Co jest gorsze dla gleby – kombajny czy dinozaury?

Słowa, których nie spodziewałem się przeczytać w artykule naukowym z tego tygodnia: „Podobieństwo masy i powierzchni kontaktu między nowoczesnymi pojazdami rolniczymi a zauropodami rodzi pytanie: jaki był mechanistyczny wpływ tych prehistorycznych zwierząt na produktywność Ziemi?” Artykuł autorstwa Thomasa Keelera i Danny’ego Orra porusza problem, który może być poważnym problemem: w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat związki rolnicze rosły do ​​tego stopnia, że ​​mogą zagęszczać podziemne gleby, na których rozciągają się korzenie upraw. Stanowi to zagrożenie dla wydajności rolnictwa.

Następnie artykuł porównuje zagrożenie kompresją z zagrożeniem, jakie stwarza największe zwierzę, jakie kiedykolwiek wędrowało po naszej ziemi: zauropody.

Wielki kryzys

Uważamy, że gleba jest solidna, ale szczeliny i kanały w glebie są niezbędne dla życia roślin, ponieważ umożliwiają dopływ powietrza i wody do korzeni. Zagęszczenie gleby w swojej ekstremalnej formie eliminuje wszystkie te przestrzenie, czyniąc ziemię mniej odpowiednią dla roślin. presja jest trudna do odwrócenia; Ponowne rozbicie ubitej gleby i przywrócenie zdrowego ekosystemu może zająć dziesiątki lat działalności roślin i zwierząt.

Istnieje wiele sprzętu rolniczego przeznaczonego do orania gleby, rozdrabniania gleby i zwiększania jej przepuszczalności dla powietrza i wody. Ale to urządzenie nie sięga aż do tej głębokości. Obszar „podpowierzchniowy” pozostaje pod zaoraną glebą, ale pod powierzchnią pozostaje dobrze w obszarze wykorzystywanym przez korzenie roślin rolniczych.

Oczywiście posiadanie czegoś ciężkiego toczącego się po glebie jest łatwym przepisem na jej zagęszczenie. Sprzęt rolniczy również staje się coraz cięższy, ponieważ większy sprzęt stał się bardziej wydajny. W 1958 roku waga typowego kombajnu wynosiła około 4000 kg. Dziś ta średnia waga wzrosła do ponad 35 000 kg. Aby uniknąć zgniatania gleby poniżej tego rozmiaru, opony są większe i pracują przy niższym ciśnieniu, co pozwala oponie rozłożyć się na większej powierzchni, aby zmniejszyć ciśnienie w wierzchniej warstwie gleby.

Jednak siły z powierzchni przekładają się pod powierzchnię w mniejszym stopniu w zależności od obszaru, w którym siła nacisku się rozprzestrzenia. Zamiast tego na niektórych głębokościach naprężenia w dużym stopniu zależą od masy każdego koła. W związku z tym zwiększona masa kombajnów (i innego sprzętu rolniczego) zwiększa ryzyko zagęszczenia gleby podpowierzchniowej. Efekt ten będzie trudny do wykrycia i skorygowania, ale może prowadzić do utraty wydajności rolnictwa.

globalne zagrożenia. Plus dinozaury!

Ryzyko kompresji nie jest równomiernie rozłożone. Regiony suchsze wywierają na nie mniejszą presję wód gruntowych, a zatem są mniej narażone na presję. Niektóre kraje prowadzą również gospodarstwa z małych działek, które nie wykorzystują wydajności oferowanej przez duże maszyny. Jednak wiele obszarów jest zagrożonych zagęszczeniem, w tym wschodnie Stany Zjednoczone, wschodnia Australia, Argentyna i duża część Europy. Ogólnie rzecz biorąc, obszary te dobrze odpowiadają obszarom sugerowanym w oddzielnym badaniu, jako charakteryzującym się niższą produktywnością ze względu na zagęszczenie gleby. Ogólnie rzecz biorąc, około 20 procent ważnych obszarów rolniczych jest zagrożonych.

Co sprowadza nas z powrotem do przypadku dinozaurów. Zauropody stały się znacznie większe niż nawet największe kombajny – być może blisko 80 000 kilogramów. Ich ciężar był rozłożony tylko na cztery końce, z śladami prawie identycznymi jak w nowoczesnych oponach (z kolei żniwiarki często mają sześć opon). Wreszcie, aby się poruszyć, zauropod musiał podnosić co najmniej jedną kończynę na raz. Wszystkie te czynniki razem wzięte oznaczały, że zauropody musiały wywierać większy nacisk na glebę.

Jeśli sprzęt rolniczy stwarzał teraz ryzyko kompresji, dinozaury prawie na pewno powodowały problemy. Ale jednocześnie zwierzęta tej wielkości wymagałyby dobrze prosperującego ekosystemu, aby je utrzymać. „Potencjał znacznego zagęszczenia gleby przez żerowanie zauropodów wydaje się być niekompatybilny z urodzajnymi terenami, które wspierały roślinność regeneracyjną w celu wyżywienia tych prehistorycznych roślinożerców” – twierdzą naukowcy.

Jak wytłumaczymy tę pozorną sprzeczność? Keeler i Orr, obaj specjaliści od badań rolniczych, uciekli się do pomysłu, który był od jakiegoś czasu popularny w kręgach paleontologicznych: wszystko tego rozmiaru było prawie półwodne, ponieważ miałoby trudności z utrzymaniem swoich rozmiarów. Ale zamiast rozmawiać z paleontologiem o więcej pomysłów, autorzy po prostu stwierdzili, że „rozwiązanie tego paradoksu wykracza poza zakres tego badania”.

PNAS2022. DOI: 10.1073/pnas.2117699119pnas.org (O DOI).