Аннотация:
Последнее исследование, охватывающее шесть континентов по всему миру, показало, что после того, как пастбища подверглись земледелию, развитию сельского хозяйства или другим антропогенным воздействиям, даже если нарушение остановлено и произойдет естественное восстановление в течение сотен лет, растительные сообщества, возможно, не смогут реформироваться точно так же, как первоначальные луга. Исследователи проанализировали 742 вида растений по всему миру и обнаружили, что восстанавливающиеся вторичные луга часто с большей вероятностью будут заняты быстрорастущими и более высокими растениями, в то время как древние луга, которые никогда не обрабатывались, в большей степени состоят из медленно растущих, долгоживущих многолетних растений, которые могут противостоять засухе, огню и травоядным животным.
Это исследование было проведено исследователями из Университета штата Мичиган и других учреждений США, а результаты были опубликованы в Трудах Национальной академии наук. Исследование показывает, что независимо от того, с какого континента происходят участники исследования или насколько различаются климатические условия, существуют вполне устойчивые различия в характеристиках растений между древними лугами и вторичными лугами, которые восстановились после нарушения.
Научное сообщество ранее знало, что восстановление разнообразия растений может занять десятилетия или больше после того, как пастбища были уничтожены сельским хозяйством, а некоторые оригинальные растения не могут появиться вновь даже через сотни лет, отмечают исследователи. Новое исследование также объясняет, почему луга, которые, по-видимому, заросли растительностью, возможно, все еще не вернулись в свое первоначальное экологическое состояние.
Исследования показали, что когда древние луга распахиваются или превращаются в сельскохозяйственные угодья, чаще всего исчезают многолетние растения, которые растут медленно, имеют долгую жизнь и жесткие листья. Хотя эти растения растут медленно, они хорошо подходят для длительного выживания и могут противостоять сильным стрессам, таким как засуха, пожар и травоядные животные.
Однако, когда луга будут полностью нарушены, первоначальные преимущества этих растений превратятся в недостатки. Поскольку они растут медленно, трудно конкурировать за ресурсы с растениями, которые могут быстро расти и размножаться в конкурентной среде после разрушения земель.
В результате восстанавливающиеся луга часто сначала заселяются другим типом растений. Эти растения растут быстрее, быстрее размножаются и эффективно получают воду, питательные вещества и солнечный свет. Они не только могут быстро колонизировать нарушенные земли, но и быстро формировать новые популяции посредством коротких репродуктивных циклов.
Исследователи обнаружили, что различия отражаются даже на высоте растений. Растения на вторичных лугах имеют тенденцию вырастать выше, чем на древних лугах, потому что более высокие растения получают преимущество в борьбе за солнечный свет. Как только эти растения размножаются, следующее поколение наследует аналогичные характеристики роста, что позволяет сохранить структуру растительного сообщества.
Различия между конкретными растениями также весьма очевидны. Например, Stipa stricto, распространенная в сосновых степях юго-востока США, представляет собой очень засухоустойчивое многолетнее растение, имеющее стратегии выживания, типичные для древних луговых растений, но не являющееся основной особенностью второстепенных лугов. Напротив, восстанавливающиеся луга с большей вероятностью будут иметь быстро размножающиеся однолетние растения, такие как амарант, который быстро использует воду и питательные вещества в почве.
Что еще более удивительно, так это то, что эта разница может сохраняться очень долго. В некоторых изученных случаях даже после 300 лет восстановления растения на вторичных лугах все еще были выше своих древних собратьев. Это означает, что тот факт, что в экосистеме, казалось бы, снова выросла растительность, не означает, что она восстановила свои первоначальные биологические характеристики.
Это открытие важно для понимания экосистем лугов, поскольку луга — это не просто «земля без деревьев». Широко распространенные корневые системы растений уменьшают поверхностный сток и эрозию почвы, а луга накапливают около одной трети земного углерода. Луга также являются важной средой обитания для большого количества диких животных и домашнего скота, от бизонов в Северной Америке до антилоп гну в Африке и дроф в Азии, причем все они зависят от различных типов луговых экосистем.
Луга занимают почти четверть суши Земли и прямо или косвенно обеспечивают средства к существованию более чем 1 миллиарду человек. Евразийский континент простирается от Венгрии до Китая, общая длина которого составляет около 5000 миль, включая евразийские степи, Великие североамериканские равнины и африканскую саванну, которые являются важными компонентами этой экосистемы.
Однако за последние два столетия большая часть древних лугов была превращена в сельскохозяйственные угодья, плантации и городскую застройку. Бразильский Серрадо — одна из самых биоразнообразных саванн в мире, но каждые три месяца она теряет площадь размером с Лондон из-за давления со стороны сельскохозяйственного развития. По оценкам одного исследования, площадь саванны в Индии сократилась примерно с 100 миллионов акров в 1880 году до примерно 60 миллионов акров в 2010 году, а площадь исторических лугов, сохранившихся в Северной Америке, составляет менее половины ее первоначальной площади.
Тем временем миллионы акров сельскохозяйственных угодий по всему миру заброшены, что создает возможности для восстановления второстепенных лугов. Поэтому все большее внимание уделяется вопросу: если трава снова вырастет на сельскохозяйственных угодьях, вернется ли первоначальная экосистема?
Ответ, данный в этом исследовании, заключается в том, что, по крайней мере, с точки зрения состава и характеристик растительных сообществ, ответ часто отрицательный. Вторичные луга могут заново сформировать зеленую растительность, но доминирующие растения могли претерпеть долгосрочные изменения, а некоторые уникальные или репрезентативные растения на первоначальных лугах, возможно, все еще не вернулись.
Исследователи пока не уверены, насколько сильно эти различия растительных сообществ повлияют на другие функции экосистемы. Например, требуют дальнейшего изучения вопрос о том, могут ли вторичные луга поглощать углекислый газ из атмосферы с той же эффективностью, что и древние луга, или же они могут таким же образом осуществлять круговорот питательных веществ.
Однако эти открытия оказали прямое влияние на работу по экологическому восстановлению пастбищ. Если вы просто прекратите обрабатывать сельскохозяйственные угодья и дождетесь естественного восстановления, полученное растительное сообщество не сможет автоматически вернуться в состояние, существовавшее до нарушения. Поэтому исследователи полагают, что если цель состоит не только в том, чтобы заново зарастить землю травой, но и в восстановлении экосистемы с аналогичными функциями и составом растений, что и древние луга, то людям, возможно, потребуется более активное участие, например, распространение семян местных растений, пересадка определенных растений и т. д.
В то же время исследователи подчеркивают, что защита существующих древних лугов может быть более важной, чем их последующее восстановление. Потому что, как только местные пастбища, на формирование которых ушли сотни или более лет, исчезают, их невозможно быстро восстановить, просто остановив сельское хозяйство. Для этих экосистем «выращивание растений» и «реальное восстановление исходной экосистемы» — два совершенно разных процесса.
Комментарии