stringtranslate.com

Горные экосистемы

Субальпийское озеро в Каскадных горах , штат Вашингтон , США.

Горные экосистемы находятся на склонах гор . Альпийский климат в этих регионах сильно влияет на экосистему , поскольку температура падает с увеличением высоты , что приводит к стратификации экосистемы. Эта стратификация является решающим фактором в формировании растительного сообщества, биоразнообразия, метаболических процессов и динамики экосистемы для горных экосистем. [1] Густые горные леса распространены на умеренных высотах из-за умеренных температур и большого количества осадков. На более высоких высотах климат более суровый, с более низкими температурами и более сильными ветрами, что препятствует росту деревьев и заставляет растительное сообщество переходить к горным лугам и кустарникам или альпийской тундре . Из-за уникальных климатических условий горных экосистем они содержат повышенное количество эндемичных видов. Горные экосистемы также демонстрируют различия в экосистемных услугах , которые включают хранение углерода и водоснабжение. [2]

Зоны жизни

Лес горной 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 100 метров в гору 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 формированию зон жизни : полос схожих экосистем на схожих высотах. [5]

Одной из типичных зон жизни в горах является горный лес: на умеренных высотах осадки и умеренный климат способствуют росту густых лесов. Холдридж определяет климат горного леса как имеющий 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 °F). [5] Выше высоты горного леса деревья в субальпийской зоне редеют, становятся искривленными криволесьем 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 субальпийской зоны составляет от 3 до 6 °C (от 37 до 43 °F). [5]

Выше линии деревьев экосистема называется альпийской зоной или альпийской тундрой , в которой 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, включая многолетние травы , осоки , разнотравье , подушечные растения , мхи и лишайники . [6] Альпийские растения должны адаптироваться к суровым условиям альпийской среды, которые включают низкие температуры, сухость, ультрафиолетовое излучение и короткий вегетационный период. Альпийские растения демонстрируют такие адаптации, как розеточные структуры, восковые поверхности и мохнатые 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 в течение 30 миллионов лет. [7]

Климаты с биотемпературой ниже 1,5 °C (35 °F) обычно состоят исключительно из камня и льда. [5]

Горные леса

Каньон Ваймеа на Гавайях известен своей горной растительностью .

Горные леса встречаются между предгорной зоной и субальпийской зоной . Высота, на которой одна среда обитания сменяется другой, варьируется по всему миру, особенно в зависимости от широты . Верхняя граница горных лесов, линия деревьев , часто отмечается изменением в сторону более выносливых видов, которые встречаются в менее густых насаждениях. [8] Например, в Сьерра-Неваде в Калифорнии горный лес имеет густые насаждения сосны скрученной широкохвойной и красной пихты , в то время как субальпийская зона Сьерра-Невады содержит редкие насаждения сосны белокорой . [9]

Нижняя граница горной зоны может быть «нижней границей леса», которая отделяет горный лес от более сухой степи или пустынного региона. [8]

Горные леса отличаются от равнинных лесов в той же области. [10] Климат горных лесов холоднее, чем равнинный климат 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] На изолированных горах горные леса, окруженные безлесными сухими регионами, представляют собой типичные экосистемы « небесных островов ». [12]

Умеренный климат

Горные леса в умеренном климате обычно являются одним из умеренных хвойных лесов или умеренных широколиственных и смешанных лесов , типов лесов, которые хорошо известны в Европе и северо-восточной части Северной Америки . Горные леса за пределами Европы, как правило, более богаты видами, поскольку Европа во время плейстоцена предлагала убежища от ледников меньшей площади. [13]

Умеренный горный лес в Баварии , Германия

Горные леса в умеренном климате встречаются в Европе ( Альпы , Карпаты и другие ), [14] в Северной Америке (например, Аппалачи , Скалистые горы , Каскадные горы и Сьерра-Невада ), [15] в Южной Америке , [16] в Новой Зеландии , [17] и в Гималаях .

Прогнозируется, что изменение климата повлияет на умеренные горные леса. Например, на северо-западе Тихого океана в Северной Америке изменение климата может вызвать «потенциальное уменьшение снежного покрова, более высокие уровни эвапотранспирации, увеличение летней засухи», что негативно скажется на горных водно-болотных угодьях. [18]

средиземноморский климат

Иранский дубовый кустарник в горах Загрос

Горные леса в средиземноморском климате теплые и сухие, за исключением зимы, когда они относительно влажные и мягкие. Горные леса, расположенные в средиземноморском климате, известном как оро-средиземноморский, демонстрируют возвышающиеся деревья наряду с высокой биомассой. [19] Эти леса, как правило, представляют собой смешанные хвойные и широколиственные леса, с небольшим количеством видов хвойных. Сосна и можжевельник являются типичными деревьями, встречающимися в средиземноморских горных лесах. Широколиственные деревья демонстрируют большее разнообразие и часто являются вечнозелеными, например, вечнозеленый дуб . [ требуется ссылка ]

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

Субтропический и тропический климат

Тропический горный лес на высоте около 2000 м в Малайзии

В тропиках горные леса могут состоять из широколиственных лесов в дополнение к хвойным лесам . 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, в этом случае их также называют мшистыми лесами. Мшистые леса обычно развиваются на седловинах гор , где влага, приносимая оседающими облаками, удерживается более эффективно. [23] В зависимости от широты нижняя граница горных дождевых 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 изменение температуры, осадков и влажности, что вызовет нагрузку на тропические горные леса. Прогнозируемые предстоящие последствия изменения климата могут существенно повлиять на потерю биоразнообразия и могут привести к изменению ареала видов и динамики сообществ. Глобальные климатические модели предсказывают уменьшение облачности в будущем. Уменьшение облачности, возможно, уже влияет на облачный лес Монтеверде в Коста-Рике . [27] [28]

субальпийская зона

Субальпийская зона — это биотическая зона, расположенная 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 быть всего лишь 450 м (1480 футов). [30] Виды, которые встречаются в этой зоне, зависят от местоположения зоны на Земле; например, Pinus mugo (горная сосна) встречается в Европе , [31] снежная камедь встречается в Австралии, [32] а субальпийская лиственница , горный болиголов и субальпийская пихта встречаются на западе Северной Америки. [33]

Пихта субальпийская в национальном парке Маунт-Рейнир , штат Вашингтон, США

Деревья в субальпийской зоне часто становятся krummholz , то есть кривым деревом, низкорослым и скрученным по форме. На границе леса саженцы деревьев могут прорастать на подветренной стороне скал и расти только так высоко, как скала обеспечивает защиту от ветра. Дальнейший рост идет скорее горизонтально, чем вертикально, и дополнительное укоренение может происходить там, где ветви соприкасаются с почвой. Снежный покров может защищать деревья krummholz зимой, но ветви выше ветрозащиты или снежного покрова обычно уничтожаются. Хорошо укоренившиеся деревья krummholz могут иметь возраст от нескольких сотен до тысячи лет. [34]

Луга можно найти в субальпийской зоне. Луга Туолумне в Сьерра-Неваде , Калифорния , являются примером субальпийского луга. [35]

Примерами субальпийских зон по всему миру являются Французские Предальпы в Европе, субальпийские зоны Сьерра-Невада 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 около перевала Каскад

Альпийские луга и тундра лежат выше линии деревьев, в мире интенсивной радиации, ветра, холода, снега и льда. Как следствие, альпийская растительность находится близко к земле и состоит в основном из многолетних трав , осок и разнотравья . Однолетние растения редки в этой экосистеме и обычно имеют высоту всего несколько дюймов, со слабой корневой системой. [36] Другие распространенные формы жизни растений включают стелющиеся кустарники ; злаки, образующие дерновины ; и криптогамы , такие как бриофиты и лишайники . [6] : 280 

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, которые обеспечивают 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 производят плоды с семенами в течение нескольких недель лета. [37] Нецветущие лишайники цепляются за камни и почву. Их закрытые водорослевые клетки могут фотосинтезировать при температурах до −10 °C (14 °F), [38] а внешние грибковые слои могут поглощать больше воды, чем их собственный вес. [39]

Альпийское болото в Швейцарских Альпах

Адаптации для выживания в условиях иссушающих ветров и холода могут заставить растительность тундры казаться очень выносливой, но в некоторых отношениях тундра очень хрупкая. Повторяющиеся шаги часто уничтожают растения тундры, оставляя обнаженную почву, которую сдувает ветер, а восстановление может занять сотни лет. [37]

Альпийские луга образуются там, где отложения от выветривания горных пород создали почвы, достаточно хорошо развитые для поддержки трав и осоки. Альпийские луга достаточно распространены по всему миру, чтобы быть классифицированными как биом Всемирным фондом дикой природы . Биом, называемый « горные луга и кустарники », часто развивался как виртуальные острова, отделенные от других горных регионов более теплыми, низкорасположенными регионами, и часто являются домом для многих отличительных и эндемичных растений, которые эволюционировали в ответ на прохладный, влажный климат и обильный солнечный свет. [ необходима цитата ]

Альпийский пейзаж у подножия пика Мальовица , горы Рила , Болгария

Самые 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 на центральном нагорье Новой Гвинеи . Уникальной особенностью многих влажных тропических горных регионов является наличие гигантских розеточных растений из различных семейств растений, таких как Lobelia ( Афротропические ), Puya ( Неотропические ), Cyathea ( Новая Гвинея ) и Argyroxiphium ( Гавайи ). [ требуется ссылка ]

Там, где условия более сухие, можно найти горные луга, саванны и леса, такие как Эфиопское нагорье , и горные степи , такие как степи Тибетского нагорья . [ необходима ссылка ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мэр, Джордан Р.; Сандерс, Натан Дж.; Классен, Эме Т.; Барджетт, Ричард Д.; Клеман, Жан-Кристоф; Фахардо, Алекс; Лаворель, Сандра; Сандквист, Майя К.; Бан, Майкл; Чисхолм, Челси; Сьераад, Эллен (февраль 2017 г.). «Высота изменяет свойства экосистемы вдоль линий деревьев умеренного пояса во всем мире». Nature . 542 (7639): 91–95. Bibcode :2017Natur.542...91M. doi :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/eco.1932. ISSN  1936-0592. S2CID  134197371.
  3. ^ Гуди, Ричард М.; Уокер, Джеймс К. Г. (1972). «Атмосферные температуры» (PDF) . Атмосферы . Prentice-Hall. Архивировано (PDF) из оригинала 29 июля 2016 г.
  4. ^ Блит, С.; Грумбридж, Б.; Лысенко, И.; Майлз, Л.; Ньютон, А. (2002). "Горный дозор" (PDF) . Всемирный центр мониторинга охраны природы ЮНЕП, Кембридж, Великобритания. стр. 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 отношении картирования экосистем» (PDF) . Журнал биогеографии . 26 (5): 1025–1038. Bibcode :1999JBiog..26.1025L. doi :10.1046/j.1365-2699.1999.00329.x. S2CID  11733879.
  6. ^ ab Körner, Christian (2013). Жизнь альпийских растений: функциональная экология растений высокогорных экосистем . Берлин: Springer. 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 | AAAS . Получено 1 августа 2020 г. .
  8. ^ ab Price, Larry W. (1986). Горы и человек: исследование процесса и окружающей среды . Издательство Калифорнийского университета. стр. 271. ISBN 9780520058866. Получено 9 марта 2012 г.
  9. ^ Rundel, PW; DJ Parsons; DT Gordon (1977). «Горная и субальпийская растительность Сьерра-Невады и Каскадных хребтов». В Barbour , MG; Major, J. (ред.). Наземная растительность Калифорнии . Нью-Йорк, США: Wiley. стр. 559–599.
  10. ^ аб Надь, Ласло; Грабхерр, Георг (2009). Биология альпийских местообитаний . Издательство Оксфордского университета.
  11. ^ Перри, Дэвид А. (1994). Лесные экосистемы . JHU Press. стр. 49. ISBN 0-8018-4987-X. Получено 9 марта 2012 г.
  12. ^ Альберт, Джеймс С.; Рейс, Роберто Э. (2011). Историческая биогеография неотропических пресноводных рыб. Издательство Калифорнийского университета. стр. 311. ISBN 978-0-520-26868-5. Получено 9 марта 2012 г.
  13. ^ Хантли, Брайан (1993). «Богатство видов в лесах северо-умеренной зоны». Журнал биогеографии . 20 (2): 163–180. Bibcode : 1993JBiog..20..163H. doi : 10.2307/2845669. JSTOR  2845669.
  14. ^ "Европейско-средиземноморские горные смешанные леса". Всемирный фонд дикой природы . Архивировано из оригинала 15 февраля 2006 года.
  15. ^ Биллингс, У. Д. (1990). «Горные леса Северной Америки и их среда». Биология растений бассейна и хребта . Экологические исследования. Т. 80. Берлин, Гейдельберг: Springer. С. 47–86. doi :10.1007/978-3-642-74799-1_3. ISBN 978-3-642-74801-1.
  16. ^ Nagy, L; et al. (2023). «Южноамериканские горные экосистемы и глобальные изменения — пример интеграции теории и полевых наблюдений для моделирования поверхности суши и управления экосистемами». Plant Ecology & Diversity . 16 (1–2): 1–27. Bibcode : 2023PlEcD..16....1N. doi : 10.1080/17550874.2023.2196966 .
  17. ^ Доусон, Джон. Лесные лианы к снежным кочкам: история растений Новой Зеландии. Веллингтон: Victoria University Press.
  18. ^ Ли, Се-Йен; Райан, Морин Э.; Гамлет, Алан Ф.; Пален, Венди Дж.; Лоулер, Джошуа Дж.; Халабиски, Меган (2 сентября 2015 г.). «Проектирование гидрологических воздействий изменения климата на водно-болотные угодья гор». PLOS ONE . 10 (9): e0136385. Bibcode : 2015PLoSO..1036385L. doi : 10.1371/journal.pone.0136385 . ISSN  1932-6203. PMC 4557981. PMID 26331850  . 
  19. ^ Келли, Энн Э.; Гулден, Майкл Л. (апрель 2016 г.). «Горный средиземноморский климат поддерживает круглогодичный фотосинтез и высокую биомассу леса». Физиология деревьев . 36 (4): 459–468. doi : 10.1093/treephys/tpv131 . PMID  26764269.
  20. ^ Трейси, Дж. Г. (Джон Джеффри) (1982), Растительность влажного тропического региона Северного Квинсленда, стр. 34–38
  21. ^ Маллиган, М. (2011). «Моделирование протяженности и распределения облачных лесов и потери облачных лесов в тропиках с учетом приоритета сохранения». В Bruijnzeel, LA; Scatena, FN; Hamilton, LS (ред.). Тропические горные облачные леса: наука для сохранения и управления . Cambridge University Press. стр. 15–38. ISBN 978-0-521-76035-5. Получено 9 марта 2012 г.
  22. ^ Вебб, Лен (1 октября 1959 г.). «Физиогномическая классификация австралийских дождевых лесов». Журнал экологии . 47 (3). Британское экологическое общество: Журнал экологии. Т. 47, № 3, стр. 551–570: 551–570. Bibcode : 1959JEcol..47..551W. doi : 10.2307/2257290. JSTOR  2257290.
  23. ^ Кларк, CM (1997). Nepenthes of Borneo . Кота-Кинабалу: Natural History Publications (Борнео). стр. 29.
  24. ^ Bruijnzee, LA; Veneklaas, EJ (1998). «Климатические условия и продуктивность тропических горных лесов: туман еще не рассеялся». Экология . 79 (1): 3. doi :10.2307/176859. JSTOR  176859.
  25. ^ Loope, Lloyd L.; Giambelluca, Thomas W. (1998), Markham, Adam (ред.), «Уязвимость тропических лесов горных облаков островов к изменению климата, с особым акцентом на Восточном Мауи, Гавайи», Потенциальные воздействия изменения климата на экосистемы тропических лесов , Дордрехт: Springer Netherlands, стр. 363–377, doi :10.1007/978-94-017-2730-3_18, ISBN 978-94-017-2730-3, получено 20 февраля 2021 г.
  26. ^ Sukumar, R.; Suresh, HS; Ramesh, R. (1995). «Изменение климата и его влияние на тропические горные экосистемы Южной Индии». Журнал биогеографии . 22 (2/3): 533–536. Bibcode : 1995JBiog..22..533S. doi : 10.2307/2845951. ISSN  0305-0270. JSTOR  2845951.
  27. ^ Кармалькар, А. В.; Брэдли, Р. С.; Диас, Х. Ф. (2008). «Сценарий изменения климата для горных лесов Коста-Рики». Geophysical Research Letters . 35 (11): L11702. Bibcode : 2008GeoRL..3511702K. doi : 10.1029/2008GL033940 . ISSN  1944-8007.
  28. ^ Фостер, Пру (1 октября 2001 г.). «Потенциальные негативные последствия глобального изменения климата для тропических горных облачных лесов». Earth-Science Reviews . 55 (1): 73–106. Bibcode : 2001ESRv...55...73F. doi : 10.1016/S0012-8252(01)00056-3. ISSN  0012-8252.
  29. ^ Blasco, F.; Whitmore, TC; Gers, C. (2000). "Структура для всемирного сравнения типов тропической древесной растительности" (PDF) . Biological Conservation . 95 (2): 175–189. Bibcode :2000BCons..95..175B. doi :10.1016/S0006-3207(00)00032-X. Архивировано из оригинала (PDF) 23 марта 2012 г. . Получено 11 марта 2012 г. .стр. 178.
  30. ^ Грейс, Джон; Бернингер, Фрэнк; Надь, Ласло (2002). «Влияние изменения климата на линию леса». Annals of Botany . 90 (4): 537–544. doi :10.1093/aob/mcf222. PMC 4240388. PMID  12324278 . рис. 1.
  31. ^ "Pinus mugo". База данных голосеменных растений . Получено 5 февраля 2024 г.
  32. ^ Маккензи, Нил (2004). Австралийские почвы и ландшафты . стр. 98.
  33. ^ Gold, W. (28 января 2008 г.). "BIS258 lecture notes" (PDF) . Вашингтонский университет . Получено 15 марта 2009 г.
  34. ^ "Субальпийская экосистема". Национальный парк Роки-Маунтин . Служба национальных парков США.
  35. ^ "Tuolumne Meadows and Tioga Road". Национальный парк Йосемити . Служба национальных парков США . Получено 5 февраля 2024 г.
  36. ^ Общественное достояние  В этой статье использованы материалы, находящиеся в открытом доступе, из Grassland Habitat Group (PDF) . Бюро по управлению земельными ресурсами . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2008 г.
  37. ^ ab Общественное достояние В этой статье использованы материалы из общедоступного источника «Экосистема альпийской тундры». Национальный парк Роки-Маунтин . Служба национальных парков .
  38. ^ Каппен, Людгер (1993). Активность растений под снегом и льдом, с особым акцентом на лишайники . Циркумполярные экосистемы зимой II. Арктика . Т. 46, № 4. С. 297–302. JSTOR  40511430.
  39. ^ Уайтсел, Тодд (2006). «Лишайники: две жизни в одной» (PDF) . Волонтер по охране природы Миннесоты .

Внешние ссылки