미국 스탠포드대학교 연구진은 전 세계 인구가 2050년까지 90억명에 이를 것으로 예측되는 한편, 농지와 같은 인간 활동에 의한 자연 훼손을 고려하여 야생 동물 보호에 대한 전체론적인 접근법을 통한 보호 체계가 필요하다고 주장한다. 야생 동물과 이를 보호할 자연 서식지는 전 세계적으로 계속해서 부족해지고 있다. 전체 토지 면적의 최소 3/4이 인간에 직접적인 영향을 받고 있으며, 나머지 면적 또한 기후 변화와 같은 인간 유래 영향 하에 취약한 상태이다. 그렇다면 변경된 농업 토지 환경이 계속 증가하는 인구에 대한 식량 제공뿐 아니라 야생 동물 개체군의 양성에도 중요한 역할을 수행할 수 있는가?
스탠포드대학교 연구진은 오랜 기간 통용되어 온 이론을 바탕으로 한 멸종 속도 추산, 생태학적 위험 예측 및 보존 정책 권고 확립이 과도하게 비관적임을 밝혔다. 연구진은 인간에 의해 변경된 자연환경을 계측하고 생태학적 위험을 평가할 수 있는 더욱 효과적인 방안을 고려한 대체 방법론을 고안하여, Nature 최신호에 게재하였다. 현재의 예측방법은 지구상의 식물과 동물 절반이 인간활동에 의해 다음 세기 동안 멸종하는 경우를 예상하는 것으로, 대부분이 농업활동에 의한 영향을 바탕으로 한다. Gretchen Daily 교수는, “멸종은 지구 생명 기반 시스템의 핵심 부분, 즉 경제적 자산과 인간 복리 의존과 관련한 기타 모든 요인을 약화시키고 심지어 파괴시키는 위협”이라고 설명한다. 하지만, 미래는 이와 같은 결론과 같지 않다. Daily 교수는 “다음 소행성이 지구에 떨어지지 않는 이상, 모든 생명의 미래는 다른 외부 영향보다 인간 활동에 전적으로 달려있다”고 말한다.
보호론자들은 오랜 기간 인간의 개발과 농업, 이주 활동이 자연 경관을 파괴하고 야생동물의 수렵/생식/서식을 방해하고 있다고 보았으며, 파괴되는 자연경관에서의 개체수 측정을 위해 학문적 이론이 개발되었다. Chase Mendenhall은, 서식지 내 생물종 개체를 추정하는데 도서생물지리학의 평형 이론이 생물 연구의 기본이 된다고 설명하였다. 이 이론은 자연보호구역 지정을 통한 생물다양성 보존의 기본 전략의 토대가 되며, 보호구역을 인간에 의한 변경이 어려운 바다 위 도서 환경과 같다고 보았다. 하지만 다양한 인간 우위의 자연환경 내 생물다양성 경향을 충분히 반영하지 못하고 있다.
Daniel Karp 박사는 이전 이론에서의 가정에 비해, 농경지나 산림 잔여물이 생물다양성에 더욱 가치 있을 수 있다고 설명한다. 연구진은 농경 또는, 전원지역의 생물지리에 대한 전체론적 이론에 반하는 도서 이론을 시험하고자, 산림파괴에 매우 민감한 박쥐 개체수 변화를 시험하였다. 연구진은 코스타리카와 파나마 섬의 산림에서 서식하는 700여 종의 박쥐 집단에 대한 29개 연구 결과를 메타 분석하였다.
도서생물지리이론은 파나마 섬의 산림 손실에 대한 박쥐 반응을 정확히 예측하였으나, 코스타리카의 전원지역에서의 박쥐 반응에 대한 예측도는 낮았다. 해당 이론은 코스타리카 커피 농장이 박쥐 단일종을 유지할 충분한 서식지를 갖추지 못하였다고 예측하였지만, 실제로는 전원 지역 농장 형성이 일반적으로 박쥐 18종의 서식활동에 유익한 영향을 미치고 있었다. 한편 열대 산림과 자연보호구역에서는 23~28종의 박쥐가 군락을 이루고 있다. 연구진은 열대 야생동물에 대한 보호 기회가 인간에 의한 서식지 변경의 충분한 관리와 밀접하게 연결되어 있다고 보았다. 또한 도서 생태계에서, 산림이 사라지면 생물종 손실 속도는 상당히 높았으며 생물종 번성은 전원 생태계와 비교하여 균등하지 않게 증가하였다.
이번 결과는 인간에 의해 변경된 자연 경관이 더 많은 생물다양성 조성에 기여할 수 있음을 보여주고 있다. 또한 자연 보호와 식량 생산을 통합하는 새로운 접근법과 화학물질 투입 감소, 자연 서식지 보존을 통한 야생동물 친화적 농경지 개발의 필요성을 보여주고 있으며, 이를 통한 이점을 농업인과 목장주에게 환원할 수 있는 방법을 추가적으로 고안해야 할 것이다.
Wildlife and the natural habitat that supports it might be an increasingly scarce commodity in a world where at least three-quarters of the land surface is directly affected by humans and the rest is vulnerable to human-caused impacts such as climate change. But what if altered agricultural landscapes could play vital roles in nurturing wildlife populations while also feeding an ever-growing human population?
A new study, published April 16 in the journal Nature and co-authored by three Stanford scientists, finds that a long-accepted theory used to estimate extinction rates, predict ecological risk and make conservation policy recommendations is overly pessimistic. The researchers point to an alternative framework that promises a more effective way of accounting for human-altered landscapes and assessing ecological risks.
Current projections forecast that about half of Earth's plants and animals will go extinct over the next century because of human activities, mostly due to our agricultural methods. "The extinction under way threatens to weaken and even destroy key parts of Earth's life-support systems, upon which economic prosperity and all other aspects of human well-being depend," said co-author Gretchen Daily, the Bing Professor in Environmental Science at Stanford and senior fellow at the Stanford Woods Institute for the Environment
But that grim future isn't a foregone conclusion.
"Until the next asteroid slams into Earth, the future of all known life hinges on people, more than on any other force," Daily said.
Nature is not an island
Conservationists have long assumed that once natural landscapes are fractured by human development or agriculture, migration corridors for wildlife are broken, blocking access to food, shelter and breeding grounds. A scholarly theory was developed to estimate the number of species in such fractured landscapes, where patches of forest surrounded by farms resemble islands of natural habitat.
The "equilibrium theory of island biogeography" is a pillar of biological research -- its elegant equation to estimate the number of species in a habitat has almost reached the status of a scientific law, according to Chase Mendenhall, a Stanford doctoral student in biology and the study's lead author. The theory drives the default strategy of conserving biodiversity by designating nature reserves. This strategy sees reserves as "islands in an inhospitable sea of human-modified habitats" and doesn't adequately account for biodiversity patterns in many human-dominated landscapes, according to the Stanford study.
"This paper shows that farmland and forest remnants can be more valuable for biodiversity than previously assumed," said Daniel Karp, who earned his PhD in biology at Stanford in 2013 and is currently a NatureNet postdoctoral fellow at the University of California, Berkeley.
"If we're valuing coffee fields and other human-made habitats at zero, we're doing a disservice to ourselves and wildlife," Mendenhall said.
To test the island theory against a more holistic theory of agricultural or countryside biogeography, the researchers turned to bats acutely sensitive to deforestation. The study focused on bat populations within a mosaic of forest fragments and farmland in Costa Rica and on islands in a large lake in Panama. The researchers also did a meta-analysis of 29 studies of more than 700 bat species to bolster and generalize their findings globally.
Island biogeographic theory accurately predicted bats' responses to forest loss on the Panamanian islands system, but didn't come close to accurately forecasting similar responses in the Costa Rican countryside landscape. For example, the island theory predicted that the Costa Rican coffee plantations would have inadequate habitat to sustain a single species of bat. In reality, plantations in the countryside typically supported 18 bat species, compared to the 23 to 28 supported by tropical forest fragments and nature reserves.
"Conservation opportunities for tropical wildlife are tightly linked to adequate management of these human-modified habitats," said co-author Christoph Meyer, a researcher at the University of Lisbon's Center for Environmental Biology.
Overall, as forest cover disappeared, the rate of species loss was "substantially and significantly higher" in the island ecosystem, and species abundances were "increasingly uneven" compared to the countryside ecosystem, the study found.
The reason for the discrepancies, according to the study's authors, is that island biogeographic theory was originally based on actual islands surrounded by water, and does not account for factors such as a countryside landscape's ability to support more species and slow extinction rates compared to true island ecosystems. Especially in the tropics, island biogeographic theory's application is "distorting our understanding and conservation strategies in agriculture, the enterprise on which the future of biodiversity most critically hinges," the study's authors wrote.
"Not only do more species persist across the 'sea of farmland' than expected by island biogeographic theory, novel yet native species actually thrive there," said co-author Elizabeth Hadly, the Paul S. and Billie Achilles Professor in Environmental Biology at Stanford and senior fellow at the Stanford Woods Institute for the Environment. "This indicates that human-altered landscapes can foster more biological diversity than we anticipated."
A new approach
The fate of much of the world's wildlife is playing out in human-altered landscapes that are increasingly threatened by chemical inputs such as herbicides and pesticides. Biodiversity is not the only loser. People are losing many of nature's benefits such as water purification provided by forests and wetlands and pest control provided by birds and bats.
The study's findings point to the need for new approaches that integrate conservation and food production, to make agricultural lands more hospitable to wildlife by reducing chemical inputs, preserving fragments of forest and other natural habitats and rewarding farmers and ranchers for the benefits that result.
"A theory of countryside biogeography is pivotal to conservation strategy in the agricultural ecosystems that comprise roughly half of the global land surface and are likely to increase even further in the future," the researchers wrote.
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