БИОМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТИПЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Биома являются экологические регионы составляют глобальную экосистему укрывательство флоры и фауны со структурными признаками и аналогичной функциональной. Они получили названия, намекающие на их доминирующий тип растительности: тропические леса, лиственные леса умеренного пояса, средиземноморские чапарали и т. Д.

В порядке возрастания уровни организации живых существ - это клетка, организм, популяция, сообщество, экосистема, ландшафт, биом и биосфера. Таким образом, биомы представляют собой наиболее инклюзивную категорию, в которой экологи и биогеографы делят жизнь на Земле.

Источник: pixabay.com

Биомы определяются на основе физиогномики растительности без учета таксономической идентичности организмов. Один и тот же тип биома можно найти на континентах с разной флорой.

Концепция биома предполагает, что среда действует как в эволюционном времени посредством естественного отбора, так и в экологическом времени, фильтруя виды, чтобы создать глобальную картину распределения естественной растительности.

Подходы на уровне биома позволяют формулировать стратегии сохранения биоразнообразия и изучать изменение климата.

Задний план

В 1874 году Огюстен де Кандоль предложил пять широтных зон растительности в зависимости от температуры. В 1888 году Герман Вагнер и Эмиль фон Сюдов определили десять типов растительности, такие как тундра и пустыня, которые в настоящее время считаются биомами. В 1900 году Владимир Кеппен классифицировал климат планеты по растительности.

В 1892 году К. Харт Мерриам сформулировал концепцию жизненной зоны, предшественника биома, поскольку она представляет собой крупномасштабную взаимосвязь между биотой и климатом.

В 1916 году Фредерик Клементс ввел термин «биом» как синоним биотического сообщества. В 1935 году Артур Тэнсли ввел термин «экосистема» для обозначения биотического сообщества и его физической среды.

В 1939 году Ф. Клементс и Виктор Шелфорд определили биомы на основе их кульминационной растительности и упомянули их в географических масштабах больше, чем экосистемы.

В 1947 году Лесли Холдридж создал систему разделения жизненных зон. В 1948 году К. Уоррен Торнтвейт разработал климатическую классификацию, альтернативную Кеппену.

В 1970 году Роберт Уиттакер добавил климатическое измерение к концепции биома. В 1975 году Генрих Вальтер использовал специальный тип графика, который он назвал диаграммой климата, чтобы классифицировать и охарактеризовать биомы планеты.

Köppen климатическая система

Предложенное А. де Кандолем географическое распределение растительности послужило В. Кеппену объективной основой для классификации типов климата и подготовки первых климатических карт. Кеппен определил пять основных типов погоды, обозначенных буквами:

1- А. Влажный тропический: каждый месяц со средней температурой выше 18 ° C; годовое количество осадков более 1500 мм. Подразделяется на Af (тропические дожди), Am (тропические муссоны) и Aw (сухие тропики или саванна).

2- Б. Сухой: суммарное испарение выше, чем годовое количество осадков. Подразделяются на BW (засушливые, настоящие пустыни) и BS (полузасушливые, степные).

3- С. Влажный умеренный, с умеренной зимой: самый холодный месяц со средней температурой ниже 18 ° C и выше -3 ° C; самый теплый месяц со средней температурой выше 10 ° C. Подразделяется на Cfa (влажный субтропический), Cs (средиземноморский) и Cfb (морской).

4- Д. Влажный умеренный климат с экстремальной зимой: более теплый месяц со средней температурой выше 10 ° C; самый холодный месяц со средней температурой ниже -3 ° C. Подразделяются на Dw (с засушливой зимой), Ds (с засушливым летом) и Df (с влажной зимой и летом).

5- Э. Полярный: с низкими температурами круглый год; средняя температура наименьшего холода менее 10 ° С. Подразделяется на ET (полярные тундры) и EF (ледники).

Климатическая классификация Торнтуэйта

Первоначальная система Кеппена продолжает оставаться наиболее широко используемой, несмотря на то, что были предложены многочисленные ее модификации, такие как система Trewartha (1968) и новые климатические классификации, среди которых выделяется классификация Thornthwaite.

Такое же количество осадков дает пустыни в Африке и великолепные леса в Скандинавии. По этой причине Торнтуэйт разработал концепцию потенциальной эвапотранспирации (EP), имеющую большое значение в экофизиологии растений, для изучения взаимодействия между осадками и температурой вместо обеих переменных по отдельности.

Торнтвейт предложил классификацию климата, которая из-за ее сложности использовалась редко, и на ее основе было создано несколько карт. Автор на основе ЭП выполнил несколько громоздкие расчеты различных показателей (засушливость, влажность, тепловая эффективность, сезонность), в результате чего получился своеобразный калейдоскоп из более чем 800 типов климата.

Система жизненных зон Холдриджа

Классифицируйте взаимосвязь между климатом и растительностью. Широко используется благодаря своей эмпирической простоте. Он позволяет определить жизненную зону населенного пункта по логарифмам его биотемпературы (BT) и количества осадков (P).

Предполагается, что: 1) во всем мире образования климаксных растений различаются на экологически эквивалентные физиогномические типы; 2) климат определяет географические пределы этих образований, называемых зонами жизни.

BT зависит от широты и долготы и представляет собой сумму месячных положительных температур, деленную на 12. P измеряется в миллиметрах. На основе BT рассчитывается потенциальная эвапотранспирация (EP).

Коэффициент потенциальной эвапотранспирации (EPP) рассчитывается как EPP = EP / P. EPP и ограничивает девять провинций (H) влажно-засушливой.

30 жизненных зон представлены в виде шестиугольных ячеек в треугольном графике, стороны которого имеют шкалы, соответствующие P, EPP и H. Справа и слева представлены вертикальные шкалы, соответствующие шести широтным регионам и шести высотным этажам.

На графике градации жизненных зон следующие: P - дождевой лес в дождевую тундру; EPP, от пустыни до сухой тундры; H, пустыня в тропический лес; от сухой тундры до плювиальной тундры.

Биомы Уиттакера

Основываясь на характеристиках растительности, Уиттакер определил девять типов биома:

- Тропический лес

- Сезонный тропический лес / саванна

- Субтропическая пустыня

- Редкий / кустарниковый лес

- тропический лес умеренного климата

- Сезонный лес умеренного пояса;

- Пастбища / пустыня умеренного климата

- Холодный северный лес

- Тундра.

Уиттакер проиллюстрировал площади, занятые биомами, на двумерном графике, горизонтальная ось которого представляет среднегодовую температуру (° C), а вертикальная ось - среднегодовое количество осадков (см). Этот минималистичный рисунок подчеркивает приблизительные климатические границы между биомами.

На графике Уиттекера подавляющее большинство населенных пунктов на планете находится в треугольной области, вершины которой соответствуют жаркому / влажному (тропические леса), жаркому / сухому (субтропическая пустыня) и холодному / сухому (тундра) климатам.

Треугольная область графика, которая соответствует умеренному / холодному и дождливому / очень дождливому климату, кажется пустой. Это связано с тем, что холодные регионы с очень обильным годовым количеством осадков редки или отсутствуют. Это связано с тем, что вода не испаряется легко при низких температурах, а холодный воздух удерживает очень мало пара.

Зонобиомы Уолтера

В отличие от Уиттекера, Уолтер сначала определил климат. Затем он выбрал границы между климатическими зонами, сопоставив их с типами растительности (зонобиомами), эквивалентными биомам Уиттакера.

Уолтер использовал климатические диаграммы, на которых месячные температуры (T) и количество осадков (P) представлены на одном графике с использованием вертикальных шкал, скорректированных для обозначения влажных и засушливых периодов. Если P выше T, дефицита воды нет, и рост растений ограничивается только T. Если P ниже T, дефицит воды ограничивает указанный рост.

Зонобиомы Уолтера: I) экваториальный вечнозеленый лес; II) тропический лиственный лес; III) субтропическая пустыня; IV) средиземноморский чапараль; V) вечнозеленый лес умеренного пояса; VI) лиственный лес умеренного пояса; VII) луга и степи умеренного пояса; VIII) холодный бореальный лес; IX) тундра.

Эти зонобиомы характеризуются: I) P и T не ограничивают; II) P зимой предельно; III) P ограничено в течение года; IV) P - летом предельный; V) T кратковременно ограничивается (<0 ° C) зимой; VI) Т зимой предельный; VII) P лимитирует летом и T зимой; VIII) T лимитирует большую часть года; IX) T ограничивает практически круглый год.

Типы биома

Классификация биомов Уиттекера и Уолтера на девять типов является наиболее общей из возможных. В настоящее время нет единого мнения о том, сколько типов биома следует различать. Например, Всемирный фонд дикой природы (Всемирный фонд дикой природы = Всемирный фонд охраны природы) выделяет 14, в то время как некоторые авторы утверждают, что их больше 20.

Представленные ниже экологические и биогеографические характеристики различных типов наземного биома ограничиваются схемой Уолтера. Следует отметить, что это упрощение.

Экваториальный вечнозеленый лес

Распространен в низинах тропических регионов (10 ° с.ш. - 10 ° ю.ш.) Америки (бассейны Амазонки и Ориноко, Атлантическое побережье Бразилии, Центральная Америка), Африки (от Атлантического побережья до бассейна Конго, Мадагаскар), Азия (Вьетнам, Таиланд, Малайзия) и острова Тихого океана от Азии до Австралии (Индонезия, Филиппины, Новая Гвинея, Квинсленд).

Для климата характерно годовое количество осадков не менее 2 000 мм, причем ежемесячное количество осадков превышает 100 мм. Температура одинакова в течение всего года (> 18 ° C) и меняется менее сезонно, чем в течение дня.

Хотя почвы часто латеритные и поэтому бедны питательными веществами, растительность представляет собой сплошной полог из вечнозеленых деревьев, достигающих высоты 30–60 м. Под этим навесом есть несколько слоев, состоящих из более мелких деревьев и кустарников. Много лиан и эпифитов.

Несмотря на то, что он занимает всего 6% поверхности Земли, это наиболее продуктивный, сложный и разнообразный биом: в нем обитает половина видов растений и животных на планете.

Тропический лиственный лес

По мнению многих нынешних авторов и, с учетом понимания Уолтера, этот биом состоит из двух явно разных суббиомов: тропического лиственного леса и тропической саванны.

Лесные образования этого биома распространены в низинах за пределами экваториальной зоны (10–30 ° с.ш. и ю.ш.) в Южной Америке, Африке, Индии и Австралии. Климат теплый и характеризуется сезонным количеством осадков 900–1 500 мм с ярко выраженными дождливыми и засушливыми сезонами (например, муссонный климат в Индии).

В случае лесных формаций растительность состоит из лиственных деревьев, которые теряют листья в засушливый сезон, только с одним или двумя слоями под пологом, который является прерывистым.

Образования тропической саванны этого биома имеют такое же распространение, как и лесные. В некоторых регионах, особенно в Азии, эти саванны, вероятно, происходят из лиственных лесов, деградированных в результате пожаров и выпаса скота.

В этих саваннах растительность состоит из трав с разбросанными деревьями. В случае Африки они являются домом для самых разнообразных сообществ травоядных и хищных млекопитающих на планете.

Субтропическая пустыня

Распространен на юго-западе США, северной Мексике, Южной Америке (прежде всего в Перу, Чили и Аргентине), северной Африке (Сахара) и Австралии (30–40 ° северной и южной широты). Вместе с холодным биомом пустыни он занимает около пятой части поверхности Земли.

Их называют жаркими пустынями, потому что температура редко опускается ниже 0 ° C. Количество осадков невелико (часто менее 250 мм в год) и непредсказуемо.

Растительность не образует навеса и состоит в основном из кустарников и невысоких деревьев, часто колючих, как правило, с небольшими вечнозелеными листьями, разделенными голой землей.

Почвы почти полностью лишены органического вещества. Фауна, среди которой много рептилий, состоит из небольших, поведенческих и физиологически специализированных видов, способных противостоять жаре и пережить нехватку воды.

Средиземноморский чапараль

Распространен в южной Калифорнии, южной Европе в северном полушарии, центральной части Чили, Капской области (Южная Африка) и юго-западной Австралии в южном полушарии (30–40 ° северной и южной широты).

Зима характеризуется умеренными температурами и дождями, а лето - засухой. Годовое количество осадков не превышает 600 мм.

Растительность представляет собой густые кустарники высотой 1–3 метра, вечнозеленые, с небольшими склерофилловыми листьями, устойчивыми к высыханию и глубокими корнями. Летом частые пожары сжигают воздушную биомассу, не позволяя прижиться деревьям. Кусты восстанавливаются после пожаров и дают огнестойкие семена.

Почвы для этого типа растительности не свойственны. В отличие от флоры, в фауне мало эндемичных видов.

Вечнозеленый лес умеренного климата

Распространен у побережья на северо-западе Северной Америки, на юге Чили, на Тасмании и в Новой Зеландии. Он занимает небольшие пристройки.

Климат отличается мягкой зимой с обильными дождями и пасмурным летом. В течение года преобладают достаточно низкие температуры, но всегда выше 0 ° C. Годовое количество осадков превышает 1500 мм. Растительность состоит из очень высоких вечнозеленых лесов.

В Северной Америке выделяются два вида хвойных пород - пихта Дугласа (Pseudotsuga sp.) И секвойя (Sequoia sempervirens), высота которых может превышать 100 метров. В Южном полушарии необходимо упомянуть широколиственные деревья (Agathis, Eucalyptus, Nothofaugus) и хвойные деревья (Podocarpus).

Благодаря постоянной влажности эти леса не подвержены пожарам. Деревья растут медленно, но они достигают больших размеров, потому что являются одними из самых долгоживущих существ на планете.

Умеренный лиственный лес

В основном он распространяется там, где воды достаточно для роста больших деревьев. По этой причине он распространен в юго-восточной Канаде, восточной части США, Европе и Восточной Азии. Этот биом недостаточно развит в южном полушарии, потому что там высокое соотношение океана и суши смягчает климат и предотвращает зимние морозы.

Деревья теряют листья осенью и восстанавливают их весной. У доминирующих видов широкие листья. Растительность включает кустарники и травянистые растения на лесной подстилке.

Почвы содержат большое количество органических веществ. Здесь много плодовых и орехоплодных деревьев, которые кормят разнообразную фауну, включая белок, оленей, кабанов и медведей.

Умеренные луга и степи

Распространен в Северной Америке (Большой бассейн), Южной Америке (пампасы), Европе (Украина), Центральной Азии (степи, пустыня Гоби) и Южной Африке (Вельд), занимая континентальные равнины (30–60 ° северной и южной широты). Географически и климатически он находится между лесами умеренного пояса и пустынями.

Годовое количество осадков составляет 300–850 мм. Если осадков меньше (250–500 мм), биом называют холодной пустыней (Большой бассейн, Гоби). Зима экстремальная. Период вегетации растений (T> 0 ° C) 120–300 дней.

Здесь есть уникальный слой растительности, в которой преобладают травы высотой до 3 м во влажных прериях и до 0,2 м в холодных пустынях. В конце лета большие пожары.

Из-за нечастых дождей и низких температур мусор разлагается медленно. Почвы глубокие, богатые органическим веществом и плодородные. Естественные луга, которые когда-то занимали 40% поверхности земли, были сокращены вдвое из-за сельского хозяйства.

Эти луга являются домом для символичных животных. В Северной Америке к ним относятся бизон, вилорог, луговая собачка (сурок) или койот. В Европе и Азии к ним относятся тарпан (дикая лошадь), сайгак и землекоп.

Холодный северный лес

Его часто называют тайгой. Он занимает широкую полосу широты с центром в 50 ° с.ш. в Северной Америке и 60 ° с.ш. в Европе. На больших высотах проникает в умеренный пояс. Например, она простирается от Канады на юг вдоль Скалистых гор до возвышенностей по всей Мексике.

К северу он встречается там, где лето короткое (менее четырех месяцев со средней температурой> 10 ° C; среднегодовая температура <5 ° C), а зима долгая и экстремальная (до –60 ° C). В горах умеренного пояса встречается на высотах, где преобладают морозы. Годовое количество осадков составляет 400–1 000 мм.

В растительности преобладают вечнозеленые хвойные породы (Picea a bias) высотой 10–20 метров. Полог не очень густой, поэтому имеется подлесок из устойчивых к кислотности кустарников, мхов и лишайников. Разнообразие невелико.

Из-за низкого испарения почвы влажные, а из-за низких температур растительный мусор медленно разлагается и накапливается, образуя торфяные болота. Тайга - один из крупнейших резервуаров органического углерода на планете. Скопление игольчатых листьев делает почвы кислыми и не очень плодородными.

тундра

Встречается в основном в северном полушарии, к северу от тайги и к югу от полярной шапки. Альпийская тундра находится на больших высотах, чуть ниже ледников, в Северной Америке (Скалистые горы), Южной Америке (Анды), Европе (Альпы) и, занимая большую территорию, в Азии (Тибетское плато).

Климат более суровый (ниже 0 ° C в течение 7-10 месяцев в году), чем в тайге. Годовое количество осадков меньше или намного меньше 600 мм. Большая часть земли заморожена круглый год (вечная мерзлота). В течение долгих летних дней верхний слой почвы (0,5–1 м) оттаивает, что способствует ускоренному росту растений.

Растительность лишена деревьев и состоит из низкорослых кустарников, трав. Видны мхи и лишайники. Первичная продуктивность, биомасса растений и биоразнообразие ниже, чем у других биомов.

Среди травоядных животных - карибу, овцебык, овец Далла или арктический заяц - выделяются леминго. Среди хищных животных выделяются бурые медведи, волки и песцы. На Тибетском плато выделяются як (похожий на коров), архар (вид диких баранов) и снежный барс.

Водные биомы

Концепция биома была разработана для наземных экосистем на основе характеристик растительности. Из-за отсутствия растительности (основными продуцентами являются, в основном, одноклеточные водоросли), водные экосистемы не имеют биомов в том смысле, в котором этот термин используется для обозначения наземных экосистем.

Водные экосистемы занимают большую площадь, чем наземные, и структурно и биологически очень разнообразны. Их изучение и сохранение также сделали необходимым сгруппировать их в биомы.

Водные биомы определяются на основе таких характеристик, как их широта, количество осадков, ветры, близость к побережью, глубина, температура, поток воды, соленость и концентрация кислорода и питательных веществ.

Количество признанных водных биомов варьируется. Наиболее общая возможная классификация будет включать реки, озера, водно-болотные угодья, эстуарии и океаны.

Более подробно можно выделить мангровые заросли, солончаки, непроточные (озера и пруды) / лотические (реки и ручьи) сообщества, скалистые / песчаные / илистые морские побережья, коралловые рифы, поверхностные / морские пелагические глубины, платформенный / глубоководный океанский бентос.

Ссылки

1. Белда, М., Холтанова, Э., Галенка, Т., Калвова, Дж. 2014. Пересмотр климатической классификации: от Кеппена до Треварты. Исследования климата, 59, 1–13.
2. Бонан, Г. 2016. Экологическая климатология: концепции и приложения. Кембридж, Нью-Йорк.
3. Браун, Дж. Х., Ломолино, М. В. 1998. Биогеография. Синауэр, Сандерленд.
4. Feddema, J. 2005. Пересмотренная глобальная климатическая классификация типа Торнтвейта. Физическая география, 26, 442–466.
5. Коттек, М., Гризер, Дж., Бек, К., Рудольф, Б. Рубель, Ф. 2006. Обновлена ​​карта мира по классификации климата Кеппен-Гейгера. Meteorologische Zeitschrift, 15, 259–263.
6. Лонгхерст А. 1998. Экологическая география моря. Academic Press, Сан-Диего.
7. Морин, П.Дж. 1999. Экология сообщества. Уайли, Чичестер.
8. Муцина, Л. 2019. Биом: эволюция важнейшей экологической и биогеографической концепции. Новый фитолог, 222, 97-114.
9. Олсон, Д.М. и др. 2001. Наземные экорегионы мира: новая карта жизни на Земле. BioScience, 51, 933-938.
10. Риклефс, RE 2008. Экономия природы. WH Freeman, Нью-Йорк.
11. Spalding, MD, et al. 2007. Морские экорегионы мира: биорайонирование прибрежных и шельфовых территорий. BioScience, 57, 573-583.
12. Този, Дж. А. младший, 1964. Климатический контроль над наземными экосистемами: отчет о модели Холдриджа. Экономическая география, 40, 173–181.
13. Вальтер, Х. 1979. Растительность земли и экологические системы геобиосферы. Шпрингер-Верлаг, Берлин.
14. Whittaker, RH 1970. Сообщества и экосистемы. Макмиллан, Нью-Йорк.
15. Вудворд, SL 2009. Введение в биомы. Гринвуд Пресс, Вестпорт.