Решение — то, что придумала природа: позвольте пастбищным животным выращивать излишки быстрорастущих трав, которые могут превзойти местные растения в чрезмерно удобренном мире. И выпас работает естественным и простым способом.
Травоядные или пасущиеся и пасущиеся животные питаются высокой травой, которая блокирует попадание солнечного света на землю, делая свет доступным для других растений.Это ключевой вывод пятилетнего исследования, проведенного на 40 различных сайтах по всему миру и запланированного к онлайн-публикации 9 марта 2014 года в журнале Nature.
Соавторами исследования выступили более 50 ученых, принадлежащих к Nutrient Network, группе ученых, изучающих луга по всему миру.«Это исследование имеет огромное значение, потому что деятельность человека повсюду меняет пастбища», — сказал соавтор исследования Дэниел С. Грунер, доцент энтомологии Университета Мэриленда. «Мы чрезмерно удобряем их, добавляем и вычитаем травоядных.
У нас проводится всемирный эксперимент, но он полностью неконтролируемый».Грюнер, член Nutrient Network (которую участники прозвали NutNet) с момента ее основания в 2006 году, помогал планировать всемирное исследование и анализировать его результаты. Элизабет Борер из Университета Миннесоты была ведущим автором исследования.
По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, луга покрывают от одной пятой до двух пятых площади суши планеты и являются домом для более одной десятой человечества. Но, как и все растительные сообщества, луга страдают от слишком большого количества удобрений.Когда люди сжигают ископаемое топливо, дозируют посевы химическими удобрениями и утилизируют навоз домашнего скота, они вносят дополнительный азот и другие питательные вещества в почву, воздух и воду.
Избыток — особая проблема для пастбищ, где многие растения, такие как однолетние полевые цветы и другие, адаптировались к низким уровням питательных веществ. Им часто трудно конкурировать с травами, которые используют дополнительные питательные вещества, чтобы расти быстрее и больше.
В то же время луга во всем мире превращаются в пастбища для домашних животных, а местные пастбища, такие как лоси и антилопы, уступают место крупному рогатому скоту и овцам.Экологическая теория утверждает, что травоядные в большинстве случаев могут противодействовать последствиям чрезмерного удобрения, но эта теория никогда не подвергалась широкой проверке, сказал Грюнер. Для этого ученые NutNet провели практически один и тот же эксперимент по всему миру, разметив тестовые участки группами по четыре человека на каждом из 40 участков. В каждой группе был огорожен один участок, чтобы не пускать пасущихся животных.
Один был обработан определенной дозой удобрений, чтобы имитировать эффект избытка питательных веществ из человеческих источников, но не был огорожен, чтобы животные могли пастись. Один был огорожен и удобрен. И один остался один.Исследователи не пытались изменить популяции животных на испытательных площадках.
В некоторых местах местные животные были в изобилии. В других случаях они были в основном заменены домашними животными, такими как крупный рогатый скот, козы и овцы. А третьи были бывшими пастбищами, где раньше пасся скот, но их там уже нет.В целом, там, где вносились удобрения и паслись пасущиеся животные, разнообразие растений на опытных участках уменьшалось.
Там, где животным разрешалось пастись на удобренных участках, разнообразие растений в целом увеличивалось. Анализ данных исследователей пришел к выводу, что травоядные улучшили биоразнообразие за счет увеличения количества света, достигающего уровня земли.Лугопастбищные растения разработали множество стратегий, чтобы использовать преимущества условий, в которых питательные вещества отсутствуют и недоступны.
Грюнер объяснил, что они могут быть приземленными, эфемерными или взлетать, когда улавливают пульс питательных веществ. Эти разные стратегии создают разнообразную экосистему пастбищ.
В изменившемся человеком мире, где питательных веществ всегда в изобилии, растения, которые стараются вырасти высокими, чтобы улавливать солнечный свет, имеют преимущество. Они блокируют попадание солнечного света на большинство других видов растений, которые не могут расти или воспроизводиться.
Но пасущиеся животные вырубают растения, блокирующие свет, и дают другим возможность зацвести.«Там, где мы видим изменение света, мы видим изменение разнообразия», — сказал Борер, ведущий автор. «Наша работа предполагает, что два фактора, которые люди изменили в глобальном масштабе, пастбищ и удобрение, могут управлять освещением на уровне земли.
Свет, по-видимому, очень важен для сохранения или утраты биоразнообразия на пастбищах».Эффект был наибольшим там, где на опытных участках паслись крупные животные, дикие и домашние: крупный рогатый скот, вилорог и лось на Великих равнинах Северной Америки; антилоп гну и импала в африканском Серенгети; и лошади, овцы и горные козлы в сельской Индии.
В тех местах, где единственными травоядами были мелкие животные, такие как кролики, полевки и суслики, эффект травоядных был слабым и непостоянным.