Сотни статей были написаны о крупнейшем извержении вулкана в истории человечества, которое произошло чуть более 200 лет назад на горе Тамбора в Индонезии. Но для небольшой группы исследователей из Новой Англии нужно было рассказать еще одну историю Тамборы, связанную с ее катастрофическими последствиями в заливе Мэн, которая может послужить уроком для взаимосвязанных антропогенно-природных систем, столкнувшихся сегодня с изменением климата во всем мире.
В последнем выпуске журнала Science Advances первый автор и научный сотрудник Карен Александер из Массачусетского университета в Амхерсте и еще 11 человек, в том числе водные экологи, ученые-климатологи и историки окружающей среды, рассказывают о своем многослойном междисциплинарном исследовании последствий Тамбора по прибрежной рыбе и коммерческому рыболовству.
Александр говорит: «Мы подошли к нашему исследованию как к судебно-медицинской экспертизе. Мы знали, что экстремальный холод Тамборы поразил Новую Англию, Европу, Китай и другие места на протяжении 17 месяцев. прибрежные экосистемы и рыболовство. Итак, мы искали доказательства рядом с домом».
В работе, объединяющей социальные и естественные науки, они использовали исторические данные об экспорте рыбы, данные о погоде, хронологии строительства плотин и роста городов и другие источники, чтобы обнаружить влияние Тамборы на сложную человеческую и природную систему залива Мэн.
Извержение 1815 года вызвало продолжительное экстремальное климатическое явление 1816 года, известное как «год без лета». Когда вулканическая зима установилась на большей части Северного полушария, неурожай, домашний скот погиб, а голод охватил многие земли. В Новой Англии урожайность упала на 90 процентов. Исследователи обнаружили, что 1816 год также называли «годом скумбрии», что является ключом к тому, что они найдут в отношении рыболовства.
Помимо климатических эффектов Тамборы, авторы исследовали другие общесистемные влияния, чтобы объяснить наблюдаемые тенденции. К ним относятся исторические события, такие как война 1812 года, рост населения, препятствие среде обитания рыб из-за строительства плотин и изменения рыболовных снастей, которые могли повлиять на рыболовство в то время. По словам Александра, использование исторических методов в подходе сложных адаптивных систем позволило им сгруппировать и упорядочить данные на разных организационных масштабах, а также выявить статистически значимые процессы, соответствующие известным результатам..
Например, колебания температуры в течение коротких периодов времени влияли на весь залив Мэн, в то время как строительство плотин влияло на отдельные водоразделы на протяжении всего срока службы плотин. Пространственные и временные масштабы в каждом случае различаются, но как колебания температуры, так и препятствия для среды обитания влияют на рыбу и, следовательно, на рыболовство одновременно. Такие взаимодействия характерны для сложных систем, отмечает она.
Установление времени было ключом к разгадке тайны, добавляет Александр. Основные экспортные виды, включая нерестящихся в пресноводных водоемах и сельдь, а также скумбрию и сельдь, нерестящихся в пресных водах, имеют различную температурную устойчивость и сезонную миграцию, а также время и время или фенологию. Алевки и скумбрия прибывали раньше, когда вода была холоднее, сельдь и сельдь прибывали позже, когда вода прогревалась. Из-за своей фенологии и уязвимости в реках и ручьях во время нереста больше всего от экстремального климатического явления пострадали акулы. Исследователи обнаружили, что в Массачусетсе, где ручьи были перекрыты плотинами в течение длительного времени, их последствия усугублялись..
В начале 1800-х годов алевки были «полезной рыбой», важным коммерческим экспортным товаром, но также использовались в качестве корма для кур, удобрения для сада и пищи человека зимой. По словам Александра, зима 1816 года была настолько холодной, что «залив Пенобскот замерз от Белфаста до Кастины». Когда к сезонному нересту прибыли самки, неблагоприятные условия, вероятно, нарушили нерестовые ходы, увеличили естественную смертность и, что критически важно для людей, зависящих от них, уменьшили улов.
Она добавляет: «Во время этого климатического кризиса люди не могли поймать достаточное количество рыб, чтобы удовлетворить свои потребности, поэтому они быстро переключились на скумбрию, следующий многочисленный вид, прибывающий на побережье. Преследуя скумбрию и быстро распространяя ее среди общины, не имеющие других источников пищи, коренным образом изменили инфраструктуру прибрежного рыболовства». Хотя записи свидетельствуют о том, что популяция бабочек, по-видимому, восстановилась в течение 25 лет, «люди быстро и эффективно отреагировали на Тамбору всего за пять лет и никогда не оглядывались назад, когда кризис миновал».
Авторы предполагают, что Скорость реакции человека и женщины стала разобщенной, а быстрые решения стали постоянными, а позже приобрели вид неизбежности.
Они добавляют, что «сложные решения ускользают от простых объяснений». Они указывают на «многочисленные и очевидные» параллели между этим внезапным экстремальным явлением и нынешними явлениями засухи, наводнения, урагана, разрушения продовольствия и голода, которые объясняются изменением климата.
"Прошлое может быть лабораторией", - пишут Александр и его коллеги. Использование исторических методов в рамках подхода «Сложные адаптивные системы» может предложить простой способ изучения сложных систем, в которых масштаб, скорость и фенология связывают человеческие и естественные процессы, и помочь «повысить человеческую устойчивость путем укрепления устойчивости в мире природы».
Эколог рыболовства из Массачусетса в Амхерсте Адриан Джордан добавляет: «Когда ресурсы доступны на местном уровне, они могут помочь обществу справиться с изменениями. Кроме того, во время экстремальных климатических явлений могут произойти немыслимые изменения, включая большие социальные сдвиги. должны быть готовы в современном мире, где экстремальные климатические явления становятся все более частыми и суровыми».
Мишель Штаудингер, эколог из Северо-восточного центра изучения климата в Массачусетском университете в Амхерсте, говорит: «Алевки и другие рыбы, обитающие как в реках, так и в океанах, очень уязвимы к изменению климата. Уроки, извлеченные из этого исследования, помогут нам лучше предвидеть, подготовиться и справиться с дополнительными будущими воздействиями на их население, а также на человеческие сообщества, которые зависят от них».
Алекс Брайан, климатолог Геологической службы США и соавтор, говорит, что изучение 200-летнего события было сложной задачей. «Долгосрочные записи температуры не начинаются до начала 20-го века. К счастью, мы нашли журнал погоды врача, проживающего в Салеме, штат Массачусетс, который регистрировал температуру воздуха четыре раза в день с 1780-х по 1820-е годы., Без его преданности наблюдению за погодой это исследование было бы невозможно."