Біологічне різноманіття і клімат

Що таке «ідеальний материк»? Ні, це не материк зі сприятливим кліматом і природою, яка відповідає всім вимогам для кращого життя людини. Це придуманий вченими ділянка суші, на якому представлено все різноманіття природних зон відповідно до різноманіттям кліматичних умов на Землі. Уявіть абсолютно рівнинний материк, що омивається з заходу і сходу океаном і витягнутий з півночі на південь від Північного полюса до Південного. У цьому випадку різні типи рослинності будуть послідовно змінювати один одного від полярних пустель Арктики до тропічних лісів екватора і на південь у зворотному порядку – від тропіків до льодів Антарктиди. І лише приокеанічні і внутрішньоконтинентальні і райони матимуть відмінну від інших біоту.

Як же виникла зональність у розподілі життя на Землі. Надходить від Сонця промениста енергія проходить крізь атмосферу і потрапляє в різні точки Землі в неоднакове кількості. Це залежить від тривалості дня, кута падіння сонячних променів, прозорості повітря та інших умов. Енергію Сонця оцінюють зазвичай кількістю джоулів, що припадають на 1 квадратному сантиметрі поверхні в одиницю часу.

Як відомо, земна вісь нахилена. Через це різні області земної кулі отримують неоднакову кількість сонячної енергії. Наприклад, в Арктиці на 1 квадратний сантиметр тундри в рік надходить тільки 60 тисяч Дж. А в помірно теплих широтах – більше 300 тисяч Дж. З півночі на південь на планеті утворюються кліматичні пояси – арктичний, помірний, субтропічний, тропічний. У межах поясів формуються природні зони – полярно-пустельна, тундрова, таежная, широколистяних лісів, степова, пустельна, субтропічних лісів, саван, тропічних лісів.

Відповідно до змін клімату з півночі на південь змінюються рослинність, і грунту, тваринний світ, ландшафти в цілому. Біля витоків вчення про природної зональності стоїть великий російський учений – ґрунтознавець В. В. Докучаєв. Він досліджував закономірності широтной мінливості рослинності і грунтів Російської рівнини і показав, що грунт включає в себе всю специфіку біоти. Холодна і сира грунт тундри на вічній мерзлоті, потужний чорнозем степів або піски пустель. Навіть якщо знищена рослинність, грунт зберігає зональні риси і сили для відновлення ландшафту після порушення. Пізніше вчення природної зональності розвинули Л. С. Берг, А. А. Григор’єв і М. І. Будико. Воно набуло вигляду закону природної зональності.

Щоб переконатися в чільної ролі клімату в поширенні тварин і рослин на планеті, потрібно розглянути, як змінюється біологічне різноманіття в міру просування з півночі на південь. Тут допоможе уявлення про локальні флорах (число видів рослин на 100 квадратних кілометрів). Так от, в полярних пустелях вони становлять лише 50 видів, в тундрах – 100 – 150 (на півночі) і до 250 (на півдні), в темнохвойной тайзі – 500 – 600, в широколистяних лісах – 700 – 800, в зоні степів – до 900, в пустелях – 300 – 400, в тропічних лісах – до 2000 – 3000. Схожа картина спостерігається і в розподілі тварин.

Як відбувається розосередження спільнот рослин і тварин в просторі відповідно до дією кліматичних факторів, найлегше зрозуміти, якщо розглядати їх положення в координатах кліматичних характеристик. Є багато схем, що ілюструють роль клімату, але найбільш відома з них – система «зон життя» Л. Холдріджа. У ній поєднані ряди зміни середньорічних температур, річної кількості опадів і коефіцієнти зволоження для рівнин і гірських територій. Іншу схему – кліматичних ареалів рослинних угруповань – для європейської частини Росії і України розробив відомий російський ботанік-географ О. С. Гребенщиков. Цікаво, що для своєї роботи вчений використовував дані мережі метеостанцій, розташованих безпосередньо в межах тих чи інших спільнот.

А тепер потрібно уявити, що буде з межами природних зон при глобальних змінах клімату. Схеми та моделі вчених допоможуть дізнатися про це. Але кожен сам може переконатися в тому, що рослини і тварини чуйно реагують на зміни клімату. Достатньо вийти за поріг будинку на північних і південних схилах, в сирих і сухих місцях мешкають різні види рослин і тварин.

Але в межах окремих природних зон багато місць існування, які просто не вписуються в закон природної зональності; це – пташині базари в тундрі, заплави річок в тайзі, яри і долини дрібних річок з добривами в степовій зове, дельти річок в пустелях і т.д. Крім того, близькість океану і наявність гір на материку часто призводять до порушення зонального розподілу тварин і рослин. Навіть для багатьох великих держав (наприклад, у Західній Європі) уявлення про зонах умовно. Це для Росії з її просторами, що розкинулися між двох океанів і від снігів Арктики до субтропіків Чорноморського узбережжя, характерно настільки багата різноманітність зон на рівнині і вертикальних поясів в горах. В інших же країнах частіше використовують поняття биом – сукупність екосистем в межах певної кліматичної та фізико-географічної області. Так, на нашій планеті зазвичай виділяють наступні біоми: вологих тропічних лісів, сезонних тропічних лісів і рідколісь, саван, пустель, субтропічних лісів і чагарників, степів і прерій, широколистяних лісів, тайги, тундри.

Звичайно, межі та зон, і биомов досить умовні, але їх можна визначити по межах поширення того чи іншого типу рослинності і грунтів. Так, степи на півночі межують з широколистяними лісами, а на півдні – з пустелями або субтропическими чагарниками. І в Америці, і в Європі картина вельми подібна. Але ось в Північно-Східній Азії, в Забайкаллі, степи межують з хвойними лісами – тайгою. Це пов’язано з тим, що широколисті породи не витримують континентальних умов, тобто область помірного клімату тут просто відсутня.

Можливості для життя біоти в широтному і меридіональному напрямках змінюються поступово. В областях контакту двох зон або биомов утворюються порівняно широкі перехідні смуги – лісотундра, хвойно-широколисті ліси, лісостепу, напівпустелі. У таких областях особливо гостро відчувається вплив клімату, тому обидва типи рослинності і тваринний світ досягають тут меж свого існування і поширення. Тому і вплив господарської діяльності людини в перехідних смугах більш суттєве, ніж у типових умовах природної зони.

Людина змінює природу в потрібному для нього потрібному йому напрямі. Але часто відбувається і природне її руйнування – ерозія на ріллі, пожежі і заболочування лісів, засолення пустельних земель і т.д. Коли ці порушення досягають значних розмірів, то відбувається зміна рослинності і тваринного світу цілих природних зон і биомов – до їх повного зникнення. Вчитель сільської школи де-небудь в американських штатах Монтана і Вайомінг або в Курської і Ростовської областях в Росії тепер вже не може сказати учням при вивченні степів в курсі фізичної географії: «Подивіться у вікно …».

Природні зони степів і прерій зникли в Європі та Північній Америці як зональне явище, і надій на їх відновлення дуже мало. Правда, вчені вже навчилися відновлювати степову рослинність на невеликих ділянках – за допомогою насіння, узятих із заповідних зон під час сінокосу. Для прискорення процесу відновлення використовуються методи підсадки окремих рослин, перенесення на відновлювані ділянки деяких видів хребетних і безхребетних тварин, відновлення рельєфу і режиму вологості, випас коней (адже раніше степ розвивалася в умовах постійного впливу копитних тварин). Все це називається екологічної реставрацією. Хочеться сподіватися, що вже не за горами той час, коли основним завданням охорони природи стане не вивчення негативних наслідків господарської діяльності людини, а відновлення зруйнованої природи.

Виявляється, чим вище роль клімату, тому довше відбувається відновлення біоти після порушень (виняток становлять тропічні ліси, відновлення яких практично неможливо). Адже коли руйнується природа, змінюється і клімат: зникнення лісів веде до скорочення випаровування і збільшенню поверхневого стоку; після руйнування живого покриву степів піски починають наступати на оазиси, а клімат стає більш сухим. У тайзі пожежі і вирубки призводять до заболочування, знищення лісів в лісотундрі призводить до місцевого похолодання і просуванню тундри на південь.

Тепер цікаво дізнатися – чи будуть змінюватися межі зон при загальному потеплінні клімату на планеті? Якщо заглянути в минуле, то можна побачити, що за останні 10 – 15 тисяч років теплі періоди змінювалися похолоданнями. Слідом за цим лісова рослинність то наступала на північ, то «йшла» на південь.

Змінювалися і межі висотних поясів в горах. Вчені дізнаються про клімат минулих епох по залишках рослин, за складом пилку в торфі, похованих грунтах, за останками тварин у різних відкладеннях, по річним кільцям нині живуть дерев і похованою деревини, по донних відкладень в морях і озерах і т.д.

Посилання на основну публікацію