Життя в тундрі; Життя тундри в полярних крайнощах; Поза пінгвінами та білими ведмедями

Життя в тундрі

Пустелі, луки, тропічні ліси, коралові рифи та тундра можуть здатися зовсім різними, але всі вони є прикладами біоми. Визначенням біома є "жива спільнота, що характеризується відмінними видами рослин і тварин і утримується в кліматичних умовах регіону". Біоми складаються з багатьох подібних екосистеми (спільноти організмів та середовища, в яких вони живуть).

Біом характеризується абіотичний (неживі) фактори, такі як географія та клімат та по біотичний (живі) фактори, такі як види рослин і тварин.

Життя в будь-якому біомі включає виробники (рослини та інші фотосинтетичні організми) та споживачів (організми, які отримують свою енергію від виробників). Ці споживачі можуть бути далі класифіковані як рослиноїдні тварини (поїдачі рослин), хижаки (м'ясоїди), або всеїдні (харчуватися комбінацією тварин і рослин).

До того ж усі екосистеми залежать від детритивори (розкладачі) - бактерії та інші мікроорганізми, які отримують енергію, розкладаючи органічні речовини.

Потік енергії від сонця через екосистему можна проілюструвати в харчовому ланцюзі, наприклад узагальненому:

Узагальнений харчовий ланцюг.

Енергія втрачається у вигляді тепла на кожному рівні харчового ланцюга, а це означає, що кількість особин на кожному наступному рівні зменшується. Наприклад, всередині харчового ланцюга завжди більше виробників, ніж первинних споживачів, і більше первинних споживачів, ніж вторинних споживачів або третинних споживачів. Зменшення доступної енергії та чисельності населення в харчовому ланцюжку ілюструється енергетичною (або екологічною) пірамідою:

Зображення надано Wikimedia.

Незважаючи на те, що харчові ланцюги є корисним інструментом навчання, їх простота, як правило, не охоплює складних взаємозв’язків у біомі або того факту, що якийсь один організм може бути частиною декількох харчових ланцюгів. Харчова мережа, яка ілюструє перекриття між різними ланцюгами харчування, більш точно фіксує потік енергії в екосистемі.

Харчова мережа демонструє перекриття між різними ланцюгами харчування в екосистемі.

Живі організми в будь-якому біомі взаємодіють через різні взаємозв'язки. Організми змагаються за їжу, воду та інші ресурси. Хижаки полюють на свою здобич. Деякі організми співіснують у взаємовигідних взаємовідносинах (симбіоз), а інші шкодять організмам на власну користь (паразитизм). Треті отримують користь від стосунків, які ні допомагають, ні шкодять іншому організму (коменсалізм).

Біоми (та їх харчові мережі) можуть змінюватися внаслідок природних небезпек або діяльності людини. Зміни умов навколишнього середовища можуть обмежити доступність ресурсів (їжа, вода, простір чи притулок), зменшуючи кількість організмів, які можуть вижити в певному середовищі. Зміна на будь-якому рівні харчової мережі певним чином вплине на всі інші організми в цій мережі. Деякі види вважаються ключовими видами через критичну роль, яку вони відіграють у харчовій мережі екосистеми. Прикладами основних видів каменю є ведмеді грізлі, морські зірки та морські видри.

ТУНДРА

тундра - це біом, що характеризується надзвичайно холодним кліматом, невеликою кількістю опадів, поганим вмістом поживних речовин і коротким вегетаційним періодом. Інші характеристики включають низьке біорізноманіття, прості рослини, обмежений дренаж та великі зміни в популяціях.

Існує два типи тундри: арктична та альпійська. Арктична тундра розташована в Північній півкулі; альпійська тундра розташована на високих висотах гір у всьому світі. Тундра також знаходиться в обмеженому обсязі в Антарктиді - зокрема, на Антарктичному півострові.

АРКТИЧНА ТУНДРА

Арктична тундра зустрічається уздовж північних узбереж Північної Америки, Азії та Європи, а також у деяких районах Гренландії. Простягається на південь до краю р тайга (біом, що характеризується хвойними лісами). Поділ між лісовою тайгою та безлісною тундрою відомий як лісова лінія або лінія дерев.

Розташування арктичної тундри через Північну півкулю. Зображення надано Wikimedia.

Тундра відома холодними умовами, із середньою зимовою температурою -30 градусів за Фаренгейтом (-34 градуси С) і середньою літньою температурою від 37 до 54 градусів за Фаренгейтом (від 3 до 12 градусів С). Вегетаційний період триває від 50 до 60 днів. Біом також характеризується умовами, схожими на пустелі, із середньою кількістю опадів від 15 до 25 см щорічно, включаючи танення снігу. Вітри часто досягають швидкості від 48 до 97 км на годину.

Ще однією відмітною ознакою тундри є вічна мерзлота, шар постійно замерзлих надр та частково розпалися органічної речовини. Лише верхні дев’ять або десять дюймів ґрунту відтають, що призводить до утворення боліт та ставків кожної весни.

Крижані клини у вічній мерзлоті можуть тріснути і спричинити утворення багатокутного грунту. Цей малюнок також ілюструє формування ставків у міру танення снігу кожної весни. Фото надано Службою риби та дикої природи США.

У вічній мерзлоті тундри та тайги зберігається приблизно одна третина пов'язаного з грунтом вуглецю. Потепління арктичних температур внаслідок зміни клімату призводить до відтавання вічної мерзлоти, виділяючи вуглець у вигляді вуглекислого газу (парниковий газ). Додатковий вуглекислий газ в атмосфері посилить потепління, що призведе до посиленого розморожування та виділення ще більше вуглекислого газу. Таким чином, ця позитивна петля зворотного зв'язку може суттєво збільшити швидкість та наслідки зміни клімату.

Приблизно 1700 видів судинних рослин зустрічаються в арктичній тундрі, включаючи квіткові рослини, низькі чагарники, осоку, трави та печінкові сусла. Також поширені лишайники, мохи та водорості. Взагалі, рослини тундри низькорослі, мають неглибоку кореневу систему і здатні здійснювати фотосинтез при низьких температурах та при низькій інтенсивності світла.

Тварини, знайдені в арктичній тундрі, включають травоїдних ссавців (лемінгів, полівки, карибу, арктичних зайців і білок), хижих ссавців (песців, вовків і білих ведмедів), риб (тріска, камбала, лосось і форель), комах ( комарі, мухи, молі, коники та чорнокрилі) та птахи (ворони, снігові вівсянки, соколи, гагари, куліки, крячки та чайки). Рептилії та земноводні відсутні через надзвичайно низьких температур. Хоча багато ссавців мають пристосування, які дозволяють їм пережити довгі холодні зими та швидко розмножуватися та вирощувати молодняк протягом короткого літа, більшість птахів та деякі ссавці мігрують на південь протягом зими. Міграція означає, що населення Арктики перебуває в постійному потоці.

Узагальнена харчова мережа для арктичної тундри починається з різних видів рослин (виробників). Травоїдні тварини (первинні споживачі), такі як пікас, мускусні воли, карібу, лемінги та арктичні зайці, складають наступну ступінь. Всеїдні та хижі (вторинні споживачі), такі як песці, бурі ведмеді, арктичні вовки та снігові сови, перекривають павутину. Бактерії та гриби відіграють важливу роль у розщепленні органічних речовин та поверненні поживних речовин у ґрунт для повторного використання. Звичайно, точні види, які беруть участь у цій мережі, різняться залежно від географічного розташування.

Узагальнена харчова мережа тундри. Точні стосунки та види залежать від географічного розташування.

Взаємозв’язаний характер харчової мережі означає, що в міру збільшення чи зменшення чисельності одного виду інші популяції змінюються у відповідь. Прикладом тундри, який часто обговорюють, є популяція лемінгів. Лемінги - це дрібні гризуни, які харчуються рослинами. Популяції лемінгів різко коливаються (від великих популяцій до майже знищення) через рівні проміжки часу. Хоча вчені вважали, що популяції лемінгових хижаків (лисиць, сов, сквосів і свиней) також коливалися у відповідь на ці зміни, зараз є дані, які свідчать про те, що самі хижаки зумовлюють зміни в популяціях лемінгів.

Зміна клімату багато в чому впливає на екосистеми тундри. Відтавання вічної мерзлоти не лише виділяє вуглекислий газ, але й призводить до ерозії прибережних місць - зростаюча проблема на Алясці, де села знаходяться під загрозою. Потепління також означає, що сезони настають раніше - зміна не тільки температур, але і появи та цвітіння рослин. Біологи підозрюють, що невідповідність між наявністю рослин і отеленням збільшує рівень смертності телят карібу. Нарешті, розподіл видів може змінюватися, коли птахи та інші тварини змінюють свій ареал чи схему міграції у відповідь на зміну температури.

АНТАРКТИЧНА ТУНДРА

Значно менш обширна, ніж арктична тундра, антарктична тундра знаходиться на Антарктичному півострові та кількох антарктичних та субантарктичних островах. У цих районах є кам’янистий ґрунт, який підтримує мінімальне життя рослин: два види квітучих рослин, мохи, водорості та лишайники. Антарктична тундра не підтримує ссавців, але морські ссавці та птахи населяють райони біля узбережжя. Усі види в Антарктиці та на Антарктичних островах (на південь від 60 градусів південної широти) охороняються Договором про Антарктику.

ПОСИЛАННЯ

Світові біоми
Огляд біомів та інформація про шість основних типів: прісноводні, морські, пустельні, лісові, пасовищні та тундрові.

Біоми та екосистеми
Загальна інформація про біоми та екосистеми, з посиланнями на сторінки про тундру, тайгу, помірний ліс, тропічний ліс, пустелю, пасовища та океани. Цей сайт також може використовуватися для учнів старших класів.

Географія4Kids: Біосфера
Включає сторінки про екологію, екосистеми, ланцюги живлення, популяції та земельні біоми. Підходить для студентів старших класів.

НАЦІОНАЛЬНІ СТАНДАРТИ НАВЧНОЇ ОСВІТИ: СТАНДАРТИ НАУКОВОГО ЗМІСТУ

Весь документ Національних стандартів освітньої науки можна прочитати в Інтернеті або безкоштовно завантажити з веб-сайту National Academies Press. Наступний уривок взято з розділу 6.

Викладання біомів (включаючи тундру) може відповідати найрізноманітнішим фундаментальним концепціям і принципам, включаючи:

K-4 Наука про життя

Характеристика організмів

Організми мають основні потреби. Наприклад, тваринам потрібні повітря, вода та їжа; рослинам потрібні повітря, вода, поживні речовини та світло. Організми можуть вижити лише в середовищах, в яких можна задовольнити їх потреби. У світі багато різних середовищ, і різні середовища підтримують життя різних типів організмів.

Організми та їх середовища

Усі тварини залежать від рослин. Деякі тварини їдять рослини в їжу. Інші тварини їдять тварин, які поїдають рослини.
Моделі поведінки організму пов’язані з природою навколишнього середовища цього організму, включаючи види та чисельність інших організмів, доступність їжі та ресурсів, а також фізичні характеристики середовища. Коли середовище змінюється, одні рослини і тварини виживають і розмножуються, а інші гинуть або переїжджають на нові місця.
Усі організми викликають зміни в середовищі, в якому вони живуть. Деякі з цих змін шкідливі для організму або інших організмів, тоді як інші корисні.
Люди залежать від свого природного та побудованого середовища. Люди змінюють середовище способами, які можуть бути або корисними, або згубними для них самих та інших організмів.

K-4 Наука в особистих та соціальних перспективах

Зміни в середовищі

Середовище - це простір, умови та фактори, що впливають на здатність людини та населення виживати та якість їх життя.
Зміни в навколишньому середовищі можуть бути природними або впливати людьми. Деякі зміни хороші, деякі погані, а деякі ні хороші, ні погані. Забруднення - це зміна навколишнього середовища, яка може вплинути на здоров’я, виживання чи діяльність організмів, включаючи людину.
Деякі зміни навколишнього середовища відбуваються повільно, а інші швидко. Студенти повинні розуміти різні наслідки зміни середовища невеликими кроками протягом тривалих періодів порівняно із зміною середовища великими кроками протягом коротких періодів.

5-8 Наука про життя

Населення та екосистеми

5-8 Наука в особистих та соціальних перспективах

Населення, ресурси та середовище

Коли територія стає перенаселеною, навколишнє середовище деградує через збільшення використання ресурсів.
Причини деградації навколишнього середовища та виснаження ресурсів різняться в різних регіонах та в різних країнах.

Внутрішні та зовнішні процеси земної системи спричиняють природні небезпеки, події, що змінюють або руйнують середовища існування людей та дикої природи, пошкоджують майно, завдають шкоди чи вбивають людей. Природні небезпеки включають землетруси, зсуви, лісові пожежі, виверження вулканів, повені, шторми і навіть можливий вплив астероїдів.
Людська діяльність також може спричинити небезпеку через залучення ресурсів, зростання міст, прийняття рішень про землекористування та утилізацію відходів. Така діяльність може прискорити багато природних змін.

Ця стаття написана Джессікою Фріс-Гейтер. Для отримання додаткової інформації див. Сторінку Contributors. Надішліть електронною поштою Кімберлі Лайтл, головного слідчого, з будь-якими запитаннями щодо вмісту цього веб-сайту.