Альпийская растительность Тасмании

Под альпийской растительностью понимается зона растительности между высотной границей роста деревьев и нивальной зоной. Альпийские зоны на Тасмании бывает трудно классифицировать из-за морского климата Тасмании, ограничивающего выпадение снега короткими периодами, а также наличия четко обозначенной линии деревьев.

Распределение

Распространение высокой безлесной растительности по Тасмании (DPIPWE)

Примерно 111 700 га Тасмании занимают альпийские и субальпийские ареалы (2%). В целом по всей Австралии площадь территории составляет всего 198 400 га, что означает, что 56% альпийской и субальпийской среды обитания Австралии ограничено Тасманией. Высота, на которой встречается альпийская растительность , колеблется от 750 м на юго-западе до 1400 м на северо-востоке.

Классификация

От латинского слова Alpinus, от Alpes «Альпы». В глобальном масштабе альпийская растительность определяется зоной растительности между высотной границей роста деревьев и нивальной зоной. В районах, где горы можно считать типично альпийскими, зоны растительности часто делятся на отчетливые высотные полосы. Альпийский пояс обычно состоит из низкорослых травянистых видов, учитывая прекращение большей части древесной растительности на верхней границе субальпийского пояса. Верхняя граница альпийского пояса часто сменяется голыми скалами и вечным снегом, который продолжается до вершины.

На Тасмании таких характерных высотных полос не встречается. Обычно линия деревьев нечетко выражена и обычно расположена недалеко от вершин гор, часто не более чем на несколько сотен метров ниже. Постоянного снежного покрова нет, и растительность продолжается до вершин. Часто на Тасмании доминирующие виды горной растительности постепенно уменьшаются в высоте с высотой и становятся компонентом альпийского кустарника. Этот экологический градиент позволяет тонко сортировать виды по сообществам без резкого перехода от леса к кустарникам. Следовательно, альпийская и безлесная субальпийская растительность Тасмании часто рассматривается как единая растительная единица, получившая термин «альпийская». Такой подход оправдан, поскольку из 300(+) видов, встречающихся в альпийской и безлесной субальпийской зонах, только 10 ограничены территорией выше климатической границы деревьев.

Характеристики

Геология

В альпийском ландшафте Тасмании преобладают две системы коренных пород, происходящие из разных геологических периодов. В восточной и центральной частях штата юрские долериты покрывают вершины, внедрившиеся в пермские и третичные отложения. Эти долеритовые шапки имеют характерный рельеф с приподнятым скалистым краем и коротким крутым склоном над каменной осыпью. С химической точки зрения долерит потенциально является очень богатым источником питательных веществ, однако медленная скорость его выветривания позволяет создавать почвы только с умеренным плодородием.

И наоборот, горы запада и юго-запада состоят в основном из докембрийских и ордовикских кварцитов, осадочных пород и конгломератов. Они представляют собой серию удлиненных хребтов, расположенных с севера на юг. Эти породы представляют собой очень бедную питательными веществами скелетную почву, а основной ресурс питательных веществ накапливается за счет деградирующей растительности в перегноех и неглубоких торфах.

Климатические факторы

Осадки и снег

Принято считать, что количество осадков увеличивается с высотой, и в альпийских регионах Тасмании выпадает значительное количество осадков. Однако это не соответствует доступности воды для растений, что также диктуется множеством других факторов, таких как тип почвы, угол наклона, действие ветра и наличие снега/льда (растения не могут использовать замерзшую воду). Следовательно, доступность воды для альпийских растений непостоянна и часто недостаточна.

Зимняя засуха не является тревожным фактором на Тасмании, поскольку вода замерзает ниже глубины корней очень редко. Когда происходит таяние снега, почва доводится до полной емкости, а дополнительная вода теряется через стоки. Период максимальной доступности воды коррелирует с активным ростом альпийских видов и сезоном цветения, однако характерно скелетные альпийские почвы Тасмании удерживают мало воды даже при полной емкости поля. Как следствие, летняя засуха является решающим фактором, определяющим альпийскую среду Тасмании.

Ветер

На больших высотах ветер часто бывает сильным и продолжительным в течение длительного времени. Следовательно, ветер в альпийских регионах оказывает серьезное механическое воздействие на растения. Как следствие, альпийским видам требуется сильная корневая система для поддержания устойчивости в почве. Сильные ветры также способствуют эрозии почвы, перемещая мелкие частицы почвы. Эти частицы, разносимые сильным ветром над растительностью, могут эффективно обрезать прямостоячую растительность. Зимой и поздней весной наблюдаются сильные гололедные ветры.

На Тасмании сильные ветры чаще всего наблюдаются вблизи равноденствий и зимой. Зимой направление ветра преимущественно южное или юго-западное. Такие ветры могут вызвать локальные снежные заносы, продлевающие снежный покров на определенных участках. В январе-марте также наблюдаются частые потоки горячего северного воздуха, которые оказывают сильное иссушающее воздействие на альпийские почвы, подвергая растения транспирационному стрессу.

Температура

Снижение температуры воздуха с увеличением высоты — хорошо документированное явление, обусловленное одновременным падением атмосферного давления и плотности воздуха. Температура влияет на большинство фаз жизненного цикла растения, таких как вегетативный рост, прорастание семян, появление и выживание всходов, посещение опылителей и производство семян.

Температура листьев и температура воздуха могут сильно различаться и считаются основной причиной карликовости растений в альпийских регионах. Температура листьев растений обычно выше температуры воздуха днем, но прохладнее ночью. Наибольшая разница наблюдается весной, когда солнечная радиация высока, но температура воздуха низкая. Такие различия подвергают растение серьезному дефициту воды.

На Тасмании разница в температуре днем ​​и ночью может быть весьма значительной. Например, летний день на Центральном плато может иметь температуру выше 30 °C, а ночную температуру - 0 °C. Ближе к земле эта разница менее значительна. Кроме того, температура почвы гораздо менее изменчива, и на небольшой глубине 5–10 см дневная/ночная температура будет более или менее постоянной.

Радиация

На высокогорных высотах уровни прямой радиации выше, чем на уровне моря. Это связано с тем, что на больших высотах атмосфера менее плотная. Повышенное воздействие коротковолнового ультрафиолета (УФ) потенциально вредно для растений и может привести к повреждению протоплазмы растения и возможной гибели. Горы Тасмании относительно невысоки по высоте (обычно ниже 1500 м) по сравнению с горами в других регионах мира, поэтому УФ-излучение не так важно по сравнению с другими альпийскими местами обитания.

Экология

Альпийская среда Тасмании часто представляет собой сложную мозаику различных растительных сообществ, таких как карликовые леса, хвойные кустарники, склерофилловые кустарники, пустоши, болота, болота, луга и травяные поля. Эта мозаика является не просто реакцией на воздействие или эдафические факторы, но также находится под сильным влиянием пожара. Возмущение от пожаров сильно влияет на распределение альпийских растительных сообществ из-за медленной сукцессионной реакции альпийской растительности.

Пожары в высокогорных районах часто бывают интенсивными, поскольку они обычно возникают во время экстремальных погодных условий, способствующих пожару, или после длительной засухи. Кроме того, альпийская кустарниковая растительность содержит ароматические масла и большие скопления отмершей листвы, которая быстро сгорает. В результате большая часть поверхностного слоя торфа потребляется, а древесные растения, такие как хвойные, полностью погибают. Восстановление — это длительный процесс вследствие очень низкой выживаемости и неопределенности в отношении наличия и распределения семян.

Подушкообразные растения и поддерживающие болотные виды активны на ранних стадиях сукцессии. В течение первых 10 лет эти виды медленно увеличиваются среди колонизаторов трав. Через 20 лет сукцессии сквозь траву и травы появляется сеть небольших подушек и вытесняет эти виды в более влажные места. Эти виды активно растут в районах, где есть поверхностный сток воды, и, следовательно, эти поддерживающие сообщества создают перемещающиеся районы с очень влажными условиями. Следовательно, вода не может образовывать постоянные водотоки и рассеивается в небольших плотинах. Из-за этого эти виды часто называют инженерами-экологами.

Травы и сухие травянистые сообщества сменяются осоками, астелиевым болотом и валуном. После 50 лет сукцессии пустоши и кустарники образуют постепенное заселение древесных пород, большинство из которых приживаются на старых подушках болота, которые высохли. Хвойный вереск приживается гораздо дольше. Оценки, основанные на площадях, выгоревших в прошлом, показывают, что для формирования 10-20% покрова хвойных деревьев в виде невысокой циновки высотой менее 10 см требуется 150–200 лет сукцессии.

Человеческое воздействие

Выпас скота

Прямое воздействие выпаса, такое как поедание и вытаптывание растительности, приводит к уменьшению структурной сложности и увеличению голого почвенного покрова. Эти эффекты гораздо более выражены в областях с более высокой производительностью. Косвенные последствия выпаса могут быть столь же разрушительными, например, занос экзотических сорняков и внесение удобрений путем разбрасывания с воздуха.

Эффекты для отдыха

Различные уровни воздействия таких видов деятельности, как катание на лыжах, пешие прогулки и кемпинг, не оценены должным образом. Альпийские растения, такие как подушечки, могут быть особенно чувствительны к вытаптыванию, а иногда возникающие пожары приводили к разрушительным последствиям.

Огонь

Природные лесные пожары были частью альпийской среды Тасмании в течение длительного периода в недавней эволюционной жизни современной альпийской флоры. Маловероятно, что местные практики пожаров могли бы привести к значительному изменению частоты лесных пожаров в альпийской среде. Однако частота пожаров, вероятно, изменилась в результате деятельности европейских поселенцев и их промышленности с 1803 года. Наблюдения показывают, что площади, занимаемые видами, чувствительными к огню, сократились (например, Athrotaxis ), в то время как виды, адаптированные к огню, увеличились.

Изменение климата

Глобальная температура окружающей среды значительно выросла (в среднем на 0,7°C) за последние 100 лет (Slatyer 2010). В высокогорных районах изменения режима выпадения осадков уже оказали заметное влияние на стойкость, глубину и площадь снега. Ожидается, что такие изменения снежного режима изменят состав и распространение сообществ альпийской растительности. Кроме того, многие виды могут столкнуться с дополнительной конкуренцией из-за расширения ареала видов на большие высоты. Лесные пожары представляют дополнительную угрозу для альпийских растений и животных, причем многие виды, очевидно, уязвимы к увеличению частоты пожаров.

Повышенные уровни УФ-излучения могут проникнуть к поверхности Земли вследствие повреждения озонового слоя в последнее время. Как следствие, вредное воздействие коротковолнового ультрафиолета может стать более очевидным в альпийских регионах Тасмании, особенно в нижних широтах.

Адаптации растений

Альпийские растения Тасмании развили множество физиологических, морфологических и поведенческих адаптаций, чтобы справиться с проблемами, с которыми они сталкиваются в окружающей среде. Обычно альпийские растения Тасмании имеют низкую первичную продуктивность и, соответственно, медленные темпы роста. Например, побеги Epacris Petrophila вырастают в среднем всего на 1 см/год. Альпийские растения часто имеют оппортунистический характер роста, при этом сезонные колебания скорости их роста проявляются в расширении междоузлий. Кроме того, жизненный цикл альпийских растений Тасмании очень точно связан с их коротким вегетационным периодом. Это достигается после быстрого всплеска роста весной.

Сообщество альпийской растительности Тасмании в целом придерживается механизмов толерантности к стрессу, а не механизмов избегания стресса. По мере того как стрессы, оказываемые окружающей среде, становятся более интенсивными, диапазон адаптивных биологических решений уменьшается. Следовательно, существует тенденция морфологической конвергенции и сходства форм жизни/роста. Сообщество подушек в альпийской среде является прекрасным примером, поскольку семь основных видов, образующих подушки на Тасмании, представляют пять различных семейств. Густо расположенные побеги с высокой степенью ветвления ограничивают движение воздуха и поддерживают влажную внутреннюю атмосферу внутри подушки. Это обеспечивает изоляцию от экстремальных колебаний температуры и минимальное воздействие ветра.

Другим примером морфологической конвергенции является преобладание мелколистных видов в альпийской растительности. Небольшие игольчатые листья с относительно большим соотношением площади поверхности к объему эффективно обеспечивают быструю передачу энергии и рассеивание тепла, сохраняя при этом структурную прочность. Склероморфия является общей чертой среди альпийских видов и обеспечила эволюционное преимущество, поскольку в последнее время климат Австралии стал более засушливым.

Как правило, большинство альпийских растений Тасмании — вечнозеленые многолетники. Главным преимуществом вечнозеленой привычки является то, что растению не приходится ежегодно тратить энергию на создание новых фотосинтетических органов. Это также позволяет растениям осуществлять фотосинтез круглый год, когда условия благоприятны.

Растения в альпийских условиях подвергаются водному стрессу из-за недостаточного количества осадков, тонкой почвы, периодических сильных ветров и инсоляции. Таким образом, многочисленные морфологические адаптации связаны с уменьшением транспирационной потери воды. Адаптации включают утолщение кутикулы, свернутые края листьев, затонувшие устьица или полное отсутствие листьев. Некоторые растения имеют густые волоски на нижней стороне листьев или толстые трихомы, покрытые воском.

Фотосинтетическое производство может быть ограничено не только из-за низкой температуры и высыхания, но и из-за стресса минеральных питательных веществ. Азот и фосфор часто ограничены в альпийской среде Тасмании. Адаптации включают микоризные ассоциации, протеоидные корни, даукоидные корни, а также плотоядность или полупаразитизм.

В рамках исследования в Центральном нагорье Тасмании, в рамках проекта Австралийского фонда горных исследований, исследователи установили инфраструктуру мониторинга для сбора данных о климате, погоде и почве в режиме реального времени. Эксперименты включают в себя манипулирование климатом, например, использование убежища, защищающего от дождя, для изучения воздействия засухи на альпийскую флору и беспозвоночных. Кроме того, фенокамы используются для отслеживания реакции растительности на изменения погоды с целью понять изменения на уровне экосистемы.

Растительные сообщества

Болстер-Хит

Болстер-пустошь или мягкая вересковая пустошь представляет собой лоскутное одеяло из низкорослых и очень компактных растений. Пять семейств (6 видов) встречаются на Тасмании. Еще три семейства (7 видов) содержат растения, которые регулярно, но не исключительно, образуют подушечку. Молодые подушечки могут активно расти при наличии постоянной свободной воды. Сообщество высокогорных подушек обычно состоит из Dracophyllum minum, Pterygopappus Lawrencei и Phyllachne colensoi.

Лиственный вереск

Доминирующим видом этой растительности является Nothofagus Gunnii , растущее в виде небольшого деревца до 3 м в высоту. Это единственное лиственное дерево Тасмании. Предпочитает хорошо дренированные места и, как следствие, часто растет на склонах или среди валунных осыпей. Этот вид очень чувствителен к пожару и поэтому ограничен районами, где доступ к огню запрещен или строго ограничен.

Хвойный вереск/кустарник

Основная статья: Тасманийские хвойные кустарники

Хвойная растительность представлена ​​двумя семействами голосеменных — Cupressaceae ( Diselma Archeri , Athrotaxis Cupressoides , A. selaginoides ) и Podocarpaceae ( Michrocachrys Tetragona , Microstrobos niphophilus , Podocarpus Lawrencei ). Этот тип растительности имеет неоднородное распространение на топографически защищенных от пожаров территориях. Эта растительность, вероятно, была бы кульминационной растительностью региона в отсутствие пожара.

Хит

Альпийская пустошь - самый распространенный и разнообразный тип растительности в альпийских условиях Тасмании. Присутствует множество семейств, однако в этой растительности преобладают виды Ericaceae и Proteaceae . Разнообразие сообществ распределяется в зависимости от почвенных условий, дренажа, воздействия и истории пожаров. Высокие пустоши с растениями до 2 м (Orites acicleis, Leptospermum rupestre, Coprosma nitida) обычно встречаются на участках с лучшим дренажем, обычно с усыпанной камнями поверхностью. Низкие пустоши (15-50+ см) (Baeckea Gunniana, Epacris serpyllifolia, Richea sprengelioides) чаще встречаются на более торфянистых почвах и часто граничат с влажными участками.

Кочки луга

Кочки в основном ограничены сравнительно глубокими, хорошо дренированными почвами. В более засушливых районах мятлик лабиллардиери доминирует в высоких густых кочках с кустарниками Pimelea pygmaea , Leucopogon stuartii и Epacris Petrophila , которые могут сливаться с лесными массивами Eucalyptus coccifera . На более влажных, более торфянистых почвах высокие кочки уступают место более низким дерновым кочкам, в которых Poa Gunnii доминирует с розеточными кустарниками, такими как Velleia montana , Celmisia asteliifolia и Plantago antarctica .

Библиография

• Уздечка, КЛ (2001). Восстановление альпийской пустоши и лугов после пожаров и выпаса скота, восточная часть Центрального плато, Тасмания, Австралия. Арктические, антарктические и альпийские исследования 33, 348–356.
• Бродфюрер, У. (1955). Влияние дозированной дозировки ультрафиолетового солнечного излучения на рост растений. Планта 45, 1-56
• Крауден, РК (2005). Альпийская растительность. «Растительность Тасмании» (ред. В Риде) 333–356.
• Департамент первичной промышленности, парков, водных ресурсов и окружающей среды (DPIPWE).
• Френд, А.Д., и Вудард, Ф.И. (1990). Эволюционные и экофизиологические реакции горных растений на условия вегетационного периода. Достижения в области экологических исследований 20, 60–112.
• Грайм, JP (1979). «Стратегии растений и вегетационные процессы». (Джон Уайли: Чичестер.)
• Джексон, У.Д. и Браун, М.Дж. (2005). Структура и процесс в растительности. «Растительность Тасмании» (ред. В Риде) 357–380.
• Киркпатрик, Дж. Б. (1982) Фитогеографический анализ альпийской флоры Тасмании. Журнал биогеографии 9, 255–271.
• Киркпатрик, Дж. Б. (1983) Безлесные растительные сообщества альпийских флор Тасмании. Труды Экологического общества Австралии 12, 61-77.
• Киркпатрик, Дж. Б. (1984) Воздействие огня на альпийскую растительность и почвы Тасмании. Австралийский журнал ботаники 32, 613–629.
• Киркпатрик, Дж. Б. (1986) Альпийская биогеография Тасмании и экологическая интерпретация прошлого. В книге «Флоар и фауна Альпнской Австралии: возраст и происхождение» (под ред. Б. А. Барлоу) 227–242.
• Киркпатрик Дж. Б. и Гибсон Н. (1984). Динамика Тасманского болотного болота. Вегетацио 58, 71-78.
• Монтгомери, К. (2006) Изменение температуры в зависимости от высоты и широты. Географический журнал 105, 133–135.
• Муни, Х.А., и Данн, Э.Л. (1970). Конвергентная эволюция средиземноморско-климатических вечнозеленых склерофилловых кустарников. Эволюция 24, 292-303.
• Новый Оксфордский американский словарь, 2-е издание © Oxford University Press, Inc., 2005 г.
• Сеймур Д.Б., Калвер Ч.Р. (1998) Диаграмма времени и пространства. Минеральные ресурсы Тасмании и AGSO, 1998 г.
• Слейер, Р. (2010) Влияние изменения климата на альпийские экосистемы Австралии. Журнал студенческих исследований АНУ 2, 81-97.
• Транкиллини, В. (1964). Физиология растений на большой высоте. Ежегодный обзор физиологии растений 15, 329–346.
• Уильямс, PR (1977) Геологическое исследование Порт-Дэйви. Департамент горнодобывающей промышленности Тасмании.

Дальнейшее чтение

• Рид, Дж. Б., Хилл, Р. С., Браун, М. Дж., и Ховенден, М. Дж. (2005). Растительность Тасмании. Исследование австралийских биологических ресурсов.
• Хауэллс, К. (2012). Природная флора Тасмании. Австралийское общество растений Тасмания Inc.