stringtranslate.com

Полог (биология)

Полог леса в Сабахе , Малайзия
Полог тропического вечнозеленого леса, Андаманские острова
Ярусы полога первичного тропического леса, Таиланд
Macrocystis pyrifera – гигантская водоросль – образует полог леса водорослей
Бамбуковый навес в Западных Гатах Индии
Городской покров Атланты , Джорджия

В биологии полог — это надземная часть урожая или урожая растений , образованная совокупностью отдельных крон растений . [1] [2] [3] В лесной экологии полог — это верхний ярус или зона обитания , образованная кронами взрослых деревьев и включающая другие биологические организмы ( эпифиты , лианы , древесные животные и т. д.). [4] Считается, что сообщества, населяющие полог, участвуют в поддержании разнообразия, устойчивости и функционирования леса. [5] Теневые деревья обычно имеют плотный полог, который блокирует свет от низкорастущих растений.

Наблюдение

Ранние наблюдения за пологами производились с земли с помощью бинокля или путем изучения упавшего материала. Исследователи иногда ошибочно полагались на экстраполяцию, используя более доступные образцы, взятые из нижнего яруса . В некоторых случаях они использовали нетрадиционные методы, такие как стулья, подвешенные на лианах , или дирижабли с горячим воздухом и т. д. Современные технологии, включая адаптированное альпинистское снаряжение, значительно упростили и повысили точность наблюдения за пологом, позволили проводить более длительную и совместную работу и расширили область изучения полога. [6]

Структура

Навес из лиан над дорогой в виде обезьяньей лестницы

Структура полога — это организация или пространственное расположение (трехмерная геометрия) растительного полога. Индекс площади листа , площадь листа на единицу площади земли, является ключевой мерой, используемой для понимания и сравнения растительных пологов. Полог выше, чем подлесок . Полог вмещает 90% животных в тропическом лесу. Полог может охватывать огромные расстояния и казаться целым при наблюдении с самолета. Однако, несмотря на перекрывающиеся ветви деревьев, деревья полога тропического леса редко соприкасаются друг с другом. Скорее, они обычно разделены несколькими футами. [7]

Доминирующие и содоминирующие деревья полога формируют неравномерный ярус полога. Деревья полога способны относительно быстро фотосинтезировать при обильном освещении, поэтому они поддерживают большую часть первичной продуктивности в лесах. Ярус полога обеспечивает защиту от сильных ветров и штормов, а также перехватывает солнечный свет и осадки, что приводит к относительно редкому растительному ярусу подлеска.

Лесные полога являются домом для уникальной флоры и фауны, не встречающейся в других слоях леса. Наибольшее наземное биоразнообразие обитает в пологах тропических лесов . [8] Многие животные тропических лесов эволюционировали, чтобы жить исключительно в пологе и никогда не касаться земли. Полог тропического леса обычно имеет толщину около 10 м и перехватывает около 95% солнечного света. [9] Полог находится ниже надводного слоя , разреженного слоя очень высоких деревьев, обычно одного или двух на гектар. При обилии воды и почти идеальной температуре в тропических лесах свет и питательные вещества являются двумя факторами, которые ограничивают рост деревьев от нижнего яруса до полога.

В сообществе пермакультуры и лесного садоводства полог является самым высоким из семи ярусов. [10]

Экология

Лесные полога имеют уникальную структурную и экологическую сложность и важны для лесной экосистемы. Они участвуют в критических функциях, таких как перехват осадков, поглощение света, круговорот питательных веществ и энергии, газообмен и обеспечение среды обитания для разнообразных диких животных. [11] Полог также играет роль в изменении внутренней среды леса, выступая в качестве буфера для входящего света, ветра и колебаний температуры. [11]

Лесной полог поддерживает разнообразную флору и фауну. Его называют «последним биотическим рубежом», поскольку он обеспечивает среду обитания, которая позволила эволюционировать бесчисленным видам растений, микроорганизмов, беспозвоночных (например, насекомых) и позвоночных (например, птиц и млекопитающих), которые являются уникальными для верхнего яруса лесов. [12] Лесные полога, возможно, считаются одними из самых богатых видами сред на планете. [13] Считается, что сообщества, обнаруженные в пологе, играют важную роль в функционировании леса, а также в поддержании разнообразия и экологической устойчивости . [12]

Регулирование климата

Лесные полога вносят вклад в лесной микроклимат, контролируя и смягчая изменения климатических условий. Лесные полога перехватывают дождь и снег, тем самым смягчая воздействие осадков на местный климат. [14] Лесные полога также смягчают воздействие температуры в лесах, создавая вертикальные градиенты света. [15] Изменения в лесном микроклимате также обусловлены структурой и физиологией деревьев и эпифитов в пологе. Это создает циклы обратной связи, где видовая идентичность, признаки роста и состав насаждений деревьев в пологе определяют лесной микроклимат. [14]

Лесные полога играют важную роль в поддержании стабильности глобального климата. Они отвечают по меньшей мере за половину глобального обмена углекислым газом между наземными экосистемами и атмосферой. Лесные полога действуют как поглотители углерода, уменьшая увеличение атмосферного CO 2 , вызванное деятельностью человека. Разрушение лесных пологов приведет к выбросу углекислого газа, что приведет к увеличению концентрации атмосферного CO 2 . Это затем будет способствовать парниковому эффекту, тем самым вызывая потепление планеты. [16]

Перехват купола

Перехват полога — это осадки , которые задерживаются пологом дерева и последовательно испаряются из листьев. Осадки , которые не задерживаются, выпадают в виде сквозного падения или стволового потока на лесной почве.

Существует множество методов измерения захвата полога. Наиболее часто используемый метод заключается в измерении осадков над пологом и вычитании сквозного стока и потока через ствол [17] ). Однако проблема этого метода заключается в том, что полог не является однородным, что затрудняет получение репрезентативных данных о сквозном стоке.

Метод, используемый для решения этой проблемы, заключается в покрытии лесной почвы пластиковыми листами и сборе просочившейся воды. [18] [19] [20] Недостатком этого метода является то, что он не подходит для длительных периодов, поскольку в конечном итоге деревья высохнут из-за нехватки воды , а также этот метод неприменим в случае снегопадов.

Метод Хэнкока и Кроутера [21] избежал этих проблем, используя консольный эффект ветвей. Если листья на ветке удерживают воду, она становится тяжелее и изгибается. Измеряя смещение, можно определить количество перехваченной воды. Этот метод был усовершенствован в 2005 году с использованием тензодатчиков. [22] Однако недостатки этих методов заключаются в том, что получается информация только об одной ветви, а измерить все дерево или лес было бы довольно трудоемко.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Кэмпбелл, GS; Норман, JM (1989). «Описание и измерение структуры растительного полога». В Russell, Graham; Marshall, Bruce; Jarvis, Paul G. (ред.). Plant Canopies: Their Growth, Form and Function . Cambridge University Press. стр. 1–19. doi :10.1017/CBO9780511752308.002. ISBN 978-0-521-39563-2. LCCN  87032902.
  2. ^ Моффетт, Марк У. (декабрь 2000 г.). «Что «всё»? Критический взгляд на основные термины биологии полога». Biotropica . 32 (4): 569–596. doi :10.1646/0006-3606(2000)032[0569:WSUACL]2.0.CO;2. S2CID  45947367.
  3. ^ Хей, Роберт КМ; Портер, Джон Р. (2006). Физиология урожайности (второе издание). Blackwell Publishing. ISBN 978-1-4051-0859-1. LCCN  2006005216.
  4. ^ Паркер, Джеффри Г. (1995). «Структура и микроклимат лесных пологов». В Lowman, Маргарет Д .; Надкарни, Налини М. (ред.). Лесные пологи (первое изд.). Academic Press. стр. 73–106. ISBN 978-0124576506. LCCN  94041251.
  5. ^ Надкарни, Налини М. (февраль 1994 г.). «Разнообразие видов и взаимодействия в верхнем пологе деревьев лесных экосистем». American Zoologist . 34 (1): 70–78. doi : 10.1093/icb/34.1.70 – через Oxford Academic.
  6. ^ Лоуман, Маргарет Д .; Виттман, Филип К. (1996). «Лесные полога: методы, гипотезы и будущие направления» (PDF) . Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 27 : 55–81. doi :10.1146/annurev.ecolsys.27.1.55. JSTOR  2097229. Архивировано (PDF) из оригинала 7 февраля 2019 г.
  7. ^ Батлер, Ретт (30 июля 2012 г.). "The Rainforest Canopy". Монгабай . Архивировано из оригинала 5 мая 2020 г.
  8. ^ Лоуман, Маргарет Д.; Моффетт , Марк (март 1993 г.). «Экология пологов тропических дождевых лесов» (PDF) . Тенденции в экологии и эволюции . 8 (3): 104–107. doi :10.1016/0169-5347(93)90061-S. PMID  21236120. Архивировано (PDF) из оригинала 2 февраля 2020 г.
  9. ^ "Свет в дождевом лесу". garden.org . Архивировано из оригинала 23 ноября 2015 . Получено 23 ноября 2015 .
  10. ^ "Семь слоев леса". Институт исследований пермакультуры . 8 марта 2017 г. Получено 12 сентября 2023 г.
  11. ^ ab Лесные полога. Маргарет Лоуман, Х. Брюс Ринкер (2-е изд.). Амстердам: Elsevier Academic Press. 2004. ISBN 978-0-12-457553-0. OCLC  162129566.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  12. ^ ab Nadkarni, Nalini M.; Merwin, Mark C.; Nieder, Jurgen (1 января 2013 г.), «Лесные полога, разнообразие растений», в Levin, Simon A (ред.), Encyclopedia of Biodiversity (второе издание) , Waltham: Academic Press, стр. 516–527, doi :10.1016/b978-0-12-384719-5.00158-1, ISBN 978-0-12-384720-1, получено 26 февраля 2022 г.
  13. ^ Эрвин, Терри Л. (1 января 2013 г.), «Лесные полога, разнообразие животных», в Левин, Саймон А. (ред.), Энциклопедия биоразнообразия (второе издание) , Уолтем: Academic Press, стр. 511–515, doi :10.1016/b978-0-12-384719-5.00057-5, ISBN 978-0-12-384720-1, получено 26 февраля 2022 г.
  14. ^ ab Nakamura, Akihiro; Kitching, Roger L.; Cao, Min; Creedy, Thomas J.; Fayle, Tom M.; Freiberg, Martin; Hewitt, CN; Itioka, Takao; Koh, Lian Pin; Ma, Keping; Malhi, Yadvinder (1 июня 2017 г.). «Леса и их полога: достижения и горизонты в науке о пологе». Trends in Ecology & Evolution . 32 (6): 438–451. doi : 10.1016/j.tree.2017.02.020 . hdl : 2440/114347 . ISSN  0169-5347. PMID  28359572.
  15. ^ Пфайфер, Мэрион; Гонсамо, Алему; Вудгейт, Уильям; Кайуэла, Луис; Маршалл, Эндрю Р.; Ледо, Алисия; Пейн, Тимоти CE; Марчант, Роб; Берт, Эндрю; Колдерс, Ким; Кортни-Мустафи, Колин (8 января 2018 г.). «Полога тропических лесов и их связь с климатом и нарушениями: результаты глобального набора данных последовательных полевых измерений». Лесные экосистемы . 5 (1): 7. doi : 10.1186/s40663-017-0118-7 . hdl : 2164/9969 . ISSN  2197-5620. S2CID  31219827.
  16. ^ Didham, RK; Fagan, LL (1 января 2004 г.), «ЭКОЛОГИЯ | Лесные полога», в Burley, Jeffery (ред.), Encyclopedia of Forest Sciences , Oxford: Elsevier, стр. 68–80, doi :10.1016/b0-12-145160-7/00013-2, ISBN 978-0-12-145160-8, получено 26 февраля 2022 г.
  17. ^ Helvey, JD, Patric, JH, 1965. Перехват осадков пологом и подстилкой лиственных пород восточной части Соединенных Штатов. Water Resources Research 1 (2), 193–206.
  18. ^ Шаттлворт, У. Дж., Гаш, Дж. Х. К., Ллойд, К. Р., Мур, К. Дж., Робертс, Дж. М. и др., 1984. Корреляционные измерения распределения энергии для лесов Амазонки . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества 110, 1143–1162.
  19. ^ Calder, IR, 1986. Стохастическая модель перехвата осадков. Журнал гидрологии 89, 65–71.
  20. ^ Calder, IR, 1990. Испарение в горных районах. John Wiley & Sons.
  21. ^ Hancock, NH, Crowther, JM, 1979. Метод прямого измерения запасов воды в пологе леса. Журнал гидрологии 41, 105–122.
  22. ^ Хуан, YS, Чен, SS, Линь, TP, 2005. Непрерывный мониторинг водной нагрузки деревьев и улавливания осадков пологом с использованием метода тензометрии. Журнал гидрологии 311, 1–7.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Крылья деревьев» .