Влияния, оказываемые рельефом местности - Основы общей экологии



Индекс материала
Основы общей экологии
Предисловие
Введение
История экологии
Структура экологии
Значение экологии
Жизнь и физическая среда
Концепция экосистемы
Водная и наземная среда
Термические свойства воды
Образование почвы
Изменения внешней среды
Материки и морские течения
Влияния, оказываемые рельефом местности
Микросреда
Разнообразие биологических сообществ
Обзор биологических сообществ

Влияния, оказываемые рельефом местности

Рельеф и геологическое строение могут создавать разнообразие окружающих условий в пределах областей с однородным климатом. В холмистой местности ее наклон экспонированность солнечным лучам определяют температуру и содержание влаги в почве. На крутых склонах почва хорошо дренируется, что нередко приводит к недостатку влаги для растений, хотя в близлежащих низменных местах почва насыщена влагой. В аридных областях, в поймах и по руслам рек, пересыхающих во время засухи, часто можно видеть хорошо развитые лесные сообщества, резко контрастирующие с окружающей пустынной растительностью. Растительные сообщества теневого и освещаемого солнцем склонов гор и долин нередко различаются в соответствии с условиями температуры и влажности в каждом из этих местообитаний. Южные склоны открыты прямому действию солнечных лучей, вследствие чего растительность представлена здесь главным образом засухоустойчивыми (ксерофитными) кустарниками. На соответствующих им

image38.jpeg

Рис. 5.11. Воздействие различной экспозиции на растительность в серии горных цепей вблизи Аспена (штат Колорадо).

На северных (обращенных в левую сторону) склонах прохладно и влажно, что благоприятствует росту ельника. Южные склоны покрыты засухоустойчивым кустарником.


image39.jpeg

Рис. 5.12. Даже в тропиках есть места, где господствуют низкие температуры.


В центральной части Перу граница вечных снегов, проходящая на высоте 5000 м, служит и границей распространения биологических сообществ.

image40.jpeg

Рис. 5.13. Типы растительности, характерные для разных высот в горах юго-восточной части Аризоны.

А. Гудзонова зона, 2600 м. Б. Верхняя Сонора, 1500 м. В. Нижняя Сонора, 900 м. Г. Альпийская зона, 3400 м. Д. Переходная зона, 2200 м. Е. Верхняя Сонора, 1200 м. В растительности Нижней Соноры преобладают кактусы сагуаро, невысокие пустынные деревья — паловерде и мескитовое дерево, многочисленные однолетние и многолетние кустарники и мелкие суккулентные кактусы. В Верхней Соноре наиболее заметные элементы растительности — это агавы, окотилло (Foaquieria splendens) и злаковые травы, а близ верхней границы появляются дубы. В более высоких местах преобладают большие деревья: в переходной зоне — желтая сосна, а в Гудзоновой зоне — ель и пихта. В альпийской зоне, выше границы лесов, деревья постепенно уступают место кустарникам, ивняку, травянистым растениям и лишайникам.


северных склонах относительно прохладно и влажно, и они покрыты влаголюбивой (мезофитной) растительностью (рис. 5.11). В тропиках различия между условиями на северных и южных склонах в значительной мере стираются, потому что в середине дня солнце находится в зените.

С увеличением высоты местности температура воздуха снижается— примерно на 6°С с повышением на каждые 1000 м. Даже в тропиках, поднявшись на значительную высоту, можно наконец обнаружить низкие температуры и вечные снега. Если на уровне моря температура равна 30 °С, то отрицательные температуры можно встретить на высоте примерно 5000 м. Примерно на такой высоте проходит граница вечных снегов в Андах в центральном Перу (рис. 5.12).

В умеренных широтах снижению температуры на каждые 6 °С соответствует 800-километровое повышение широты. Климат и растительность высокогорий во многом сходны с климатом и растительностью местностей, которые в высоких широтах расположены на уровне моря. Несмотря на это сходство, было бы ошибочным приравнивать альпийские сообщества, особенно тропические, к арктическим сообществам. В альпийских местообитаниях сезонность обычно менее резко выражена, чем в соответствующих им местообитаниях, расположенных ближе к уровню моря, но в более высоких широтах, хотя средние температуры и годовое количество осадков могут быть сходными. В горных местообитаниях в тропиках круглый год сохраняется почти постоянная температура, и во многих местах, где климат холодный, но морозов не бывает, могут жить многие тропические растения и животные.

В горах юго-западной части США изменения характера растительных сообществ с увеличением высоты местности создают более или менее ясно выраженные пояса растительности, названные одним из первых естествоиспытателей, Мэрриэмом (Merriam), жизненными зонами. Система классификации, предложенная Мэрриэмом, содержит пять обширных зон: Нижняя Сонора, Верхняя Сонора, Переходная, Канадская (или Гудзонова) и Аркто-Альпийская (в направлении с юга на север или от низменных мест к возвышенным).

На небольшой высоте на юго-западе США обычно растут кактусы и пустынные кустарники — ассоциация, характерная для пустыни Сонора в северных районах Мексики и в южной части Аризоны (рис. 5.13). В растительном и животном мире лесов, растущих в поймах рек, заметно явное сходство с тропиками. Это — единственное место в умеренном поясе, где можно встретить многие виды колибри и тиран, кошачьего хорька, ягуаров и пекари. На высоте 2500 м, в альпийской зоне, ландшафт напоминает тундру северной части Канады и Аляски. Поднявшись на 2500 м, мы наблюдаем изменения климата и растительности, которые, если путешествовать по местности, расположенной на уровне моря, можно было бы обнаружить, лишь проделав путь в 2000 км или более к северу.


Влияние геологических факторов

Локальная изменчивость коренных пород, подстилающих почву в данном регионе, способствует возникновению разнообразных типов почвы и разнообразия живых организмов. В некоторых горных районах США в местах выхода на поверхность серпентина (один из видов магматических пород) развиваются почвы, содержащие так много магния, что растения, характерные для окружающих типов почвы, на этих местах расти не могут. На серпентиновых пустошах, как их называют, обычно преобладает редкое покрытие из злаков и травянистых растений, многие из которых эндемичны (не встречаются ни в каких других местах) и выработали высокую устойчивость к магнию (рис. 5.14). При соответствующем составе коренной породы и скорости выветривания гранит, сланец и песчаник также могут привести к образованию почвы, на которой развивается растительность, характерная для пустошей. Обширные еловые пустоши в южной части штата Нью-Джерси возникли в местах выхода на поверхность песков, на которых образовалась сухая кислая неплодородная почва, пригодная лишь для произрастания карликовой ели, высотой не выше колена.

image41.jpeg

Рис. 5.14. Небольшая серпентиновая пустошь в восточной части Пенсильвании.


image42.jpeg

Рис. 5.15. Влажная лужайка в Национальном парке Мононгахила (штат Западная Виргиния).



Карстовые процессы в районах развития известняков в Аппалачских горах и таяние больших глыб льда, оставшихся после отступления льдов в Новой Англии и в районе Великих озер, привели к образованию в ландшафте локальных впадин — котловин и провалов* Поскольку на дне таких впадин всегда бывает более или менее влажно, их растительный покров отличается от растительного покрова окружающей местности. Верховые болота и низинные заболоченные участки представляют собой крайний случай влажной среды. Вода в болоте неподвижна, и обмен кислородом и ионами минеральных веществ с окружающей средой происходит очень слабо. Организмы-разрушители истощают запасы кислорода, имеющиеся в болотной воде, в результате чего создается анаэробная кислая среда, задерживающая разложение органического вещества. Накапливается растительный детрит. Неорганические питательные вещества в болота почти не поступают, разве что с дождем. Кислая реакция, характерная для болот, создает неблагоприятные условия для большинства растений. Зато здесь процветают такие специфические болотные виды, как сфагнум, багульник, клюква и саррацения. По краям болот растут деревья лишь нескольких видов, по большей части красная и канадская ели (рис. 5.15). Эти примеры показывают, как рельеф и геологическое строение местности создают разнообразие в пределах областей с однородным климатом.


Изменчивость водной среды

Несмотря на то что многие из тех факторов, которые оказывают воздействие на наземную среду, в водных местообитаниях отсутствуют, условия жизни в морях, озерах и реках удивительно разнообразны. Один из очевидных факторов, создающих такое разнообразие, — это различная глубина воды, однако характер грунта (камень, песок или глина) и воздействие течений и волн также способствуют разнообразию подводных сред.

image43.jpeg

Рис. 5.16. Побережье острова Кент, Нью-Брансуик, у устья залива Фанди во время прилива (Л) и отлива (Б).

Ширина приливно-отливной полосы составляет примерно 8 м.

Прибрежная зона океана попеременно то покрывается водой, то обнажается, оказываясь на воздухе, в результате смены приливов и отливов, происходящей дважды в сутки (рис. 5.16). Растения и животные с различной толерантностью к наземным условиям образуют ясно выраженные полосы в пределах приливной зоны. Самая верхняя из них лишь изредка омывается волнами и населена такими существами, как равноногий рачок Ligia (родич мокриц, обитающих в лесах и садах). Ligia так приспособлена к жизни в зоне брызг, где условия близки к наземным, что она не могла бы выжить, постоянно находясь в морской воде. Несколько ниже, вблизи отметки высокой воды, обитают морские желуди и морские улитки. На полметра ниже начинают появляться морские водоросли Ulva и Fucus. Вдоль западного побережья США узкая полоса в середине приливной зоны занята мидиевыми банками и ассоциированными с ними видами морских уточек, блюдечек, хитонов, брюхоногих, морских звезд и червей. Водоросли ламинарии образуют темно-зеленое покрывало, под которым живут еще более многочисленные и разнообразные сообщества, характерные для нижней границы приливной зоны; в них преобладают морские анемоны, морские ежи, голожаберные моллюски, оболочники, губки и бесчисленные крабы и бокоплавы. Жизнь в условиях непрерывного чередования воздушной и водной сред требует такой узкой физиологической адаптации, что лишь некоторые из обитателей приливной зоны заходят за отметку низкой воды, и, напротив, в приливную зону заходят лишь очень немногие из тех видов, которые обитают за ее пределами.

Соленость (концентрация солей) в поверхностных водах океана варьирует в зависимости от впадающих в него рек, уровня испарения и количества осадков. В среднем соленость воды в океане составляет 3,5%. Средиземное море почти отрезано от Атлантического океана, если не считать узкого устья у Гибралтарского пролива. В теплом сухом климате Средиземноморья вода быстро испаряется с поверхности моря, тогда как поступления воды за счет рек и осадков ничтожны. Вследствие такой локальной несбалансированности поступления и испарения воды соленость Средиземного моря в некоторых местах превышает 4%. Отведение речной воды в оросительные каналы в странах Ближнего Востока вызовет дальнейшее повышение солености в устьях больших рек и может значительно изменить условия морской среды для биологических сообществ. В противоположность Средиземноморской области холодный дождливый климат в районе Балтийского моря и близлежащих Скандинавских стран снижает соленость поверхностных вод в некоторых местах до 0,5% и ниже.

Постоянные ветры, дующие с востока на запад, создают вдоль берегов Северной и Южной Америки и Африки так называемые апвел-линги — течения, направленные вверх. Заготовки гуано и анчоусная промышленность Перу частично зависят от питательных веществ, выносимых на поверхность апвеллингами. Точно так же на Тихоокеанском побережье Панамы ветры отгоняют поверхностные воды от берега и на смену приходит холодная вода, поднимающаяся из глубины.

Подробне про экологические изыскания для строительства.