Бобровая плотина или бобровый пруд — это плотина, построенная бобрами ; она создает пруд , который защищает от хищников, таких как койоты, волки и медведи, и сохраняет их пищу зимой. Эти сооружения изменяют природную среду таким образом, что вся экосистема строится на изменениях, делая бобров ключевым видом и инженерами экосистем . Они активно строят по ночам, перенося грязь передними лапами и древесину между зубами.
Минимальный уровень воды должен быть от 0,6 до 0,9 метра (от 2,0 до 3,0 футов), чтобы подводный вход в хатки бобров не блокировался льдом в зимний период. [ требуется ссылка ] В озерах, реках и крупных ручьях с достаточной глубиной воды бобры не могут строить плотины и живут в норах и хаточах на берегу. [1]
Бобры начинают строительство, отводя поток, чтобы уменьшить давление потока воды. Затем ветки и бревна вбиваются в грязь русла ручья, чтобы сформировать основание. [1] Затем для строительства надстройки используются палки, кора ( лиственных деревьев), камни, грязь, трава, листья, масса растений и все остальное, что есть под рукой. Бобры могут переносить собственный вес в материале; [ требуется ссылка ] они тянут бревна по грязевым потокам и сплавляют их по каналам, чтобы установить их на место. [2] Как только плотина затопит достаточную площадь до нужной глубины, чтобы сформировать защитный ров для домика (часто охватывающий много акров), бобры начинают строительство домика. [3]
Деревья, приближающиеся к диаметру 90 сантиметров (3,0 фута), могут использоваться для строительства плотины, хотя средний показатель составляет от 10 до 30 сантиметров (от 3,9 до 11,8 дюйма). Длина бревна зависит от диаметра дерева и размера бобра. Зарегистрированы случаи, когда бобры валили деревья высотой 45 метров (148 футов) и диаметром 115 сантиметров (45 дюймов). Бревна такого размера не предназначены для использования в качестве структурных элементов плотины; скорее, кора используется в пищу, а иногда и для того, чтобы добраться до верхних ветвей. Бобру требуется около 20 минут, чтобы срубить осину шириной 15 сантиметров (5,9 дюйма), прогрызая канавку вокруг ствола в форме песочных часов. Челюсти бобра достаточно мощные, чтобы перекусить 1,5-сантиметровое (0,59 дюйма) молодое деревце за один укус. [3]
Работы по техническому обслуживанию плотины и домиков часто проводятся осенью. [ необходима ссылка ]
Если бобры считаются центральными добытчиками пищи , то их каналы можно считать продолжением их «центрального места» далеко за пределами хатки, согласно исследованию 2004–2012 годов, в ходе которого были нанесены на карту бобровые пруды и срезанные пни. [4]
Некоторые люди считают [ как и кто? ] , что, строя плотины, бобры проявляют поведение, связанное с использованием орудий. [5]
Бобровая плотина обычно имеет длину от нескольких метров до 100 метров (330 футов). [6] Каналы могут быть длиной более 0,5 километра (1600 футов). [7] Самая большая известная бобровая плотина находится в национальном парке Вуд-Буффало в Альберте , Канада, и имеет длину 775 метров (2543 фута). [8] Спутниковые фотографии, предоставленные NASA WorldWind, показывают, что плотина не существовала в 1975 году, но она появилась на последующих изображениях. Она имеет два или более домиков и представляет собой комбинацию двух первоначальных плотин. Снимки Google Earth показывают, что строятся новые плотины, которые в конечном итоге могут присоединиться к основной плотине и увеличить общую длину еще на 50–100 метров (160–330 футов) в течение следующего десятилетия. [9] Координаты: 58°16′15″N 112°15′6″W / 58.27083°N 112.25167°W / 58.27083; -112.25167 .
Еще одна крупная бобровая плотина длиной 2139 футов (650 м), [10] высотой 14 футов (4,3 м) и толщиной у основания 23 фута (7,0 м) была обнаружена в Три-Форкс, штат Монтана . [3]
Строительство плотин может помочь восстановить поврежденные водно-болотные угодья. Преимущества водно-болотных угодий включают контроль за наводнениями ниже по течению, биоразнообразие (обеспечивая среду обитания для различных видов) и очистку воды, как путем расщепления токсинов, таких как пестициды, так и за счет удержания ила плотинами бобров. Плотины бобров уменьшают эрозию и уменьшают мутность, которая может быть ограничивающим фактором для некоторых водных организмов. Преимущества могут быть долгосрочными и в значительной степени незаметными, если водосбор не контролируется пристально. Почти половина находящихся под угрозой исчезновения и находящихся под угрозой исчезновения видов в Северной Америке зависят от водно-болотных угодий. [11]
В 2012 году был проведен систематический обзор воздействия бобровых плотин на рыб и среду обитания рыб (смещено в сторону Северной Америки (88%)). Наиболее часто упоминаемыми преимуществами бобровых плотин были повышенная гетерогенность среды обитания , среда выращивания и зимовки, убежище в потоке и производство беспозвоночных. Затрудненное движение рыбы из-за плотин, заиление нерестилищ и низкий уровень кислорода в прудах были наиболее часто упоминаемыми отрицательными последствиями. Преимущества (184) упоминались чаще, чем издержки (119). [12]
Плотина бобров может иметь надводный борт над уровнем воды. Когда идут сильные дожди, река или озеро наполняются. После этого плотина постепенно выпускает излишки накопленной воды, таким образом несколько уменьшая высоту волны паводка, движущейся вниз по реке. [13] [14]
Поверхность любого ручья пересекает окружающий уровень грунтовых вод. При повышении уровня ручья градиент поверхности грунтовых вод над плотиной бобров уменьшается, и вода около плотины бобров течет в ручей медленнее. Это также может помочь в уменьшении волн паводка и увеличении расхода воды, когда нет дождя. Другими словами, плотины бобров сглаживают поток воды, увеличивая площадь, смачиваемую ручьем. Это позволяет большему количеству воды просачиваться в землю, где ее поток замедляется. Эта вода в конечном итоге находит свой путь обратно в ручей. Реки с плотинами бобров в верховьях имеют более низкие уровни половодья и более высокие уровни маловодья.
Поднимая уровень грунтовых вод в водно-болотных угодьях, таких как торфяники , они могут стабилизировать колеблющийся уровень грунтовых вод, который влияет на уровни как углерода, так и воды. В исследовании гидрологии бобровых плотин, проведенном в 2017 году, было обнаружено, что контролируемые бобровые плотины в торфяниках Скалистых гор увеличивают запасы грунтовых вод и региональный водный баланс , что может быть полезным для предотвращения засухи. Исследование также показало потенциал для улучшения секвестрации углерода . [15]
Бобровы пруды могут стать причиной удаления питательных веществ из потока ручья. Сельское хозяйство вдоль берегов рек часто увеличивает нагрузку фосфатов, нитратов и других питательных веществ, что может вызвать эвтрофикацию и может загрязнять питьевую воду. Помимо ила, бобровая плотина собирает ветки и сучья от деятельности бобров, а также листья, особенно осенью . Основным компонентом этого материала является целлюлоза , полимер мономеров β-глюкозы . (Это создает более кристаллическую структуру, чем в крахмале , который состоит из мономеров α-глюкозы. Целлюлоза является типом полисахарида .) Многие бактерии вырабатывают целлюлазу , которая может расщеплять глюкозу и использовать ее для получения энергии. Так же, как водоросли получают энергию от солнечного света, эти бактерии получают энергию из целлюлозы и формируют основу очень похожей пищевой цепи.
Кроме того, популяции бактерий поглощают соединения азота и фосфора, когда они проходят через поток воды, и сохраняют эти и другие питательные вещества в бобровом пруду и окружающей среде. [16]
Сельское хозяйство вносит гербициды и пестициды в ручьи. Некоторые из этих токсинов метаболизируются и разлагаются бактериями на богатом целлюлозой дне бобровой плотины.
Некоторые ученые полагают, что азотный каскад, производство большего количества фиксированного азота, чем естественные циклы могут превратить обратно в азотный газ, может быть такой же проблемой для экологии Земли, как и производство углекислого газа. [17] Исследования показали, что плотины бобров вдоль ручья способствуют денитрификации (превращению соединений азота обратно в азот). Бактерии в грязи и растительных остатках, которые собираются у плотин, превращают нитраты в азотный газ. Газ пузырится на поверхности и снова смешивается с атмосферой. [18]
Бобры-плотины и связанные с ними пруды могут стать питомниками для лосося и форели . [19] Ранний признак этого был замечен после соглашения 1818 года между британским правительством Канады и правительством Америки, разрешающего американцам доступ к водоразделу Колумбии. Компания Гудзонова залива в порыве досады поручила своим охотникам истребить пушных зверей в этом районе. Бобр был первым, кто вымер на местном уровне. Лососевые косяки резко упали в последующие годы, хотя ни один из факторов, связанных с сокращением косяков лосося, в то время не существовал. [20]
Есть несколько причин, по которым бобровые плотины увеличивают количество лосося. [21] [22] [23] Они создают пруды, которые достаточно глубоки, чтобы молодь лосося могла спрятаться от хищных болотных птиц . Они улавливают питательные вещества в своей экологии и, в частности, питательный импульс, представленный миграцией взрослого лосося вверх по течению. Эти питательные вещества помогают кормить молодь после того, как желточный мешок переварен. Плотины обеспечивают спокойную воду, что означает, что молодой лосось может использовать энергию для роста, а не для навигации по течениям; более крупные смолты с запасом пищи имеют лучший уровень выживания, когда достигают моря. Наконец, бобровые плотины сохраняют воду чистой, что благоприятствует всем лососевым .
Было показано, что бобровые плотины полезны для популяций лягушек и жаб , вероятно, потому что они обеспечивают защищенные зоны для созревания личинок в более теплой, хорошо насыщенной кислородом воде. [24] Исследование в Альберте, Канада, показало, что «ловушки-ловушки на бобровых прудах поймали в 5,7 раз больше недавно метаморфизированных лесных лягушек, в 29 раз больше западных жаб и в 24 раза больше бореальных хоровых лягушек, чем на близлежащих свободно текущих ручьях». [25]
Бобровая плотина помогает мигрирующим певчим птицам . Стимулируя рост видов растений, которые имеют решающее значение для популяций певчих птиц, находящихся в упадке, бобровая плотина помогает создавать пищу и среду обитания. Было показано, что наличие бобровой плотины связано с увеличением разнообразия певчих птиц. [26] Они также могут оказывать положительное влияние на местных водоплавающих птиц, таких как утки, которым нужны стоячие водоемы. [27]
Бобровая плотина может быть разрушительной; наводнение может нанести значительный ущерб имуществу, а когда наводнение происходит рядом с железнодорожным полотном, оно может вызвать сход с рельсов , размывая пути. Когда бобровая плотина прорывается , возникающее в результате внезапное наводнение может затопить водопропускную трубу .
Традиционные решения проблем бобров были сосредоточены на отлове и удалении всех бобров в этом районе. Хотя это иногда необходимо, это, как правило, кратковременное решение, поскольку популяции бобров совершили замечательное возвращение в Соединенных Штатах (после почти полного истребления в девятнадцатом веке) и, вероятно, будут постоянно повторно заселять подходящую среду обитания. [28] Современные решения включают относительно экономичные и не требующие особого обслуживания устройства для потока .
Попав на территорию, где нет естественных хищников, как на Огненной Земле , бобры затопили тысячи акров земли и считаются бедствием. Одним из заметных отличий Огненной Земли от большей части Северной Америки является то, что деревья на Огненной Земле не могут быть вырублены [ требуется ссылка ], как ивы, тополя, осины и другие североамериканские деревья. Таким образом, ущерб, наносимый бобрами, кажется более серьезным. Нарушение бобров не ограничивается человеческой географией; бобры могут уничтожать места гнездования исчезающих видов.
Повышение температуры в Арктике позволяет бобрам расширять свою среду обитания дальше на север, где их плотины затрудняют движение лодок, влияют на доступ к пище, влияют на качество воды и подвергают опасности популяции рыб ниже по течению. [29] Водоемы, образованные плотинами, сохраняют тепло, тем самым изменяя местную гидрологию и вызывая локальное таяние вечной мерзлоты , что, в свою очередь, способствует глобальному потеплению. [29]
Если бобровый пруд становится слишком мелким из-за накопления осадка или истощается запас деревьев, бобры покидают это место. В конце концов плотина будет прорвана, и вода вытечет. Богатый толстый слой ила, веток и мертвых листьев за старой плотиной является идеальной средой обитания для некоторых видов водно-болотных угодий.
По мере того, как водно-болотные угодья заполняются растительными остатками и высыхают, пастбищные виды колонизируют их, и водно-болотные угодья в конечном итоге могут стать лугом, пригодным для выпаса скота в ранее лесной зоне. Это обеспечивает ценную нишу для многих животных, которые в противном случае были бы исключены. Создание плотин бобров также увеличивает количество растений, из которых были сделаны плотины (например, ивы), которые можно размножать путем срезания , что способствует росту придаточных корней.
Наконец, луг будет заселен речными деревьями, как правило, осинами, ивами и другими видами, которые предпочитают бобры. Затем бобры, скорее всего, снова заселят эту территорию, и цикл начнется снова.
Каждый раз, когда жизненный цикл ручья повторяется, на дно долины добавляется еще один слой органической почвы. Долина медленно заполняется, а плоская область на дне расширяется. Исследования редки, но кажется вероятным, что части поймы в Северной Америке были созданы или, по крайней мере, добавлены усилиями поколений бобров, которые там жили. [30]
Люди иногда строят сооружения, похожие на плотины бобров в ручьях, либо для того, чтобы получить выгоду от плотин бобров в местах, где бобров нет, либо для того, чтобы побудить бобров поселиться в определенной области. [31] Их часто называют «аналогами плотин бобров» (BDA), хотя используются и другие названия. [32] Когда цель состоит в том, чтобы привлечь бобров, иногда место не подходит в его нынешнем состоянии, например, слишком размыто, чтобы бобры могли построить плотину обычным способом. Строители BDA могут использовать строительные методы, выходящие за рамки возможностей бобров, например, вбивание деревянных столбов в русло ручья для укрепления горизонтальных ветвей, которые в противном случае были бы смыты. Надежда заключается в том, что бобры, которые бродят по нему или которых привозят, решат поселиться там и взять на себя строительство и обслуживание плотины.
