سرخط خبرهای سازمان

ویژه نامه محیط زیست “به پاس طبیعت” (زمستان ۹۳) / رویکرد سیستمیک به بهره‌برداری از منابع زیستی | عارف سپهری

عارف سپهری

کارشناس ارشد مهندسی کشاورزی

رییس کمیسیون محیط زیست سازمان عدالت و آزادی

 

از جمله رنج‌هایی که می‌بریم، عدم ترسیم قواعد سیستم‌ها برای پیرامون‌مان ست برای اجتماع و تجارت و فرهنگ و محیط زیست و… “علم سیستم‌” (Systems theory)، قوانینی دارد که همچون فیزیک و ریاضیات دقیق کار می‌کنند. براساس این قواعد، هر سیستم زنده‌ای، جایی متولد می‌شود و هیچ گاه نیز از خطر کهولت و مرگ برکنار نیست. سیستم‌های پویا می‌توانند پیش از آن‌که کهولت و نیستی فرا رسد، خود را به سطح بالاتری ارتقا دهند و حیات جدیدی را تجربه کنند. ارتقای سیستم‌های پویا از راه انجام فرآیندهای “بهبود”، “اصلاح” و “انطباق” شکل می‌گیرد؛ در غیر این‌صورت هر سیستمی، می‌فرساید و می‌میرد…

تا قرن بیستم، نگرشی سیستمیک (Systematic) و بالتبع سیستماتیک (Systematic)۱ به کشاورزی وجود نداشت؛ اکولوژی و کشاورزی رابطه‌ی چندان همبسته‌ای با هم نداشتند، اکولوژی مشغول مطالعه‌ی سیستم‌های طبیعی-و نه انسان ساخته‌ی زیستی- بود. میان “علم محض”، “طبیعت” و “علوم کاربردی”، مرزبندی بود؛ نخستین خوانش‌ها میان برخورد مثبت اکولوژی و کشاورزی، اواخر دهه‌ی ۱۹۲۰میلادی رخ داد اما پس از جنگ دوم جهانی بود که در پی رشد مکانیزاسیون کشاورزی و استفاده‌ی بیش‌تر از مواد شیمیایی، بار دیگر قواعد سیستم‌ها در بهره‌برداری از طبیعت نادیده گرفته شد، تمایل پژوهش‌گران به در نظر گرفتن نقاط مشترک بین اجزای مختلف یک کل کاهش یافت و اکولوژی باز هم به سمت یک علم محض جهت یافت.

به موازات افزایش جمعیت و بروز آلودگی‌های زیست محیطی طی دهه‌های ۱۹۶۰ و ۷۰، علاقه به یافتن دلایل آغازیدن انحطاط طبیعت گسترش یافت. سال ۱۹۷۴ اولین کنگره‌ی بین المللی اکولوژی برگزار شد و یک گروه پژوهشی برای نخستین بار، آنالیزی از اکوسیستم‌های کشاورزی ارائه داد. با آغاز دهه‌ی ۱۹۸۰، اکولوژی کشاورزی (Agricultural Ecology) به‌عنوان یک روش معتبر شناخته شد و یک چارچوب نظری نوین برای مطالعه‌ی اکوسیستم‌ها ترسیم کرد.

به واقع، فرآیندهای تولید و تبدیل، فعالیت‌های تجریدی نیستند بلکه مجموعه‌ی فعالیت‌های ویژه و مشخصی را شامل می‌شوند که اثرات آن‌ها بر یکدیگر و دست آورد پایانی قابل پیش بینی و سنجش است؛ پس کمبود در هر یک از عوامل این مجموعه بر دیگر اجزا و عملکرد نهایی سیستم تاثیر می‌گذارد و از آن تاثیر می‌پذیرد.

ضرورت‌ها و نمودها

نگرش سیستمیک در بهره‌برداری از منابع و توجه به اثر اجزا بر یکدیگر مستلزم تحقق رویکردهای “اخلاق جمعی” در دو سطح “حال‌نگری (در قبال نسل حاضر) ” و “آینده‌نگری (در قبال نسل آینده)” در جوامع انسانی است برای صیانت از منابع حیات به منظور:

  1. حمایت از زندگی، محیط زیست بستری‌ست برای فعالیت‌ دستگاه‌های فیزیکوشیمیایی حیات به‌صورت اتمسفر، خاک، آب، گیاهان، جانوران مواد خام و انرژی بنگاه‌های اقتصادی
  2. جذب ضایعات فرآورده‌ها، به‌صورت مکانی برای دفع –البته نامحدود- بسیاری از ضایعات
  3. عرضه‌ی خدمات رفاهی، از حیث مناظر فرح بخش طبیعی

مفاهیم تخریب و بازسازی در سیستم‌های زیستی

اکوسیستم‌های بهره‌برداری شده توسط انسان –مشخصا کشاورزی- به عناوین مختلف با کاربرد مواد شیمیایی، خاک‌ورزی (Tillage) و برداشت مواد غذایی (Uptake)، پی در پی در حال تخریب‌اند. فی‌الواقع، یک اکوسیستم کشاورزی چون به سطوح اولیه‌ی توالی سیستم‌ها تعلق دارد به ورود مواد خارجی و برخی عملیات نیاز داشته و بالتبع به سوی تخریب پیش می‌رود.

توالی اولیه‌ی اکوسیستم‌ها واجد مشخصه هایی ست از جمله:

  • پایین بودن تنوع زیستی
  • پایین بودن وزن مواد آلی غیرزنده
  • پایین بودن طول عمر چرخه‌های زندگی
  • ساده بودن روابط متقابل میان موجودات زنده
  • جریان باز چرخه‌های غذایی

همان گونه که اشاره شد، بهره‌برداران از منابع زیستی (مشخصا کشاورزان)، به‌جای بازسازی طبیعی از نهاده‌ها و موادی استفاده می‌کنند تا آن‌چه را که در نتیجه‌ی برداشت محصول حذف می‌شود، جبران کنند. به بیان ساده، اکوسیستم‌های کشاورزی باید به گونه‌ای طراحی شوند که از امکان راهیابی سیستم به مراحل بالاتر توالی، بهره‌مند شود. به عبارت کلی، با استفاده از گیاهان، جانوران، عملیات و نهاده‌هایی که اثرات متقابل بین اجزای اکوسیستم‌های کشاورزی را ارتقا می‌دهند، می‌توان رهیافت تقلید طبیعی (مدیریت ارگانیک سیستم) را اجرایی کرد. تکامل این سیستم:

  • تنوع زیستی را افزایش می‌دهد
  • شبکه‌ی غذایی و اثرات متقابل موجودات را پیچیده‌تر می‌کند (مثل امکان شکار طبیعی آفات و بیماری‌ها توسط شکارگرها)
  • امکان مدیریت پیچیده و تلفیقی اکوسیستم فراهم می‌شود

کشاورزی رایج، پایدار نیست…

پایداری به معنای ثبات عملکرد است و شرایط یکنواخت افق‌های دور دست را در برمی‌گیرد با محیط در توازن است و کارآیی بیش‌تری در بهره‌برداری از منابع دارد. به عبارت دیگر شرایطی که سیستم برای بازسازی خود و یا پذیرش بازسازی با خطر مواجه نخواهدبود. بنابراین برداشت بیوماس از سیستم تداوم می بخشد. از آن‌جا که این تداوم هرگز در زمان حال تحقق نخواهدیافت، اثبات پایداری همیشه در آینده خواهدبود.

شواهد بسیاری مبنی بر گسترش سیر تخریبی اکوسیستم‌های کشاورزی وجود دارد. در دهه‌ی گذشته، کلیه‌ی کشورهایی که شیوه‌های انقلاب سبز را در مقیاس گسترده اتخاذ کردند یا به سطح ثابتی از عملکرد رسیدند و یا حتی با سیر نزولی عملکرد مواجه بوده اند. براساس مطالعه‌ای که در سال ۱۹۹۱ در سازمان ملل متحد انجام شد پس از جنگ جهانی دوم، ۳۸% از اراضی زیر کشت به سبب عملیات کشاورزی تا حد زیادی صدمه دیدند۲. تخریب خاک شامل شور شدن، فشردگی و ماندابی (Hardpan)، آلودگی به وسیله‌ی آفت کش‌ها، آلودگی به وسیله‌ی نهاده‌های شیمیایی، کاهش کیفیت خاک، کاهش حاصل‌خیزی و افزایش فرسایش است. به‌عنوان مثال، فرسایش خاکی در قاره‌ی آسیا ۳۰ تن در هکتار است ولی هرساله تنها یک تن در هکتار، خاک تولید می‌شود و این یعنی که در دوره‌ی کوتاهی، انسان، منابع خاکی که عرض هزاران سال ساخته شده را هدر داده است. با وجودی که کودهای شیمیایی می‌توانند به طور موقت جایگزین مواد غذایی از دست رفته شود اما قادر به تجدید حاصل‌خیزی و حفظ سلامت خاک نمی‌باشد و فرسایش و آلودگی منابع خاکی و آبی را تشدید می‌کند. به واقع تا زمانی که فرآیند بازسازی خاک از فرآیند تخریب پیشی نگیرد، کشاورزی پایدار نخواهدشد.

براساس دانش موجود، می‌توان گفت که کشاورزی پایدار، دست کم موارد زیر را در بر می‌گیرد:

  • داشتن حداقلی از اثرات منفی بر محیط و عدم ورود مواد خسارت‌زا و سمی به اتمسفر و آب‌های سطحی
  • بازسازی و صیانت از حاصل‌خیزی خاک از راه جلوگیری از فرسایش و حفظ سلامت اکولوژیک خاک
  • استفاده از آب به شکلی که انباشت دوباره‌ی آب امکان پذیر باشد
  • اتکا بر منابع داخلی اکوسیستم‌ها از جمله جایگزینی بازچرخش مواد غذایی به جای نهاده‌های خارجی (توسعه و به کارگیری دانش اکولوژیک)

“تقلید از طبیعت”، راه حل قطعی توسعه‌ی پایدار

تنها راهی که برای ما باقی مانده‌است، حفظ دراز مدت بازدهی اکوسیستم‌ها در اثر تغییر در الگوی مصرف و بهره‌برداری از منابع به منظور بهره‌‌وری عادلانه‌تر همه‌ی انسان‌هاست. به‌طور کلی، پایداری (ثبات عملکرد) به معنای شرایطی‌ست که برداشت از زیست توده‌ی (Biomass) سیستم را تداوم بخشد در این وضعیت، توانایی سیستم برای بازسازی خود و یا پذیرش بازسازی با خطر مواجه نخواهدشد. چنین نگاهی ما را به رهیافت تقلید از جریان طبیعی یا “مدل مشابه” ]سیستم ارگانیک (Organic System)[، سوق داده است؛ در این رهیافت تکیه بر جریان طبیعی چرخش مواد و خود کنترلی اکوسیستم تا اندازه‌ای است که می‌توان از به‌کارگیری عناصر خارجی و غیرقابل تجزیه (شیمیایی) و در نتیجه هزینه‌های اولیه (هزینه‌ی مصرف) و هزینه‌های ثانویه (پیامدهای عارض شونده بر سلامت محیط زنده و غیرزنده) را بسیار پایین آورد و حتی حذف کرد و تلاش بیش‌تری در جهت بهره‌برداری از مزایای فرآیندهای بازسازی اکوسیستم‌های طبیعی انجام داد.

اجرای مدل تقلید طبیعی

مدل تقلید طبیعی با به کارگیری گونه‌های گیاهی، جانوری و ریزاندامگانی (Microorganism) که عناصر غذایی را جذب و دوباره به سیستم باز می‌گردانند (Biogeochemical Cycles) و شرایط زیست را بهبود می‌بخشند، اجرا می‌شود، هم‌چو:

  • چرخه‌ی نیتروژن (Nitrogen cycle) با این که ۷۸% هوا را نیتروژن تشکیل می‌دهد اما برای گیاهان قابل استفاده نیست چراکه این عنصر تنها زمانی برای گیاهان قابل جذب می‌شود که به فرم‌های نیتراته یا آمونیومی تبدیل شود. بر همین اساس و برای تامین نیاز غذایی گیاهان، پرمصرف‌ترین کودهای شیمیایی، نیتروژنه بوده به شکلی که براساس برآورد موسسه‌ی تحقیقات خاک و آب کشور، برای سال ۹۴-۹۳، “سه میلیون و سیصد هزار تن” کود نیتروژن دار مورد نیاز بخش کشاورزی ایران است. کاهش مصرف کودهای شیمیایی کمک شایانی به سلامت مواد غذایی، منابع آبی و خاکی کرده و هزینه‌های تولید را نیز کاهش می‌دهد. دسته‌ای از باکتری‌ها با تبدیل نیتروژن به فرم‌های مورد استفاده‌ی گیاهان، در برخی موارد نیاز به مصرف کودهای نیتروژنه در سیستم‌های کشاورزی را به صفر رسانده‌اند. این‌ها شامل ریزاندامگانی هستند که عناصر غذایی را جذب و دوباره به سیستم برگردانده و شرایط خاک را بهبود می‌بخشند مثل باکتری‌های تثبیت کننده‌ی نیتروژن (Rhizobium، Nitrosomonas و Nitrobacter)

 

  • چرخه‌ی کربن (Carbon cycle)، کربن به عنوان مهم‌ترین عنصر در ارتباط با هر دو بخش زنده و غیرزنده‌ی اکوسیستم، طی فرآیند فتوسنتز از هوا جذب شده و در ترکیب با اکسیژن و آب به مواد آلی تبدیل می‌شود. سپس بخشی از آن در بدن کلیه‌ی‌ موجودات زنده (اعم از تولیدکنندگان و مصرف کنندگان) ذخیره شده که پس از مرگ جانداران یکی از منابع کربن قابل تبادل در اتمسفر خواهدشد و بخش دیگری از آن نیز طی فرآیند تنفس موجودات زنده به شکل دی اکسیدکربن (CO2) مجددا به اتمسفر باز می‌گردد. اهمیت این چرخه در اکوسیستم‌های بهره‌برداری شده توسط انسان در:

 

  • افزایش عملکرد اقتصادی
  • جلوگیری از فرسایش خاک
  • کاهش مصرف آب (به‌صورت افزایش ظرفیت نگه‌داری آب در خاک)
  • افزایش فعالیت “ریزاندامگان کارا” -که در سایر چرخه‌های زیست شیمیایی دخیل هستند-

خلاصه می‌شود. بر هم خوردن ارتباط میان اجزای نقش آفرین در چرخه‌ی کربن، تجمع کربن به فرم‌های دی اکسیدکربن و متان در لایه‌های گازی اتمسفر را بالا برده و اثر گلخانه‌ای و گرمایش جهانی را تشدید می‌کند. از این‌رو آگاهی یافتن از عملکرد آن برای آینده‌ی زمین امری حیاتی به‌شمار می‌رود.

 

اثر تقلید طبیعی بر کاهش مصرف انرژی

در حقیقت، کشاورزی نوعی دست‌کاری انسان برای دریافت انرژی و جریان آن در اکوسیستم‌هاست. انسان، اکوسیستم‌های کشاورزی را برای تبدیل انرژی خورشیدی به شکل‌های خاص زیست توده یعنی شکل‌هایی که می‌توانند به‌عنوان غذای انسان و دام مصرف شود، استفاده می‌کند. از نقطه نظر پایداری، جنبه‌ی اساسی جریان انرژی در اکوسیستم‌های کشاورزی چگونگی جهت دادن انرژی ورودی اکولوژیک به بیوماس است. با افزایش هرچه بیش‌تر تغییرات در فرآیندهای طبیعی که ناشی از فشاری‌ست که انسان برای تولید موادغذایی بر محیط وارد می‌سازد، مقدار بیش‌تری از انرژی مورد نیاز است. برای حفظ یک سیستم به انرژی نیاز است این در حالی‌ست که هرچه مصرف انرژی زیادتر شود، تولید افزایش می‌یابد اما اگر انرژی مصرفی بسیار زیاد باشد، بازده‌ی اقتصادی سرمایه‌گذاری در انرژی در حداقل ممکن قرار می‌گیرد.

 

انرژی بیولوژیک، بخش مهمی از کشاورزی پایدار است. انرژی‌های ورودی انسانی و حیوانی به‌طور کلی قابل تجدید بوده و در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی غذایی قابل برداشت، سهم عمده‌ای دارد. نظام‌های کشاورزی پیشرفته و پر بازده‌ی کنونی برای تولید کودهای شیمیایی، سموم دفع آفات، تامین آب کشاورزی، انجام عملیات زراعی، فرآوری، حمل و توزیع مواد غذایی به شدت به سوخت‌های فسیلی وابسته‌اند۳. با توجه به این‌که منابع انرژی فسیلی در آینده به‌طور فزاینده‌ای کمیاب‌تر و گران‌تر می‌شود، وابستگی به چنین منابعی، پایداری این نظام‌ها را به مخاطره انداخته است این افزایش وابستگی از یک سو هزینه‌ی تولید محصولات کشاورزی را وابسته به قیمت حامل‌های انرژی می کند و از سوی دیگر نگرانی‌های جهانی در مورد طبیعت و محیط زیست را به واسطه‌ی انتشار گازهای گلخانه‌ای افزایش می‌دهد و فرآیندهای اکولوژیک را نادیده می‌گیرد.

همچنین کاربرد بی رویه‌ی این مواد شیمیایی، آثار جانبی مخربی در سیستم‌های کشاورزی بر جای می‌گذارد که نتیجه‌ی آن ناپایداری این سیستم‌ها خواهدبود. در همین حال محاسبه‌ی کارآیی انرژی (نسبت انرژی تولیدی به انرژی مصرفی) در بخش کشاورزی ایران در بازه‌ی زمانی سال‌های ۱۳۸۶-۱۳۵۰ نشان می‌دهد که این نسبت تا سال ۶۲ روندی نزولی داشته و پس از آن ثابت بوده؛ بر همین اساس کارآیی انرژی بخش کشاورزی ایران نسبت به دهه‌ی پنجاه، در مجموع کاهش یافته است۴.

با توجه به کارآیی مدل تقلید طبیعی و چرخه‌های زیستی در حاصل‌خیزی خاک، کاهش مصرف آب و مواد شیمیایی، -که پیش‌تر گفته شد-، این مدل در بهینه‌سازی مصرف انرژی و استفاده از انرژی‌های جای‌گزین موفق نیز خواهد بود.

 

 

ارجاعات:

  1. دید سیستمیک به معنای نگرش جامع به سیستم و توجه به بسیاری از چیزهایی که دائما با سیستم در تعامل هستند و بر آن اثر می گذارند چه بسا بسیاری از آن ها را قبلا ندیده باشیم؛ دید سیستماتیک اما به معنای دیدی منظم و تابع یک سیستم از پیش تعریف شده است. در نگرش این گونه ای، روش عمده ما روش تحلیلی است؛ روش تحلیلی در واقع روش تقلیلی است و می گوید کل چیزی جز جمع اجزا نیست.
  2. گلیسمن، اس.آر. ۱۳۹۲٫ ترجمه‌ی نصیری محلاتی، م.، و کوچکی، ع.ر. آگرو اکولوژی. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
  3. بیش‌ترین انرژی مصرفی در کشاورزی را به ترتیب آبیاری، کودهای شیمیایی (خصوصا نیتروژن) و سموم آفت کش تشکیل می‌دهد.
  4. مهرابی بشرآبادی، ح. و اسمعیلی، ع. ۱۳۹۰٫ تجزیه و تحلیل ورودی-خروجی انرژی در بخش کشاورزی ایران. مجله ی اقتصاد کشاورزی و توسعه. سال ۱۹٫ شماره‌ی ۷۴٫

* این نوشتار و دیگر مقالات نخستین ویژه کمیسیون محیط زیست سازمان عدالت و آزادی در قالب در یک فایل PDF از اینجا قابل دریافت است.

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

بالا