З’їдання світової харчової мережі та трофічного рівня людини

Відредаговано Б. Л. Тернером, Університет штату Арізона, Темпе, Арізона, та затверджено 4 листопада 2013 р. (Отримано на огляд 25 квітня 2013 р.)

У цій статті є листи. Дивіться:

Люди є вершинами хижаків - 04 лютого 2014 року
Збільшення переваги яловичини посилює вплив людини на світову харчову мережу - 04 лютого 2014 р

Переглянути пов’язаний вміст:

Значимість

Тут ми поєднуємо екологічну теорію, демографію та соціально-економічну науку для розрахунку трофічного рівня людини (HTL) та позиціонування людей у контексті харчової мережі. Трофічні рівні є мірою складу дієти та є базовим показником в екології, але ніколи не були розраховані для людей. У глобальній харчовій мережі ми виявляємо, що люди подібні до анчоуса або свиней, і їх не можна вважати вершинами хижаків. Крім того, ми показуємо, що, хоча країни мають різноманітний раціон харчування, існує лише п’ять основних груп країн зі схожими дієтичними тенденціями. Ми знаходимо значний зв'язок між HTL та важливими показниками розвитку Світового банку, даючи уявлення про взаємозв'язок між соціально-економічними, екологічними та медичними умовами та зміною режиму харчування.

Анотація

Трофічні рівні є критичними для синтезу раціону видів, зображення енергетичних шляхів, розуміння динаміки харчової мережі та функціонування екосистем, а також моніторингу стану екосистем. Зокрема, трофічні рівні описують положення видів у харчовій павутині, від первинних виробників до верхівки хижаків (діапазон, 1–5). Невеликі відмінності в трофічному рівні можуть відображати великі відмінності в харчуванні. Хоча трофічні рівні є однією з найосновніших відомостей, що збираються для тварин в екосистемах, трофічний рівень людини (HTL) ніколи не визначався. Тут ми знаходимо загальний показник HTL 2,21, тобто трофічний рівень анчовети. Ця величина з часом зростала, що відповідає загальносвітовій тенденції до дієти з більшим вмістом м’яса. Національні показники HTL, що варіюються від 2,04 до 2,57, відображають широке розмаїття дієти, хоча кластерний аналіз країн зі схожими дієтичними тенденціями виявляє лише п'ять основних груп. Ми знаходимо значний зв'язок між соціально-економічними та екологічними показниками та світовими дієтичними тенденціями. Ми демонструємо, що HTL є синтетичним індексом для моніторингу раціону людини і забезпечує базову лінію для порівняння дієти між країнами.

Трофічні рівні - це основний показник, зібраний для екологічних досліджень, і має широкий спектр застосування (1). Вони описують кількість посередників між базальними видами та хижаками у всій харчовій мережі та допомагають визначити роль видів в екосистемі (2, 3). Вони представляють синтетичну метрику раціону видів, яка описує склад споживаної їжі та дозволяє порівняти дієти між видами.

Первинні продуценти, такі як рослини або фітопланктон, визначаються як трофічний рівень 1 (1, 4). Подальші трофічні рівні обчислюються як середнє значення трофічного рівня продуктів харчування у раціоні виду, зважене за кількістю плюс один. Наприклад, рослиноїдні тварини, такі як корови, харчуються рослинами (трофічний рівень 1); таким чином, їх трофічний рівень дорівнює 2. Аналогічно, у видів, раціон яких складається з половини рослини і половини корови, рівень трофіки становить 2,5. Отже, різниця в трофічному рівні 0,5 може відображати зовсім інший раціон харчування, наприклад, від рослиноїдної до всеїдної. Для хижих хижих вершин, таких як білі ведмеді або косатки, рівень трофіки сягає 5,5 (5).

Між кожним трофічним рівнем відбувається втрата енергії (3, 6), що означає, що для підтримання вищих трофічних рівнів потрібно більше первинного виробництва (7). Припускаючи швидкість передачі енергії 10%, для отримання 1 кг С виду, що має трофічний рівень 3 (7), знадобиться 100 кг С первинного виробництва. Цей коефіцієнт передачі енергії може суттєво відрізнятися в різних екосистемах [3–20% (8)]. Чисте первинне виробництво (АЕС) - це обмежена здатність земної кулі виробляти біомасу. В даний час люди привласнюють 25% (8–14,8 Pg C) АЕС завдяки виробництву їжі та землекористуванню (9, 10), і це асигнування людини наближається до планетарних меж (11, 12). Безпосереднє видобування ресурсів для виробництва продуктів харчування становить 35–40% асигнувань людиною АЕС (10), що стосується як обсягу споживаної їжі, так і складу дієти. Отже, для фіксованої кількості споживаної їжі для людських популяцій ефективніше харчуватися з нижчих трофічних рівнів, щоб зменшити видобуток ресурсів.

В даний час не існує кількісної оцінки трофічного рівня людини (HTL). Тут ми обчислюємо HTL, використовуючи національні дані Продовольчої та сільськогосподарської організації (ФАО) про запаси продовольства людиною на продукт харчування на душу населення на рік (1961–2009). Дані про продовольство доступні для 176 із 196 країн, тобто 98,1% світового населення. Ми описуємо часові тенденції та регіональну мінливість HTL. Використовуючи показники розвитку Світового банку, ми знаходимо значний зв'язок між HTL та важливими глобальними соціально-економічними та екологічними показниками. Ми виявили, що HTL - це простий інструмент для кількісної оцінки дієти людини, забезпечення базової лінії для порівняння дієти між різними країнами та полегшення моніторингу світових тенденцій.

Результати

Ми знаходимо глобальну медіану HTL у 2009 р. 2,21 (SD = 0,13). Це являє собою процентне збільшення на 3% з 1961 року (рис. 1А). Медіана HTL зважується залежно від чисельності населення кожної країни, і, отже, ця тенденція в основному зумовлена Китаєм та Індією, медіана HTL яких за цей період зросла з 2,05 до 2,20 (+ 7,4%; рис. 1А). Коли ці країни вилучаються з аналізу, глобальний показник HTL стабільний з часом на рівні 2,31 (рис. 1А).