Травоядные животные на защите биоразнообразия лугов

Сравнительное изучение лугов на шести континентах позволяет предположить, что существует способ противодействовать вызванной человеком передозировке удобрений, которая угрожает перманентно изменить исконное биоразнообразие прерий по всему миру.

Решение же было создано самой природой: позволить травоядным животным подъедать избыток быстрорастущих трав, которые могут конкурировать с местными растениями в избыточно удобренной почве. Кроме того, выпас скота на пастбище является естественным и простым способом. Травоядные животные питаются высокой травой, которая препятствует проникновению солнечного света к земле, и делают его доступным для других растений.

Именно такой вывод сделали учёные из проведенного в 40 различных местах по всему миру пятилетнего исследования, результаты которого были недавно опубликованы в онлайн журнале «Nature». Более 50 ученых, принадлежащих к сети «Nutrient Network», команде исследователей, изучающей луга по всему миру, стали соавторами данного проекта.

Это исследование имеет огромное значение, потому что деятельность человека меняет луга повсюду, – рассказывает соавтор исследования Даниэль С. Грюнер, доцент энтомологии из Университета Мэриленда. – Мы вносим слишком большое количество удобрений, и мы добавляем и убираем травоядных. Мы проводим эксперимент в рамках всего мира, но он совершенно не контролируется.

По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, луга покрывают от одной пятой до двух пятых площади нашей планеты и являются домом для более чем одной десятой человечества. Но как и все растительные сообщества, луга страдают от слишком большого количества удобрений.

Люди, сжигая ископаемое топливо, удобряя культуры минеральными удобрениями, и утилизируя производимый скотом навоз, вводят в почву, воздух и воду дополнительный азот и другие питательные вещества. Избыток этих компонентов представляет собой особую проблему для лугов, где многие растения, такие как, например, однолетние полевые цветы, адаптировались к низкому уровню питательных веществ. Зачастую они борются и конкурируют с травами, которые используют дополнительные питательные вещества, чтобы расти быстрее и больше.

В то же время, луга по всему миру преобразовываются в пастбища для домашних животных, и исконные травоядные, такие как лоси и антилопы, уступают рогатому скоту и овцам.

Экологическая теория утверждает, что травоядные в большинстве случаев могут противодействовать эффектам чрезмерного удобрения, но данная теория никогда не проходила широкомасштабных испытаний, – отмечает Грюнер. – Именно с этой целью ученые из сети NutNet провели по сути один и тот же эксперимент по всему миру, отделив по четыре тестовых участка на каждой из 40 экспериментальных площадок. В каждой группе один участок был огорожен так, чтобы не пускать на него пасущихся животных. Второй обрабатывался установленной дозой удобрений, чтобы имитировать эффект избыточных питательных веществ из человеческих источников, но не был огорожен, так что животные могли на нём пастись. Третий участок был огорожен и удобрялся. И один был оставлен в естественных условиях.

Исследователи не пытались изменить популяции животных на испытательных площадках. В некоторых местах в изобилии водились местные животные. В других они были по большей части заменены домашними животными, например крупным рогатым скотом, козами и овцами. Третьи участки когда-то были пастбищами, на которых в прошлом паслись сельскохозяйственные животные, но на момент проведения эксперимента их там больше не было.

В целом, на тех экспериментальных участках, где вносились удобрения, и не было травоядных животных, разнообразие растений снизилось. А на тех удобряемых участках, где животным было разрешено пастись, разнообразие растений увеличилось. Анализ исследовательских данных позволил прийти к выводу, что травоядные способствовали улучшению биоразнообразия за счет увеличения количества света, достигающего поверхности земли.

Луговые растения в процессе развития создали множество различных стратегий, позволяющих им воспользоваться окружающей их средой, в которой питательные вещества находятся в дефиците и доступны непоследовательно. Они могут прижиматься к земле, или быть однодневными, или буквально выстреливать, когда им удаётся получить питательный импульс, –  поясняет Грюнер. – И именно эти различные стратегии создают разнообразную экосистему лугов.

В изменяемом человеком мире, где питательных веществ всегда в изобилии, растения, которые аккумулируют свои усилия на росте в высоту, чтобы получить больше солнечного света, обладают несомненным преимуществом. Они блокируют солнечные лучи для большинства других видов растений, которые не могут расти или размножаться. Но травоядные животные сокращают число светоблокирующих растений и дают шанс цвести другим видам.

Там, где мы видим изменения в свете, мы видим и изменения в разнообразии, – говорит ведущий автор исследования, Элизабет Борер. Наша работа демонстрирует, что два фактора, которые люди изменили в глобальных масштабах, выпас и внесение удобрений, могут контролировать количество приземного света. А свет оказался очень важным условием для поддержания или потери биоразнообразия на лугах.

Данный эффект был сильнее там, где на экспериментальных участках паслись крупные животные, дикие и домашние: крупный рогатый скот, вилороги и лоси на Великих равнинах Северной Америки; антилопы гну и импалы в африканском Серенгети; и лошади, овцы и козлы в сельских районах Индии. В тех местах, где в роли травоядных выступали только мелкие животные, такие как кролики, полевки и суслики, эффект от воздействия травоядных был слаб и переменчив.