stringtranslate.com

Горные экосистемы

Субальпийское озеро в Каскадном хребте , Вашингтон , США.

Горные экосистемы встречаются на склонах гор . Альпийский климат в этих регионах сильно влияет на экосистему, поскольку температура падает с увеличением высоты , вызывая расслоение экосистемы. Эта стратификация является решающим фактором в формировании растительного сообщества, биоразнообразия, метаболических процессов и динамики экосистем горных экосистем. [1] Густые горные леса распространены на умеренных высотах из-за умеренных температур и большого количества осадков. На возвышенностях климат более суровый, с более низкими температурами и более сильными ветрами, что препятствует росту деревьев и приводит к переходу растительного сообщества в горные луга и кустарники или альпийскую тундру . Благодаря уникальным климатическим условиям горных экосистем они содержат повышенное количество эндемичных видов. Горные экосистемы также демонстрируют различия в экосистемных услугах , включая хранение углерода и водоснабжение. [2]

Зоны жизни

Древостой березы на высоте около 750 м в Тролльхеймене , типичный для скандинавских субальпийских лесов.

По мере увеличения высоты климат становится прохладнее из-за снижения атмосферного давления и адиабатического охлаждения воздушных масс. [3] В средних широтах изменение климата при подъеме на гору на 100 метров примерно эквивалентно перемещению на 80 километров (45 миль или 0,75° широты ) к ближайшему полюсу. [4] Характерная флора и фауна в горах, как правило, сильно зависят от высоты из-за изменения климата. Эта зависимость приводит к образованию зон жизни : полос сходных экосистем на одинаковых высотах. [5]

Одной из типичных зон жизни в горах является горный лес: на умеренных высотах количество осадков и умеренный климат способствуют росту густых лесов. Холдридж определяет климат горных лесов как биотемпературу от 6 до 12 °C (от 43 до 54 °F), где биотемпература — это средняя температура, считая температуру ниже 0 °C (32 °F) равной 0 °C (32 °Ф). [5] Выше горного леса в субальпийской зоне деревья редеют, становятся искривленными и в конечном итоге перестают расти. Поэтому в горных лесах часто встречаются деревья с искривленными стволами. Это явление наблюдается из-за увеличения силы ветра с высотой. Высота, на которой деревья не растут, называется линией деревьев . Биотемпература субальпийского пояса составляет от 3 до 6 ° C (от 37 до 43 ° F). [5]

Выше границы деревьев экосистема называется альпийской зоной или альпийской тундрой , где преобладают травы и низкорослые кустарники. Биотемпература альпийской зоны составляет от 1,5 до 3 ° C (от 34,7 до 37,4 ° F). В альпийской среде обитает множество различных видов растений, в том числе многолетние травы , осоки , разнотравье , подушечки , мхи и лишайники . [6] Альпийские растения должны адаптироваться к суровым условиям альпийской среды, которые включают низкие температуры, засушливость, ультрафиолетовое излучение и короткий вегетационный период. Альпийские растения демонстрируют такие приспособления, как структура розетки, восковая поверхность и волосатые листья. Из-за общих характеристик этих зон Всемирный фонд дикой природы группирует ряд связанных экорегионов в биом « горные луга и кустарники ». Регион в горах Хэндуань, примыкающий к Тибетскому нагорью в Азии, был определен как старейшая в мире непрерывная альпийская экосистема с сообществом из 3000 видов растений, некоторые из которых непрерывно сосуществуют на протяжении 30 миллионов лет. [7]

Климат с биотемпературой ниже 1,5 ° C (35 ° F), как правило, состоит исключительно из камней и льда. [5]

Горные леса

Каньон Ваймеа на Гавайях известен своей горной растительностью .

Горные леса встречаются между предгорным и субальпийским поясами . Высота, на которой одна среда обитания меняется на другую, варьируется по всему земному шару, особенно в зависимости от широты . Верхняя граница горных лесов, линия деревьев , часто отмечается сменой более выносливых пород, встречающихся в менее густых насаждениях. [8] Например, в Сьерра-Неваде в Калифорнии , горный лес имеет густые насаждения сосны ложной и красной пихты , в то время как субальпийская зона Сьерра-Невады содержит редкие насаждения белокорой сосны . [9]

Нижняя граница горной зоны может представлять собой «нижнюю границу леса», отделяющую горный лес от более сухой степи или пустыни . [8]

Горные леса отличаются от равнинных лесов той же территории. [10] Климат горных лесов холоднее, чем климат равнин на той же широте, поэтому в горных лесах часто встречаются виды, типичные для равнинных лесов более высоких широт. [11] Люди могут нарушать горные леса посредством лесного и сельского хозяйства . [10] В изолированных горах горные леса, окруженные безлесными засушливыми регионами, представляют собой типичные экосистемы « небесных островов ». [12]

Умеренный климат

Горные леса в умеренном климате обычно представляют собой хвойные леса умеренного пояса или широколиственные и смешанные леса умеренного пояса , типы лесов, которые хорошо известны в Европе и северо-восточной части Северной Америки . Горные леса за пределами Европы, как правило, более богаты видами, потому что Европа в плейстоцене предлагала убежища меньшей площади из ледников. [13]

Умеренный горный лес в Баварии , Германия.

Горные леса умеренного климата встречаются в Европе ( Альпы , Карпаты и др. ), [14] в Северной Америке (например, Аппалачи , Скалистые горы , Каскадный хребет и Сьерра-Невада ), [15] Южной Америке , [16] Нью-Йорк. Зеландия , [17] и Гималаи .

Прогнозируется, что изменение климата повлияет на горные леса умеренного пояса. Например, на тихоокеанском северо-западе Северной Америки изменение климата может вызвать «потенциальное уменьшение снежного покрова, более высокий уровень эвапотранспирации, усиление летней засухи», что отрицательно скажется на горных водно-болотных угодьях. [18]

средиземноморский климат

Кустарник иранского дуба в горах Загрос

Горные леса средиземноморского климата теплые и сухие, за исключением зимы, когда они относительно влажные и мягкие. Горные леса, расположенные в средиземноморском климате, известном как оро-средиземноморье, имеют высокие деревья и высокую биомассу. [19] Эти леса обычно представляют собой смешанные хвойные и широколиственные леса, в которых встречается лишь несколько хвойных пород. Сосна и можжевельник — типичные деревья, произрастающие в горных лесах Средиземноморья. Широколиственные деревья более разнообразны и часто вечнозеленые, например, вечнозеленый дуб . [ нужна цитата ]

Этот тип леса встречается в Средиземноморском бассейне , Северной Африке , Мексике и на юго-западе США , Иране , Пакистане и Афганистане . [ нужна цитата ]

Субтропический и тропический климат

Тропический горный лес на высоте около 2000 м в Малайзии.

В тропиках горные леса помимо хвойных лесов могут состоять из широколиственных лесов . Одним из примеров тропического горного леса является облачный лес , который получает влагу из облаков и тумана. [20] [21] [22] Облачные леса часто демонстрируют обилие мхов , покрывающих землю и растительность, и в этом случае их также называют мшистыми лесами. Моховые леса обычно развиваются на седловинах гор, где эффективнее удерживается влага, приносимая оседающими облаками. [23] В зависимости от широты нижняя граница горных тропических лесов на больших горах обычно составляет от 1500 до 2500 метров (от 4900 до 8200 футов), а верхняя граница обычно составляет от 2400 до 3300 метров (от 7900 до 10800 футов). [24]

Тропические горные леса могут проявлять высокую чувствительность к изменению климата. [25] [26] Изменение климата может вызвать колебания температуры, количества осадков и влажности, что окажет нагрузку на тропические горные леса. Прогнозируемые предстоящие последствия изменения климата могут существенно повлиять на утрату биоразнообразия и привести к изменению ареала видов и динамики сообществ. Глобальные климатические модели предсказывают снижение облачности в будущем. Уменьшение облачности, возможно, уже влияет на облачный лес Монтеверде в Коста-Рике . [27] [28]

Субальпийский пояс

Субальпийская зона — это биотическая зона непосредственно под линией деревьев по всему миру. В тропических регионах Юго-Восточной Азии линия деревьев может быть выше 4000 м (13 000 футов), [29] тогда как в Шотландии она может достигать 450 м (1480 футов). [30] Виды, встречающиеся в этой зоне, зависят от местоположения зоны на Земле, например, Pinus mugo (кустарниковая горная сосна) в Европе , [31] снежная камедь в Австралии, [32] или лиственница субальпийская , болиголов горный. и субальпийская пихта на западе Северной Америки. [33]

Субальпийская ель в национальном парке Маунт-Рейнир , Вашингтон, США.

Деревья в субальпийском поясе часто становятся круммхольцами , то есть кривыми, чахлыми и искривленными по форме. На границе деревьев саженцы деревьев могут прорастать с подветренной стороны камней и расти только на той высоте, на которой скала обеспечивает защиту от ветра. Дальнейший рост будет более горизонтальным, чем вертикальным, и в местах соприкосновения ветвей с почвой может возникнуть дополнительное укоренение. Снежный покров может защитить деревья круммхольца зимой, но ветви выше ветрозащиты или снежного покрова обычно разрушаются. Возраст хорошо прижившихся деревьев круммгольца может составлять от нескольких сотен до тысячи лет. [34]

Луга встречаются в субальпийском поясе. Луга Туолумне в Сьерра-Неваде в Калифорнии являются примером субальпийского луга. [35]

Примеры субальпийских зон по всему миру включают французские Предальпы в Европе, субальпийские зоны Сьерра-Невады и Скалистых гор в Северной Америке, а также субальпийские леса в восточных Гималаях , западных Гималаях и горах Хэндуань в Азии.

Альпийские луга и тундра

Альпийская флора возле Каскадного перевала

Альпийские луга и тундра лежат над линией деревьев, в мире интенсивной радиации, ветра, холода, снега и льда. Вследствие этого альпийская растительность близка к земле и состоит в основном из многолетних трав , осоки и разнотравья . Однолетние растения редки в этой экосистеме и обычно имеют высоту всего несколько дюймов и слабую корневую систему. [36] Другие распространенные растительные формы жизни включают распростертые кустарники ; злаки , образующие кочки ; и криптогамы , такие как мохообразные и лишайники . [6] : 280 

Растения приспособились к суровым альпийским условиям. Подушкообразные растения , похожие на примыкающие к земле комки мха, спасаются от сильного ветра, дующего в нескольких дюймах над ними. Многие цветущие растения альпийской тундры имеют густые волоски на стеблях и листьях, обеспечивающие защиту от ветра, или пигменты красного цвета , способные преобразовывать солнечные лучи в тепло. Некоторым растениям требуется два или более лет, чтобы сформировать цветочные почки, которые переживают зиму под поверхностью, а затем раскрываются и дают плоды с семенами в течение нескольких недель лета. [37] Нецветущие лишайники цепляются за камни и почву. Их закрытые клетки водорослей могут фотосинтезировать при температуре до -10 °C (14 °F), [38] , а внешние слои грибов могут поглощать воды больше, чем их собственный вес. [39]

Альпийское болото в Швейцарских Альпах.

Благодаря приспособлениям к выживанию в условиях сухих ветров и холода растительность тундры может показаться очень выносливой, но в некоторых отношениях тундра очень хрупка. Повторяющиеся шаги часто уничтожают растения тундры, оставляя незащищенную почву снесенной ветром, а восстановление может занять сотни лет. [37]

Альпийские луга образуются там, где отложения в результате выветривания горных пород образовали почвы, достаточно хорошо развитые, чтобы поддерживать травы и осоки. Альпийские луга настолько распространены во всем мире, что Всемирный фонд дикой природы классифицирует их как биом . Биом, называемый « горными лугами и кустарниками », часто развивался как виртуальные острова, отделенные от других горных регионов более теплыми, более низкими областями, и часто является домом для многих самобытных и эндемичных растений, которые развились в ответ на прохладный, влажный климат и обильный солнечный свет. [ нужна цитата ]

Альпийский пейзаж под пиком Мальовица , гора Рила , Болгария

Наиболее обширные горные луга и кустарники встречаются в неотропическом парамо Анд . Этот биом также встречается в горах восточной и центральной Африки , на горе Кинабалу на Борнео , на самых высоких возвышенностях Западных Гат в Южной Индии и в центральном нагорье Новой Гвинеи . Уникальной особенностью многих влажных тропических горных регионов является наличие гигантских розеточных растений из различных семейств растений, таких как лобелия ( афротропная ), пуя ( неотропная ), циатея ( Новая Гвинея ) и аргироксифиум ( Гавайи ). [ нужна цитата ]

Там, где условия более засушливые, можно найти горные луга, саванны и лесные массивы, такие как Эфиопское нагорье , и горные степи , такие как степи Тибетского нагорья . [ нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мэр Джордан Р.; Сандерс, Натан Дж.; Классен, Эме Т.; Барджетт, Ричард Д.; Клеман, Жан-Кристоф; Фахардо, Алекс; Лаворель, Сандра; Сундквист, Майя К.; Бан, Майкл; Чисхолм, Челси; Сиераад, Эллен (февраль 2017 г.). «Высота меняет свойства экосистемы в пределах лесов умеренного пояса во всем мире». Природа . 542 (7639): 91–95. Бибкод : 2017Natur.542...91M. дои : 10.1038/nature21027. hdl : 1874/394068 . ISSN  1476-4687. PMID  28117440. S2CID  4455333.
  2. ^ Апаресидо, Луиза Мария Т.; Теодоро, Газель С.; Москера, Джованни; Брум, Мауро; Баррос, Фернанда де В.; Помпеу, Патрисия Виейра; Родас, Мелисса; Лазо, Патрисио; Мюллер, Кэролайн С.; Маллиган, Марк; Асбьёрнсен, Хайди (2018). «Экогидрологические факторы неотропической растительности в горных экосистемах». Экогидрология . 11 (3): e1932. Бибкод : 2018Ecohy..11E1932A. дои : 10.1002/эко.1932. ISSN  1936-0592. S2CID  134197371.
  3. ^ Гуди, Ричард М.; Уокер, Джеймс К.Г. (1972). «Температура атмосферы» (PDF) . Атмосфера . Прентис-Холл. Архивировано (PDF) из оригинала 29 июля 2016 года.
  4. ^ Блит, С.; Грумбридж, Б.; Лысенко И.; Майлз, Л.; Ньютон, А. (2002). «Горный дозор» (PDF) . Всемирный центр мониторинга охраны природы ЮНЕП, Кембридж, Великобритания. п. 15. Архивировано из оригинала (PDF) 11 мая 2008 г.
  5. ^ abcd Луго, Ариэль Э.; Браун, Сандра Л.; Додсон, Расти; Смит, Том С.; Шугарт, Хэнк Х. (1999). «Жизненные зоны Холдриджа на территории Соединенных Штатов в связи с картографированием экосистем» (PDF) . Журнал биогеографии . 26 (5): 1025–1038. Бибкод : 1999JBiog..26.1025L. дои : 10.1046/j.1365-2699.1999.00329.x. S2CID  11733879.
  6. ^ Аб Кернер, Кристиан (2013). Жизнь альпийских растений: функциональная экология растений высокогорных экосистем . Берлин: Шпрингер. ISBN 9783642980183.
  7. ↑ Стокстад, Эрик (30 июля 2020 г.). «Многие любимые садовые цветы возникли в этой горной горячей точке — старейшей в своем роде на Земле». Наука | АААС . Проверено 1 августа 2020 г.
  8. ^ ab Прайс, Ларри В. (1986). Горы и человек: исследование процессов и окружающей среды . Издательство Калифорнийского университета. п. 271. ИСБН 9780520058866. Проверено 9 марта 2012 г.
  9. ^ Рундел, PW; диджей Парсонс; Д.Т. Гордон (1977). «Горная и субальпийская растительность Сьерра-Невады и Каскадных хребтов». В Барбуре , МГ; Майор, Дж. (ред.). Наземная растительность Калифорнии . Нью-Йорк, США: Уайли. стр. 559–599.
  10. ^ аб Надь, Ласло; Грабхерр, Георг (2009). Биология альпийских местообитаний . Издательство Оксфордского университета.
  11. ^ Перри, Дэвид А. (1994). Лесные экосистемы . Джу Пресс. п. 49. ИСБН 0-8018-4987-Х. Проверено 9 марта 2012 г.
  12. ^ Альберт, Джеймс С.; Рейс, Роберто Э. (2011). Историческая биогеография неотропических пресноводных рыб. Издательство Калифорнийского университета. п. 311. ИСБН 978-0-520-26868-5. Проверено 9 марта 2012 г.
  13. ^ Хантли, Брайан (1993). «Видовое богатство лесов северной умеренной зоны». Журнал биогеографии . 20 (2): 163–180. Бибкод : 1993JBiog..20..163H. дои : 10.2307/2845669. JSTOR  2845669.
  14. ^ «Европейско-средиземноморские горные смешанные леса». Всемирный фонд дикой природы . Архивировано из оригинала 15 февраля 2006 года.
  15. ^ Биллингс, WD (1990). «Горные леса Северной Америки и их среда». Биология растений бассейна и ареала . Экологические исследования. Том. 80. Берлин, Гейдельберг: Шпрингер. стр. 47–86. дои : 10.1007/978-3-642-74799-1_3. ISBN 978-3-642-74801-1.
  16. ^ Надь, Л; и другие. (2023). «Горные экосистемы Южной Америки и глобальные изменения - тематическое исследование по интеграции теории и полевых наблюдений для моделирования поверхности суши и управления экосистемами». Экология и разнообразие растений . 16 (1–2): 1–27. Бибкод : 2023PlEcD..16....1N. дои : 10.1080/17550874.2023.2196966 .
  17. ^ Доусон, Джон. Лесные лозы и снежные кочки: история растений Новой Зеландии. Веллингтон: Издательство Университета Виктории.
  18. ^ Ли, Се Юн; Райан, Морин Э.; Гамлет, Алан Ф.; Пален, Венди Дж.; Лоулер, Джошуа Дж.; Халабиски, Меган (2 сентября 2015 г.). «Проектирование гидрологического воздействия изменения климата на горные водно-болотные угодья». ПЛОС ОДИН . 10 (9): e0136385. Бибкод : 2015PLoSO..1036385L. дои : 10.1371/journal.pone.0136385 . ISSN  1932-6203. ПМЦ 4557981 . ПМИД  26331850. 
  19. ^ Келли, Энн Э; Гулден, Майкл Л. (апрель 2016 г.). «Горный средиземноморский климат поддерживает круглогодичный фотосинтез и высокую лесную биомассу». Физиология дерева . 36 (4): 459–468. doi : 10.1093/treephys/tpv131 . ПМИД  26764269.
  20. ^ Трейси, Дж. Г. (Джон Джеффри) (1982), Растительность влажного тропического региона Северного Квинсленда, стр. 34–38.
  21. ^ Маллиган, М. (2011). «Моделирование масштабов и распределения облачных лесов и утраты облачных лесов в тропиках с последствиями для приоритета сохранения». В Брейнзеле, Луизиана; Скатена, ФН; Гамильтон, Л.С. (ред.). Тропические горные облачные леса: наука для сохранения и управления . Издательство Кембриджского университета. стр. 15–38. ISBN 978-0-521-76035-5. Проверено 9 марта 2012 г.
  22. ^ Уэбб, Лен (1 октября 1959 г.). «Физиономическая классификация тропических лесов Австралии». Журнал экологии . 47 (3). Британское экологическое общество: Журнал экологии Vol. 47, № 3, стр. 551–570: 551–570. Бибкод : 1959JEcol..47..551W. дои : 10.2307/2257290. JSTOR  2257290.
  23. ^ Кларк, CM (1997). Непентес Борнео . Кота-Кинабалу: Публикации естествознания (Борнео). п. 29.
  24. ^ Брейнзи, Луизиана; Венеклаас, Э.Дж. (1998). «Климатические условия и продуктивность тропических горных лесов: туман еще не рассеялся». Экология . 79 (1): 3. дои : 10.2307/176859. JSTOR  176859.
  25. ^ Луп, Ллойд Л.; Джамбеллука, Томас В. (1998), Маркхэм, Адам (редактор), «Уязвимость островных тропических горных облачных лесов к изменению климата, с особым упором на Восточный Мауи, Гавайи», « Потенциальное воздействие изменения климата на тропические лесные экосистемы» , Дордрехт : Springer Нидерланды, стр. 363–377, номер документа : 10.1007/978-94-017-2730-3_18, ISBN. 978-94-017-2730-3, получено 20 февраля 2021 г.
  26. ^ Сукумар, Р.; Суреш, Х.С.; Рамеш, Р. (1995). «Изменение климата и его влияние на тропические горные экосистемы на юге Индии». Журнал биогеографии . 22 (2/3): 533–536. Бибкод : 1995JBiog..22..533S. дои : 10.2307/2845951. ISSN  0305-0270. JSTOR  2845951.
  27. ^ Кармалкар, А.В.; Брэдли, РС; Диас, Х.Ф. (2008). «Сценарий изменения климата для горных лесов Коста-Рики». Письма о геофизических исследованиях . 35 (11): L11702. Бибкод : 2008GeoRL..3511702K. дои : 10.1029/2008GL033940 . ISSN  1944-8007.
  28. ^ Фостер, Пру (1 октября 2001 г.). «Потенциальное негативное воздействие глобального изменения климата на тропические горные облачные леса». Обзоры наук о Земле . 55 (1): 73–106. Бибкод : 2001ESRv...55...73F. дои : 10.1016/S0012-8252(01)00056-3. ISSN  0012-8252.
  29. ^ Бласко, Ф.; Уитмор, штат Техас; Герс, К. (2000). «Рамка для всемирного сравнения типов тропической древесной растительности» (PDF) . Биологическая консервация . 95 (2): 175–189. Бибкод : 2000BCons..95..175B. doi : 10.1016/S0006-3207(00)00032-X. Архивировано из оригинала (PDF) 23 марта 2012 года . Проверено 11 марта 2012 г.п. 178.
  30. ^ Грейс, Джон; Бернингер, Фрэнк; Надь, Ласло (2002). «Воздействие изменения климата на линию деревьев». Анналы ботаники . 90 (4): 537–544. doi : 10.1093/aob/mcf222. ПМК 4240388 . ПМИД  12324278. инжир. 1.
  31. ^ "Pinus mugo". База данных голосеменных растений . Проверено 5 февраля 2024 г.
  32. ^ Маккензи, Нил (2004). Почвы и ландшафты Австралии . п. 98.
  33. ↑ Голд, В. (28 января 2008 г.). «Конспекты лекций BIS258» (PDF) . Университет Вашингтона . Проверено 15 марта 2009 г.
  34. ^ «Субальпийская экосистема». Национальный парк Роки-Маунтин . Служба национальных парков США.
  35. ^ "Луга Туолумне и дорога Тиога" . Йосемитский национальный парк . Служба национальных парков США . Проверено 5 февраля 2024 г.
  36. ^ Всеобщее достояние  Эта статья включает общедоступные материалы Grassland Habitat Group (PDF) . Бюро землеустройства . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2008 года.
  37. ^ ab Всеобщее достояние Эта статья включает общедоступные материалы из «Экосистемы альпийской тундры». Национальный парк Роки Маунтин . Служба национальных парков .
  38. ^ Каппен, Людгер (1993). Деятельность растений под снегом и льдом, особенно лишайников . Циркумполярные экосистемы зимой II. Арктический . Том. 46, нет. 4. С. 297–302. JSTOR  40511430.
  39. ^ Уайтсел, Тодд (2006). «Лишайники: две жизни в одной» (PDF) . Волонтер охраны природы Миннесоты .

Внешние ссылки