stringtranslate.com

Бореальная экосистема

Бореальный лес возле мыса Шовел в государственном парке Теттегуш , вдоль северного берега озера Верхнее в Миннесоте .

Бореальная экосистема — это экосистема с субарктическим климатом , расположенная в Северном полушарии , примерно между 50° и 70° северной широты . Эти экосистемы широко известны как тайга и расположены в некоторых частях Северной Америки , Европы и Азии . [1] Экосистемы, расположенные непосредственно к югу от бореальных зон, часто называют гемибореальными . В этих областях также происходят разнообразные процессы и виды.

Символами Кеппена бореальных экосистем являются Dfc , Dwc , Dfd и Dwd .

Бореальные экосистемы являются одними из наиболее уязвимых к изменению климата . Утрата вечной мерзлоты, уменьшение количества холодов и увеличение летней жары вызывают значительные изменения в экосистемах, вытесняя виды, адаптированные к холоду, увеличивая количество лесных пожаров и делая экосистемы уязвимыми для перехода к другим типам экосистем. Эти изменения могут вызвать циклы обратной связи по изменению климата , когда таяние вечной мерзлоты и изменение экосистем выбрасывают в атмосферу больше выбросов парниковых газов, что приводит к еще большему изменению климата. [2] [3]

Бореальные виды

Белая ельная тайга на Аляске , Аляска , США.

Виды в бореальных экосистемах различаются, поскольку они состоят как из наземных, так и из водных местообитаний. Видовой состав включает множество обобщенных и менее специализированных кормушек. [4] От экватора к полюсам видовое богатство уменьшается, и существует отрицательная связь с изменением видового богатства по мере изменения климата. [5] [4]

Однако, несмотря на то, что эта территория не так разнообразна, как тропические системы, здесь обитает множество видов. Бореальные экосистемы наполнены множеством видов флоры: от черной и белой ели до ив , полевых цветов и ольхи. [6] Карибу , хотя и не там круглый год, зимой спускаются в эти регионы в поисках корма для лишайников . [7] Несколько видов рыб включают лососевых , корюшек , колюшек , миног и бычков . [8] Для лосося эти системы жизненно важны: полагаясь на прибрежные системы в бореальных экосистемах на нескольких жизненных стадиях как в начале, так и в конце своего жизненного цикла, нерка полагается на предоставленную пресноводную среду в виде икры, молоди и взрослых особей. [9]

Преемственность

В бореальных лесах успех и преемственность происходят одновременно. Первичная сукцессия , хотя и является частью первоначального формирования ландшафта, не столь важна, как вторичная сукцессия . [10] Вторичная последовательность состоит из различных событий: лесные пожары, наводнения, оползни и даже чрезмерный сбор насекомых действуют в этой прогрессии и цикле бореальных лесов. [10]

Исследование бореальной экосистемы и атмосферы (БОРЕАС)

Исследование бореальной экосистемы и атмосферы (BOREAS) было крупным международным исследовательским полем в канадских бореальных лесах . Основные исследования были завершены в период с 1994 по 1996 год, программу спонсировало НАСА. Основные цели заключались в том, чтобы определить, как бореальный лес взаимодействует с атмосферой, как изменение климата повлияет на лес и как изменения в лесу влияют на погоду и климат. [1]

Последствия изменения климата

Бореальный лес возле озера Байкал в России.

Бореальные экосистемы проявляют высокую чувствительность как к естественным, так и к антропогенным изменениям климата . Из-за выбросов парниковых газов потепление атмосферы в конечном итоге приводит к цепной реакции климатических и экологических последствий. [11] [12] Первоначальные последствия изменения климата на бореальную экосистему могут включать, помимо прочего, изменения температуры, количества осадков и вегетационного периода . [13] Согласно исследованиям бореальных экосистем Юкона , территории на северо-западе Канады, изменение климата оказывает влияние на эти абиотические факторы . [13] Как следствие, эти эффекты приводят к изменениям в экотоне лесов , а также болот или озер в бореальных экосистемах. [14] Это также касается продуктивности растений и взаимодействия хищник-жертва , что в конечном итоге приводит к утрате среды обитания , фрагментации и угрожает биоразнообразию . [13]

Что касается бореальных деревьев, предел для любого данного вида, скорее всего, определяется температурой, тогда как предел, направленный к экватору, обычно определяется конкурентным исключением . [15] По мере того, как происходят изменения климата, за этим следуют изменения соответствующих погодных переменных, [15] и могут произойти изменения в экосистеме, включающие время миграции, спаривания и цветения растений. Это может привести к переходу в другой тип экосистемы, поскольку уже наблюдается сдвиг видов растений и животных на север. [2] Деревья могут расширяться в сторону тундры; однако они могут не выжить из-за различных стрессовых факторов температуры или осадков. [16] Скорость зависит от скорости роста и воспроизводства, а также адаптационной способности растительности. [16] Кроме того, миграция флоры может отставать от потепления на срок от нескольких десятилетий до столетия, и в большинстве случаев потепление происходит быстрее, чем растения успевают за ним. [2] [16]

Из-за таяния вечной мерзлоты и таких изменений, как пожары и нашествие насекомых, некоторые модели предполагают, что бореальные леса превратились в чистый источник углерода, а не в чистый поглотитель углерода . [2] Хотя деревья в бореальной зоне стареют, они продолжают накапливать углерод в своей биомассе . Однако, если его потревожить, в атмосферу будет потеряно большее, чем обычно, количество углерода. [2]

В некоторых районах бореальные экосистемы расположены на слое вечной мерзлоты, представляющем собой слой вечномерзлой почвы. Подземная корневая система бореальных деревьев стабилизируется вечной мерзлотой, этот процесс позволяет глубже улавливать углерод в почве и способствует регулированию гидрологии . [17] [16] Вечная мерзлота способна хранить вдвое больше текущего атмосферного углерода, который может быть мобилизован и выброшен в атмосферу в виде парниковых газов при оттаивании в условиях потепления климата . [18] Бореальные экосистемы содержат примерно 338 Пг (петаграмм) углерода в почве , что сопоставимо с количеством, которое хранится в биомассе в тропических экосистемах. [19]

Экосистемные услуги

В бореальных экосистемах круговорот углерода является основным источником экосистемных услуг , особенно производства древесины и регулирования климата. Бореальная экосистема Канады является одним из крупнейших резервуаров углерода в мире. [20] Более того, эти бореальные экосистемы в Канаде обладают высоким гидроэнергетическим потенциалом и, таким образом, могут внести свой вклад в экономику, основанную на ресурсах. [21] Посредством оценки экосистем, данных инвентаризации и моделирования ученые могут определить взаимосвязь между экосистемными услугами, биоразнообразием и влиянием человека. [22]

Сами леса являются производителями лесоматериалов, регулируют качество воды, почвы и воздуха. [23] За последнее десятилетие количество исследований, посвященных взаимосвязям между экосистемными услугами, увеличилось. [24] Это связано с ростом человеческого управления экосистемами посредством манипулирования одной экосистемной услугой с целью использования ее максимальной продуктивности. В конечном итоге это приводит к сокращению предложения других экосистемных услуг. [24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Введение в BOREAS, исследование бореальной экосистемы и атмосферы». Земная обсерватория НАСА . НАСА. 06.12.1999 . Проверено 13 марта 2013 г.
  2. ^ abcde Олссон, Роджер (ноябрь 2009 г.). «Бореальный лес и изменение климата» (PDF) . Секретариат по загрязнению воздуха и климату .
  3. ^ Бокс, Оливия (9 августа 2021 г.). «Опасное воздействие изменения климата на бореальный лес». JSTOR Daily . Проверено 2 августа 2023 г.
  4. ^ аб Шрикар, Рачаконда; Катабучи, Масатоши; Накамура, Акихиро; Корлетт, Ричард Т.; Слик, Дж. В. Ферри; Флетчер, Кристина; Он, Фанлян; Вейблен, Джордж Д.; Шен, Гочунь; Сюй, Хань; Сунь, И-Фанг (сентябрь 2018 г.). «Пространственный масштаб меняет взаимосвязь между бета-разнообразием, видовым богатством и широтой». Королевское общество открытой науки . 5 (9): 181168. Бибкод : 2018RSOS....581168S. дои : 10.1098/rsos.181168. ISSN  2054-5703. ПМК 6170539 . ПМИД  30839691. 
  5. ^ Хуан, Чао; Он, Хун С.; Лян, Ю; Хоубейкер, Тодд Дж.; Хенне, Пол Д.; Сюй, Венжу; Гонг, Пэн; Чжу, Чжилян (июнь 2021 г.). «Изменения в видовом составе опосредуют прямое воздействие изменения климата на будущий режим пожаров в бореальных лесах на северо-востоке Китая». Журнал прикладной экологии . 58 (6): 1336–1345. дои : 10.1111/1365-2664.13876. ISSN  0021-8901. S2CID  233681227.
  6. ^ Прайс, Дэвид Т.; Альфаро, Род-Айленд; Браун, К.Дж.; Фланниган, доктор медицины; Флеминг, РА; Хогг, Э.Х.; Жирарден, член парламента; Лакуста, Т.; Джонстон, М.; Маккенни, Д.В.; Педлар, Дж. Х. (декабрь 2013 г.). «Предвидение последствий изменения климата для экосистем бореальных лесов Канады». Экологические обзоры . 21 (4): 322–365. дои : 10.1139/er-2013-0042 . ISSN  1181-8700.
  7. ^ Шмельцер, Изабель; Льюис, Кейт П.; Джейкобс, Джон Д.; Маккарти, Сара К. (сентябрь 2020 г.). «Выживание бореального карибу в потеплении климата, Лабрадор, Канада, 1996–2014 гг.». Глобальная экология и охрана природы . 23 : e01038. дои : 10.1016/j.gecco.2020.e01038 . S2CID  216323804.
  8. ^ Макдауэлл, Роберт М. (июнь 2008 г.). «Почему так много бореальных пресноводных рыб анадромны? Противостояние «традиционному мнению»». Рыба и рыболовство . 9 (2): 208–213. дои : 10.1111/j.1467-2979.2008.00271.x. ISSN  1467-2960.
  9. ^ Лосо, Майкл; Финни, Брюс; Джонсон, Ричард; Синнотт, Рик (3 сентября 2017 г.). «Оценка доказательств исторических промыслов анадромного лосося в озере Эклутна, Аляска». Арктический . 70 (3): 259. doi : 10.14430/arctic4665 . ISSN  1923-1245.
  10. ^ Аб Смит, Рональд Л. (2008). Внутренняя и северная Аляска: естественная история. Ботелл, Вашингтон. ISBN 978-1-887542-74-6. ОСЛК  856879016.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  11. ^ Чапин, Ф.С. и др. 2004. Устойчивость и уязвимость северных регионов к социальным и экологическим изменениям. Амбио 33:344-349.
  12. ^ Макдональд, Г. М., TWD Эдвардс, К. А. Мозер, Р. Пиениц и Дж. П. Смол. 1993. Быстрая реакция лесной растительности и озер на потепление климата в прошлом. Природа 361: 243–246.
  13. ^ abc Бунстра Р., Бутин С., Юнг Т.С., Кребс С.Дж. и Тейлор С. (2018). Влияние повторной дикой природы, интродукции видов и изменения климата на структуру и функцию экосистемы бореальных лесов Юкона. Интегративная зоология , 13(2), 123-138. дои : 10.1111/1749-4877.12288
  14. ^ Тиннер, В., Биглер, К., Гедье, С., Грегори-Ивз, И., Джонс, RT, Кальтенридер, П., . . . Ху, Ф.С. (2008). 700-летняя палеоэкологическая запись реакции бореальной экосистемы на климатические изменения на Аляске. Экология, 89(3), 729-743. дои : 10.1890/06-1420.1
  15. ^ ab Woodward, FI 1987. Климат и распространение растений. Издательство Кембриджского университета , Кембридж, Великобритания. 188 стр.
  16. ^ abcd Бонан, Великобритания (2008). Леса и изменение климата: факторы воздействия, обратная связь и климатические выгоды лесов. Наука 320: 1444–1449.
  17. ^ Эштон, М.С., М.Л. Тиррелл, Д. Сполдинг и Б. Джентри. (2012). Управление лесным углеродом в условиях меняющегося климата. Нью-Йорк: Спрингер.
  18. ^ Лоранти, М.М., Эбботт, Б.В., Блок, Д., Дуглас, Т.А., Эпштейн, Х.Э., Форбс, Британская Колумбия, . . . Уокер, Д.А. (2018). Обзоры и обобщения: Изменение влияния экосистем на тепловой режим почв в северных высокоширотных регионах вечной мерзлоты. Биогеонауки , 15(17), 5287-5313. дои : 10.5194/bg-15-5287-2018
  19. ^ Лал, Р. (2004). Связывание углерода почвой для смягчения последствий изменения климата. Геодерма, 123(1-2), 1-22. doi :10.1016/j.geoderma.2004.01.032
  20. ^ МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата). 2001. Глава 1: Глобальные перспективы. В: RT Watson, IR Nobel, B. Bolin, NH Ravindranath, DJ Verardo и DJ Dokken. Ред. Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. 550 р.
  21. ^ Пашер Дж., Сид Э. и Дафф Дж. (2013). «Разработка слоев антропогенных нарушений бореальной экосистемы Канады на основе изображений Landsat за 2008–2010 годы». Канадский журнал дистанционного зондирования , 39(1), 42-58. дои : 10.5589/m13-007
  22. ^ Акуярви, Ану и др. «Экосистемные услуги бореальных лесов – картирование углеродного баланса в высоком разрешении». Журнал экологического менеджмента, том. 181, 1 октября 2016 г., стр. 498–514. Science Direct , Elsevier , номер документа : 10.1016/j.jenvman.2016.06.066.
  23. ^ Похьянмиес Т., Тривиньо М., Ле Торторек Э. и др. Амбио (2017) 46: 743. https://doi.org/10.1007/s13280-017-0919-5.
  24. ^ Аб Беннетт, Елена М. и др. «Понимание взаимоотношений между многочисленными экосистемными услугами». Письма по экологии , том. 12, нет. 12, 21 ноября 2009 г., стр. 1394–1404. Интернет-библиотека Wiley , номер документа : 10.1111/j.1461-0248.2009.01387.x.