Table of Contents

Североамериканские прерии, когда-то обширные и неразрушенные моря трав, простирающиеся от канадских провинций до Мексиканского залива, представляют собой одну из самых измененных экосистем на континенте. Эти умеренные луга, сформированные тысячелетиями огня, выпаса и климата, превратились в сложную мозаику растительной и животной жизни. Сегодня менее 4% первоначальной травяной прерии остается нетронутым, суровым показателем глубоких изменений, вызванных деятельностью человека. Двумя основными движущими силами этой трансформации являются сельское хозяйство и городское развитие, каждое из которых оказывает давление, которое ухудшает, фрагментирует и упрощает эти ландшафты. Понимание конкретных механизмов и кумулятивных эффектов этих сил является не просто академическим упражнением; это необходимо для разработки эффективных стратегий сохранения и устойчивой политики землепользования, которые могут сохранить то, что осталось, и восстановить то, что было потеряно.

Экологическое значение североамериканских прерий

Прерии — это больше, чем просторы; это динамические экосистемы, которые выполняют критические экологические функции. Глубокие, волокнистые корневые системы местных трав могут простираться на 10-15 футов в почву, создавая некоторые из самых богатых органических веществ на Земле. Эти корни секвестрируют огромное количество углерода, делая прерии жизненно важным природным климатическим решением. Почвенные запасы углерода в прериях сопоставимы с теми, которые встречаются в лесах, но они получили гораздо меньше внимания в дискуссиях о смягчении последствий изменения климата. Помимо хранения углерода прерии обеспечивают необходимую среду обитания для разнообразных видов, включая луговых птиц, таких как большая прерия-курица и восточный луг, опылители, такие как бабочка-монарх, и млекопитающие, включая бизонов, черноногих хорьков и быстрых лис. Гидрологическая функция прерий одинаково важна: их глубокие корневые системы способствуют инфильтрации воды, уменьшают стоки и помогают перезаряжать водоносные горизонты. Потеря этих функций из-за преобразования в сельское хозяйство или тротуар несет прямые последствия для качества

Сельское хозяйство преобразует ландшафты прерий

Историческое расширение и преобразование

Преобразование прерии в пахотные земли началось всерьез с расширения поселенцев на запад в 19 веке Изобретение стального плуг, который мог прорезать жесткое дерновье равнин, ускорило этот процесс. К началу 20-го века миллионы акров травы и смешанных трав были вспаханы под пшеницу, кукурузу и сою. Сегодня, кукурузный пояс и пшеничный пояс Соединенных Штатов и Канады в значительной степени являются бывшими прериями. Масштабы этого преобразования ошеломляют: в штатах, таких как Айова и Иллинойс, остается менее 0,1% исходной прерии травы. Эта потеря естественной среды обитания является единственной наибольшей угрозой для биоразнообразия прерий.

Коллапс монокультуры и биоразнообразия

В современном сельском хозяйстве на бывших землях прерий преобладает монокультурное возделывание - выращивание одного вида урожая год за годом. В то время как экономически эффективные системы монокультуры создают упрощенный ландшафт, который не может поддерживать сложную сеть жизни, которая когда-то процветала там. Нативные прерийные растения заменяются горсткой одомашненных видов; разнообразное сообщество насекомых, которое зависело от конкретных растений-хозяев, разрушается; и птицы и млекопитающие, которые полагались на этих насекомых и семена, исчезают. Потеря биоразнообразия - это не просто эстетическая потеря; это снижает устойчивость экосистемы к вредителям, болезням и экстремальным климатическим условиям. Монокультуры также требуют высоких входов синтетических удобрений и пестицидов, которые еще больше ухудшают здоровье почвы и загрязняют водные пути.

Деградация почв и эрозия

Глубокие, богатые почвы прерии, построенные в течение тысяч лет, являются невозобновляемым ресурсом, находящимся под угрозой интенсивного сельского хозяйства. Тиллэйдж подвергает почву ветровой и водной эрозии. Пыльная чаша 1930-х годов была драматическим примером того, что происходит, когда грунтовая сода удаляется, а открытая почва остается уязвимой. В то время как практика консервации почвы снижает темпы эрозии в последние десятилетия, потери почвы продолжаются темпами, превышающими образование почвы. ] Почвенное органическое вещество уменьшается при непрерывном обрезке, снижении плодородия, водосберегающей способности и способности почвы поддерживать микробную жизнь. Долгосрочная продуктивность сельскохозяйственных земель, таким образом, находится под угрозой из-за самой практики, которая позволила его первоначальное преобразование.

Химические входы и качество воды

Сельскохозяйственный стоок, содержащий азот и фосфорные удобрения, наряду с пестицидами, является основным источником загрязнения воды в регионе прерий. Река Миссисипи переносит эти питательные вещества в Мексиканский залив, где они питают массивные цветения водорослей, которые создают гипоксическую «мертвую зону» каждое лето. Эта мертвая зона, которая может покрыть площадь размером с Коннектикут, разрушает морскую жизнь и нарушает рыболовство в Персидском заливе. Аналогичным образом затрагиваются местные озера, реки и запасы подземных вод. Проблема гипоксии является прямым, непреднамеренным последствием преобразования прерийных экосистем в сельскохозяйственное производство, подчеркивая скрытые затраты на производство продуктов питания. Для подробного изучения мертвой зоны Мексиканского залива посетите страницу Целевой группы по гипоксии EPA.

Городское развитие и фрагментация прерий

Потеря среды обитания и фрагментация

Городское развитие, включая жилые подразделения, коммерческие центры, промышленные парки и транспортную инфраструктуру, превращает прерийные земли в непроницаемые поверхности. Это преобразование является постоянным, в отличие от сельскохозяйственных земель, которые теоретически могут быть восстановлены. Скорость городской экспансии ускоряется, особенно в регионе Великих равнин, где такие города, как Денвер, Калгари и Канзас-Сити, расползаются наружу. Каждая новая разработка фрагментирует оставшуюся среду обитания прерий, разбивая ее на более мелкие, изолированные участки. Эти фрагменты часто слишком малы, чтобы поддерживать жизнеспособные популяции чувствительных к области видов. Краевые эффекты - изменения в микроклимате, изобилие хищников и инвазивная распространенность видов - еще больше ухудшают качество оставшейся среды обитания.

Инфраструктура и экологическая взаимосвязанность

Дороги, трубопроводы и коридоры коммунального хозяйства прорезают прерийные ландшафты, создавая барьеры для передвижения животных и увеличивая смертность от столкновений транспортных средств. Антилопа Пронгхорн, которая эволюционировала, чтобы мигрировать через открытые равнины, особенно уязвима к фрагментации дорогами и заборами. Экологическая связь ] ландшафта прерий имеет важное значение для поддержания генетического разнообразия и позволяет видам сдвигать свои ареалы в ответ на изменение климата. Городское развитие разрывает эти связи, захватывая дикую природу в островах обитания, из которых они не могут легко разойтись. Для получения дополнительной информации о том, как инфраструктура влияет на дикую природу прерий, см. Страницу NRCS Рыба и дикая природа .

Загрязнение, шум и световые возмущения

Урбанизация вводит новые стрессоры, которые могут быть более тонкими, чем потеря прямой среды обитания, но не менее эффективными. Световое загрязнение от уличных фонарей и зданий нарушает ночные порядки насекомых, птиц и млекопитающих. Многие виды прерий, включая светлячков и мигрирующих певчих птиц, зависят от естественных световых циклов для навигации и размножения. Шумовое загрязнение от движения, промышленности и человеческой деятельности маскирует акустические сигналы, которые птицы и насекомые используют для общения и поиска партнеров. Химическое загрязнение от газонов, дорог и промышленных объектов вводит тяжелые металлы, соли и углеводороды в почву и воду. Эти нарушения накапливаются по всему урбанизированному ландшафту, снижая качество мест обитания, которые остаются и вытесняют чувствительные виды.

Городское разрастание и потребление земли

Форма городского развития имеет значение. Низкая плотность загородного разрастания потребляет гораздо больше земли на душу населения, чем компактное, пригодное для прогулок развитие. В Великих равнинах, где земля относительно дешевая и правила зонирования часто снисходительны, разрастание является доминирующей моделью. Это неэффективное использование земли ускоряет скорость преобразования прерий и затрудняет подключение охраняемых районов. Потеря сельскохозяйственных земель к городской экспансии также вызывает озабоченность, поскольку она толкает сельское хозяйство на более маргинальные земли, увеличивая давление на оставшиеся прерийные экосистемы. Балансировка жилищных и экономических потребностей с сохранением потребует более разумных стратегий роста, которые отдают приоритет плотности и сохранению природных территорий.

Комбинированные и кумулятивные воздействия

Последствия сельского хозяйства и городского развития не происходят изолированно. Они взаимодействуют и усиливают друг друга. Например, сельскохозяйственный стоок может ухудшить качество воды в городских районах, в то время как городские ливневые воды могут переносить загрязняющие вещества в сельскохозяйственные зоны. Фрагментация среды обитания от обоих видов землепользования может создать матрицу непригодной среды обитания, которая изолирует остатки прерий. Изменение климата добавляет еще один слой сложности: повышение температуры, измененные модели осадков и более частые экстремальные явления будут создавать стресс как для сельскохозяйственных, так и для природных систем. Накопительное воздействие этих многочисленных стрессоров больше, чем сумма их индивидуальных эффектов. экосистемы прерий, уже уменьшенные до доли их исторической степени, сталкиваются с неопределенным будущим, если усилия по сохранению не будут масштабированы и интегрированы по всему ландшафту.

Утрата экосистемных услуг от преобразования прерий имеет реальные экономические издержки. Эрозия почвы снижает производительность сельского хозяйства. Услуги по очистке почвы теряются, требуя дорогостоящих инвестиций в очистные сооружения. Контроль за наводнениями скомпрометирован, что приводит к повреждению имущества. Хранение углерода истощается, способствуя изменению климата. Исследование The Nature Conservancy оценило, что экономическая ценность услуг, предоставляемых нетронутыми прериями, является существенной, но эти преимущества редко учитываются в решениях по землепользованию. Чтобы узнать больше об экономической оценке экосистемных услуг, посетите работу The Nature Conservancy по The Value of Nature .

Стратегии сохранения и восстановления

Охраняемые территории и заповедники

Создание и расширение охраняемых территорий является краеугольным камнем сохранения прерий. Национальные парки, заповедники дикой природы и заповедники предлагают самый высокий уровень защиты. Однако охраняемые районы должны быть достаточно большими, чтобы поддерживать экологические процессы и связаны с другими средами обитания, чтобы обеспечить перемещение видов. Национальный заповедник Allgrass Prairie в Канзасе и Национальный парк Грасслендс в Саскачеване являются примерами охраняемых районов, которые сохраняют значительные прерийные ландшафты. Тем не менее, они представляют собой лишь небольшую часть того, что необходимо. Расширение сети охраняемых районов на Великих равнинах, в том числе через частные сервитуты для сохранения земель, является приоритетом.

Восстановление местной растительности

Восстановление местных прерий на деградированных сельскохозяйственных землях или городских зеленых насаждениях может помочь восстановить утраченное биоразнообразие и функцию экосистемы. Восстановление прерий не просто: оно требует подготовки участка, поиска семян, посадки и долгосрочного управления с помощью огня или выпаса скота. Проект восстановления прерий в Университете Висконсина-Мэдисона Arboretum был моделью более 80 лет, демонстрируя, что можно воссоздать разнообразные прерийные сообщества. Восстановление также может быть достигнуто в меньших масштабах, таких как придорожные посадки, городские парки и жилые дворы. Коренные растения обеспечивают среду обитания для местной дикой природы, уменьшают использование воды и создают ощущение места, которое связано с местным ландшафтом.

Устойчивая сельскохозяйственная практика

Переход сельского хозяйства к более устойчивым методам может уменьшить его влияние на экосистемы прерий. Такие практики, как возделывание без дождевого покрова, покрытие, севооборот и интегрированное управление вредителями, помогают укрепить здоровье почвы, уменьшить эрозию и снизить химические поступления. Агролесоводство и сильвопастюра интегрируют деревья и выпас скота в системы сельского хозяйства, имитируя некоторые структурные различия местных прерий. Регенеративное сельское хозяйство идет еще дальше, стремясь восстановить органическое вещество почвы и биоразнообразие при производстве продуктов питания. Эти подходы предлагают путь для примирения производства продуктов питания с сохранением. Для получения дополнительной информации о регенеративной практике см. Страница здоровья почв .

Городское планирование и зеленая инфраструктура

Города и пригороды могут быть спроектированы, чтобы уменьшить их влияние на экосистемы прерий. Компактное развитие, принципы интеллектуального роста и включение зеленой инфраструктуры, такой как парки, зеленые крыши и дождевые сады, могут минимизировать потребление земли и обеспечить среду обитания в городских районах. Коридоры дикой природы , которые пересекают городские ландшафты, могут помочь поддерживать связь и позволяют видам перемещаться между фрагментированными средами обитания. Восстановление местных растений в городских зеленых зонах превращает газоны и декоративные ландшафты в функционирующие мини-прерии. Движение Рост национального парка поощряет домовладельцев высаживать местные виды, создавая сеть небольших, но ценных мест обитания по пригородной матрице.

Политика и участие сообщества

Сохранение в масштабе требует поддерживающей политики и участия сообщества. Смягчение мер по сохранению, налоговые льготы для землевладельцев, которые защищают среду обитания, и правила, которые ограничивают разрастание, являются важными инструментами. Инициативы, такие как совместное предприятие Прерийского района Pothole, объединяющие государственные учреждения, некоммерческие организации и частных землевладельцев для восстановления и защиты водно-болотных угодий и пастбищных угодий на севере Великих равнин. Местные общины могут участвовать в рамках гражданских научных программ, дней добровольцев восстановления прерий и пропаганды финансирования сохранения. Образование играет ключевую роль: помогает людям понять ценность прерий и угрозы, с которыми они сталкиваются, создает общественную поддержку действий.

Будущие перспективы и рекомендации

Будущее прерий Северной Америки висит на волоске. Хотя потери были огромными, еще есть время для защиты и восстановления значительных районов. Ключом является интеграция сохранения во все аспекты землепользования, от сельского хозяйства до городского планирования и развития энергетики. Изменение климата добавит давления, но прерии по своей природе устойчивы; при надлежащем управлении они могут адаптироваться и продолжать предоставлять основные услуги. Подход ландшафтного масштаба, который соединяет охраняемые районы с устойчивыми рабочими землями и коридорами дикой природы, дает наилучшую надежду.

Конкретные рекомендации включают: (1) ускорить расширение охраняемых районов в приоритетных регионах, (2) способствовать широкому внедрению регенеративного сельского хозяйства, (3) осуществлять разумную политику роста, чтобы обуздать разрастание городов, (4) финансировать крупномасштабные проекты восстановления прерий и (5) инвестировать в исследования и мониторинг для отслеживания здоровья экосистем прерий. Каждый акр восстановлен и каждый акр защищен имеет значение. Североамериканская прерия является даром естественной истории, и ее выживание зависит от выбора, который мы делаем сегодня. Для более глубокого понимания проблем и возможностей, руководство Национальной федерации дикой природы по потере среды обитания обеспечивает дополнительный контекст.