Бізони відновлюють екосистему Йеллоустона через міграцію

Вчені з Вашингтонського університету Лі, Служби національних парків та Університету Вайомінгу опублікували 28 серпня дослідження у журналі Science, яке розкриває екологічні переваги відновлення популяції бізонів у національному парку Йеллоустон. Результати показують, що великі стада цих тварин значно покращують функціонування екосистеми через свою міграційну поведінку та особливості випасу.

Білл Гамільтон, професор дослідницької науки з Вашингтонського університету Лі, та Кріс Джеремія, науковець Служби національних парків у Йеллоустоні, стали співавторами дослідження разом з Джеродом Мерклом, доцентом та професором екології міграції та збереження з Університету Вайомінгу. Їхня робота зосереджена на вивченні екологічної ролі великих, вільно мігруючих стад бізонів.

Сьогодні Йеллоустон підтримує близько п'яти тисяч бізонів, чисельність яких залишається стабільною з середини 2010-х років після відновлення від критично низького рівня у 23 тварини в 1902 році. Щороку стадо долає майже тисячу миль уздовж п'ятдесятимильного міграційного маршруту, активно харчуючись новою рослинністю після танення снігу. Хоча такий випас може здаватися надмірним використанням рослинності, дослідники виявили набагато складніший та корисніший результат.

Результати дослідження вказують на те, що бізони прискорюють азотний цикл під час випасу. Рослини продовжують рости з подібною швидкістю порівняно з ділянками без випасу, але стають значно багатшими на поживні речовини — до 150 відсотків більш поживними. Азотний цикл описує, як азот переміщується між рослинами та тваринами екосистеми, повітрям та ґрунтом. Мікроби у ґрунті переробляють азот з розкладених рослин та тварин у форми, які зазвичай містяться у звичайних добривах — амоній та нітрати. Ці форми є улюбленими для рослин для повторного використання.

Автори дослідження встановили, що коли бізони пасуться, вони збільшують кількість мікробів, що призводить до більшої доступності азоту для використання рослинами та, зрештою, до більш поживних рослин для травоїдних тварин. Коли випас бізонів продовжується протягом літа, цей цикл посилюється, підтримуючи рослини короткими, густими та багатими на азот.

«Те, що ми спостерігаємо, це те, що коли бізони рухаються по ландшафту, вони посилюють поживну якість та потенціал Йеллоустона», — сказав Гамільтон. «Їхній випас, імовірно, має важливі наслідки для інших травоїдних та для харчової мережі в цілому, подібно до змін, які відбулися в Серенгеті, коли відновилася популяція антилоп гну».

Щоб зрозуміти, як бізони створюють ці зміни в азотному циклі, дослідники проводили польові експерименти з 2015 по 2021 рік, відстежуючи ріст рослин, кругообіг поживних речовин, хімію рослин та ґрунту, травоїдність, склад рослинних спільнот та популяції ґрунтових мікробів. Вони використовували рухомі огородження для порівняння умов з випасом та без нього, поєднуючи ці експерименти з супутниковими зображеннями ландшафтного масштабу та даними GPS-нашийників. Це дозволило їм картографувати вплив бізонів на всьому міграційному ландшафті.

«З нинішніми великими стадами бізонів луки Йеллоустона функціонують краще, ніж за їхньої відсутності», — сказав Гамільтон. «І ця версія є проблиском того, що було втрачено, коли бізони були майже знищені по всій Північній Америці наприкінці 1800-х років».

Протягом дослідження вчені виявили, що ґрунти зберігали своє накопичення поживних речовин. Рослинні спільноти змінилися в деяких районах, але продуктивність підтримувалася, а біорізноманіття рослин збільшилося по всьому міграційному коридору. Надмірний випас часто характеризується як ландшафт, де продуктивність та різноманітність рослин знижуються, а ґрунти стають ущільненими з відповідним зменшенням накопичення та кругообігу поживних речовин.

«Проте ми виявили майже протилежне», — сказав співавтор Меркл. «Повернення великомасштабної міграції бізонів забезпечує чіткі переваги для екосистемних послуг, які лежать в основі Йеллоустона. Гетерогенність — це те, що, здається, забезпечують бізони. Коли я дивлюся на міграцію бізонів, є сильна варіація в кількості випасу — деякі місця виглядають як дуже короткі газони, тоді як інші залишаються недоторканими».

Йеллоустон довго служив моделлю екологічного відновлення, і це нове дослідження підкреслює недооцінену силу відновлення великих травоїдних у великій кількості та з вільним пересуванням. На відміну від традиційних зусиль зі збереження бізонів, зосереджених на малих, огороджених районах та контрольованій кількості на основі принципів управління випасом, Йеллоустон показує цінність відновлення руху та масштабу. Мігруючі бізони перетворюють землю не через управління ними, а через свій рух.

Дослідження демонструє важливість великомасштабних природних процесів для підтримання здорових екосистем. Результати мають значення не лише для Йеллоустона, але й для більш широких зусиль з відновлення по всій Північній Америці, де зростає інтерес до відновлення популяцій бізонів. Однак більшість проектів зосереджується на малих, керованих стадах, що залишає без відповіді питання про екологічну роль великих, вільно мігруючих стад.

Робота дослідників показує, що природні міграційні моделі та великомасштабний випас можуть мати глибокі позитивні наслідки для екосистемного здоров'я, що підтримує аргументи на користь більш амбітних проектів відновлення бізонів у майбутньому.