Восстановление прерий: сохранение экосистем и поглощение углерода.

Введение

Усилия по сохранению сосредоточены на прерийных землях.

Восстановление прерий – это природоохранная деятельность, направленная на восстановление прерийных земель, которые были уничтожены в результате промышленного, сельскохозяйственного, коммерческого или жилищного строительства. Основная цель – вернуть территориям и экосистемам их прежнее состояние до их истощения. В США, после окончания войны Черного Ястреба в середине 1830-х годов, поселенцы из Северной Европы и северо-востока США обосновались здесь. Они вспахали высокие травы и дикие цветы в этом районе. К 1849 году большинство видов прерийных трав исчезли, чтобы освободить место для сельскохозяйственных культур (например, сои, кукурузы и т.д.). Восстановленные прерии и травы, пережившие вспашку в 1800-х годах, представляют собой лишь фрагмент обильной растительности, которая когда-то покрывала центральную часть Северной Америки от западного Огайо до Скалистых гор и от южной Канады до Техаса. В районах, ранее населенных прерийными травами, возникли проблемы эрозии и сокращения биоразнообразия. Поэтому, при восстановлении прерий в Европе, наиболее часто используемые методы включают: естественную сукцессию, посев смесей семян, пересадку растительного материала, удаление и перенос верхнего слоя почвы. Это способствует более интенсивному и сильному возобновлению роста, а также круговороту питательных веществ в почве. Хотя восстановление не позволяет полностью восстановить все разнообразие территории, оно способствует процветанию естественных экосистем. Это дополнительно улучшается за счет специфического повторного внедрения ключевых организмов из микробиома местных растений. Прерийная почва также эффективно накапливает углерод. Выступая в качестве поглотителей углерода, они служат важным регулятором углерода в атмосфере посредством секвестрации (поглощения) углерода, а углерод способствует поддержанию разнообразия видов в прерийной экосистеме.

Эрозия

Эрозия происходит, когда поверхностное давление разрушает материал земной коры. Особенно на землях, ранее покрытых луговыми травами, потеря обширной, разветвленной корневой системы высоких трав оставила почву незащищенной и рыхлой. В то же время, значительная часть прерий превратилась в плодородные поля, на которых выращивают зерновые культуры, такие как кукуруза, ячмень и пшеница. Продолжающаяся эрозия снижает долгосрочную продуктивность почвы. Восстановление прерий возвращает эту корневую систему, которая вновь укрепляет почву, связывая ее и защищая от водной эрозии благодаря эффективной фильтрации воды. Углекислый газ – это газ, удерживающий тепло, и 40% его выбросов приходится на деятельность человека, оставаясь в атмосфере и усугубляя последствия глобального потепления. Луговые травы поглощают этот углерод из атмосферы посредством фотосинтеза и запасают его в почве. Ненарушенная почва прерий действует как поглотитель углерода, то есть поглощает больше углерода из атмосферы, чем выделяет. Их часто используют в проектах ксерискейпинга в засушливых регионах американского Запада. В более широком масштабе, сообщества и корпорации создают участки восстановленных прерий, которые, в свою очередь, накапливают органический углерод в почве и помогают поддерживать биоразнообразие более 3000 видов, зависящих от лугов в качестве источника пищи и укрытия. Исследование, проведенное в Walnut Creek Restoration (Айова), показало улучшение качества грунтовых вод в течение 10 лет после перевода земель из-под посевов в прерийную траву. Изменение типа и качества растительности может облегчить проблему загрязнения грунтовых вод (нежелательными химическими веществами, вызванного изменением климата и проблемой водной безопасности).

Микропрейры

Проект восстановления прерийных земель может быть реализован как в крупных, так и в малых масштабах. Восстановление прерий на приусадебных участках может обогатить почву, бороться с эрозией и поглощать избыточную воду во время сильных дождей. Примером восстановления прерии на заднем дворе является микропрерия. Микропрерии – это миниатюрные прерийные местообитания, обычно занимающие площадь менее одного акра, как правило, изолированные и окруженные застроенными или городскими территориями. Эти опылители эволюционировали, чтобы зависеть от определенных видов растений для получения нектара и пыльцы. Микропрерии могут привлекать местных опылителей несколькими способами. Во-первых, они могут предоставлять разнообразный набор местных растений, адаптированных к местным условиям, в качестве источника пищи для местных опылителей. Многие виды пчел и других опылителей нуждаются в определенных типах мест для гнездования, таких как полые стебли растений или норы. Прерийные травы также характеризуются высокой скоростью производства биомассы, что позволяет быстро улавливать и накапливать углерод. Листья прерийных растений имеют большую площадь поверхности, способную улавливать загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе, такие как пыль, пыльца и твердые частицы. Разнообразное сообщество микроорганизмов в прерийных почвах способно разлагать и метаболизировать загрязняющие вещества, превращая их в менее вредные формы. Растения прерий могут поглощать загрязняющие вещества, такие как тяжелые металлы и избыток питательных веществ, из воды и почвы, которые могут попадать в экосистему. Во-вторых, при отсутствии надлежащего ухода, приусадебные прерии могут разрастаться и создавать пожароопасную ситуацию. Наблюдая и изучая природные экосистемы, практики пермакультуры применяют проекты, имитирующие природные закономерности. К среднетравяным и короткотравяным видам относятся малый ветровик, овсяница боковая и буйволовая трава. Многие из разнообразных прерийных трав (травянистые, не злаковые цветущие растения) структурно специализированы для устойчивости к травоядным животным, таким как американский бизон. Многие травянистые растения содержат вторичные соединения, которые были открыты коренными народами и до сих пор широко используются. Первые попытки восстановления прерий в основном были сосредоточены на нескольких доминирующих видах, как правило, травах, с небольшим вниманием к происхождению семян.

A restoration project of prairie lands can on a large or small scale level. Backyard prairie restoration can enrich soil, combat erosion, and absorb water in excessive rainfalls. An example of a backyard prairie restoration is known as a micro prairie. Micro prairies are mini prairie habitats that typically consist of less than one acre, usually isolated and surrounded by developed or urban land. These pollinators have evolved to rely on specific types of plants for their nectar and pollen needs. Micro prairies can attract native pollinators in several ways. First, they can provide a diverse array of native plants that are adapted to the local environment as a food sources for native pollinators. Many species of bees and other pollinators require specific types of nesting sites, such as hollow plant stems or burrows. Prairie grasses also have a high rate of biomass production, that can capture and store carbon at a fast rate. Prairie plants leaves have a large surface area that can trap airborne pollutants such as dust, pollen, and particulate matter. The diverse community of microorganisms in prairie soils can break down and metabolize pollutants into less harmful ones. Prairie plants can absorb pollutants such as heavy metals and excess nutrients from water and soil that might enter into an ecosystem. Secondly, if not properly maintained, backyard prairies can overgrow and create a fire risk. Through observing and learning from natural ecosystems, permaculture practitioners apply designs that mimic natural patterns. Midgrass and shortgrass species include little bluestem, side oats grama, and buffalograss. Many of the diverse prairie forbs (herbaceous, non graminoid flowering plants) are structurally specialized to resist herbaceous grazers such as American bison. Many of forbs contain secondary compounds that were discovered by indigenous peoples and are still used widely today. Early prairie restoration efforts tended to focus largely on a few dominant species, typically grasses, with little attention to seed source.

Посадка и последующий уход за прерийными растениями

В Европе при восстановлении ранее использовавшихся сельскохозяйственных земель с помощью прерийных трав наиболее часто применяются следующие методы: спонтанная сукцессия, посев смесей семян, перенос растительного материала, удаление и перенос верхнего слоя почвы. Спонтанная сукцессия – эффективный метод, когда не требуется быстрых результатов и при высокой доступности проагул. Контролируемые выжигания, осуществляемые с разрешения, рекомендуются каждые 4–8 лет (после двух сезонов вегетации) для удаления отмершей растительности, предотвращения распространения нежелательных растений (например, деревьев) и высвобождения питательных веществ в почву для стимулирования нового роста. Это обеспечивает сохранение среды обитания для диких животных каждый год и одновременно позволяет проводить выжигание. Коренные американцы также могли использовать выжигания для борьбы с вредителями, такими как клещи. Эти контролируемые выжигания стимулируют травы к более интенсивному росту, увеличению производства семян и более обильному цветению. Одним из новых методов является целостное управление, которое использует домашний скот в качестве замены ключевых видов, таких как бизоны. На некоторых участках обитают бизоны, что способствует сохранению этого вида. Это позволяет животным выполнять ротационное скашивание, которое более точно имитирует естественные процессы. Целостное управление также может использовать огонь как инструмент, но в более ограниченном масштабе и в сочетании со скашиванием, выполняемым животными. В некоторых регионах Центральной Азии выпас скота является важным антропогенным фактором, оказывающим значительное влияние на развитие трав. В 1990 году в Южной Африке де Ланге и Бушер сообщили об использовании дыма для стимуляции прорастания семян прерийных трав, что способствует разрушению состояния покоя у определенных семян. С тех пор этот метод получил распространение в Южной Африке, некоторых частях Австралии и Северной Америки. Управление этим проектом восстановления осуществляется Службой лесного хозяйства Министерства сельского хозяйства США и Департаментом природных ресурсов штата Иллинойс. Фермилаб расположен на плодородных сельскохозяйственных землях, и проект восстановления прерий занимает приблизительно часть этой территории. Проект был начат в 1975 году и продолжается по сей день при поддержке сотрудников Фермилаба, а также многочисленных учителей, ботаников и волонтеров из местного сообщества.

In Europe, when restoring previous crop land with prairie grasses, the most frequently used techniques involve: spontaneous succession, sowing seed mixtures, transfer of plant material, topsoil removal and transfer. Spontaneous succession is an effective technique when quick results are not expected and where there is high availability of propagules. Controlled burns, with a permit, are recommended every 4–8 years (after two growth seasons) to burn away dead plants; prevent certain other plants from encroaching (such as trees) and release and recycling nutrients into the ground to encourage new growth. This will leave wildlife a home every year and still accomplish the task of burning. The Native Americans may also have used the burns to control pests such as ticks. These prescribed burn motivate grasses to grow taller, produce more seed, and flower more abundantly. One of the newer methods available is holistic management, which uses livestock as a substitute for the keystone species such as bison. Some sites have bison which supports the conservation of the species. This allows the rotational mowing to be done by animals which in turn mimics nature more closely. Holistic management also can use fire as a tool, but in a more limited way and in combination with the mowing done by animals. In parts of Central Asia, grazing is a human factor that greatly affects the progression of grasses. In 1990, in South Africa, de Lange and Boucher reported the use of smoke to promote seed germination among prairie grasses. It was shown to help break dormancy of certain seeds. Since then this technique has been promoted throughout South Africa, parts of Australia and North America. This restoration project is administered by the U. S. Department of Agriculture, Forest Service and the Illinois Department of Natural Resources. Fermilab's sit a top fertile farmland and the prairie restoration project consists of approximately of that. This project began in 1975 and continues today with the help of Fermilab employees and many community teachers, botanists and volunteers.