировало из-за опустынивания и не пригодно для сельского хозяйства. В Центральной Америке засуха привела к росту безработицы и снижению продовольственной безопасности, а также к миграции населения. Аналогичные последствия наблюдаются в сельских районах Мексики, где ежегодно теряется около 1000 км² земли из-за опустынивания.
Предотвращение опустынивания
Существуют методы и контрмеры для смягчения или обращения вспять опустынивания. Для некоторых из этих мер существует множество барьеров для их внедрения. Однако для других решение просто требует применения человеческого разума. Одним из предлагаемых барьеров является то, что затраты на внедрение устойчивых сельскохозяйственных практик иногда превышают выгоды для отдельных фермеров, даже если они социально и экологически выгодны. Другой проблемой является недостаток политической воли и финансирования для поддержки рекультивации земель и программ борьбы с опустыниванием. Опустынивание признается серьезной угрозой для биоразнообразия. Некоторые страны разработали планы действий по сохранению биоразнообразия для противодействия его последствиям, особенно в отношении защиты находящихся под угрозой исчезновения видов флоры и фауны.
Улучшение качества почвы
Методы направлены на два аспекта: обеспечение водой и фиксация и повышение плодородия почвы. Фиксация почвы часто достигается с помощью полезащитных лесополос, лесных насаждений и ветрозащитных полос. Ветрозащитные полосы создаются из деревьев и кустарников и используются для снижения эрозии почвы и испарения. Они широко поощрялись агентствами развития с середины 1980-х годов в регионе Сахель в Африке. Некоторые почвы (например, глинистые) из-за недостатка воды могут уплотняться, а не оставаться пористыми (как в случае песчаных почв). Для обеспечения возможности посадки культур применяются такие методы, как заи или обработка почвы. Еще одним полезным методом является контурная канава. Она предполагает выкапывание канав длиной 150 м и глубиной 1 м в почве. Канавы делаются параллельно линиям высот рельефа, предотвращая стекание воды внутри канав и вызывая эрозию. Вокруг канав возводятся каменные стены, чтобы предотвратить их засыпку. Этот метод был изобретен Питером Вестервельдом. Обогащение почвы и восстановление ее плодородия часто достигается с помощью растений. Среди них наиболее важны бобовые растения, которые извлекают азот из воздуха и фиксируют его в почве, суккуленты (например, Opuntia), а также продовольственные культуры/деревья, такие как зерновые, ячмень, бобы и финики. Песчаные заборы также могут использоваться для контроля перемещения почвы и эрозии песка. Другой способ восстановления плодородия почвы – использование азотных удобрений. Из-за высокой стоимости этих удобрений многие мелкие фермеры не решаются их использовать, особенно в районах, где преобладает натуральное хозяйство. В ответ на это несколько стран, включая Индию, Замбию и Малави, внедрили субсидии для стимулирования внедрения этой практики. Некоторые исследовательские центры (такие как Bel Air Research Center IRD/ISRA/UCAD) также экспериментируют с инокуляцией древесных пород микоризой в засушливых зонах. Микориза – это, по сути, грибы, которые прикрепляются к корням растений, создавая с деревьями симбиотические отношения и значительно увеличивая площадь поверхности корней (что позволяет дереву поглощать больше питательных веществ из почвы). Биоинженерия почвенных микробов, особенно фотосинтезирующих, также была предложена и теоретически смоделирована как метод защиты засушливых земель. Цель состоит в усилении существующих взаимосвязей между почвенными микробами и растительностью.
Озеленение пустыни
Поскольку существует множество различных типов пустынь, существуют также различные типы методологий восстановления земель в пустынных условиях. Примером этого служат солончаки в пустыне Руб-эль-Хали в Саудовской Аравии. Эти соленые равнины – одни из наиболее перспективных пустынных территорий для ведения сельского хозяйства с использованием морской воды, которые можно восстановить без использования пресной воды или значительных энергозатрат. Управляемая фермерами естественная регенерация (FMNR) – еще одна техника, продемонстрировавшая успешные результаты в восстановлении пустынь. С 1980 года этот метод восстановления деградированных ландшафтов с определенным успехом применяется в Нигере. Этот простой и экономичный метод позволил фермерам восстановить около 30 000 квадратных километров в Нигере. Процесс заключается в создании условий для роста местных проростков деревьев путем селективной обрезки кустарниковых побегов. Обрезки деревьев могут использоваться для мульчирования полей, что увеличивает удержание влаги в почве и снижает испарение. Кроме того, правильно расположенные и подрезанные деревья могут повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Проект Humbo Assisted Regeneration, использующий методы FMNR в Эфиопии, получил финансирование от Фонда биоуглерода Всемирного банка, который поддерживает проекты по секвестрации или сохранению углерода в лесах и сельскохозяйственных экосистемах.
Лучше управляемые пастбища
Восстановленные луга накапливают CO2 из атмосферы в виде органического растительного материала. Пасущийся скот, как правило, не допускаемый к свободному выпасу, поедает траву и ограничивает ее рост. Для восстановления пастбищ предлагается использовать ограждения с множеством небольших загонов, перемещая стада из одного загона в другой через день-два, чтобы имитировать естественный выпас и обеспечить оптимальный рост травы. Сторонники методов управляемого выпаса оценивают, что расширение использования этого метода может увеличить содержание углерода в почвах на 3,5 миллиардах гектаров сельскохозяйственных пастбищ по всему миру и компенсировать почти 12 лет выбросов CO2. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН запустила Инициативу ФАО по восстановлению засушливых земель в 2012 году для объединения знаний и опыта в области восстановления засушливых земель. В 2015 году ФАО опубликовала глобальные рекомендации по восстановлению деградировавших лесов и ландшафтов в засушливых районах в сотрудничестве с Министерством лесного хозяйства и водных ресурсов Турции и Турецким агентством по сотрудничеству и координации (TIKA). "Зеленая стена Китая" – заметный пример успешного метода борьбы с опустыниванием. Эта стена представляет собой гораздо более масштабную версию того, что американские фермеры сделали в 1930-х годах для предотвращения масштабных пыльных бурь на Среднем Западе. План был предложен в конце 1970-х годов и превратился в крупный проект экологического инжиниринга, завершение которого прогнозируется не ранее 2055 года. По данным китайских источников, в рамках "Великой зеленой стены Китая" было посажено около 66 миллиардов деревьев. "Зеленая стена Китая" ежегодно сокращает площадь пустынных земель в Китае в среднем на 1980 квадратных километров. Частота песчаных бурь по всей стране снизилась на 20% благодаря "зеленой стене". Учитывая успехи Китая в сдерживании опустынивания, в настоящее время разрабатываются планы по созданию аналогичной "стены" вдоль границ пустыни Сахара в Африке, финансируемые из целевого фонда Глобального экологического механизма ООН. В 2007 году Африканский союз начал проект "Великая зеленая стена Африки" для борьбы с опустыниванием в 20 странах. Эта стена протяженностью 8000 км охватывает всю ширину континента и поддерживается финансированием в размере 8 миллиардов долларов. В рамках проекта восстановлено 36 миллионов гектаров земель, а к 2030 году планируется восстановить в общей сложности 100 миллионов гектаров. "Великая зеленая стена" создала множество рабочих мест в странах-участницах, в частности, в Нигерии было создано более 20 000 рабочих мест.
История
Самые известные пустыни мира сформировались в результате взаимодействия естественных процессов на протяжении длительных периодов времени. На протяжении большей части этого времени пустыни расширялись и сокращались независимо от деятельности человека. Палеопустыни – это обширные песчаные моря, которые в настоящее время неактивны из-за стабилизации растительностью, некоторые из них простираются за современные границы основных пустынь, таких как Сахара – крупнейшая жаркая пустыня. Исторические данные свидетельствуют о том, что серьезная и масштабная деградация земель, произошедшая несколько столетий назад в аридных регионах, имела три центра: Средиземноморье, Месопотамская долина и Лёссовое плато Китая, где была высокая плотность населения. Первые известные обсуждения этой темы возникли вскоре после французской колонизации Западной Африки, когда Комитет по изучению поручил провести исследование прогрессирующего высыхания с целью изучения доисторического расширения пустыни Сахара. Современное изучение опустынивания выросло из изучения засухи 1980-х годов в регионе Сахель.