Pouštní ekologie - Desert ecology

Písečné duny v poušť Sahara

Pouštní ekologie je studium interakcí mezi oběma biotický a abiotický komponenty poušť prostředí. Poušť ekosystém je definována interakcemi mezi organismy, klima ve kterém žijí, a jakékoli jiné neživé vlivy na místo výskytu. Pouště jsou suché oblasti, které jsou obecně spojeny s teplými teplotami; existují však i studené pouště. Pouště lze nalézt na všech kontinentech, přičemž největší pouště se nacházejí v Antarktida, Arktický, Severní Afrika a střední východ.

Podnebí

Hlavní článek: Pouštní podnebí
Teploty byly 115 ° F, což je dost na to, aby se roztavily názvy ulic

Pouště zažívají širokou škálu teplot a povětrnostních podmínek a lze je rozdělit do čtyř typů: horké, polosuché, pobřežní a studené. Horké pouště zažít teplé teploty po celý rok a nízké roční srážky. Nízká úroveň vlhkosti v horkých pouštích přispívá k vysokým denním teplotám a velkým nočním ztrátám tepla. Průměrná roční teplota v horkých pouštích je přibližně 20 až 25 ° C, avšak extrémní povětrnostní podmínky mohou vést k teplotám v rozmezí od -18 do 49 ° C.

Obecně se vyskytují srážky, po nichž následuje dlouhá období sucha. Semiaridské pouště zažijte podobné podmínky jako v horkých pouštích, maximální a minimální teplota má však tendenci být méně extrémní a obvykle se pohybuje od 10 do 38 ° C. Pobřežní pouště jsou chladnější než horké a poloprázdné pouště, s průměrnými letními teplotami v rozmezí 13 až 24 ° C. Mají také vyšší celkové hodnoty srážek. Chladné pouště mají podobnou teplotu jako pobřežní pouště, dostávají však více ročních srážek ve formě sněžení.[1] Pouště jsou nejpozoruhodnější pro jejich suché podnebí; obvykle výsledkem jejich okolní geografie. Například, déšť - blokování hora rozsahy a vzdálenost od oceány jsou dva geografické rysy, které přispívají k vyprahlosti pouště. Pohoří blokující déšť vytváří Rain Shadows. Jak vzduch stoupá a ochlazuje se, jeho relativní vlhkost se zvyšuje a část nebo většina vlhkosti prší, takže na druhé straně pohoří nezanechává žádnou vodní páru, aby se vytvořily srážky.

Pouště zabírají jednu pětinu zemského povrchu Země a vyskytují se ve dvou pásech: mezi 15 ° a 35 ° zeměpisné šířky v jižní i severní polokouli.[2] Tyto pásy jsou spojeny s vysokou sluneční intenzitou, kterou dostávají všechny oblasti v tropech, a se suchým vzduchem, který sestupují sestupná ramena obou Hadley a Ferell buňky atmosférické cirkulace. Suchý vítr zadržuje v těchto oblastech jen málo vlhkosti a také má tendenci odpařovat přítomnou vodu.

Mnoho pouštních ekosystémů je spíše omezeno dostupnými hladinami vody než mírou radiace nebo teploty. Tok vody v těchto ekosystémech lze považovat za podobný toku energie; ve skutečnosti je často užitečné dívat se společně na tok vody a energie při studiu pouštních ekosystémů a ekologie.[3]

Dostupnosti vody v pouštích mohou také bránit uvolněné sedimenty. Prachové mraky běžně se tvoří ve větrném, suchém podnebí. Vědci již dříve předpokládali, že oblaka pouštního prachu zvýší srážky, avšak některé novější studie ukázaly, že srážení je ve skutečnosti inhibováno tímto jevem absorpcí vlhkosti z atmosféry. Tato absorpce atmosférické vlhkosti může mít za následek pozitivní zpětnovazební smyčka, což vede k dalšímu dezertifikace.[4]

Krajina

Eroze v důsledku větru a dešťů vytvořila v krajině nádherné kaňony. Antelope Canyon, AZ

Pouštní krajiny mohou obsahovat širokou škálu geologických prvků, jako jsou oázy, skalní výchozy, duny, a hory.[5] Duny jsou struktury tvořené větrem pohybujícím sedimenty do kopců. Pouštní duny jsou obecně klasifikovány na základě jejich orientace vzhledem k přímému větru. Pravděpodobně nejznámějším typem duny jsou příčné duny, které se vyznačují hřebeny příčně ke směru větru. Mnoho dun je považováno za aktivní, což znamená, že mohou cestovat a měnit se v čase vlivem větru. Některé duny však mohou být ukotveny na místě vegetací nebo topografií, což brání jejich pohybu.[6] Některé duny mohou být také označovány jako lepkavý. Tyto typy dun se vyskytují, když se jednotlivé zrnka písku spojí dohromady. Lepkavé duny bývají stabilnější a odolnější vůči přepracování větrem než volné duny.[7] Mezi nejběžnější pouštní duny patří duny Barchan a Seif. Barchanské duny se formují, protože vítr nepřetržitě fouká stejným směrem a vyznačuje se srpkovitým tvarem na vrcholu duny. Seifské duny jsou dlouhé a úzké, s ostrým hřebenem a jsou běžnější v saharské poušti.[8]

Analýza geologických prvků v pouštním prostředí může odhalit mnoho o geologické historii této oblasti. Díky pozorování a identifikaci horninových usazenin jsou geologové schopni interpretovat pořadí událostí, ke kterým došlo během formování pouště. Například výzkum prováděný na povrchové geologii Poušť Namib umožnil geologům interpretovat starodávné pohyby Řeka Kuiseb založené na skalních dobách a vlastnostech identifikovaných v této oblasti.[9]

Adaptace organismu

Vysoké tělesné teploty bactrian velbloudi nechte je konzervovat vodu.

Zvířata

Hlavní článek: Xerocole

Pouště podporují různá společenství rostlin a živočichů, u kterých se vyvinula rezistence, a obcházejí extrémní metody teploty a suché podmínky. Například pouštní louky jsou vlhčí a mírně chladnější než okolní ekosystémy. Mnoho zvířat získává energii tím, že jí okolní vegetaci, avšak pouštní rostliny jsou pro organismy mnohem obtížnější konzumovat.[10] Aby se zabránilo intenzivním teplotám, je většina malých pouštních savců noční, žijící v norách, aby se během dne vyhýbali intenzivnímu pouštnímu slunci. Tyto nory zabraňují přehřátí a dehydrataci, protože udržují optimální teplotu pro savce.[11] Pouštní ekologii charakterizují suché, zásaditý půdy, nízká čistá produkce a oportunistické způsoby krmení býložravci a masožravci. Taktika přežití jiných organismů je fyziologicky založená. Mezi takové taktiky patří dokončení životních cyklů před očekávanými obdobími sucha a skladování vody pomocí specializovaných orgánů.[12]

Pouštní podnebí je obzvláště náročné endotermický organismy. Endotermní organismy však přizpůsobily mechanismy, které pomáhají zadržovat vodu v prostředích, jako jsou pouštní ekosystémy, které jsou běžně zasaženy suchem.[13] V prostředích, kde je vnější teplota nižší než teplota jejich těla, je většina endotermů schopna vyvážit produkci tepla a tepelné ztráty a udržovat příjemnou teplotu. V pouštích, kde teplota vzduchu a země překračuje tělesnou teplotu, však musí být endotermy schopny odvádět velké množství tepla absorbovaného v těchto prostředích. Aby se vyrovnaly s extrémními podmínkami, pouštní endotermy se přizpůsobily prostředkům vyhýbání se, relaxaci homeostáza a specializace. Noční pouštní hlodavci, jako klokan krysa, stráví den v chladných norách hluboko v podzemí a vynoří se v noci hledat jídlo. Ptáci jsou mnohem mobilnější než endotermy žijící na zemi, a proto se mohou vyhnout dehydrataci způsobené teplem létáním mezi vodními zdroji. Aby se zabránilo přehřátí, přizpůsobily se tělesné teploty mnoha pouštních savců mnohem vyšší teplotě než u pouštních savců. Velbloudi například může udržovat tělesné teploty, které jsou přibližně stejné jako typické teploty pouštního vzduchu. Tato přizpůsobení umožňuje velbloudům zadržovat velké množství vody po delší dobu. Mezi další příklady vyšší tělesné teploty u pouštních savců patří denní antilopa sysel a oryx. Některé pouštní endotermy si vyvinuly velmi specifické a jedinečné vlastnosti pro boj s dehydratací. mužský pískomil mají specializované břišní peří, které je schopné zachytávat a přenášet vodu. To umožňuje sandgrouse poskytnout zdroj hydratace pro jejich kuřata, která ještě nemají schopnost létat k vodním zdrojům sami.[14]

Chlupaté bílé štětiny starý muž kaktus pomáhá odvrátit silné pouštní sluneční světlo.

Rostliny

Hlavní článek: Xerofyt

Přestože pouště mají drsné podnebí, některým rostlinám se stále daří růst. Rostliny, které mohou přežít v suchých pouštích, se nazývají xerofyty, což znamená, že jsou schopni přežít dlouhé období sucha. Takové rostliny mohou zavřít své průduchy během dne a v noci je znovu otevřete. Během noci jsou teploty mnohem nižší a rostliny pociťují menší ztráty vody a přijímají větší množství oxidu uhličitého pro fotosyntézu.

Adaptace v xerofytech zahrnují odolnost vůči ztrátě tepla a vody, zvýšené schopnosti akumulace vody a zmenšený povrch listů. Jednou z nejběžnějších rodin pouštních rostlin jsou kaktusy, které jsou pokryty ostrými trny nebo štětinami na obranu proti býložravci. Štětiny na určitých kaktusech mají také schopnost odrážet sluneční světlo, jako například u starý muž kaktus. Určité xerofyty oleandr, mají průduchy, které jsou zapuštěné jako forma ochrany před horkými suchými pouštními větry, což umožňuje listům účinněji zadržovat vodu. Další jedinečnou adaptaci lze nalézt u xerofytů ocotillo, které jsou „bezlisté po většinu roku, čímž se zabrání nadměrným ztrátám vody“.[15]

Existují také rostliny zvané phreatophytes, které se přizpůsobily drsným pouštním podmínkám vyvinutím extrémně dlouhých kořenových systémů, z nichž některé jsou 80 stop dlouhé; dosáhnout hladiny podzemní vody, která zajišťuje přívod vody do rostliny.[16]


Průzkum a výzkum

Drsné klima většiny pouštních oblastí je hlavní překážkou při provádění výzkumu těchto ekosystémů. V prostředích vyžadujících zvláštní adaptaci, aby přežili, je pro výzkumníky často obtížné nebo dokonce nemožné strávit delší dobu zkoumáním ekologie těchto regionů. K překonání omezení uložených v pouštním podnebí využili někteří vědci technologický pokrok v oblasti dálkového průzkumu Země robotika. Jeden takový experiment, provedený v roce 1997, měl speciální robot Nomad cestovat přes část Poušť Atacama. Během této expedice Nomad urazil více než 200 kilometrů a poskytl vědcům mnoho fotografií navštívených míst na jeho cestě.[17]

Viz také

Reference

  1. ^ Pullen, Stephanie. „Pouštní biome“. Muzeum paleontologie University of California. Citováno 7. listopadu 2017.
  2. ^ "Světové pouště". Mojave National Preserve: Desert Ecology. Služba národního parku. Citováno 2008-02-22.
  3. ^ Noy-Meir, Imanuel (01.11.1973). „Pouštní ekosystémy: životní prostředí a producenti“. Výroční přehled ekologie a systematiky. 4 (1): 25–51. doi:10.1146 / annurev.es.04.110173.000325. ISSN  0066-4162.
  4. ^ Rosenfeld, Daniel; Rudich, Yinon; Lahav, Ronen (22. května 2001). „Pouštní prach potlačující srážky: Možná zpětnovazební smyčka dezertifikace“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 98 (11): 5975–5980. Bibcode:2001PNAS ... 98.5975R. doi:10.1073 / pnas.101122798. PMC  33408. PMID  11353821.
  5. ^ "Pouštní funkce". Americký geologický průzkum. Citováno 7. listopadu 2017.
  6. ^ Edgell, H. Stewart (2006). Arabské pouště. Springer. 201–238. ISBN  978-1-4020-3970-6.
  7. ^ Hesse, Paul (15. listopadu 2011). „Lepkavé duny ve vlhké poušti: Vznik, stabilizace a modifikace australských pouštních dunových polí“. Geomorfologie. 134 (3–4): 309–325. Bibcode:2011Geomo.134..309H. doi:10.1016 / j.geomorph.2011.07.008.
  8. ^ „What is a Desert Landform: Features and Main Landforms in a Desert“. Zatmění Země. 2017-05-31. Citováno 2019-02-17.
  9. ^ Eckardt, Frank D .; Livingstone, Ian; Seely, Mary; Von Holdt, Johanna (17. října 2013). „Surface Geology and Geomorphology Around Gobabeb, Namib Desert, Namibia“. Geografiska Annaler. 95 (4): 271–284. doi:10.1111 / geoa.12028.
  10. ^ „Pouštní ekosystém“. digital-desert.com. Citováno 2017-05-03.
  11. ^ Whitford, Walter G. (2002). Ekologie pouštních systémů. San Diego, Kalifornie: Elsevier Science Ltd. s. 128, 132. ISBN  978-0127472614.
  12. ^ Cloudsley-Thompson, J.L. (1996). "Aktuální trendy v pouštní ekologii". Vědecký pokrok. 79 (3): 215–232. JSTOR  43423916.
  13. ^ Buckley, Lauren (23. ledna 2012). „Široké ekologické důsledky ektotermie a endotermie v měnícím se prostředí“. Globální ekologie a biogeografie. 21 (9): 873–885. doi:10.1111 / j.1466-8238.2011.00737.x.
  14. ^ Pough, F. Harvey; Janis, Christine M .; Heiser, John B. (2013). Život obratlovců (9. vydání). Pearson. str. 549–556. ISBN  978-0-321-77336-4.
  15. ^ Reece, Jane B .; Urry, Lisa A .; Cain, Michael L .; Wasserman, Steven A. (2012). Kanadské vydání Campbell Biology. Pearson. str. 835. ISBN  978-0-321-77830-7.
  16. ^ „Desert Plant Survival - DesertUSA“. www.desertusa.com. Citováno 2019-05-01.
  17. ^ Wettergreen, David; Bapna, Deepak; Maimone, Mark; Thomas, Geb (28. února 1999). „Developing Nomad for robotic exploration of the Atacama Desert“. Robotika a autonomní systémy. 26 (2–3): 127–148. CiteSeerX  10.1.1.92.7152. doi:10.1016 / S0921-8890 (99) 80002-5.