Альпийская тундра – это тип природного региона или биома, который не содержит деревьев, поскольку находится на большой высоте и связан с этим суровым климатом . По мере приближения широты к полюсам пороговая высота альпийской тундры снижается, пока не достигает уровня моря, и альпийская тундра сливается с полярной тундрой .
Большая высота создает неблагоприятный климат: слишком холодно и ветрено, чтобы поддерживать рост деревьев. Альпийская тундра переходит в субальпийские леса ниже границы деревьев ; Низкорослые леса, встречающиеся на экотоне лесотундры, известны как круммхольц . С увеличением высоты он заканчивается у линии снега , где снег и лед сохраняются в течение всего лета.
Альпийская тундра встречается в горах по всему миру. Для флоры высокогорной тундры характерны близкие к земле кустарнички. Холодный климат высокогорной тундры обусловлен адиабатическим охлаждением воздуха и подобен полярному климату .
Альпийская тундра встречается на достаточно большой высоте на любой широте . Некоторые экорегионы горных лугов и кустарников по всему миру включают альпийскую тундру. Большие регионы альпийской тундры встречаются в Североамериканских Кордильерах и некоторых частях северных Аппалачей в Северной Америке, Альпах и Пиренеях Европы, Гималаях и Каракоруме в Азии, Андах Южной Америки, Восточных рифтовых горах Африки, Снежные горы Австралии, [1] Южный остров Новой Зеландии, [2] [3] [4] и Скандинавские горы . [5] [6]
Альпийская тундра занимает высокогорные вершины, склоны и хребты над границей леса. Аспект также играет роль; линия деревьев часто встречается на возвышенностях, на более теплых склонах, обращенных к экватору. Поскольку альпийская зона присутствует только в горах, большая часть ландшафта неровная и пересеченная, со скалистыми, заснеженными вершинами, утесами и осыпями, но также есть участки с плавно переходящим в почти плоский рельеф. [7]
В среднем по многим местам и местному микроклимату линия деревьев поднимается на 75 метров (245 футов) при движении на 1 градус к югу от 70 до 50 ° с.ш. и на 130 метров (430 футов) на градус от 50 до 30 ° с.ш. Между 30 ° с.ш. и 20 ° ю.ш. линия леса примерно постоянна, от 3500 до 4000 метров (от 11 500 до 13 100 футов). [8]
Альпийский климат – это средняя погода ( климат ) для высокогорной тундры. Климат становится холоднее на больших высотах — эта характеристика описывается скоростью падения воздуха: воздух имеет тенденцию становиться холоднее по мере подъема, поскольку он расширяется. Скорость сухоадиабатического градиента составляет 10 ° C на км (5,5 ° F на 1000 футов) высоты или высоты. Таким образом, подъем на гору на 100 метров (330 футов) примерно эквивалентен перемещению на 80 километров (45 миль или 0,75° широты) к полюсу. [9] Однако эта связь является лишь приблизительной, поскольку местные факторы, такие как близость к океанам, могут радикально изменить климат.
В альпийской тундре деревья не переносят условий окружающей среды (обычно низкие температуры, сильный снежный покров или связанный с этим недостаток доступной влаги). [10] : 51 Типичный вегетационный период на большой высоте составляет от 45 до 90 дней, со средней летней температурой около 10 ° C (50 ° F). Температура вегетационного периода часто опускается ниже нуля, и во многих районах на протяжении всего вегетационного периода наблюдаются заморозки. Осадки выпадают в основном в виде зимнего снега, но доступность почвенной воды сильно зависит от сезона, местоположения и топографии. Например, снежные поля обычно накапливаются на подветренных сторонах хребтов, в то время как линии хребтов могут оставаться почти свободными от снега из-за его перераспределения ветром. В некоторых альпийских местах обитания зимой может быть до 70% снега. Сильные ветры распространены в альпийских экосистемах и могут вызвать значительную эрозию почвы и нанести физический и физиологический вред растениям. Кроме того, ветер в сочетании с высокой солнечной радиацией может способствовать чрезвычайно высокому уровню испарения и транспирации . [7]
Было предпринято несколько попыток количественно определить, что представляет собой альпийский климат.
Климатолог Владимир Кеппен продемонстрировал связь между линиями деревьев в Арктике и Антарктике и летней изотермой 10 ° C; т. е. места, где средняя температура самого теплого календарного месяца года ниже 10 °C, не могут поддерживать леса. Для получения дополнительной информации см. Классификацию климата Кеппена .
Отто Норденшельд предположил, что зимние условия также играют роль: его формула: W = 9 − 0,1 C , где W — средняя температура самого теплого месяца, а C — средняя температура самого холодного месяца, оба в градусах Цельсия (это означало бы, что для Например, если в конкретном месте средняя температура в самый холодный месяц составляла -20 °C (-4 °F), то в самом теплом месяце должна быть в среднем 11 °C (52 °F) или выше, чтобы деревья могли расти. выжить там).
В 1947 году Холдридж усовершенствовал эти схемы, определив биотемпературу : среднегодовую температуру, при которой все температуры ниже 0 °C считаются 0 °C (потому что она не имеет никакого значения для жизни растений, находящихся в состоянии покоя). Если средняя биотемпература составляет от 1,5 до 3 ° C (от 34,7 до 37,4 ° F), [11] Холдридж определяет климат как альпийский.
Поскольку ареал альпийской растительности подвержен интенсивной радиации, ветру, холоду, снегу и льду, она растет близко к земле и состоит в основном из многолетних трав , осоки и разнотравья . В альпийском ландшафте преобладают многолетние травы (в том числе травы, осоки, невысокие древесные и полудревесные кустарники); у них гораздо больше биомассы корней и корневищ , чем у побегов, листьев и цветов. Корни и корневища не только участвуют в поглощении воды и питательных веществ, но также играют очень важную роль в запасании углеводов в зимний период. Однолетние растения редки в этой экосистеме и обычно имеют высоту всего несколько дюймов и слабую корневую систему. [7] Другие распространенные растительные формы жизни включают распростертые кустарники ; злаки , образующие кочки ; подушкообразные растения ; и криптогамы , такие как мохообразные и лишайники . [12]
По сравнению с более низкими районами того же региона, альпийские регионы имеют высокий уровень эндемизма и большое разнообразие видов растений. Это таксономическое разнообразие можно объяснить географической изоляцией , изменениями климата , оледенением , дифференциацией микросред обитания и различной историей миграции или эволюции или того и другого. [12] Эти явления способствуют разнообразию растений, внедряя новую флору и способствуя адаптации , как новых видов, так и расселению ранее существовавших видов. [12]
Хотя тундра занимает лишь небольшую часть поверхности Земли (17-20%), биоразнообразие видов растений важно для питания человека. Из 20 видов растений, составляющих 80% пищи человека, 7 (35%) произошли из этого региона. [13]
Растения приспособились к суровым альпийским условиям. Подушкообразные растения , похожие на примыкающие к земле комки мха, спасаются от сильного ветра, дующего в нескольких дюймах над ними. Многие цветущие растения альпийской тундры имеют густые волоски на стеблях и листьях, обеспечивающие защиту от ветра, или пигменты красного цвета , способные преобразовывать солнечные лучи в тепло. Некоторым растениям требуется два или более лет, чтобы сформировать цветочные почки, которые переживают зиму под поверхностью, а затем раскрываются и дают плоды с семенами в течение нескольких недель лета. [14] В различных районах высокогорной тундры наблюдается вторжение древесной растительности . [15] [16] [17]
Альпийские районы уникальны суровостью и сложностью природных условий. Очень небольшие изменения в топографии - всего 1 фут (0,3 м) или меньше - могут означать разницу между продуваемой ветрами территорией или зоной скопления снега, радикально изменяя потенциальную продуктивность и растительное сообщество . Между этими крайностями засухи и насыщения могут существовать несколько промежуточных сред в пределах нескольких ярдов друг от друга, в зависимости от топографии, субстрата и климата. Альпийская растительность обычно представляет собой мозаику небольших участков с сильно различающимися условиями окружающей среды. Типы растительности варьируются от подушкообразных и розеточных растений на хребтах и в расщелинах скал; к травянистой и травянистой растительности по склонам; под тающими сугробами кустарнички с разнотравьем и разнотравьем ; на болотах и вдоль ручьев осоки, травы, невысокие кустарники и мхи. [7]
Альпийские луга образуются там, где отложения в результате выветривания горных пород образовали почвы, достаточно хорошо развитые, чтобы поддерживать травы и осоки. Нецветущие лишайники цепляются за камни и почву. Их закрытые клетки водорослей могут фотосинтезировать при любой температуре выше 0 ° C (32 ° F), а внешние слои грибов могут поглощать воды больше, чем их собственный вес. Благодаря приспособлениям к выживанию в условиях сухих ветров и холода растительность тундры может показаться очень выносливой, но в некоторых отношениях тундра очень хрупка. Повторяющиеся шаги часто уничтожают растения тундры, позволяя сдувать обнаженную почву; восстановление может занять сотни лет. [14]
Поскольку высокогорная тундра расположена в различных, широко разнесенных друг от друга регионах Земли, не существует видов животных, общих для всех участков высокогорной тундры. Некоторые животные альпийской тундры включают кеа , сурка , горного козла , снежного барана , шиншиллу , гималайского тара , яка , снежного барса и пищуху . [18]