6.3: Наземні біоми
- Page ID
- 30101
Біоми Землі можуть бути як наземними, так і водними. Наземні біоми засновані на суші, тоді як водні біоми включають як океанічні, так і прісноводні біоми. Існує вісім основних наземних біомів: тропічні ліси, савани, субтропічні пустелі, чапарральні, помірні луки, помірні ліси, бореальні ліси та арктична тундра. Біоми відрізняються характерними температурами і кількістю опадів. Річні підсумки та коливання опадів впливають на види рослинності та тваринного життя, які можуть існувати в широких географічних регіонах. Зміна температури на добовій та сезонній основі також важлива для прогнозування географічного розподілу біома. Оскільки біом визначається кліматом, той самий біом може зустрічатися в географічно різних районах з подібним кліматом (Рисунок вище). Є також великі площі в Антарктиді, Гренландії та в гірських хребтах, які покриті постійними льодовиками і підтримують дуже мало життя. Власне кажучи, це не вважаються біомами і крім крайніх холодів, вони також часто є пустелями з дуже низькими опадами.
Тропічні тропічні ліси також називають тропічними вологими лісами. Цей біом зустрічається в екваторіальних областях (рис.\(\PageIndex{1}\)). Тропічні тропічні ліси - найрізноманітніший наземний біом. Це біорізноманіття досі значною мірою невідоме науці і знаходиться під надзвичайною загрозою насамперед через лісозаготівлю та вирубку лісів Тропічні тропічні ліси також були описані як аптека природи через потенціал нових препаратів, які значною мірою приховані в хімічних речовин, що виробляються величезною різноманітністю рослин, тварин та інших організмів. Для рослинності характерні рослини з розлогими корінням і широкими листям, які опадають протягом року, на відміну від дерев листяних лісів, які втрачають листя за один сезон. Ці ліси «вічнозелені», цілорічні.
Профілі температури та сонячного світла тропічних лісів стабільні порівняно з іншими наземними біомами, із середніми температурами від 20 o C до 34 o C (68 o F до 93 o F). Місячні температури відносно постійні в тропічних лісах, на відміну від лісів далі від екватора. Ця відсутність сезонності температури призводить до цілорічного росту рослин, а не сезонного зростання, що спостерігається в інших біомах. На відміну від інших екосистем, більш постійна добова кількість сонячного світла (11—12 годин на добу) забезпечує більше сонячного випромінювання, тим самим більш тривалий період часу для росту рослин.
Річна кількість опадів у тропічних лісах коливається від 250 см до більш ніж 450 см (8,2—14,8 футів) зі значними сезонними коливаннями. Тропічні ліси мають вологі місяці, в яких може бути більше 30 см (11—12 дюймів) опадів, а також сухі місяці, в яких випадає менше 10 см (3,5 дюйма) опадів. Однак найсухіший місяць тропічного лісу все ще може перевищувати річну кількість опадів деяких інших біомів, таких як пустелі.
Тропічні тропічні ліси мають високу чисту первинну продуктивність, оскільки річні температури та значення опадів підтримують швидкий ріст рослин (рисунок нижче). Однак велика кількість опадів швидко вимиває поживні речовини з ґрунтів цих лісів, які, як правило, мають мало поживних речовин. Тропічні ліси характеризуються вертикальним нашаруванням рослинності і формуванням чітких місць проживання тварин всередині кожного шару. На лісовій підстилці знаходиться розріджений шар рослин і гниючих рослинних речовин. Над цим знаходиться підлісок короткої чагарникової листя. Шар дерев підноситься над цим підставою і увінчаний закритим верхнім навісом - самим верхнім верхнім шаром гілок і листя. Через цей закритий верхній навіс з'являються деякі додаткові дерева. Ці шари забезпечують різноманітні та складні місця проживання для різноманітних рослин, тварин та інших організмів у тропічних вологих лісах. Багато видів тварин використовують різноманітність рослин і складну структуру тропічних вологих лісів для харчування і укриття. Деякі організми живуть на висоті декількох метрів над землею, рідко коли-небудь спускаючись на лісову підстилку.
Тропічні ліси - не єдиний лісовий біом в тропіках; є також тропічні сухі ліси, для яких характерний сухий сезон різної довжини. Ці ліси зазвичай відчувають втрату листя під час сухого сезону в тій чи іншій мірі. Втрата листя з більш високих дерев в посушливий сезон відкриває навіс і пропускає сонячне світло на лісову підстилку, що дозволяє рости густої кисті на рівні землі, яка відсутня в тропічних лісах. Великі тропічні сухі ліси зустрічаються в Африці (включаючи Мадагаскар), Індії, південній Мексиці та Південній Америці.
Савани - це луки з розкиданими деревами, і зустрічаються вони в Африці, Південній Америці, півночі Австралії (рис. Нижче). Савани - це спекотні тропічні райони з середньою температурою від 24 до C -29 o C (75 o F -84 o F) та річною кількістю опадів 51—127 см (20—50 дюймів). Савани мають великий посушливий сезон і, як наслідок, пожежі. В результаті, розкиданих в травах і черепах (трав'янистих квітучих рослин), які домінують в савані, дерев порівняно мало. Оскільки вогонь є важливим джерелом порушень цього біома, у рослин розвинулися добре розвинені кореневі системи, які дозволяють їм швидко знову проростати після пожежі.
Субтропічні пустелі існують від 15 o до 30 o північної та південної широти і зосереджені на Тропіку Рака та Тропіку Козерога (рисунок нижче). Пустелі часто розташовані на повітровій або бічній стороні гірських хребтів, які створюють тінь дощу після того, як переважаючі вітри скидають вміст води на горах. Це характерно для північноамериканських пустель, таких як пустелі Мохаве і Соноран. Пустелі в інших регіонах, таких як пустеля Сахара на півночі Африки або пустеля Наміб на південному заході Африки, сухі через високий тиск сухого повітря, що спускається в цих широтах. Субтропічні пустелі дуже сухі; випаровування зазвичай перевищує опади. Субтропічні спекотні пустелі можуть мати денну температуру поверхні ґрунту вище 60° C (140 o F) і нічні температури, що наближаються до 0 o C (32 o F). Температура падає досі, оскільки в повітрі мало водяної пари, щоб запобігти радіаційному охолодженню поверхні землі. Субтропічні пустелі характеризуються низькими річними опадами менше 30 см (12 дюймів) з невеликими місячними коливаннями та відсутністю передбачуваності опадів. Деякі роки можуть отримувати крихітні кількості опадів, тоді як інші отримують більше. У деяких випадках річна кількість опадів може становити лише 2 см (0,8 дюйма) в субтропічних пустель, розташованих в центральній Австралії («глибинка») та північній Африці.
Низьке видове різноманіття цього біома тісно пов'язане з його низькими і непередбачуваними опадами. Незважаючи на відносно низьку різноманітність, пустельні види виявляють захоплюючі пристосування до суворості свого середовища. Дуже сухим пустелям не вистачає багаторічної рослинності, яка живе від року до наступного; натомість багато рослин є однорічними рослинами, які швидко ростуть і розмножуються, коли трапляються опади, потім вони гинуть. Багаторічні рослини в пустель характеризуються пристосуваннями, що зберігають воду: глибоке коріння, зменшене листя та стебла, що зберігають воду (рисунок нижче). Насіннєві рослини в пустелі дають насіння, які можуть довго лежати в стані спокою між дощами. Більшість тваринного життя в субтропічних пустель пристосувалися до нічного життя, проводячи спекотні денні години під землею. Пустеля Наміб є найстарішою на планеті і, ймовірно, була сухою вже більше 55 мільйонів років. Він підтримує ряд ендемічних видів (види зустрічаються тільки там) через цей великий вік. Наприклад, незвичайний голонасперм Welwitschia mirabilis є єдиним збереженим видом цілого порядку рослин. Існує також п'ять видів плазунів, які вважаються ендеміком Наміб.
Крім субтропічних пустель є холодні пустелі, які відчувають морозну температуру взимку і будь-які опади бувають у вигляді снігопаду. Найбільшими з цих пустель є пустеля Гобі на півночі Китаю і на півдні Монголії, пустеля Таклімакан на заході Китаю, пустеля Туркестан і пустеля Великого басейну США.
Чапаррал також називають скрабовим лісом і зустрічається в Каліфорнії, вздовж Середземного моря, і вздовж південного узбережжя Австралії (рис. Нижче). Річна кількість опадів у цьому біомі коливається від 65 см до 75 см (25,6—29,5 дюйма), а більшість опадів випадає взимку. Літо дуже сухе, і багато чапарральних рослин в літній час дрімають. У чапарральній рослинності переважають чагарники і пристосована до періодичних пожеж, при цьому деякі рослини виробляють насіння, які проростають лише після гарячого вогню. Зола, що залишилася після пожежі, багата поживними речовинами, такими як азот, які удобрюють ґрунт і сприяють відростанню рослин. Пожежа є природною частиною утримання цього біома і часто загрожує життю людини в цьому біомі в США (рис.).
Помірні луки зустрічаються по всій Центральній Північній Америці, де вони також відомі як прерії, і в Євразії, де вони відомі як степи (рисунок нижче). Помірні луки мають виражені річні коливання температури з жарким літом і холодною зимою. Річна зміна температури дає конкретні вегетаційні періоди для рослин. Ріст рослин можливий, коли температура досить тепла для підтримки росту рослин, що відбувається навесні, влітку та восени.
Річні опади коливаються від 25,4 см до 88,9 см (10—35 дюймів). Помірні луки мають мало дерев, за винятком тих, що ростуть вздовж річок або струмків. Домінуюча рослинність, як правило, складається з трав. Безлісний стан підтримується низькими опадами, частими пожежами, випасом худоби. Рослинність дуже щільна, а ґрунти родючі, оскільки надра ґрунту заповнена корінням та кореневищами (підземними стеблами) цих трав. Коріння і кореневища діють, щоб закріпити рослини в землю і поповнювати органічний матеріал (перегній) в грунті, коли вони гинуть і гниють.
Пожежі, які є природним порушенням на помірних луках, можуть запалюватися ударами блискавки. Виявляється також, що пожежний режим, спричинений блискавкою, на пасовищах Північної Америки був посилений навмисним спаленням людьми. Коли вогонь пригнічується на помірних луках, рослинність з часом перетворюється на кустарні та густі ліси. Часто відновлення або управління помірними луками вимагає використання контрольованих опіків для придушення росту дерев і підтримки трав.
Ліси помірного клімату є найпоширенішим біомом у східній Північній Америці, Західній Європі, Східній Азії, Чилі та Новій Зеландії (рисунок нижче). Цей біом зустрічається у регіонах середньої широти. Температури коливаються від -30 o C до 30 o C (від -22 o F до 86 o F) і опускаються нижче замерзання на щорічній основі. Ці температури означають, що помірні ліси визначили періоди вегетації навесні, влітку та на початку осені. Опади відносно постійні протягом року і коливаються від 75 см до 150 см (29,5—59 дюймів).
Листяні дерева є домінуючою рослиною в цьому біомі з меншою кількістю вічнозелених хвойних дерев. Листяні дерева щоосені втрачають листя і взимку залишаються безлистими. Таким чином, мало фотосинтезу відбувається в період спокою зими. Щовесни у міру підвищення температури з'являються нові листя. Через період спокою чиста первинна продуктивність лісів помірного клімату менше, ніж тропічних лісів. Крім того, помірні ліси демонструють набагато меншу різноманітність порід дерев, ніж біоми тропічних лісів.
Дерева помірних лісів листяють і затінюють більшу частину землі; однак у цьому біомі більше сонячного світла досягає землі, ніж у тропічних тропічних лісах, оскільки дерева в помірних лісах не ростуть такими високими, як дерева в тропічних лісах. Грунти помірних лісів багаті неорганічними та органічними поживними речовинами порівняно з тропічними лісами. Це пов'язано з товстим шаром листової підстилки на лісових підстилках та зменшенням вимивання поживних речовин опадами. У міру гниття цієї листової підстилки поживні речовини повертаються в грунт. Листова підстилка також захищає грунт від ерозії, ізолює землю, забезпечує місця проживання безхребетних і їх хижаків.
Бореальний ліс, також відомий як тайга або хвойний ліс, знаходиться приблизно між 50 o і 60 o північної широти на більшій частині Канади, Аляски, Росії та Північної Європи (рисунок нижче). Бореальні ліси також зустрічаються над певною висотою (і нижче високих висот, де дерева не можуть рости) у гірських хребтах по всій Північній півкулі. Цей біом має холодні, сухі зими і коротке, прохолодне, вологе літо. Річна кількість опадів становить від 40 см до 100 см (15,7—39 дюймів) і зазвичай приймає форму снігу; мало випаровування відбувається через холодні температури.
Довгі і холодні зими в бореальному лісі призвели до переважання холодостійких конусоносних рослин. Це вічнозелені хвойні дерева, такі як сосни, ялини та ялиці, які цілий рік зберігають своє голкоподібне листя. Вічнозелені дерева можуть фотосинтезуватися раніше навесні, ніж листяні дерева, оскільки для зігрівання голчастого листа потрібно менше енергії від Сонця, ніж широкий лист. Вічнозелені дерева ростуть швидше, ніж листяні дерева в бореальному лісі. Крім того, ґрунти в бореальних лісових регіонах, як правило, кислі з малодоступним азотом. Листя - це багата азотом структура, і листяні дерева повинні щороку виробляти новий набір цих багатих азотом структур. Тому хвойні дерева, які зберігають багату азотом хвою в середовищі, що обмежує азот, могли мати конкурентну перевагу перед широколистяними листяними деревами.
Чиста первинна продуктивність бореальних лісів нижча, ніж у лісів помірного клімату та тропічних вологих лісів. Надземна біомаса бореальних лісів висока, оскільки ці повільно зростаючі породи дерев довговічні та накопичують стоячу біомасу з часом. Видова різноманітність менше, ніж у помірних лісах та тропічних лісах. Бореальні ліси не мають шаруватої лісової структури, що спостерігається в тропічних лісах або, меншою мірою, помірних лісах. Будова бореального лісу часто являє собою лише шар дерев і шар землі. Коли хвойні хвої скидають, вони розкладаються повільніше, ніж широкі листя, тому менше поживних речовин повертається в грунт, щоб підживлювати ріст рослин (рисунок нижче).
Арктична тундра лежить на північ від субарктичних бореальних лісів і розташована по всій арктиці регіонів Північної півкулі. Тундра також існує на висотах над лінією дерев на горах. Середня зимова температура становить -34° C (-29,2° F), а середня літня температура становить 3° C—12° C (37° F - 52° F). Рослини в арктичній тундрі мають короткий вегетаційний період приблизно 50-60 днів. Однак за цей час спостерігається майже 24 години світлового дня і ріст рослин йде стрімко. Річні опади арктичної тундри низькі (15-25 см або 6—10 дюймів) з невеликим річним коливанням опадів. І, як і в бореальних лісах, випаровування мало через холодні температури.
Рослини в арктичній тундрі, як правило, низько до землі і включають низькі чагарники, трави, лишайники та дрібні квітучі рослини (малюнок нижче). Існує мало видового різноманіття, низька чиста первинна продуктивність та низька надземна біомаса. Грунти арктичної тундри можуть залишатися в багаторічно замороженому стані, іменованому вічною мерзлотою. Вічна мерзлота унеможливлює проникнення коренів далеко в грунт і уповільнює гниття органіки, що гальмує вивільнення поживних речовин з органіки. Танення вічної мерзлоти коротким літом забезпечує водою сплеск продуктивності, тоді як температури і довгі дні дозволяють це зробити. У період вегетації грунт арктичної тундри може бути повністю покритий рослинами або лишайниками.
