БІОМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ВИДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Біома є екологічні регіони становлять глобальну екосистему приховування флори і фауни зі структурними ознаками і аналогічної функціональної. Вони отримують назви, що натякають на їх домінуючий тип рослинності: тропічні ліси, помірні листяні ліси, середземноморські чапарали тощо.

У зростаючому порядку рівні організації живих істот - клітина, організм, населення, громада, екосистема, ландшафт, біома та біосфера. Тому біоми - це найбільш включена категорія, в якій екологи та біогеографи ділять життя на Землі.

Джерело: pixabay.com

Біоми визначаються виходячи з фізіономії рослинності, без урахування таксономічної ідентичності організмів. Однотипний тип біома можна зустріти на континентах з різною флорою.

Концепція біома передбачає, що навколишнє середовище діє як в еволюційний час шляхом природного відбору, так і в екологічний час, фільтруючи види, щоб створити глобальну схему поширення природної рослинності.

Підходи на рівні біому дозволяють формулювати стратегії збереження біорізноманіття та вивчати зміни клімату.

Фон

У 1874 році Августин де Кандоль запропонував п'ять широтних зон вегетації на основі температури. У 1888 р. Герман Вагнер та Еміль фон Сидоу визнали десять видів рослинності, наприклад тундру та пустелю, що в даний час вважаються біомами. У 1900 році Володимир Кьоппен класифікував клімат планети на основі рослинності.

У 1892 р. Харт Мерріам сформулював концепцію життєвої зони, що є попередником біоми, оскільки вона створювала масштабну залежність між біотою та кліматом.

У 1916 році Фредерік Клементс ввів термін біома як синонім біотичної спільноти. У 1935 році Артур Танслі ввів термін екосистема на суму біотичної спільноти та її фізичного середовища.

У 1939 р. Ф. Клементс та Віктор Шелфорд визначили біоми, ґрунтуючись на їх клімаксній вегетації, і віднесли їх до географічних масштабів, більших за екосистеми.

У 1947 році Леслі Холдрідж створив систему для диференціації зон життя. У 1948 р. К. Уоррен Торнтвейт розробив альтернативну класифікацію клімату Кьоппену.

У 1970 році Роберт Уіттакер додав кліматичному виміру концепції біома. У 1975 році Генріх Вальтер використав спеціальний тип графіка, який він назвав кліматичною діаграмою для класифікації та характеристики біомів планети.

Кліппенівська система Кьоппена

Географічний розподіл рослинності, запропонований А. де Кандоллом, послужив У. Кьоппену об'єктивною основою для класифікації типів клімату та підготовки перших кліматичних карт. Köppen визначив п'ять основних типів погоди, позначених буквами:

1- А. Вологий тропічний: щомісяця із середньою температурою вище 18 ° C; щорічна кількість опадів понад 1500 мм. Поділяється на Af (тропічний дощовий), Am (тропічний мусон) та Aw (тропічний сухий або савана).

2- Б. Сухий: випарна транспірація вище, ніж щорічна кількість опадів. Підрозділяється на BW (посушливий, справжня пустеля) та BS (напівзасушливий, степовий).

3- С. Вологий помірний, із помірними зимами: найхолодніший місяць із середньою температурою нижче 18 ° С та вище -3 ° С; найтепліший місяць із середньою температурою вище 10 ° C. Підрозділяється на Cfa (вологий субтропічний), Cs (Середземноморський) та Cfb (морський).

4- Д. Вологий помірний, з екстремальними зимами: тепліший місяць із середньою температурою вище 10 ° C; найхолодніший місяць із середньою температурою нижче -3 ° С. Поділяються на Dw (із сухими зимами), Ds (із сухим літом) та Df (із вологими зимами та літами).

5- Е. Полярний: з низькими температурами цілий рік; середня температура найменшого холоду нижче 10 ° С. Підрозділяється на ET (полярна тундра) та EF (льодовики).

Класифікація клімату Торнтвайт

Оригінальна система Кьоппена продовжує залишатися найбільш широко використовуваною, незважаючи на те, що були запропоновані численні модифікації її, такі як Тревартха (1968) та нові кліматичні класифікації, серед яких виділяється Торнтвейт.

Така ж кількість опадів створює пустелі в Африці та чудові ліси Скандинавії. З цієї причини Торнтвейт розробив концепцію потенційної евапотранспірації (ЕП), що має велике значення в екофізіології рослин, для вивчення взаємодії між опадами та температурою замість обох змінних окремо.

Thornthwaite запропонував кліматичну класифікацію, яка через свою складність мало використовувалась та створила декілька карт. Спираючись на ЕП, цей автор провів дещо громіздкі розрахунки різних показників (посушливість, вологість, тепловий ККД, сезонність), що створили своєрідний калейдоскоп із понад 800 типами клімату.

Система життєвої зони Holdridge

Класифікуйте взаємозв'язок між кліматом та рослинністю. Широко використовується завдяки своїй емпіричній простоті. Це дозволяє визначити життєву зону місцевості на основі логарифмів його біотемператури (BT) та опадів (P).

Передбачається, що: 1) у всьому світі клімаксні рослинні утворення відрізняються на екологічно рівнозначні фізіономічні типи; 2) клімат визначає географічні межі цих утворень, званих зонами життя.

BT залежить від широти і довготи і є сумою місячних позитивних температур, поділених на 12. P кількісно визначається в міліметрах. На основі БТ розраховується потенційна випаротранспірація (ЕП).

Потенційний коефіцієнт випаропередачі (EPP) обчислюється як EPP = EP / P. EPP і розмежовує дев'ять провінцій (H) вологість-посушливість.

30 життєвих зон представлені у вигляді гексагональних комірок у межах трикутного графіка, сторони якого мають шкали, відповідні P, EPP та H. Праворуч та ліворуч вертикальні шкали представлені шести широтним областям та шести висотним поверхам.

На графіку градації життєвої зони: P, дощовий ліс до дощової тундри; EPP, пустеля до сухої тундри; Н, пустеля до дощового лісу; верхня, суха тундра до плювіальної тундри.

Біоми Віттакер

Виходячи з особливостей рослинного покриву, Віттакер визначив дев'ять типів біома:

- Тропічний ліс

- Сезонні тропічні ліси / савани

- Субтропічна пустеля

- Розріджений / кущовий ліс

- Помірний дощовий ліс

- Помірний сезонний ліс;

- Помірні пасовища / пустеля

- Холодний бореальний ліс

- Тундра.

Віттакер проілюстрував ділянки, зайняті біомами, на двовимірному графіку, горизонтальна вісь якого являє собою середньорічну температуру (° C), а вертикальна вісь являє собою середньорічну кількість опадів (см). Ця мінімалістична графіка підкреслює приблизні кліматичні межі між біомами.

У графіку Уіттакера переважна більшість населених пунктів планети знаходиться у трикутній області, вершини якої відповідають гарячому / вологому (тропічний ліс), гарячому / сухому (субтропічна пустеля) та холодному / сухому (тундра) клімату.

Трикутна область графіка, яка відповідала б помірному / холодному та дощовому / дуже дощовому клімату, видається порожньою. Це пов’язано з тим, що холодні регіони з дуже рясними щорічними опадами є дефіцитними або відсутніми. Це тому, що при низьких температурах вода не випаровується легко, а холодне повітря затримує дуже мало пари.

Зонобіоми Вальтера

На відміну від Віттакера, Вальтер вперше визначив клімат. Потім він обрав межі між кліматичними зонами, порівнюючи їх з типами рослинності (зонобіомами), еквівалентними біомам Віттакера.

Уолтер використовував кліматичні діаграми, в яких місячні температури (T) та кількість опадів (P) представлені в одному графіку вертикальними шкалами, відрегульованими для позначення мокрого та сухого періодів. Якщо P вище T, дефіциту води немає, а ріст рослин обмежений лише T. Якщо P нижче Т, дефіцит води обмежує зазначений ріст.

Зонобіоми Вальтера: I) екваторіальний вічнозелений ліс; II) тропічний листяний ліс; III) субтропічна пустеля; IV) середземноморський chaparral; V) помірний вічнозелений ліс; VI) помірний листяний ліс; VII) помірні луки та степи; VIII) холодний бореальний ліс; IX) тундра.

Ці зонобіоми характеризуються: I) P і T не обмежують; II) Р обмежує взимку; III) Р обмежує протягом року; IV) П лімітує влітку; V) T взимку ненадовго обмежує (<0 ° C); VI) Т обмежує взимку; VII) P обмежує влітку, а T взимку; VIII) Т обмежує більшу частину року; IX) Т обмежує практично цілий рік.

Типи біомів

Класифікація біомів Віттакера та Вальтера на дев'ять типів є найбільш загальною можливою. В даний час немає загального консенсусу щодо того, скільки типів біома слід розрізняти. Наприклад, WWF (Всесвітній фонд дикої природи = Всесвітній фонд охорони природи) виділяє 14, тоді як деякі автори стверджують, що їх понад 20.

Екологічні та біогеографічні характеристики різних типів наземного біома, представлені нижче, обмежені схемою Вальтера. Слід зазначити, що це являє собою спрощення.

Екваторіальний вічнозелений ліс

Він поширений у низинах тропічних регіонів (10 ° с.ш. - 10 ° ю.ш.) Америки (басейни Амазонії та Оріноко, Атлантичне узбережжя Бразилії, Центральна Америка), Африки (від узбережжя Атлантичного океану до басейну Конго, Мадагаскар), Азія (В'єтнам, Таїланд, Малайзія) і тихоокеанські острови, починаючи від Азії до Австралії (Індонезія, Філіппіни, Нова Гвінея, Квінсленд).

Клімат характеризується щорічною кількістю опадів не менше 2000 мм, при цьому кожен місяць перевищує 100 мм. Температура рівномірна протягом року (> 18 ° C) і змінюється менш сезонно, ніж протягом дня.

Хоча ґрунти часто латеритні і тому бідні поживними речовинами, рослинність складається з суцільного полога вічнозелених дерев, що досягають висот 30–60 м. Під цим навісом є кілька верств, що складаються з менших дерев та чагарників. Ліани та епіфіти рясніють.

Незважаючи на те, що займає лише 6% земної поверхні, це найпродуктивніший, найскладніший і найрізноманітніший біом: тут проживає половина рослинних і тваринних видів планети.

Тропічний листяний ліс

Для багатьох сучасних авторів і, беручи до уваги почуття Вальтера, цей біом складається з двох чітко різних суббійом: тропічного листяного лісу та тропічної савани.

Лісові утворення цього біома поширені в низинах поза екваторіальною зоною (10–30 ° с.ш. і ю.ш.) у Південній Америці, Африці, Індії та Австралії. Клімат теплий і характеризується сезонними опадами 900–1 500 мм, з помітними сезонами дощів і сухих (наприклад, мусонний клімат в Індії).

Що стосується лісових утворень, то рослинність складається з листяних дерев, які втрачають листя у посушливий сезон, під покровом лише один чи два шари, які перериваються.

Тропічні саванні утворення цього біома мають таке ж поширення, як і лісові. У деяких регіонах, особливо в Азії, ці савани, ймовірно, походять із листяних лісів, деградованих вогнем та випасом худоби.

У цих саванах рослинність складається з трав із розкиданими деревами. Що стосується Африки, вони є домом для найрізноманітніших спільнот травоїдних та хижих ссавців на планеті.

Субтропічна пустеля

Він поширений у південно-західній частині США, північній Мексиці, Південній Америці (насамперед Перу, Чилі та Аргентині), північній Африці (Сахара) та Австралії (30–40 ° пн.ш. і с.ш.). Разом із холодним пустельним біомом він займає близько п’ятої поверхні Землі.

Їх називають гарячими пустелями, оскільки температура рідко опускається нижче 0 ° C. Опади невеликі (часто менше 250 мм на рік) та непередбачувані.

Рослинність не утворює балдахін і складається в основному з чагарників і низьких дерев, часто тернистих, як правило, з невеликими вічнозеленими листям, розділеними голою землею.

Грунти майже повністю позбавлені органічної речовини. Фауна, серед якої плазуни рясніє, складається з дрібних, поведінково-фізіологічно спеціалізованих видів, щоб протистояти спеці та виживати з дефіцитом води.

Середземноморський chaparral

Він поширений у південній Каліфорнії, Південній Європі у північній півкулі, центральній частині Чилі, Капському регіоні (Південна Африка) та південно-західній частині Австралії у південній півкулі (30–40 ° пн.ш. і с.ш.).

Для зими характерні помірні температури та дощі, а літо - посуха. Щорічна кількість опадів не перевищує 600 мм.

Рослинність складається з густих чагарників висотою 1–3 метри, вічнозелених, з дрібними склерофільними листками, стійкими до висушування та глибоким корінням. Влітку часті пожежі спалюють повітряну біомасу, перешкоджаючи створенню дерев. Чагарники відроджуються після пожеж і дають вогнестійке насіння.

Ґрунти не властиві цьому типу рослинності. На відміну від флори, фауна має мало ендемічних видів.

Помірний вічнозелений ліс

Він поширений біля узбережжя в північно-західній частині Північної Америки, півдні Чилі, Тасманії та Новій Зеландії. Він займає невеликі розширення.

Клімат характеризується м'якою зимою з рясними опадами та хмарним літом. Досить холодні температури панують протягом року, але завжди вище 0 ° C. Щорічна кількість опадів перевищує 1500 мм. Рослинність складається з надзвичайно високих вічнозелених лісів.

У Північній Америці виділяються два хвойні дерева, ялиця Дугласа (Pseudotsuga sp.) Та червоне дерево (Sequoia sempervirens), яке може перевищувати у висоту 100 метрів. У південній півкулі слід згадати дерево листя широкої листя (Агафіс, Евкаліпт, Нотофауг) та хвойну (Подокарпус).

Через постійну вологість ці ліси не впливають на пожежу. Зростання дерев відбувається повільно, але вони досягають великих розмірів, оскільки є одними з найдовших живих істот на планеті.

Помірний листяний ліс

В основному він поширений там, де є достатня кількість води для росту великих дерев. З цієї причини він розповсюджений на південному сході Канади, сході США, Європі та Східній Азії. Цей біом недостатньо розвинений у південній півкулі, оскільки там високе співвідношення океан / суша пом'якшує клімат і запобігає зимовим заморозкам.

Дерева восени втрачають листя, а навесні регенерують. Домінуючий вид має широке листя. Рослинність включає чагарники та трав’янисті рослини на лісовій землі.

Ґрунти містять багато органічної речовини. Дерева, що несуть плоди та горіхи, мають багато, живлячи різноманітну фауну, включаючи білок, оленів, кабанів та ведмедів.

Помірні луки та степи

Він поширений у Північній Америці (Великий басейн), Південній Америці (пампаси), Європі (Україна), Середній Азії (степи, пустеля Гобі) та Південній Африці (Вельд), займаючи континентальні рівнини (30 ° –60 ° п. С. С. С.). Географічно та кліматично він знаходиться між лісами помірного та пустелі.

Щорічна кількість опадів становить 300–850 мм. Якщо кількість опадів менше (250–500 мм), біома називається холодною пустелею (Великий басейн, Гобі). Зима екстремальна. Вегетаційний період рослин (T> 0 ° C) становить 120–300 днів.

Існує унікальний прошарок рослинності, де переважають трави до 3 м у вологих преріях і до 0,2 м у холодних пустелях. Пожежі великі наприкінці літа.

Через рідкісні опади та низькі температури сміття розкладається повільно. Ґрунти глибокі, багаті органікою і родючі. Природні луки, які колись займали 40% земної поверхні, були скорочені навпіл завдяки землеробству.

Ці луки є домом для емблематичних тварин. У Північній Америці до них належать зубр, пронгорн, прерійний собака (сурок) або койот. У Європі та Азії вони включають тарпана (дикого коня), антилопу сайгака та крота.

Холодний бореальний ліс

Його часто називають тайгою. Він займає широку широтну смугу з центром 50 ° с.ш. у Північній Америці та 60 ° с.ш. в Європі. На великих висотах він проникає в помірну зону. Наприклад, він простягається від Канади на південь уздовж Скелястих гір, продовжуючи до піднесених районів по всій Мексиці.

На півночі він виявляється там, коли літо коротке (менше чотирьох місяців із середньою температурою> 10 ° C; середньорічне значення <5 ° C), а зими довгі та екстремальні (до –60 ° C). У помірних горах він зустрічається на висотах, де панує мороз. Щорічна кількість опадів становить 400–1000 мм.

У рослинність переважають вічнозелені хвойні (Picea зміщення) висотою 10–20 метрів. Навіс не дуже щільний, тому є підгрунтя кислотостійких чагарників, мохів та лишайників. Різноманітність низька.

Через низьке випаровування ґрунти вологі, а через низькі температури рослинне сміття повільно розкладається та накопичується, утворюючи торфовища. Тайга - одне з найбільших резервуарів органічного вуглецю на планеті. Скупчення листя суглобових робить грунти кислими і не дуже родючими.

Тундра

Воно зустрічається переважно в північній півкулі, на північ від тайги та на півдні від полярної шапки. Альпійська тундра зустрічається на великій висоті, трохи нижче льодовиків, у Північній Америці (Скелясті гори), Південній Америці (Анди), Європі (Альпи) і, що займає значну площу, в Азії (тибетське плато).

Клімат більш екстремальний (нижче 0 ° C протягом 7-10 місяців року), ніж у тайги. Щорічна кількість опадів менше або значно менше 600 мм. Більша частина землі замерзла цілий рік (вічна мерзлота). Протягом довгих літніх днів верхня ґрунт (0,5–1 м) відтає, що дозволяє прискорити ріст рослин.

Рослинність позбавлена ​​дерев і складається з карликових чагарників, трав. Видатні мохи та лишайники. Первинна продуктивність, біомаса рослин та біорізноманіття нижчі, ніж у інших біомів.

Серед травоїдних тварин виділяються карібу, мускусний бик, вівці Далла або арктичний заєць лемінго. Серед м’ясоїдних тварин виділяються бурі ведмеді, вовки та північні лисиці. На тибетському плато виділяються як (схожий на корів), аргалі (тип диких овець) та сніговий леопард.

Водні біоми

Концепція біома була розроблена для наземних екосистем на основі рослинних особливостей. Оскільки їм не вистачає рослинності (первинні виробники - це переважно одноклітинні водорості), водні екосистеми не мають біомів у тому сенсі, який цей термін має для наземних екосистем.

Водні екосистеми займають більшу площу, ніж наземні, і структурно та біологічно дуже різноманітні. Їх вивчення та збереження також змусили згрупувати їх у біоми.

Водні біоми визначаються на основі таких характеристик, як їх широта, кількість опадів, вітри, близькість до узбережжя, глибина, температура, потік води, солоність та концентрація кисню та поживних речовин.

Кількість визнаних водних біомів змінюється. Найбільш загальна категоризація включала б річки, озера, заболочені місця, лимани та океани.

Більш детально можна виділити мангрові гори, соляні квартири, постільні (озера та ставки) / лотичні (річки та струмки), скелясті / піщані / каламутні морські узбережжя, коралові рифи, поверхневі / морські пелагічні глибини, платформа / глибокий океанський бентос.

Список літератури

1. Belda, M., Holtanová, E., Halenka, T., Kalvová, J. 2014. Кліматична класифікація переглянута: від Köppen до Trewartha. Кліматичні дослідження, 59, 1–13.
2. Бонан, Г. 2016. Екологічна кліматологія: концепції та застосування. Кембридж, Нью-Йорк.
3. Браун, Ж.Х., Ломоліно, М.В. 1998. Біогеографія. Сінауер, Сандерленд.
4. Feddema, J. 2005. Переглянута глобальна кліматична класифікація типу Торнтвейта. Фізична географія, 26, 442–466.
5. Kottek, M., Grieser, J., Beck, C., Rudolf, B. Rubel, F. 2006. Світова карта кліматичної класифікації Кьоппен-Гейгера оновлена. Meteorologische Zeitschrift, 15, 259–263.
6. Лонгюрст, А. 1998. Екологічна географія моря. Академічна преса, Сан-Дієго.
7. Морін, PJ 1999. Екологія спільноти. Вілі, Чичестер.
8. Мучіна, Л. 2019. Біома: еволюція вирішальної екологічної та біогеографічної концепції. Новий фітолог, 222, 97-114.
9. Olson, DM та ін. 2001. Наземні екорегіони світу: нова карта життя на Землі. BioScience, 51, 933-938.
10. Ricklefs, RE 2008. Економіка природи. WH Freeman, Нью-Йорк.
11. Spalding, MD, та ін. 2007. Морські екорегіони світу: біорегіоналізація прибережних і шельфових зон. BioScience, 57, 573-583.
12. Tosi, JA Jr. 1964. Кліматичний контроль наземних екосистем: звіт про модель Holdridge. Економічна географія, 40, 173–181.
13. Walter, H. 1979. Рослинність землі та екологічних систем геобіосфери. Спрингер-Верлаг, Берлін.
14. Whittaker, RH 1970. Спільноти та екосистеми. Макміллан, Нью-Йорк.
15. Woodward, SL 2009. Вступ до біомів. Greenwood Press, Вестпорт.