Луг ( / ˈmɛ d oʊ / MED -oh ) — открытая среда обитания или поле, заросшее травами , разнотравьем и другими недревесными растениями . Деревья или кустарники могут редко заселять луга, пока эти территории сохраняют открытый характер. Луга могут возникать в природе при благоприятных условиях, но часто создаются искусственно из вырубленных кустарников или лесных массивов для производства сена , кормов или животноводства . [1] Луговые среды обитания как группа характеризуются как «полуестественные луга», что означает, что они в основном состоят из видов, произрастающих в этом регионе, с лишь ограниченным вмешательством человека.
Луга привлекают множество диких животных и поддерживают флору и фауну , которые не могли бы процветать в других местах обитания. Они экологически важны, поскольку предоставляют места для ухаживания животных , гнездования , сбора пищи, насекомых -опылителей , а иногда и укрытия, если растительность достаточно высокая. Интенсификация ведения сельского хозяйства (слишком частое скашивание, использование минеральных удобрений, навоза и инсектицидов) может привести к снижению численности организмов и видового разнообразия. [2] Существует несколько типов лугов, в том числе сельскохозяйственные, переходные и вечные, каждый из которых играет уникальную и важную часть экосистемы .
Как и другие биомы , луга будут испытывать повышенное давление (в том числе на их биоразнообразие ) из-за изменения климата , особенно при изменении осадков и погодных условий. Однако луга и луга также обладают важным потенциалом смягчения последствий изменения климата , поскольку они являются поглотителями углерода ; Травы с глубокой корневой системой хранят в почве значительное количество углерода .
В сельском хозяйстве луг — это пастбища , которые не выпасаются домашним скотом регулярно, а позволяют беспрепятственно расти для производства сена . Их корни уходят в железный век, когда появились соответствующие орудия для заготовки сена. Возможность производства кормов для скота на лугах имела значительное преимущество для животноводства, так как животных можно было содержать в вольерах, что упрощало контроль за их разведением. Излишки биомассы, произведенной летом, можно было хранить на зиму, предотвращая ущерб лесам и лугам, поскольку больше не было необходимости выпасать скот зимой. [1]
Особенно в Соединенном Королевстве и Ирландии термин «луг» обычно используется в его первоначальном смысле для обозначения сенокосного луга , обозначая пастбища , ежегодно скошенные летом для заготовки сена . Сельскохозяйственные луга обычно представляют собой равнинные или возвышенные поля, на которых из семян, посеянных самостоятельно или вручную, растут сено или пастбищные травы. [3] Традиционные сенокосные луга когда-то были обычным явлением в сельской Британии, но сейчас находятся в упадке. Эколог профессор Джон Родуэлл утверждает, что за последнее столетие Англия и Уэльс потеряли около 97% своих сенокосных лугов. [4] В Великобритании осталось менее 15 000 гектаров (37 000 акров) низинных лугов, и большинство участков относительно небольшие и фрагментированные. 25% лугов Великобритании находятся в Вустершире , при этом основным объектом является Зеленый луг Фостера, которым управляет Фонд дикой природы Вустершира . [5]
Концепция, аналогичная сенокосному лугу, - это пастбище , которое отличается от луга тем, что летом на нем выпасают скот, а не позволяют ему расти и периодически стричься на сено. [3] Пастбище может также относиться к любой земле, используемой для выпаса скота, и в этом более широком смысле этот термин относится не только к травяным пастбищам, но и к непастбищным средам обитания, таким как пустоши , вересковые пустоши и лесные пастбища . [6] Термин « пастбища» используется для описания как сенокосных лугов, так и травяных пастбищ. [7]
Специфические методы ведения сельского хозяйства по отношению к лугу могут принимать различные выражения. Как уже упоминалось, это может быть производство сена или обеспечение продуктами питания для выпаса скота и скота, а также предоставление места для садов или производства меда . Луга встроены в сложную сеть социокультурных условий и зависят от их поддержания. Исторически они возникли для повышения эффективности сельского хозяйства, когда появились необходимые инструменты. Сегодня методы ведения сельского хозяйства изменились, и луга в значительной степени утратили свое первоначальное назначение. Тем не менее, сегодня они ценятся за свою эстетику и экологические функции. Следовательно, общая сельскохозяйственная политика Европейского Союза субсидирует их управление, в основном за счет выпаса скота. [1]
Переходный луг возникает, когда поле , пастбище , сельскохозяйственные угодья или другая расчищенная земля больше не вырубается и не выпасается и начинает демонстрировать обильный рост, вплоть до цветения и самосева видов трав и полевых цветов. [8] Однако это состояние носит временный характер, поскольку травы в конечном итоге становятся затененными, когда кустарниковые и древесные растения приживаются, что является предвестником возвращения к полностью лесистому состоянию. [9] Переходное состояние можно искусственно поддерживать с помощью двухпольной системы, при которой возделываемая почва и луга чередуются на период от 10 до 12 лет каждый. [8]
В Северной Америке до европейской колонизации алгонкины , ирокезы и другие коренные американцы регулярно вырубали участки леса, чтобы создать переходные луга, где олени и дичь могли найти пищу и на них можно было охотиться . Например, некоторые из сегодняшних лугов возникли тысячи лет назад в результате регулярных поджогов, проводимых коренными американцами. [9] [10]
Вечный луг, также называемый естественным лугом, — это луг, на котором факторы окружающей среды , такие как климатические и почвенные условия , благоприятны для многолетних трав и ограничивают рост древесных растений на неопределенный срок. [11] Типы вечных лугов могут включать:
В последнее время городские территории стали рассматриваться как потенциальные объекты сохранения биоразнообразия. Считается, что переход от городских лужаек, которые широко распространены в городах, к городским лугам, создаст больше убежищ для растительных и животных сообществ. Городские газоны требуют интенсивного ухода, что ставит жизнь там под угрозу потери среды обитания, особенно из-за частоты стрижки. Сокращение частоты скашивания оказывает явное положительное влияние на разнообразие растительного сообщества, что позволяет перейти от городских газонов к городским лугам. [12]
В связи с ростом урбанизации Стратегия ЕС по сохранению биоразнообразия 2017 года постановила, что существует необходимость защиты всех экосистем из-за изменения климата. Большинство людей, живущих в городских регионах любой страны, обычно получают знания о растениях, посещая парки и/или общественную зеленую инфраструктуру. Местные власти обязаны обеспечивать население зелеными насаждениями, но эти департаменты постоянно страдают от серьезных сокращений бюджета, что затрудняет людям возможность любоваться дикой природой в городских секторах, а также наносит ущерб местной экосистеме. В соответствии с растущим признанием «более беспорядочной городской эстетики», многолетние луга можно рассматривать как более реалистичную альтернативу классическим городским газонам, поскольку их обслуживание также будет более экономичным. Факторы, которые менеджеры городских пространств считают важными учитывать:
Искусственно или культурно задуманные луга возникают и постоянно требуют вмешательства человека для своего существования и процветания. Во многих местах естественные, нетронутые популяции свободно бродящих крупных травоядных либо вымерли, либо очень ограничены из-за деятельности человека. Это уменьшает или устраняет их естественное влияние на окружающую экологию, в результате чего луга создаются или поддерживаются только благодаря вмешательству человека. [14] Существующие луга потенциально могут постепенно прийти в упадок, если их не поддерживать с помощью сельскохозяйственной практики. Человечество на протяжении тысячелетий влияло на экологию и ландшафт во многих частях мира, поэтому иногда бывает трудно отличить, что является естественным, а что культурным. [15] Одним из примеров являются луга. Тем не менее, луга, похоже, исторически поддерживались естественными крупными травоядными, которые сдерживали рост растений и поддерживали расчищенное пространство. [16] [17]
Поскольку экстенсивное земледелие, такое как выпас скота, в некоторых частях мира сокращается, луг как среда обитания находится под угрозой исчезновения. В ряде исследовательских проектов предпринимаются попытки восстановить естественную среду обитания лугов путем реинтродукции естественных крупных травоядных. [14] [16] [17] К ним относятся олени , лоси , козы , дикие лошади и т. д. в зависимости от местоположения. Более экзотический пример с более широким охватом — европейская программа «Таурос» . [ нужна цитата ]
Некоторые экологические организации рекомендуют превратить газоны в луга, прекратив или сократив покос. Они утверждают, что луга позволяют лучше сохранять биоразнообразие , поливать, сокращать использование удобрений. [18] Например, в 2018 году экологические организации при поддержке Департамента окружающей среды, продовольствия и сельских дел Англии, обеспокоенные снижением численности пчел во всем мире, в первый день Недели потребностей пчел 2018 (9–15 июль) дайте несколько рекомендаций, как сохранить пчел. Рекомендации включают 1) выращивание цветов, кустарников и деревьев, 2) оставление сада диким, 3) реже стрижку травы, 4) оставление в покое гнезд насекомых и мест спячки и 5) осторожное обращение с пестицидами. [19]
Отмечено влияние деятельности человека на усиление деградации луговых почв. Это способствовало оползням в Шоласе . Например, из-за катания на лыжах и урбанизации на лугах города Закопане (Польша) изменился состав почвы. Органический материал почвы исчез и подвергся воздействию химикатов из искусственной талой воды из снега и лыжных машин. [20]
Изменения климата влияют на характер температурных осадков во всем мире. Эффекты в разных регионах очень различаются, но в целом температура имеет тенденцию к повышению, снежные покровы имеют тенденцию таять раньше, а во многих местах становится более засушливым. Многие виды реагируют на эти изменения, медленно перемещая свою среду обитания вверх. [21] Увеличение высоты снижает среднюю температуру и, таким образом, позволяет видам в значительной степени сохранять свою первоначальную среду обитания. Другой распространенной реакцией на изменение условий окружающей среды являются фенологические адаптации. К ним относятся сдвиги во времени прорастания или цветения. Другие примеры включают, например, изменение характера миграции перелетных птиц. На эту адаптацию в первую очередь влияют три фактора:
На лугах вода оказалась все более скудной, а это значит, что растениям становится меньше сырости. [22] Цветущие растения тоже не развиваются и, следовательно, не дают существам много пищи. Подобные изменения в растениях могут повлиять на популяцию буйволов, как и на многих других существ, включая жуков и насекомых.
В ответ на изменения температуры цветковые растения могут реагировать как пространственными, так и временными сдвигами. Пространственный сдвиг означает миграцию в более холодные районы, часто на большие высоты. [23] Временной сдвиг означает, что растение может изменить свою фенологию, чтобы зацвести в другое время года. Перейдя к ранней весне или поздней осени, они смогут восстановить прежний температурный режим. Эти адаптации ограничены. Пространственные сдвиги могут быть затруднены, если эти территории уже заселены другими видами или когда растение зависит от конкретной гидрологии или типа почвы. [24] Другие авторы показали, что более высокие температуры могут увеличить общую биомассу, но температурные шоки и нестабильность, по-видимому, оказывают негативное воздействие на биоразнообразие. [25] Это, по-видимому, относится даже к многолетним видам, которые ранее считались буферными эффектами при экстремальных погодных явлениях. [25]
На лугах существует множество гидрологических режимов: от засушливых до влажных, каждый из которых дает различные растительные сообщества, адаптированные к соответствующему поставщику воды. Изменение режима осадков имеет самые разные последствия в зависимости от типа луга. Сухие или влажные луга кажутся довольно устойчивыми к изменениям, поскольку умеренное увеличение или уменьшение количества осадков не меняет радикально их характер. Между тем, мезические луга при умеренном запасе воды меняют свой характер, поскольку их легче перевести на другой режим. [24] Засушливым лугам, в частности, угрожает вторжение кустарников и других древесных растений и уменьшение распространенности цветущих разнотравья , тогда как засушливые участки имеют тенденцию терять древесные виды. [26] [27] [24] Из-за более сухих верхних слоев почвы разнотравья с неглубокими корнями испытывают трудности с получением достаточного количества воды. Древесные растения, в отличие от их низко расположенной корневой системы, все же могут извлекать воду, хранящуюся в нижних слоях почвы, и способны выдерживать длительные периоды засухи за счет накопленных запасов воды. В долгосрочной перспективе изменение гидрологического режима может также способствовать появлению инвазивных видов , которые смогут лучше адаптироваться к новым условиям. [24] Последствия уже вполне заметны, примером является замена альпийских лугов в южных Гималаях кустарниками. Изменение климата, по-видимому, является важной движущей силой этого процесса. [28] Более влажные зимы, напротив, могут увеличить общую биомассу, но благоприятствуют уже конкурентоспособным видам. [26] Нанося вред специализированным растениям и способствуя преобладанию более универсальных видов, более нестабильные режимы выпадения осадков могут также сократить экологическое биоразнообразие. [26]
Снежный покров напрямую связан с изменением температуры, осадков и облачности. Тем не менее, изменения во времени таяния снегов, по-видимому, являются, особенно в альпийских регионах, важным фактором, определяющим фенологические реакции. [29] Есть даже данные, свидетельствующие о том, что воздействие таяния снегов даже выше, чем просто потепление. Однако более ранние температуры не являются однозначно положительными для растений, поскольку влага, поступившая в результате таяния снега, может отсутствовать в конце года. Кроме того, это может позволить продлить периоды хищничества семян. Проблемой также является отсутствие изолирующего снежного покрова; весенние заморозки могут иметь более серьезное негативное воздействие. [30]
Все упомянутые выше движущие силы вызывают сложную, нелинейную реакцию сообщества. [31] Эти реакции можно распутать, рассмотрев вместе несколько климатических факторов и видов. Поскольку разные виды демонстрируют разную степень фенологической реакции, следствием этого является так называемая фенологическая пересборка, при которой структура экосистемы фундаментально меняется. Фенологические реакции в периоды цветения некоторых растений могут не совпадать с фенологическими сдвигами их опылителей [31] или периоды роста зависимых друг от друга растительных сообществ могут начать расходиться. [29] Исследование лугов в Скалистых горах выявило появление периода середины сезона с небольшой цветочной активностью. [32] В частности, исследование показало, что типичный цветочный пик в середине лета состоит из нескольких последовательных пиков в сухих, мезических и влажных луговых системах. Фенологические реакции на изменение климата привели к тому, что эти отдельные пики разошлись, что привело к разрыву в середине лета. Это представляет угрозу для опылителей, которые полагаются на постоянные поставки цветочных ресурсов. Поскольку экологические сообщества часто хорошо адаптированы к местным условиям, которые невозможно воспроизвести на возвышенностях, Дебински и др. кратковременные изменения, наблюдаемые на лугах, описывают «как сдвиг мозаики ландшафтной композиции». [24] Поэтому важно следить не только за тем, как конкретные виды реагируют на изменение климата, но и исследовать их в контексте различных сред обитания, в которых они встречаются .
Животные, как и растения, быстро меняются в условиях антропогенного глобального потепления, и численность особей, занятость среды обитания, изменение репродуктивных циклов являются стратегиями адаптации к этим суровым и непредсказуемым изменениям окружающей среды. Различные типы лугов по всей планете представляют собой разные сообщества растений (многолетние и однолетние), которые постоянно взаимодействуют друг с другом, чтобы выжить и размножаться. Время и продолжительность цветения — это один из фенологических процессов, обусловленных множеством различных факторов, таких как таяние снега, температура и влажность почвы, и это лишь некоторые из них. Все изменения, через которые может пройти растение или животное, зависят от топографии среды обитания, высоты и широты конкретного организма. Важно правильно следить за растениями, поскольку они являются одним из лучших биоиндикаторов того, как изменение климата влияет на планету. [31]
Фенология цветения — одна из наиболее важных особенностей растения, позволяющая пережить любые невзгоды. Благодаря различным современным технологиям и постоянному мониторингу мы можем гарантировать, какую экологическую стратегию используют растения для увеличения своего вида. На альпийских лугах Восточного Тибета наблюдались печально известные различия и сходства между однолетними и многолетними растениями. У многолетних растений дата пика цветения была прямо пропорциональна продолжительности и обратно пропорциональна у однолетних растений. Это всего лишь ограниченное количество многих взаимосвязей фенологии и функциональных характеристик, взаимодействующих с окружающей средой для выживания. [33]
Изменение климата приводит к повышению температуры во всем мире, а бореальные регионы более подвержены заметным изменениям. Проведен эксперимент по наблюдению за реакцией растений альпийских арктических лугов на различные закономерности повышения температуры. Этот эксперимент был основан на сосудистых растениях, обитающих в арктических и субарктических условиях, в пределах трех разных уровней растительности: покровного слоя, нижнего слоя и функциональных групп. Очень важно помнить, что эти растения обычно делят пространство и постоянно взаимодействуют с мохообразными, лишайниками, членистоногими, животными и многими другими организмами. Результатом стала четкая адаптация постоянного шаблона, который растения распознали и успели достичь термической акклиматизации, а это означает, что они получили чистый прирост углерода за счет усиления фотосинтеза и небольшого увеличения дыхания благодаря более теплому климату в течение разумного периода времени. Однако растения, которые претерпевают любые изменения (не только повышение и понижение температуры) в течение короткого периода времени, с большей вероятностью погибнут, поскольку у них не было достаточно времени для достижения тепловой акклиматизации. [34]
Луга могут выступать в качестве существенных поглотителей и источников органического углерода, удерживая его огромные количества в почве. Потоки углерода зависят главным образом от естественного цикла поглощения и оттока углерода, который взаимодействует с сезонными колебаниями (например, межвегетационный период или период вегетации). Широкий спектр подтипов лугов, в свою очередь, имеет разные характеристики (например, конфигурацию растений), влияющие на способность территории действовать как поглотители; Луга с водорослями на данный момент считаются одними из наиболее важных поглотителей углерода в глобальном цикле углерода . В случае с лугами, заросшими водорослями, действительно происходит увеличение производства других парниковых газов (CH 4 и N 2 O), но предполагаемый общий эффект приводит к компенсации общего объема выбросов. Между тем, обычной причиной утраты лугов (за исключением прямых изменений, вызванных развитием человека) является изменение климата , что приводит к увеличению выбросов углекислого газа и поднимает тему проектов восстановления, которые в некоторых случаях побуждают к началу восстановления лугов (например, луг Зостера Марина в Вирджинии). США). [35]
Там, где произошла деградация пастбищ , могут произойти значительные изменения в оттоке углекислого газа в межвегетационный период. Как изменение климата, так и чрезмерный выпас пастбищ являются факторами деградации. Как показывает пример альпийского водно-болотного луга на Цинхай-Тибетском нагорье, он потенциально может стать умеренным источником CO 2 и поглотителем углерода из-за высокого содержания органических веществ в почве и низкой степени разложения. Однако чем больше динамика получает количественную оценку, тем более ощутимыми становятся последствия деградации. [36] Была замечена тесная связь между деградацией пастбищ и потерей углерода в почве, что указывает на то, что это событие стимулирует выброс углекислого газа. Впоследствии это указывает на потенциал смягчения последствий изменения климата за счет восстановления деградированных пастбищ. [37]
Будучи рыночным регулированием выбросов, система ограничения и торговли квотами в некоторых случаях может включать проекты восстановления для смягчения последствий изменения климата. Например, программа ограничения и торговли квотами в Калифорнии рассматривает возможность включения восстановления лугов в систему сокращения выбросов углерода. Предварительные исследования, как показал Одюбон, указывают на потенциальную возможность хранения значительно большего количества углерода в почве по сравнению с деградированными лугами, одновременно повышая местное биоразнообразие. [38] Однако совсем недавно, во время пандемии COVID-19, начинают проявляться трудности с восстановлением: в первые годы восстанавливаемые территории уязвимы для внешнего вмешательства, например, управление лугами приостанавливается, когда экосистема наиболее чувствительна, поскольку пример инвазивным видам. [39]