Области высотной поясности, или высотной зональности

Области высотной поясности или высотной зональности характеризуют естественное расслоение экосистем на разных высотах из-за отличий условий окружающей среды. Температура, влажность, состав почвы и солнечное излучение являются важными факторами при определении высотных поясов, которые, следовательно, поддерживают различные виды растений и животных. Высотная зональность была впервые выдвинута географом Александром фон Гумбольдтом, заметившим, что температура падает с увеличением высоты. Зонирование также происходит в приливных и морских средах, а также на береговых линиях и болотах. В настоящее время, высотная зональность является основной концепцией горных исследований.

Факторы

Разнообразие факторов окружающей среды определяет границы высотных зон (поясов) в горах: от прямых воздействий температуры и осадков до косвенных характеристик самой горы, а также биологических взаимодействий видов. Причина зонирования сложна из-за многих возможных взаимодействий и пересекающихся видов.

Почва

Содержание питательных веществ в почвах на разных высотах еще больше усложняет разграничение высотных зон. Почвы с более высоким содержанием питательных веществ, из-за более высоких скоростей разложения или большего выветривания пород, лучше поддерживают рост крупных деревьев и растительности. Высота лучших почв зависит от конкретной горы. Например, для гор, расположенных в регионах тропических дождевых лесов, более низкие отметки высоты показывают меньшее разнообразие наземных видов из-за толстого слоя мёртвых опавших листьев, покрывающего лесную подстилку. В этих районах распространены кислые, гумусовые почвы, которые существуют на более высоких возвышениях в горном или субальпийском уровне. В другом примере, выветривание препятствует низким температурам на более высоких возвышенностях в Скалистых горах, на западе Соединенных Штатов, в результате чего образуются тонкие грубые почвы.

Климат:

Температура

Снижение температуры воздуха обычно совпадает с увеличением высоты, что непосредственно влияет на продолжительность вегетационного периода в разных зонах. Для гор, расположенных в пустынях, экстремально высокие температуры также ограничивают способность крупных лиственных или хвойных деревьев расти вблизи основания гор. Кроме того, растения могут быть особенно чувствительны к температуре почвы и способны иметь определенные диапазоны возвышенностей, которые поддерживают их здоровый рост.

Влажность

Влажность определенных поясов, включая уровни осадков, влажность воздуха и суммарное испарение, изменяется с ростом высоты и является важным фактором в определении высотных зон. Наиболее важной переменной является осаждение на различных высотах. Когда теплый влажный воздух поднимается вверх по наветренной стороне горы, уменьшается температура воздуха и способность удерживать влагу. Таким образом, наибольшее количество осадков ожидается на средних высотах, благодаря чему могут расти лиственные леса. Над определенной высотой поднимающийся воздух становится слишком сухим и холодным, и таким образом препятствует росту деревьев. Хотя количество осадков не может быть значительным фактором для некоторых гор, влажность воздуха или засушливость иногда важнее климатических условий, которые влияют на высотные зоны. Общий уровень осадков влияет на влажность почвы.

Флора и фауна

Помимо физических сил, биологические силы могут также создавать зональность. Например, сильный конкурент может заставить более слабого перемещаться выше или ниже. Существуют доказательства того, что конкурирующие доминирующие растения могут захватить предпочтительные места (то есть более теплые участки или более плодородные почвы). Два других биологических фактора также способны влиять на зонирование: выпас скота и взаимное воздействие, так как обилие пасущихся животных и микоризных ассоциаций позволяют предположить, что они существенно влияют на распределение флоры.

Солнечное излучение

Свет — это еще один важный фактор роста деревьев и другой фотосинтетической растительности. Атмосфера Земли заполнена водяным паром, твердыми частицами и газами, которые фильтруют излучение, идущее от Солнца до поверхности Земли. Следовательно, вершины гор и возвышенности получают намного более интенсивное излучение, чем равнины. Наряду с засушливыми условиями, на более высоких возвышенностях, кустарники и травы, как правило, хорошо растут из-за их маленьких листьев и обширных корневых систем. Однако на больших высотах также встречаются частые облачные покровы, что уменьшает высокоинтенсивное излучение.

Физические особенности

Физические характеристики и относительное расположение самой горы должны также учитываться при прогнозировании моделей высотной зональности. Этот фактор объясняет, что зональность дождевых лесов на нижних частях гор может отражать зонирование, ожидаемое на высоких горах, но пояса возникают на более низких высотах.

Другие факторы

В дополнение к факторам, описанным выше, существует целый ряд других особенностей, которые могут повлиять на высотную поясность. К ним относятся: частота повреждений (таких как пожар или муссоны), скорость ветра, тип скалы, топография, близость к ручьям или рекам, история тектонической активности и широта.

Какие есть высотные пояса?

Выделение высотных поясов осложняются описанными выше факторами, и, следовательно, относительные высоты каждой зоны начинаются и заканчиваются без привязки к определенной высоте. Однако можно разделить высотный градиент на пять основных зон, используемых экологами под разными названиями. В некоторых случаях эти уровни следуют друг за другом с уменьшением высоты.

Нивальный пояс (ледники)

Этот пояс вечных снегов и ледников является самым верхним высотным поясом в горах. Он расположен над снеговой линией и покрыт снегом в течение большей части года. Растительность чрезвычайно ограничена, присутствует лишь несколько видов, которые произрастают на кремнеземных почвах. Снизу граничит с альпийским поясом. Биотемпература нивального пояса не превышает 1,5 ° С.

Растения и животные

Небольшие территории, на которых отсутствует снег, подвергаются усиленному морозному выветриванию, что обусловливает наличие камней и щебня. В таких условиях произрастают водоросли, лишайники и некоторые цветковые растения. В этой местности также можно встретить некоторых насекомых и птиц.

Альпийский пояс

Это зона которая простирается между субальпийским поясом на юге и нивальным на севере. Альпийский пояс характеризуется значительной степенью солнечного излучения, отрицательными среднегодовыми температурами, сильными ветрами и стабильным снежным покровом. Он включает альпийские луга и тундру. Биотемпература пояса находится между 1,5 и 3° С.

Растения и животные

Растения адаптировались к суровой альпийской среде и тундровая растительность является очень выносливой, но в некоторых отношениях эта экосистема достаточно хрупкая. Исчезновение тундровых растений, приводит к выветриванию почвы и ее восстановление может занять сотни лет.

Альпийские луга формируются там, где осадки, вызываемые выветриванием горных пород, создают достаточно хорошо развитые почвы, поддерживающие травы и осоки. Альпийские луга достаточно распространены во всем мире, и Всемирный фонд дикой природы отнес их к биомам.

Животные, которые встречаются в альпийском поясе могут быть как постоянным обитателями этого пояса (сеноставка, мышь-полевка, сурок), так и временными (архар, антилопа серна).

Субальпийский пояс

Субальпийский пояс — это биотическая зона (зона жизни) находится ниже альпийского пояса и границы леса. Точный уровень границы леса варьируется в зависимости от местного климата. В тропических районах Юго-Восточной Азии линия деревьев может быть выше 4000 м, тогда как в Шотландии она не превышает 450 м. Биотемпература субальпийского пояса находится в пределах 3-6° С.

Растения и животные

Деревья в субальпийской зоне часто чахлые и имеют искривленную форму. Саженцы деревьев могут прорастать на подветренной (защищенной) стороне скал и расти в условиях защищенности от ветра. Снежный покров защищает деревья в зимний период, но незащищенные ветви от ветра обычно разрушаются. Хорошо приспособленные деревья способны достигать возраста от нескольких сотен до тысячи лет.

Типичный субальпийский лес включает пихту шершавоплодную (субальпийскую пихту), ель Энгельмана и другие виды хвойных деревьев. Субальпийская флора также характеризуется наличием растений из семейства злаковых, разнотравьем и высокотравьем.

В связи со сложными климатическими условиями и недостатком пищи, животный мир в этом поясе не достаточно разнообразен. Тем не менее, в субальпийском поясе встречаются представители семейства кошачьих, медведи, зайцы, куницы и белки, а также некоторые виды птиц.

Горный пояс

Горный пояс находится между предгорным и субальпийским поясами. Высота, с которой одна среда обитания переходит в другую, изменяется в различных частях земного шара по-разному, особенно по широте. Верхняя граница горных лесов, часто характеризуется более выносливыми видами растительности, которые встречаются в менее плотных насаждениях. Например, в Сьерра-Неваде, штат Калифорния, в горном лесу имеются плотные древовидные сосны и красная пихта, в то время как субальпийская зона Сьерра-Невады содержит редкие белокорые сосны.

Нижняя граница горной зоны может быть «более низкой линией леса», которая отделяет горный лес от более сухой степной или пустынной области.

Горные леса отличаются от равнинных лесов в том же районе. Климат горных лесов холоднее, чем низинный климат на той же широте, поэтому в горных лесах часто встречаются виды, типичные для высокоширотных низменных лесов.

Умеренный климат

Горные леса расположенные в умеренном климате, обычно представляют собой хвойные или умеренные широколиственные и смешанные леса. Они хорошо известны в северной части Европы, северной части Соединенных Штатов и южной части Канады. Деревья, однако, часто не идентичны с теми, которые находятся дальше к северу: геология и климат приводят к возникновению различных родственных видов в горных лесах.

Горные леса во всем мире, как правило, богаче видами, чем в Европе, поскольку основные европейские горные цепи блокировали миграцию видов в последний ледниковый период.

Горные леса встречаются в умеренном климате Европы (Альпы, Карпаты, Кавказ и др.), Северной Америке (Каскадные горы, горный хребет Кламат, Аппалачи и др.), на юго-западе Южной Америки, Новой Зеландии и Гималаях.

Средиземноморский климат

Эти леса, как правило, представляют собой смешанные хвойные и широколиственные леса с несколькими видами хвойных пород. Сосна и можжевельник — типичные деревья, встречающиеся в средиземноморских горных лесах. Широколиственные деревья более разнообразны и часто вечнозеленые, например, вечнозеленый дуб.

Этот тип лесов встречается в Средиземноморском бассейне, Северной Африке, Мексике и на юго-западе США, в Иране, Пакистане и Афганистане.

Субтропический и тропический климат

В тропиках, горные леса могут состоять из широколиственных лесов в дополнение к хвойным. Одним из примеров тропического горного леса является туманный лес, который получает свою влагу из облаков и тумана. Туманные леса часто имеют обилие мхов, покрывающих землю и растительность, в этом случае их также называют мшистыми лесами. В зависимости от широты, нижний предел горных тропических лесов на больших горах обычно составляет от 1500 до 2500 метров, в то время как верхний предел составляет от 2400 до 3300 метров.

Предгорье

Это самый низкий участок гор, который четко различается по климату и характеризуется широким диапазоном названий в зависимости от окружающего ландшафта. Такие низменные пояса встречаются в тропических и пустынных районах.

Тропики

Характеризуются лиственными лесами в океанических или умеренно континентальных районах и лугопастбищными угодьями в более континентальных районах. Проходят от уровня моря до примерно 900 м. Растительность обильная и плотная. Эта зона является типичным базовым слоем тропических регионов.

Пустыни

Характеризуются открытыми вечнозелеными дубовыми и другими лесами, наиболее распространенными в пустынных районах. Здесь присутствует ограничение испарения и влажности почвы. Очень часто встречается на Юго-Западе Соединенных Штатов.

Пустынные луга

Пустынные луга расположены ниже пояса пустынь и характеризуются различной плотностью низко лежащей растительности. Эти территории не могут поддерживать рост деревьев из-за крайней засушливости. Некоторые пустынные районы способны поддерживать рост деревьев у подножия гор, и, таким образом, в этих районах не образуются выраженные зоны лугов.

Распределение животных в зависимости от высотных поясов

Животные также демонстрируют зонирование в зависимости от высотных поясов. Беспозвоночные более четко определены в поясах, потому что они обычно менее подвижны, чем позвоночные. Позвоночные животные часто перемещаются по высотным зонам в зависимости от сезона и наличия пищи. Как правило, разнообразие и численность видов животных уменьшаются с ростом высоты гор из-за более жестких условий окружающей среды. Подробно изучить распространение животных в зависимости от высотных поясов затруднительно, поскольку представители фауны склонны часто изменять места обитания.

Высотная поясность и деятельность человека:

Сельское хозяйство

Человеческое население разработало стратегии сельскохозяйственного производства, чтобы использовать различные особенности высотных зон. Высота, климат и плодородие почвы устанавливают перечень культур, которые могут выращиваться в каждой зоне. Группы населения, проживающие в горном регионе Анд Южной Америки, воспользовались преимуществами отличительных высотных условий для выращивания самых разных культур.

Деградация окружающей среды

Рост численности населения ведет к деградации окружающей среды в высотных средах путем обезлесения и чрезмерного выпаса скота. Увеличение доступности горных регионов позволяет большему количеству людей путешествовать между поясами и использовать земли в коммерческих целях. Кроме того, улучшение доступа к дорогам способствовало ухудшению состояния окружающей среды.