Высотная поясность - Altitudinal zonation

Смотрите также: Список зон жизни по регионам

Высотная поясность (или же высотная зональность^[1]) в горных регионах описывает естественное расслоение экосистем, которое происходит на разных высотах из-за меняющихся условий окружающей среды. Температура, влажность, почва состав, и солнечная радиация являются важными факторами при определении высотных поясов, которые, следовательно, поддерживают различные виды растений и животных.^[2][3] Высотная поясность была впервые высказана географом. Александр фон Гумбольдт кто заметил, что температура падает с увеличением высоты.^[4] Зонирование также происходит в приливной и морская среда, а также на береговые линии И в водно-болотные угодья. Ученый К. Харт Мерриам заметил, что изменения в растительности и животных в высотных поясах соответствуют изменениям, ожидаемым с увеличением широты в его концепции зоны жизни. Сегодня высотная поясность представляет собой ключевую концепцию в горные исследования.

Факторы

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

Границы высотных поясов в горах определяются множеством факторов окружающей среды, начиная от прямого воздействия температуры и осадки косвенным характеристикам самой горы, а также биологическим взаимодействиям 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

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 возможности больших лиственный или хвойные деревья, чтобы 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

Влажность определенных зон, включая уровни осадков, атмосферную влажность и потенциал эвапотранспирация, 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 теряется способность удерживать влагу. Таким образом, наибольшее количество осадков ожидается на средних высотах и ​​может поддержать лиственный лес разработка. Выше определенной высоты поднимающийся воздух становится слишком сухим и холодным, что препятствует росту деревьев.^[9] Несмотря на то, что количество осадков может быть незначительным для некоторых гор, атмосферная влажность или засушливость более важными могут быть климатические стрессы, влияющие на высотные зоны.^[11] И общий уровень осадков, и влажность также влияют на влажность почвы. Одним из наиболее важных факторов, контролирующих нижнюю границу энцинального или лесного уровня, является соотношение испарение к влажности почвы.^[12]

Состав почвы

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 скал лучше поддерживают более крупные деревья и растительность. Высота лучших почв зависит от исследуемой горы. Например, для гор, найденных в районы тропических лесов, на более низких возвышенностях встречается меньше наземных видов из-за толстого слоя мертвые опавшие листья покрытие лесной подстилки.^[3] На этой широте более кислая, гумозные почвы существуют на возвышенностях в горный или же подпункт уровни.^[3] В другом примере выветривание затрудняется из-за низких температур на возвышенностях в скалистая гора западной части США, в результате чего образовались тонкие грубые почвы.^[13]

Биологические силы

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] Трудно оценить важность конкуренции без экспериментов, которые стоят дорого 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] На зонирование могут влиять еще два биологических фактора: выпас и мутуализм. Относительную важность этих факторов также трудно оценить, но численность пасущихся животных и численность микоризный ассоциаций, предполагает, что эти элементы могут существенно влиять на распространение растений.^[17]

Солнечная радиация

Свет - еще один важный фактор роста деревьев и других растений. фотосинтетический растительность. Атмосфера Земли заполнена водяным паром, твердыми частицами и газами, которые фильтруют радиацию, исходящую от Солнца, прежде чем она достигает поверхности Земли.^[18] Следовательно, вершины гор и возвышенности получают гораздо более интенсивное излучение, чем базальные равнины. Наряду с ожидаемым засушливый В условиях возвышенности кустарники и травы имеют тенденцию к процветанию из-за их мелких листьев и обширной корневой системы.^[19] Однако на больших высотах чаще бывает облачность, которая частично компенсирует высокую интенсивность излучения.

Эффект Massenerhebung

При прогнозировании высотной зональности необходимо также учитывать физические характеристики и относительное расположение самой горы.^[3] В 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] Аналогичный эффект проявляется в Горы Санта-Каталина Аризоны, где базальная высота и общая высота влияют на высоту вертикальных зон растительности.^[12]

Прочие факторы

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 высоты

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 инверсия растительности.

Высотная поясность Гранд Тетон в скалистые горы (обратите внимание на изменение растительности по мере увеличения высоты)

• Нивальный уровень (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, которые ограничивают 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 покрыта пятнистыми лугами, осока и камышовые пустоши, типичные для арктических зон. Часть года в этом регионе лежит снег.
  • Безлесный альпийский (низкоальпийский): характеризуется закрытым ковром из растительности, включающей альпийские луга, кустарники и отдельные 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:^[7][22] Проходит от среднегорных лесов 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: горный тропический лес (выше 3000 футов), находясь в более высоких широтах хвойные леса часто доминируют.
• Низменный слой:^[4][23] Эта нижняя часть гор сильно различается в зависимости от климата и имеет множество названий 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 районах и 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 открытым вечнозеленый дубовые леса и наиболее распространены 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 луга:^[12] Зоны лугопастбищных угодий, характеризующиеся различной плотностью низинной растительности, 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

Основная статья: Treeline

Наиболее решающей биогеографической и климатической границей по перепадам высот является высокогорная климатическая линия. Древесная линия отделяет горный от альпийская зона и обозначает потенциал роста деревьев, независимо от того, есть деревья или нет.^[24] Таким образом, когда деревья были срублены или сожжены и, следовательно, отсутствуют на линии деревьев, они все еще остаются на месте, как определено изотермой линии деревьев.^[25] На границе дерева рост деревьев часто редкий, низкорослый и деформируется ветром и холодом. Круммхольц (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]

Зонирование животных

Животные также демонстрируют закономерности зонирования в соответствии с описанными выше растительными зонами.^[7] Беспозвоночные более четко разделены на зоны, поскольку они обычно 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 с увеличением высоты над горной зоной из-за более суровых условий окружающей среды на более высоких высотах. В меньшем количестве исследований изучалась зональность животных с высотой, поскольку эта корреляция менее определена, чем зоны растительности, из-за повышенной мобильности видов животных.^[7]

Планирование землепользования и использование человека

Изменчивость как естественной, так и человеческой среды затрудняет построение универсальных моделей для объяснения выращивание человека в высотных условиях. 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 более регулярно. Тем не менее, высотная поясность учитывает сельскохозяйственную специализацию, а рост населения вызывает ухудшение окружающей среды.

сельское хозяйство

Высотные зоны Анд и соответствующие сообщества сельскохозяйственных и животноводческих хозяйств.

Человеческое население разработало стратегии сельскохозяйственного производства, чтобы использовать различные характеристики высотных зон. Высота, климат и плодородие почвы устанавливают верхние пределы для типов культур, которые могут находиться в каждой зоне. Население, проживающее в Анды Горные районы Южной Америки воспользовались преимуществами различных высотных условий для выращивания самых разных культур.^[11] В горных сообществах были приняты два разных типа адаптивных стратегий.^[29]

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

С улучшением доступа 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 окружающей среды

Рост населения приводит к деградации окружающей среды в высотных районах из-за вырубка леса и чрезмерный выпас. 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

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]

Смотрите также

• Биом
• Место обитания
• Экосистема Montane

Примеры

• 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

Рекомендации

1. McVicar & Körner, 2013 г.
2. Добенмайр 1943
3. Фрам и Градштейн, 1991 г.
4. Salter et al. 2005 г.
5. Fukarek et al. 1982 г.
6. Шипли и Кедди 1987
7. Надь и Грабхер, 2009 г.
8. Добенмайр 1943, стр. 345–349
9. Надь и Грабхер, 2009 г., стр. 30–35
10. Добенмайр 1943, стр. 349–352
11. Stadel 1990
12. Шрив 1922
13. Добенмайр 1943, п. 355
14. Кедди 2001, п. 552
15. Гольдберг 1982
16. Уилсон 1993
17. Кедди 2007, п. 666
18. Добенмайр 1943, п. 345
19. Надь и Грабхер, 2009 г., п. 31 год
20. Тролль 1973
21. Паули, Готфрид и Грабхерр, 1999 г.
22. Тан и Осава 1997
23. Пульгар Видал 1941, стр. 145–161 ошибка harvnb: цель отсутствует: CITEREFPulgar_Vidal1941 (помощь)
24. Кёрнер 2012
25. Паульсен и Кёрнер 2014
26. Цвингер и Уиллард 1996, п. 58
27. Цвингер и Уиллард 1996, п. 55
28. Аллан 1986
29. Роудс и Томпсон 1975
30. Конопля 2006

Источники

• Аллан, Найджел (август 1986). «Модели доступности и высотной поясности гор». Горные исследования и разработки. 6 (3): 185–194. Дои:10.2307/3673384. JSTOR  3673384.
• Добенмайр, Р.Ф. (Июнь 1943 г.). «Растительная зональность Скалистых гор». Ботанический обзор. 9 (6): 325–393. Дои: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. Дои:10.2307/2845548. JSTOR  2845548.
• Фукарек, Ф; Хемпель, I; Hûbel, G; Сукков, Р; Шустер, М. (1982). Флора Земли (на русском). 2. Москва: Мир. п. 261.
• Гольдберг, Д. (1982). «Распределение вечнозеленых и лиственных деревьев по типу почвы: пример из 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 в лесной растительности горы Килиманджаро». Экология растений. 184 (1): 27. Дои: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. Дои:10.1007 / s10531-004-8230-8.
• Кедди, П.А. (2001). Соревнование (2-е изд.). Дордрехт: Клувер.
• Кедди, П.А. (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, абсолютной высоты и высоты в эколого-климатологической литературе». Oecologia. 171 (2): 335–337. Bibcode:2013Oecol.171..335M. Дои: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. Дои:10.1127 / phyto / 29/1999/297.
• Полсен, Дж; Кёрнер, К. (2014). «Основанная на климате модель для прогнозирования потенциального положения деревьев по всему миру». Альпийская ботаника. 124: 1–12.
• Пульгар Видал, Хавьер (1979). Geografía del Perú; Природные районы Лас-Очо-дель-Перу. Лима: Редактировать. Universo S.A., примечание: 1-е издание (его диссертация 1940 г.); Природные регионы Лас-очо-дель-Перу, Boletín del Museo de Historia Natural «Хавьер Прадо», особенное, Лима, 1941, 17, стр. 145–161.
• Rhoades, R.E .; 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; Костбаде, Дж. Трентон (2005). Основы мировой региональной географии 2-е издание. Нью-Йорк: Харкорт Брейс. С. 464–465.
• Шипли, В .; Кедди, П.А. (1987). «Индивидуалистические концепции и концепции сообщества как опровержимые гипотезы». Растительность. 69: 47–55. Дои:10.1007 / BF00038686.
• 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. Получено 2010-05-06.
• 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.
• Tang, C. Q .; 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. Дои:10.1023 / А: 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, С. (1993). «Конкуренция и доступность ресурсов в пустошах и лугах в Снежных горах Австралии». Журнал экологии. 81 (3): 445–451. Дои:10.2307/2261523. JSTOR  2261523.
• Цвингер, А .; Уиллард, Б. Э. (1996). Земля над деревьями: путеводитель по американской альпийской тундре. Издательство Big Earth. ISBN  978-1-55566-171-7.