Алиэкспресс

Биологическое разнообразие и климат

Что такое «идеальный материк»? Нет, это не материк с благоприятным климатом и природой, которая отвечает всем требованиям для лучшей жизни человека. Это придуманный учеными участок суши, на котором представлено все многообразие природных зон в соответствии с многообразием климатических условий на Земле. Представьте абсолютно равнинный материк, омываемый с запада и востока океаном и вытянутый с севера на юг от Северного полюса до Южного. В этом случае разные типы растительности будут последовательно сменять друг друга от полярных пустынь Арктики до тропических лесов экватора и на юг в обратном порядке – от тропиков до льдов Антарктиды. И лишь приокеанические и внутриконтинентальные и районы будут иметь отличную от остальных биоту.

Как же возникла зональность в распределении жизни на Земле. Поступающая от Солнца лучистая энергия проходит сквозь атмосферу и попадает в различные точки Земли в неодинаковом количестве. Это зависит от продолжительности дня, угла падения солнечных  лучей, прозрачности воздуха и других условий. Энергию Солнца оценивают обычно количеством джоулей, приходящихся на 1 квадратном сантиметре поверхности в единицу времени.

Как известно, земная ось наклонена. Из-за этого различные области земного шара получают неодинаковое количество солнечной энергии. Например, в Арктике на 1 квадратный сантиметр тундры в год поступает только 60 тысяч Дж. А в умеренно теплых широтах – более 300 тысяч Дж. С севера на юг на планете образуются климатические пояса – арктический, умеренный, субтропический, тропический. В границах поясов формируются природные зоны – полярно-пустынная, тундровая, таежная, широколиственных лесов, степная, пустынная, субтропических лесов, саванн, тропических лесов.

В соответствии с изменениями климата с севера на юг меняются растительность, и почвы, животный мир, ландшафты в целом. У истоков учения о природной зональности стоит великий российский ученый – почвовед В. В. Докучаев. Он исследовал закономерности широтной изменчивости растительности и почв Русской равнины и показал, что почва включает в себя всю специфику биоты. Холодная и сырая почва тундры на вечной мерзлоте, мощный чернозем степей или пески пустынь. Даже если уничтожена растительность, почва сохраняет зональные черты и силы для восстановления ландшафта после нарушения. Позже учение природной зональности развили Л. С. Берг, А. А. Григорьев и М. И. Будыко. Оно приобрело вид закона природной зональности.

Чтобы убедиться в главенствующей роли климата в распространении животных и растений на планете, нужно рассмотреть, как меняется биологическое разнообразие по мере продвижения с севера на юг. Здесь поможет представление о локальных флорах (число  видов  растений на 100 квадратных километров). Так вот, в полярных пустынях они составляют лишь 50 видов, в тундрах – 100 – 150 (на севере) и до 250 (на юге), в темнохвойной тайге – 500 – 600, в широколиственных лесах – 700 – 800, в зоне степей – до 900, в пустынях – 300 – 400, в тропических лесах – до 2000 – 3000. Сходная картина наблюдается и в распределении животных.

Как происходит рассредоточение сообществ растений и животных в пространстве в соответствии с действием климатических факторов, легче всего понять, если рассматривать их положение в координатах климатических характеристик. Имеется много схем, иллюстрирующих роль климата, но наиболее известная из них – система «зон жизни» Л. Холдриджа. В ней соединены ряды изменения среднегодовых температур, годового количества осадков и коэффициенты увлажнения для равнин и горных территорий. Другую схему — климатических ареалов растительных сообществ – для европейской части России и Украины разработал известный российский ботаник-географ О. С. Гребенщиков. Интересно, что для своей работы ученый использовал данные сети метеостанций, располагающихся непосредственно в пределах тех или иных сообществ.

А теперь нужно представить, что будет с границами природных зон при глобальных изменениях климата. Схемы и модели ученых помогут узнать это. Но каждый сам может убедиться в том, что растения и животные чутко реагируют на изменения климата. Достаточно выйти за порог дома на северных и южных склонах, в сырых и сухих местах обитают разные виды растений и животных.

Но в пределах отдельных природных зон много местообитаний, которые просто не вписываются в закон природной зональности; это – птичьи базары в тундре, поймы рек в тайге, овраги и долины мелких рек с дубравами в степной зове, дельты рек в пустынях и т.д. Кроме того, близость океана и наличие гор на материке часто приводят к нарушению зонального распределения животных и растений. Даже для многих крупных государств (например, в Западной Европе) представление о зонах условно. Это для России с ее просторами, раскинувшимися между двух океанов и от снегов Арктики до субтропиков Черноморского побережья, характерно столь богатое разнообразие зон на равнине и вертикальных поясов в горах. В других же странах чаще используют понятие биом – совокупность экосистем в границах определенной климатической и физико-географической области. Так, на нашей планете обычно выделяют следующие биомы: влажных тропических лесов, сезонных тропических лесов и редколесий, саванн, пустынь, субтропических лесов и кустарников, степей и прерий, широколиственных лесов, тайги, тундры.

Конечно, границы и зон, и биомов достаточно условны, но их можно определить по границам распространения того или иного типа растительности и почв. Так, степи на севере граничат с широколиственными лесами, а на юге – с пустынями или субтропическими кустарниками. И в Америке, и в Европе картина весьма сходная. Но вот в Северо-Восточной Азии, в Забайкалье, степи граничат с хвойными лесами – тайгой. Это связано с тем, что широколиственные породы не выдерживают континентальных условий, т.е. область умеренного климата здесь просто отсутствует.

Возможности для жизни биоты в широтном и меридиональном направлениях меняются постепенно. В областях контакта двух зон или биомов образуются сравнительно широкие переходные полосы – лесотундра, хвойно-широколиственные леса, лесостепи, полупустыни. В таких областях особенно остро чувствуется влияние климата, т.к. оба типа растительности и животный мир достигают здесь пределов своего существования и распространения. Поэтому и влияние хозяйственной деятельности человека в переходных полосах более существенное, чем в типичных условиях природной зоны.

Человек изменяет природу в нужном для него нужном для него направлении. Но часто происходит и природное ее разрушение – эрозия на пашне, пожары и заболачивание лесов, засоление  пустынных земель и т.д. Когда эти нарушения достигают значительных размеров, то происходит изменение растительности и животного мира целых природных зон и биомов – до их полного исчезновения. Учитель сельской школы где-нибудь в американских штатах Монтана и Вайоминг или в Курской и Ростовской областях в России теперь уже не может сказать ученикам при изучении степей в курсе физической географии: «Посмотрите  в окно...».

Природные зоны степей и прерий исчезли в Европе и Северной Америке как зональное явление, и надежд на их восстановление очень мало. Правда, ученые уже научились восстанавливать степную растительность на небольших участках – с помощью семян, взятых из заповедных зон во время сенокоса. Для ускорения процесса восстановления используются методы подсадки отдельных растений, перенос на восстанавливаемые участки некоторых видов позвоночных и беспозвоночных животных, восстановление рельефа и режима влажности, выпас лошадей (ведь раньше степь развивалась в условиях постоянного воздействия копытных животных). Все это называется экологической реставрацией. Хочется надеяться, что уже не за горами то время, когда основной задачей охраны природы станет не изучение отрицательных последствий хозяйственной деятельности человека, а восстановление разрушенной природы.

Оказывается, чем выше роль климата, том дольше происходит восстановление биоты после нарушений (исключение составляют тропические леса, восстановление которых практически невозможно). Ведь когда разрушается природа, меняется и климат: исчезновение лесов ведет к сокращению испарения и увеличению поверхностного стока; после разрушения живого покрова степей пески начинают наступать на оазисы, а  климат становится более сухим. В тайге пожары и вырубки приводят к заболачиванию, уничтожению лесов в лесотундре приводит к  местному похолоданию и продвижению тундры на юг.

Теперь интересно узнать – будут ли меняться границы зон при всеобщем потеплении климата на планете? Если заглянуть в прошлое, то можно увидеть, что за последние 10 – 15 тысяч лет теплые периоды сменялись похолоданиями. Вслед за этим лесная растительность то наступала на север, то «уходила» на юг.

Менялись и границы высотных поясов в горах. Ученые узнают о климате прошлых эпох по остаткам растений, по составу пыльцы в торфе, погребенных почвах, по останкам животных в разных отложениях, по годичным кольцам ныне живущих деревьев и погребенной древесины, по донным отложениям в морях и озерах и т.д.