Альпийская тундра — это тип естественной области или биома, которая не содержит деревьев, поскольку находится на большой высоте , с соответствующим суровым климатом . По мере того, как широта местоположения приближается к полюсам, пороговая высота для альпийской тундры становится ниже, пока не достигнет уровня моря, и альпийская тундра сливается с полярной тундрой .
Большая высота обуславливает неблагоприятный климат, который слишком холодный и ветреный для роста деревьев. Альпийская тундра переходит в субальпийские леса ниже линии деревьев ; низкорослые леса, встречающиеся в экотоне лесотундры, известны как krummholz . С увеличением высоты он заканчивается на снеговой линии , где снег и лед сохраняются в течение всего лета.
Альпийская тундра встречается в горах по всему миру. Флора альпийской тундры характеризуется низкорослыми кустарниками, растущими близко к земле. Холодный климат альпийской тундры обусловлен адиабатическим охлаждением воздуха и похож на полярный климат .
Альпийская тундра встречается на достаточно большой высоте на любой широте . Части горных лугов и кустарниковых экорегионов по всему миру включают альпийскую тундру. Большие регионы альпийской тундры встречаются в североамериканских Кордильерах и частях северных Аппалачей в Северной Америке, Альпах и Пиренеях Европы, Гималаях и Каракоруме Азии, Андах Южной Америки, Восточных рифтовых горах Африки, Снежных горах Австралии, [1] Южном острове Новой Зеландии, [2] [3] [4] и Скандинавских горах . [5] [6]
Альпийская тундра занимает вершины, склоны и хребты высокогорья выше границы леса. Экспозиция также играет роль; граница леса часто встречается на более высоких высотах на более теплых склонах, обращенных к экватору. Поскольку альпийская зона присутствует только в горах, большая часть ландшафта неровная и изломанная, со скалистыми, покрытыми снегом вершинами, скалами и склонами осыпей, но также содержит области с пологим или почти плоским рельефом. [7]
В среднем по многим местоположениям и местным микроклиматам , линия леса поднимается на 75 метров (245 футов) при перемещении 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, между 3500 и 4000 метров (от 11 500 до 13 100 футов). [8]
Альпийский климат — это средняя погода ( климат ) для альпийской тундры. Климат становится холоднее на больших высотах — эта характеристика описывается градиентом температуры воздуха: воздух имеет тенденцию становиться холоднее по мере подъема, так как он расширяется. Сухой адиабатический градиент составляет 10 °C на км (5,5 °F на 1000 футов) высоты. Таким образом, перемещение на 100 метров (330 футов) вверх по горе примерно эквивалентно перемещению на 80 километров (45 миль или 0,75° широты) по направлению к полюсу. [9] Однако это соотношение является лишь приблизительным, поскольку локальные факторы, такие как близость к океанам, могут радикально изменить климат.
В альпийской тундре деревья не могут переносить условия окружающей среды (обычно низкие температуры, экстремальный снежный покров или связанное с этим отсутствие доступной влаги). [10] : 51 Типичные высокогорные вегетационные периоды длятся от 45 до 90 дней, при этом средняя летняя температура составляет около 10 °C (50 °F). Температура вегетационного периода часто опускается ниже нуля, а заморозки случаются в течение всего вегетационного периода во многих районах. Осадки выпадают в основном в виде зимнего снега, но доступность почвенной влаги сильно варьируется в зависимости от сезона, местоположения и топографии. Например, снежные поля обычно скапливаются на подветренных сторонах хребтов, в то время как линии хребтов могут оставаться почти свободными от снега из-за перераспределения ветром. Некоторые высокогорные местообитания могут быть свободны от снега до 70% зимой. Сильные ветры обычны в альпийских экосистемах и могут вызывать значительную эрозию почвы и быть физически и физиологически вредными для растений. Кроме того, ветер в сочетании с высокой солнечной радиацией может способствовать чрезвычайно высоким показателям испарения и транспирации . [7]
Было предпринято несколько попыток количественно определить, что представляет собой альпийский климат.
Климатолог Владимир Кеппен продемонстрировал связь между арктической и антарктической линиями деревьев и летней изотермой 10 °C; т. е. места, где средняя температура в самый теплый календарный месяц года ниже 10 °C, не могут поддерживать леса. См. классификацию климата Кеппен для получения дополнительной информации.
Отто Норденшельд предположил, что зимние условия также играют свою роль: его формула выглядит так: W = 9 − 0,1 C , где W — средняя температура самого теплого месяца, а C — средняя температура самого холодного месяца, обе в градусах Цельсия (это означало бы, например, что если в определенном месте средняя температура самого холодного месяца составляет -20 °C (-4 °F), то для того, чтобы деревья могли там выжить, в самом теплом месяце средняя температура должна быть 11 °C (52 °F) или выше).
В 1947 году Холдридж усовершенствовал эти схемы, определив биотемпературу : среднегодовую температуру, где все температуры ниже 0 °C рассматриваются как 0 °C (потому что это не имеет значения для жизни растений, находящихся в состоянии покоя). Если средняя биотемпература находится между 1,5 и 3 °C (34,7 и 37,4 °F), [11] Холдридж определяет климат как альпийский.
Поскольку среда обитания альпийской растительности подвержена интенсивному излучению, ветру, холоду, снегу и льду, она растет близко к земле и состоит в основном из многолетних трав , осок и разнотравья . Многолетние травы (включая травы, осоки и низкие древесные или полудревесные кустарники) доминируют в альпийском ландшафте; у них гораздо больше корневой и корневищной биомассы, чем у побегов, листьев и цветов. Корни и корневища не только выполняют функцию поглощения воды и питательных веществ, но также играют очень важную роль в зимнем хранении углеводов. Однолетние растения редки в этой экосистеме и обычно имеют высоту всего несколько дюймов со слабой корневой системой. [7] Другие распространенные формы жизни растений включают стелющиеся кустарники ; злаки, образующие дерновины ; подушечные растения ; и криптогамы , такие как бриофиты и лишайники . [12]
По сравнению с более низкими возвышенностями в том же регионе, альпийские регионы имеют высокий уровень эндемизма и большое разнообразие видов растений. Это таксономическое разнообразие может быть связано с географической изоляцией , изменениями климата , оледенением , дифференциацией микросред обитания и различными историями миграции или эволюции или и тем, и другим. [12] Эти явления способствуют разнообразию растений, вводя новую флору и способствуя адаптации , как новых видов, так и расселения уже существующих видов. [12]
Хотя тундра занимает лишь меньшую часть поверхности Земли (17-20%), биоразнообразие видов растений важно для питания человека. Из 20 видов растений, составляющих 80% пищи человека, 7 из них (35%) возникли в этом регионе. [13]
Растения приспособились к суровой альпийской среде. Подушковидные растения , выглядящие как прижимающиеся к земле комки мха, спасаются от сильных ветров, дующих в нескольких дюймах над ними. Многие цветущие растения альпийской тундры имеют густые волоски на стеблях и листьях, обеспечивающие защиту от ветра, или красные пигменты, способные преобразовывать солнечные лучи в тепло. Некоторым растениям требуется два или более года, 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 альпийской тундры наблюдается вторжение древесных растений . [15] [16] [17]
Альпийские районы уникальны из-за суровости и сложности их экологических условий. Очень небольшие изменения в рельефе - всего лишь 1 фут (0,3 м) или меньше - могут означать разницу между продуваемой ветром территорией или областью накопления снега, радикально изменяя потенциальную продуктивность и растительное сообщество . Между этими крайностями засухи и насыщения может существовать несколько промежуточных сред, все в пределах нескольких ярдов друг от друга, в зависимости от топографии, субстрата и климата. Альпийская растительность обычно встречается в виде мозаики небольших участков с сильно различающимися экологическими условиями. Типы растительности варьируются от подушечных и розеточных растений на хребтах и в скальных трещинах; до травянистой и травянистой растительности вдоль склонов; карликовых кустарников с травами и разнотравьем под тающими снежными сугробами; и осок, злаков, низких кустарников и мхов на болотах и вдоль ручьев. [7]
Альпийские луга формируются там, где отложения от выветривания горных пород создали почвы, достаточно хорошо развитые для поддержки трав и осоки. Нецветущие лишайники цепляются за камни и почву. Их закрытые водорослевые клетки могут фотосинтезировать при любой температуре выше 0 °C (32 °F), а внешние грибковые слои могут поглощать больше воды, чем их собственный вес. Адаптации к выживанию при иссушающих ветрах и холоде могут сделать растительность тундры очень выносливой, но в некоторых отношениях тундра очень хрупкая. Повторные шаги часто уничтожают растения тундры, позволяя открытой почве уноситься ветром; восстановление может занять сотни лет. [14]
Поскольку альпийская тундра расположена в различных, далеко отстоящих друг от друга регионах Земли, нет видов животных, общих для всех областей альпийской тундры. Некоторые животные альпийской тундры включают кеа , сурка , горного козла , толсторогого барана , шиншиллу , гималайского тара , яка , снежного барса и пищуху . [18]
В этой статье использованы материалы, находящиеся в открытом доступе, из Grassland Habitat Group (PDF) . Бюро по управлению земельными ресурсами . Архивировано из оригинала (PDF) 24.07.2008. В статье использованы материалы, находящиеся в общественном достоянии, из Национального парка Роки-Маунтин: Экосистема альпийской тундры. Служба национальных парков .
Медиа, связанные с альпийской тундрой на Wikimedia Commons