Полярная экология — это взаимоотношения между растениями и животными в полярной среде. Полярные среды находятся в Арктике и Антарктике . Арктические регионы находятся в Северном полушарии и включают сушу и острова, которые ее окружают. Антарктида находится в Южном полушарии и также включает сушу, окружающие острова и океан. Полярные регионы также включают субантарктическую и субарктическую зоны, которые отделяют полярные регионы от умеренных регионов . Антарктида и Арктика лежат в полярных кругах . Полярные круги — это воображаемые линии, показанные на картах как области, которые получают меньше солнечного света из-за меньшего количества радиации. Эти области либо получают солнечный свет ( полуночное солнце ), либо тень ( полярная ночь ) 24 часа в сутки из-за наклона Земли . Растения и животные в полярных регионах способны выдерживать жизнь в суровых погодных условиях, но сталкиваются с экологическими угрозами, которые ограничивают их выживание.
Полярный климат холодный, ветреный и сухой. Из-за отсутствия осадков и низких температур Арктика и Антарктика считаются крупнейшими в мире пустынями или полярными пустынями . [1] [2] Большая часть получаемого солнечного излучения отражается от снега, делая полярные регионы холодными. [3] Когда излучение отражается, отражается и тепло. Полярные регионы отражают 89-90% солнечного излучения, которое получает Земля. [4] А поскольку Антарктида находится ближе к Солнцу в перигелии , она получает на 7% больше излучения, чем Арктика. [5] Кроме того, в полярном регионе атмосфера разреженная. Из-за этого ультрафиолетовое излучение , которое попадает в атмосферу, может вызвать быстрый загар и снежную слепоту .
Полярные регионы — это сухие области; из-за холодного воздуха там выпадает очень мало осадков. Иногда влажность может быть высокой, но водяной пар в воздухе может быть низким. В полярном регионе также сильный ветер. Ветер переносит снег, создавая условия, похожие на снежную бурю . Ветер также может перемещать мелкие организмы или растительность, если они присутствуют. [6] Ветер раздувает снег, создавая сугробы или снежные дюны, которые могут существовать даже весной, когда снег тает. [6] Метеорологам трудно измерить количество осадков. Это связано с тем, что содержать станции, которые собирают данные о погоде, дорого, и им трудно измерить количество выпавшего снега, потому что ветер слишком сильно раздувает снег, чтобы рассчитать точное количество.
Температуры в Арктике и Антарктике схожи. Температуры в Арктике различаются в зависимости от местоположения. Температуры в Арктике имеют более высокий диапазон, чем в Антарктике. Температуры могут достигать 100 °C (180 °F). Вдоль побережья в Арктике средняя температура составляет от −30 до −40 °C (от −22 до −40 °F) в декабре, январе и феврале. [7] Лед тает вдоль побережья в летние месяцы, которые приходятся на июнь, июль и август, и температура может подняться на несколько градусов выше нуля, в результате чего появляется некоторая растительность. В эти же месяцы в северных регионах будет 24 часа дневного света. Арктические регионы также получают много снега. В Арктическом бассейне снег лежит 320 дней в году, в то время как в арктических морях снежный покров составляет 260 дней в году. [8] Средняя толщина снега составляет 30–40 см (12–16 дюймов). [8] В Гренландии средняя температура зимой составляет −40 °C (−40 °F), а летом температура достигает −12 °C (10 °F). Исландия, с другой стороны, находится в субарктическом регионе, то есть она находится вблизи умеренной зоны. Из-за этого температура выше точки замерзания в течение большей части года. В России температура чрезвычайно низкая. В Верхоянске , Сибирь, она достигла самой низкой температуры в Северном полушарии −68,8 °C (−91,8 °F). [9] Летом в Сибири температура может достигать 36 °C (97 °F).
В Антарктиде меньше колебаний температуры. Температура колеблется всего около 30 °C (54 °F). Зимние месяцы длятся с мая по сентябрь, а летние — с октября по апрель. Солнце снова появляется в сентябре, и тогда начинается 24-часовой световой день. Температура отличается между плато в Антарктиде и между побережьями. Плато — самые холодные регионы Антарктиды. [10] В летние месяцы выпадает мало осадков со слабым ветром. На Востоке была самая низкая температура в мире, достигшая −88,3 °C (−126,9 °F) в 1960 году. На плато Западная Антарктида уровень снега достигает около 30 см (12 дюймов). Эта область также теплее, но там выпадает самый сильный снег и дует больше ветра. Из-за холодных пустынных условий на плато очень мало растений и животных. Хотя были замечены некоторые виды птиц.
На побережьях летом больше ветра и больше облаков. На побережьях с более высокими широтами температура в зимние месяцы составляет −24 °C (−11 °F), тогда как на побережьях с более низкими широтами она опускается до −20 °C (−4 °F). В прибрежных районах может выпасть 40 см (16 дюймов) или более снега.
Вода является важной частью выживания человека. Из-за своей низкой температуры большая часть воды на Земле поступает из полярных регионов. 90% воды в мире поступает из антарктической ледяной шапки, хотя большая часть этой воды не используется. [11] Водная среда важна для многих видов по всему миру. Там процветают многие бактерии, а также водоросли и флора.
Многие пруды или озера в полярных регионах замерзают или покрыты снегом большую часть года. Более крупные озера оттаивают по краям в теплые месяцы, в то время как более мелкие озера оттаивают полностью. В полярных регионах мало рек. В Арктике больше рек по сравнению с Антарктидой. В этих регионах также есть пруды. Пруды, которые привлекают птиц, как правило, богаты питательными веществами. Это происходит из-за птичьего помета или птичьих перьев. [12] В полярных регионах есть два разных типа озер, включая арктические озера и антарктические озера. Из арктических озер они включают ледниковые озера и озера вечной мерзлоты.
Полярные регионы включают Северный Ледовитый океан и Южный океан . Северный Ледовитый океан занимает площадь 14 000 000 км 2 (5 400 000 кв. миль). [13] Весной лед покрывает площадь от 5 000 000 до 8 000 000 км 2 (1 900 000–3 100 000 кв. миль), а зимой вдвое больше. В этой области он никогда не бывает полностью покрыт льдом. Это происходит из-за ветров, ломающих лед. Из-за этих трещин во льду в океане больше биологической продуктивности.
Южный океан — 28 000 000 км 2 (11 000 000 кв. миль). Этот океан включает в себя море Уэдделла и море Росса . Океан содержит большие льды, которые окружают Антарктиду.
Из-за холодной погоды растениям трудно расти. Замерзшая земля покрывает большую часть полярных регионов большую часть года. Вечная мерзлота достигает толщины 600–1000 м (2000–3300 футов) в глубину. Большие объемы вечной мерзлоты могут привести к плохому дренажу воды. Из-за вечной мерзлоты вода в почве остается замерзшей большую часть года. Летом верхняя часть вечной мерзлоты может быть покрыта водой из-за таяния в этом районе. [14] Выветривание также распространено в полярных регионах. Из-за движения ледников на земле разбросаны обломки горных пород . Также быстрое изменение температуры вызывает выветривание.
Основной тип почвы в полярных регионах — агумусная почва. [15] Сюда входит холодная пустынная почва. Эта почва состоит из замерзшего песка. Эти почвы, как правило, не имеют обильного количества растительности, но бактерии были обнаружены.
Другой тип почвы — органическая почва. Этот тип почвы встречается в районах, где теплее и больше влаги. Некоторые виды растительности, которые здесь живут, — это водоросли , грибы и мхи . Один из типов органической почвы — это бурые почвы, которые имеют дренаж.
Из-за суровой погоды в полярных регионах животных не так много. Животные, которые существуют в полярном регионе, похожи между Антарктикой и Арктикой. Животные различаются по температуре. В Арктике некоторые беспозвоночные включают пауков, клещей, комаров и мух. В более теплых районах полярных регионов можно встретить моль, бабочек и жуков. Некоторые из крупных животных, которые существуют, - это лисы, волки, кролики, зайцы, белые медведи, северные олени/карибу . В Арктике были замечены различные виды птиц. Восемь видов птиц обитают в полярной тундре круглый год, а 150 размножаются в Арктике. [16] Птицы, которые действительно размножаются, отправляются в Арктику в период с мая по июль. Одна из известных птиц - полярная сова , у которой достаточно жира, чтобы выжить при низких температурах.
В Антарктиде некоторые беспозвоночные, которые существуют, это клещи, блохи и клещи. Антарктида — единственный континент, на котором нет популяции наземных млекопитающих. [17] Также в Антарктиде нет птиц. Хотя известно, что в Антарктиде были замечены различные птицы из Южной Америки. Два исследования оценили вклад почвенных беспозвоночных в полярную экосистему Антарктиды, предположив, что биотические взаимодействия играют решающую роль в такой, казалось бы, простой экосистеме. [18] [19]
Чтобы животные могли жить в полярном регионе, они должны иметь адаптации, которые позволяют им жить в холодной и ветреной среде. Эти животные произошли с этими адаптациями, и животные, которые живут в этих регионах, накапливают адаптации, чтобы иметь возможность жить в этом типе среды. Некоторые из этих адаптаций могут быть большими и инсолированными, иметь много меха и быть темнее. Кроме того, многие животные живут группами, чтобы иметь возможность защищать себя от холода. Животные также имеют тенденцию быть гомойотермными , то есть животными, которые поддерживают высокую температуру. [20] Более мелкие беспозвоночные также имеют тенденцию быть меньше в полярных регионах, что помогает им экономить энергию.
Также в морской воде около полярных регионов обитает множество различных животных. Кальмары — это одно из животных, которое обитает как в Антарктиде, так и в Арктике. Они являются источником пищи для других крупных животных, таких как самец кашалота . [ 21] В полярных регионах также обитает большое разнообразие рыб. Арктическая треска является основным видом в Арктике. Палтус , треска , сельдь и минтай (минтай) — некоторые другие виды рыб. В Антарктиде не так много разнообразия среди рыб; есть много одинаковых видов. Антарктическая серебрянка и анчоус — некоторые примеры рыб, которые обитают в Антарктиде. [22]
Тюлени также встречаются в полярных регионах и их число составляет около 2,5 миллионов. [23] Известно, что они размножаются на суше в полярных регионах. Киты также встречаются в полярных регионах и могут быть обнаружены вблизи поверхности воды, где они молятся.
Есть также птицы, которые размножаются в полярных регионах. В Арктике 95% птиц, которые здесь размножаются, состоят всего из четырех различных видов. К ним относятся северный глупыш , моевка , малая гагарка и толстоклювая кайра . Эти птицы размножаются здесь, когда лед начинает таять и когда во льду появляются трещины, чтобы птицы могли кормиться. В Антарктике есть две различные птицы, которые там живут, включая пингвина и трубконосых .
В полярном регионе имеется широкий источник растительности, но в южных и северных полярных регионах мало общих видов. Арктика состоит из пустынной и тундровой растительности. Пустынная растительность состоит из водорослей, лишайников и мхов. Лишайники являются наиболее доминирующими растениями. Земля голая с пятнистым покровом лишайников и мхов. [24] Цветковые растения также встречаются, но не так часто. Она содержит всего 60 видов цветковых растений. Растительность арктической тундры также состоит из лишайников и мхов, но включает кустарники, травы и разнотравье . Количество растительности в тундре зависит от того, сколько солнца или снежного покрова в этом районе. Растительность в этом районе может достигать высоты 50 см (20 дюймов). В южной части Арктики, как правило, больше кустарников, тогда как в северных частях меньше растительного покрова. Во влажных районах тундры встречаются дерновины и пушица. На влажных участках произрастают короткие травы, мхи, ивы и березы .
Растительность Антарктиды состоит из водорослей или лишайников, а также некоторых бактерий и грибов, хотя преобладают мхи и лишайники. Водоросли и лишайники растут там, где есть влага, и прячутся в трещинах, чтобы защититься от ветра. Доминирующими лугами являются кочки. Эти травы достигают высоты 2 м (6 футов 7 дюймов), поэтому они являются средой обитания для многих млекопитающих . [25] Из 14 000 000 км 2 (5 400 000 кв. миль) суши, составляющей Антарктиду, менее 2% не покрыты снегом или льдом. [26]
Одним из примеров типа растительности является корковый лишайник. Эти лишайники встречаются во влажных местах, которые скрыты от ветра. Они прячутся на поверхности камней в трещинах. Они выживают за счет воды, которая тает сверху. Эти лишайники встречаются в Канаде и на Аляске , а также в Гренландии и Исландии. Эти лишайники могут быть красного или оранжевого цвета и, как известно, осыпают камни. [27]
Существует множество угроз для полярных регионов. Одна из угроз — китобойный промысел. Китобойный промысел начался в 16 веке. Люди охотились на китов, чтобы продавать мясо. К 1925 году количество убитых китов возросло с 14 000 до 40 000 [ необходимо разъяснение ] [ необходима цитата ] . Международная китобойная комиссия пыталась остановить китобойный промысел в 20 веке, [28] , но безуспешно.
Чрезмерный вылов рыбы — еще одна угроза для полярных регионов. В Беринговом море ведется активный вылов рыбы из-за высокой популяции палтуса и минтая. Примерно в 1970-х годах криль стал популярным ракообразным для ловли. Советский Союз начал рекламировать продукты с крилем, и они начали перелов криля. Было подсчитано, что в это время вылавливалось 40 тонн криля в час. [29] В 1982 году была установлена исключительная экономическая зона . Она гласила, что определенная страна может ловить рыбу в 200 морских милях (370 км; 230 миль) от берега. Теперь страна может контролировать, кто ловит рыбу в своей ИЭЗ. Но ИЭЗ оказалась безуспешной.
Другая угроза — загрязнение . В полярных регионах есть много загрязненных земель и акваторий. Это может быть связано с транспортировкой нефти большими судами. Сибирь — один из примеров мест, где реки подверглись сильному загрязнению. [30]
Истощение озонового слоя — еще одна угроза. Над Антарктидой обнаружена озоновая дыра . Причиной истощения озонового слоя являются хлорфторуглероды и другие парниковые газы . Другая основная причина — это антропогенные газы, которые выбрасываются в атмосферу. Из-за этого возникает множество экологических последствий, поскольку газы выбрасываются в пять раз быстрее, чем разрушаются. [31]
Глобальное потепление также оказывает влияние на Арктику и Антарктику. Глобальное потепление приводит к повышению температуры на Земле. В Plan B 2.0 Лестер Р. Браун говорит о том, что Арктика нагревается в два раза быстрее, чем остальной мир. [32] Он продолжает говорить, что температура в Арктике выросла на 3–4 °C (5–7 °F) за последние полвека. И с повышением температуры некоторые беспокоятся, что это приведет к повышению уровня моря. Ученые считают, что если Гренландский ледяной щит растает, то уровень моря может подняться на 23 фута (7,0 м) [33] Таяние этого ледяного щита или других может оказать влияние на океанские течения . Это может привести к снижению температуры на севере Северной Америки. Повышение уровня моря также повлияет на прибрежные районы. Одним из примеров является Бангладеш . Если бы уровень моря повысился на 1 м (3 фута 3 дюйма), то миллионам людей пришлось бы мигрировать с побережья. Глобальное потепление также влияет на Антарктиду. Шельфовый ледник Ларсена или Ларсен А — ледяной щит на Антарктическом полуострове . Щит раскололся в 1995 году, а затем в 2000 году от шельфового ледника Росса в Антарктиде откололся айсберг площадью 4250 кв. миль (11 000 км² ) . [34] В 2002 году откололся айсберг Ларсен В площадью 5500 км² ( 2100 кв. миль).
Глобальное потепление влияет на растения и животных. Для растений более высокие температуры вызывают стресс. [35] Для животных наблюдается сокращение численности белых медведей в районе Гудзонова залива . [36] С 1981 года популяция белых медведей сокращается. Это происходит потому, что глобальное потепление заставляет лед быстрее таять, поэтому белые медведи отправляются к побережью, когда там плохие условия. [36]
Тот, кто владеет землей, несет ответственность или управляет ею. И владельцы земли различаются между Антарктикой и Арктикой, а также в полярных регионах. В Арктике есть шесть стран, которые владеют землей около 60° с. ш. Эти страны включают: Канаду, Россию , Финляндию , США , Данию , Исландию и Норвегию . [37] Были заключены международные договоры , чтобы не было никаких споров. Эти страны также поручили своим правительствам управлять землей должным образом. Они создали национальные парки , земли для дикой природы , а также земли для исследований. В полярных регионах были приняты законы, регулирующие количество посетителей. Были установлены правила, разрешающие проводить только определенный объем добычи полезных ископаемых, и другие меры по защите окружающей среды от ущерба.
В Антарктике владельцы земли менее ясны. Некоторые районы Антарктиды контролируются Францией, в то время как другие районы контролируются Южной Африкой , Австралией , Новой Зеландией и Великобританией . [38] Кто владеет Антарктикой, до сих пор неясно, поэтому многие другие страны выставили научные станции. Система Договора об Антарктике 1961 года была создана, чтобы гарантировать, что все конфликты о том, кто владеет землей, были разрешены. Этот и другие договоры продемонстрировали заинтересованность в содействии сохранению Антарктического региона. Во всех этих странах есть законы об охране природы. Эти законы регулируют объем охоты в этом районе, отслеживают инвазивные виды и контролируют сжигание и заселение.