Карликовый лес , эльфийский лес или пигмейский лес — необычная экосистема с миниатюрными деревьями , в которой обитают мелкие виды фауны, такие как грызуны и ящерицы. Обычно они располагаются на больших высотах, в условиях достаточной влажности воздуха, но плохой почвы. Существует два основных типа экосистем карликовых лесов, включающих различные виды и экологические характеристики: прибрежные умеренные и горные тропические регионы. Умеренный прибрежный карликовый лес распространен в некоторых частях Южной Калифорнии . Горные тропические леса встречаются в тропических высокогорьях Центральной Америки , северной части Южной Америки и Юго-Восточной Азии . Существуют также другие отдельные примеры карликовых лесов, разбросанных по всему миру, в то время как самый большой карликовый лес находится на Филиппинах .
Высокогорные тропические места в облачных лесах содержат мшистые влажные стланиковые леса из-за высокогорных осадков. Эти регионы характеризуются малым количеством осадков, большая часть воды находится в форме тумана и дымки . Поставляемая вода в основном доступна ночью, когда облака движутся от океана над горами и перехватываются растительностью. Днем потребность в воде увеличивается, поскольку облака поднимаются над горными вершинами, не рассеиваясь в доступные формы осадков . [1] [2]
Для лесов характерны небольшие деревья (5–8 м) с неглубокой корневой системой и обильными эпифитами . [2] Эпифиты составляют большую часть полога, причем в высокогорных тропических стланиковых лесах их больше, чем в других, не стланиковых, тропических лесах. [3]
Карликовые леса должны чаще встречаться на изолированных горах из-за эффекта массенерхебунга . Эффект массенерхебунга — это явление, при котором границы деревьев обычно выше среди гор, находящихся в непосредственной близости от других гор. Горы, находящиеся в непосредственной близости, влияют на скорость удержания ветра и тепла, уменьшая негативные последствия климата. Когда граница деревьев ниже на изолированных горах, климатические последствия более суровы. [4]
В горных карликовых лесах относительно немного видов, с небольшим количеством доминирующих видов, которые составляют большую часть популяции. Низкие, горизонтально ветвящиеся, кустарниковые растения и плотные популяции мхов , лишайников и печеночников встречаются из-за высокой скорости ветра, низких температур и уменьшения освещенности из-за постоянных облаков и тумана, которые ограничивают рост высоких растений. [5] Высокая скорость ветра выступает в качестве определяющего фактора высоты во флоре карликовых лесов, особенно на хребтах и склонах. Низкий рост увеличивает структурную устойчивость растений. [3] Деревья, подверженные воздействию ветра, вкладывают больше своих ресурсов в увеличение прочности, чем в рост, по сравнению с деревьями, не подверженными воздействию ветра. Повышенное внимание к укреплению приводит к более толстым стволам и ветвям, что увеличивает способность деревьев выдерживать большие ветровые нагрузки вблизи гребня хребта, где находится большинство деревьев, подверженных воздействию ветра. [6] Большой процент энергии также направляется на рост и поддержание мощной и обширной корневой системы, что еще больше укрепляет дерево и повышает его устойчивость к сильным ветрам. [1]
Растения здесь имеют листья с влагоустойчивыми характеристиками, такими как капельные кончики и восковые кутикулы. [5] Они также имеют медленную скорость транспирации и метаболизма из-за низких температур и низкого проникновения радиации. [3] Большой процент растений обладает алкалоидами и другими натуральными продуктами , которые, вероятно, борются с большим количеством травоядных насекомых. Это также может объяснять небольшую площадь поверхности листьев и низкие скорости транспирации растений. Одно исследование показало, что листья десяти видов растений имели приблизительно 70–98% всех листьев, поврежденных насекомыми. [5]
Эльфийские леса встречаются на больших высотах, что обычно связано с низким биоразнообразием позвоночных. Колибри и летучие мыши составляют большую часть позвоночных в некоторых областях, обычно как высотные мигранты во время сезонных сдвигов, например, для размножения или в ответ на изобилие пищи. [7] Другие виды позвоночных в основном включают мелких грызунов .
Осадки, как правило, имеют ярко выраженный сезонный характер, редки и выпадают редко, поэтому перехват тумана является существенным источником воды в сухие сезоны. [8] В течение года скорость ветра, температура и влажность довольно постоянны, при этом влажность обычно превышает 90%. [1] В одном из мест исследования на полуострове Гуахира осадки в сухой сезон составляли от 1 до 4 дней в месяц, в то время как во влажный сезон, хотя и увеличились, они все еще были относительно низкими — от 4 до 12 дней в месяц, [1] подтверждая идею о том, что большая часть воды в этом регионе удерживается в низком облачном покрове и перехвате тумана. [8] Продолжительность солнечного сияния распределяется бимодально и коррелирует со скоростью испарения . [3]
Эльфийские леса Калифорнии являются основным примером прибрежных умеренных карликовых лесов. Они обширны и покрывают большую часть гор в южной половине Калифорнии , простираясь до Мексики , Невады и Аризоны . [18] Другие просторы эльфийского леса встречаются по всему штату, в северных и центральных регионах.
В северной Калифорнии , в государственном парке Генри Коуэлла Редвудс находится лесной стланик с кипарисом Мендосино ( Cupressus pygmaea ) и кипарисом Сарджента ( C. sargentii ), который частично находится в пределах участка района Зайанте Сандхилл . На центральном побережье Калифорнии , на юго-восточном берегу залива Морро , в Лос-Ососе находится природная зона Эль-Моро-Эльфийский лес . Площадь составляет около 90 акров. Название «эльфийский лес» он получил от коротких калифорнийских живых дубов , высота которых колеблется от 4 до 20 футов по сравнению с типичными 30–80 футами. В этом регионе также произрастает находящаяся под угрозой исчезновения улитка Морро-плечевая ( Helminthoglypta walkeriana ). На более высокой точке , на хребте Куэста, Управление по охране земель округа Сан-Луис-Обиспо управляет лесом Сан-Луис-Обиспо-эльфийским, состоящим из карликовых кипарисов.
Такие факторы, как влажность почвы, солнечная радиация и каменистость почвы, влияют на видовой состав вдоль градиента высоты, в результате чего определенные виды кустарников, такие как Adenostoma fasciculatum и Arctostaphylos glauca , присутствуют в местообитаниях стланиковых лесов. [19]
Пожары случаются с низкой-умеренной частотой и высокой интенсивностью. Многие растения приспособились к этому, имея поздние семена, которые открываются для прорастания только при высокой температуре. [19] Из-за этого они часто первыми колонизируют новую территорию.
Районы чапараля могут быть заболоченными зимой, а летом засушливыми и пустынными ; местные растения в этих сухих стланиковых лесах, как правило, намного ниже, меньше и компактнее, чем родственные растения в других местах. [18]
Некоторые из растений, обычно встречающихся в калифорнийских стланиковых лесах, включая множество интродуцированных видов, включают: миниатюрные растения, такие как цистанте зонтичная ( Cistanthe umbellata ), франкения солончаковая ( Frankenia salina ) и виды лядвенца лапчатого ( Lotus ); а также деревья и кустарники, такие как камиза ( Adenostoma fasciculatum ), манзанита ( Arctostaphylos ), краснокоренник , сумах ( Rhus ), шалфей ( Salvia ) и дуб барбарисовый ( Quercus berberidifolia ), которые в природе вырастают менее чем на 20 футов (7 м) в высоту. [ требуется ссылка ]
Фауна калифорнийского стланика включает в себя множество видов оленьих мышей ( Peromyscus spp.), мышей-малюток ( Reithrodontomys spp.), калифорнийских полевок ( Microtus californicus ), калифорнийских карманных мышей ( Chaetodipus californicus ), кенгуровых крыс ( Dipodomys spp.) и несколько видов колючих ящериц ( Sceloporus spp.), а также других мелких позвоночных . [20] [21] Беспозвоночные включают роющих скорпионов ( Opistophthalmus spp.), а также различные виды скорпионов, пауков и клещей .
Калифорнийский климат обычно характеризуется влажной зимой и сухим летом. Растения, встречающиеся в эльфийских лесах, растут в зимние месяцы и впадают в спячку летом из-за стресса от засухи. Растительные сообщества также зависят от поглощения влаги из воздуха путем перехвата тумана, чтобы дополнить низкое сезонное количество осадков. [22]
Формирование прибрежных эльфийских лесов в северной Калифорнии и Орегоне началось с серии морских террас . Сочетание подъема и изменений уровня океана сформировало систему террас, что привело к образованию «экологической лестницы», где каждая терраса примерно на 100 000 лет старше предыдущей и поддерживает особую ассоциацию почв, микробов, растений и животных. Дюна, отодвинутая дальше от побережья колебаниями уровня моря, скользит по предыдущей и затвердевает, поднимая террасы. Пионерные растительные сообщества колонизируют молодую террасу. Последовательность растительных сообществ, которая повторяется на каждой террасе, в конечном итоге образует весьма специфический подзол , известный как серия Блэклока [23], который предлагает негостеприимную среду для видов и значительно сдерживает дальнейший рост на террасе. Часть этого почвенного профиля включает подстилающий глинистый или железистый твердый пласт. Каждая терраса относительно ровная, и многие из них упираются в палеодюны. Дренаж на этих лестницах в лучшем случае плохой, и растения сидят в ванне из собственных танинов и кислот большую часть сезона дождей. Из-за ограниченной подвижности корней и кислой почвы растительные сообщества на этих террасах вырастают в чахлые формы. Остатки экологических лестниц, несомненно, существуют, однако большинство из них были уничтожены для развития или вырубки леса.
Анализы почв пигмейских лесов показывают низкий уровень макро- и микроэлементов и высокий уровень обменного алюминия , что ограничивает способность растений расти. Низкие значения pH способствуют образованию железистого слоя, что не позволяет деревьям пускать глубокие корни и препятствует внутреннему дренажу почвенной воды.
В результате сосны в этом районе редко бывают выше трех или четырех футов в высоту, что является своего рода естественным эффектом бонсай . Многие из стволов деревьев, хотя и толщиной всего в дюйм, содержат 80 или более годичных колец . Всего в нескольких ярдах, но с более молодой почвой, тот же вид дерева вырастает на многие десятки футов в высоту.
Примерами подзолистых пигмейских лесов на высоких террасах являются:
Другие примеры пигмейских лесов Калифорнии включают:
Карликовые леса могут встречаться в разных частях света и иметь разное происхождение.
На западном побережье Великобритании примечательными местами являются лес Вистмана в Девоне и отдельные участки в Росс-оф-Малл на острове Малл в Шотландии. [33]
Замедленный рост деревьев может также происходить в некоторых случаях сильнощелочных почв, таких как формация Stora Alvaret (Большой Альвар) на острове Эланд в Швеции. В этой области есть определенные масштабы роста карликовых деревьев, а также области, полностью лишенные деревьев со многими ассоциациями редких видов из-за уникальной химии почвы. [34]
В Нью-Джерси , 3830 акров (15 км2 ) природной зоны West Pine Plains в государственном лесу Bass River сохраняет карликовый лес, состоящий из сосны и дуба блэкджек , которые достигают высоты всего лишь четырех футов в зрелом возрасте. Почвенный покров включает в себя полукустарники толокнянки и чайной ягоды , лишайники и мхи. Хотя те же виды присутствуют в обширном окружающем регионе Pine Barrens , карликовый размер растений объясняется более сухой, бедной питательными веществами почвой, подверженностью ветрам и частыми лесными пожарами в этом районе. [35] [36]
В высокогорных лесах Антильских островов пониженная солнечная радиация и низкие показатели эвапотранспирации означают, что эти горные регионы сохраняют влагу. Деградация окружающей среды может повлиять на это. [4]
Эльфийские леса в Калифорнии играют важную роль в регулировании речного потока, предотвращении эрозии почвы и предотвращении испарения путем затенения земли. Сплошная вырубка для сельскохозяйственного и экономического развития, среди прочего, может нарушить это. [22]
Год назначения: 1969