Adresa actuală: Departamentul pentru pești și animale sălbatice din Washington, Olympia, Washington, Statele Unite ale Americii

competiția

Departamentul de Afiliere pentru Științe ale Ecosistemelor și Conservării, Universitatea din Montana, Missoula, Montana, Statele Unite ale Americii

Afiliere Qinghai Normal University, Xining, Qinghai, Republica Populară Chineză

Departamentul de afiliere al științelor vieții, Arizona State University, Tempe, Arizona, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere al științelor vieții, Arizona State University, Tempe, Arizona, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru gestionarea pădurilor, Universitatea din Montana, Missoula, Montana, Statele Unite ale Americii

  • Richard B. Harris,
  • Wang Wenying,
  • Badinqiuying,
  • Andrew T. Smith,
  • Donald J. Bedunah

Cifre

Abstract

Citare: Harris RB, Wenying W, Badinqiuying, Smith AT, Bedunah DJ (2015) Herbivory and Competition of Tibetan Steppe Vegetation in Winter Pasture: Effects of Animal Exclusion and Plateau Pika Reduction. PLoS ONE 10 (7): e0132897. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132897

Editor: Shiping Wang, Institutul de Cercetare a Platoului Tibetan, CHINA

Primit: 21 februarie 2015; Admis: 25 mai 2015; Publicat: 24 iulie 2015

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante sunt disponibile de la Dryad (http://datadryad.org/) prin următorul DOI: 10.5061/dryad.qg8mb.

Finanțarea: Sprijinul a fost furnizat de grantul SUA National Science Foundation 0815441 [http://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=0815441]. Finanțatorul nu a avut nici un rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Majoritatea investigațiilor privind tendințele zonelor de pădure au avut loc la scară largă, în funcție de obicei de datele de teledetecție [40-43]. Deși utile și necesare, aceste studii pot trece cu vederea dinamica importantă care apare la scara interacțiunilor individuale plante-animale [3]. Animalele sălbatice și mai târziu domestice au fost prezente și au influențat vegetația de pe platoul tibetan suficient de mult timp pentru a fi afectat procesele evolutive. Pastoralismul transhumant care implică iacuri a fost documentat cu o vechime de peste 8.000 de ani [44-46] și o gamă largă de erbivore sălbatice au fost întotdeauna prezente [12,13]. Lunga istorie a păstoritului tradițional sugerează că efectele dăunătoare ale pășunatului pot fi, într-o oarecare măsură, compensate de concurența redusă între plante și plante. Atât dinamica plantă-plantă, cât și cea a plantelor-animale sunt complexe, totuși, și pot varia calitativ de-a lungul gradienților de mediu și de densitate [47]. Investigațiile detaliate, specifice site-urilor, pot ajuta astfel factorii de decizie politică să obțină o perspectivă asupra cauzelor și, în cele din urmă, a remediilor, deteriorării stării terenului. În special, rolul relativ al erbivorului și al concurenței în controlul răspunsului vegetației la prezența consumatorilor rămâne o problemă centrală, dar slab înțeleasă, în QTP.

Deoarece interacțiunile biologice în domeniu sunt atât de complexe, o abordare a izolării mecanismelor cauzale este de a interceda direct, de obicei prin eliminarea sau modificarea uneia sau a altei componente biologice. Deși nu reprezintă bine niciun proces natural, excluderea erbivorelor cu corp mare (animale, în acest caz) poate ajuta la elucidarea modurilor în care vegetația răspunde la prezența lor. Astfel, experimentele de excludere au devenit o tehnică de investigație obișnuită. Experimentele recente de excludere a efectivelor de animale pe QTP au sugerat că biomasa vegetației și nutrienții solului au crescut odată cu protecția împotriva efectivelor de animale, deși nu neapărat într-un mod liniar [48-59].

Obiectivele noastre au fost de a examina modelele de producție anuală a vegetației de stepă QTP expuse la pășunatul sezonului latent de către animale (iacii, caprele și, în principal, oile, Ovis aries) și activitățile pe tot parcursul anului ale platourilor non-hibernante pikas, prin modificarea prezenței ambii consumatori prin excludere și eliminare. Am monitorizat biomasa celor mai abundente specii de plante, precum și indicatorii fizici ai stării zonelor de pădure pe parcursul a 5 ani (cu un an înainte de intervenția experimentală, la 4 ani după aceea) pe parcele împerecheate. Am folosit excluderi de animale îngrădite și îndepărtarea pika nu ca instrumente de gestionare directă, ci mai degrabă ca experimente pentru izolarea ierbivorului și călcarea în picioare de alți factori și, astfel, pentru a clarifica efectele acestora asupra caracteristicilor amplasamentului și a speciilor de plante comune.

Materiale și metode

Zonă de studiu

Studiul nostru a fost realizat în satul Cinci din municipiul Gouli, județul Dulan, provincia Qinghai, China, la aproximativ 35,5 ° N, 98,7 ° E. (Fig. 1). Village Five era format din aproximativ 175 de rezidenți în 37 de gospodării, aproape toți angajați în primul rând în păstorire semi-nomadă. Distanța până la cea mai apropiată concentrație de case de zona noastră de studiu a fost de aproximativ 6 km; acest sat era adiacent unei mănăstiri budiste tibetane istorice, dar întinerite [60-61]. Peisajul, care face parte din secțiunea estică a lanțului montan Kunlun, a fost caracterizat de dealuri înălțate la altitudini Fig 1. Harta provinciei Qinghai, China.

Limita provincială indicată prin linie îndrăzneață, limitele județului prin linii fine și locația orașului Gouli în județul Dulan cu un asterisc (*). Inset arată locația provinciei Qinghai în Republica Populară Chineză.

Cea mai apropiată stație meteo operată de guvern a fost situată în reședința județului, Dulan, la aproximativ 90 km (linie dreaptă) și 1.000 m mai mică ca altitudine, deci nu a putut fi utilizată direct pentru a estima temperatura sau precipitațiile. Astfel, am prelevat temperatura și precipitațiile pentru situl Gouli din datele meteorologice interpolate folosind software-ul ANUSPLIN versiunea 4.2 [62], care folosește un algoritm bazat pe spline de netezire a plăcilor subțiri ale multivariatelor [63-64]. Observațiile de la 836 de stații meteo din China au fost interpolate la rezoluția spațială de 1 km și pasul de timp de 8 zile. Precipitațiile anuale la locul studiului în perioada 2008-2013 au fost în medie de 398,0 mm (SD = 53,4), cu aproximativ 92% în perioada aprilie-septembrie. Temperatura medie anuală a fost de aproximativ -1,4 ° C, cu cele mai calde perioade de 8 zile anual în medie de 14,0 ° C și cea mai rece medie de -16,3 ° C.

Zona de studiu a fost supusă vânătorii internaționale axate pe oile albastre (Pseudois nayar) până în 2006 [13,65], dar această activitate a avut probabil un impact redus asupra practicilor pastorale sau a vegetației. Așa cum a fost obișnuit în QTP, lucrătorii sponsorizați de guvern au desfășurat o campanie de otrăvire care vizează pikas în ianuarie 2007. Lucrările ulterioare au arătat că în câțiva ani, pikas a repopulat majoritatea zonelor. Fauna tibetană include un număr de specii de ungulate sălbatice care ar fi putut să fie hrănite pe parcele experimentale [12,13], dar numai gazela tibetană (Procapra picticaudata) a fost observată vreodată în vecinătatea experimentelor raportate aici. În plus față de pika de platou, mamiferele mici prezente în zona generală includeau platoul rozătorului fosorial zokor (Eospalax fontanierii [66]), jerboa (Allactaga sibirica), munte (Neodon spp.), Voles (Microtus spp. Și Lasiopodomys spp. .), și hamsteri pitici (Cricetulus spp.). Marmote din Himalaya (Marmota himalayana) și iepuri de lână tibetane (Lepus oiostolus) au apărut în apropiere, dar nu au fost niciodată observate în imediata vecinătate a acestor experimente de excludere.

Întreaga zonă de studiu a fost pășunată de animale și folosită în principal ca pășuni de iarnă. Pășunatul a avut loc în general numai după ce animalele s-au întors de pe pășunile de vară (și, uneori, toamna), în general la mijlocul lunii octombrie, până la plecarea spre pășunile de primăvară/vară la mijlocul lunii iunie a anului următor [61]. Pe tot parcursul, ne referim la pășunatul de iarnă până în anul care începe în ianuarie; astfel, de exemplu, folosim termenul „iarna 2010” pentru a ne referi la pășunatul care a avut loc în timpul

Octombrie 2009 până la începutul lunii iunie 2010. Satul Cinci a constituit pășuni relativ ridicate în Gouli și au fost utilizate ca pășuni de vară și de tranziție (primăvară-toamnă) înainte ca sistemul colectiv anterior să fie demontat (care a avut loc în 1983 în această zonă). Familiile pastorale dețineau contracte de închiriere pe termen lung pe pășuni stabilite, dar nu toate își pășunau propriile animale pe pășunile lor. Mai degrabă, mulți păstori din Gouli începuseră să-și închirieze pășunile altor pășuni și/sau să plătească taxe de închiriere pentru a-și pășuni animalele pe terenurile contractate altora.

Deoarece intenția noastră a fost de a examina efectele practicilor de pășunat așa cum au fost implementate efectiv de către păstorii tibetani, răspunzând după cum doreau la mediile fizice, biologice, culturale, economice și politice în care s-au aflat, nu am făcut nicio încercare de a controla tipul sau intensitatea pășunatului [60]. Presiunea la pășunat a variat în anii anteriori studiului nostru, precum și în fiecare dintre ierni înainte de 5 ani de măsurători în sezonul de vară.

Experimentele de excludere au fost situate în pășuni pășunate de 4 păstoriști tibetani diferiți (Tabelul 1). Pastorul K, care a controlat terenul pe care au fost plasate 3 dintre experimentele noastre, a experimentat recent o boală familială și a trebuit să vândă o mare parte din efectivele sale de animale pentru a plăti cheltuieli medicale. La începutul studiului nostru în 2009, K deținea doar 60 de iaci și 25 de oi. Pășunile sale erau printre cele mai mari din satul Cinci (6,8 km 2), dar o mare parte din ele era abruptă și stâncoasă. Pastoralistul S, care controla terenul pe care au fost plasate 6 dintre experimentele noastre, se număra printre cei mai bogați păstoriști din Village Five, dar a fugit angajându-se într-o serie de activități economice non-pastorale până în 2009. În iarna anului 2010, S și-a închiriat pășunea unui pastor din satul Șase să-și păscă turma de aproximativ 320 de iaci. Foarte puțin pășunatul de iarnă a avut loc pe pășunea lui S în timpul iernii 2011, dar el l-a închiriat altor păstori pentru pășunat de mari dimensiuni (

300 de animale) turme de oi în timpul iernilor 2012 și 2013. Două dintre experimentele noastre au fost localizate pe pășunea controlată de păstorul B. Această pășune relativ mică (0,46 km 2) și complet îngrădită aparținea, până în 2009, lui S, care o gestionase. ca rezervă de iarnă de urgență și a stocat-o foarte ușor. B și-a subcontractat mica pășune cu alți păstori locali în timpul iernii înainte de măsurătorile noastre, cu turme de aproximativ 50 de oi. Ultimul dintre experimentele noastre a fost situat la limita de vest a pășunii de 6,2 km2 controlată de pastorul L, care, de asemenea, și-a închiriat pășunea altora, care la rândul lor au așezat pe ea turme mari de oi și iaci. Cu toate acestea, cu excepția pășunii lui S în timpul iernii 2010, atât observațiile, cât și monitorizarea limitată a telemetriei au arătat că iacii au folosit pășuni la înălțime mare, departe de experimentele de aici; în continuare, folosim termenul „șeptel” pentru a ne referi exclusiv la oi și capre. Am cerut și am primit permisiunea pentru accesul la fiecare dintre pășunile pe care am lucrat și pentru stabilirea excluziunilor noastre experimentale. Am lucrat și sub o scrisoare de autorizare furnizată de Biroul Silvic Județean Dulan.