Уникальный биом Бразилии Каатинга страдает от выпаса скота

Каатинга, единственный биом, расположенный исключительно на территории Бразилии, представляет собой крупнейшую в мире непрерывную зону сезонно-сухих тропических лесов. Однако антропогенная деятельность, включая разведение крупного рогатого скота, сельское хозяйство и заготовку дров, привела к масштабным процессам деградации окружающей среды. В сочетании с изменением климата это может привести даже к опустыниванию уникального региона.

Исследование, проведенное на скотоводческих ранчо в полузасушливом регионе бразильского штата Пернамбуку, показало, что простое прекращение выпаса скота не приводит к восстановлению здоровья почвы. Ученые рекомендуют применять комплексные подходы, такие как использование зеленых удобрений и стратегическая посадка деревьев, которые уже доказали свою эффективность в других тропических биомах. Такое активное управление может ускорить восстановление множества функций почвы, способствуя накоплению углерода и азота в системе, а также улучшению круговорота питательных веществ и повышению биоразнообразия.

Это долгосрочное исследование проводится в Пернамбуку для оценки долговременных последствий чрезмерного выпаса скота (слишком большого количества животных на пастбище), типичной проблемы для региона, а также эффектов изоляции участков для исключения выпаса. Исследование является частью Постоянной сети Национальной обсерватории динамики воды и углерода в биоме Каатинга (CBC), Национального института науки и технологий (INCT), финансируемого при участии Бразильского национального совета по научно-техническому развитию (CNPq). Результаты опубликованы в журнале Journal of Environmental Management.

Вандерлей Белучик, исследователь Центра ядерной энергии в сельском хозяйстве Университета Сан-Паулу (CENA-USP) и первый автор статьи, объясняет, что они сравнили почвы трех наиболее распространенных типов покрова в регионе: сохранившихся густых лесов, разреженных лесов, восстанавливающихся после вырубки и длительного выпаса, и пастбищ с многолетней историей чрезмерного выпаса. Исследование демонстрирует, что чрезмерный выпас уплотняет почву и снижает доступность азота, углерода, микробной биомассы и белков гломалинов, нарушая важные физические, химические и биологические функции. Он также отмечает, что удаление животных с этих участков, огороженных для предотвращения выпаса, не привело к значительным улучшениям даже после трех лет естественного восстановления почвы.

Белучик сообщает, что в региональном масштабе переход от густого леса к деградированному пастбищу привел к потере 14,7 тонн углерода на гектар. Этот углерод, удаленный из почвы на глубине до 20 сантиметров, окисляется и выбрасывается в атмосферу, способствуя глобальному потеплению. При том же переходе исследование выявило региональное снижение комплексного индекса здоровья почвы на 18%. Исследователи разработали индекс здоровья почвы на основе множества эдафических функций (то есть относящихся к почве), объединяющий физические, химические и биологические показатели. По его словам, переход от леса к пастбищу снизил значения биологических показателей, таких как углерод микробной биомассы, бета-глюкозидаза и гломалин, более чем на 45%.

Важно понимать, что «здоровье почвы» – это концепция, обозначающая способность почвы поддерживать биоразнообразие, включая микроорганизмы, растения и животных, одновременно сохраняя ключевые функции, такие как поглощение и удержание воды, устойчивость к эрозии и круговорот питательных веществ, оцененные в ходе исследования. Эта концепция применима к широкому спектру сред, от охраняемых экосистем до продуктивных сельскохозяйственных угодий.

Белучик подчеркивает, что стало очевидно, что чрезмерный выпас вызывает серьезную деградацию здоровья почвы в Каатинге, и простого исключения животных недостаточно для восстановления функций почвы в течение нескольких лет изоляции участка. Восстановление территорий, деградировавших из-за неправильного управления пастбищами, особенно из-за чрезмерной пастбищной нагрузки, является сложным процессом и, вероятно, требует дополнительных практик, таких как использование зеленых удобрений и стратегическая посадка деревьев, для ускорения экологического восстановления почвы.

Зеленое удобрение – это практика посева или посадки растений, известных как сидераты, для улучшения плодородия и структуры почвы. Эта техника успешно применяется, например, при восстановлении лесов в биоме Атлантического леса. Растения, обычно бобовые или злаковые, обеспечивают биомассу для фиксации азота, рециркуляции питательных веществ и защиты почвы. Достигнув определенной стадии развития, их можно скосить и заделать в почву или оставить отмирать естественным путем в тени восстанавливающихся крон деревьев. Таким образом, почва защищается от эрозии, удерживает больше влаги и получает постепенное поступление питательных веществ по мере разложения биомассы.

Стратегическая посадка деревьев включает высадку быстрорастущих пород, способных за короткое время сформировать густой полог. Это защищает почву от избыточного солнечного света и постепенно создает под кронами «лесную среду», благоприятствующую прорастанию и развитию различных восстанавливающихся видов в этих более подходящих условиях.

Все это необходимо рассматривать в свете уникальных особенностей биома Каатинга, как объясняет Ана Долорес Сантьяго де Фрейтас, профессор программ аспирантуры по агрономии и почвоведению Федерального сельского университета Пернамбуку (UFRPE) и координатор проекта. Она поясняет, что Каатинга отличается от других биомов Бразилии своим полузасушливым климатом, встречающимся только на Северо-Востоке страны. Здесь нехватка и нерегулярность осадков сочетаются с большой потерей влаги почвой и растениями из-за высоких температур в течение всего года, обусловленных близостью к экватору. Длительное сосуществование с таким климатом привело к различным процессам адаптации растений. Большинство деревьев и кустарников сбрасывают листья в сухой сезон; листья тонкие, с малой биомассой и недолговечные, быстро формируются с приходом дождей; много недолговечных травянистых растений, присутствующих только в сезон дождей, и много суккулентов, таких как бромелии, или колючих и безлистных растений, таких как кактусы.

Исследователь добавляет, что незначительные колебания температуры и освещенности, а также доступность воды регулируют растительность, создавая мозаику условий. На границах биома с Атлантическим лесом на востоке и Серрадо (бразильская саванна) на западе и юге, а также в более высоких районах полузасушливого ядра выпадает немного больше осадков. По всему региону влияет рельеф: долины получают сток воды со склонов холмов. К этому добавляется наибольшее в Бразилии разнообразие типов почв: от глубоких до неглубоких и от слабо- до очень плодородных, причем контрастные типы встречаются в непосредственной близости. Все это разнообразие окружающей среды привело к формированию очень богатой флоры, насчитывающей тысячи видов, одной из самых богатых среди полузасушливых регионов мира, подчеркивает Фрейтас.

По словам Фрейтас, Каатинга также находится в состоянии очень сильной экологической деградации из-за десятилетий ненадлежащего и неустойчивого использования местной растительности в качестве корма. Белучик описывает пошаговый процесс деградации: все начинается с удаления местной растительности, вырубки и выжигания. Затем следует выпас скота и уплотнение почвы из-за чрезмерного вытаптывания. Уплотненная почва затрудняет инфильтрацию воды и рост корней, что приводит к появлению множества участков с оголенной почвой. Все это ведет к потере питательных веществ и ухудшению здоровья почвы.

Исследователь подчеркивает необходимость государственной политики, направленной на восстановление Каатинги и устойчивое управление сельскохозяйственной деятельностью, гарантирующее сохранение экосистемных услуг биома.

Исследование проводилось на территориях трех муниципалитетов полузасушливого региона Пернамбуку: Арарипина, Сертания и Сан-Бенту-ду-Уна. Были взяты образцы почвы и растительности для оценки воздействия деградации и первых признаков восстановления.