Пастбища — это территория, где в растительности преобладают злаки ( Poaceae ). Однако осока ( Cyperaceae ) и камыш ( Juncaceae ) также могут быть найдены вместе с различными пропорциями бобовых , таких как клевер и другие травы . Пастбища встречаются в природе на всех континентах, кроме Антарктиды , и встречаются в большинстве экорегионов Земли . Кроме того, пастбища являются одним из крупнейших биомов на Земле и доминируют в ландшафте во всем мире. [1] Существуют различные типы пастбищ: естественные пастбища, полуестественные пастбища [2] и сельскохозяйственные пастбища. [1] Они покрывают 31–69% площади суши Земли. [3] [4]
Среди множества определений лугов можно выделить следующие:
Полуестественные луга являются очень распространенной подкатегорией биома лугов. [5] Их можно определить как:
Их также можно описать следующим образом:
Существует много различных типов полуестественных лугов, например, сенокосные луга . [9]
Злаки являются одними из самых универсальных форм жизни . Они получили широкое распространение к концу мелового периода, и были обнаружены копролиты окаменелых фекалий динозавров, содержащие фитолиты различных трав, включая травы, родственные современному рису и бамбуку .
Появление гор на западе США в эпоху миоцена и плиоцена , период около 25 миллионов лет, создало континентальный климат, благоприятный для развития лугов. [10]
Около 5 миллионов лет назад в позднем миоцене в Новом Свете и плиоцене в Старом Свете появились первые настоящие луга. Существующие лесные биомы пришли в упадок, и луга стали гораздо более распространенными. Известно, что луга существовали в Европе на протяжении всего плейстоцена (последние 1,8 миллиона лет). [9] После ледниковых периодов плейстоцена (с их ледниковыми и межледниковыми периодами ) луга расширились в более жарком, сухом климате и начали становиться доминирующей особенностью суши во всем мире. [10] Поскольку луга существуют уже более 1,8 миллиона лет, существует высокая изменчивость. Например, степь-тундра доминировала в Северной и Центральной Европе, тогда как большее количество ксеротермических лугов встречалось в районе Средиземноморья. [9] В пределах умеренной Европы диапазон типов довольно широк и также стал уникальным из-за обмена видами и генетическим материалом между различными биомами.
Полуестественные луга впервые появились, когда люди начали заниматься сельским хозяйством. Поэтому для использования в сельском хозяйстве леса в Европе были расчищены. Древние луга и пастбища были частями, которые были пригодны для возделывания. Полуестественные луга были сформированы из этих областей. [9] Однако есть также доказательства локальной устойчивости естественных лугов в Европе, изначально поддерживаемых дикими травоядными животными, на протяжении всего донеолитического голоцена. [11] [12] Удаление растений пасущимися животными, а позже и скашивающими земледельцами привело к сосуществованию других видов растений вокруг. В дальнейшем биоразнообразие растений эволюционировало. Кроме того, виды, которые уже жили там, адаптировались к новым условиям. [9]
Большинство пастбищных угодий были превращены в пахотные поля и снова исчезли. Пастбища навсегда стали пахотными полями из-за постоянного снижения содержания органического вещества. [13] В настоящее время полуестественные пастбища чаще всего располагаются в районах, которые не подходят для сельскохозяйственного земледелия. [9]
Пастбища, на которых преобладают не засеянные сообщества диких растений («неулучшенные пастбища»), можно назвать либо естественной, либо «полуестественной» средой обитания. Хотя их растительные сообщества являются естественными, их поддержание зависит от антропогенной деятельности, такой как режимы выпаса и рубки. Полуестественные пастбища содержат много видов диких растений, включая злаки, осоки, тростники и травы; на 100 квадратных сантиметров можно найти 25 видов растений. [9] Европейский отчет, который был найден на лугу в Эстонии, описывает 76 видов растений на один квадратный метр. [9] Меловые низинные земли в Англии могут поддерживать более 40 видов на квадратный метр.
.jpeg/1280px-Black_rhino_with_calf_(male).jpeg)
Во многих частях мира лишь немногие примеры избежали сельскохозяйственного улучшения (удобрение, уничтожение сорняков, вспашка или повторный посев). Например, изначальные североамериканские прерийные луга или низинные луга диких цветов в Великобритании теперь редки, а связанная с ними дикая флора находится под угрозой. С разнообразием диких растений «неулучшенных» лугов обычно связана богатая фауна беспозвоночных; также есть много видов птиц, которые являются «специалистами» по лугам, например, бекас и стрепет . [14] В связи с тем, что полуестественные луга называют одной из самых богатых видами экосистем в мире и важной средой обитания для многих специалистов, включая также опылителей, [8] в последнее время существует много подходов к природоохранной деятельности.
Улучшенные в сельскохозяйственном отношении луга, которые доминируют в современных интенсивных сельскохозяйственных ландшафтах, обычно бедны дикими видами растений из-за того, что изначальное разнообразие растений было уничтожено в результате возделывания и использования удобрений.
Почти 90% европейских полуестественных лугов больше не существуют по политическим и экономическим причинам. Эта потеря произошла в 20 веке. [7] Те, что в Западной и Центральной Европе, почти полностью исчезли. Несколько осталось в Северной Европе. [7]
К сожалению, большое количество видов, занесенных в Красную книгу, являются специалистами по полуестественным лугам и пострадали от изменения ландшафта из-за сельского хозяйства в прошлом веке. [15]
Первоначальные сообщества диких растений были заменены посеянными монокультурами культурных сортов злаков и клевера, таких как многолетний райграс и белый клевер . Во многих частях мира «неулучшенные» луга являются одним из наиболее уязвимых типов среды обитания и целью для приобретения группами по охране дикой природы или для специальных грантов землевладельцам, которых поощряют управлять ими надлежащим образом.
Растительность лугов может значительно различаться в зависимости от типа луга и от того, насколько сильно на него влияет антропогенное воздействие. Доминирующими деревьями для полуестественных лугов являются Quercus robur , Betula pendula , Corylus avellana , Crataegus и многие виды трав. [16]
В меловых лугах растения могут варьироваться от очень высоких до очень низких. Довольно высокие травы можно найти в североамериканских высокотравных прериях , южноамериканских лугах и африканской саванне . Древесные растения, кустарники или деревья могут встречаться на некоторых лугах, образуя саванны, кустарниковые луга или полулесные луга, такие как африканские саванны или иберийская дехеза. [17]
Как цветковые растения и деревья, травы произрастают в больших количествах в климате , где годовое количество осадков колеблется от 500 до 900 мм (от 20 до 35 дюймов). [18] Корневые системы многолетних трав и разнотравья образуют сложные маты, которые удерживают почву на месте.
Пастбища поддерживают самые большие скопления крупных животных на Земле, включая ягуаров, африканских диких собак, вилорогих антилоп , черноногих хорьков , равнинных бизонов , горных ржанок , африканских слонов, зондских тигров, черных носорогов, белых носорогов, саванновых слонов, больших однорогих носорогов, индийских слонов и лисиц . В пастбищах африканской саванны обитают травоядные животные, стадные животные и хищники , такие как львы и гепарды . [19] Клещи , личинки насекомых , нематоды и дождевые черви обитают в глубокой почве, которая может достигать 6 метров (20 футов) под землей в нетронутых пастбищах на самых богатых почвах мира. Эти беспозвоночные вместе с симбиотическими грибами расширяют корневые системы, разрушают твердую почву, обогащают ее мочевиной и другими натуральными удобрениями, улавливают минералы и воду и способствуют росту. Некоторые виды грибов делают растения более устойчивыми к атакам насекомых и микробов. [20]
Пастбища во всех своих формах поддерживают огромное разнообразие млекопитающих, рептилий, птиц и насекомых. Типичные крупные млекопитающие включают голубого гну , американского бизона , гигантского муравьеда и лошадь Пржевальского . [21]
Растения и животные, обитающие в лугах, связаны между собой неограниченной сетью взаимодействий. Но удаление ключевых видов, таких как буйволы и луговые собачки на американском Западе, и внедрение инвазивных видов , таких как тростниковые жабы в северной Австралии, нарушили баланс в этих экосистемах и нанесли ущерб ряду других видов. [19] Луга являются домом для ряда самых великолепных животных на планете — слонов, бизонов, львов — и охотники обнаружили, что они являются заманчивой добычей. Но когда охота не контролируется или ведется незаконно, виды могут вымереть. [19]
Пастбища предоставляют ряд рыночных и нерыночных экосистемных услуг, которые имеют основополагающее значение для жизнедеятельности примерно одного миллиарда человек во всем мире. [22]
Пастбища занимают около двадцати процентов мировых запасов углерода в почве . [3] Травянистая (недревесная) растительность доминирует на пастбищах, а углерод хранится в корнях и почве под землей. Углерод надземной биомассы относительно недолговечен из-за выпаса скота, пожаров и старения . Виды пастбищ имеют обширную мочковатую корневую систему, при этом травы часто составляют 60-80% углерода биомассы в этой экосистеме. Эта подземная биомасса может простираться на несколько метров ниже поверхности и хранить обильный углерод в почве, что приводит к образованию глубоких, плодородных почв с высоким содержанием органического вещества. По этой причине углерод почвы составляет около 81% от общего углерода экосистемы на пастбищах. Тесная связь между углеродом почвы и подземной биомассой приводит к схожим реакциям этих пулов углерода на колебания годовых осадков и температуры в широком пространственном масштабе. Поскольку продуктивность растений ограничивается осадками на пастбищах, запасы углерода самые высокие в регионах, где осадки самые обильные, например, в прериях с высокой травой во влажном умеренном регионе Соединенных Штатов. Аналогичным образом, по мере повышения годовых температур запасы углерода на пастбищах уменьшаются из-за увеличения эвапотранспирации . [23]
Пастбища понесли большие потери органического углерода из-за нарушений почвы, деградации растительности, пожаров, эрозии, дефицита питательных веществ и нехватки воды. Тип, частота и интенсивность нарушения могут играть ключевую роль в балансе органического углерода почвы ( SOC ) пастбищ. Коренная порода , методы орошения, подкисление почвы , известкование и управление пастбищами могут иметь потенциальное воздействие на запасы органического углерода пастбищ. [24] Хорошее управление пастбищами может обратить вспять исторические потери углерода почвы. [3] [25] Связь улучшенного биоразнообразия с хранением углерода является предметом исследования. [26]
Нет единого мнения о количестве углерода, которое может храниться в экосистеме лугов. Это отчасти вызвано различными методологиями, применяемыми для измерения органического углерода почвы, и ограниченными соответствующими наборами данных. Кроме того, накопление углерода в почвах значительно меняется с течением времени, а измерения в определенный момент времени дают недостаточную доказательную базу. [27]
Пастбища относятся к числу наиболее уязвимых экосистем. [29] Глобальные потери от деградации пастбищ оцениваются более чем в 7 миллиардов долларов в год. [30] По данным Международного союза охраны природы (МСОП), наиболее значимую угрозу для пастбищ представляет собой землепользование человеком, особенно сельское хозяйство и добыча полезных ископаемых. [31] Уязвимость пастбищ обусловлена рядом факторов, таких как неправильная классификация, плохая защита и возделывание. [22]
Пастбища имеют обширную историю человеческой деятельности и нарушений . [32] Чтобы прокормить растущее население, большинство пастбищ в мире преобразуются из естественных ландшафтов в поля кукурузы, пшеницы или других культур. Пастбища, которые до сих пор оставались в значительной степени нетронутыми, такие как восточноафриканские саванны , находятся под угрозой потери для сельского хозяйства. [19] Пастбища очень чувствительны к нарушениям, таким как охота и убийство ключевых видов или вспашка земли для освобождения большего пространства для ферм.
Растительность лугов часто является плагиоклимаксом ; она остается доминирующей в определенной области, как правило, из-за выпаса скота , вырубки или естественных или искусственных пожаров, что препятствует колонизации и выживанию саженцев деревьев и кустарников . [33] Некоторые из крупнейших в мире пространств лугов находятся в африканской саванне, и они поддерживаются дикими травоядными животными, а также кочевыми скотоводами и их крупным рогатым скотом , овцами или козами. Луга оказывают влияние на изменение климата за счет более медленной скорости разложения подстилки по сравнению с лесной средой. [34]
Пастбища могут возникать естественным образом или в результате деятельности человека. Охотничьи культуры по всему миру часто устраивали регулярные пожары, чтобы поддерживать и расширять пастбища и не допускать распространения невыносящих огонь деревьев и кустарников. Высокотравные прерии на Среднем Западе США могли быть расширены на восток в Иллинойс , Индиану и Огайо благодаря человеческому вмешательству. Многие пастбища на северо-западе Европы образовались после неолитического периода , когда люди постепенно расчищали леса, чтобы создать зоны для разведения скота. [35]
Пастбища часто встречаются в районах с годовым количеством осадков от 600 мм (24 дюйма) до 1500 мм (59 дюймов), а средние среднегодовые температуры колеблются от −5 до 20 °C. [36] Однако некоторые пастбища встречаются в более холодных (−20 °C) и более жарких (30 °C) климатических условиях. Пастбища могут существовать в местах обитания, которые часто нарушаются выпасом скота или пожарами, поскольку такое нарушение предотвращает вторжение древесных видов . Богатство видов особенно высоко на пастбищах с низким плодородием почвы , таких как серпантинные пустоши и известковые пастбища, где вторжение древесины предотвращается, поскольку низкий уровень питательных веществ в почве может подавлять рост лесных и кустарниковых видов. Еще одним распространенным затруднением, часто испытываемым злополучными созданиями пастбищ, является постоянное сжигание растений, подпитываемое кислородом и многими вымершими фотосинтезирующими организмами, при этом отсутствие дождя усугубляет эту проблему. [37] Если не ограничиваться другими факторами, увеличение концентрации CO 2 в воздухе увеличивает рост растений, так же как и эффективность использования воды, что очень важно в более засушливых регионах. Однако преимущества повышенного уровня CO 2 ограничиваются такими факторами, как доступность воды и доступных питательных веществ , особенно азота. Таким образом, воздействие повышенного уровня CO 2 на рост растений будет варьироваться в зависимости от местных климатических условий, адаптации видов к ограничению воды и доступности азота. Исследования показывают, что истощение питательных веществ может происходить быстрее в более засушливых регионах и с такими факторами, как состав растительного сообщества и выпас скота. Отложение азота из загрязнителей воздуха и повышенная минерализация из-за более высоких температур могут повысить продуктивность растений, но увеличение часто является одним из недостатков биоразнообразия , поскольку быстрорастущие растения вытесняют другие. Исследование лугов в Калифорнии показало, что глобальные изменения могут ускорить сокращение разнообразия, и виды разнотравья наиболее подвержены этому процессу. [23]
Неправильные усилия по лесонасаждению, например, как часть глобальных усилий по увеличению секвестрации углерода, могут нанести вред лугопастбищным угодьям и их основным экосистемным услугам. [38] [39] Усилия по восстановлению лесов могут создать риск неправильного прочтения и неправильной классификации ландшафтов. [22] Карта, созданная Институтом мировых ресурсов в сотрудничестве с МСОП, определяет 2 миллиарда гектаров для потенциального восстановления лесов . Ее критикуют за включение 900 миллионов гектаров лугопастбищных угодий. [40] [41] Ожидается, что неместные травы продолжат превосходить местные виды в более теплых и сухих условиях, которые возникают на многих лугопастбищных угодьях из-за изменения климата. [42]
Тип управления земельными ресурсами, используемый на пастбищах, также может привести к потере/деградации пастбищ. Многие пастбища и другие открытые экосистемы зависят от таких нарушений , как лесные пожары , контролируемые выжигания и/или выпас скота , чтобы сохраниться, хотя этот вопрос все еще является спорным. [43] Исследование в бразильских субтропических высокогорных пастбищах показало, что пастбища без традиционного управления земельными ресурсами — которое использует огонь каждые два года и обширный выпас скота — могут исчезнуть в течение 30 лет. [44] Это исследование показало, что пастбища внутри охраняемых территорий , на которых огонь не разрешен, а выпас скота запрещен, пастбища быстро заменялись кустарниками ( нашествие кустарников ).
Земельный покров всегда менялся в течение многих лет. Ниже приведены изменения между 1960 и 2015 годами. Наблюдалось уменьшение полуестественных лугов и увеличение площадей с пахотными землями , лесами и землями, используемыми для инфраструктуры и зданий. Стиль линий и относительная толщина линий указывают процент от общей площади, которая изменилась. Изменения менее 1% и классы земельного покрова со всеми изменениями менее 1% (т. е. полуестественные водно-болотные угодья и вода) не включены. [15]
В 1960 году большая часть земли, 49,7%, была покрыта лесом , а также было больше полуестественных лугов (18,8%), чем пахотных земель (15,8%). В 2015 году это резко изменилось. Лесной покров увеличился (50,8%), а пахотные земли также увеличились (20,4%), но полуестественный луговой покров уменьшился. Хотя он все еще покрывает большую площадь земли (10,6%). [15]
Четверть полуестественных пастбищ была потеряна в результате интенсификации, т. е. они были преобразованы в пахотные земли или пастбища и леса. [45] Более вероятно, что интенсификация произойдет на плоских полуестественных пастбищах, особенно если почва плодородная. С другой стороны, пастбища, где земля подвержена засухе или менее продуктивна, с большей вероятностью сохранятся как полуестественные пастбища, чем пастбища с плодородной почвой и низким уклоном местности. [46] Кроме того, важна также доступность земли, так как тогда ее легче удобрять, например, если она расположена рядом с дорогой. С развитием технологий становится все проще возделывать землю с более крутым уклоном в ущерб пастбищам. Управление пастбищами также постоянно меняется. Увеличивается использование минеральных удобрений, кроме того, границы и края полей удаляются для увеличения полей и выравнивания местности для облегчения использования сельскохозяйственной техники. [15]
Профессиональное изучение сухих пастбищ относится к категории управления пастбищами , которая фокусируется на экосистемных услугах , связанных с преобладающими травами засушливыми и полузасушливыми пастбищами мира. Пастбища составляют, по оценкам, 70% земной суши; таким образом, многие культуры, включая культуру Соединенных Штатов, обязаны экономике, которую могут предложить мировые пастбища, от производства пастбищных животных, туризма, экосистемных услуг, таких как чистая вода и воздух, и добычи энергии. [47]
Обширные площади пастбищ затронуты древесным вторжением , которое представляет собой расширение древесных растений за счет травяного слоя. Деревянное вторжение вызвано сочетанием антропогенного воздействия (например, исключение пожаров, перенаселение и последующий перевыпас) и экологических факторов (например, повышение уровня CO2 в атмосфере). Это может иметь серьезные негативные последствия для ключевых экосистемных услуг, таких как производительность земель и пополнение грунтовых вод.
Несмотря на растущее признание важности лугов, понимание вариантов восстановления остается ограниченным. [48] Стоимость восстановления лугов сильно варьируется, а соответствующие данные скудны. [49] Успешное восстановление лугов имеет несколько измерений, включая признание в политике, стандартизацию показателей деградации, научные инновации, передачу знаний и обмен данными. [50]
Методы и меры восстановления включают следующее: [51]
На период 2021–2030 годов Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций провозгласила Десятилетие восстановления ООН, включив в него совместную резолюцию более 70 стран. Его возглавляют Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде и Продовольственная и сельскохозяйственная организация . [53]
Типы лугов по Шимперу (1898, 1903): [54]
Типы пастбищ по Элленбергу и Мюллеру-Домбуа (1967): [55]
Формация-класс V. Наземные травянистые сообщества
.jpg/1280px-Tallgrass_Prairie_Heritage_Park_(29237722250).jpg)
Типы пастбищ по Лейкоку (1979): [56]
Эти луга можно классифицировать как тропические и субтропические луга, саванны и кустарниковые биомы . Уровень осадков для этого типа лугов составляет от 90 до 150 сантиметров в год. Травы и отдельные деревья обычны для этого экорегиона, а также крупные млекопитающие , такие как гну ( Connochaetes taurinus ) и зебра ( Equus zebra ). Известные тропические и субтропические луга включают луга Льянос в Южной Америке . [57]
Травянистые равнины средних широт, включая прерии и тихоокеанские луга Северной Америки , пампасы Аргентины , Бразилии и Уругвая , известковые равнины и степи Европы . Они классифицируются вместе с умеренными саваннами и кустарниковыми землями как биом умеренных лугов, саванн и кустарниковых земель . Травянистые равнины умеренного пояса являются домом для многих крупных травоядных , таких как бизоны , газели , зебры , носороги и дикие лошади . Хищники, такие как львы , волки , гепарды и леопарды , также встречаются в умеренных лугах. Другие животные этого региона включают оленей , луговых собачек , мышей , зайцев , скунсов , койотов , змей , лис , сов , барсуков , черных дроздов, кузнечиков , луговых жаворонков , воробьев , перепелов , ястребов и гиен . [58]
Пастбища, которые затапливаются сезонно или круглый год, такие как Эверглейдс во Флориде , Пантанал в Бразилии , Боливии и Парагвае или Эстерос-дель-Ибера в Аргентине , классифицируются вместе с затапливаемыми саваннами как биом затапливаемых пастбищ и саванн и встречаются в основном в тропиках и субтропиках. Виды, которые обитают на этих пастбищах, хорошо приспособлены к гидрологическим режимам и почвенным условиям. Эверглейдс — крупнейшие в мире затапливаемые пастбища, питаемые дождем, — богаты 11 000 видами семенных растений, 25 видами орхидей , 300 видами птиц и 150 видами рыб .
Заливные луга — это луга, которые намеренно затапливаются на короткие периоды времени. [59]
Высокогорные луга, расположенные на высоких горных хребтах по всему миру, как Парамо в Андах . Они являются частью горных лугов и кустарниковых биомов и могут быть тропическими, субтропическими и умеренными. Растения и животные, которые можно найти в тропических горах, способны адаптироваться к прохладным, влажным условиям, а также к интенсивному солнечному свету. [60]
Подобно горным лугам, полярная арктическая тундра может иметь травы, но высокая влажность почвы означает, что в настоящее время лишь немногие тундры являются луговыми. Однако во время ледниковых периодов плейстоцена (обычно называемых ледниковыми периодами ) луга, известные как степь-тундра или мамонтовая степь, занимали большие площади Северного полушария. Эти районы были очень холодными и засушливыми и характеризовались подповерхностной вечной мерзлотой (отсюда и тундра), но тем не менее были продуктивными экосистемами лугов, поддерживающими большое разнообразие фауны. По мере повышения температуры и влажным климатом в начале голоцена большая часть мамонтовой степи перешла в лес, в то время как более сухие части в центральной Евразии остались лугами, превратившись в современную евразийскую степь . [61]
Также называемые пустынными лугами, они состоят из редких луговых экорегионов, расположенных в пустынях и биоме ксерических кустарников . Для этих видов лугов характерны экстремальные температуры и малое количество осадков. Поэтому растения и животные хорошо приспособлены для минимизации потери воды. [62]
Экорегионы лугов умеренного пояса, саванн и кустарниковых экосистем :
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: others (link)