Table of Contents
География и климат Великих равнин
Великие равнины составляют одну из самых обширных лугопастбищных экосистем на Земле, протянувшуюся примерно в 2900 километрах от канадских провинций Альберта, Саскачеван и Манитоба на юг через центральные США до Техаса.Этот огромный регион занимает примерно 1,3 миллиона квадратных километров и представляет собой определяющую географическую особенность Северной Америки.Площади характеризуются преимущественно плоской к мягко перекатывающейся местности, прерываемой изредка речными долинами, бутами и бадлендами, которые добавляют драматическое облегчение ландшафту.
Климат на Великих равнинах классифицируется как полузасушливый до континентального, производя резкие сезонные контрасты.Летние периоды обычно жаркие, с температурами, часто превышающими 38 ° C в южных пределах, в то время как зимы приносят горький холод, с температурами, падающими ниже -18 ° C в северных секциях.Осадки следуют за выраженным градиентом восток-запад, с ежегодным количеством осадков, уменьшающимся от более чем 800 миллиметров в восточных прериях высокого травы до менее чем 300 миллиметров в прериях короткого травы на западе. Этот рисунок осадков фундаментально формирует зоны растительности, почвенного развития и сельскохозяйственного потенциала на равнинах.Регион также печально известен своим ветром, который беспрепятственно проходит по равнинной местности, создавая условия, которые исторически способствовали пожарам прерий и пыльным бурям.
Геологическая формация и история
Геологическая история Великих равнин начинается с поднятия Скалистых гор во время орогении Ларамидов примерно 70-40 миллионов лет назад. По мере того, как эти горы поднимались, эрозия переносила огромное количество осадочных пород на восток, откладывая толстые слои гравия, песка и глины на широкой аллювиальной равнине. За миллионы лет эти отложения накапливались на глубинах, превышающих 3000 метров в местах, создавая глубокую осадочную породу, которая лежит в основе региона сегодня. Формирование Огаллала, одна из самых значительных геологических единиц, сформированная между 23 и 5 миллионами лет назад и теперь является домом для водоносного горизонта Огаллала, критического источника воды для всего региона.
В эпоху плейстоцена континентальные ледники продвинулись и отступили через северные части равнин, вылепив ландшафт и отложив богатые ледниковые дожди. На юге отсутствие оледенения оставило более старые рельефы открытыми, в результате чего глубоко расчлененная топография Высоких равнин и плато Эдвардса. Современный прерийный ландшафт появился относительно недавно, после отступления ледников примерно 12 000 лет назад. Грассы колонизировали открытые почвы, а режимы огня, сформированные как ударами молнии, так и местными практиками сжигания, поддерживали открытый характер лугов, предотвращая широкое посягательство лесов.
В регионе также находятся важные ископаемые отложения, которые обеспечивают окна в прошлые экосистемы. Многочисленные ископаемые участки по равнинам дали остатки мамонтов, гигантских бизонов, верблюдов и другой мегафауны плейстоцена. Эволюция бизонов (] Бизон бизонов) в этой среде особенно примечательна, поскольку эти животные стали ключевыми травоядными животными, чьи пастбища формировали структуру и состав экосистемы лугов в течение тысяч лет до европейского контакта.
Экологическое значение экосистемы пастбищных угодий
Экологическое значение экосистемы лугов Великих равнин невозможно переоценить. Эти прерии представляют собой одну из наиболее находящихся под угрозой исчезновения экосистем на континенте, потеряв более 70 процентов своей первоначальной протяженности в сельском хозяйстве и развитии. Остальные луга функционируют как критические поглотители углерода, секвестрируя атмосферный углекислый газ в глубоких корневых системах, которые могут простираться более чем на три метра ниже поверхности. Корневая биомасса местных трав прерий намного превышает надземный рост, что делает эти экосистемы удивительно эффективными в хранении углерода и смягчении изменения климата.
Растительные сообщества Великих равнин демонстрируют сложные адаптации к засухе, огню и давлению выпаса. Основные типы трав включают высокие травы востока, такие как большая синестема (]Andropogon gerardii), мутноводная трава (]Panicum virgatum), и индийская трава (]Sorghastrum nutans, которая может расти более двух метров в высоту в благоприятных условиях. На западе прерия смешанной травы поддерживает переходную зону, где доминируют средние виды, такие как западная пшеница и иглаграсс. В самых сухих западных районах, сообщества короткотравников, содержащие траву буйволов (]Bouteloua dactyloides и синяя грама (]Bouteloua gracilis
Дикие цветы и форбы равнин
Помимо трав, прерии поддерживают богатое разнообразие цветущих форбов, которые добавляют сезонный цвет и обеспечивают критические ресурсы для опылителей. Иконические виды включают фиолетовый цветок (] Echinacea purpurea), подсолнечник прерий (]Helianthus petiolaris и пылающую звезду (]Liatris spp. Эти форбы имеют глубокие корневые корни, которые получают доступ к воде, недоступной для мелкокорневых растений, что позволяет им сохраняться в сухие периоды. Многие из этих видов имеют культурное значение для коренных американских народов, которые использовали их для еды, медицины и церемониальных целей в течение веков. Сочетание травы и разнообразия форб создает сложную мозаику мест обитания, которая поддерживает одинаково разнообразные сообщества животных.
Дикая природа Великих равнин
Самым знаковым животным Великих равнин является американский бизон, численность которого когда-то составляла от 30 до 60 миллионов животных по всему региону. Стада бизонов перемещались по ландшафту в ответ на сезонные условия, их пастбища создавали участки разнообразной растительности, которые увеличивали разнообразие среды обитания для других видов. Сегодня природоохранные стада занимают примерно 1 процент от их первоначального ареала, в основном в парках и заповедниках. Другие известные млекопитающие включают антилопу пронгхорна, которая развивалась как самое быстрое наземное млекопитающее в Северной Америке, способное развивать скорость, превышающую 80 километров в час, чтобы обогнать хищников, которые с тех пор вымерли. Собаки прерий с черными хвостами создают обширные системы нор, которые обеспечивают среду обитания для нор сов, змей и хорьков, что делает их ключевым видом, несмотря на их часто спорный статус с землевладельцами.
Птичья жизнь на равнинах одинаково впечатляет. Большая курица прерий и острохвостая пауза выполняют сложные ухаживания за традиционными лексами, привлекая птицеводов со всего мира. Горный покров и длинноклювый кулон гнездятся исключительно в местах обитания короткотравника, в то время как находящийся под угрозой исчезновения кучерявый кран опирается на водно-болотные угодья в пределах коридора равнин во время миграции. Эти виды птиц сталкиваются с постоянными угрозами потери среды обитания и фрагментации, что делает сохранение оставшихся лугов необходимым для их выживания. Национальное общество Одюбонов определило Великие равнины как регион высокого приоритета сохранения, подчеркивая необходимость крупномасштабной связи среды обитания по ландшафту.
История и культурное значение человека
Великие равнины были домом для человеческих популяций в течение по крайней мере 13 000 лет. Палео-индийские культуры охотились на мегафауну, включая мамонтов и древних бизонов, оставляя позади отличительные точки снаряда Кловиса и Фолсома, найденные в археологических памятниках по всему региону.По мере того, как климат нагревался и мегафауна уменьшалась, коренные народы адаптировались к жизни на равнинах, развивая сложные методы охоты, торговые сети и социальные системы.Введение лошади испанскими колонизаторами в 16-м веке фундаментально преобразовало индейские культуры равнин, что позволило поднять общества охоты на бизонов, такие как Лакота, Шайен, Команче и Блэкфут.
Эти общества развили глубокие экологические знания о среде прерий, используя контролируемые ожоги для поддержания здоровья лугов и улучшения среды обитания для бизонов и других видов добычи. Их сезонные движения следовали за миграционными моделями стад бизонов, с лагерями, расположенными, чтобы воспользоваться доступными ресурсами. Духовные и церемониальные традиции племен равнин остаются глубоко связанными с ландшафтом, с Черными Холмами, Беаром Бьюттом и другими выдающимися чертами, имеющими значение как священные места. Насильственное удаление многих племен в резервации в конце 19-го века представляло собой глубокое нарушение этих отношений, но коренные общины продолжают выступать за сохранение лугов и культурное сохранение по всему региону.
Европейское урегулирование и преобразование сельского хозяйства
Прибытие европейских поселенцев в 19 веке положило начало самой драматической трансформации Великих равнин со времени отступления ледников.Закон о поместьях 1862 года поощрял расширение на запад, предлагая земельные участки поселенцам, которые будут обрабатывать землю в течение пяти лет. Строительство трансконтинентальных железных дорог открыло регион для крупномасштабного сельского хозяйства и скотоводства, в то время как почти истребление стад бизонов устранило экологическую основу индийского образа жизни равнин. Пыльная чаша 1930-х годов продемонстрировала катастрофические последствия вспашки местного сажи без понимания климатической изменчивости региона. Неумелое управление землей привело к массивной эрозии почвы, с пыльными бурями, очерняющими небо через сердце страны и вытесняющими сотни тысяч жителей.
Последствия пыльной чаши принесли важные реформы в землеустройстве, включая создание Службы охраны почв и принятие природоохранных практик, таких как контурное пахотевание, обрезка полос и посадка ремней безопасности. Эти меры улучшили удержание почвы и уменьшили риск будущих бедствий, хотя сельскохозяйственное давление на землю продолжало усиливаться. Расширение орошения центра после Второй мировой войны позволило выращивать ранее маргинальные земли, но ценой истощения Огаллальского водоносного горизонта со скоростью, намного превышающей естественную поправку. Сегодня приблизительно 27 процентов всех орошаемых земель в Соединенных Штатах накладывает на этот водоносный горизонт, и его истощение представляет собой одну из самых неотложных проблем водных ресурсов, стоящих перед нацией.
Проблемы сохранения и усилия по восстановлению
Сохранение экосистемы Великих равнин сталкивается с многочисленными взаимосвязанными проблемами. Утрата среды обитания остается основной угрозой, и только в период с 2009 по 2019 год, по данным Всемирного фонда дикой природы (FLT:0) и других организаций, около 5 миллионов акров пастбищ были преобразованы в пахотные земли. Это преобразование часто происходит на маргинальных землях с низкой производительностью сельского хозяйства, что вызывает вопросы об экономической рациональности такой трансформации. Цены на урожай, федеральные программы страхования урожая и товарные субсидии влияют на решения о землепользовании, часто стимулируя преобразование, которое подрывает долгосрочную экологическую стабильность.
Фрагментация оставшихся лугов создает дополнительные проблемы. Дороги, заборы и энергетическая инфраструктура делят ландшафт на все более мелкие участки, изолируя популяции диких животных и снижая их способность реагировать на изменения окружающей среды. Развитие проектов ветроэнергетики, обеспечивая при этом возобновляемую энергию, требует тщательного сидения, чтобы минимизировать воздействие на луговых птиц и другие чувствительные виды. Инвазивные виды еще больше усугубляют эти проблемы, с читграссом (]Bromus tectorum ) и листовой сычкой (]Euphorbia esula ), вытесняя местную растительность и изменяя пожарные режимы на миллионах гектаров.
Инновационные подходы к сохранению
Несмотря на эти проблемы, в регионе появляются многообещающие природоохранные инициативы. Американский заповедник Прерий, частная попытка создать крупнейший природный заповедник в континентальных Соединенных Штатах, собрал более 120 000 гектаров в северо-восточной Монтане, восстанавливая стада бизонов и местные растительные сообщества на бывших ранчо. Проект направлен на демонстрацию того, что крупномасштабное восстановление пастбищ совместимо с рекреационным использованием и устойчивым ранчо. Аналогичным образом, Инициатива по сохранению пастбищ во главе с Инициативой по сохранению пастбищ работает с частными землевладельцами для внедрения методов выпаса, которые поддерживают здоровье пастбищ при поддержке животноводства.
Развитие ветровой энергии при правильном размещении может обеспечить экономические выгоды для землевладельцев при поддержке целей сохранения. Служба охраны природных ресурсов USDA управляет программами, которые платят землевладельцам за восстановление и защиту среды обитания пастбищ, предлагая финансовые стимулы для сервитутов сохранения и устойчивых методов выпаса. Программа сохранения заповедников сократила эрозию почвы и улучшила качество воды на миллионах акров преобразованных пахотных земель, демонстрируя потенциал экономических стимулов для согласования с целями экологического восстановления. Ограждение, благоприятное для дикой природы, ранчо и системы ротационного выпаса - все представляют собой практические стратегии для поддержания биоразнообразия пастбищ при поддержке сельской экономики.
Экономическое значение и экосистемные услуги
Экономика Великих равнин в значительной степени зависит от природных ресурсов, которые обеспечивает экосистема пастбищ. Доминирует сельское хозяйство, при этом регион производит значительную часть пшеницы, кукурузы, сои и говядины. Стоимость сельскохозяйственного производства из Великих равнин превышает 100 миллиардов долларов в год, поддерживая сельские общины и способствуя национальной продовольственной безопасности. Однако полная экономическая ценность экосистемы лугов выходит далеко за рамки рыночных товаров. Экосистемные услуги, включая секвестрацию углерода, очистку воды, опыление и образование почвы, обеспечивают преимущества, которые часто недооцениваются в экономических расчетах.
Только водоносный горизонт Огаллала поддерживает примерно 20 миллиардов долларов годового сельскохозяйственного производства, служа основным источником воды для орошения в восьми штатах.Исчерпание этого ресурса уже привело к значительному сокращению орошаемых площадей в некоторых частях Техаса, Канзаса и Небраски, с прогнозами, указывающими на продолжающееся снижение производительности сельского хозяйства без альтернативных источников воды или стратегий управления. Переход от орошаемого к засушливому земледелию представляет собой крупный экономический переход для многих сообществ, требующий адаптации к более низким и более переменным урожаям.Эти экономические давления пересекаются с целями сохранения, создавая возможности для переходов землепользования, которые приносят пользу как землевладельцам, так и окружающей среде.
Отдых и туризм также вносят существенный вклад в региональную экономику. Охота приносит значительный доход, с нагорной охотой на птиц для фазанов и перепелов, охотой на водоплавающих птиц в прерийных водно-болотных угодьях и охотой на оленей и пронгхорн, привлекающей охотников со всей страны. Смотр дикой природы для птицеводов и любителей природы поддерживает местные предприятия в сообществах вблизи национальных парков и заповедников. Служба национальных парков управляет несколькими единицами в пределах Великих равнин, включая Национальный парк Бадлендс и Национальный парк Ветровой пещеры, которые сохраняют природные и культурные ресурсы, предоставляя возможности для отдыха миллионам посетителей ежегодно.
Ранжирование как инструмент сохранения
Хорошо управляемое ранчо крупного рогатого скота может служить инструментом сохранения в экосистемах пастбищ, имитируя исторические модели выпаса бизонов при сохранении местных растительных стендов. При продуманном управлении системы ротационного выпаса могут поддерживать разнообразие форб и обеспечивать разнообразие мест обитания для зависимых от пастбищ диких животных. Скотоводы, ориентированные на сохранение, обнаружили, что здоровые лугопастбищные экосистемы поддерживают продуктивные операции по разведению крупного рогатого скота, создавая экономические стимулы для сохранения местных прерий. Эти операции по разведению способствуют местным продовольственным системам, поддерживают открытое пространство и обеспечивают среду обитания диких животных на миллионах гектаров, которые в противном случае столкнутся с давлением для преобразования в пахотные земли или развития.
Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США и некоммерческие партнеры установили партнерские отношения с владельцами ранчо для реализации практики, которая приносит пользу видам, вызывающим озабоченность, таким как курица из прерий и собака из прерий с черным хвостом. Эти партнерства признают, что достижение целей сохранения в ландшафтных масштабах требует активного участия частных землевладельцев, которые управляют большинством мест обитания пастбищ. Соглашения о сохранении обеспечивают гибкость для землевладельцев для продолжения сельскохозяйственных операций при принятии практики, которая поддерживает или повышает ценность среды обитания, демонстрируя, что экологические и экономические цели могут быть взаимно усиливающими, а не противоречивыми.
Будущее и устойчивость
Будущее экосистемы лугов Великих равнин будет зависеть от решений, принятых в ближайшие десятилетия в отношении землепользования, управления водными ресурсами, развития энергетики и адаптации к изменению климата. Климатические модели прогнозируют повышение температуры и более частые засухи на большей части региона, причем южные равнины особенно уязвимы для засушливости. Эти изменения будут бросать вызов как сельскохозяйственным системам, так и местным экосистемам, тестируя адаптивную способность видов и стратегии управления. Распределение видов будет меняться, а некоторые популяции будут сокращаться, если связь с средой обитания и экологические процессы не будут поддерживаться в достаточных масштабах.
Племенные народы на Великих равнинах отстаивают свой суверенитет и традиционные экологические знания в решениях по управлению земельными ресурсами, стремясь восстановить стада зубров, проводить предписанные ожоги и управлять природными ресурсами в соответствии с культурными традициями. Эти усилия способствуют восстановлению экосистемы при поддержке возрождения культуры коренных народов. Растущее признание роли предписанного огня в поддержании здоровья лугов привело к увеличению использования контролируемых ожогов на государственных и частных землях, снижению нагрузки на топливо и поощрению разнообразия местных видов. Интеграция современной экологической науки с традиционными знаниями предлагает многообещающие пути для управления пастбищами в эпоху быстрых изменений окружающей среды.
Инвестиции в сохранение пастбищных угодий через федеральные программы законопроекта о фермах, инициативы по сохранению на государственном уровне и частную благотворительность замедлили темпы потерь лугов в некоторых областях, хотя конверсия продолжает превышать сохранение во многих частях региона. Развитие рынков для экосистемных услуг, включая углеродные кредиты и торговлю качеством воды, может обеспечить дополнительные финансовые стимулы для защиты лугов. Создание надежной экономики сохранения, которая ценит весь спектр преимуществ, предоставляемых пастбищами, будет иметь важное значение для обеспечения будущего этой знаковой североамериканской экосистемы. Великие равнины представляют собой не только ландшафт, которым нужно управлять, но и живую систему, которая поддерживает биоразнообразие, поддерживает человеческие сообщества и воплощает культурное наследие, которое требует продуманного управления для будущих поколений.