Экология Северных Каскадных гор в значительной степени зависит от большой высоты и эффекта дождевой тени горного хребта. Северные Каскадные горы — это часть Каскадного хребта от южного рукава реки Сноквалми в Вашингтоне , США, до слияния рек Томпсон и Фрейзер в Британской Колумбии , Канада , где хребет официально называется Каскадными горами, но обычно его называют Канадскими каскадами. Экорегион Северных Каскадных гор — это экорегион уровня III в системе классификации Комиссии по экологическому сотрудничеству . [1]
Рельеф Северных Каскадных гор состоит из высоких, суровых гор. Он содержит самую большую концентрацию активных альпийских ледников в смежных Соединенных Штатах и имеет множество климатических зон. Сухой континентальный климат наблюдается на востоке, а мягкие, морские , условия тропических лесов встречаются на западе. Он залегает под осадочными и метаморфическими породами в отличие от соседних Каскадных гор, которые состоят из вулканических пород. [2]
Северные Каскады отличаются разнообразием видов растений и животных. [3] Здесь произрастает более 1630 видов сосудистых растений . [4] В этом районе обитает ряд крупных хищников, включая белоголовых орланов , волков , медведей гризли , горных львов и черных медведей . [3] В этом районе обитает не менее 75 видов млекопитающих и 200 видов птиц, которые либо пролетают через Северные Каскады, либо используют их в качестве места размножения. На западной стороне Каскадов также обитает 11 видов рыб. [3] Примерами видов земноводных, встречающихся в Северных Каскадах, являются западная жаба ( Bufo boreas ) и тритон с грубой кожей ( Taricha granulosa ). [5]
Экологию области можно понять, проследив линию с запада на восток в южном конце Северных Каскадных гор, примерно на 47,5 градусах северной широты. Поскольку линия проходит через хребет Каскадных гор, она проходит через ряд экорегионов, сначала становясь выше и холоднее, затем теплее, но суше. Каждый из этих компонентов экорегионов может быть описан либо видом деревьев- индикаторов , либо отсутствием деревьев: западный тсуга , тихоокеанская белая пихта , субальпийский горный тсуга , альпийский , субальпийская пихта и большая пихта / пихта Дугласа . [6]
Экорегион западной тсуги ютится на более низких возвышенностях западной стороны Северных Каскадных гор. Западная тсуга встречается на высоте от уровня моря до 2500 футов (800 м) над уровнем моря. [6] В пустыне Альпийских озер этот экорегион можно найти на более низких высотах около 1000–2000 футов (300–600 м) [7] Среднегодовая температура составляет 47 °F (8 °C), а количество осадков в год составляет от 70 до 300 сантиметров (30–120 дюймов). [6] Этот экорегион подтверждается густыми зарослями западной тсуги , пихты Дугласа , западного красного кедра и красной ольхи . [7] Нижний ярус в основном состоит из салала , орешника , лососевой ягоды , дьявольского клуба и орегонского винограда . [7] Тсуга западная ( Tsuga heterophylla ) — чрезвычайно теневыносливое дерево, и его сеянцы и молодые деревца часто можно найти в нижних ярусах лесных почв. [6] Он предпочитает влажные умеренные условия. По мере того, как условия становятся суше и холоднее, они чувствуют себя хуже. [6] Тсуга западная может достигать более 200 футов (60 м) в высоту и диаметра от 3 до 4 футов (от 0,9 до 1,2 м). [6] Их можно узнать по их свисающему лидеру на вершине дерева. [6] Нередко можно увидеть тсугу западную, растущую в ряд на кормовом бревне. [6] Экорегион западной тсуги предлагает изобилие жизни. В их нижних ярусах пасутся чернохвостые олени . [6 ] В этих низкорасположенных лесах также можно встретить лис, койотов, пум и различных травоядных млекопитающих и птиц. [6]
Леса средней высоты в Северных Каскадах с высотой от 2000 до 4300 футов (от 600 до 1300 м) — это экорегион пихты серебристой. [6] Экорегион пихты серебристой охватывает большую часть долин в районе Альпийских озер. Среднегодовая температура в этом экорегионе составляет 42 °F (6 °C), а среднее количество осадков в сантиметрах составляет от 220 до 280 сантиметров (от 87 до 110 дюймов). [8] Типичные горные леса в этом экорегионе состоят из тихоокеанской пихты серебристой , а также из пихты благородной , пихты Дугласа и желтого кедра Аляски . [6] [8] Грубые древесные остатки очень характерны для экорегиона пихты серебристой, обеспечивая микросайты для организмов. Зона пихты серебристой находится в некоторых из самых крутых участков рельефа, и обильные снегопады часто приводят к образованию лавинных оврагов. [6] В каждом крупном водосборном бассейне вдоль западных склонов Каскадных гор имеются свидетельства схода лавин, разделяющих лесную растительность с нелесной растительностью. [6] Эти овраги обеспечивают места нового сукцессионного роста по мере того, как они снова движутся к хвойному лесу. [6] Из-за густых лесов экорегиона пихты серебристой это была предпочтительная территория для коммерческой вырубки леса до обозначения территорий как диких.
Пихта тихоокеанская ( Abies amabilis ) чрезвычайно терпима к тени и не так хорошо переносит засуху или более высокие температуры. [9] Она может вырасти до 180 футов (55 м) в высоту и достигать 3–5 футов (0,9–1,5 м) в диаметре. [6] Сообщества подлеска пихты тихоокеанской могут различаться в зависимости от доступности влаги. [6] Обычные кустарники подлеска включают в себя клен виноградный , салал , виноград Каскад Орегон , чернику , горную чернику , дьявольский клуб и чернику дурака . [6] Обычные травы подлеска включают в себя медвежью траву , двойной цветок , зипсева , карликовый кизил или ягода гроздья , лилия, стелющаяся ежевика , низкая ложная печать Соломона , пенный цветок , триллиум , дубовый папоротник и дамский папоротник . [6] Микроклимат подлеска смягчается пологом леса, в результате чего условия летом становятся прохладнее и влажнее, а зимой теплее. [9] Саженцы и молодые деревца тихоокеанской пихты часто растут под собственным пологом или под пологом смешанного леса. [6] Вдоль ручьев в этом экорегионе разрывы в лесу заменяются горной ольхой , ивой и кленовым листом , а также такими травами, как камнеломка , кипрей желтый , обезьяньи цветы и колокольчики . [6] Горную ольху и кленовый лист можно также найти вокруг озерных краев и в районах плоских или пологих склонов, болот или болотных местообитаний. [6] Примеры лесов тихоокеанской пихты можно найти в бассейне Содружества и районах Сноу-Лейк в пустыне Альпийских озер. [6]
Поднимаясь по высоте от экорегиона пихты серебристой, между 4000 и 5400 футов (1200 и 1600 м) на западной стороне Каскадного хребта, экорегион смещается в субальпийский горный экорегион тсуглы. [6] Этот экорегион имеет более холодную среднегодовую температуру 39 °F (4 °C) со средним годовым количеством осадков от 160 до 280 сантиметров (60 и 110 дюймов). [8] Этот экорегион состоит из горных лесов тсуглы, субальпийских лугов , ручьев, озер, водно-болотных угодий и лавинных оврагов, создающих отчетливые узоры новой сукцессии. [8] В нижних частях этого экорегиона сплошные сомкнутые полога леса, в то время как в более высоких частях можно увидеть мозаику лугов с участками лесов горной тсуглы. [8] Горные леса тсуги состоят из горной тсуги, субальпийской пихты , желтого кедра Аляски и тихоокеанской белой пихты . [8] Альпийские и субальпийские районы Вашингтона составляют около 4,4% от общей площади его земель. [10]
Продвигаясь вверх от градиента экорегионов пихты белой и горной, горная тсуга ( Tsuga mertensiana ) имеет тенденцию становиться доминирующим хвойным деревом, хотя она может содоминировать с кедром Аляски и пихтой тихоокеанской. Деревья горной тсуги живут до 1000 лет: дольше, чем пихта тихоокеанская. Деревья в возрасте от 500 до 700 лет могут быть высотой от 100 до 125 футов (от 30 до 40 м). [6] Шишки тсуги имеют длину около 2–3 дюймов (5–8 см) и развиваются на концах ветвей. [6] Эти хвойные деревья легко отличить от других по их плотным серовато-зеленым иглам. [6] По словам Франклина и Дирнесса, в нижнем ярусе, где содоминируют горная тсуга и пихта тихоокеанская, доминирует высокая горная голубика ; Там, где доминирует аляскинский кедр, в подлеске преобладает густой коллаж из рододендрона , черники и рябины . [6]
На более высоких границах субальпийской экосистемы, где абиотические условия более напряженные, деревья сгруппированы вместе в пятнистые острова. Деревья в этой области можно узнать по форме круммхольца . Деревья этой верхней границы приобретут вид флага с ветвями, простирающимися с одной стороны, что указывает на преобладающее направление ветра. Высота юбки деревьев указывает на высоту снежного покрова, где ветви, как правило, не растут. [6] Существуют различные причины, по которым эти деревья принимают такую форму. Сильные ветры в сочетании с частицами льда вызовут истирание, стирающее восковую кутикулу с одной стороны дерева, создавая повреждения, которые будут препятствовать формированию и росту ветвей. [6] Кроме того, ветер вызовет высыхание и испарение в хвое, что приведет к отмиранию ветвей с этой стороны деревьев.
Среди островных участков деревьев в верхних границах разбросаны парковые зоны с эффектными лугами. Такие события, как пожары, лавины, сход снега и изменение климата, делают границы этих территорий и баланс деревьев и лугов динамичными. [10] Лесные острова обычно состоят из горной тсуги, субальпийской пихты и аляскинского кедра. [6] Часто наблюдаются вторжения деревьев в луговые районы, и это достигло пика в 1930-х годах из-за значительного потепления. [6] Вторжения деревьев на луга также могут происходить с нарушениями.
Красота лугов очень популярна среди туристов. Дикие цветы, которые встречаются в этом экорегионе, это тигровая лилия , ледниковая лилия , бисерная лилия, королевская чаша, водосбор , астра , триллиум , вечноцветущий жемчужный , валериана , калужница , падающая звезда , пенстемон , мытник , горечавка горная болотная , цветок обезьяны , аконит , колокольчик , колокольчик , кровоточащее сердце , левизия Твиди , бальзамин , дикие орхидеи и многое другое. [11] Полевые цветы находятся на пике своего развития на лугах и вдоль ручьев с середины июля до середины августа. [11] Парковые зоны экорегиона Горная Тсуга черпают свои отличительные черты из климата и рельефа. [6]
Два доминирующих типа растительности этого горного региона, леса и луга, имеют очень четкие различия в своих микроклиматах . Количество солнечной радиации и воздействия ультрафиолета может существенно варьироваться в наших северных широтах в значительной степени в зависимости от времени суток, уклона, сезона, облачности и растительности. [6] Температура регулируется в соответствии с этой солнечной радиацией и воздействием. Парковые зоны этого горного региона имеют гораздо больший диапазон температур по сравнению с лесами тсуги. [6] Диапазон может достигать 50 °F (28 °C), в то время как диапазон в лесах редко превышает 20 °F (11 °C). [6] Это связано с пологом деревьев, создающим гораздо более защищенную среду по сравнению с открытыми лугами. Кроме того, температура почвы напрямую влияет на биологическую активность, воздействуя на почвенные организмы и корневые системы. [6] Ежедневные и сезонные изменения температуры сильно влияют на потерю и прирост тепла почвой. [6] Однако снежный покров действует как изолирующий буфер против изменения температуры в почве. [6] Горные леса тсуги являются самыми влажными и холодными из лесных зон Каскадных гор. [6]
В богатстве этого региона многие виды животных проходят через эту зону по крайней мере один сезон в году, такие как горный козел , чернохвостый олень , американский черный медведь , лось , пума и многие виды птиц. [6] Только свистящий седой сурок ограничен альпийскими и субальпийскими районами. [6] Помимо богатства млекопитающих, существует богатство насекомых, которые являются неотъемлемой частью обилия видов цветковых растений в этой области. [6] Другим важным опылителем в этой области является колибри . [6] Еще многое предстоит исследовать и открыть, чтобы лучше понять взаимодействие видов и зависимость как в альпийских, так и в субальпийских экосистемах.
Альпийский экорегион составляет большую часть Северных Каскадных гор. Альпийские районы, такие как этот, изрезаны скалистыми хребтами, снежными полями , частично покрытыми растительностью ландшафтами и находятся выше естественной границы леса . [10] Линия леса в заповеднике Альпийские озера находится примерно на высоте 6000 футов (1800 м). [7] Среднегодовая температура составляет 37,5 °F (3 °C), а среднегодовое количество осадков составляет всего 46 сантиметров (18 дюймов). [8] Эти условия, а также ветры и ледяные бури неблагоприятны для деревьев. Из-за экстремальных температур и малого количества осадков здесь мало видов растений по сравнению с экосистемами на более низких высотах, и они проще по структуре. [7] Однако осадки или их отсутствие являются более важным ограничивающим фактором, чем температура. [7] Как растения, так и животные приспособились разными способами, чтобы справиться с этой сложной средой.
Эта высокогорная среда обитания с сильными ветрами, продолжительным снежным покровом, крутым рельефом, высокой изменчивостью температур и интенсивным УФ-излучением приводит к особой адаптации видов . [10] Альпийские регионы, как правило, имеют гипоксические условия, которые приводят к дополнительным расходам энергии для организмов. [10] Увеличение высоты обычно приводит к сокращению сезона размножения у животных, как это имеет место в альпийских экосистемах в Северных Каскадах. В дополнение к сокращению сезона размножения диким животным часто требуется сезонное перемещение на разные высоты, чтобы найти адекватную пищу и среду обитания. [10] Однако такие виды, как белохвостая куропатка , седые сурки и пищухи остаются на высоких высотах Каскадов круглый год, оставляя только пятнистую и разбросанную альпийскую растительность. Большинство видов в какой-то момент своей жизненной истории переместятся на более низкие высоты. Такие адаптации, как оцепенение у колибри, способность горных козлов и койотов маскироваться под ландшафт, образование дополнительных жировых отложений у животных и способность хищных птиц эффективно передвигаться при сильном ветре, иллюстрируют лишь некоторые из способов, с помощью которых виды могут справляться с высокогорными условиями. [10] Белохвостая куропатка имеет адаптацию, изменяющую свое оперение с белого зимой на коричневое летом, чтобы маскироваться. [10] Многие виды на возвышенностях производят меньше потомства, чем на более низких высотах, но тратят больше времени на воспитание своих детенышей. [10]
В то время как альпийские экосистемы предоставляют сложные абиотические условия для видов, у видов животных есть преимущества в адаптации к этим территориям. Зимой, когда есть обширный снежный покров, также дуют сильные ветры, которые обнажают травянистые стебли и семена, которыми животные могут питаться. [10] Насекомые, которых поднимают с более низких высот, весной приземляются на снежные пласты, предлагая много пищи для птиц и других млекопитающих, которые размножаются в альпийских районах. [10] Когда тают снежные поля, это создает градиент фенологии растений , который обеспечивает появление растительности в течение определенного периода времени для травоядных животных, чтобы питаться и мигрировать вдоль этой линии. Считается, что весеннее кормление имеет решающее значение для размножения ряда видов, таких как горный козел. [10] Распускание листьев и плодоношение в конце лета за краями снежных полей также дают пищу животным, которые зависят от этой области. [10] Черные медведи , певчие птицы и сурки в Северных каскадах и Альпийских озерах могут найти укрытие в пышной растительности в лавинных желобах, прилегающих к субальпийским лесам. [10] Похоже, также есть доказательства того, что на этих высоких альпийских высотах наблюдается более низкий уровень паразитизма и болезней, что дает еще одно преимущество альпийским видам. Альпийский тетерев является одним из примеров альпийского животного, у которого мало кровяных инфекций или кишечных паразитов. [10] Другие виды животных в летние месяцы мигрируют в более высокие альпийские высоты, чтобы избежать насекомых и добывать корм на лугах. [10]
Экорегион субальпийской пихты, спускающийся вниз по восточной стороне Каскадного хребта, достигает высот от 4200 до 6000 футов (от 1300 до 1800 м). [8] В этой области такая же среднегодовая температура 39 °F (4 °C), как и в экорегионе горной тсуги, но значительно более низкое годовое количество осадков — от 100 до 150 сантиметров (от 40 до 60 дюймов), причем гораздо большая часть выпадает в виде снега, а не дождя. [8] Экосистемы в этом экорегионе — это субальпийские пихтовые леса, субальпийские луга , лавинные овраги и пресноводные водно-болотные угодья, ручьи и озера. [8]
Субальпийские пихтовые леса в Северных Каскадах включают пихту Дугласа , ель Энгельмана , субальпийскую лиственницу и сосну белокорую . [8] Ель Энгельмана и субальпийская пихта обычно встречаются вместе. На более высоких границах этого экорегиона субальпийская пихта принимает форму криволесья . Экорегион субальпийской пихты характеризуется участками леса и лугов в верхнем диапазоне, аналогично экорегиону горной тсуги. [7]
Спускаясь по восточной стороне Каскадного хребта, вы увидите экорегион Grand Fir / Coast Douglas-fir с очень разнообразным лесом. В этом лесу произрастают самые разнообразные деревья лесных экорегионов штата Вашингтон, в том числе grand fir, Douglas fir, Engelmann spruce , subalpine fir , ponderosa pine , lodgepole pine , western white pine , whitebark pine , western larch и subalpine larch . В этом экорегионе среднегодовая температура составляет 46 °F (8 °C), а количество осадков составляет от 60 до 110 сантиметров (24 и 43 дюйма) в год. [8] Диапазон высот этого экорегиона составляет от 2000 до 5000 футов (от 600 до 1500 м). [8]
В верхних областях этого экорегиона доминирующими хвойными являются горная тсуга и субальпийская пихта, а на нижней границе доминируют пихта великая и береговая пихта Дугласа . [7] В этом экорегионе существует разнообразная растительность подлеска, которая включает в себя сосновую траву , осоку лосиную , осоки , низкие кустарники, клен виноградный , ольху белую и чернику . [7] Этот разнообразный ландшафт является средой обитания для многих видов, включая травоядных, таких как олени , лоси , черные медведи , травоядных и различных птиц.
Разнообразие рептилий , амфибий , млекопитающих , птиц и членистоногих встречается в Северных Каскадах. Небольшое количество медведей гризли ( Ursus arctos horribilis ) обитает на крайнем севере Каскадных гор, недалеко от границы Канады и США . [12] В 2008 году в округе Оканоган было подтверждено наличие стаи волков , что стало первой такой стаей в штате Вашингтон с 1930-х годов. [13] Другие виды хищников включают горных львов , черных медведей , [3] рыболовов и росомах . [14]
В этом ареале обитает более 75 видов млекопитающих, включая горного козла , который обитает в высокогорной тундре. [3] Виды птиц включают белоголового орлана , скопу и утку-арлекина . [14] Примерами земноводных, встречающихся в Северных Каскадах, являются западная жаба , Bufo boreas , и тритон с грубой кожей , Taricha granulosa . [5] Необычной особенностью популяций тритона с грубой кожей является то, что примерно девяносто процентов взрослой популяции являются многожаберными . [15]
