Восстановление прерий — это природоохранная деятельность по восстановлению прерийных земель, которые были уничтожены в результате промышленного, сельскохозяйственного , коммерческого или жилого развития. [1] Основная цель — вернуть территории и экосистемы в их прежнее состояние до их истощения. [2]
В Соединенных Штатах , после того как война Черного Ястреба утихла в середине 1830-х годов, поселенцы из Северной Европы и северо-востока США обосновались там. [3] Они распахали высокие травы и дикие цветы в этом районе. К 1849 году большинство видов прерийных трав исчезли, чтобы освободить место для сельскохозяйственных культур (например, соевых бобов, кукурузы и т. д.). [3] [4] Восстановленные прерии и травы, пережившие вспашку 1800 года, представляют собой лишь фрагмент обильной зелени, которая когда-то покрывала среднюю часть Северной Америки от западного Огайо до Скалистых гор и от юга Канады до Техаса. [3] Например, в одном только американском штате Иллинойс когда -то было более 35 000 квадратных миль (91 000 км 2 ) прерийных земель, а теперь осталось всего 3 квадратных мили (7,8 км 2 ) этих первоначальных прерийных земель. Чрезмерная эксплуатация этой земли, а также периоды засухи и подверженность воздействию стихий (высокие травы больше не связывали ее) стали причиной возникновения Пыльных бурь в 1930-х годах. [5]
Проблемы эрозии и сокращения биоразнообразия возникли в районах, когда-то населенных видами прерийных трав. [6] Таким образом, в попытках восстановления в Европе, при восстановлении предыдущих сельскохозяйственных угодий с помощью прерийных трав, наиболее часто используемые методы включают: спонтанную сукцессию, посев семенных смесей, перенос растительного материала, удаление верхнего слоя почвы и перенос. [6] При поддержании этих высоких трав популярным методом является предписанный огонь. [7] Он стимулирует более высокий и сильный отрост, а также рециркуляцию питательных веществ в почве. [8]
Хотя и не в состоянии полностью восстановить все разнообразие области, усилия по восстановлению способствуют процветанию естественных экосистем . Это еще больше улучшается за счет специфической реинтродукции ключевых организмов из микробиома местных растений . [9] Почва прерий также эффективно хранит углерод. Поскольку углерод поглощается, они работают как жизненно важный регулятор углерода в атмосфере посредством связывания (изъятия) углерода, а углерод приносит пользу для поддержания разнообразных видов в экосистеме прерий. [10]
Эрозия происходит, когда поверхностное давление изнашивает материал земной коры. [11] Особенно на землях, ранее занятых прерийными травами, потеря обширной мочковатой корневой системы высоких трав оставила почву открытой и несвязанной. [5] С экологической точки зрения восстановление прерий способствует сохранению верхнего слоя почвы земли , который часто подвергается эрозии от ветра и дождя (усугубленной более сильными и частыми дождями из-за изменения климата ) , когда прерии распахиваются, чтобы освободить место для новой торговли. [12] И наоборот, гораздо больше земель прерий стали плодородными полями, на которых выращиваются зерновые культуры кукурузы , ячменя и пшеницы . [13] Продолжающаяся эрозия снижает долгосрочную продуктивность почвы. [14]
Восстановление прерий восстанавливает эту корневую систему, которая снова связывает почву, укрепляя ее против водной эрозии посредством адекватной фильтрации воды. [11]
Почва прерий также полезна для улавливания углерода. [15] Углекислый газ — это газ, удерживающий тепло, и 40% его производится людьми и остается в атмосфере, тем самым усугубляя последствия глобального потепления. [16] Трава прерий собирает этот углерод из атмосферы посредством фотосинтеза и сохраняет его в своей почве. [17] [18] Если оставить почву прерий нетронутой, она действует как поглотитель углерода, то есть она поглощает больше углерода из атмосферы, чем выделяет. [16] [17]
Многие растения прерий также обладают высокой устойчивостью к засухе , экстремальным температурам, болезням и местным насекомым-вредителям. [19] Их часто используют для проектов ксерискейпинга в засушливых регионах американского Запада. [20] В более широком масштабе сообщества и корпорации создают области восстановленных прерий, которые, в свою очередь, будут хранить органический углерод в почве и помогать поддерживать биоразнообразие более 3000 видов , которые рассчитывают на пастбища для еды и укрытия. [21] Исследования в Walnut Creek Restoration (Айова) по вкладу недавно переоборудованных земель (из пропашных культур в прерийные травы) показывают улучшение качества грунтовых вод в течение 10 лет. [22] Изменяя тип растений и качество, можно облегчить проблему загрязнения грунтовых вод (нежелательными химикатами в результате изменения климата и проблемы безопасности воды). [23]
Проект восстановления прерий может быть на уровне большого или малого масштаба. [24] Восстановление прерий на заднем дворе может обогащать почву , бороться с эрозией и поглощать воду при чрезмерных осадках . [25] Пример восстановления прерий на заднем дворе известен как микропрерия. [26] Микропрерии — это мини-среды обитания прерий, которые обычно состоят из менее одного акра, обычно изолированы и окружены застроенной или городской землей. [26] Эти небольшие среды обитания прерий предлагают различные преимущества, особенно в застроенных или городских районах, где естественные прерии могли быть утрачены или фрагментированы. [26] Эта миниатюрная экосистема может обеспечить среду обитания для разнообразных местных видов растений и животных, специально адаптированных к среде прерий, тем самым помогая поддерживать местное биоразнообразие. [26] Цветы прерий привлекательны для местных бабочек и других опылителей . [27] Эти опылители эволюционировали, чтобы полагаться на определенные типы растений для удовлетворения своих потребностей в нектаре и пыльце. [28] Микропрерии могут привлекать местных опылителей несколькими способами. Во-первых, они могут предоставлять разнообразный спектр местных растений, которые адаптированы к местной среде в качестве источников пищи для местных опылителей. [27] Включая различные местные растения в проекты по восстановлению микропрерий, можно создать привлекательную и полезную среду обитания для этих насекомых. Во-вторых, микропрерии могут предлагать определенные места гнездования для местных опылителей. [21] Многим видам пчел и других опылителей требуются определенные типы мест гнездования, такие как полые стебли растений или норы. [21] Такие особенности, как пчелиные ящики или местные травы, обеспечивают подходящие места гнездования для размножения и выживания. [21] Наконец, микропрерии могут служить убежищем от потери среды обитания и использования пестицидов. Опылители очень восприимчивы к этим угрозам, и путем восстановления небольших мест обитания прерий в развитых или городских районах можно создать безопасную среду для критически важных насекомых. [21]
Кроме того, микрорастения прерий способствуют секвестрации углерода, что может улучшить качество воды за счет поглощения и фильтрации загрязняющих веществ и преобразования состава почвы. [26] Способность к секвестрации углерода обусловлена глубокой корневой системой прерийных трав, которая может хранить большие объемы углерода в почве. [29] Прерийные травы также имеют высокую скорость производства биомассы, которая может захватывать и хранить углерод с высокой скоростью. [29] Исследования показали, что прерийные растения также адаптированы к почвам с низким содержанием питательных веществ, способствуют круговороту питательных веществ и вносят вклад в органическое вещество почвы, которое необходимо для поддержания плодородия и структуры почвы. [30] Листья прерийных растений имеют большую площадь поверхности, которая может улавливать загрязняющие вещества, переносимые по воздуху, такие как пыль, пыльца и твердые частицы. [31] Разнообразное сообщество микроорганизмов в прерийных почвах может расщеплять и метаболизировать загрязняющие вещества в менее вредные. [32] Прерийные растения могут поглощать загрязняющие вещества, такие как тяжелые металлы и избыток питательных веществ из воды и почвы, которые могут попасть в экосистему. [31]
В целом микропрерии, как было установлено, оказывают положительное влияние на местные экосистемы и биоразнообразие. Однако некоторые исследования выявили потенциальное негативное влияние микропрерий при определенных обстоятельствах. Например, исследования показывают, что когда в микропрерии вводятся неместные виды растений, они могут вытеснить местные растения и сократить биоразнообразие. [33] Во-вторых, если не ухаживать за ними должным образом, прерии на заднем дворе могут зарасти и создать риск пожара. [33] Реализация безопасного и регулярного графика кошения или выжигания является рекомендуемой практикой управления, чтобы избежать риска пожара и чрезмерного роста растений. [33] Наконец, стоячая вода в микропрерии может стать средой размножения комаров. [33] Правильное проектирование и обслуживание микропрерий может предотвратить накопление застоявшейся воды и привлечение комаров. [33]
В городских районах пермакультура хорошо подходит для реконструкции микропрерий благодаря взаимодополняющему подходу к проектированию и управлению системой. [26] Пермакультура — это форма экологической инженерии, вдохновленная природными экосистемами, которая использует устойчивую архитектуру и садоводство. [26] Использование принципов пермакультуры позволяет создавать устойчивые системы микропрерий, которые приносят пользу как окружающей среде, так и обществу в городских условиях. Например, система пермакультуры подчеркивает разнообразие видов растений и животных, которые поддерживают здоровую экосистему. [34] Наблюдая и изучая природные экосистемы, специалисты по пермакультуре применяют проекты, которые имитируют естественные закономерности. [34] Совместная посадка — еще один принцип пермакультуры, при котором разные растения выращиваются вместе, чтобы приносить пользу друг другу. [34] Кроме того, микропрерии служат ценным инструментом для образования и пропаганды. Микропрерии позволяют людям узнать об экосистемах прерий и важности ответственного сохранения и восстановления естественных мест обитания.
Некоторые известные высокотравные травы прерий включают в себя большой голубой стебель , индийскую траву и просо . [35] Виды средней и короткой травы включают в себя маленький голубой стебель , овсянку боковую и траву буйвола . [36] Многие из разнообразных прерийных трав (травянистые, не злаковые цветковые растения) структурно специализированы для сопротивления травянистым травоядным, таким как американский бизон . [36] Некоторые имеют мохнатые листья, которые могут помочь сдерживать холод и предотвращать чрезмерное испарение . [37] Многие из трав содержат вторичные соединения, которые были обнаружены коренными народами и до сих пор широко используются. [38]
Ранние усилия по восстановлению прерий, как правило, были сосредоточены в основном на нескольких доминирующих видах, как правило, травах, и мало внимания уделялось источнику семян. [39] С опытом более поздние реставраторы осознали важность получения широкого спектра видов и использования семян местного экотипа. [39]
В Европе при восстановлении прежних посевных площадей с помощью прерийных трав наиболее часто используемые методы включают: спонтанную сукцессию, посев семенных смесей, перенос растительного материала, удаление верхнего слоя почвы и перенос. [40] Спонтанная сукцессия является эффективным методом, когда не ожидаются быстрые результаты и где имеется высокая доступность пропагул . [40] Посевные смеси могут быть с низким или высоким разнообразием, в зависимости от разнообразия семян. Смеси с низким разнообразием отлично подходят для восстановления больших площадей за короткий промежуток времени. [40] Смеси с высоким разнообразием (из-за их стоимости и показателя успешности) используются для меньших площадей. [40] Смесь больших площадей с низким разнообразием и малых площадей с высоким разнообразием являются хорошими богатыми исходными участками для спонтанной колонизации соседних территорий. [40] Это позволяет обеспечить возможность непрерывного естественного восстановления. [40]
Огонь является важным компонентом успеха лугов, больших или малых, поскольку это экосистема, зависящая от огня. [41] Контролируемые выжигания , с разрешением, рекомендуются каждые 4–8 лет (после двух сезонов роста), чтобы сжигать мертвые растения; предотвращать вторжение некоторых других растений (например, деревьев) и высвобождать и перерабатывать питательные вещества в почву для стимулирования нового роста. [8] [7] Гораздо более благоприятной для среды обитания диких животных альтернативой выжиганию каждые 4–8 лет является сжигание от 1/4 до 1/8 участка каждый год. [42] [43] Это оставит диким животным дом каждый год и все равно выполнит задачу выжигания. Коренные американцы, возможно, также использовали выжигания для борьбы с вредителями, такими как клещи . [44] Эти предписанные выжигания мотивируют травы расти выше, давать больше семян и обильнее цвести. [7] Если контролируемые выжигания невозможны, в качестве замены рекомендуется ротационное кошение. [45]
Одним из новых доступных методов является целостное управление , при котором скот используется в качестве замены ключевых видов, таких как бизоны . [46] На некоторых участках есть бизоны, которые поддерживают сохранение вида . Это позволяет производить ротационное скашивание животными, что, в свою очередь, более точно имитирует природу. [47] Целостное управление также может использовать огонь в качестве инструмента, но в более ограниченном виде и в сочетании с скашиванием, выполняемым животными. [46] [47] [48] В некоторых частях Центральной Азии выпас скота является человеческим фактором, который сильно влияет на прогрессирование трав. [49]
В 1990 году в Южной Африке де Ланге и Буше сообщили об использовании дыма для стимуляции прорастания семян среди прерийных трав. [50] Было показано, что это помогает нарушить покой некоторых семян. С тех пор этот метод пропагандировался по всей Южной Африке, в некоторых частях Австралии и Северной Америки. [50]
Некоторые популярные проекты по восстановлению прерий были завершены и поддерживаются департаментами охраны природы, такими как Midewin National Tallgrass Prairie , расположенный в Уилмингтоне, штат Иллинойс . [51] Этот проект по восстановлению администрируется Министерством сельского хозяйства США , Лесной службой и Департаментом природных ресурсов Иллинойса . [51] Он расположен на части завода по производству боеприпасов армии Джолиет , в частности на территории, когда-то загрязненной производством тротила . С 1997 года проект открыл для публики около 15 000 акров (61 км 2 ) восстановленных прерий. [51]
Другой крупный проект по восстановлению реализуется на обширной территории Fermilab , правительственной атомной ускорительной лаборатории США, расположенной в Батавии, штат Иллинойс . [52] 6800 акров (28 км 2 ) Fermilab расположены на плодородных сельскохозяйственных землях , а проект по восстановлению прерий занимает около 1000 акров (4,0 км 2 ) из них. [53] Этот проект начался в 1975 году и продолжается по сей день с помощью сотрудников Fermilab и многих общественных учителей, ботаников и волонтеров. [53]
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )