Проблемы безлесия тундр и антропогенного влияния на экосистему тундры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Тундра - зональный тип безлесных субарктических ландшафтов, разнообразное сочетание которых образует на суше широкую (300-1000 км) полосу вдоль северной окраины субарктического пояса, включая острова.

Биологическое разнообразие и экосистема тундр являются уникальным наследием природы и для охраны и изучения типичных и уникальных природных ландшафтов тундры создан ряд заповедников и национальных парков. Экосистемы тундры малоустойчивы и легкоранимы, они нарушаются главным образом в результате антропогенных воздействий (например, от движения гусеничного транспорта, который повреждает дернину), что приводит к деградации ландшафтов, к образованию просадок.

Целью курсовой работы является определение биом тундр, как наиболее уязвимых экосистем и выявление причин безлесия тундры. В лесотундре различают два подтипа: северный, где редколесья появляются по долинам и на склонах, занимая лишь несколько процентов от общей площади, и южный, в котором редколесья на водоразделах - плакорах и сомкнутые леса по долинам занимают 20 - 30%.

Актуальность темы заключена в том, что тундра - это наша северная природа и каждый человек, живущий в нём, должен заботливо и бережно относиться к нему, сохраняя хрупкую природу, все его традиции, ценности и богатства.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1)рассмотреть общую характеристику тундр;

2) изучить особенности флоры и фауны;

3) определить подзоны тундр;

4) выявить проблемы безлесия тундр и антропогенного влияния на экосистему тундры.

тундра безлесие антропогенный



1. Общая характеристика

Тундра - это безлесный зонобиом с узким слоем жизни, господством экосистем, в который ведущую роль играют жизненные формы мхов, лишайников, стелющихся или низкорослых кустарников, включая находящиеся с ними в функциональной связи животные организмы. Тундры занимают самое северное положение на материках и островах Северного полушария. В южных полярных широтах формируются аналоги тундр, но там из-за сложных очертаний материков и разного их широтного положения тундры не формируют единой зоны и находятся преимущественно на островах (аналоги тундр). Севернее тундр располагаются лишь полярные пустыни. Их принадлежность к биомам оспаривается из-за крайней недоразвитости. Южнее тундр идет подзона (зоноэкотон) лесотундр. Южная граница тундры проходит по июльской изотерме +10 ⁰С и годовой 0⁰С.

В разных субарктических секторах южную границу тундры формируют разные породы. В Скандинавском секторе - береза бородавчатая, на севере Восточной Европы - ель европейская, в Западной Сибири - лиственница сибирская, а в остальной части Сибири и Д.Востока - лиственница Даурская или Гмелина, на Камчатке - береза Эртмана, а в Америке - ель Мериана.

Климат тундр суров: низкие температуры, короткий вегетационный период, продолжительная зима, малое количество осадков (100-400 мм./год), сильные ветры, маломощный ледяной снеговой покров. Среди внешних факторов следует отметить: полярный день и ночь, требующих особых адаптаций организмов, высокая доля ультрафиолетовой радиации.

Почвы тундр формируются в условиях вечной мерзлоты. Зональный тип почв - тундровые глеевые, образование которых связано с переувлажнением почвенного слоя из-за слабой испаряемости, невозможности глубокой фильтрации при мерзлоте, слабой аэрацией и закисными процессами. Эти почвы слабо насыщены органикой, маломощны, малопродуктивны, так как мерзлота летом протаивает всего на 30-150 см. Встречаются и примитивные полигональные грунты, формирующиеся в условиях снежной коррозии. При избыточном застойном увлажнении в замкнутых понижениях происходит накопление торфа и формируются гидроморфные торфяно-болотные почвы, очень распространенные в тундрах. Пестроту почвенного покрова усиливает также засоление приморской полосы.

Рельеф тундры равнинный, но геоморфологическое разнообразие создают останцовые горы, проявления термокарста, дающие просадки при неравномерном протаивании мерзлоты, а также мерзлотное вспучивание.

Плоские понижения летом заполняются водой, поэтому в тундре всегда много мелководных озер, хотя встречаются и крупные озера тектонического происхождения.

Генезис (происхождение тундр). Наблюдаемая сегодня адаптация тундровых растений выработалась задолго до оформления самой зоны тундр, так как такие адаптации требуют длительной эволюции. Известно, что тундры существуют с плейстоцена, в современных зональных границах они восстановились всего 10-12 тыс. лет тому назад. Поэтому существуют следующие гипотезы происхождения: за счет высокогорной тундровой флоры; бореальной флоры; флоры окраинно-ледниковых степей; частично доледниковых флор.

Биологические ресурсы:

1. Фитомасса используется под пастбища для оленей. Кормовые ресурсы тундр Евразии практически исчерпаны. (327 млн. га на 2,280 тыс. голов скота).

2. Лесные ресурсы отсутствуют, так как леса малопродуктивны (лиственница за 300 лет вырастает на 812 м).

3. Запас пищевых растений значителен: брусника, голубика, черника (0,4 т/га), грибы (до 0.07 т/га). В Канаде и Финляндии, пользуясь агротехникой, в лесотундрах выращивают клюкву, дающую огромный доход.

4. Животные ресурсы - пушнина. Добывают песца, горностая, а в Канаде норку и ондатру. Мясо северного оленя, шкура, рога (панты) (используются в медицине для получения тонизирующего вещества пантокрина); овцебык дает мясо и шерсть в Канаде (интродуцирован на Таймыр).

5. Промысловые птицы являются охотничьим ресурсом (25 млн. птиц на территории бывшего СССР), но орнитофауна обедняется. Исчезли лебеди, в 5 раз меньше гусей и уток.

6. Рыбные ресурсы рек, озер и шельфовых акваторий Арктики так же широко используются (там есть и ластоногие, но к зонобиому тундр имеют косвенное отношение).

Биомасса. В тундрах и лесотундрах биомасса нарастает с севера на юг, от подзоны к подзоне довольно резко. Средние величины биомассы следующие: в арктической тундре фитомасса составляет 5 т/га (70-75% корни), в кустарниковой (субарктической) - 25 т/га, в лесотундре - 40-45 т/га (22% корни). Прирост очень низок: в тундрах за год за вычетом опада прирост равен 0,05-0,1 т/га, лесотундре - до 0,3 т/га. В Канадской тундре показатели выше из-за меньшей континентальности климата. Зоомасса составляет даже для травяно-кустарниково-моховой тундры всего 0,012 т/га.

2. Особенности флоры и фауны

Тундровые растения - криофиты - низкорослые, приземистые, для многих кустарничков характерны стелющиеся и подушковидные формы роста. Растениям свойственна вегетативная подвижность, что приводит к образованию куртин и латок. Низкорослые тундровые растения зимой покрываются снегом, предохраняющим их от вымерзания, а летом их надземные органы оказываются в прогретом и экологически наиболее благоприятном слое воздуха.

В тундре велико фитоценотическое значение лишайников и особенно мхов, зачастую являющихся эдификаторами сообществ. Сплошной моховой покров в условиях тундры существенно влияет на температурный режим почв и глубину сезонного протаивания и, следовательно, на условия обитания других растений. Лишайники оказывают на почвенные условия меньшее воздействие, но при их обилии число видов трав и кустарничков снижается.

Одним из основных признаков сообществ тундры является их полидоминантность. Обычно выделяют тундры лишайниковые, моховые, кустарничковые, пушицево-осоковые и др. Как правило, эти типы характеризуются содоминированием нескольких групп растений: мхов, лишайников, кустарничков, многолетних травянистых растений. Вертикальная дифференциация фитоценозов выражена слабо, часто и мхи, и кустарнички размещаются практически в одном высотном горизонте.

В горизонтальном строении фитоценозов выражена мозаичность, выделяются микроценозы, сложенные различными жизненными формами растений. Мозаичность тундровых сообществ обусловлена не только жизнедеятельностью растений, но и интенсивно протекающими криогенными процессами в почве, приводящими к горизонтальному расчленению ее поверхности. От характера форм нанорельефа зависит горизонтальное сложение сообществ тундры. Выделяют бугорковые, пятнистые, пятнисто-мелкобугорковые, кочкарные тундры и др. Во многих тундровых сообществах растительность далеко не полностью покрывает поверхность почвы.

Характерная черта растительного покрова тундры - комплексность, обусловленная разнообразием форм микро- и мезорельефа, различиями в глубине залегания многолетнемерзлых пород и мощности снежного покрова на разных формах рельефа.

Экологические условия обитания животных в тундрах можно с полным основанием назвать экстремальными. Длительная полярная ночь с низкой температурой воздуха, наличие подпочвенного слоя вечной мерзлоты, ограничивающего распространение живых организмов в почве на глубину всего в несколько десятков сантиметров, обусловливает бедность видового состава и сравнительную простоту структуры животного населения тундр.

Подавляющее большинство животных в тундрах активны лишь в течение нескольких летних месяцев, а больше половины года находятся в состоянии анабиоза (все беспозвоночные), спячки (сурки, суслики) или покидают пределы тундры, мигрируя в более

южные широты (почти все птицы, многие млекопитающие). Лишь немногие животные способны вести активную жизнь в тундре в течение круглого года: лемминги, некоторые полевки, отчасти северные олени, зайцы-беляки, песцы, белые куропатки, волки, полярные совы.

Вертикальная ярусность животного населения выражена очень слабо. Почвенный ярус оживает в летние месяцы лишь на глубину протаивания почвы, при этом почвенные животные вынуждены существовать в условиях повышенной увлажненности. Кустарниковый ярус животного населения выражен лишь в южных, кустарниковых тундрах.

Жизнь животных в тундрах сосредоточена в основном в почвенно-подстилочном и наземном ярусах, ограничена во времени тремя-четырьмя летними месяцами. Численность тундровых животных подвержена значительным колебаниям по годам в связи с многолетними циклами погодных условий и, следовательно, изменениями запасов растительных и животных кормов.

В почвенно-подстилочном ярусе среди сапрофагов преобладают по численности очень мелкие круглые черви - нематоды, микроартроподы - коллемболы, клещи - гамазиды и орибатиды, мелкие черви - энхитреиды, обычны также дождевые черви и личинки комаров-типулид. По биомассе на первом месте оказываются дождевые черви, представленные почти исключительно одним крупным видом - эйзенией Норденшельда длиной до 30см.

Зеленую растительную массу в течение круглого года потребляют мелкие грызуны -лемминги и полевки. В западном секторе Евразии обитают норвежский лемминг и своеобразный копытный лемминг, у которого к зиме когти третьего и четвертого пальцев разрастаются в мощные вильчатые "копытца". Ими копытный лемминг легко прокапывает зимние подснежные и подстилочные ходы. Зимой лемминги питаются листьями, побегами и корой различных кустарников (полярной ивы, карликовой березки), а летом разнообразят свой рацион ягодами, грибами, лишайниками. За лето они успевают принести два-три, а иногда и четыре помета по пять-шесть детенышей в каждом.

В горных каменистых тундрах на северо-востоке Евразии и северо-западе Северной Америки (Берингия) встречаются также зимоспящие грызуны семейства беличьих - суслики и сурки. Длиннохвостый суслик распространен по обеим сторонам Берингова пролива. Систематически сходны два вида сурков - камчатский и американский седой. Суслики и сурки питаются в основном травянистыми растениями, а также семенами, корневищами и в небольшой степени - различными беспозвоночными. Эти зверьки роют норы, глубина которых бывает ограничена залеганием скального грунта или вечной мерзлоты. На зиму они впадают в спячку.

Безлесье - это отличительная зональная черта тундр. Среди главных причин безлесья тундры указывают следующие: низкие температуры; вечная мерзлота; сильные ветры, а значит, высокая транспирация; физиологическая сухость - высокий расход на транспирацию при слабом усвоении холодной виды корнями высокоствольных растений (деревья гибнут от дефицита влаги, тогда как у низких растений проводящий аппарат справляется с подачей воды, хотя ксероморфоз наблюдается почти у всех тундровых растений); бедность азотного питания или пейноморфоз (при недостатке азота у растений нарушается воднорегуляторный механизм, что приводит к гибели деревьев).



Адаптации растений (особенности флоры)

1. Отсутствие однолетников (кроме некоторых сорных растений - мокрица), господствуют многолетники

2. Из цветковых растений господствуют мелкие кустарнички:

а) вечнозеленые: к моменту таяния снегов у них готова система органов ассимиляции (брусника, куропаточья трава);

б) летнезеленые: к моменту таяния снегов имеют систему ветвей, хотя и без листьев (карликовые березы, ивы).

3. Ксероморфоз листьев: кожистые, плоские или узкие верескового типа из-за физиологической сухости, недостатка воды и азота.

4. Почти нет растений с клубнями, луковицами, корневищами (геофитов). Если есть, то расположены неглубоко и на непромерзающих склонах речных долин.

5. Формы растений:

а) шпалерные - тянутся по поверхности почвы, поднимая кверху листья (ива полярная, сетчатая);

б) растения-подушки (крупка, камнеломка);

в) карликовые формы имеют многие виды, которые в обычных условиях достигают больших размеров (ива пушистая -20 см).

6. Корни растений сосредоточены в поверхностных горизонтах, что связано с низкой температурой почвы и постоянным движением грунтов.

7. Высокая морозоустойчивость. Цветущая ложечная трава выдерживает -46⁰С, тогда как физиологический стресс наступает при -50⁰С.

8. Безлесье, так как между испарением воды и поступлением ее в корни деревьев существует разрыв зимой и весной (испарение сильнее на непокрытых снегом растениях, а поступления воды почти нет).

9. Сроки цветения различных видов растений сближены, так как у них короткий вегетационный период (цветут почти виды сразу).

10. Цветки яркие, с неглубоким расположением нектарников, открытым венчиком, опыляются часто двукрылыми, шмелями (бобовые). Цветки существуют недолго: морошка 2 суток, так как шансов на опыление насекомыми мало (ветры, заморозки).

11. Доминирует вегетативное размножение, реже цветки опыляются ветром и насекомыми.

12. Долголетие тундровых растений позволяет «дождаться» благоприятного сезона для генеративного размножения. Ива арктическая живет 200 лет, багульник 100 лет, береза карликовая 80 лет.

13. Каротинизация листьев (желтоватый оттенок), так как необходимо отражение избытка ультрафиолетовой радиации.

Слой жизни, объединяющий в сообществе все подземные и надземные ярусы в тундре очень узкий - до 1 м.

Адаптации животных (особенности фауны):

1. Резко выражены различия в составе летнего и зимнего населения. Зимой в тундре остаются лемминги, некоторые полевки, северный олень, тундровая куропатка. Летом воздействие животных не так сконцентрировано и не так заметно, чем зимой.

2. У некоторых северных птиц большие размеры кладок, чем у родственных видов южнее. Отмечен также более интенсивный рост птенцом (большой световой день и возможность выкармливания). Летом встречаются гуси, утки, казарки, лебеди, белые куропатки, воробьиные.

3. Из насекомых преобладают двукрылые: комары, мошки и др. Насекомые и другие беспозвоночные населяют подстилку и верхний торфяной горизонт почвы.

4. Правило Бергмана: при перемещении от полюсов к экватору размеры теплокровных животных уменьшаются, а холоднокровных - увеличиваются. При укрупнении размеров объем увеличивается быстрее (и теплопродукция), чем поверхность тела. Кроме того, половая зрелость наступает позже, чем на юге, поэтому животные приступают к размножению, достигнув больших размеров, чем южные сородичи.

5. Правило Аллена: при перемещении от полюсов к экватору у родственных видов происходит увеличение выступающих частей тела (ушей и хвостов). Это связано с уменьшением теплоотдачи через капилляры в ушных раковинах северных видов.

6. Мало зерноядных птиц, так как непродуктивны растения, дающие семена. Корм для птиц и млекопитаюших - это зеленая масса растений, кора и листья кустарничков, ягоды, лишайники (ягель). Рост их замедлен, поэтому олени оставляют пастбища надолго, совершая миграции.

7. Миграции: сезонные (гуси), пищевые поперек зоны (олени, лемминги, полярные совы).

8. Хорошо развит меховой, перьевой покровы, а также подкожный жир у птиц и млекопитающих.

9. Велика роль леммингов в переработке зеленой массы, а их ходы занимают до 20% площади тундры. Рост их численности повторяется через 3-4 года. Один лемминг за год съедает 50 кг фитомассы.

10. В тундре нет рептилий и пресмыкающихся.

11. Приморские адаптации:

- гнездование питающихся рыбой птиц на неприступных для хищников скалах (птичьи базара);

- жизнь ластоногих на льдинах возле прорубей;

- круглогодично активный образ жизни белого медведя в прибрежной зоне или во льдах океана.

В экосистемах тундры доминируют фитофаги: лемминги, водоплавающие птицы, олени, зайцы, овцебыки, которые служат пищей зоофагам (совы, песцы). Определенную роль играют и беспозвоночные, живущие в отмирающей органической массе. В целом это хрупкие экосистемы с немногочисленными пищевыми связями.



3. Подзоны тундры

По тепловому градиенту с севера на юг происходит постепенное изменение состава и структуры тундровых биомов. К югу нарастает роль сначала кустарников, а затем, при переходе к лесной зоне, и деревьев. Выделяют несколько подзон зонобиома тундры.

Полярные пустыни.

Полярные пустыни - это еще не сложившийся зонобиом с начальной стадией зарастания полигональных грунтов. При их зарастании сначала (на Крайнем Севере) появляются лишайники, а южнее- отдельные представители разнотравья. Диагностический признак подзоны - отсутствие мхов. Нет и сообществ, так как не сложилась их структура. Отсутствуют оседлые животные, нет насекомых-кровососов, зато вдоль скалистых берегов океана встречаются птичьи базары.

Подзона пятнистой (арктической) тундры.

Диагностическим признаком подзоны является не сомкнутость растительного (разнотравно-мохового) покрова. На севере ее проективное покрытие равно 40%, а к югу уже достигает 95%. Кустарников еще нет и почти нет сфагновых мхов. Формирование пятнистой тундры происходит следующим образом. При мерзлотном вспучивании образуются бугры с линзами льда внутри. Снежная коррозия как бы срезает дернину с такого бугра, и суглинистая глеевая почва оголяется. Образуется не заросшее пятно. Оно может увеличиваться при всплывании почв, излиянии их на дернину.

Основу растительности составляют лишайники и зеленые мхи, с которыми ассоциируется разнотравье (куропаточья трава, полярный мак, камнеломка).Приобретают заметную роль осоки и злаки (лисохвост альпийский, щучка альпийская). К югу появляются полярная ива, костяника, морошка, брусника, багульник. Все это складывается в пестрые растительные ассоциации. В замкнутых западинах встречаются болотистые пушицевые и осоковые тундры, по окраинам которых обычны торфяные бугры - это проявление термокарста. Болотистые тундры могут иметь и мочажинную структуру.

Мочажины зоогенны. Лемминги проделывают в травостоях ходы, сгрызая траву. При постоянном росте резцов лемминги вынуждены постоянно что-то грызть, чтобы стачивать их. Если уклон местности слабый, сгрызенное леммингами сено сносится вниз и складывается валками поперек склона. Постепенно сено полуразлагается и формируются торфяные мочажины. Лемминговые ходы иногда служат начальной стадией образования морозобойных трещин, что иногда образует полигональную структуру.

Арктическая тундра малоярусна, обычно вертикальная структура ограничивается злаково-разнотравным (или пушицево-осоковым) и моховым ярусами. Слой жизни сжат иногда до 20-30 см, поэтому тундра легко просматривается до горизонта. Ее фон не зеленый, скорее цвета «хаки». Это результат каротинизации пигментов, вызванный переизбытком УФ радиации. На этом тусклом фоне летом выделяются очень яркие цветы, привлекающие насекомых-опылителей.

Фауна- издалека видны тундровые куропатки, имеющие белое оперение. Поскольку лемминги и куропатки составляют основу питания мелких хищников, тут же находятся белые полярные совы, в рацион которых входят также воробьи-пуночки, детеныши песцов. Чем больше леммингов, тем больше сов и песцов. Крупных животных обычно нет. Изредка встречаются северные олени, да вдоль морского побережья попадаются белые медведи, связанные пищевой цепью с рыбами и ластоногими. Тут же на побережье обитает множество птиц: чайки, кайры и др. Все они питаются рыбой и гнездятся у океана, часто формируя птичьи базары.

В течение 3-5 недель арктическая тундра в фенологическом смысле живет очень интенсивно, но все быстро сменяется покоем при наступлении холодов. Уже в августе начинаются заморозки и снегопады, а затем короткая осень переходит в длинную зиму с полярной ночью.

Подзона типичной (субарктической) тундры.

Флора- это кустарниковые тундры (в Европе от Кольского п-ва до р. Лена). Над моховым и злаково-разнотравным ярусами формируется ярус кустарников. Появляются также березы: карликовая, растопыренная, Миддендорфа, ивы: стелющаяся, лапландская, багульник, местами (Приберингийские тундры) - кедровый и ольховый стланик, много кустарничков: брусника, морошка, черника, клюква, голубика. Кустарниковые тундры обычно располагаются в глубине континента, где ветры слабее, суммы осадков повыше и средние температуры лета достигают 10⁰С. Мерзлота протаивает до 150 см.Чем южнее, тем теплее и важнее роль кустарников в растительных сообществах. Иногда кустарниковый ярус бывает сплошным, корни густо пронизывают моховой покров, как бы связывая его, местами формируется настоящая дернина. Характерны в сообществах и грибы, причем, их привязанность сохраняется и подберезовик растет именно под кустарниковыми березами, а иногда и над ними, если береза стелющаяся. В изобилии появляются сфагновые мхи, которых не было в предыдущей подзоне. Иногда, особенно на щебнистых местах, моховый ярус заменяется лишайниковым (Ямальские, Гыданские, Аляскинские, Лабрадорские тундры). Травостойстановится богаче, появляются кислицы, щавель, валерьяна, а на олуговелых участках- лютики, лапчатка, осоки, луговые злаки.

Фауна типичных тундр также изменяется. Исчезают приморские птицы, белый медведь, больше становится леммингов (их несколько видов, викарирующих друг с другом: норвежский, обский, копытный и др.), полярных сов, песца, летом появляется волк. В Канаде с кустарниковыми тундрами связаны овцебык и мускусный бык. Овцебык сейчас интродуцирован в Таймырских тундрах. Много северных оленей, хотя единственное дикое стадо сохранилось лишь на Таймыре. Оно кочует от гор Путорана до Северной Земли. Характерны для подзоны также горностай и ласка. Очень плотное население водоплавающих птиц: гуси, малые лебеди, казарки, ржанки, кулики - все связаны с пресными водами. Обычно они проводят в тундре только лето, а осенью улетают в южные широты. При обилии птиц-фитофагов много и хищников: сокол-сапсан, кречет и др. Видовым, когда-то и численным богатством отличаются пресноводные рыбы, которые часто служат предметом экспорта: семга, голец, омуль, хариус, навага, сиг, чир. И, наоборот, беден в систематическом смысле, но обилен мир беспозвоночных: черви, членистоногие, бабочки.

Зимуют в тундре лишь лемминги, песцы и полярные совы, остальные виды на зиму откочевывают или улетают на юг. Некоторые (белая куропатка, северный олень, ласка, горностай) одинаково свойственны как тундре, так и таежной зоне.

Максимальное воздействие на растительный покров оказывают следующие виды:

а) лемминги, каждый из которых за год съедает или сгрызает до 50 кг фитомассы. Когда популяция лемминга слишком велика, животные начинают миграцию огромным потоком в десятки миллионов экземпляров. Вдоль траектории такой миграции растительность изрядно потравлена;

б) северный олень оказывает меньшее воздействие на растительность, да и осталось его сравнительно мало (в 60-е годы 70 экз. на 100 км²). Так как олень питается ягелем (лишайник кладония), растущим медленно, то ягельники быстро истощаются, а олени вынуждены кочевать. Так как олени скусывают молодые побеги деревьев, лес проникает из тайги на север медленнее, чем мог бы, а местами уже отступает к югу. В целом наблюдается бореализация тундры;

в) на травостой влияют и водоплавающие птицы, особенно гуси, которые возле озер изрядно стравливают растительность.

Подзона лесотундры (зоноэкотон).

Лесотундру иногда называют зоноэкотоном, а иногда подзоной. Она начинается там, где деревья выходят на плакор, водоразделы. Здесь существует два типа растительности - тундровая и лесная. Переход от одного к другому постепенный. Сначала на плакоре появляются отдельные деревья, низкие, кривые, с флагообразной формой кроны. Южнее они сливаются в островные сообщества, еще южнее появляется размытая, мозаичная, но уже сплошная граница хвойного леса. Иногда проводится еще и экономическая граница леса, южнее которой возможна деловая рубка леса. Подзона лесотундры не сплошная. Там, где тундра соприкасается с горами таежной зоны, происходит резкий переход от равнинных тундр к горной тайге (С-В Сибирь, Аляска).

Переходный характер лесотундр проявляется в том, что разреженный древесный ярус просто накладывается на тундровый. Даже южнее, где формируются уже самостоятельные таежные сообщества, в нижних ярусах еще долго присутствуют тундровые виды (в Карелии ельники с ярусами карликовой березы). Лесотундра теплее тундры: средняя температура июля до 12⁰С, больше выпадает осадков (до 450 мм в год), глубже протаивает мерзлота. Рост тепла к югу определяет весь характер биоты лесотундр. Лесные сообщества с редколесьями занимают в середине подзоны 30% площадей, тундровый комплекс 10%, а 60% площади приходится на азональные болота и луга. При таком соотношении назвать лесотундру самостоятельным зонобиомом трудно.

Флора и фауна имеет свои особенности. В лесотундре уже проявляется многоярусность сообществ, обогащается состав древесных пород: помимо берез и ив в состав биоценозов входят ель, лиственница, ольха, кедрач и др. Древесный ярус всегда разрежен, зато кустарниковый выражен четко и включает много видов. Среди животного населения больше таежных видов: бурый медведь, росомаха, ласка. Меньше становится песцов, полярных сов, водоплавающей птицы, окончательно исчезают приокеанические птицы и животные. Возрастает роль гнуса.



4. Оробиомы тундр

Оробиомы - это биомы гор. Примерно 25% площади зоны тундр (вместе с лесотундрой) занято горами. Высотно-поясной спектр гор тундровой зоны предельно примитивен. Поясная колонка начинается внизу либо с равнинной тундры и тогда она на склонах переходит в горную тундру, а в верхних ярусах в гольцы(начальная стадия зарастания рухляка); либо с лесотундры или с северной тайги и тогда горные тундры по верхним ярусам хребтов выдвигаются далеко к югу от границы тундровой зоны (по Уралу, горам С-В Сибири, Дальнего Востока и Аляски). Встречаются горные тундры и далеко от границ зоны в качестве пояса изолянта в Скалистых горах Аляски, в горах Сибири и Урала.

Поскольку гольцы нельзя считать сформировавшимся биомом, рассмотри единственный оробиом этой зоны -горные тундры. Сообщества горных тундр сложены в основном типичными тундровыми видами. Сукцессии растительности приводят к поэтапному заращиванию обломочного материала гор.

1. Накипные лишайники с редким участием сосудистых растений: овсяница, куропаточья трава.

2. Листоватые и кустистые лишайники.

3. Кустарники и мхи: зеленые мхи, багульник, черника.

4. Кустарниковые, с карликовыми березами и ивами и травяно-моховые горные тундры (осоки, ситники).

Эти сукцессии напоминают равнинные тундровые. В других горных районах меняется лишь состав травяного и кустарникового ярусов: вместо карликовой березы появляются другие ее виды, кедровый стланик и т.д. Аналогичные сукцессии, вероятно, наблюдаются и в южных аналогах горных тундр архипелага Огненная Земля, но представлены другими эдификаторами.

Таким образом, подводя итог, отметим следующее. Экосистемы тундр и лесотундр очень хрупки. Это связано с малым количеством вещества и энергии, вовлекаемых в круговорот, отсюда нарушение функций даже при слабых антропогенных воздействиях, низкая сопротивляемость, низкие восстановительные способности. Освоение Севера приводит к физическим деформациям, химическому и тепловому загрязнению экосистем, гибели видов и сообществ. Поэтому нужна экологически грамотная стратегия освоения Севера: создание охраняемых территорий, технологий охраны почв и т. д. Кандалакшского и Таймырского заповедников недостаточно, их должно быть до 14 (для Евразии и С. Америки).

5. Антропогенное влияние на экосистему тундры

Еще в начале прошлого века тундра была малообитаемая. Местное население занималось кочевым оленеводством и пушным промыслом, а также охотой на морского зверя. До второй половины XX века всюду преобладали коренные природные экосистемы. В последние десятилетия XX века хозяйственная деятельность в суровых условиях Севера получила особенно большое развитие. В основном она связана с геологоразведкой, добычей нефти и газа, минерального сырья строительством дорог, нефте- и газопроводов, городов и поселков.

Наличие в тундре многолетней мерзлоты - важнейший фактор, влияющий на техногенное освоение территории. Растительная дернина, в том числе моховой покров и торфяной слой, являются хорошим естественным теплоизолятором. Разрушение этого слоя способствует таянию подземных льдов, образованию просадок и провалов. Поэтому необходимо исключительно бережное отношение к почвеннорастительному покрову. Достаточно гусеничному транспорту проехать по тундре и разрушить мох, чтобы вскоре следы от гусениц превратились в канаву, а затем и в глубокий овраг. Расчищенная грунтовая площадка через несколько лет может стать провальным озером.

Попадающие в грунт нефтепродукты разлагаются очень плохо. Низкие температуры и незначительное содержание кислорода в почве способствуют длительному сохранению нефтяного загрязнения. Самоочищения в зоне многолетней мерзлоты практически не происходит.

Наибольший вред геологоразведочные работы наносят оленьим пастбищам. Площади оленьих пастбищ существенно сократились. Стада вынуждены концентрироваться на ограниченной территории. Это неизбежно влечет за собой перевыпас, разрушение растительного покрова. Основной корм оленей - ягель отрастает медленно. Необходимо 50 лет, чтобы он достиг высоты 6-8 см, при условии полного изъятия территории из хозяйственного оборота. Нарушенные ягельные пастбища практически не восстанавливаются.

К началу XXI века площадь природных тундровых экосистем сократилась, и господствующее положение заняли естественно-антропогенные и техногенные системы. Коренные природные экосистемы перешли в категорию реликтовых.

Под влиянием человека доминанты типичных тундровых сообществ снижают обилие и исчезают. В то же время приходит увеличение обилия и видового разнообразия злаков. Этот процесс называют «озлаковением» , или «олуговением» тундры. Пространственная (вертикальная и горизонтальная) структура растительного покрова так же меняется. Уменьшается сомкнутость, общее проективное покрытие растительности на сильно нарушенных участках может быть менее 10% , тогда как в естественных сообществах тундр сомкнутость варьирует от 50 до 90-100. Ярусы плохо выражены, некоторые ярусы вообще отсутвуют . В результате происходит «унификация» растительного покрова: физиономически антропогенные сообщества в различных районах Крайнего Севера незначительно отличаются друг от друга.

На обширных пространствах тундр ведущую роль формирования их облика играл выпас играл выпас северных оленей- сначала диких , а в последнее время- и домашних.

Оленеводство выражено почти на всей территории тундровой зоны, лесотундры и северной тайги на площади более 3 млн. км І . Дикие и домашние олени используют, особенно в снежный период года ,одни и те же пастбища. Они одинаково адаптированы к пастбищным условиям Севера, но выпас домашних оленей имеет ряд особенностей , определяемых системой пастбищных «стратегии» и традициями местного оленеводства.

Домашние олени круглый год содержатся в стадах по 500-2000 голов и более. Угодья, освоенные домашним оленеводством, периодически испытывают нагрузки, превышающие их биологическую емкость. В большей части районов развития оленеводства пастбищные ресурсы используются на 80-90%. В структуре пастбищ основная роль принадлежит продукции злаков, осок, разнотравья и кустарников, тогда как доля продукции мхов, лишайников и кустарничков относительно невелика. Потери лишайников и зеленых частей кустарничков могут составить в местах концентрации оленей 60-100% от общего запаса. Ежегодный прирост надземной фитомассы может составлять на пастбищах тундровой зоны от 0,3-0,5 до 2-3 т/га в год. В местах расположения стоянок растительность представлена луговинами, и ее естественный облик восстанавливается крайне медленно.

Лишайниковые пастбища на значительных территориях уже выбиты. Обращает внимание общий процесс делихенизации- деградации лишайниковой тундры. Помимо неумеренного выпаса , исчезновение лишайников вызывается пожарами, а так же воздействием вездеходного транспорта.

Пастбищной дигрессии в настоящее время охвачены огромные территории тундровой зоны и лесотундры. Прямое и косвенное уничтожение растительности на пастбищах , разбивание мохового и травянистого покровов приводят к трансформации гидротермического режима почв и к замещению климаксных кустарникого-и кустарничково- моховых, лишайниковых и других тундр злаково-моховыми. Травяно-моховыми, и луговинами.

Основные стадии пастбищной дигрессии тундровых экосистем:

1) Выпадение из растительного покрова видов, хорошо поедаемых животными, но обладающих узкой толерантностью, и преобладание в растительном покрове видов, менее поедаемых или характеризующихся более широкой экологической амплитудой;

2) Снижение продукции коренных экосистем, а на поздних стадиях и их видового разнообразия.

Процесс пастбищной дигрессии вызывает так же изменение абиотических компонентов экосистем: повышение уровня залегания мерзлоты, развитие солифлюкации и образование пятен голого грунта. Эти процессы, часто имеющие необратимый характер, усиливают невысокую устойчивость тундровых экосистем к выпасу скота.

Почвы тундры малоустойчивы и легко ранимы, они нарушаются главным образом в результате антропогенных воздействий (например, от движения гусеничного транспорта, который повреждает дерновину), что приводит к деградации ландшафтов, к образованию оврагов, к снижению качества оленьих пастбищ. Кроме этого ведется добыча полезных ископаемых: нефти, разливы которой, загрязняют почву, растительный покров гибнет. Буровые установки тоже нарушают почвенный покров. Для охраны и изучения типичных и уникальных природных ландшафтов тундры в Северной Америке и Евразии создан ряд заповедников и национальных парков: Лапландский заповедник, Остров Врангеля, Таймырский заповедник (в России) и Риситунтури (в Финляндии) и др.



6. Причины безлесья тундр

Тундры - безлесье. Экологи полагают, что основная причина безлесья тундр заключается в том объективном противоречии, которое существует между поступлением воды в корни деревьев и ее испарением приподнятыми над поверхностью снега ветвями. Особенно ярко это противоречие обнаруживается весной, когда корни еще не могут всасывать влагу из промерзшей почвы, а испарение ветвями осуществляется весьма интенсивно. Данная гипотеза подтверждается тем, что по долинам рек, где многолетняя мерзлота уходит глубоко, а ветры, усиливающие испарение, не столь сильны, деревья проникают далеко на север.

О причинах безлесья тундры существуют разные мнения. Гризебах искал причину в недостатке тепла на севере. Миддендорф (1864) видел ее в сильных холодных и влажных ветрах, дующих с Ледовитого моря. Каминский (1924) говорит, что лес, возможно, мог бы существовать и при более низкой температуре июля или августа чем 10°, но при условии, чтобы относительная влажность была менее велика чем в тундрах, где она в августе в среднем суточном выводе не менее 80--90%; по мнению названного ученого, роль высокой относительной влажности как фактора, мешающего распространению леса в полярных странах, более значительна чем роль сильного ветра; полярная граница лесов соответствует местам, где средняя температура воздуха в самый теплый месяц не ниже 10° и где средняя относительная влажность в 1 ч. дня одного из теплых месяцев года не выше 70%.

Танфильев считает, что безлесие тундры есть следствие низкой температуры почвы. Напротив, Чильман (1890) думает, что древесную растительность губит зимнее испарение молодых побегов, ибо к ним не поступает вода из замерзшей почвы и стволов. Но Городков (1929) указывает, что при морозах ниже 20--25° испарения из тканей растения не происходит несмотря ни на какой ветер; наибольшей опасности высохнуть зимой, говорит Городков, деревья подвергаются там, где зимой температура сравнительно высока, а не там, где она низка; распространение лесов к северу зависит не от зимних температур, а от летних; на полярном Урале весной Городкову приходилось наблюдать 1 мая у верхнего предела растительности, как лиственица уже распустила свежую хвою, в то время как мерзлая почва еще была покрыта плотным снеговым покровом; безлесие тундры, по Городкову (1929), обусловлено, как сказано, причинами, действующими не зимой, а летом, именно оно «вызвано несоответствием между испарением и поступлением воды в корневую систему из сильно охлажденной почвы в течение вегетационного периода». Большое значение имеет наличие вечной мерзлоты, оттаивающей в течение короткого лета лишь на ничтожную глубину; все факторы, которые ведут к позднему оттаиванию мерзлоты, способствуют тем самым и безлесию: низкие температуры лета, большая относительная влажность воздуха, наличие мохового покрова, суглинистый или глинистый грунт; к этому присоединяется еще влияние ветра, усиливающего испарение.



Заключение

Тундра- это безлесный зонобиом с узким слоем жизни, господством экосистем, в который ведущую роль играют жизненные формы мхов, лишайников, стелющихся или низкорослых кустарников, включая находящиеся с ними в функциональной связи животные организмы. Тундры занимают самое северное положение на материках и островах Северного полушария. В южных полярных широтах формируются аналоги тундр, но там из-за сложных очертаний материков и разного их широтного положения тундры не формируют единой зоны и находятся преимущественно на островах (аналоги тундр).

В экосистемах тундры доминируют фитофаги: лемминги, водоплавающие птицы, олени, зайцы, овцебыки, которые служат пищей зоофагам (совы, песцы). Определенную роль играют и беспозвоночные, живущие в отмирающей органической массе. В целом это хрупкие экосистемы с немногочисленными пищевыми связями.

Таким образом, подводя итог, отметим следующее. Экосистемы тундр и лесотундр очень хрупки. Это связано с малым количеством вещества и энергии, вовлекаемых в круговорот, отсюда нарушение функций даже при слабых антропогенных воздействиях, низкая сопротивляемость, низкие восстановительные способности. Освоение Севера приводит к физическим деформациям, химическому и тепловому загрязнению экосистем, гибели видов и сообществ. Поэтому нужна экологически грамотная стратегия освоения Севера: создание охраняемых территорий, технологий охраны почв и т. д. Кандалакшского и Таймырского заповедников недостаточно, их должно быть до 14 (для Евразии и С. Америки).

Пастбищной дигрессии в настоящее время охвачены огромные территории тундровой зоны и лесотундры. Прямое и косвенное уничтожение растительности на пастбищах, разбивание мохового и травянистого покровов приводят к трансформации гидротермического режима почв и к замещению климаксных кустарникого-и кустарничково-моховых, лишайниковых и других тундр злаково-моховыми.

Почвы тундры малоустойчивы и легко ранимы, они нарушаются главным образом в результате антропогенных воздействий (например, от движения гусеничного транспорта, который повреждает дерновину), что приводит к деградации ландшафтов, к образованию оврагов, к снижению качества оленьих пастбищ.

Тундры - безлесье. Экологи полагают, что основная причина безлесья тундр заключается в том объективном противоречии, которое существует между поступлением воды в корни деревьев и ее испарением приподнятыми над поверхностью снега ветвями. Особенно ярко это противоречие обнаруживается весной, когда корни еще не могут всасывать влагу из промерзшей почвы, а испарение ветвями осуществляется весьма интенсивно. Данная гипотеза подтверждается тем, что по долинам рек, где многолетняя мерзлота уходит глубоко, а ветры, усиливающие испарение, не столь сильны, деревья проникают далеко на север.



Список литературы

1. Агаханянц О.Е. Биогеография. - Минск: Высшая школа, 1992, - 152 с.

2. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии. - М., Изд-во Моск. ун-та, 1992. - 101 с.

3. Воронов А.Г., Дроздов Н.Н. Биогеография с основами экологии. - М.: Высшая школа, 2002. - 392 с.

4. Воронов А.Г., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г. Биогеография с основами экологии. - М., Изд-во Моск. ун-та, 1999. -391с.

5. Воронов А.Г., Дроздов Н.Н., Мяло Е.Г. Биогеография мира. - М. :Высшая школа, 1985. - 272 с.

6. Алехин В.В., Кудряшов Л.В., Говорухин В.С. География растений с основами ботаники. - М.: Учпедгиз, 1961. - 287 с.

7. Воронов А.Г. Биогеография (с элементами биологии). - М., Изд-во МГУ, 1963. - 337 с.

8. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии. - М., Изд-во Моск. ун-та, 1987. - 260 с.

9. Второв П.П., Дроздов Н.Н. Биогеография. - М.: Просвещение, 1978. - 270 с.

Размещено на Allbest.ru