8.1: Клімат і біоми

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3661

Melissa Ha and Rachel Schleiger
Yuba College & Butte College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Біоми - це масштабні середовища, які відрізняються характерним кліматом і рослинністю (малюнок\(\PageIndex{a}\)). Біоми також характеризуються тваринами та іншими організмами там, на які впливає рослинність та кліматичні структури. Біоми Землі поділяються на дві основні групи: наземні та водні. Наземні біоми засновані на суші, тоді як водні біоми включають як океанічні, так і прісноводні біоми. Висота і широта, які впливають на температуру і опади, визначають розподіл біомів.

Графік, що показує, як річна температура та опади визначають біоми — Малюнок\(\PageIndex{a}\): Середньорічна температура і річні опади є двома кліматичними факторами, що визначають розподіл біомів. Цей графік показує річні опади в сантиметрах на осі y і середньорічну температуру в градусах Цельсія на осі x. Тропічні ліси мають найвищі температури і найбільше опадів. Тропічні сезонні ліси та савани мають високі температури (20-30° C) з опадами приблизно від 50 до 270 сантиметрів. Субтропічні пустелі мають аналогічно високі температури, але сухі умови. Помірні луки та холодні пустелі коливаються середньорічною температурою від 0 до 22° C і мають менше 50 сантиметрів опадів на рік. Лісисті/чагарники (наприклад, чапаррал) мають той самий температурний діапазон, що і холодні пустелі, але можуть отримувати трохи більше 100 см опадів на рік. Ліси помірного клімату мають проміжні температури (приблизно 16-22° C), але помірні тропічні ліси отримують більше опадів, ніж помірні сезонні ліси. Бореальні ліси отримують трохи менше опадів, ніж ліси помірного клімату, але холодніші (приблизно 1-10°C). У тундрі найхолодніші температури і мало опадів. Пустелі мають діапазон температур, але низькі опади. Зображення Наварраса (суспільне надбання).

Низькі широти (біля екватора) мають високі температури, в той час як високі широти (біля полюсів) мають низькі температури. Це пояснюється тим, що сонце потрапляє на екватор більш безпосередньо. Сонячне світло потрапляє на полюси під кутом, знижуючи інтенсивність світла (і теплової енергії) на одиницю площі. Температура також знижується з висотою. На великих висотах атмосфера тонша і затримує менше теплової енергії від сонця. Оскільки температура знижується з висотою, а також широтою, подібні біоми існують на горах, навіть коли вони знаходяться в низьких широтах. Як правило, підйом на 1000 футів (близько 300 м) еквівалентний у зміненій флорі та фауні поїздці на північ приблизно 600 миль (966 км).

Там, де опади помірно рясні - 40 дюймів (близько 1 м) або більше на рік - і розподіляються досить рівномірно протягом року, головним детермінантом є температура. Це не просто питання середньої температури, але включає в себе такі обмежуючі фактори, як чи замерзає вона коли-небудь або тривалість вегетаційного періоду. Таким чином, біоми характеризуються не тільки середньою температурою і опадами, але і їх сезонністю.

Широта не тільки впливає на температуру, але й впливає на опади. Наприклад, пустелі, як правило, трапляються в широтах близько 30° та на полюсах, як на півночі, так і на півдні, керовані циркуляцією та переважаючими вітровими моделями в атмосфері. Двигуном, що рухає циркуляцію в атмосфері і океанах, є сонячна енергія, яка визначається середнім положенням Сонця над поверхнею Землі. Пряме світло забезпечує нерівномірне нагрівання в залежності від широти і кута падіння, з високою сонячною енергією в тропіках, і мало або зовсім немає енергії на полюсах. Атмосферна циркуляція і географічне положення є основними причинними агентами пустель. Приблизно на 30° на північ і південь від екватора потопаюче повітря виробляє пустелі пасатного вітру, такі як Сахара та глибинка Австралії (малюнок\(\PageIndex{b}\)).

Схеми циркуляції повітря на Землі — Малюнок\(\PageIndex{b}\): Узагальнена циркуляція атмосфери. Сонячна енергія, що потрапляє на екваторіальний пояс, нагріває повітря і змушує його підніматися. Повітря, що піднімається, охолоджується, і його міститься волога падає назад на тропіки як дощ. Потім більш сухе повітря продовжує поширюватися на північ і південь, де воно опускається назад приблизно на 30 градусів північної та південної широт. Це потопаюче більш сухе повітря створює пояси переважного високого тиску, уздовж яких переважають пустельні умови. Ці пояси переважно високого тиску мають повітря, яке спускається уздовж цих поясів і тече або на північ, щоб стати вестерліями, або на південь, щоб стати пасатами. Зверніть увагу на стрілки, що вказують загальні напрямки вітрів в широтних зонах. У тропіках переважають пасати, а західні - в середніх широтах.

Відео MinuteEarth нижче обговорює глобальні кліматичні моделі, які призводять до пустель.

Пустелі тіней утворюються там, де переважаючі вітри з вологим повітрям висихають, оскільки він змушений підніматися над горами. Переважаючі вітри в західній половині Північної Америки дмуть з Тихого океану, навантаженого вологою. Кожен раз, коли це повітря піднімається вгору із західних схилів, послідовно, берегових хребтів, Сьєрр і Каскадів, і, нарешті, Скелястих гір, воно охолоджується і його здатність утримувати вологу зменшується. Надлишок вологи конденсується до дощу або снігу, який заливає гірські схили під ним. Коли повітря досягає східних схилів, він відносно сухий, і випадає набагато менше опадів. Це явище називається ефектом тіні (малюнок\(\PageIndex{c}\)). Скільки випадає дощ і коли впливає на тип біома. Наприклад, пустеля Великого басейну (малюнок\(\PageIndex{d}\)) - це дощова тіньова пустеля, що утворюється, оскільки вологе повітря з Тихого океану піднімається над горою Сьєрра-Невада (та інше) і втрачає вологу від попередньої конденсації та опадів на дощовій стороні діапазону (ів).

Поширені вітри приносять вологе повітря над горою, де воно охолоджується і випадає в осад. Сухе повітря на узбіччі гори викликає пустелю. — Малюнок\(\PageIndex{c}\): Ефект дощової тіні. Тепле вологе повітря переноситься в гору переважаючими вітрами. Піднімається повітря охолоджується і конденсується, в результаті чого випадають опади, коли він рухається вгору по горі. Сухе повітря просувається вниз по іншу сторону гори, в результаті чого з'являється тінь дощу (суха область). Зображення по домдоммег (CC-BY).

Карта району охоплює більшу частину штату Невада, найсхіднішу Каліфорнію, південну частину Айдахо та західну частину штату Юта — Ілюстрація\(\PageIndex{d}\): Карта пустелі Великого басейну. Зображення USGS (суспільне надбання).

Атрибуції

Модифікований Мелісою Ха з наступних джерел:

Біоми з біології Джона Кімбалла (ліцензована під CC-BY)
Прелюдія до пустель і походження пустель з введення в геологію Кріса Джонсона та ін. (ліцензована відповідно до CC BY-NC-SA)
Екологія спільноти та наземні біоми з екологічної біології Метью Р. Фішер (ліцензований відповідно до CC-BY)
Наземні біоми з біології 2e від OpenStax (CC-BY). Доступ безкоштовно на openstax.org.