Около 1702 видов растений обитают в арктической тундре , включая цветковые растения , короткие кустарники, травы, злаки и мхи . Эти растения приспособлены к коротким, холодным вегетационным периодам. [1] Они обладают способностью выдерживать чрезвычайно низкие температуры зимой (зимостойкость), а также расти и размножаться в летних условиях, которые весьма ограничены.
По состоянию на 2005 год арктическая растительность покрывала приблизительно 5 × 10 6 км 2 (1,9 × 10 6 кв. миль) суши. [2] Площадь арктической растительности сократилась приблизительно на 1,4 × 10 6 км 2 (0,54 × 10 6 кв. миль) с 1980 по 2000 год, с соответствующим увеличением бореальных лесов (тайги). [3] Это сокращение связано с потеплением Арктики из-за изменения климата . [3] [4]^^^^
Адаптации
Арктические растения имеют ряд приспособлений к сжатому вегетационному периоду и низким температурам:
Они быстро начинают расти весной, цветут и дают семена гораздо раньше, чем растения, растущие в более теплых условиях.
Пик их метаболизма приходится на гораздо более низкую температуру, чем у растений с юга, но он длится только короткий вегетационный период. [5]
Некоторые арктические растения растут близко к земле, как подушкообразные растения , которые удерживают растения близко к теплой почве и защищают нежный центральный растущий побег.
Арктические растения ограничивают свою высоту ниже уровня снега. Растения, которые выступают над снегом, подвержены сильным ветрам, снежным бурям и поедаются карибу , овцебыками или куропатками .
Арктические растения могут выживать при очень низких температурах из-за высокой концентрации растворимых углеводов , таких как раффиноза . [5]
Мхи и лишайники распространены в Арктике. Эти организмы обладают способностью останавливать рост в любое время и быстро возобновлять его при улучшении условий. Они даже могут выживать, будучи покрытыми снегом и льдом в течение года. [6]
Влияние климата
Арктическая растительность в значительной степени контролируется средней температурой в июле, самом теплом месяце. Арктическая растительность встречается в климате тундры , где деревья не могут расти. Климат тундры имеет две границы: снеговую линию , где на земле круглый год лежат снег и лед, и линию деревьев , где климат становится достаточно теплым для роста деревьев. [7] Снеговая линия возникает, когда все среднемесячные температуры ниже 0 °C (32 °F). Формула, используемая для линии деревьев, со временем изменилась: согласно классификации климата Кеппен , линия деревьев возникает, когда температура июля составляет 10 °C (50 °F). [7] Отто Норденшельд предположил, что самый теплый месяц должен быть при 9-0,1 T по Цельсию, где T — температура самого холодного месяца. В 1947 году Холдридж предложил вычислить среднее значение всех месяцев, средняя температура которых выше нуля: линия деревьев возникнет, когда эта средняя температура составит 3 °C (37 °F). [8]
Арктический вереск ( Cassiope tetragona ) распространен, когда средняя температура июля составляет около 6 °C (43 °F). [9]
Средняя температура июля близка к 0 °C (32 °F) в самых холодных районах, где может расти арктическая растительность. При таких температурах растения находятся на пределе своего метаболизма, и небольшие различия в общем количестве летнего тепла приводят к большим различиям в количестве энергии, доступной для поддержания, роста и воспроизводства. По мере продвижения с севера на юг размер, горизонтальное покрытие, обилие, производительность и разнообразие растений увеличиваются: [10] [9] [11]
При температуре от 3 до 5 °C (от 37 до 41 °F) древесные растения растут как стелющиеся карликовые кустарники . Примерами являются Dryas sp. и Salix arctica .
При температуре от 5 до 7 °C (от 41 до 45 °F) древесные растения вырастают в высоту до 15 см (5,9 дюйма). Примерами являются Arctous alpina и Cassiope tetragona .
При температуре от 7 до 9 °C (от 45 до 48 °F) древесные растения становятся прямостоячими карликовыми кустарниками высотой до 40 см (16 дюймов). Примерами являются Betula nana , Rhododendron tomentosum ( Ledum decumbens ), Vaccinium uliginosum .
При температуре от 9 до 12 °C (от 48 до 54 °F) древесные растения становятся низкими кустарниками, высотой до 2 м (6 футов 7 дюймов). Примерами являются Betula glandulosa и Salix glauca .
Граница леса наступает, когда средняя температура июля составляет приблизительно 10–12 °C (50–54 °F).
Поскольку небольшие изменения температуры влияют на выживание, рост и размножение арктических растений, эффекты местного микроклимата могут быть значительными. Растения, растущие низко над землей, могут создавать свой собственный микроклимат: когда температура воздуха у земли составляет −12 °C (10 °F), температура темного мха может быть 10 °C (50 °F). [12] Даже если местный микроклимат не может поддерживать температуру выше 0 °C (32 °F), некоторые арктические растения и цветы, такие как Chamaenerion latifolium , могут пережить мороз без повреждений. [12] Некоторые растения начинают расти под снежным покровом толщиной до 100 см (39 дюймов). [12]
Низкие температуры также косвенно влияют на арктическую растительность через воздействие на почву. Циклы таяния-замерзания вызывают морозное пучение , которое сильно нарушает почву и не позволяет растительным сообществам достичь экологического равновесия. [12] Дренаж оказывает большее влияние на местный видовой состав, чем местные изменения климата. [12]
Ветер — еще один климатический фактор, влияющий на растительность. Ветер может обрезать растительность, которая находится выше линии снега, и может разрушить даже подушечные растения , которые растут низко над землей. [12]
Ссылки
^ Сэвилл, ДБО (1972). Арктические адаптации растений . Исследовательский отдел, Министерство сельского хозяйства Канады. Монография № 6.
^ Уокер, Дональд А. и др. (2005). «Карта циркумполярной арктической растительности». Журнал «Наука о растительности » . 16 (3): 267–282. Bibcode : 2005JVegS..16..267W. doi : 10.1111/j.1654-1103.2005.tb02365.x.
^ ab Wang, Muyin; Overland, James (2004). «Обнаружение изменения климата в Арктике с использованием классификации климата Кёппена». Изменение климата . 67 (1): 43–62. Bibcode : 2004ClCh...67...43W. doi : 10.1007/s10584-004-4786-2. S2CID 153816797.
^ Пирсон, Ричард Г. и др. (2013). «Изменения в арктической растительности и связанные с ними обратные связи при изменении климата». Nature Climate Change . 3 (7): 673–677. Bibcode : 2013NatCC...3..673P. doi : 10.1038/nclimate1858.
^ abc Биллингс, WD; Муни, HA (1968). «Экология арктических и альпийских растений». Biological Reviews . 43 (4): 481–529. doi :10.1111/j.1469-185X.1968.tb00968.x. S2CID 85714370.
^ "Тундра – Растения – Адаптации". ThinkQuest.org. Архивировано из оригинала 1 мая 2007 г.
^ ab McKnight, Tom L; Hess, Darrel (2000). Физическая география: ландшафтная оценка . Верхняя Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall. стр. 235. ISBN9780130202635.
^ Джонс, Аллан. «Лекции и практические занятия по биоразнообразию». Университет Данди. Архивировано из оригинала 29-09-2007.
^ ab "Создание карты циркумполярной арктической растительности". Toolik-Arctic Geobotanical Atlas . Университет Аляски, Фэрбанкс . Получено 18 октября 2021 г.
^ "Карта циркумполярной арктической растительности". Toolik-Arctic Geobotanical Atlas . Университет Аляски, Фэрбанкс . Получено 18 октября 2021 г.
^ "Карта растительности арктической тундры Аляски". Toolik-Arctic Geobotanical Atlas . Университет Аляски, Фэрбанкс . Получено 18 октября 2021 г.
^ abcdef Bliss, LC (1962). «Адаптации арктических и альпийских растений к условиям окружающей среды». Arctic . 15 (2): 117–144. doi :10.14430/arctic3564. JSTOR 40506981.
