Высотная поясность

См. также: Список жизненных зон по регионам.

Высотная поясность (или высотная поясность ) в горных регионах описывает естественное наслоение экосистем, которое возникает на разных высотах из-за различных условий окружающей среды. Температура , влажность , состав почвы и солнечная радиация являются важными факторами в определении высотных поясов, которые, следовательно, поддерживают различные виды растительности и животных. Высотная поясность была впервые выдвинута географом Александром фон Гумбольдтом , который заметил, что температура падает с увеличением высоты. Зонирование также происходит в приливной и морской среде , а также на береговой линии и водно-болотных угодьях . Ученый К. Харт Мерриам заметил, что изменения в растительности и животных в высотных зонах соответствуют изменениям, ожидаемым с увеличением широты в его концепции жизненных зон . Сегодня высотная поясность представляет собой основную концепцию горных исследований .

Факторы

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

Разнообразие факторов окружающей среды определяет границы высотных поясов, встречающихся на горах, начиная от прямого воздействия температуры и осадков и заканчивая косвенными характеристиками самой горы, а также биологическими взаимодействиями видов. Причина зонирования сложна из-за множества возможных взаимодействий и перекрытия ареалов видов. Требуются тщательные измерения и статистические тесты, чтобы доказать существование дискретных сообществ вдоль градиента высоты, а не ареалов некоррелированных видов.

Температура

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

Влажность

Влажность определенных зон, включая уровни осадков, влажность воздуха и потенциал эвапотранспирации , варьируется в зависимости от высоты и является важным фактором, определяющим высотную поясность. Наиболее важной переменной являются осадки на разных высотах. Когда теплый влажный воздух поднимается вверх по наветренной стороне горы, температура воздуха снижается 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. Несмотря на то, что осадки могут не быть значимым фактором для некоторых гор, влажность или засушливость атмосферы могут быть более важными климатическими факторами, влияющими на высотные зоны. На влажность почвы также влияют общий уровень осадков и влажность. Одним из важнейших факторов, контролирующих нижнюю границу энсинальского или лесного уровня, является соотношение испарения и влажности почвы.

Состав почвы

Содержание питательных веществ в почвах на разных высотах еще больше усложняет разграничение высотных поясов. Почвы с более высоким содержанием питательных веществ из-за более высоких скоростей разложения или более сильного выветривания горных пород лучше поддерживают более крупные деревья и растительность. Высота более качественных почв варьируется в зависимости от конкретной изучаемой горы. Например, в горах, расположенных в регионах тропических лесов , на более низких высотах встречается меньше наземных видов из-за толстого слоя мертвых опавших листьев, покрывающих лесную подстилку . На этой широте более кислые, гумусные почвы встречаются на возвышенностях горного или субальпийского уровня. В другом примере выветриванию препятствуют низкие температуры на возвышенностях Скалистых гор на западе Соединенных Штатов, что приводит к образованию тонких грубых почв.

Биологические силы

Помимо физических сил, зонирование могут также вызывать биологические силы. Например, сильный конкурент может заставить более слабых конкурентов занять более высокие или более низкие позиции на уклоне высоты. Важность конкуренции трудно оценить без экспериментов, которые являются дорогостоящими и зачастую требуют многих лет. Однако накапливается все больше свидетельств того, что конкурентно-доминантные растения могут захватывать предпочтительные места (более теплые места или более глубокие почвы). Два других биологических фактора могут влиять на зонирование: выпас скота и мутуализм . Относительную важность этих факторов также трудно оценить, но обилие пасущихся животных и обилие микоризных ассоциаций позволяют предположить, что эти элементы могут существенно влиять на распространение растений.

Солнечное излучение

Свет — еще один важный фактор роста деревьев и другой фотосинтезирующей растительности. Атмосфера Земли наполнена водяным паром, твердыми частицами и газами, которые фильтруют радиацию, исходящую от Солнца, прежде чем достичь поверхности Земли. Следовательно, вершины гор и возвышенности получают гораздо более интенсивную радиацию, чем равнины. Наряду с ожидаемыми засушливыми условиями на возвышенностях, кустарники и травы, как правило, хорошо растут благодаря своим маленьким листьям и обширной корневой системе. Однако на больших высотах, как правило, чаще бывает облачный покров, что частично компенсирует высокую интенсивность излучения.

Эффект массового опроса

Физические характеристики и относительное расположение самой горы также необходимо учитывать при прогнозировании моделей высотной поясности. Эффект Massenerhebung описывает изменение линии деревьев в зависимости от размера и местоположения гор: горы, окруженные большими хребтами, имеют тенденцию иметь более высокие линии деревьев, чем более изолированные горы, из-за удержания тепла и затенения ветром . Этот эффект предсказывает, что зональность тропических лесов в нижних горах может отражать зональность, ожидаемую в высоких горах, но пояса встречаются на более низких высотах. Аналогичный эффект наблюдается в горах Санта-Каталина в Аризоне, где высота основания и общая высота влияют на высоту вертикальных зон растительности.

Другие факторы

Помимо факторов, описанных выше, существует множество других свойств, которые могут исказить прогнозы высотной поясности. К ним относятся: частота возмущений (например, пожаров или муссонов), скорость ветра, тип горных пород, топография, близость к ручьям или рекам, история тектонической активности и широта.

Уровни высот

Altitudinal zonation in the Alps

Модели зонирования высот усложняются факторами, обсуждаемыми выше, и поэтому относительные высоты начала и конца каждой зоны не привязаны к конкретной высоте. Однако высотный градиент можно разделить на пять основных зон, используемых экологами под разными названиями. В некоторых случаях эти уровни следуют друг за другом с понижением высоты, что называется инверсией растительности .

Высотная поясность Гранд-Титона в Скалистых горах (обратите внимание на изменение растительности по мере увеличения высоты)

• Нивальный уровень (ледники): Большую часть года покрыт снегом. Растительность чрезвычайно ограничена всего несколькими видами, которые процветают на кремнеземных почвах.
• Альпийский уровень : Зона, которая простирается между линией деревьев и линией снега. Эта зона далее подразделяется на субнивальную и безлесную альпийскую (в тропиках — Огненная Земля; низкогорная).
  • Субнивал: Самая высокая зона, где обычно существует растительность. Эта территория сформирована частыми заморозками, которые ограничивают обширное заселение растениями. Растительность неоднородна и встречается только в самых благоприятных местах, защищенных от сильных ветров, часто характерных для этой территории. Большая часть этого региона представляет собой неоднородные луга, осоки и камышовые пустоши, типичные для арктических зон. Часть года в этом регионе лежит снег.
  • Безлесный альпийский (низкоальпийский): характеризуется замкнутым ковром растительности, включающим альпийские луга, кустарники и спорадические карликовые деревья. Из-за полного покрова растительности мороз оказывает меньшее влияние на этот регион, но из-за постоянных отрицательных температур рост деревьев сильно ограничен.
• Горный уровень : Распространяется от среднегорья леса 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 градусов C, а среднегодовая температура почвы составляет около 6,7 градусов C. В тропиках этот регион характеризуется горные дождевые леса (выше 3000 футов), тогда как в более высоких широтах часто преобладают хвойные леса .

• Низинный слой : Эта самая нижняя часть гор сильно различается в зависимости от климата и имеет множество названий в зависимости от окружающего ландшафта. Зоны Коллин встречаются в тропических регионах, а зоны Энсиналь и пустынные луга - в пустынных регионах.
  • Холмы: Характеризуется лиственными лесами в океанических или умеренно-континентальных районах и лугами в более континентальных регионах. Распространяется от уровня моря примерно до 3000 футов (примерно 900 м). Растительность обильная и густая.
  • Энсиналь: Характеризуется открытыми вечнозелеными дубовыми лесами и наиболее распространена в пустынных регионах. Ограничение испарения и влажности почвы, в которых могут процветать экологические среды. Пустынные луга лежат под энцинальными зонами. Очень часто встречается на юго-западе США.
  • Пустынные луга: Зоны лугов, характеризующиеся различной плотностью низменной растительности, не могут поддерживать деревья из-за крайней засушливости. Однако в некоторых пустынных регионах у подножия гор могут расти деревья, и поэтому в этих областях не образуются отдельные зоны лугов.

Подробную разбивку характеристик высотных поясов на разных горах см. В разделе «Список зон жизни по регионам» .

Линия леса

Основная статья: Линия леса

Наиболее решающей биогеографической и климатической границей по градиентам высот является климатическая высокогорная линия деревьев. Линия деревьев отделяет горную зону от альпийской и отмечает потенциал для роста деревьев, независимо от того, есть ли деревья или нет. Таким образом, когда деревья были вырублены или сожжены и, таким образом, отсутствуют на линии деревьев, они все еще находятся на месте, как это определено изотермой линии деревьев. На границе деревьев рост деревьев часто бывает редким, замедленным и деформируется ветром и холодом круммхольц (по-немецки «кривая древесина»). Линия дерева часто кажется четко очерченной, но это может быть более постепенный переход. Деревья становятся короче и часто с меньшей плотностью по мере приближения к линии деревьев, выше которой они перестают существовать.

Зонирование животных

Животные также демонстрируют закономерности зонирования, соответствующие растительным зонам, описанным выше. Беспозвоночные более четко разделены на зоны, поскольку они обычно менее подвижны, чем виды позвоночных. Позвоночные животные часто перемещаются по высотным поясам в зависимости от времени года и наличия пищи. Обычно разнообразие и численность видов животных уменьшаются в зависимости от высоты над горной зоной из-за более суровых условий окружающей среды, возникающих на возвышенностях. Меньшее количество исследований изучало зональность животных с высотой, поскольку эта корреляция менее определена, чем зоны растительности, из-за повышенной мобильности видов животных.

Планирование землепользования и использование человека

Изменчивость как природной, так и человеческой среды обитания затруднила построение универсальных моделей для объяснения выращивания человека в высотных условиях. Однако с появлением более налаженных дорог мост между различными культурами начал сужаться. Горная среда стала более доступной, а распространение идей, технологий и товаров происходит с большей регулярностью. Тем не менее, высотная поясность способствует специализации сельского хозяйства, а рост населения приводит к ухудшению состояния окружающей среды .

Сельское хозяйство

Высотные зоны Анд и соответствующие сообщества, занимающиеся сельским хозяйством и животноводством.

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

• Генерализованная стратегия - использует серию микрониш или экозонов на нескольких уровнях высоты.
• Специализированная стратегия – фокусируется на одной зоне и специализируется на сельскохозяйственной деятельности, подходящей для этой высоты, развивая сложные торговые отношения с внешним населением.

Благодаря улучшению доступности новых методов ведения сельского хозяйства население принимает более специализированные стратегии и отходит от общих стратегий. Многие фермерские сообщества теперь предпочитают торговать с сообществами, расположенными на разных высотах, вместо того, чтобы выращивать каждый ресурс самостоятельно, потому что дешевле и проще специализироваться в их высотной зоне.

Деградация окружающей среды

Рост населения приводит к деградации окружающей среды в высокогорных районах из-за вырубки лесов и чрезмерного выпаса скота . Увеличение доступности горных регионов позволяет большему количеству людей путешествовать между районами и поощряет группы к расширению коммерческого использования земель. Более того, новая связь между населением горных и равнинных районов благодаря улучшению доступа к дорогам способствовала усугублению деградации окружающей среды.

Дебаты о континууме и зонировании

Не во всех горных районах наблюдаются резкие изменения 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 растительные зоны.

См. также

• Биом
• среда обитания
• Горная экосистема

Примеры

• Зоны жизни Центральной Европы
• Жизненные зоны Большого бассейна Северной Америки
• Зоны жизни Средиземноморского региона
• Жизненные зоны Северных каскадов на тихоокеанском северо-западе Америки.
• Зоны жизни Сьерра-Невады в Калифорнии
• Зоны жизни Перу

Ссылки

Источники

• Аллан, Найджел (август 1986 г.). «Модели доступности и высотной поясности гор». Горные исследования и разработки . 6 (3): 185–194. дои : 10.2307/3673384 . JSTOR   3673384 .
• Добенмайр, РФ (июнь 1943 г.). «Растительное районирование в Скалистых горах». Ботанический обзор . 9 (6): 325–393. дои : 10.1007/BF02872481 . S2CID   10413001 .
• Фрам, Ян-Петер; Градштейн, С. Роб. (ноябрь 1991 г.). «Высотное зонирование влажных тропических лесов с использованием мохообразных». Журнал биогеографии . 18 (6): 669–678. дои : 10.2307/2845548 . JSTOR   2845548 .
• Фукарек, Ф; Хемпель, Я; Хюбель, Г; Сукков Р.; Шустер, М. (1982). Флора Земли (на русском языке). Том. 2. Москва: Мир. п. 261.
• Гольдберг, Делавэр (1982). «Распределение вечнозеленых и лиственных деревьев по типу почвы: пример Сьерра-Мадре, Мексика, и общая модель». Экология . 63 (4): 942–951. дои : 10.2307/1937234 . JSTOR   1937234 .
• Конопля, Андреас (май 2006 г.). «Континуум или зональность? Высотные градиенты лесной растительности горы Килиманджаро». Экология растений . 184 (1): 27. дои : 10.1007/s11258-005-9049-4 . S2CID   21864541 .
• Конопля, Андреас (2006a). «Банановые леса Килиманджаро. Биоразнообразие и сохранение агролесомелиорационной системы домашних садов Чагга». Биоразнообразие и сохранение . 15 (4): 1193–1217. дои : 10.1007/s10531-004-8230-8 . S2CID   32921501 .
• Кедди, Пенсильвания (2001). Конкурс (2-е изд.). Дордрехт: Клювер.
• Кедди, Пенсильвания (2007). Растения и растительность: происхождение, процессы, последствия . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета.
• Кернер, К. (2012). Альпийские лесные линии . Базель: Спрингер.
• Маквикар, ТР; Кернер, К. (2013). «Об использовании высоты, высоты и высоты в экологической и климатологической литературе». Экология . 171 (2): 335–337. Бибкод : 2013Оэкол.171..335М . дои : 10.1007/s00442-012-2416-7 . ПМИД   22903540 . S2CID   17254606 .
• Надь, Ласло; Грабхерр, Георг (2009). Биология альпийских мест обитания: Биология мест обитания . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. стр. 28–50. ISBN  978-0-19-856703-5 .
• Паули, Х.; Готфрид, М.; Грабхерр, Г. (1999). «Способы распространения сосудистых растений на низкотемпературных границах жизни растений - альпийско-нивальный экотон горы Шранкогель (Тироль, Австрия)». Фитоценология . 29 (3): 297–325. дои : 10.1127/phyto/29/1999/297 .
• Полсен, Дж; Кернер, К. (2014). «Климатическая модель для прогнозирования потенциального положения линии деревьев по всему миру» (PDF) . Альпийская ботаника . 124 : 1–12. дои : 10.1007/s00035-014-0124-0 . S2CID   8752987 .
• Пулгар Видаль, Хавьер [на немецком языке] (1979). География Перу; Восемь природных регионов Перу . Лима: Редактировать. Universo SA , примечание: 1-е издание (его диссертация 1940 г.); Восемь природных регионов Перу , Бюллетень Музея естественной истории «Хавьер Прадо», специальный выпуск, 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. дои : 10.1525/ae.1975.2.3.02a00110 .
• Солтер, Кристофер; Хоббс, Джозеф; Уиллер, Джесси; Костбэйд, Дж. Трентон (2005). Основы мировой региональной географии, 2-е издание . Нью-Йорк: Харкорт Брейс. стр. 464–465.
• Шипли, Б.; Кедди, Пенсильвания (1987). «Индивидуалистические концепции и концепции общинной единицы как фальсифицируемые гипотезы». Растительность . 69 (1–3): 47–55. дои : 10.1007/BF00038686 . S2CID   25395638 .
• Шрив, Форрест (октябрь 1922 г.). «Условия, косвенно влияющие на вертикальное распределение в пустынных горах» (PDF) . Экология . 3 (4): 269–274. дои : 10.2307/1929428 . JSTOR   1929428 . Проверено 6 мая 2010 г.
• Стадель, Кристоф (октябрь 1990 г.). Том Л. Мартинсон (ред.). «Высотные пояса в тропических Андах: их экология и использование человеком». Ежегодник. Конференция латиноамериканских географов . 17/18. Оберн, Алабама: 45–60. JSTOR   25765738 .
• Тан, CQ; Осава, М. (1997). «Зональный переход вечнозеленых, лиственных и хвойных лесов вдоль высотного градиента на влажной субтропической горе, гора Эмэй, Сычуань, Китай». Экология растений . 133 (1): 63–78. дои : 10.1023/А:1009729027521 . S2CID   30790987 .
• Тролль, Карл (1973). «Высокогорные пояса между полярными шапками и экватором: их определение и нижний предел». Арктические и альпийские исследования . 5 (3): А19–А27. JSTOR   1550149 .
• Уилсон, С.Д. (1993). «Конкуренция и наличие ресурсов на пустоши и лугах в Снежных горах Австралии». Журнал экологии . 81 (3): 445–451. дои : 10.2307/2261523 . JSTOR   2261523 .
• Цвингер, А.; Уиллард, Бельгия (1996). Земля над деревьями: Путеводитель по американской альпийской тундре . Издательство Большая Земля. ISBN  978-1-55566-171-7 .