К концу XIX века большая часть из примерно 30–60 миллионов бизонов, бродивших по Великим равнинам Северной Америки, была истреблена, что навсегда изменило ландшафты, по которым они когда-то ходили. Сегодня в Северной Америке остаётся всего около 400 000 бизонов, и 95% из них выращивают и содержат для производства мяса. Оставшиеся бизоны живут в тщательно контролируемых заповедных зонах, таких как Йеллоустонский национальный парк.
Хотя исследования показывают, что пасущиеся бизоны могут разнообразить среду обитания, стимулировать круговорот питательных веществ и повышать продуктивность, изучение того, как они формируют более крупные ландшафты на уровне экосистем, было затруднено. Новое исследование, проведённое в Йеллоустоне, демонстрирует, как пасущиеся бизоны ускоряют круговорот азота и улучшают здоровье растений, создавая устойчивые луга.
Йеллоустон как уникальная лаборатория
Йеллоустон предлагает уникальную возможность для исследований, поскольку 5000 бизонов, обитающих в парке, свободно перемещаются по миграционному маршруту длиной 80 километров. Их миграция напоминает о временах, когда миллионы этих крупных травоядных бродили по континенту.
Исследования продуктивности растений
Исследователи измеряли продуктивность растений на 16 участках Йеллоустона в период с 2015 по 2022 год. Эти участки охватывали луговидные долины, которые подвергались выпасу в течение всего вегетационного периода; сухие склоны, которые подвергались выпасу весной, осенью и зимой (в зависимости от снежного покрова); и высокогорные влажные территории, которые подвергались выпасу с начала лета до наступления заморозков.
«Бизоны — настоящие пасущиеся животные. Они опускают головы и просто делают своё дело», — сказал автор исследования Билл Гамильтон, эколог из Университета Вашингтона и Ли.
Чтобы сравнить участки растительности, которые подвергались выпасу бизонов и которые не подвергались, исследователи установили серию подвижных «загородей», которые не пропускали бизонов на площади 9 квадратных метров. Некоторые из загоров оставались на месте с апреля, когда тает снежный покров и появляются новые растения, до октября, когда травы перестают расти. Подвижные загороды перемещались каждые 30 дней, следуя за бизонами по их миграционному пути.
Сравнивая огороженные и неогороженные участки, исследователи смогли оценить, сколько биомассы было съедено. Недостающую биомассу добавляли обратно в общий объём продуктивности, чтобы получить более полную картину производства растений. «Это было бы похоже на то, как если бы каждый раз, когда вы стрижёте газон и собираете его в мешок, а затем взвешиваете эту кучу в конце лета, вы бы знали, сколько травы вы фактически вырастили», — сказал Гамильтон.
Влияние бизонов на круговорот азота
Наличие тысяч крупных животных, пасущихся одновременно, может показаться препятствием для роста растений, но исследование показало противоположный эффект. Когда бизоны пасутся, они ускоряют круговорот азота в растениях и почве вокруг них. Моча является одним из концентрированных источников азота, и, попадая в почву, ферменты и микробы расщепляют его до аммиака, который затем превращается в аммоний. Некоторые растения поглощают аммоний напрямую, а микробы дополнительно преобразуют часть аммония в нитраты, которые поглощаются другими растениями.
Популяции окисляющих аммоний бактерий были более многочисленными в местах с интенсивным выпасом, что приводило к увеличению доступного азота для роста растений. Исследователи определяли уровни азота, закапывая обратноосмотические мембраны в землю и измеряя количество аммония и нитратов, собранных на мембране через 30 дней.
Гамильтон объяснил, что увеличение азота не было связано только с большим количеством мочи и фекалий бизонов, попадающих в почву. «Мы обнаружили различия в количестве азота в тканях листьев над землёй. Но откуда он берётся? Он поступает из круговорота азота, который стимулируется выпасом», — сказал он.
Взаимовыгодное сотрудничество
Когда бизон откусывает верхушку пучка травы, растения быстро высвобождают углерод в почву через корни, чтобы восстановить утраченные ткани. Углерод стимулирует микробы под землёй, ускоряя разложение и круговорот питательных веществ. «Через 7 дней в тканях листьев этого [выпасного] растения содержится больше азота, чем в сопоставимом непасущемся растении», — сказал Гамильтон. «Ключевым моментом является то, что растения не пассивны в этом процессе».
«Животные своим естественным поведением — собираться вместе, есть и отдыхать — меняют способ роста и реагирования растительных сообществ», — добавил он.
Увеличение азота в травах означает более питательную пищу для мигрирующих стад бизонов Йеллоустона и местных жвачных животных: повышение уровня азота привело к увеличению содержания сырого белка на 156% в луговидных лугах, на 155% в высокогорных местообитаниях и на 119% в засушливых районах.
«Это исследование говорит мне, что то, что происходит в Йеллоустоне, очень особенное», — сказал Тайлер Карцинель, эколог из Университета Брауна, который не участвовал в исследовании. «Животные своим естественным поведением — собираться вместе, есть и отдыхать — меняют способ роста и реагирования растительных сообществ. И это оказывает каскадное влияние на круговорот питательных веществ и функционирование всей экосистемы».
Йеллоустон и не только
Свободно пасущиеся стада бизонов в Йеллоустоне позволяют заглянуть в прошлое, но также могут дать представление о том, как сохранить и улучшить луга в будущем, считают авторы исследования. Когда большие группы травоядных свободно перемещаются по ландшафту — как антилопы гну в Серенгети и карибу на Аляске — они могут положительно влиять на более широкую экосистему.
Восстановление бизонов в крупных масштабах позволяет им выполнять не только значительную экологическую, но и культурную роль. «Это важно для коренных племён, которые имеют духовные и культурные связи с этими животными», — сказал Гамильтон.
Помимо Йеллоустона, в Северной Америке мало мест, где можно было бы изучить, как крупные пастбищные животные влияют на землю, которая их питает. Некоммерческая организация American Prairie стремится соединить 3,2 миллиона акров (около 1,3 миллиона гектаров) лугов и разместить тысячи свободно пасущихся бизонов в Монтане, предлагая ещё одну площадку, где бизоны могли бы мигрировать и взаимодействовать с растениями и почвой в больших масштабах. «Это исследование говорит, что это может сработать», — сказал Гамильтон.
— Ребекка Оуэн (@beccapox.bsky.social), научный писатель
Цитата: Оуэн, Р. (2025), Бизоны, свободно пасущиеся на просторах, возвращают жизнь в луга, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250355. Опубликовано 24 сентября 2025 года.
Текст © 2025. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0.
За исключением случаев, когда указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.