Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Смотрите также: Список зон жизни по регионам

Высотная поясность (или высотная поясность [1] ) в горных регионах описывает естественное наслоение экосистем, которое возникает на разных высотах из-за меняющихся условий окружающей среды. Температура , влажность , состав почвы и солнечная радиация являются важными факторами при определении высотных поясов, которые, следовательно, поддерживают различные виды растений и животных. [2] [3] Высотная зональность была впервые предложена географом Александром фон Гумбольдтом, который заметил, что температура падает с увеличением высоты. [4] Зонирование также происходит в приливных и приливных зонах.морская среда , а также береговая линия и водно-болотные угодья . Ученый Харт Мерриам заметил, что изменения в растительности и животных в высотных поясах соответствуют изменениям, ожидаемым с увеличением широты в его концепции жизненных зон . Сегодня высотная поясность представляет собой основную концепцию горных исследований .

Факторы [ править ]

Нагрев твердых тел, солнечного света и тени в разных высотных поясах (Северное полушарие) [5]

Различные факторы окружающей среды определяют границы высотных поясов, встречающихся в горах, от прямого воздействия температуры и осадков до косвенных характеристик самой горы, а также от биологических взаимодействий видов. Причина зонирования сложна из-за множества возможных взаимодействий и перекрывающихся ареалов видов. Требуются тщательные измерения и статистические тесты, чтобы доказать существование дискретных сообществ вдоль градиента высот, в отличие от некоррелированных ареалов видов. [6]

Температура [ править ]

Понижение температуры воздуха обычно совпадает с увеличением высоты, что напрямую влияет на продолжительность вегетационного периода на разных высотах горы. [2] [7] Для гор, расположенных в пустынях, экстремально высокие температуры также ограничивают способность больших лиственных или хвойных деревьев расти у подножия гор. [8] Кроме того, растения могут быть особенно чувствительны к температуре почвы и могут иметь определенные диапазоны высот, которые поддерживают здоровый рост. [9]

Влажность [ править ]

Влажность определенных зон, включая уровни осадков, влажность атмосферы и потенциал эвапотранспирации , меняется с высотой и является важным фактором при определении высотной поясности. [3] Самая важная переменная - это осадки на разных высотах. [10] По мере того, как теплый влажный воздух поднимается с наветренной стороны горы, температура воздуха понижается и теряет способность удерживать влагу. Таким образом, наибольшее количество осадков ожидается на средних высотах и ​​может способствовать развитию лиственных лесов . Выше определенной высоты поднимающийся воздух становится слишком сухим и холодным, что препятствует росту деревьев. [9]Несмотря на то, что для некоторых гор осадки могут не быть существенным фактором, влажность воздуха или засушливость могут быть более важными климатическими факторами, влияющими на высотные зоны. [11] Как общий уровень осадков, так и влажность также влияют на влажность почвы. Одним из наиболее важных факторов, контролирующих нижнюю границу энцинального или лесного уровня, является отношение испарения к влажности почвы. [12]

Состав почвы [ править ]

Содержание питательных веществ в почвах на разной высоте еще больше затрудняет разграничение высотных зон. Почвы с более высоким содержанием питательных веществ из-за более высокой скорости разложения или более сильного выветривания камней лучше поддерживают более крупные деревья и растительность. Высота лучших почв зависит от исследуемой горы. Например, для гор, расположенных в регионах с тропическими лесами , на более низких возвышенностях встречается меньше наземных видов из-за толстого слоя мертвых опавших листьев, покрывающих лесную подстилку. [3] На этой широте более кислые, гумозные почвы существуют на возвышенностях, на горном или субальпийском уровнях. [3]В другом примере выветриванию препятствуют низкие температуры на возвышенностях в Скалистых горах на западе Соединенных Штатов, в результате чего образуются тонкие грубые почвы. [13]

Биологические силы [ править ]

В дополнение к физическим силам, биологические силы также могут производить зонирование. Например, сильный конкурент может заставить более слабых конкурентов занять более высокие или более низкие позиции на градиенте высоты. [14] Важность конкуренции трудно оценить без экспериментов, которые дороги и часто требуют многих лет. Однако накапливается масса свидетельств того, что растения с конкурентным доминированием могут захватывать предпочтительные места (более теплые участки или более глубокие почвы). [15] [16] Два других биологических фактора могут влиять на зонирование: выпас скота и мутуализм . Относительную важность этих факторов также трудно оценить, но численность пасущихся животных и обилие микоризныхассоциаций, предполагает, что эти элементы могут существенно влиять на распространение растений. [17]

Солнечная радиация [ править ]

Свет - еще один важный фактор роста деревьев и другой фотосинтезирующей растительности. Атмосфера Земли заполнена водяным паром, твердыми частицами и газами, которые фильтруют излучение, исходящее от Солнца, прежде чем оно достигает поверхности Земли. [18] Следовательно, вершины гор и возвышенности получают гораздо более интенсивное излучение, чем базальные равнины. Наряду с ожидаемыми засушливыми условиями на возвышенностях, кустарники и травы, как правило, процветают из-за их мелких листьев и обширной корневой системы. [19] Однако на больших высотах чаще бывает облачность, которая компенсирует некоторую часть излучения высокой интенсивности.

Эффект Massenerhebung [ править ]

При прогнозировании высотной зональности необходимо также учитывать физические характеристики и относительное расположение самой горы. [3] Эффект Massenerhebung описывает изменение линии деревьев в зависимости от размера и местоположения горы. Этот эффект предсказывает, что зонирование тропических лесов на более низких горах может отражать зонирование, ожидаемое на высоких горах, но пояса встречаются на более низких высотах. [3] Подобный эффект проявляется в горах Санта-Каталина в Аризоне, где базальная высота и общая высота влияют на высоту вертикальных зон растительности. [12]

Другие факторы [ править ]

В дополнение к факторам, описанным выше, существует множество других свойств, которые могут затруднить прогнозы высотной поясности. К ним относятся: частота возмущений (например, пожары или муссоны), скорость ветра, тип скалы, топография, близость к ручьям или рекам, история тектонической активности и широта. [2] [3]

Уровни возвышения [ править ]

Высотные модели зонирования усложняются факторами, рассмотренными выше, и поэтому относительные отметки каждой зоны, начинающиеся и заканчивающиеся, не привязаны к конкретной отметке. [20] Однако можно разделить высотный градиент на пять основных зон, используемых экологами под разными названиями. В некоторых случаях эти уровни сменяют друг друга с понижением высоты, что называется инверсией растительности .

Высотная поясность Гранд-Титона в Скалистых горах (обратите внимание на изменение растительности по мере увеличения высоты)
  • Уровень нива (ледники): [21] Большую часть года покрыты снегом. Растительность чрезвычайно ограничена лишь несколькими видами, которые процветают на кремнистых почвах. [7] [20]
  • Альпийский уровень : [7] [20] Зона, которая простирается между линией деревьев и линией снега. Эта зона далее подразделяется на субнивальную и безлесную альпийскую (в тропиках - Tierra fria; низкоальпийская).
    • Субнивальный: [20] Самая высокая зона, в которой обычно существует растительность. Этот район сформирован из-за частых заморозков, ограничивающих обширное заселение растений. Растительность неоднородна и ограничена только наиболее благоприятными местами, защищенными от сильных ветров, которые часто характерны для этой области. Большая часть этого региона состоит из пятнистых лугов, осок и камышовых пустошей, типичных для арктических зон. Часть года в этом регионе лежит снег.
    • Безлесный альпийский (низкоальпийский): характеризуется закрытым ковром из растительности, включающей альпийские луга, кустарники и редкие карликовые деревья. Из-за полного покрова растительности мороз оказывает меньшее влияние на этот регион, но из-за постоянных отрицательных температур рост деревьев сильно ограничен.
  • Уровень горы : [7] [22] простирается от лесов средней высоты до линии деревьев. Точный уровень линии деревьев варьируется в зависимости от местного климата, но обычно линия деревьев находится там, где среднемесячная температура почвы никогда не превышает 10,0 ° C, а средняя годовая температура почвы составляет около 6,7 ° C. В тропиках этот регион типичен: горные тропические леса (выше 3000 футов), в то время как в более высоких широтах часто преобладают хвойные леса .
  • Низменный слой : [4] [23] Эта самая нижняя часть гор сильно различается в зависимости от климата и упоминается под разными названиями в зависимости от окружающего ландшафта. Коллиновые зоны встречаются в тропических регионах, а энсинальные зоны и пустынные луга - в пустынных регионах.
    • Коллин (тропики): [3] Характеризуется лиственными лесами в океанических или умеренно континентальных областях и характеризуется пастбищами в более континентальных регионах. Он простирается от уровня моря примерно до 3000 футов (примерно 900 м). Растительность обильная и густая. Эта зона является типичным базовым слоем тропических регионов.
    • Энсиналь (пустыни): [12] Характеризуется открытыми вечнозелеными дубовыми лесами и наиболее распространен в пустынных регионах. Ограничение контроля испарения и влажности почвы, в которых энцефалопатия может процветать. Пустынные луга лежат ниже энцинальных зон. Очень часто встречается на юго-западе США.
    • Пустынные пастбища [12], характеризующиеся различной плотностью низинной растительности, зоны пастбищ не могут поддерживать деревья из-за крайней засушливости. Однако некоторые пустынные районы могут поддерживать деревья у подножия гор, и, таким образом, отдельные зоны пастбищ не образуются в этих областях.

Подробную разбивку характеристик высотных поясов на разных горах см. Список зон жизни по регионам .

Treeline [ править ]

Основная статья: Treeline

Наиболее решающей биогеографической и климатической границей по перепадам высот является высокогорная климатическая линия. Линия деревьев отделяет горы от альпийской зоны и отмечает потенциал роста деревьев, независимо от того, есть деревья или нет. [24] Таким образом, когда деревья были срублены или сожжены и, таким образом, отсутствовали на линии деревьев, они все еще находятся на месте, как определено изотермой линии деревьев. [25] У линии деревьев рост деревьев часто редкий, низкорослый и деформируется ветром и холодом krummholz (по-немецки «кривое дерево»). [26]Линия дерева часто выглядит четко очерченной, но может быть более постепенным переходом. Деревья становятся короче и часто с меньшей плотностью по мере приближения к линии деревьев, выше которой они перестают существовать. [27]

Зонация животных [ править ]

Животные также демонстрируют закономерности зонирования в соответствии с описанными выше растительными зонами. [7] Беспозвоночные более четко разделены на зоны, потому что они, как правило, менее подвижны, чем виды позвоночных. Позвоночные животные часто пересекают высотные зоны в зависимости от сезона и наличия пищи. Как правило, разнообразие видов животных и их численность снижаются в зависимости от высоты над горной зоной из-за более суровых условий окружающей среды на больших высотах. В меньшем количестве исследований изучалась зональность животных с высотами, потому что эта корреляция менее определена, чем зоны растительности, из-за повышенной мобильности видов животных. [7]

Планирование землепользования и использование человека [ править ]

Изменчивость как естественной, так и антропогенной среды затруднила построение универсальных моделей, объясняющих выращивание человека в условиях высокогорья. Однако с появлением более налаженных дорог мост между разными культурами начал сокращаться. [28] Горная среда стала более доступной, а распространение идей, технологий и товаров происходит с большей регулярностью. Тем не менее, высотная зональность учитывает сельскохозяйственную специализацию, а рост населения вызывает деградацию окружающей среды .

Сельское хозяйство [ править ]

Высотные зоны Анд и соответствующие сообщества сельскохозяйственных и животноводческих хозяйств.

Человеческое население разработало стратегии сельскохозяйственного производства, чтобы использовать различные характеристики высотных зон. Высота над уровнем моря, климат и плодородие почвы устанавливают верхние пределы для типов культур, которые могут находиться в каждой зоне. Население, проживающее в горном районе Анд в Южной Америке, воспользовалось преимуществами различных высотных условий для выращивания самых разных культур. [11] В горных сообществах были приняты два разных типа адаптивных стратегий. [29]

  • Общая стратегия - использует серию микроников или экозон на нескольких высотных уровнях.
  • Специализированная стратегия - фокусируется на одной зоне и специализируется на сельскохозяйственной деятельности, подходящей для этой высоты, развивая сложные торговые отношения с внешним населением.

С улучшенной доступностью к новым методам ведения сельского хозяйства население принимает более специализированные стратегии и отходит от общих. Многие фермерские сообщества теперь предпочитают торговать с сообществами, расположенными на разных высотах, вместо того, чтобы обрабатывать каждый ресурс самостоятельно, потому что дешевле и проще специализироваться в их высотной зоне. [28]

Ухудшение состояния окружающей среды [ править ]

Рост населения ведет к деградации окружающей среды в высокогорных районах из-за обезлесения и чрезмерного выпаса скота . Повышение доступности горных регионов позволяет большему количеству людей путешествовать между районами и побуждает группы расширять коммерческое использование земли. Кроме того, новая связь между населением горных и равнинных районов за счет улучшения доступа к дорогам способствовала ухудшению состояния окружающей среды. [28]

Дебаты о континууме против зонирования [ править ]

Не во всех горных условиях наблюдается резкая смена высотных поясов. Хотя это и менее распространено, в некоторых тропических средах наблюдается медленное непрерывное изменение растительности по высотному градиенту и, таким образом, не образуются отдельные зоны растительности. [30]

См. Также [ править ]

  • Биом
  • Среда обитания
  • Экосистема Montane

Примеры [ править ]

  • Зоны жизни центральной Европы
  • Зоны жизни Большого бассейна Северной Америки
  • Зоны жизни средиземноморского региона
  • Зоны жизни Северных каскадов Тихоокеанского Северо-Запада Америки
  • Зоны жизни Сьерра-Невады в Калифорнии
  • Зоны жизни Перу

Ссылки [ править ]

  1. ^ Маквикар и Кёрнер 2013
  2. ^ a b c Добенмайр 1943
  3. ^ a b c d e f g h Frahm & Gradstein 1991
  4. ^ a b Salter et al. 2005 г.
  5. ^ Fukarek et al. 1982 г.
  6. ^ Шипли и Кедди 1987
  7. ^ Б с д е е Nagy & Grabherr 2009
  8. ^ Daubenmire 1943 , стр. 345-349
  9. ^ a b Nagy & Grabherr 2009 , стр. 30–35
  10. ^ Daubenmire 1943 , стр. 349-352
  11. ^ а б Стадель 1990
  12. ^ a b c d Шрив 1922
  13. ^ Daubenmire 1943 , стр. 355
  14. ^ Кедди 2001 , стр. 552
  15. ^ Голдберг 1982
  16. ^ Уилсон 1993
  17. ^ Кедди 2007 , стр. 666
  18. ^ Daubenmire 1943 , стр. 345
  19. ^ Nagy & Grabherr 2009 , стр. 31 год
  20. ^ а б в г Тролль 1973
  21. ^ Pauli, Готтфрид и Grabherr 1999
  22. ^ Тан и Осава 1997
  23. ^ Pulgar Vidal 1941 , стр. 145-161
  24. ^ Кёрнер 2012
  25. ^ Паульсен и Кёрнер 2014
  26. Перейти ↑ Zwinger & Willard 1996 , p. 58
  27. Перейти ↑ Zwinger & Willard 1996 , p. 55
  28. ^ a b c Аллан 1986
  29. ^ Роудс и Томпсон 1975
  30. ^ Конопля 2006

Источники [ править ]

  • Аллан, Найджел (август 1986). «Модели доступности и высотной поясности гор». Горные исследования и разработки . 6 (3): 185–194. DOI : 10.2307 / 3673384 . JSTOR  3673384 .
  • Добенмайр, РФ (июнь 1943 г.). «Растительная зональность Скалистых гор». Ботаническое обозрение . 9 (6): 325–393. DOI : 10.1007 / BF02872481 .
  • Фрам, Ян-Петер; Градштейн, С. Роб. (Ноябрь 1991 г.). «Высотная зональность тропических дождевых лесов с использованием мохообразных». Журнал биогеографии . 18 (6): 669–678. DOI : 10.2307 / 2845548 . JSTOR  2845548 .
  • Фукарек, Ф; Хемпель, I; Hûbel, G; Сукков, Р; Шустер, М. (1982). Флора Земли . 2 . Москва: Мир. п. 261.
  • Гольдберг, Д.Е. (1982). «Распределение вечнозеленых и лиственных деревьев по типу почвы: пример из Сьерра-Мадре, Мексика, и общая модель». Экология . 63 (4): 942–951. DOI : 10.2307 / 1937234 . JSTOR  1937234 .
  • Конопля, Андреас (май 2006 г.). «Континуум или зональность? Высотные градиенты в лесной растительности горы Килиманджаро». Экология растений . 184 (1): 27. DOI : 10.1007 / s11258-005-9049-4 .
  • Конопля, Андреас (2006a). «Банановые леса Килиманджаро. Биоразнообразие и сохранение системы агролесоводства в домашних садах Чагга». Биоразнообразие и сохранение . 15 (4): 1193–1217. DOI : 10.1007 / s10531-004-8230-8 .
  • Кедди, Пенсильвания (2001). Конкурс (2-е изд.). Дордрехт: Клувер.
  • Кедди, Пенсильвания (2007). Растения и растительность: происхождение, процессы, последствия . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета.
  • Кёрнер, К. (2012). Альпийские деревья . Базель: Springer.
  • McVicar, TR; Кёрнер, К. (2013). «Об использовании высоты, высоты и высоты в эколого-климатологической литературе». Oecologia . 171 (2): 335–337. Bibcode : 2013Oecol.171..335M . DOI : 10.1007 / s00442-012-2416-7 . PMID  22903540 .
  • Надь, Ласло; Грабхерр, Георг (2009). Биология альпийских местообитаний: биология местообитаний . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 28–50. ISBN 978-0-19-856703-5.
  • Pauli, H .; Gottfried, M .; Грабхерр, Г. (1999). «Особенности распространения сосудистых растений на низкотемпературных границах жизнедеятельности растений - альпийско-нивальный экотон горы Шранкогель (Тироль, Австрия)». Фитоценология . 29 (3): 297–325. DOI : 10.1127 / фито / 29/1999/297 .
  • Паульсен, Дж; Кёрнер, К. (2014). «Основанная на климате модель для прогнозирования потенциального положения деревьев по всему миру». Альпийская ботаника . 124 : 1–12.
  • Пульгар Видаль, Хавьер (1979). Geografía del Perú; Натуральный регион Лас-Очо-дель-Перу . Лима: Редактировать. Universo SA, примечание: 1-е издание (его диссертация 1940 г.); Las ocho regiones naturales del Perú , Boletín del Museo de Historia Natural «Хавьер Прадо», особенный, Лима, 1941, 17, стр. 145–161.
  • Роудс, RE; Томпсон, С.И. (1975). «Адаптивные стратегии в альпийской среде: за пределами экологического партикуляризма» . Американский этнолог . 2 (3): 535–551. DOI : 10,1525 / ae.1975.2.3.02a00110 .
  • Солтер, Кристофер; Хоббс, Джозеф; Уиллер, Джесси; Костбаде, Дж. Трентон (2005). Основы мировой региональной географии 2-е издание . Нью-Йорк: Харкорт Брейс. С. 464–465.
  • Шипли, В .; Кедди, Пенсильвания (1987). «Индивидуалистические концепции и концепции сообщества как опровержимые гипотезы». Растительность . 69 : 47–55. DOI : 10.1007 / BF00038686 .
  • Шрив, Форрест (октябрь 1922 г.). «Условия, косвенно влияющие на вертикальное распределение в пустынных горах» (PDF) . Экология . 3 (4): 269–274. DOI : 10.2307 / 1929428 . JSTOR  1929428 . Проверено 6 мая 2010 .
  • Стадель, Кристоф (октябрь 1990). Том Л. Мартинсон (ред.). "Высотные пояса в тропических Андах: их экология и использование человеком". Ежегодник. Конференция латиноамериканских географов . Оберн, Алабама. 17/18: 45–60. JSTOR  25765738 .
  • Тан, CQ; Осава, М. (1997). «Зональный переход вечнозеленых, лиственных и хвойных лесов вдоль высотного градиента на влажных субтропических горах, гора Эмэй, провинция Сычуань, Китай». Экология растений . 133 (1): 63–78. DOI : 10,1023 / A: 1009729027521 .
  • Тролль, Карл (1973). «Высокогорные пояса между полярными шапками и экватором: их определение и нижний предел». Арктические и альпийские исследования . 5 (3): A19 – A27. JSTOR  1550149 .
  • Уилсон, SD (1993). «Конкуренция и доступность ресурсов в пустошах и лугах в Снежных горах Австралии». Журнал экологии . 81 (3): 445–451. DOI : 10.2307 / 2261523 . JSTOR  2261523 .
  • Цвингер, А .; Уиллард, BE (1996). Земля над деревьями: Путеводитель по американской альпийской тундре . Издательство Big Earth. ISBN 978-1-55566-171-7.