معلومة

22.11: الغابات الشمالية (الصنوبرية) - علم الأحياء

22.11: الغابات الشمالية (الصنوبرية) - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هدف التعلم

التعرف على الخصائص المميزة للغابات الشمالية (الصنوبرية) والتكيفات النباتية في المنطقة الأحيائية.

ال الغابات الشمالية، المعروفة أيضًا باسم الغابة الصنوبرية ، توجد تقريبًا بين 50ا و 60ا خط العرض الشمالي عبر معظم كندا وألاسكا وروسيا وشمال أوروبا. يشار أحيانًا إلى الغابات الشمالية في أمريكا الشمالية باسم التايغا. توجد الغابات الشمالية أيضًا فوق ارتفاع معين (وتحت المرتفعات العالية حيث لا يمكن للأشجار النمو) في سلاسل الجبال في جميع أنحاء نصف الكرة الشمالي. تتميز هذه المنطقة الأحيائية بشتاء بارد وجاف وصيف قصير وبارد ورطب. يتراوح معدل هطول الأمطار السنوي من 40 سم إلى 100 سم (15.7-39 بوصة) وعادة ما يأخذ شكل ثلج. يحدث القليل من التبخر بسبب درجات الحرارة الباردة.

على الرغم من الخضرة ، إلا أن صافي الإنتاجية الأولية للغابات الشمالية منخفض نسبيًا ، وكذلك ثراء الأنواع. الكتلة الحيوية الموجودة فوق سطح الأرض من الغابات الشمالية مرتفعة لأن هذه الأنواع الشجرية بطيئة النمو طويلة العمر وتتراكم الكتلة الحيوية الدائمة بمرور الوقت. تفتقر الغابات الشمالية إلى بنية الغابات ذات الطبقات التي تظهر في الغابات الاستوائية المطيرة أو ، بدرجة أقل ، في الغابات المعتدلة. غالبًا ما يكون هيكل الغابة الشمالية عبارة عن طبقة شجرية وطبقة أرضية فقط. عندما يتم إسقاط الإبر الصنوبرية ، فإنها تتحلل بشكل أبطأ من الأوراق العريضة ؛ لذلك ، يتم إرجاع عدد أقل من العناصر الغذائية إلى التربة لتغذية نمو النبات (الشكل ( PageIndex {1} )).

الشكل ( PageIndex {1} ): تحتوي الغابة الشمالية على نباتات منخفضة وأشجار صنوبرية. (الائتمان: LB Brubaker ، NOAA ، المجال العام)

الاقتباسات

أدى الشتاء الطويل والبارد في الغابة الشمالية إلى هيمنة النباتات التي تتحمل البرد المخروطي. هذه أشجار صنوبرية دائمة الخضرة مثل الصنوبر والتنوب والتنوب ، والتي تحتفظ بأوراقها على شكل إبرة على مدار السنة. تتكيف هذه الأوراق الصغيرة الشمعية مع فقدان القليل من الماء خلال فصل الشتاء حيث لا يتوفر الماء السائل.

يمكن للأشجار دائمة الخضرة أن تقوم بعملية التمثيل الضوئي في وقت مبكر من الربيع مقارنة بالأشجار المتساقطة لأن الطاقة أقل من الشمس مطلوبة لتدفئة ورقة تشبه الإبرة أكثر من ورقة عريضة. تنمو الأشجار دائمة الخضرة بشكل أسرع من الأشجار المتساقطة في الغابة الشمالية. بالإضافة إلى ذلك ، تميل التربة في مناطق الغابات الشمالية إلى أن تكون حمضية مع القليل من النيتروجين المتاح. الأوراق هي بنية غنية بالنيتروجين ويجب أن تنتج الأشجار المتساقطة مجموعة جديدة من هذه الهياكل الغنية بالنيتروجين كل عام. لذلك ، قد يكون للأشجار الصنوبرية التي تحتفظ بالإبر الغنية بالنيتروجين في بيئة تحد من النيتروجين ميزة تنافسية على الأشجار عريضة الأوراق المتساقطة الأوراق.


ما هي الغابة الشمالية؟ والأنواع الثلاثة الأخرى من الغابات حول العالم.

تغطي الغابات ثلث مساحة سطح الأرض في العالم و mdashmore أكثر من 15.3 مليون ميل مربع. داخل هذه المنطقة الشاسعة ، ستجد جميع أنواع الموائل ، من الغابات الشمالية لكندا إلى أدغال البرازيل. تختلف كل غابة عن الأخرى ، لكن بعضها يشترك في سمات مشتركة بناءً على المناخ المحلي. في الواقع ، يمكن أن تندرج كل غابة على هذا الكوكب في واحدة من أربع فئات.

أربعة أنواع من الغابات

1. الاستوائية
خارج حديقة الحيوانات ، أين يمكنك العثور على وحيد القرن والنمور والفيلة وإنسان الغاب في مكان واحد؟ الغابات الاستوائية المطيرة في بورنيو وسومطرة. الغابات الاستوائية هي من عجائب التنوع البيولوجي ، حيث يمكنك العثور على أنواع مختلفة من النباتات والحيوانات في هذه الأنواع من الغابات أكثر من أي مكان آخر على الأرض. مع درجات حرارة تزيد عن 65 درجة فهرنهايت على مدار العام ووفرة من الماء ، يمكن لأي مخلوق أن يعيش هنا.

2. شبه استوائي
تشبه الغابات شبه الاستوائية أقاربها الاستوائية ، ولكنها ليست حارة أو متنوعة بيولوجيًا. لا تزال دافئة ، ولكن مع موسم بارد ملحوظ ، فإنها لا تزال مليئة بمجموعة واسعة من النباتات والحيوانات ، على الرغم من عدم تعرض أي منها للبرد. باعتبارها المنطقة الحدودية بين الغابات الاستوائية والغابات المعتدلة الباردة ، تؤدي الغابات شبه الاستوائية وظيفة مهمة كمنزل شتوي للحياة البرية المهاجرة مثل الفراشات الملكية.

3. معتدل
دورة الغابات المعتدلة خلال جميع الفصول الأربعة. معظم الغابات في الولايات المتحدة هي غابات معتدلة. اعتمادًا على المنطقة ، يمكنك العثور على غابات صنوبرية مليئة بالأشجار دائمة الخضرة والتي لها أوراق غابات متساقطة الأوراق على مدار العام مع أشجار تتساقط أوراقها كل عام وبعض الغابات بمزيج من كل شيء. الشتاء البارد يعني أن الغابات المعتدلة لا تحتوي على مجموعة متنوعة من الحياة الحيوانية والنباتية التي تجدها في المناطق شبه الاستوائية أو الاستوائية ، والعديد من الحيوانات في حالة سبات أو تهاجر خلال فصل الشتاء.

4. شمالي
في الطرف الآخر توجد الغابة الشمالية. لا تزال غابات الشمال مليئة بالحياة التي تكيفت مع درجات الحرارة المتجمدة طوال العام ، مثل الرنة الوعلية ، أو الحيوانات التي يمكنها الهجرة لمسافات طويلة كل شتاء. مليئة بالأشجار المتساقطة والصنوبريات ، تغطي الغابات الشمالية مساحات شاسعة في كندا وألاسكا وروسيا. تعتبر الغابات الشمالية أيضًا بالوعة مهمة للكربون. مثل كل الغابات فهي تمتص ثاني أكسيد الكربون و ndasha المساهم الرئيسي في الاحتباس الحراري وتغير المناخ و mdash إزالته من الغلاف الجوي والمساعدة في الحفاظ على صحة الكوكب بأكمله.

في حين أن جميع هذه الغابات مختلفة ، إلا أن هناك عاملًا واحدًا مؤسفًا موحِّدًا: جميعها مهددة. نتعهد بفقدان 18.7 مليون فدان من الغابات كل عام بسبب إزالة الغابات وتدهورها ، وخاصة في المناطق الاستوائية. هذا & رسكووس ما يعادل 27 ملعب كرة قدم في الدقيقة. قد تكون الأسباب مختلفة ويتم مسح mdashsome لتربية المواشي والزراعة ، في حين يتم حصاد الآخرين بشكل غير قانوني للأخشاب و [مدش] ولكن الخسارة وتدهور الغابات مدمران بنفس القدر.

النبأ السار هو أن الصندوق العالمي للحياة البرية والمنظمات الشريكة لنا حول العالم لن يسمحوا لهذا الأمر بالاستمرار. نحن نطالب بتنفيذ حلول مبتكرة ودائمة للحفاظ على الغابات في جميع أنحاء العالم: تشجيع الشركات على استخدام المنتجات الخشبية من الغابات التي تدار بمسؤولية ، وفقًا لمعايير مجلس رعاية الغابات والعمل مع الحكومات لوقف قطع الأشجار غير القانوني الذي يجمع مواردنا مع مجموعات أخرى لحماية ضخمة أقسام من الغابات على المدى الطويل وأكثر من ذلك بكثير. معًا نحن و rsquoll نحافظ على جميع الغابات ، بغض النظر عن الفئة التي تنتمي إليها ، آمنة وصحية للأجيال القادمة.


الغابة الصنوبرية

يتراوح متوسط ​​درجة الحرارة في الصيف من -40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت) إلى 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت). عادة ما يكون متوسط ​​درجات الحرارة في الصيف حوالي 10 درجة مئوية (50 درجة فهرنهايت).

ترسب

يمكن توقع 300 إلى 900 ملم (12 إلى 35 بوصة) من الأمطار سنويًا في هذه المنطقة الأحيائية.

الغطاء النباتي

تسمى الأشجار التي تنتج المخاريط والإبر ، الأشجار الصنوبرية دائمة الخضرة. تبقى بعض الإبر على الأشجار طوال العام.

موقع

كندا وأوروبا وآسيا والولايات المتحدة

آخر

تتميز مناطق الغابات الصنوبرية بفصول شتاء باردة وطويلة ومثلجة ، وفصول صيف دافئة ورطبة محددة جيدًا ، على الأقل من أربعة إلى ستة أشهر خالية من الصقيع

مثال: لاهتي ، فنلندا

درجة الحرارة الشهرية وهطول الأمطار من 1970 إلى 2000

شهر متوسط ​​التساقط الشهري (مم) متوسط ​​درجة الحرارة الشهرية (& درجة مئوية)
كانون الثاني 44 -7
شهر فبراير 32 -7
مارس 36 -3
أبريل 34 3
قد 35 10
يونيو 54 15
تموز 79 17
شهر اغسطس 81 15
سبتمبر 64 9
اكتوبر 64 4
شهر نوفمبر 60 -1
ديسمبر 52 -5
مجموع هطول الأمطار السنوي. 635

وصف

تقع الغابة الصنوبرية بين التندرا في الشمال والغابة المتساقطة في الجنوب. يوجد نوع واحد من الغابات الصنوبرية ، وهو الغابة الشمالية الشمالية ، في خطوط عرض 50 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية. نوع آخر ، الغابات الصنوبرية المعتدلة ، تنمو في خطوط العرض المنخفضة لأمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا ، في المرتفعات العالية للجبال.

تتكون الغابات الصنوبرية في الغالب من الصنوبريات ، وهي أشجار تنمو إبرًا بدلاً من الأوراق والأقماع بدلاً من الزهور. تميل الصنوبريات إلى أن تكون دائمة الخضرة - فهي تحمل الإبر طوال العام. تساعد هذه التعديلات الصنوبريات على البقاء على قيد الحياة في المناطق شديدة البرودة أو الجافة. بعض الصنوبريات الأكثر شيوعًا هي شجرة التنوب والصنوبر والتنوب.

يتراوح هطول الأمطار في الغابات الصنوبرية من 300 إلى 900 ملم سنويًا ، حيث تصل بعض الغابات الصنوبرية المعتدلة إلى 2000 ملم / سنة (79 بوصة / سنة). كمية هطول الأمطار تعتمد على موقع الغابة. في الغابات الشمالية الشمالية ، يكون الشتاء طويلًا وباردًا وجافًا ، في حين أن الصيف القصير دافئ ورطب بدرجة معتدلة. في خطوط العرض الدنيا ، يتم توزيع هطول الأمطار بشكل متساوٍ على مدار العام.

المهمة: المناطق الأحيائية

قصص وتجارب ومشاريع وتحقيقات في البيانات. مشكلات التنزيل مجانًا.


ليالي الشتاء الوحيدة

يمكن للطحلب والأشنة البقاء على قيد الحياة في ظروف التايغا القاسية. الصورة عن طريق راندي Hausken.

يتطلب الأمر بعض العناد الجاد للبقاء على قيد الحياة في شتاء التايغا القاسي. لمدة تصل إلى 9 أشهر ، تتراوح درجات الحرارة بين -54 درجة مئوية إلى -1 درجة مئوية (-65 درجة فهرنهايت إلى 30 درجة فهرنهايت) ويتساقط الثلج بشدة. لأن التايغا تقع حتى أقصى الشمال ، لا تشرق الشمس لفترة طويلة خلال فصل الشتاء. في مثل هذه الأيام القصيرة ، يؤثر البرد على كل شيء ، حتى الموت. تعمل درجات الحرارة الباردة على إبطاء معدل التحلل لدرجة أن العناصر الغذائية من النباتات والحيوانات المحتضرة تستغرق وقتًا طويلاً لتتحلل قبل أن تتمكن من العودة إلى التربة.

ومع ذلك ، حتى في ظل الظروف القاسية لشتاء التايغا المظلم الطويل ، تجد الحياة طريقة. يزدهر الحزاز والطحالب والفطر والأشجار الصنوبرية في التربة الرقيقة التي تفتقر إلى العناصر الغذائية.

الحيوانات التي تظل نشطة خلال الشتاء تمارس المعاطف السميكة لحمايتها من البرد. تأكل العديد من الحيوانات أي نباتات تجدها ، تمضغ بذور أكواز الصنوبر أو البراعم الخضراء المدفونة تحت الثلج. بعض الوجبات الخفيفة على الحيوانات الأخرى. بالنسبة للآخرين الذين لا يجدون ما يكفي من الطعام خلال فصل الشتاء ، فإن السبات هو خيار آخر. ومع ذلك ، يغادر آخرون التايغا ويهاجرون جنوبًا إلى المناطق الأحيائية الأكثر دفئًا لفصل الشتاء. في النهاية ، يمر الشتاء ويفسح المجال لدرجات حرارة أكثر دفئًا.


تشمل هذه المنطقة إفريقيا وجنوب شرق آسيا وأستراليا ونيوزيلندا. في هذه المواقع ، تكون الأشجار أصغر حجمًا ولها أوراق مختلفة. لغز القرد هو شجرة شائعة في هذه المواقع ، ويمكن رؤيتها تنمو في الهضاب أو الجبال العالية.

هناك أكثر من 600 نوع حي من الأشجار الصنوبرية. يدور الكثير من الجدل حول تحديد أصل الأشجار ، لكن 60 فقط من هؤلاء الـ 600 يعيشون في كندا. على سبيل المثال لا الحصر من هذه الأنواع هناك التنوب البلسم ، التنوب الأسود ، الشوكران الشرقي ، الصنوبر جاك ، الأرز الأبيض الشمالي ، الصنوبر الأحمر ، الصنوبر الأبيض الشرقي. عادةً ما تحتفظ هذه الأشجار بأوراقها على مدار السنة ، ولكن ليس من غير المعتاد تمامًا أن تتخلص من إبرها قليلاً. كلها من الأخشاب اللينة ويمكن أن تتحمل درجات حرارة شديدة البرودة ومستويات التربة الحمضية. توجد الصنوبريات في نصف الكرة الشمالي ولكن هناك بعضها ينمو في الجنوب أيضًا.

الصنوبريات هي واحدة من أقدم الأشجار النامية على هذا الكوكب. يمكن أن يعيش صنوبر بريستليكون ، الأصلي في ولاية كاليفورنيا ، حتى يصل عمره إلى 5000 عام ويمكن أن يصل ارتفاعه إلى 100 متر. يتم تصنيع الورق والخشب والأثاث وبعض الأدوية المضادة للسرطان من هذه الأشجار. على الرغم من أن هذه الأشجار تنمو لفترات طويلة من الزمن ، إلا أنها في خطر. أدت إزالة الغابات وتدمير الموائل إلى تعريض الأشجار الصنوبرية لخطر الانقراض. حوالي 34 ٪ فقط من الصنوبريات على قيد الحياة اليوم.


باحث كبير في العلوم

معهد تكساس لبحوث الدراسات البيئية ، جامعة ولاية سام هيوستن ، هنتسفيل ، تكساس

قسم الأحياء وعلم الأحياء البحرية ، جامعة نورث كارولينا ويلمنجتون ، ويلمنجتون ، نورث كارولينا

باحث كبير في العلوم

معهد تكساس لبحوث الدراسات البيئية ، جامعة ولاية سام هيوستن ، هنتسفيل ، تكساس

قسم الأحياء وعلم الأحياء البحرية ، جامعة نورث كارولينا ويلمنجتون ، ويلمنجتون ، نورث كارولينا

ملخص

تشكل Boreal Forest حزامًا مستمرًا عبر شمال أمريكا الشمالية وتغطي جزءًا كبيرًا من ألاسكا وجنوب كندا ونيو إنجلاند. تمتد أصابع الغابة الشمالية أسفل سلاسل الجبال الغربية والأبالاتشي. تعد Boreal Forest أكبر منطقة حيوية في أمريكا الشمالية وتشكل ، مع نظيرتها في أوراسيا ، الأكبر في العالم. على الرغم من حجمها الكبير ، فإن المنطقة الأحيائية موحدة بشكل ملحوظ في علم وظائفها ، نتيجة لمظلة تهيمن عليها أنواع قليلة نسبيًا من شجرة التنوب والصنوبريات الأخرى. وهكذا ، غالبًا ما تُستخدم الغابة الصنوبرية الشمالية لوصف الغابة الشمالية. يحتل النطاق الواسع من غابة بوريال منطقة جليدية سابقًا تحمل ندوبًا منبهة من الأنهار الجليدية والبحيرات الباردة والأنهار. على عكس معظم أنواع الغابات ، تفتقر الغابة الشمالية إلى بنية ذات طبقات ، وهي سمة من سمات تنوعها المحدود وخصائصها الموحدة. بناءً على المناخ ، يبدو أن فصل التندرا عن الغابات الشمالية مرتبط ارتباطًا وثيقًا بموقع الصيف للكتلة الهوائية في القطب الشمالي.


تؤدي درجة حرارة الهواء إلى استعادة التمثيل الضوئي للغابات الشمالية دائمة الخضرة في الربيع

توقيت بدء التمثيل الضوئي (ف * ) في الربيع محددًا مهمًا لطول موسم النمو وبالتالي إنتاجية الغابات الشمالية. على الرغم من أن التجارب الخاضعة للرقابة قد ألقت الضوء على الآليات البيئية التي تؤدي إلى التحرر من منع الضوء بعد الشتاء ، إلا أن البحث الكمي للأشجار التي تنمو بشكل طبيعي في الحقل نادر. في هذه الدراسة ، قمنا بالتحقيق في الإشارات البيئية التي بدأت في استعادة الربيع للنظم الإيكولوجية للغابات الصنوبرية الشمالية في ظل الظروف الميدانية. استخدمنا بيانات الأرصاد الجوية وقياسات التباين الدوامي فوق المظلة لشبكة ثاني أكسيد الكربون في النظام البيئي2 تبادل (ني) من خمس محطات ميدانية تقع في شمال وجنوب فنلندا ، وشمال وجنوب السويد ، ووسط سيبيريا. التباين داخل وبين المواقع لـ ف * كانت كبيرة ، من 30 إلى 60 يومًا. من بين المتغيرات المناخية المختلفة التي تم فحصها ، ظهرت درجة حرارة الهواء كأفضل مؤشر لها ف * في الربيع. وجدنا أيضًا أن "ذوبان التربة" ، الذي يُعرَّف بأنه الوقت الذي ترتفع فيه درجة حرارة التربة القريبة من السطح بسرعة فوق 0 درجة مئوية ، ليس معيارًا مفيدًا ف * . في إحدى الحالات ، بدأ التمثيل الضوئي قبل 1.5 شهر من ارتفاع درجات حرارة التربة بشكل ملحوظ فوق 0 درجة مئوية. في معظم المواقع ، تمكنا من تحديد عتبة للمتغيرات المتعلقة بدرجة حرارة الهواء ، والتي كان تجاوزها مطلوبًا من أجل ف * . متوسط ​​درجة حرارة التشغيل لمدة 5 أيام (تي5) أنتجت أفضل التنبؤات ، ولكن نموذجًا لمرحلة التطوير (س) استخدام مفهوم مجموع درجة الحرارة المعدل يعمل بشكل جيد. لكن لكليهما تي5 و س، تختلف القيم الحدية من موقع إلى آخر ، وربما تعكس الاختلافات الجينية بين المدرجات أو الاختلافات التي يسببها المناخ في الحالة الفسيولوجية للأشجار في أواخر الشتاء / أوائل الربيع. فقط في الموقع الأكثر دفئًا ، في جنوب السويد ، لم نتمكن من الحصول على قيم حدية لـ تي5 أو س يمكن أن يتنبأ ف * بثقة. يشير هذا إلى أنه على الرغم من أن درجة حرارة الهواء تبدو مؤشرًا جيدًا ف * عند خطوط العرض العالية ، قد لا تكون هناك علاقة بيئية موحدة قابلة للتطبيق عبر المنطقة الشمالية بأكملها.


أين من الممكن أن نجدهم؟

توجد الغابات الشمالية فقط في نصف الكرة الشمالي من الأرض ، بشكل رئيسي بين خطي عرض 50 درجة و 60 درجة شمالاً. مع فصول الصيف القصيرة والباردة والشتاء الطويل والشتاء البارد ، تشكل هذه الغابات حزامًا متجاورًا تقريبًا حول الأرض ، محصوراً بين الغابات النفضية المعتدلة إلى الجنوب والتندرا في الشمال.

بسبب موسم النمو القصير في هذه المناطق ، المتساقطة لا تملك الأشجار الوقت الكافي لإعادة نمو أوراقها ، وعدد قليل جدًا منها قادر على البقاء على قيد الحياة. في حين أن، صنوبري تهيمن الأشجار لأنها لا تضطر إلى إعادة نمو أوراقها وتتكيف بشكل أفضل مع المناخ الأكثر برودة. جنوب الغابة الشمالية ، يكون موسم النمو أطول وأكثر دفئًا ومناسبًا بشكل أفضل للأشجار المتساقطة ، لذلك تهيمن الغابات النفضية المعتدلة. شمال الغابة الشمالية ، تظل درجات الحرارة باردة بدرجة كافية لتحافظ عليها أي تنمو الأشجار ، ونطلق على هذه المنطقة اسم التندرا. بشكل أساسي ، توجد الغابات الشمالية في منطقة & # 8220Goldilocks & # 8221 ، حيث تكون درجات الحرارة شديدة البرودة بالنسبة للغابات المعتدلة ودافئة جدًا بحيث لا يمكن اعتبارها التندرا.

العوامل اللاأحيائية: المناخ

كما قلنا ، تتميز الغابات الشمالية بموسم نمو قصير جدًا حيث تنمو النباتات فيه فقط حوالي 50-100 يوم خالٍ من الصقيع. في هذه المناطق ، يمكن أن يستمر الشتاء لأكثر من 6 أشهر ، مع بقاء متوسط ​​درجات الحرارة بشكل عام حول -20 درجة مئوية (-4 درجة فهرنهايت). الصيف قصير ويبقى عند حوالي 50 درجة فهرنهايت ، ولكن يمكن أن يصل إلى 80 درجة فهرنهايت في بعض المناطق. معدلات هطول الأمطار منخفضة (

15-20 بوصة سنويًا) وتقع في الغالب خلال أشهر الصيف. ولكن في هذه المناطق ، تميل الرطوبة إلى البقاء لفترات أطول بسبب درجات الحرارة المنخفضة ومعدلات التبخر. لذلك ، على الرغم من أن هذه المناطق تتلقى القليل من الأمطار مثل بعض الصحاري ، إلا أنها تظل رطبة لمعظم موسم النمو!

يتأثر هذا المناخ الغريب والجاف ولكن الرطب بشكل أساسي بتفاعل كتلتين هوائيتين خلال الصيف والشتاء. يمكنك التفكير في & # 8220air masses & # 8221 على أنها فقاعات كبيرة في الغلاف الجوي تنقل الهواء والماء من منطقة إلى أخرى في العالم. تحتفظ هذه الفقاعات الكبيرة من الهواء بنفس مستويات درجة الحرارة والرطوبة مثل المنطقة التي كانت فيها & # 8220made & # 8221 وتنقل الطقس بشكل أساسي. على سبيل المثال ، تميل الكتل الهوائية التي تم إنشاؤها في مناطق القطب الشمالي إلى أن تكون باردة (لأسباب واضحة) وجافة ، لأن الماء لا يتبخر في الهواء كما هو الحال في القطب الشمالي. لذلك ، عندما تنتقل كتلة الهواء في القطب الشمالي إلى منطقة أخرى ، فإنها تجلب معها طقسًا باردًا وجافًا. خلال فصل الصيف في الغابة الشمالية ، يتحرك الهواء الدافئ الرطب من الكتلة الهوائية في المحيط الهادئ شمالًا ، مما يجلب الطقس الدافئ والأمطار. خلال فصل الشتاء ، يتدفق الهواء البارد والجاف من كتلة الهواء في القطب الشمالي جنوباً إلى الغابة الشمالية ، مما يتسبب في فصول الشتاء الباردة والجافة.

غابة شمالية ثلجية
ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض في الخريف ، فإن الثلج الذي يتساقط على التايغا يساعد في الواقع على إبقائه دافئًا! ينجرف الثلج الكثيف الذي يتراكم في الغابة لعزل الأرض تحتها مثل الترمس ، مما يسمح لدرجات حرارة التربة بالبقاء فوق درجة التجمد ، بينما يكون الهواء فوقها أقل بكثير من ذلك.

العوامل اللاأحيائية: التربة

تعتبر حالة التربة من أهم العوامل اللاأحيائية في أي نظام بيئي للغابات. تحدد عوامل مثل مستويات المغذيات ومحتوى الرطوبة ومعدلات التحلل ما يمكن للنباتات أن تنمو فيه. تربة الغابات الشمالية هي ما يسميه علماء التربة الببغاء وتعتبر ظروف تربة معادية للغاية. تأتي الكلمة & # 8220 spodosol & # 8221 من كلمة روسية تعني & # 8220under ash & # 8221 وتشير إلى طبقة رمادية فقيرة بالمغذيات تحت طبقة رقيقة من المواد العضوية. في مثل هذه التربة ، تتسرب المياه عبر الطبقة العليا من التربة الرملية بسرعة ، مما يؤدي إلى سحب جميع العناصر الغذائية المتاحة معها تقريبًا. بعد ذلك ، يتم تكسير المادة المتحللة (العناصر الغذائية العضوية) والكوارتز الناعم الحبيبات (الرمل والطين) التي تتسرب عبر التربة وتعديلها كيميائيًا لتشكيل طبقة من الطين الرمادي الفقير بالمغذيات.

ليس فقط أن التربة تفتقر إلى العناصر الغذائية الحيوية لنمو النبات ، ولكن الأشجار الصنوبرية تسممها لمنع النباتات الأخرى من الإنبات! تحتوي إبر الأشجار الصنوبرية في هذه الغابات على تركيز عالٍ من الراتنجات والزيوت والمواد الكيميائية الأخرى التي يمكن أن تساعد في منعها من التجمد في الشتاء. عندما تسقط من الشجرة ، تتسرب كل هذه المواد الكيميائية إلى التربة ، مما يجعلها شديدة الحموضة وغالبًا ما تكون سامة للنباتات الأخرى.

أخيرًا ، تذكر أن التبخر لا يحدث بسرعة كبيرة في الغابة الشمالية. تتراكم كمية الأمطار القليلة التي تسقط في هذه الغابات في التربة ، مما يقلل من كمية الأكسجين المتاح ويبطئ معدل التحلل. ضع كل ذلك معًا وستحصل على تربة سامة وحمضية تتسرب من العناصر الغذائية القليلة المتاحة للنباتات لتنمو في ظروف قاسية بالفعل!


غابات العالم ثلاثية الأبعاد

تعتبر الغابات البدائية ذات أهمية كبيرة للتنوع البيولوجي ودورة الكربون والمياه العالمية. تلعب البنية ثلاثية الأبعاد للغابات دورًا مهمًا هنا لأنها تؤثر على عمليات تبادل الغاز والطاقة مع الغلاف الجوي ، بينما توفر أيضًا موائل للعديد من الأنواع. قام فريق بحث دولي بقيادة جامعة G & # 246ttingen بالتحقيق في مجموعة متنوعة من الهياكل المعقدة المختلفة التي يمكن العثور عليها في غابات العالم ، بالإضافة إلى العوامل التي تفسر هذا التنوع. تم نشر النتائج في اتصالات الطبيعة.

درس الباحثون بنية الغابات البدائية في عدة قارات في مناطق مناخية مختلفة. لتحقيق ذلك ، أمضوا عامين في السفر إلى مناطق الغابات البدائية البعيدة حول العالم لتسجيل هيكل الغابات بمساعدة الماسحات الضوئية الليزرية ثلاثية الأبعاد. ماسح ضوئي بالليزر يلتقط البيئة بمساعدة شعاع الليزر وبالتالي يبني تمثيلًا ثلاثي الأبعاد للغابة. يسمح هذا بحساب المقاييس المهمة لوصف الهيكل. ووجدوا أن التباين العالمي لهياكل الغابات يمكن تفسيره إلى حد كبير بكمية هطول الأمطار وبالتالي من خلال توافر المياه في النظم البيئية المختلفة. بناءً على هذه النتائج وبمساعدة البيانات المناخية ، تمكنوا من إنشاء خرائط لغابات العالم توضح التباين العالمي للتعقيد الهيكلي.

تصف خرائط العالم الهياكل التي يمكن للغابات تطويرها بعيدًا عن التأثير البشري. 30 في المائة فقط من غابات العالم لا تزال غابات بدائية. يقول المؤلف الأول د. Martin Ehbrecht من جامعة G & # 246ttingen. هناك تركيز خاص هنا هو كيفية تأثير التغيرات في أنماط هطول الأمطار بسبب تغير المناخ على بنية الغابات. يقول إبرخت: "يمكن تفسير أهمية الماء في تكوين هياكل غابات معقدة من خلال آليات تفاعل مختلفة". "يعد توفر المياه دافعًا مهمًا لتنوع أنواع الأشجار. فكلما زاد عدد أنواع الأشجار التي تمتلكها الغابة ، زاد وضوح التعايش بين أشكال وأحجام التاج المختلفة للأشجار. وهذا يعني أن المساحة المتاحة لتيجان الأشجار يمكن استخدامها في كثير من الأحيان بكفاءة أكبر في الغابات الغنية بالأنواع ، مما يجعل بنية الغابة أكثر تعقيدًا. "

تتميز الغابات الاستوائية المطيرة بهيكل أكثر تعقيدًا من الغابات المتساقطة والصنوبرية الموجودة في المناطق المعتدلة ، والتي هي بدورها أكثر تعقيدًا في التركيب من الغابات الصنوبرية الشمالية مثل تلك الموجودة في الدول الاسكندنافية ، أو غابات السافانا شبه الاستوائية في أفريقيا. يقول البروفيسور أمير ، كبير مؤلفي الدراسة ورئيس من زراعة الغابات وبيئة الغابات في المناطق المعتدلة في جامعة G & # 246ttingen.

تعتبر نتائج هذه الدراسة نقطة انطلاق مهمة لمزيد من العمل. يقول إبرخت: "بمساعدة التسجيل عبر الأقمار الصناعية لهيكل الغابات ثلاثي الأبعاد ، سيكون من الممكن في المستقبل تسجيل التعقيد الفعلي للغابات بدقة". "هذا سيجعل من الممكن فهم تأثيرات إدارة الغابات وتغير المناخ بشكل أفضل على غابات العالم. يمكن أن تكون خرائط عالمنا بمثابة مرجع مهم لهذا."

المنشور الأصلي: Martin Ehbrecht et al. الأنماط العالمية والضوابط المناخية للتعقيد البنيوي للغابات. اتصالات الطبيعة (2021). دوي: https: / / doi. org / 10. 1038 / s41467-020-20767-z

اتصل:
الدكتور مارتن إبرخت
جامعة G & # 246ttingen
زراعة الغابات وبيئة الغابات في المناطق المعتدلة
B & # 252sgenweg 1 ، 37077 G & # 246ttingen ، ألمانيا
[email protected]

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة على EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


ضوابط المناخ والغطاء النباتي على تبادل الطاقة في المنطقة الشمالية

تتميز الغابة الشمالية ، وهي واحدة من أكبر المناطق الأحيائية في العالم ، عن غيرها من المناطق الأحيائية لأنها تشهد موسم نمو قصيرًا ودرجات حرارة شديدة البرودة في الشتاء. على الرغم من حجمها وتأثيرها على نظام مناخ الأرض ، كانت قياسات الكتلة وتبادل الطاقة نادرة حتى السنوات الخمس الماضية. تستعرض هذه الورقة نتائج الدراسات الميدانية الحديثة والشاملة التي أجريت في كندا وسيبيريا والدول الاسكندنافية حول تبادل الطاقة بين الغابات الشمالية والغلاف الجوي.

يتم فحص كيفية تفاعل المحيط الحيوي الشمالي والغلاف الجوي للتأثير على اعتراض الطاقة الشمسية وكيفية استخدام الطاقة الشمسية لتبخير الماء وتسخين الهواء والتربة بالتفصيل. على وجه التحديد ، نقوم بتحليل الأحجام والأنماط الزمنية والمكانية وعناصر التحكم في الطاقة الشمسية والرطوبة وتدفقات الحرارة المعقولة عبر واجهة الأرض-الغلاف الجوي. نقوم بتفسير وتوليف البيانات الميدانية بمساعدة نموذج نقل التربة والغطاء النباتي والجو ، والذي يأخذ في الاعتبار اقتران الطاقة وتدفق الكربون وحالة المغذيات.

يقلل هطول الأمطار المنخفض ودرجات الحرارة المنخفضة من نمو العديد من الغابات الشمالية. تقيد هذه العوامل القدرة على التمثيل الضوئي وانخفاض الموصلية الهيدروليكية للجذر والتوصيل الثغري للغابات القاطنة. في مثل هذه الظروف ، تتفاعل هذه العوامل لتشكيل مظلة ذات مؤشر منخفض لمساحة الورقة وتمارس مقاومة كبيرة للتبخر. الغابات الصنوبرية ، التي تنمو في تربة المرتفعات ، على سبيل المثال ، تتبخر بمعدلات تتراوح بين 25 و 75 ٪ من تبخر التوازن وتفقد أقل من 2.5 ملم من الماء يوميًا. تتسبب الطبيعة المفتوحة للعديد من مواقف الغابات الصنوبرية الشمالية في حدوث قدر غير متناسب من تبادل الطاقة على سطح التربة. العوامل المناخية والفسيولوجية التي تنتج معدلات تبخر منخفضة نسبيًا فوق الحوامل الصنوبرية تتسبب أيضًا في ارتفاع معدلات التبادل الحراري المعقول والتطور النهاري لطبقات الحدود الكوكبية العميقة. في المقابل ، فإن التبخر من حوامل الحور ذات الأوراق العريضة والأراضي الرطبة تقترب من معدلات تبخر التوازن وتفقد ما يصل إلى 6 ملم في اليوم -1.


شاهد الفيديو: الغابات المعتدلة الباردة الصنوبرية والنفضية (شهر نوفمبر 2022).