Um Einen Weiteren Staubbehälter Zu Verhindern, Müssen Die Usa Die Richtigen Samen Aussäen

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Nach großen bränden könnte das land, wenn land mit falschem saatgut wiederhergestellt wird, einem weiteren dust bowl gegenüberstehen - aber jetzt wächst eine armee von bundesforschern und sät die richtigen pflanzen, um die nationalen landschaften am leben zu erhalten.

Diane Banegas arbeitet derzeit auf dem Gebiet der Wissenschaftsauslieferung für den Forschungszweig des US Forest Service. Sie hat auch für die National Science Foundation, das Office of Naval Research und das Los Alamos National Laboratory gearbeitet. Banegas steuerte diesen Artikel zu WordsSideKick.com bei Expertenstimmen: Op-Ed & Insights.

In den 1930er Jahren verwandelte eine schwere Dürre in Kombination mit übermäßig intensiven landwirtschaftlichen Praktiken die US-amerikanischen Great Plains in eine Staubschale, die die Landwirte und ihre Gemeinden in eine wirtschaftliche Verwüstung brachte. Der fruchtbare Mutterboden, der eine Nation ernährte, wehte buchstäblich im Wind.

Die US-Regierung war verzweifelt nach etwas - irgendetwas -, das den verbleibenden Oberboden wieder auf den Boden verankern würde.

Neue Samen, neue Rassen

Die Lösung bestand darin, eine neue Kulturpflanze zu pflanzen, hauptsächlich Weizengras aus Russland und andere nahe verwandte Arten, die trotz Dürrebedingungen den Oberboden halten konnte.

Da Weizengras mit Haube unter rauen Bedingungen, einschließlich Dürre, gedeiht und eine gute Weide für das Vieh bietet, schien die Pflanze das ideale Heilmittel für überbeweichte Weideland in den Great Plains und anderen Teilen des Landes zu sein. Sobald die Samen dieser Art etabliert sind, bilden sie große Populationen, die andere Arten übertreffen.

Eine Landschaft, die von einem einzigen Gras dominiert wird, ist eine Monokultur, die arme Lebensräume bietet und Wildtiere aufnimmt und Ressourcen für Bestäuber begrenzt.

"Gesunde Ökosysteme brauchen vielfältige Pflanzengemeinschaften aus Gräsern, Gewächsen [Pflanzen] und Sträuchern, die einheimische Arten mit Merkmalen sind, die an das richtige Klima angepasst sind, damit sie sich erfolgreich etablieren können", sagte Francis Kilkenny, Leiter des Great Basin Native Plant Project, eine gemeinsame Initiative des Forest Service des US-Landwirtschaftsministeriums und des Bureau of Land Management (BLM) des US-Innenministeriums.

Das Projekt bewertet das Saatgut in "gemeinsamen Gartenstudien". Einheimisches Saatgut, das aus verschiedenen Regionen des Landes mit unterschiedlichem Klima gewonnen wurde, wird in einem einzigen Garten unter den gleichen Bedingungen zusammen gezüchtet, um zu sehen, welche Sorten am besten sind. Eine häufige Gartenstudie für Pflanzen ist vergleichbar mit "Zwillingsstudien", die am Menschen durchgeführt wurden, um die Auswirkungen von Natur und Pflege zu trennen.

Das robusteste Saatgut wird zur Grundlage für Wiederherstellungsprojekte zum Wiederaufbau von Ökosystemen nach großen Waldbränden, wie z. B. solche, die derzeit weite Sagebrush-Flächen in Nevada, Idaho und Utah auslöschen.

Matt Fisk (links) und Francis Kilkenny (rechts) pflanzen Bluebunch-Weizengras (Pseudoroegneria spicata) auf dem Versuchsgelände Atomic City in der Nähe von Atomic City, Idaho.

Matt Fisk (links) und Francis Kilkenny (rechts) pflanzen Bluebunch-Weizengras (Pseudoroegneria spicata) auf dem Versuchsgelände Atomic City in der Nähe von Atomic City, Idaho.

Bildnachweis: Nancy Shaw

Das Land wiederherstellen

Im Anschluss an ein großes Feuer wird die für die Landschaft zuständige Behörde schnell feststellen, was für die Wiederherstellung erforderlich ist, und dann das nötige Saatgut anfordern, um diese Ziele zu erreichen.

Wenn die Ziele so einfach sind wie die Verhinderung der Erosion und die Verhinderung von "Cheatgrass", einem berüchtigten Invasiv-Eingeborenen, der die Landschaft dominiert, könnten sich Manager etwas Gutes holen, das so billig und leicht zu erreichen ist wie eine Sorte aus Weizengras. Dies gilt insbesondere, wenn sich das Land in einer trockenen Region mit weniger als 28 cm (11 Zoll) Jahresniederschlag befindet. Andererseits kann es sich bei den Wiederherstellungszielen um eine biologisch vielfältige Pflanzengemeinschaft handeln, die Wildtiere und Bestäuber schützen und ernähren, dabei helfen kann, Wasser und Luft für menschliche Gemeinschaften zu filtern und die Größe und Intensität nachfolgender Wildlandbrände zu reduzieren. In diesem Fall wünscht ein Landmanager auf Bezirks- oder Waldebene eine Mischung aus getesteten einheimischen Samen.

Im Great Basin - einer Region im Westen der Vereinigten Staaten, die keinen Abfluss in den Ozean hat und die meisten Teile Nevadas sowie Teile von Utah, Kalifornien, Oregon und Idaho umfasst - sind Waldbrände häufiger und schwerwiegender geworden. Dies ist zum Teil auf Dürre und invasive Arten wie Betrügergras zurückzuführen. Es hat ein Problem geschaffen, das dem Staubbehälter der Great Plains der 1930er Jahre entspricht, jedoch durch die kombinierten Kräfte von Dürre, Waldbränden und Invasionen durch nicht einheimische Arten beeinflusst.

"Eine ausgedehnte Dürre im Great Basin bedroht die US-Nahrungsmittelversorgung nicht sofort wie die Dust Bowl, aber die Folgen können im Laufe der Zeit ebenso schwerwiegend sein", sagte Kilkenny. [Eine weitere 1930er Staubkorn-Dürre in diesem Jahrhundert möglich (Op-Ed)]

Zu den Folgen gehören das Verschwinden von Bestäubern, der Verlust des Lebensraums für Wildtiere für Schlüsselarten wie das Bockhuhn und Landschaften, die nicht länger als Wasserfiltrationssystem der Natur für die von Landwirtschaft und Städten genutzten Bäche und Flüsse dienen können. Große Waldbrände, die von Cheatgrass angeheizt werden, verschmutzen die Luft mit Rauch. Nach dem Brand führt die Erosion zu mehr und größeren Staubstürmen. Wenn die Landschaft nicht schnell wiederhergestellt wird, übernimmt wieder Cheatgrass, was zu einem erneuten großen Feuer führt.

"Es ist ein bösartiger, sich wiederholender Zyklus", fügte Kilkenny hinzu. "Und das Vieh isst Cheatgrass nur etwa zwei Wochen lang, wenn es grün ist und sprießt. In der übrigen Zeit ist es als Futtermittel unbrauchbar" - daher das Wort "Cheat" im gebräuchlichen Namen der Art.

Eine "ganzheitliche" Landschaft

Um Managern die Wiederherstellung von Landschaften mit einem ganzheitlichen, biologisch vielfältigen Ökosystem zu ermöglichen, das der Tierwelt, der Landwirtschaft und dem Menschen zugute kommt, züchten Kilkenny und seine Kollegen einheimische Pflanzensorten wie Bluebunch-Weizengras, die gut in das lokale und regionale Klima passen.

Die Forscher verwenden gängige Gartenversuche, um zu beurteilen, welche Sorten sich an welchen Standorten am besten eignen. Die Wissenschaftler verzichten jedoch auf die landwirtschaftliche Praxis, ein einzelnes Merkmal über mehrere Generationen hinweg auszuwählen.

"Wir wollen eine gute Samenproduktion, damit wir genug Saatgut für Wiederherstellungszwecke vermarkten können, aber die Sorten müssen wild bleiben und nicht domestiziert werden, da sie sonst nicht so dürretolerant sind und sich nach dem Einpflanzen gut etablieren", sagte Kilkenny.

Einheimische, wild lebende Arten produzieren in der Regel kein Saatgut mit domestizierten Pflanzen. Züchtungsanlagen für die Samenproduktion können jedoch auf Kosten anderer Merkmale gehen, wie etwa Dürretoleranz, und die Fähigkeit der Pflanzen, sich in der Wildnis zu etablieren und zu gedeihen, beeinträchtigen.

"Es ist eine feine Linie zum Laufen, und einer der Gründe, warum die Schaffung eines angemessenen Angebots an verschiedenen Sorten einheimischer Samenmischungen für große Restaurierungsprojekte im Landschaftsmaßstab so lange dauert", fügte Kilkenny hinzu. Anatone, eine Sorte Bluebunch Wheatgrass, die im ganzen Westen gepflanzt wird, befasst sich mit ihm, weil die Verwendung nur einer Sorte einer einzigen Art, sogar einer einheimischen Pflanzenart, auch Bedenken in der Monokultur aufwirft.

Der Verlust der genetischen Vielfalt könnte letztlich dazu beitragen, die Widerstandsfähigkeit der Bluebunch-Populationen gegenüber Klimaveränderungen und Dürreperioden zu reduzieren, und die Genkonservierung für die Entwicklung zukünftiger Sorten noch schwieriger machen.

"Wir müssen echte regionale Sorten für erfolgreiche Restaurationen verwenden", sagte Kilkenny. Vor diesem Endspiel hat er Richtlinien für Landmanager entwickelt, um das beste verfügbare Saatgut für verbrannte Gebiete auszuwählen, die wiederhergestellt werden sollen.

Jameson Rigg (links) und Jeff Ott (links) pflanzten Bluebunch-Weizengras am Versuchsstandort Kuhn Ridge in der Nähe von Enterprise, Washington.

Jameson Rigg (links) und Jeff Ott (links) pflanzten Bluebunch-Weizengras am Versuchsstandort Kuhn Ridge in der Nähe von Enterprise, Washington.

Bildnachweis: Brad St. Clair

Die lebendige Landschaft

Ein gesundes Weideland-Ökosystem muss mindestens drei der vier Hauptpflanzengruppen umfassen: Gräser, Forbs, Sträucher und Bäume.

Gras, das den Boden in trockenen Umgebungen am besten hält, wird vom Wind bestäubt. Gräser verhindern Erosion und ihre Samen ernähren Nagetiere wie Präriehunde. Die Forbs halten zwar nicht den Boden, aber ihre Blüten sind gut für Bestäuber und Insekten, und Insekten sind Futter für Vögel. Sträucher wie Sagebrush bieten einen Lebensraum für Vögel, wie zum Beispiel das Bockhuhn, dessen Verbreitungsgebiet das Sagebrush-Land im Westen der Vereinigten Staaten ist. Bäume bieten vielen Arten Nahrung und Lebensraum.

Ein BLM-Manager kann problemlos mehrere Saatgutsorten beschaffen und pflanzen, um den Erfolg einer Restauration zu optimieren, jedoch nicht mehrere hundert. Die Forschungsergebnisse zeigen den Managern, welche Samen die beste Chance haben, in einer bestimmten Region, in einer bestimmten Höhe, für eine bestimmte Zeit des Jahres unter den gegenwärtigen Klimabedingungen Erfolg zu haben.

Diese Erkenntnisse kommen nicht leicht. Es hat Jahrzehnte gedauert, erfolgreiche neue Saatgutsorten für Gräser zu entwickeln. Erstens müssen die Samen in freier Wildbahn gesammelt werden, ein zeitaufwendiger und arbeitsintensiver Aufwand. Diese Samen müssen in normalen Gartenversuchen getestet werden, um die härtesten Sorten zu finden, und diese Sorten müssen für die Samenproduktion gezüchtet werden. Dann muss das Saatgut geerntet und auf den Markt gebracht werden, und Landmanager müssen auf sie und ihre Qualitäten aufmerksam gemacht werden, damit sie mit den richtigen Pflanztechniken das richtige Saatgut zur richtigen Zeit an den richtigen Stellen anpflanzen können.

Als direkte Folge der Arbeit von Kilkenny und seiner Kollegen haben sich die Wiederherstellungsziele von Landmanagern von den simplen Zielen des schnellen Anpflanzens großer Flächen zur Erosionsunterbrechung und zur Bereitstellung von Futter für das Vieh verschoben, hin zu einer vielfältigen Pflanzengemeinschaft, die auch Menschen und Menschen dient Tierwelt.

Die Wissenschaftler bauen auf ihren Erfolg bei der Herstellung von Samengütern aus einheimischem Gras mit ähnlichen Arbeiten an Forbs auf, die die für Bestäuber so wichtigen Wildblumen produzieren. Bislang haben die Forscher die Anzahl der verfügbaren Forbs erhöht, doch diese Arbeit bleibt hinter dem Erfolg der Wissenschaftler mit Gräsern zurück.

"Noch hat niemand die Kunst der Sagebrush-Genesung perfektioniert, aber wir haben ein paar Ideen", sagte Kilkenny. "Wir wissen, dass die Wiederherstellung des Lebensraums in Gegenden mit hohem Niederschlag einfacher ist. Wir wissen auch, dass Sagebrush-Samen nicht feststellen können, ob eine Samenmischung aggressives Gras wie Weizengras enthält. Und die Wiederherstellung von Sagebrush oder anderen Arten von Lebensraum ist viel einfacher, wenn das Saatgut verwendet wird entstanden in der gleichen Art von Klima wie das, in das sie gehen. "

Ein Jahrhundert Studium

"Wir haben sehr viel darüber gelernt, was nicht funktioniert", sagte Kilkenny. "Aber unser Wissen ist seit den 1930er Jahren beträchtlich fortgeschritten." Er stellt fünf wichtige Erkenntnisse seitdem fest:

  • Das Klima ist wichtiger als die Geografie, wenn es vorhergesagt wird, wie gut Samen wachsen und sich etablieren werden. Den Samen ist es egal, wo ihre Eltern gelebt haben, wenn die Temperatur zu ihnen passt und wenn sie die richtige Menge Sonnenschein und Niederschlag bekommen.
  • Das Timing der Samenpflanzung macht einen großen Unterschied. Jahr für Jahr, sogar Woche für Woche, können Abweichungen in den Wettermustern den Wiederherstellungserfolg einer verbrannten Stelle beeinflussen.
  • Die Art der Pflanzung. Das Saatgut aus einem Flugzeug zu blasen ist zwar ein schneller Weg, um ein großes Gebiet abzudecken, ist aber nicht so effektiv. Die Samen, die aus großen Trommeln, die an den Flugzeugen befestigt waren, fallen gelassen wurden, zerstreuten sich im Wind und bedeckten den Boden spärlich. Ihr Kontakt mit der Erde ist auch weniger sicher als für Saatgut, das von einem Traktor in Furchen gepflanzt wird. Infolgedessen können sich viele der Samen nicht etablieren, und die wenigen Individuen, die dies tun, werden in der Natur nicht so gut miteinander konkurrieren wie die dicht gepflanzten Samen. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, empfehlen Wissenschaftler, Samen in den Boden zu stopfen, um einen guten Bodenkontakt zu gewährleisten, oder in einigen Fällen eine Art in Form von „Plugs“ anzupflanzen.
  • Die Langzeitüberwachung nach dem Pflanzen ist entscheidend für die Bestimmung der Wirksamkeit verschiedener Saatgutmischungen und Wiederherstellungstechniken. Wenn ein Wiederherstellungsversuch im inneren Westen fehlschlägt, ist es wahrscheinlich, dass aggressive, nicht einheimische Arten wie Cheatgrass oder Medusakopf eindringen. Diese Arten verdrängen einheimische Arten und bieten Bestäubern, Wildtieren oder Vieh wenig Nahrung. Cheatgrass ist auch eine berüchtigte Brandgefahr.
  • Wenn das Vieh mindestens drei Jahre lang nicht im säenreichen Weideland gehalten wird, erhöht dies die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Restaurierungsanstrengung.

Wissenschaftliche Forschung ist nur die halbe Miete. Die zweite Hälfte besteht darin, Wissen über erfolgreiche Aussaat einheimischer Arten an Landmanager zu vermitteln. Kilkenny und seine Kollegen berichten, dass ihre Marketinganstrengungen aufgrund des wachsenden Wissens über die Saatgutwissenschaft langsam Fortschritte machen. die partnerschaftlichen Bemühungen mit anderen Agenturen, insbesondere der BLM; und internetbasierte Ressourcen wie die Land Treatments Digital Library (verwaltet von der US Geological Survey, die Bestandsinformationen über Landbehandlungen zu BLM-Ländern im Westen der USA katalogisiert).

Bluebunch Wheatgrassämlinge, die für Pflanzungen im Freien am Moskauer Forstwissenschaft-Labor-Gewächshaus in Moskau, Idaho vorbereitet werden.

Bluebunch Wheatgrassämlinge, die für Pflanzungen im Freien am Moskauer Forstwissenschaft-Labor-Gewächshaus in Moskau, Idaho vorbereitet werden.

Bildnachweis: Katherine McBurney

Ein nationaler Ansatz

"Heute kaufen Landmanager von BLM 70 Prozent Samen heimischer Arten", sagte Kilkenny. "Früher war es genau das Gegenteil. Unsere ersten Schritte, um Landmanager dazu zu bringen, einheimische statt nicht einheimische Arten zu verwenden, haben einen großen Unterschied gemacht. Diese veränderte Politik seit der Jahrhundertwende führte zur nationalen Saatgutstrategie."

Hierbei handelt es sich um eine Partnerschaft zwischen dem US-Landwirtschaftsministerium, dem US-amerikanischen Innenministerium und dem Plant Conservation Alliance-Bündnis. Sie führt die ökologische Wiederherstellung in großen Landschaften durch, insbesondere in Gebieten, die durch Weidelandbrände, invasive Arten, schwere Stürme und Dürre beschädigt wurden.

"Feuer, invasive Arten und andere Bedrohungen respektieren keine staatlichen, lokalen oder anderen Zuständigkeitsgrenzen", sagte Kilkenny. "Die erfolgreiche Restaurierung nach großen Bränden wie Soda Fire südwestlich von Boise, Idaho, die nach Oregon gelangte, ist eine nationale Anstrengung, an der mehrere Agenturen und Organisationen beteiligt sind. Unsere jahrelangen Forschungen und die Zusammenarbeit mit anderen zahlen sich aus, weil sie durch die Bemühungen der BLM-Staaten gemacht werden Saatgutkoordinator und Distriktmanager wird in Samenmischungen für das Soda-Feuer entsprechendes Sagebrush-Saatgut in großem Umfang eingesetzt. "

Erfolg auf nationaler Ebene wird auch weiterhin durch ein landesweites Netzwerk einheimischer Saatgutsammler, ein Netzwerk von Landwirten und Züchtern, die Saatgut entwickeln, ein Netzwerk von Baumschulen und Saatgutlagern, die eine angemessene Menge an geeignetem Saatgut bereitstellen, und ein Netz von Restaurierungsarbeiten bestehen Ökologen, die wissen, wie man zur richtigen Zeit den richtigen Samen an den richtigen Ort bringt.

Die wissenschaftlichen Daten und experimentellen Designs, die die Restaurierungsprojekte vorantreiben, verbessern sich ebenfalls, so Kilkenny. Es gibt viele Schritte zwischen einem Restaurationsteam, das eine Samenmischung auswählt und die Mischung tatsächlich im Feld pflanzt. Als der Fokus in erster Linie auf den unmittelbaren Anliegen der Verhinderung von Erosion und der Blockade von Cheatgrass lag, waren die Manager weniger besorgt darüber, welche Sorte Saatgut sie verwendeten. Der heutige Fokus auf eine abwechslungsreiche Samenmischung, die eine größere Biodiversität für die kurz- und langfristige Wiederherstellung bietet, erfordert und hat zu einer viel genaueren Aufbewahrung geführt.

Kilkennys Labor prüft derzeit auch die Anpflanzungen 15 Jahre nach der Wiederherstellung, da die langfristigen Ergebnisse der Anpflanzungen nicht gut untersucht sind. "Heute ist die vorherrschende Idee, wenn man verschiedene Saatgutmischungen auf den Markt bringt, wird irgendwann etwas funktionieren, aber aus wissenschaftlicher Sicht müssen wir mehr darüber wissen."

All diese Forschungen an Saatgut sind für die erfolgreiche Wiederherstellung von Ökosystemen erforderlich, die durch Feuer und Invasionen nicht heimischer Arten im Großen Becken und darüber hinaus beschädigt wurden. Die Forschungsergebnisse werden die Fähigkeit der Landmanager, einheimische Pflanzen für Rehabilitations- und Sanierungsprojekte zu erwerben und zu nutzen, weiter verbessern. Wenn es um Restaurierungen geht, sind einheimische Arten der Schlüssel, um sicherzustellen, dass das Große Becken in der Zukunft keine Staubschale hat.

In einem kürzlich veröffentlichten Bericht finden Sie weitere Informationen zur Forest Service-Forschung zu den Auswirkungen von Dürre auf Wälder und Rangerands in den Vereinigten Staaten: Auswirkungen von Dürre auf Wälder und Rangelands in den USA: Eine umfassende Wissenschaftssynthese. Bei dieser Bewertung, die von 77 Wissenschaftlern des Forest Service und anderer Bundesbehörden, Forschungseinrichtungen und verschiedenen Universitäten in den Vereinigten Staaten verfasst wurde, wurde die wissenschaftliche Grundlage für die Bewirtschaftung von Landschaften für Widerstandsfähigkeit und Anpassung an Dürre geschaffen.

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