BIOMY: CHARAKTERYSTYKA I RODZAJE - BIOLOGIA - 2025

BIOME są regionami ekologiczne stanowią globalne ekosystemu niosących flory i fauny cechy strukturalne i funkcjonalne podobne. Otrzymują nazwy nawiązujące do ich dominującego typu roślinności: tropikalne lasy deszczowe, umiarkowane lasy liściaste, śródziemnomorskie chaparrale itp.

W porządku rosnącym poziomami organizacji istot żywych są komórki, organizm, populacja, społeczność, ekosystem, krajobraz, biom i biosfera. Dlatego biomy są najbardziej inkluzywną kategorią, w której ekolodzy i biogeografowie dzielą życie na Ziemi.

Źródło: pixabay.com

Biomy definiuje się na podstawie fizjonomii roślinności, bez uwzględnienia tożsamości taksonomicznej organizmów. Ten sam rodzaj biomu można znaleźć na kontynentach o różnej florze.

Koncepcja biomu zakłada, że ​​środowisko działa zarówno w czasie ewolucji poprzez dobór naturalny, jak iw czasie ekologicznym, filtrując gatunki w celu wytworzenia globalnego wzoru rozmieszczenia naturalnej roślinności.

Podejścia na poziomie biomów pozwalają na sformułowanie strategii ochrony różnorodności biologicznej i badanie zmian klimatycznych.

tło

W 1874 roku Augustin de Candolle zaproponował pięć równoleżnikowych stref wegetacyjnych na podstawie temperatury. W 1888 roku Hermann Wagner i Emil von Sydow rozpoznali dziesięć typów roślinności, takich jak tundra i pustynia, uznawanych obecnie za biomy. W 1900 roku Wladimir Köppen sklasyfikował klimat planety na podstawie roślinności.

W 1892 roku C. Hart Merriam sformułował koncepcję strefy życia, prekursora biomu, ponieważ stanowi ona związek między fauną i florą a klimatem na dużą skalę.

W 1916 roku Frederic Clements ukuł termin biom jako synonim społeczności biotycznej. W 1935 roku Arthur Tansley ukuł termin ekosystem dla sumy społeczności biotycznej i jej fizycznego środowiska.

W 1939 roku F. Clements i Victor Shelford zdefiniowali biomy na podstawie ich wegetacji w punkcie kulminacyjnym i odnieśli się do nich w skali geograficznej większej niż ekosystemy.

W 1947 roku Leslie Holdridge stworzył system różnicowania stref życia. W 1948 roku C. Warren Thornthwaite opracował alternatywną klasyfikację klimatyczną do klasyfikacji Köppena.

W 1970 roku Robert Whittaker dodał klimatyczny wymiar do koncepcji biomu. W 1975 roku Heinrich Walter użył specjalnego rodzaju wykresu, który nazwał diagramem klimatycznym, aby sklasyfikować i scharakteryzować biomy planety.

System klimatyzacji Köppen

Geograficzne rozmieszczenie roślinności zaproponowane przez A. de Candolle posłużyło W. Köppenowi jako obiektywna podstawa do klasyfikacji typów klimatu i do przygotowania pierwszych map klimatycznych. Köppen zdefiniował pięć głównych typów pogody oznaczonych literami:

1- A. Wilgotny tropikalny: co miesiąc ze średnią temperaturą powyżej 18 ° C; roczne opady powyżej 1500 mm. Podzielony na Af (tropikalny deszcz), Am (tropikalny monsun) i Aw (tropikalny suchy lub sawanna).

2- B. Sucha: ewapotranspiracja wyższa niż roczne opady. Podzielony na BW (sucha, prawdziwa pustynia) i BS (półsuchość, step).

3- C. Umiarkowany wilgotny, z umiarkowanymi zimami: najzimniejszy miesiąc ze średnią temperaturą poniżej 18 ° C i powyżej -3 ° C; najcieplejszy miesiąc ze średnią temperaturą powyżej 10 ° C Podzielony na Cfa (wilgotny subtropikalny), Cs (śródziemnomorski) i Cfb (morski).

4- D. Umiarkowany wilgotny, z ekstremalnymi zimami: cieplejszy miesiąc ze średnią temperaturą powyżej 10 ° C; najzimniejszy miesiąc ze średnią temperaturą poniżej -3 ° C Podzielony na Dw (z suchymi zimami), Ds (z suchymi latami) i Df (z wilgotnymi zimami i latami).

5- E. Polar: przy niskich temperaturach przez cały rok; średnia temperatura najmniej zimna poniżej 10 ° C Podzielony na ET (tundra polarna) i EF (lodowce).

Klasyfikacja klimatyczna Thornthwaite

Pierwotny system Köppena jest nadal najpowszechniej stosowany, pomimo faktu, że proponowano liczne jego modyfikacje, takie jak Trewartha (1968) i nowe klasyfikacje klimatyczne, wśród których wyróżnia się Thornthwaite.

Taka sama ilość opadów tworzy pustynie w Afryce i wspaniałe lasy w Skandynawii. Z tego powodu Thornthwaite opracował koncepcję potencjalnej ewapotranspiracji (EP), mającą ogromne znaczenie w ekofizjologii roślin, w celu zbadania interakcji między opadami a temperaturą zamiast osobno obu zmiennych.

Thornthwaite zaproponował klasyfikację klimatyczną, która ze względu na swoją złożoność była rzadko stosowana i dała kilka map. Na podstawie EP autor ten wykonał dość kłopotliwe obliczenia różnych wskaźników (suchość, wilgotność, sprawność cieplna, sezonowość), które stworzyły rodzaj kalejdoskopu ponad 800 rodzajów klimatu.

System Holdridge Life Zone

Klasyfikuj związek między klimatem a roślinnością. Szeroko stosowany ze względu na empiryczną prostotę. Pozwala określić strefę życia miejscowości na podstawie logarytmów jej biotemperatury (BT) i opadów (P).

Zakłada się, że: 1) na całym świecie formacje roślin kulminacyjnych różnią się pod względem ekologicznym ekwiwalentami fizjonomicznymi; 2) klimat determinuje granice geograficzne tych formacji, zwanych strefami życia.

BT zależy od szerokości i długości geograficznej i jest sumą miesięcznych dodatnich temperatur podzieloną przez 12. P jest wyrażony ilościowo w milimetrach. Na podstawie BT obliczana jest potencjalna ewapotranspiracja (EP).

Potencjalny współczynnik ewapotranspiracji (EPP) jest obliczany jako EPP = EP / P. EPP i wyznacza dziewięć prowincji (H) wilgotno-suchych.

30 stref życia jest przedstawionych jako sześciokątne komórki na trójkątnym wykresie, których boki mają skale odpowiadające P, EPP i H. Po prawej i lewej stronie przedstawiono pionowe skale odpowiadające sześciu obszarom równoleżnikowym i sześciu piętrom wysokościowym.

Na wykresie gradacje stref życia są następujące: P, od lasów deszczowych do tundry; EPP, od pustyni do suchej tundry; H - pustynia do lasu deszczowego; od górnej, suchej tundry do tundry pluwialnej.

Whittaker Biomes

W oparciu o charakterystykę roślinności Whittaker zdefiniował dziewięć typów biomów:

- Tropikalne lasy deszczowe

- Sezonowy las deszczowy / sawanna

- Subtropikalna pustynia

- Rzadki / krzaczasty las

- Umiarkowany las deszczowy

- Umiarkowany las sezonowy;

- Umiarkowane użytki zielone / pustynie

- Zimny ​​las borealny

- Tundra.

Whittaker zilustrował obszary zajmowane przez biomy na dwuwymiarowym wykresie, którego oś pozioma przedstawia średnią roczną temperaturę (° C), a oś pionowa przedstawia średnie roczne opady (cm). Ta minimalistyczna grafika podkreśla przybliżone granice klimatyczne między biomami.

Na wykresie Whittakera zdecydowana większość lokalizacji na planecie znajduje się na trójkątnym obszarze, którego wierzchołki odpowiadają klimatom gorącym / wilgotnym (tropikalne lasy deszczowe), gorącym / suchym (subtropikalna pustynia) i zimnym / suchym (tundra).

Trójkątny obszar wykresu, który odpowiadałby klimatowi umiarkowanemu / zimnemu i deszczowemu / bardzo deszczowemu, wydaje się pusty. Wynika to z faktu, że zimne regiony z bardzo obfitymi rocznymi opadami deszczu są rzadkie lub nie istnieją. Dzieje się tak, ponieważ woda nie paruje łatwo w niskich temperaturach, a zimne powietrze zawiera bardzo mało pary.

Zonobiomy Waltera

W przeciwieństwie do Whittakera Walter jako pierwszy zdefiniował klimat. Następnie wybrał granice między strefami klimatycznymi, dopasowując je do typów roślinności (zonobiomy) odpowiadających biomom Whittakera.

Walter zastosował diagramy klimatyczne, na których miesięczne temperatury (T) i opady (P) są przedstawione na tym samym wykresie w pionowych skalach dostosowanych do wskazania okresów mokrych i suchych. Jeśli P jest powyżej T, nie ma deficytu wody, a wzrost roślin jest ograniczony tylko przez T. Jeśli P jest poniżej T, deficyt wody ogranicza wspomniany wzrost.

Zonobiomy Waltera to: I) wiecznie zielony las równikowy; II) tropikalny las liściasty; III) subtropikalna pustynia; IV) śródziemnomorski chaparral; V) wiecznie zielony las umiarkowany; VI) umiarkowany las liściasty; VII) umiarkowane łąki i stepy; VIII) zimny las borealny; IX) tundra.

Te zonobiomy charakteryzują się: I) P i T nie są ograniczające; II) P ogranicza się zimą; III) P jest ograniczone przez cały rok; IV) P jest ograniczone latem; V) T ogranicza (<0 ° C) krótko zimą; VI) T ogranicza się zimą; VII) P jest ograniczone latem, a T zimą; VIII) T ogranicza większość roku; IX) T ogranicza praktycznie przez cały rok.

Rodzaje biomów

Klasyfikacja biomów według Whittakera i Waltera na dziewięć typów jest najbardziej ogólna. Obecnie nie ma ogólnego konsensusu co do tego, ile typów biomów należy rozróżnić. Na przykład WWF (World Wildlife Fund = World Conservation Fund for Nature) wyróżnia 14, podczas gdy niektórzy autorzy twierdzą, że jest ich ponad 20.

Przedstawione poniżej ekologiczne i biogeograficzne charakterystyki różnych typów biomów lądowych są ograniczone do schematu Waltera. Należy zauważyć, że stanowi to uproszczenie.

Wiecznie zielony las równikowy

Występuje na nizinach regionów tropikalnych (10 ° N - 10 ° S) Ameryki (dorzecza Amazonki i Orinoko, atlantyckie wybrzeże Brazylii, Ameryka Środkowa), Afryki (od wybrzeża Atlantyku po dorzecze Konga, Madagaskar), Azja (Wietnam, Tajlandia, Malezja) i wyspy Pacyfiku od Azji po Australię (Indonezja, Filipiny, Nowa Gwinea, Queensland).

Klimat charakteryzuje się rocznymi opadami wynoszącymi co najmniej 2000 mm, a każdy miesiąc przekracza 100 mm. Temperatura jest jednolita przez cały rok (> 18 ° C) i zmienia się mniej sezonowo niż w ciągu dnia.

Chociaż gleby są często laterityczne, a zatem ubogie w składniki odżywcze, roślinność składa się z ciągłego korony wiecznie zielonych drzew osiągających wysokość 30–60 m. Pod baldachimem jest kilka warstw złożonych z mniejszych drzew i krzewów. Lian i epifitów obfitują.

Mimo, że zajmuje tylko 6% powierzchni Ziemi, jest to najbardziej produktywny, złożony i zróżnicowany biom: jest domem dla połowy gatunków roślin i zwierząt na naszej planecie.

Tropikalny las liściasty

Dla wielu współczesnych autorów i, biorąc pod uwagę sens Waltera, biom ten składa się z dwóch wyraźnie różnych sub-biomów: tropikalnego lasu liściastego i tropikalnej sawanny.

Formacje leśne tego biomu są rozmieszczone na nizinach poza strefą równikową (10–30 ° N i S) w Ameryce Południowej, Afryce, Indiach i Australii. Klimat jest ciepły i charakteryzuje się opadami sezonowymi 900–1 500 mm, z wyraźnymi porami deszczowymi i suchymi (np. Klimat monsunowy w Indiach).

W przypadku formacji leśnych roślinność składa się z drzew liściastych, które tracą liście w porze suchej, z tylko jedną lub dwiema warstwami pod okapem, który jest nieciągły.

Tropikalne formacje sawannowe tego biomu mają taki sam rozkład jak te zalesione. W niektórych regionach, zwłaszcza w Azji, sawanny te prawdopodobnie pochodzą z lasów liściastych zdegradowanych przez pożary i wypas bydła.

Na tych sawannach roślinność składa się z traw z rozrzuconymi drzewami. W przypadku Afryki są domem dla najbardziej zróżnicowanych społeczności ssaków roślinożernych i mięsożernych na naszej planecie.

Subtropikalna pustynia

Występuje w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych, północnym Meksyku, Ameryce Południowej (głównie Peru, Chile i Argentynie), północnej Afryce (Sahara) i Australii (30–40 ° N i S). Wraz z zimnym biomem pustynnym zajmuje około jednej piątej powierzchni Ziemi.

Nazywa się je gorącymi pustyniami, ponieważ temperatura rzadko spada poniżej 0 ° C. Opady są niewielkie (często poniżej 250 mm rocznie) i nieprzewidywalne.

Roślinność nie tworzy baldachimu i składa się głównie z krzewów i niskich drzew, często kolczastych, zwykle o małych, zimozielonych liściach, oddzielonych nagim gruntem.

Gleby są prawie całkowicie pozbawione materii organicznej. Fauna, wśród której są liczne gady, składa się z małych, behawioralnych i fizjologicznie wyspecjalizowanych gatunków, które są odporne na ciepło i przetrwają niedobór wody.

Śródziemnomorski chaparral

Występuje w południowej Kalifornii, południowej Europie na półkuli północnej, środkowym Chile, regionie Cape (RPA) i południowo-zachodniej Australii na półkuli południowej (30–40 ° N i S).

Zimy charakteryzują się umiarkowanymi temperaturami i deszczem, a latami suszą. Roczne opady nie przekraczają 600 mm.

Roślinność tworzą gęste krzewy wysokości 1–3 m, zimozielone, z małymi twardolistnymi liśćmi odpornymi na wysychanie i głębokimi korzeniami. Latem częste pożary spalają biomasę powietrzną, uniemożliwiając zadrzewienie. Krzewy regenerują się po pożarach i produkują nasiona odporne na ogień.

Gleby nie są typowe dla tego typu roślinności. W przeciwieństwie do flory fauna ma niewiele gatunków endemicznych.

Umiarkowany wiecznie zielony las

Występuje w pobliżu wybrzeża w północno-zachodniej Ameryce Północnej, południowym Chile, Tasmanii i Nowej Zelandii. Zajmuje małe rozszerzenia.

Klimat charakteryzuje się łagodnymi zimami z obfitymi opadami deszczu i pochmurnymi latami. Przez cały rok panują raczej niskie temperatury, ale zawsze powyżej 0 ° C. Roczne opady przekraczają 1500 mm. Roślinność składa się z niezwykle wysokich, wiecznie zielonych lasów.

W Ameryce Północnej wyróżniają się dwa drzewa iglaste, jodła Douglas (Pseudotsuga sp.) I sekwoja (Sequoia sempervirens), której wysokość może przekraczać 100 metrów. Na półkuli południowej należy wspomnieć o drzewach liściastych (Agathis, Eucalyptus, Nothofaugus) i iglastych (Podocarpus).

Ze względu na stałą wilgotność lasy te nie są narażone na pożar. Drzewa rosną powoli, ale osiągają duże rozmiary, ponieważ należą do najdłużej żyjących istot na planecie.

Umiarkowany las liściasty

Jest rozprowadzany głównie wszędzie tam, gdzie jest wystarczająco dużo wody do wzrostu dużych drzew. Z tego powodu jest dystrybuowany do południowo-wschodniej Kanady, wschodnich Stanów Zjednoczonych, Europy i wschodniej Azji. Ten biom jest słabo rozwinięty na półkuli południowej, ponieważ tam wysoki stosunek ilości oceanów do gruntów łagodzi klimat i zapobiega zimowym przymrozkom.

Drzewa tracą liście jesienią i regenerują je wiosną. Dominujące gatunki mają szerokie liście. Roślinność obejmuje krzewy i rośliny zielne na dnie lasu.

Gleby zawierają dużo materii organicznej. Mnóstwo drzew owocowych i orzechowych karmi różnorodną faunę, w tym wiewiórki, jelenie, dziki i niedźwiedzie.

Umiarkowane łąki i stepy

Występuje w Ameryce Północnej (Great Basin), Ameryce Południowej (pampas), Europie (Ukraina), Azji Środkowej (stepy, pustynia Gobi) i Afryce Południowej (Veld), zajmując równiny kontynentalne (30 ° –60 ° N i S). Geograficznie i klimatycznie występuje między lasami strefy umiarkowanej i pustyniami.

Roczne opady wynoszą 300–850 mm. Jeśli opady są mniejsze (250–500 mm), biom nazywany jest zimną pustynią (Great Basin, Gobi). Zima jest ekstremalna. Okres wegetacji roślin (T> 0 ° C) wynosi 120–300 dni.

Istnieje wyjątkowa warstwa roślinności, zdominowana przez trawy do 3 m na wilgotnych preriach i do 0,2 m na zimnych pustyniach. Późnym latem pożary są duże.

Z powodu rzadkich opadów i niskich temperatur gruz rozkłada się powoli. Gleby są głębokie, bogate w materię organiczną i żyzne. Naturalne murawy, które kiedyś zajmowały 40% powierzchni ziemi, zostały przecięte o połowę w wyniku rolnictwa.

Te łąki są domem dla charakterystycznych zwierząt. W Ameryce Północnej są to żubr, widłoróg, piesek preriowy (świstak) lub kojot. W Europie i Azji są to tarpan (dziki koń), antylopy saiga i kretoszczury.

Zimny ​​las borealny

Jest często nazywany tajgą. Zajmuje szeroki pas równoleżnikowy ze środkiem na 50 ° N w Ameryce Północnej i 60 ° N w Europie. Na dużych wysokościach przenika do strefy umiarkowanej. Na przykład rozciąga się od Kanady na południe wzdłuż Gór Skalistych, aż do wyniesionych obszarów w całym Meksyku.

Na północy występuje tam, gdzie lata są krótkie (mniej niż cztery miesiące ze średnią temperaturą> 10 ° C; średnia roczna <5 ° C), a zimy są długie i ekstremalne (do –60 ° C). W górach o klimacie umiarkowanym występuje na wysokościach, na których panuje mróz. Roczne opady wynoszą 400–1 000 mm.

Roślinność jest zdominowana przez wiecznie zielone drzewa iglaste (Picea a bias) o wysokości 10–20 metrów. Baldachim nie jest zbyt gęsty, więc występuje podszycie z odpornych na kwasowość krzewów, mchów i porostów. Różnorodność jest niska.

Ze względu na niskie parowanie gleby są wilgotne, a ze względu na niskie temperatury szczątki roślinne powoli rozkładają się i gromadzą, tworząc torfowiska. Tajga jest jednym z największych rezerwuarów węgla organicznego na naszej planecie. Nagromadzenie igiełkowatych liści powoduje, że gleby są kwaśne i mało żyzne.

Tundra

Występuje głównie na półkuli północnej, na północ od tajgi i na południe od czapy polarnej. Tundra alpejska występuje na dużych wysokościach, tuż pod lodowcami, w Ameryce Północnej (Góry Skaliste), Ameryce Południowej (Andy), Europie (Alpy) oraz, zajmując duży obszar, w Azji (Płaskowyż Tybetański).

Klimat jest bardziej ekstremalny (poniżej 0 ° C przez 7–10 miesięcy w roku) niż w tajdze. Roczne opady są mniejsze lub znacznie mniejsze niż 600 mm. Większość ziemi jest zamarznięta przez cały rok (wieczna zmarzlina). Podczas długich letnich dni wierzchnia warstwa gleby (0,5–1 m) topnieje, umożliwiając przyspieszony wzrost roślin.

Roślinność pozbawiona jest drzew i składa się z krzewów karłowatych, traw. Widoczne są mchy i porosty. Pierwotna produktywność, biomasa roślinna i bioróżnorodność są niższe niż w przypadku innych biomów.

Wśród zwierząt roślinożernych, karibu, wołu piżmowego, owcy Dall czy zająca polarnego wyróżnia się lemingos. Wśród zwierząt mięsożernych wyróżniają się niedźwiedzie brunatne, wilki i lisy polarne. Na płaskowyżu tybetańskim wyróżniają się jak (podobne do krów), argali (rodzaj dzikich owiec) i pantera śnieżna.

Biomy wodne

Koncepcja biomu została opracowana dla ekosystemów lądowych w oparciu o charakterystykę roślinności. Ze względu na brak roślinności (głównymi producentami są głównie glony jednokomórkowe), ekosystemy wodne nie mają biomów w takim znaczeniu, jak w przypadku ekosystemów lądowych.

Ekosystemy wodne zajmują większy obszar niż ekosystemy lądowe i są bardzo zróżnicowane pod względem strukturalnym i biologicznym. Ich badania i konserwacja sprawiły również, że konieczne stało się pogrupowanie ich w biomy.

Biomy wodne są definiowane na podstawie takich cech, jak szerokość geograficzna, opady deszczu, wiatry, bliskość wybrzeża, głębokość, temperatura, przepływ wody, zasolenie oraz stężenie tlenu i składników odżywczych.

Liczba rozpoznawanych biomów wodnych jest różna. Najbardziej ogólna możliwa kategoryzacja obejmowałaby rzeki, jeziora, tereny podmokłe, ujścia rzek i oceany.

Bardziej szczegółowo, można wyróżnić lasy namorzynowe, solniska, zbiorowiska lentyczne (jeziora i stawy) / lotic (rzeki i strumienie), skaliste / piaszczyste / błotniste wybrzeża morskie, rafy koralowe, powierzchniowe / morskie głębiny pelagiczne, bentos platformowy / głębinowy.

Bibliografia

1. Belda, M., Holtanová, E., Halenka, T., Kalvová, J. 2014. Przegląd klasyfikacji klimatycznej: od Köppen do Trewartha. Climate Research, 59, 1–13.
2. Bonan, G. 2016. Klimatologia ekologiczna: koncepcje i zastosowania. Cambridge, Nowy Jork.
3. Brown, JH, Lomolino, MV 1998. Biogeography. Sinauer, Sunderland.
4. Feddema, J. 2005. Zrewidowana globalna klasyfikacja klimatyczna typu Thornthwaite. Physical Geography, 26, 442–466.
5. Kottek, M., Grieser, J., Beck, C., Rudolf, B. Rubel, F. 2006. Zaktualizowano mapę świata klasyfikacji klimatu Köppena-Geigera. Meteorologische Zeitschrift, 15, 259–263.
6. Longhurst, A. 1998. Geografia ekologiczna morza. Academic Press, San Diego.
7. Morin, PJ 1999. Ekologia społeczna. Wiley, Chichester.
8. Mucina, L. 2019. Biom: ewolucja kluczowej koncepcji ekologicznej i biogeograficznej. New Phytologist, 222, 97-114.
9. Olson, DM i in. 2001. Ziemskie ekoregiony świata: nowa mapa życia na Ziemi. BioScience, 51, 933–938.
10. Ricklefs, RE 2008. Ekonomia natury. WH Freeman, Nowy Jork.
11. Spalding, MD, i in. 2007. Morskie ekoregiony świata: bioregionalizacja obszarów przybrzeżnych i szelfowych. BioScience, 57, 573–583.
12. Tosi, JA Jr. 1964. Kontrola klimatyczna ekosystemów lądowych: raport o modelu Holdridge. Geografia ekonomiczna, 40, 173–181.
13. Walter, H. 1979. Roślinność ziemi i ekologiczne systemy geobiosfery. Springer-Verlag, Berlin.
14. Whittaker, RH 1970. Społeczności i ekosystemy. Macmillan, Nowy Jork.
15. Woodward, SL 2009. Wprowadzenie do biomów. Greenwood Press, Westport.