stringtranslate.com

Бореальная экосистема

Бореальный лес около 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 обычно известны как тайга и расположены в некоторых частях Северной Америки , Европы и Азии . [1] Экосистемы, которые лежат непосредственно к югу от бореальных зон, часто называют гемибореальными . В этих областях также происходят различные процессы и виды.

Символы Кеппен для бореальных экосистем — Dfc , Dwc , Dfd и Dwd .

Бореальные экосистемы являются одними из наиболее уязвимых к изменению климата . Как потеря вечной мерзлоты, так и сокращение холодной погоды и увеличение летней жары вызывают значительные изменения в экосистемах, вытесняя виды, адаптированные к холоду, увеличивая лесные пожары и делая экосистемы уязвимыми к изменению в другие типы экосистем. Эти изменения могут вызывать циклы обратной связи изменения климата , где таяние вечной мерзлоты и изменение экосистем высвобождают больше парниковых газов в атмосферу, вызывая большее изменение климата. [2] [3]

Бореальные виды

Белоснежная еловая тайга в Аляскинском хребте , Аляска , США

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

Однако, несмотря на то, что эта область не столь разнообразна, как тропические системы, в ней обитает множество видов. Бореальные экосистемы заполнены множеством видов флоры от черной и белой ели до ив , полевых цветов и ольхи. [6] Карибу , хотя они и не обитают там круглый год, спускаются в эти регионы зимой, чтобы добыть лишайник . [7] Несколько видов рыб включают лососевых , корюшку , колюшку , миногу и бычков . [8] Для лосося эти системы жизненно важны: полагаясь на прибрежные системы в бореальных экосистемах на нескольких этапах жизни как в начале, так и в конце своего жизненного цикла, нерка полагается на предоставленную пресноводную среду в качестве икры, мальков и взрослых особей. [9]

Наследование

Успех и сукцессия происходят в тандеме в бореальных лесах. Первичная сукцессия , хотя и является частью первоначального формирования ландшафта, не так важна, как вторичная сукцессия . [10] Вторичная сукцессия состоит из различных событий: лесные пожары, наводнения, оползни и даже чрезмерная добыча пищи насекомыми действуют в этой прогрессии и цикле бореальных лесов. [10]

Исследование бореальной экосистемы и атмосферы (BOREAS)

Исследование бореальной экосистемы и атмосферы (BOREAS) было крупным международным полевым исследованием в канадском бореальном лесу . Основное исследование было завершено в 1994-1996 годах, и программа спонсировалась NASA. Главными целями были определение того, 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 около озера Байкал в России

Бореальные экосистемы демонстрируют высокую чувствительность как к естественным, так и к антропогенным изменениям климата . Из-за выбросов парниковых газов атмосферное потепление в конечном итоге приводит к цепной реакции климатических и экологических эффектов. [11] [12] Первоначальные эффекты изменения климата на бореальную экосистему могут включать, помимо прочего, изменения температуры, количества осадков и вегетационного периода . [13] Согласно исследованиям бореальных экосистем в Юконе , территории на северо-западе Канады, изменение климата оказывает влияние на эти абиотические факторы . [13] Как следствие, эти эффекты приводят к изменениям в лесном экотоне , а также болотах или озерах в бореальных экосистемах. [14] Это также касается продуктивности растений и взаимодействия хищников и жертв , что в конечном итоге приводит к потере среды обитания , фрагментации и угрожает биоразнообразию . [13]

Что касается бореальных деревьев, то предел полюса для любого данного вида, скорее всего, определяется температурой, тогда как предел экватора обычно определяется конкурентным исключением . [15] По мере изменения климата следует изменение соответствующих погодных переменных, [15] и могут произойти изменения экосистемы, включающие сроки миграции, спаривания и цветения растений. Это может привести к переходу в другой тип экосистемы, поскольку смещение видов растений и животных на север уже наблюдалось. [2] Деревья могут расширяться в сторону тундры; однако они могут не выжить из-за различных стрессоров, связанных с температурой или осадками. [16] Скорость зависит от скорости роста и воспроизводства, а также способности растительности адаптироваться. [16] Кроме того, миграция флоры может отставать от потепления на несколько десятилетий или столетие, и в большинстве случаев потепление происходит быстрее, чем растения могут за ним справиться. [2] [16]

Из-за таяния вечной мерзлоты и нарушений, таких как пожары и нашествия насекомых, некоторые модели предполагают, что бореальные леса превратились в чистый источник углерода, а не чистый поглотитель углерода . [2] Хотя деревья в бореальных лесах стареют, они продолжают накапливать углерод в своей биомассе . Однако, если их потревожить, в атмосферу будет уходить больше углерода, чем обычно. [2]

В некоторых районах бореальные экосистемы расположены на слое вечной мерзлоты, который представляет собой слой постоянно замороженной почвы. Подземные корневые системы бореальных деревьев стабилизируются вечной мерзлотой, процессом, который позволяет глубже улавливать углерод в почве и способствует регулированию гидрологии . [ 17] [16] Вечная мерзлота способна хранить вдвое больше текущего количества атмосферного углерода, который может быть мобилизован и выпущен в атмосферу в виде парниковых газов при оттаивании в условиях обратной связи потепления климата . [18] Бореальные экосистемы содержат приблизительно 338 Пг (петаграмм) углерода в своей почве , что сопоставимо с количеством, которое хранится в биомассе в тропических экосистемах. [19]

Экосистемные услуги

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

Леса сами по себе являются производителями лесоматериалов, регулируют качество воды, почвы и воздуха. [23] За последнее десятилетие число исследований, посвященных взаимосвязям между экосистемными услугами, возросло. [24] Это связано с ростом человеческого управления экосистемами посредством манипулирования одной экосистемной услугой для использования ее максимальной производительности. В конечном итоге это приводит к снижению предложения других экосистемных услуг. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Введение в BOREAS, исследование бореальной экосистемы и атмосферы". NASA Earth Observatory . NASA. 1999-12-06 . Получено 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 (2021-08-09). «Опасные последствия изменения климата для бореальных лесов». JSTOR Daily . Получено 2023-08-02 .
  4. ^ ab Sreekar, Rachakonda; Katabuchi, Masatoshi; Nakamura, Akihiro; Corlett, Richard T.; Slik, JW Ferry; Fletcher, Christine; He, Fangliang; Weiblen, George D.; Shen, Guochun; Xu, Han; Sun, I-Fang (сентябрь 2018 г.). "Пространственный масштаб изменяет связь между бета-разнообразием, видовым богатством и широтой". Royal Society Open Science . 5 (9): 181168. Bibcode :2018RSOS....581168S. doi :10.1098/rsos.181168. ISSN  2054-5703. PMC 6170539 . PMID  30839691. 
  5. ^ Хуан, Чао; Хэ, Хун С.; Лян, Юй; Хоубейкер, Тодд Дж.; Хенне, Пол Д.; Сюй, Вэньру; Гун, Пэн; Чжу, Чжилян (июнь 2021 г.). «Изменения в видовом составе опосредуют прямое воздействие изменения климата на будущие режимы пожаров в бореальных лесах северо-восточного Китая». Журнал прикладной экологии . 58 (6): 1336–1345. doi :10.1111/1365-2664.13876. ISSN  0021-8901. S2CID  233681227.
  6. ^ Прайс, Дэвид Т.; Альфаро, Р.И.; Браун, К.Дж.; Фланниган, М.Д.; Флеминг, Р.А.; Хогг, Э.Х.; Жирарден, М.П.; Лакуста, Т.; Джонстон, М.; МакКенни, Д.В.; Педлар, Дж.Х. (декабрь 2013 г.). «Предвосхищая последствия изменения климата для экосистем бореальных лесов Канады». Environmental Reviews . 21 (4): 322–365. doi : 10.1139/er-2013-0042 . ISSN  1181-8700.
  7. ^ Шмельцер, Изабель; Льюис, Кит П.; Джейкобс, Джон Д.; Маккарти, Сара К. (сентябрь 2020 г.). «Выживание северного карибу в условиях потепления климата, Лабрадор, Канада, 1996–2014 гг.». Глобальная экология и охрана природы . 23 : e01038. doi : 10.1016/j.gecco.2020.e01038 . S2CID  216323804.
  8. ^ Макдауэлл, Роберт М. (июнь 2008 г.). «Почему так много бореальных пресноводных рыб являются анадромными? Противостояние „общепринятому мнению“». Рыба и рыболовство . 9 (2): 208–213. doi :10.1111/j.1467-2979.2008.00271.x. ISSN  1467-2960.
  9. ^ Лосо, Майкл; Финни, Брюс; Джонсон, Ричард; Синнотт, Рик (03.09.2017). «Оценка доказательств исторических миграций анадромного лосося в озере Эклутна, Аляска». Arctic . 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. OCLC  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. Ambio 33:344-349.
  12. ^ Макдональд, Г. М., Т. В. Д. Эдвардс, К. А. Мозер, Р. Пиениц и Дж. П. Смол. 1993. Быстрая реакция растительности на границе леса и озер на потепление климата в прошлом. Nature 361: 243-246.
  13. ^ abc Boonstra, R., Boutin, S., Jung, TS, Krebs, CJ, & Taylor, S. (2018). Влияние ревайлдинга, интродукции видов и изменения климата на структуру и функцию экосистемы бореальных лесов Юкона. Интегративная зоология , 13(2), 123-138. doi :10.1111/1749-4877.12288
  14. ^ Tinner, W., Bigler, C., Gedye, S., Gregory-Eaves, I., Jones, RT, Kaltenrieder, P., . . . Hu, FS (2008). 700-летняя палеоэкологическая летопись реакций бореальных экосистем на климатические изменения на Аляске. Экология, 89(3), 729-743. doi :10.1890/06-1420.1
  15. ^ ab Woodward, FI 1987. Климат и распространение растений. Cambridge University Press , Кембридж, Великобритания. 188 стр.
  16. ^ abcd Bonan, GB (2008). Леса и изменение климата: воздействия, обратные связи и климатические преимущества лесов. Science 320: 1444–1449.
  17. ^ Эштон, М. С., Тиррелл, Д. Сполдинг и Б. Джентри. (2012). Управление лесным углеродом в условиях меняющегося климата. Нью-Йорк: Springer.
  18. ^ Лоранти, ММ, Эбботт, БВ, Блок, Д., Дуглас, ТА, Эпштейн, Х.Е., Форбс, BC, . . . Уокер, ДА (2018). Обзоры и синтезы: Изменение влияния экосистемы на температурные режимы почвы в северных высокоширотных регионах вечной мерзлоты. Biogeosciences , 15(17), 5287-5313. doi :10.5194/bg-15-5287-2018
  19. ^ Лал, Р. (2004). Секвестрация углерода в почве для смягчения изменения климата. Geoderma, 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, изменение землепользования и лесное хозяйство. Кембридж: Cambridge University Press. 550 стр.
  21. ^ Pasher, J., Seed, E., & Duffe, J. (2013). «Разработка слоев антропогенных нарушений бореальной экосистемы для Канады на основе снимков Landsat 2008–2010 годов». Canadian Journal of Remote Sensing , 39(1), 42–58. doi :10.5589/m13-007
  22. ^ Акуярви, Ану и др. «Экосистемные услуги бореальных лесов – картирование бюджета углерода с высоким разрешением». Журнал управления окружающей средой, т. 181, 1 октября 2016 г., стр. 498–514. Science Direct , Elsevier , doi : 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. ^ ab Bennett, Elena M. , et al. «Понимание взаимосвязей между множественными экосистемными услугами». Ecology Letters , т. 12, № 12, 21 ноября 2009 г., стр. 1394–1404. Wiley Online Library , doi :10.1111/j.1461-0248.2009.01387.x.