Луга — это территория, где в растительности преобладают травы ( Poaceae ). Однако осоку ( Cyperaceae ) и камыш ( Juncaceae ) также можно встретить вместе с бобовыми в различных пропорциях , такими как клевер , и другими травами . Луга встречаются в природе на всех континентах, кроме Антарктиды , и встречаются в большинстве экорегионов Земли . Кроме того, луга являются одними из крупнейших биомов на Земле и доминируют над ландшафтом во всем мире. [1] Существуют различные типы лугов: естественные луга, полуестественные луга и сельскохозяйственные луга. [1] Они покрывают 31–69% площади суши Земли. [2] [3]
Среди множества определений лугов можно назвать:
Полуестественные луга — очень распространенная подкатегория биома лугов. [4] Их можно определить как:
Их также можно охарактеризовать следующим образом:
Существует много различных типов полуестественных лугов, например, сенокосные луга . [8]
Злаки относятся к числу наиболее 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 современным рису и бамбуку .
Появление гор на западе Соединенных Штатов в эпоху миоцена и плиоцена , продолжавшееся около 25 миллионов лет, создало континентальный климат, благоприятствующий развитию лугов. [9]
Около 5 миллионов лет назад, во время позднего миоцена в Новом Свете и плиоцена в Старом Свете, появились первые настоящие луга. Существующие лесные биомы пришли в упадок, а луга стали гораздо более распространенными. Известно, что луга существовали в Европе на протяжении всего плейстоцена (последние 1,8 млн лет). [8] После ледниковых периодов плейстоцена (с их ледниковыми и межледниковыми периодами ) луга расширились в более жарком и сухом климате и стали доминирующим элементом суши во всем мире. [9] Поскольку луга существуют уже более 1,8 миллиона лет, существует высокая изменчивость. Например, степная тундра преобладала в Северной и Центральной Европе, тогда как большее количество ксеротермических лугов встречалось в районе Средиземноморья. [8] В пределах Европы с умеренным климатом диапазон типов довольно широк и также стал уникальным благодаря обмену видами и генетическим материалом между разными биомами.
Полуестественные луга впервые появились, когда люди начали заниматься сельским хозяйством. Поэтому для использования в сельском хозяйстве в Европе были вырублены леса. Древние луга и пастбища были пригодными для возделывания. На этих территориях образовались полуестественные луга. [8] Однако есть также свидетельства локального сохранения естественных лугов в Европе, первоначально поддерживаемых дикими травоядными животными, на протяжении всего донеолитического голоцена. [10] [11] Удаление растений пасущимися животными, а затем и фермерами-косителями, привело к сосуществованию других видов растений вокруг. В дальнейшем биоразнообразие растений развивается. Также к новым условиям приспособились уже обитавшие там виды. [8]
Большая часть лугов превратилась в пахотные поля и снова исчезла. Луга навсегда превратились в пахотные поля из-за постоянного уменьшения содержания органического вещества. [12] В настоящее время полуестественные луга скорее расположены в районах, непригодных для сельскохозяйственного земледелия. [8]
Луга, на которых преобладают незасеянные сообщества диких растений («неулучшенные луга»), можно назвать естественной или «полуестественной» средой обитания. Хотя их растительные сообщества являются естественными, их поддержание зависит от антропогенной деятельности, такой как режимы выпаса скота и вырубки. Полуестественные луга содержат множество видов диких растений, в том числе трав, осоки, камыша и трав; На 100 квадратных сантиметров встречается 25 видов растений. [8] Европейский рекорд, найденный на лугу в Эстонии, описывает 76 видов растений на одном квадратном метре. [8] Меловые низменности в Англии могут содержать более 40 видов на квадратный метр.
.jpeg/1280px-Black_rhino_with_calf_(male).jpeg)
Во многих частях мира лишь немногие примеры избежали сельскохозяйственных улучшений (внесение удобрений, уничтожение сорняков, вспашка или повторный посев). Например, оригинальные луга североамериканских прерий или низинные луга с дикими цветами в Великобритании сейчас редки, а связанная с ними дикая флора находится под такой же угрозой. С разнообразием диких растений «неулучшенных» лугов обычно связана богатая фауна беспозвоночных; Есть также много видов птиц, которые являются «специалистами» по лугам, например, бекас и дрофа . [13] Поскольку полуестественные луга считаются одной из самых богатых видами экосистем в мире и важной средой обитания для многих специалистов, включая опылителей, [7] в последнее время существует множество подходов к природоохранной деятельности.
Улучшенные в сельском хозяйстве луга, которые доминируют в современных интенсивных сельскохозяйственных ландшафтах, обычно бедны дикими видами растений из-за того, что первоначальное 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. [6] В Западной и Центральной Европе почти полностью исчезли. В Северной Европе их осталось немного. [6]
К сожалению, большое количество видов, занесенных в Красную книгу, относятся к полуестественным лугам и пострадали от изменения ландшафта, вызванного сельским хозяйством прошлого века. [14]
Первоначальные дикорастущие сообщества были заменены посевными монокультурами культурных сортов трав и клевера, таких как райграс многолетний и клевер белый . Во многих частях мира «неулучшенные» луга являются одним из наиболее угрожаемых типов среды обитания и объектом приобретения группами по охране дикой природы или специальными грантами землевладельцам, которым рекомендуется управлять ими соответствующим образом.
Луговая растительность может значительно различаться в зависимости от типа пастбищ и от того, насколько сильно на них влияет деятельность человека. Доминирующими деревьями на полуестественных лугах являются Quercus robur , Betula pendula , Corylus avellana , Crataegus и многие виды трав. [15]
На меловых лугах растения могут варьироваться от очень высоких до очень низких. Довольно высокие травы можно встретить в высокотравных прериях Северной Америки , лугах Южной Америки и африканской саванне . На некоторых лугах могут встречаться древесные растения, кустарники или деревья, образующие саванны, кустарниковые луга или полулесные луга, такие как африканские саванны или иберийская дехеза. [16]
Как цветущие растения и деревья, травы растут в больших концентрациях в климате , где годовое количество осадков колеблется от 500 до 900 мм (от 20 до 35 дюймов). [17] Корневая система многолетних трав и разнотравья образует сложные маты, удерживающие почву на месте.
Луга являются местом обитания самых больших скоплений крупных животных на земле, включая ягуаров, африканских диких собак, вилорогов , черноногих хорьков , равнинных бизонов , горных ржанок, африканского слона, зондского тигра, черного носорога, белого носорога, саванного слона, большого однорогого носорог, индийский слон и быстрая лисица . Пасущиеся животные, стадные животные и хищники на лугах, такие как львы и гепарды , обитают на лугах африканской саванны. [18] Клещи , личинки насекомых , нематоды и дождевые черви обитают на глубокой почве, которая может достигать 6 метров (20 футов) под землей на нетронутых лугах на самых богатых почвах мира. Эти беспозвоночные вместе с симбиотическими грибами расширяют корневую систему, разрыхляют твердую почву, обогащают ее мочевиной и другими природными удобрениями, улавливают минералы и воду и способствуют росту. Некоторые виды грибов делают растения более устойчивыми к атакам насекомых и микробов. [19]
Луга во всей своей форме служат местом обитания огромного количества млекопитающих, рептилий, птиц и насекомых. Типичные крупные млекопитающие включают голубого гну , американского бизона , гигантского муравьеда и лошадь Пржевальского . [20]
Растения и животные, обитающие на лугах, связаны неограниченной сетью взаимодействий. Но уничтожение ключевых видов, таких как буйволы и луговые собачки, на американском Западе, а также внедрение инвазивных видов , таких как тростниковые жабы в северной Австралии, нарушили баланс в этих экосистемах и нанесли ущерб ряду других видов. [18] Луга являются домом для ряда самых великолепных животных на планете — слонов, бизонов, львов — и охотники считают их соблазнительной добычей. Но когда охота не контролируется или проводится незаконно, виды могут вымереть. [18]
Луга предоставляют ряд рыночных и нерыночных экосистемных услуг, которые имеют основополагающее значение для средств к существованию примерно одного миллиарда человек во всем мире. [21]
На луга приходится около 20 процентов мировых запасов углерода в почве . [2] Травянистая (нелесная) растительность преобладает на лугах, и, в отличие от лесов, углерод хранится в корнях и подземной почве. Кроме того, этот углерод надземной биомассы относительно недолговечен из-за выпаса скота, пожаров и старения. Напротив, пастбищные виды имеют обширную мочковатую корневую систему, при этом на травы часто приходится 60-80% углерода биомассы в этой экосистеме. Эта подземная биомасса может простираться на несколько метров ниже поверхности и хранить в почве обильное количество углерода, в результате чего образуются глубокие плодородные почвы с высоким содержанием органических веществ. По этой причине углерод почвы составляет около 81% от общего количества углерода в экосистеме пастбищ. Тесная связь между углеродом почвы и подземной биомассой приводит к сходной реакции этих пулов углерода на колебания годовых осадков и температуры в широком пространственном масштабе. Поскольку продуктивность растений ограничена осадками на пастбищах, запасы углерода самые высокие в регионах с наибольшим количеством осадков, например, в высокотравных прериях во влажном умеренном регионе Соединенных Штатов. Аналогичным образом, по мере повышения годовых температур запасы углерода на пастбищах уменьшаются из-за увеличения суммарного испарения. [22]
Луга 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 ) на пастбищах. Коренная порода , методы орошения, подкисление почвы , известкование и управление пастбищами — все это может иметь потенциальное воздействие на запасы органического углерода на пастбищах. [23]
Хорошее управление пастбищами может обратить вспять исторические потери углерода в почве. [2] [24] Взаимосвязь улучшения биоразнообразия с накоплением углерода является предметом исследования. [25]
Пастбища относятся к числу экосистем, находящихся под наибольшей угрозой. [27] Глобальные потери от деградации пастбищ оцениваются в более чем 7 миллиардов долларов в год. [28] По данным Международного союза охраны природы (МСОП), наиболее серьезной угрозой для лугов является землепользование человека, особенно сельское хозяйство и горнодобывающая промышленность. [29] Уязвимость пастбищ обусловлена рядом факторов, таких как неправильная классификация, плохая защита и культивирование. [21]
Луга имеют обширную историю человеческой деятельности и нарушений . [30] Чтобы прокормить растущее население, большая часть лугов мира превращается из естественных ландшафтов в поля кукурузы, пшеницы или других культур. Луга, которые до сих пор оставались в значительной степени нетронутыми, такие как саванны Восточной Африки , находятся под угрозой потери для сельского хозяйства. [18] Луга очень чувствительны к нарушениям, таким как охота и убийство ключевых видов людей или вспашка земли, чтобы освободить больше места для ферм.
Луговая растительность часто представляет собой плагиоклимакс ; он остается доминирующим на определенной территории, как правило, из-за выпаса скота , вырубки или природных или искусственных пожаров, что препятствует колонизации и выживанию саженцев деревьев и кустарников . [31] Некоторые из крупнейших в мире пространств пастбищ находятся в африканской саванне, и они поддерживаются дикими травоядными животными , а также кочевым скотоводами и их крупным рогатым скотом , овцами или козами. Луга оказывают влияние на изменение климата из-за более медленных темпов разложения мусора по сравнению с лесной средой. [32]
Луга могут возникать естественным путем или в результате деятельности человека. Охотничьи культуры по всему миру часто устраивают регулярные поджоги, чтобы сохранить и расширить пастбища, а также предотвратить распространение неустойчивых к огню деревьев и кустарников. Высокотравные прерии на Среднем Западе США , возможно, были расширены на восток до Иллинойса , Индианы и Огайо благодаря человеческой деятельности. Большая часть пастбищ на северо-западе Европы образовалась после периода неолита , когда люди постепенно вырубали леса, чтобы создать места для выращивания скота. [33]
Луга часто встречаются в районах с годовым количеством осадков от 600 мм (24 дюймов) до 1500 мм (59 дюймов), а средние среднегодовые температуры колеблются от -5 до 20 ° C. [34] Однако некоторые луга 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 пород . [35] Видовое богатство особенно велико на лугах с низким плодородием почвы , таких как змеевидные пустоши и известковые луга, где предотвращается вторжение древесины , поскольку низкий уровень питательных веществ в почве может препятствовать росту лесных и кустарниковых видов. Еще одна распространенная проблема, с которой часто сталкиваются злополучные луговые существа, — это постоянное сжигание растений, подпитываемое кислородом и многими устаревшими фотосинтезирующими организмами, а отсутствие дождя еще больше обостряет эту проблему. [36] 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 содержания CO 2 ограничиваются такими факторами, как наличие воды и доступных питательных веществ , особенно азота. Таким образом, влияние 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 под воздействием таких факторов, как состав растительного сообщества и выпас скота. Отложения азота из загрязнителей воздуха и повышенная минерализация из-за более высоких температур могут повысить продуктивность растений, но увеличение биоразнообразия часто не учитывается, поскольку более быстрорастущие растения вытесняют другие. Исследование лугов Калифорнии показало, что глобальные изменения могут ускорить сокращение разнообразия, и виды разнотравья наиболее склонны к этому процессу. [22]
Ошибочные усилия по облесению, например, в рамках глобальных усилий по увеличению улавливания углерода, могут нанести вред пастбищам и их основным экосистемным услугам. [37] [38] Усилия по восстановлению лесов могут создать риск неправильного понимания и классификации ландшафтов. [21] Карта, созданная Институтом мировых ресурсов в сотрудничестве с МСОП , определяет 2 миллиарда гектаров потенциального восстановления лесов . Его критикуют за включение 900 миллионов гектаров пастбищ. [39] [40] Ожидается, что чужеродные травы будут продолжать превосходить местные виды в более теплых и засушливых условиях, которые возникают на многих лугах из-за изменения климата. [41]
Тип землепользования, используемый на пастбищах, также может привести к утрате/деградации пастбищ. Сохранение многих лугов и других открытых экосистем зависит от таких нарушений , как лесные пожары , контролируемые пожары и/или выпас скота , хотя этот вопрос все еще остается спорным. [42] Исследование, проведенное в бразильских субтропических высокогорных лугах, показало, что луга без традиционного землепользования, при котором каждые два года используется огонь и обширный выпас скота, могут исчезнуть в течение 30 лет. [43] Это исследование показало, что луга внутри охраняемых территорий , на которых не допускается пожар и запрещен выпас скота, луга быстро заменялись кустарниками ( кустарниковое вторжение ).
Земельный покров всегда менялся с течением времени. Нижеследующее относится к изменениям, произошедшим с 1960 по 2015 годы. Произошло сокращение полуестественных лугов и увеличение площадей с пахотными землями , лесами и землями, используемыми для инфраструктуры и зданий. Стиль линий и относительная толщина линий указывают процент измененной общей площади. Изменения менее 1% и классы растительного покрова со всеми изменениями менее 1% (т.е. полуестественные водно-болотные угодья и вода) не учитываются. [14]
В 1960 году большая часть земли, 49,7%, была покрыта лесом , а также полуестественных лугов (18,8%) было больше, чем пахотных земель (15,8%). В 2015 году ситуация кардинально изменилась. Лесной покров увеличился (50,8%), а пахотные площади также увеличились (20,4%), но полуестественный пастбищный покров уменьшился. Хотя оно по-прежнему охватывает большую площадь Земли (10,6%). [14]
Четверть полуестественных пастбищ была потеряна в результате интенсификации, т.е. она была преобразована в пахотные земли или пастбища и леса. [44] Более вероятно, что интенсификация будет происходить на плоских полуестественных лугах, особенно если почва плодородна. С другой стороны, луга, где земля склонна к засухе или менее продуктивна, с большей вероятностью сохранятся как полуестественные луга, чем луга с плодородной почвой и низким уклоном местности. [45] Кроме того, доступность земли также важна, поскольку тогда ее, например, легче удобрять. Например, если он расположен рядом с дорогой. С развитием технологий становится все проще обрабатывать земли с более крутым уклоном в ущерб лугам. Управление лугами также постоянно меняется. Увеличивается использование минеральных удобрений, кроме того, сносятся бордюры и края полей для увеличения полей и выравнивания местности для облегчения использования сельскохозяйственной техники. [14]
Профессиональное изучение сухих пастбищ подпадает под категорию управления пастбищами , которая фокусируется на экосистемных услугах , связанных с засушливыми и полузасушливыми пастбищами мира с преобладанием травы. Пастбищные угодья занимают примерно 70% территории Земли; таким образом, многие культуры, в том числе культуры Соединенных Штатов, обязаны экономике, которую могут предложить мировые пастбища, начиная с производства пастбищных животных, туризма, экосистемных услуг, таких как чистая вода и воздух, и добычи энергии. [46]
Обширные площади лугов затронуты древесным вторжением , которое представляет собой расширение древесных растений за счет травянистого яруса. Вторжение лесов вызвано сочетанием антропогенного воздействия (например, недопущение пожаров, затоваривание и, как следствие, чрезмерный выпас скота) и факторов окружающей среды (т.е. повышенный уровень CO 2 в атмосфере). Это может иметь серьезные негативные последствия для ключевых экосистемных услуг, таких как продуктивность земель и пополнение подземных вод.
Несмотря на растущее признание важности лугов, понимание вариантов восстановления остается ограниченным. [47] Стоимость восстановления пастбищ сильно варьируется, а соответствующие данные недостаточны. [48] Успешное восстановление пастбищ имеет несколько аспектов, включая признание в политике, стандартизацию показателей деградации, научные инновации, передачу знаний и обмен данными. [49]
К методам и мероприятиям восстановления относятся следующие: [50]
Генеральная Ассамблея ООН провозгласила Десятилетие восстановления ООН на период 2021–2030 годов , приняв совместную резолюцию более чем 70 стран. Его возглавляют Программа ООН по окружающей среде и Продовольственная и сельскохозяйственная организация . [52]
Типы пастбищ Шимпера (1898, 1903): [53]
Типы пастбищ по Элленбергу и Мюллеру-Домбуа (1967): [54]
V класс формации. Наземные травянистые сообщества.
.jpg/1280px-Tallgrass_Prairie_Heritage_Park_(29237722250).jpg)
Типы пастбищ по Лэйкоку (1979): [55]
Эти луга можно классифицировать как биом тропических и субтропических лугов, саванн и кустарников . Уровень осадков для этого типа лугов составляет от 90 до 150 сантиметров в год. Для этого экорегиона характерны травы и разбросанные деревья, а также крупные млекопитающие , такие как антилопы гну ( Connochaetes taurinus ) и зебры ( Equus zebra ). Известные тропические и субтропические луга включают луга Льянос в Южной Америке . [56]
Луга средних широт, включая прерии и тихоокеанские луга Северной Америки , пампасы Аргентины , Бразилии и Уругвая , известковые низменности и степи Европы . Они классифицируются как саванны и кустарники умеренного пояса как биом лугов, саванн и кустарников умеренного пояса . Луга умеренного пояса являются домом для многих крупных травоядных животных , таких как бизоны , газели , зебры , носороги и дикие лошади . Хищники, такие как львы , волки , гепарды и леопарды , также встречаются на лугах умеренного пояса. Другие животные этого региона включают оленей , луговых собачек , мышей , кроликов , скунсов , койотов , змей , лис , сов , барсуков , черных дроздов , кузнечиков , жаворонков , воробьев , перепелов , ястребов и гиен . [57]
Луга, которые затопляются сезонно или круглый год, такие как Эверглейдс во Флориде , Пантанал в Бразилии , Боливии и Парагвае или Эстерос -дель-Ибера в Аргентине , классифицируются как затопленные саванны как биом затопленных лугов и саванн и встречаются в основном в тропиках. и субтропики. Виды, обитающие на этих лугах, хорошо приспособлены к гидрологическому режиму и почвенным условиям. Эверглейдс — крупнейшие в мире неорошаемые затопленные луга — богаты 11 000 видами семенных растений, 25 видами орхидей , 300 видами птиц и 150 видами рыб .
Заливные луга – это луга, которые намеренно затопляются на короткие периоды времени. [58]
Высокогорные луга, расположенные на высоких горных хребтах по всему миру, например Парамо в Андах . Они являются частью биома горных лугов и кустарников и могут быть тропическими, субтропическими и умеренными. Растения и животные, обитающие в тропических горах, способны адаптироваться к прохладным, влажным условиям, а также к интенсивному солнечному свету. [59]
Подобно горным лугам, полярная арктическая тундра может иметь траву, но высокая влажность почвы означает, что сегодня лишь в немногих тундрах преобладает трава. Однако во время ледниковых периодов плейстоцена (обычно называемых ледниковыми периодами ) луга, известные как степь-тундра или гигантская степь, занимали большие площади Северного полушария. Эти районы были очень холодными и засушливыми и имели подповерхностную мерзлоту (следовательно, тундру), но, тем не менее, представляли собой продуктивные луговые экосистемы, поддерживающие большое разнообразие фауны. Когда температура повысилась и климат стал более влажным в начале голоцена, большая часть гигантской степи превратилась в лес, в то время как более засушливые части центральной Евразии остались пастбищами, превратившись в современную евразийскую степь . [60]
Также называемые пустынными лугами, они состоят из редких экорегионов лугов, расположенных в биоме пустынь и ксерических кустарников . Экстремальные температуры и небольшое количество осадков характеризуют эти виды лугов. Поэтому растения и животные хорошо приспособлены к минимизации потерь воды. [61]
Пастбищные экорегионы биома лугов , саванн и кустарников умеренного пояса :
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )