In tutti gli Stati Uniti, gli agricoltori hanno abbandonato milioni di acri di terra a causa di fattori economici e ostacoli come la caduta delle falde acquifere che rendono impossibile l'irrigazione delle colture. Dal 2001, uno studio di lunga data presso l'Università del Kansas ha migliorato la comprensione da parte dei ricercatori di come ripristinare le praterie autoctone su queste terre abbandonate e di come il ripristino sia influenzato da input agricoli come l'azoto.

"L'agricoltura ha distrutto la vegetazione originaria della prateria e ha alterato il suolo, quindi osserviamo come le comunità ecologiche si riprendono da quei disturbi, "ha detto Bryan Foster, professore di ecologia e biologia evolutiva e scienziato senior presso il Kansas Biological Survey, chi sta conducendo la ricerca. "Facendo così, soprattutto a lungo termine, impariamo come potremmo accelerare quel processo per ripristinare l'ecosistema nativo della prateria".

L'indagine a lungo termine è stata recentemente rifinanziata dal programma di ricerca a lungo termine in biologia ambientale (LTREB) della National Science Foundation con un programma quinquennale, $ 360, 000 sovvenzione.

Il lavoro si svolge a nord di Lawrence presso la KU Field Station, dove Foster, insieme ai colleghi, studenti universitari e laureati, svolgere indagini su due aree sperimentali, ciascuno più o meno delle stesse dimensioni di un campo da calcio.

"Questo LTREB ha due esperimenti, entrambi situati su un campo agricolo abbandonato che è stato utilizzato per l'agricoltura per molti, molti anni, " ha detto Foster. "Uno degli esperimenti avviati nel 2001 su terreni agricoli appena abbandonati su suolo arato e nudo guarda alla riqualificazione della comunità vegetale in risposta alla fertilizzazione con azoto in quel contesto. Nell'altro, esaminiamo la manipolazione del trattamento fertilizzante nella vegetazione esistente di un campo di fieno abbandonato".

Gran parte della ricerca presso la KU Field Station si concentra sull'influenza dei fertilizzanti a base di azoto sulla comunità vegetale. Mentre l'azoto è il nutriente principale per le piante, l'eccesso di azoto nel terreno post-agricolo distorce l'ecosistema della prateria nativa, rendendo più difficile il restauro.

"L'eccesso di azoto porta a una perdita di diversità delle piante, " Ha detto Foster. "Lo vediamo in tutto il mondo, oltre le Grandi Pianure. L'azoto è il nutriente più importante per la crescita delle piante a terra. Ma quando aggiungi nutrienti in eccesso, ciò favorisce solo poche specie che sono brave ad accedervi e ad utilizzarlo, e quelle piante competono con le altre specie. Così, semplifichi quel sistema. Diventa dominato da poche specie."

Oltre alla precedente fertilizzazione, i terreni agricoli abbandonati assorbono l'azoto dall'inquinamento dell'aria e dell'acqua, con un impatto non solo sulle piante ma sull'intero ecosistema.

"L'inquinamento deposita azoto semplicemente cadendo sul paesaggio, proveniente dall'eccesso di azoto nell'atmosfera, principalmente da processi industriali e emissioni di combustibili fossili, " Ha detto Foster. "Inoltre, l'eccesso di azoto scaricato sui paesaggi dai fertilizzanti entra nei corsi d'acqua. Così, ci sono molteplici fonti di azoto in eccesso che si fanno strada nei sistemi acquatici e nei sistemi terrestri e hanno un impatto sulla biodiversità:le piante in modo più diretto, ma con un effetto a cascata sugli insetti che si nutrono di piante e animali che mangiano gli insetti. Sono colpiti batteri e funghi sotterranei, pure."

Il progetto Foster nasce nel 2001 con Val Smith, il compianto professore di ecologia e biologia evolutiva alla KU, che era un leader nell'ecologia acquatica e investigatore co-primario sulla sovvenzione originale che ha finanziato il progetto, ora ha monitorato il cambiamento della vegetazione nei terreni post-agricoli per 16 anni. Secondo Foster, la natura a lungo termine dello studio fornisce una visione unica di come le praterie di erba alta in tutto il Nord America potrebbero recuperare ciò che sarebbe impossibile con la ricerca a breve termine.

"Il valore dei dati cresce nel corso di decenni, " ha detto. "A lungo termine, impariamo come potremmo accelerare quel processo per ripristinare di nuovo la prateria nativa. Si è rivelato difficile. Puoi ripristinarlo in modo superficiale:ristabilisci le erbe dominanti. Ma è difficile stabilire il livello di diversità, il numero di specie. Spesso è meno vario dopo il disturbo, con fiori di campo a foglia larga meno abbondanti che chiamiamo "forbs". Questa è la vera sfida nel restauro, ristabilire la biodiversità originaria».

Inoltre, il lavoro presso la KU Field Station ha contribuito alla formazione di molti studenti universitari e laureati che imparano a fare ricerca attraverso l'indagine NSF LTREB.

"Poiché è un esperimento a lungo termine e finanziato dal governo federale, ha sostenuto la ricerca e il coinvolgimento di oltre 60 laureandi e 12 dottorandi, " Ha detto Foster. " Ha beneficiato un sacco di persone. Ogni anno abbiamo studenti laureati che ci aiutano sul campo, e molti di loro continuano a fare il proprio lavoro lì. Abbiamo studenti coinvolti che hanno sviluppato master e dottorato di ricerca. progetti relativi allo studio a lungo termine."