§ 20. Тундровый биом
Tunturi (фин.) - безлесная, голая возвышенность.
Распространение.
Настоящие тундры встречаются только в Северном полушарии примерно между 65° и 80° параллелями. В Северной Америке они заходят чуть южнее, чем в Евразии, что объясняется воздействием холодных морских течений и изоляцией горными хребтами. Самые южные тундры Евразии - на востоке России, где они простираются вплоть до 60-ой параллели, в Северной Америке в районе Гудзонова залива (почти до 55-ой параллели). Южное полушарие в аналогичных регионах лишено крупных материковых масс. Антарктида занята ледяными пустынями, т.к. основная ее масса располагается в еще более высоких широтах и покрываю-щий ее поверхность ледниковый щит распространяет свое влияние на прибрежные области.
Климатические и эдафические особенности.
Д
ля
тундр характерно достаточное или
избыточное увлажнение, низкие температуры
вегетационного периода и уникальные
особенности светового режима на северной
границе. Полярная ночь может длиться
до 80 дней , но зато вегетационный период
приходится на полярный день, когда
солнце не заходит круглосуточно.
Дайте более подробную характеристику климатических особенностей тундрового биома, используя приведенную типичную климадиаграмму.
Рис. 4.7. Карские ворота (Вайгач, 11м -7,2о).
Сырой и холодный климат в сочетании с вечной мерзлотой, которая служит водоупорным горизонтом, создает условия для заболачивания почв. Деятельность детритофагов и редуцентов ограничена коротким временным промежутком. Это приводит к накоплению слабо разложившейся органики, закислению органическими кислотами (рН = 3,5-5,5), торфообразованию и низкому содержанию гумуса даже в верхних слоях почвы. Особенность микрорельефа тундр – кочковатость и полигональность. Сильные зимние ветра сдувают снежный покров, поэтому грунт промерзает и растрескивается на разномасштабные "полигоны". В летние месяцы такие участки оттаивают неравномерно, что усугубляет особенности микрорельефа. Это ярко проявляется в северной подзоне тундрового биома.
Как могут сказываться на особенностях размещения мелких нелетающих видов детали микрорельефа тундр?
Растительность (продуценты).
Сухая биомасса продуцентов - от 1 до 50 т/га. Годовая первичная чистая продукция - от 1 до 5 т/га. (Эти параметры мы будем использовать в качестве основных характеристик фитоценозов любого биома.)
При таком разбросе показателей очевидно, что тундры неоднородны. В рамках этого биома выделяют четыре подзоны:
- арктические тундры (северная подзона) - нет почв, есть лишь "локальные поверхностные образования", продуцентами являются в основном лишайники, среди которых доминируют накипные формы;
- мохово-лишайниковые тундры - заболоченные почвы, зеленые мхи, редко встречаются кустарнички;
- кустарниковая тундра - растительность трехъярусная: в первом ярусе - кустарники, во втором - кустарнички и травы, в третьем - мхи и лишайники;
- лесотундра (южная подзона) - встречаются редкие деревья высотой 3-4 м.
Минимальные показатели биомассы и первичной продукции у арктических и мохово-лишайниковых тундр, а максимальные - у лесотундры.
Для растительного покрова тундр характерно:
- подавляющее преобладание многолетних форм;
- стелющиеся или подушковидные жизненные формы (отмирание промерзающих верхушечных почек и горизонтальное разрастание за счет пазушных и боковых);
- хвойные деревья "в юбочке", у которых нижняя часть кроны, прикрываемая в зимние морозы снегом, интенсивно разрастается;
- много вечнозеленых растений (активно используется короткий вегетационный период);
- преобладание вегетативного размножения над семенным.
О
тдельные
представители:
Деревья, кустарники: березы карликовая и железистая; ивы сизая, ползучая, красивая, сетчатая, полярная (березы и ивы могут совместно формировать тальниковые заросли); для лесотундры характерны хвойные породы - ели европейская, сибирская, даурская лиственница.
Кустарнички: голубика, клюква, брусника, черника, водяника, куропаточья трава (дриада).
Травы: княженика, морошка, ромашка сомнительная, лютики, полярные маки, смолевка, осоки, злаки (арктический мятлик), насекомоядная жирянка.
Более 600 видов мхов и 200 видов лишайников (кладония, цетрария, ягель и др.).
Рис. 4.8. Морошка (1) и дриада (2)
Гетеротрофы (консументы и редуценты).
Гэтеротросры почв (консументы и редуценты). В почвенных сообществах преобладают детритные цепи питания. Среди животных потребителей отмершей органической массы (консументы I) особую роль играют беспозвоночные: единственный вид дождевых червей эйзения Норденшельда (до 50% общей биомассы почвенных животных), коллемболы (около 10%) и личинки двукрылых. Сапрофитные нематоды и панцирные клещи вносят свою лепту в переработку отмершей органики. Простейшие, хищные нематоды, паукообразные (например, пауки-волки рода Pardosa), многоножки, жужелицы, стафилиниды составляют группу почвенных консументов II. Окончательная переработка органики в основном "ложится на хрупкие плечи" грибов и лишайников, поскольку бактериальные редуценты ограничены в своей деятельности жесткими природными условиями.
Наземные гетеротрофы (консументы).
Г
лавными
потребителями зеленых растений в
пастбищных цепях питания наземных
сообществ тундр (консументы I)
являются мышевидные грызуны, активные
круглый год: лемминги (в Евразии 4 вида,
а в Северной Америке один), американские
лемминговые мыши (викариат) и в меньшей
степени полевки. На Чукотке и Аляске им
"помогают" евражка (длиннохвостый
суслик) и викарирующие виды сурков.
Северные олени и их американский подвид
карибу на зимнее время откочевывают в
лесотундру и северные окраины тайги.
Реликтовым копытным тундр Америки
является овцебык. Среди растительноядных
птиц особенно обильны гуси (перелетные),
казарки и тундровые куропатки (кочевые).
Наземные гетеротрофы высших порядков могут специализироваться на питании членистоногими (разнообразные кулики, песочники, краснозобые коньки), грызунами (песец, белая сова, мохноногий канюк) или птицами (сокол-кречет, ястреб-тетеревятник). Тундровый волк отдает предпочтение легко доступным грызунам, но может разнообразить свой рацион и копытными, следуя за их стадами по пятам. Наконец, нельзя не вспомнить кровососущих насекомых из отряда двукрылых: комаров-кулицид и слепней, сопровождающих оленьи стада.
Рис. 4.9. Характерные животные тундр Евразии:
1 - лапландский подорожник, 2 - стерх, 3 - розовая чайка,
4 - краснозобая казарка, 5 - гагара, 6 - белая сова,
7 - снежный баран, 8 - копытный лемминг, 9 - северный олень,
10 - песец, 11 - мохноногий канюк, 12 - тундровая куропатка.
Общие особенности экосистем приполярных регионов:
- сходство видового состава изолированных экосистем (обычен близкородственный викариат);
- малое видовое разнообразие;
- короткие цепи питания;
- слабое развитие трофических сетей;
- несовершенные межвидовые механизмы регуляции популяционного гомеостаза;
- периодические колебания численности популяций с большой амплитудой.
Дайте логическое обоснование приведенным особенностям тундровых экосистем, используя знания о геологической истории региона и взаимосвязях организмов с абиотическими и биотическими факторами среды.
Задания.
1. Обратите внимание на странный факт: сухая биомасса продуцентов южной подзоны в 50 раз больше, чем северной, а годовая первичная продукция - только в 5 раз больше. Как это можно объяснить? Постарайтесь использовать различные подходы.
2. Лишайники при описании тундр упомянуты уже дважды: как продуценты и как редуценты. Какие особенности этих организмов позволяют им одновременно выступать в двух ролях?