Условия окружающей среды

Холод является доминирующим климатическим фактором в таежных экосистемах, хотя существует удивительное разнообразие климатов.Несколько факторов, а именно угол возвышения солнца, продолжительность дня и снежный покров, создают такой холодный климат. В таежном биоме Солнце никогда не бывает прямо над головой (90°), как это может быть в тропиках. Максимальный солнечный угол уменьшается с увеличением широты. На широте 50° с.ш. в южной части таежного биома максимальный солнечный угол равен 63,5°, а за Полярным кругом всего 47°. В результате солнечная энергия менее интенсивна в таежном биоме, поскольку она распределена по большей площади земной поверхности, чем в экваториальных районах. Продолжительность дня также влияет на температуру. Долгие зимние ночи в высоких широтах позволяют излучению, испускаемому поверхностью Земли, проникать в атмосферу, особенно во внутренних районах континентов, где облачный покров менее обильный, чем вблизи побережья. Снежный покров тоже влияет на климат, так как отражает поступающую солнечную радиацию и усиливает похолодание. Зимой снежный покров держится не менее пяти месяцев в южной части таежного биома и в течение семи или восьми месяцев в северных пределах. Тайга на самом деле смягчает это похолодание, потому что большую часть года она делает шероховатой и затемняющей то, что в противном случае было бы гладкой, покрытой снегом, отражающей энергию поверхностью. Было подсчитано, что без тайги Земля была бы значительно холоднее.

Северная граница североамериканской тайги совпадает со средним положением арктического фронта — границы между арктическими и среднеконтинентальными воздушными массами — летом; его южная граница совпадает со средним фронтальным положением зимой. Среднегодовые температуры в тайге колеблются от нескольких градусов Цельсия выше точки замерзания до −10 ° C (14 ° F) и более. Районы со среднегодовой температурой ниже точки замерзания подвержены образованию вечномерзлых грунтов (мерзлые грунты; Смотри ниже почвы).

Средняя температура января, самого холодного месяца, в тайге обычно не превышает -10 ° C (14 ° F).Тайга включает районы с одними из самых низких температур на Земле, за исключением Антарктиды. В разгар зимы над внутренними районами Дальнего Востока Сибири образуется очень холодный воздушный карман; средняя температура -50 ° C (-58 ° F) была зарегистрирована в этом регионе. Когда этот сибирский холодный воздух течет над незамерзшей северной частью Тихого океана, возникает сильный температурный контраст, который приводит к сильным штормовым системам, движущимся на запад. Движение, положение и сила этих штормов определяют большую часть погоды в Северном полушарии.

Бореальные леса не растут на территориях, окружающих Берингов пролив. Суровый холодный климат с очень коротким бесснежным периодом препятствует росту деревьев на российской стороне Берингова пролива в Чукотском районе Дальнего Востока России. На североамериканской стороне, на западе Аляски, лето слишком прохладное для роста деревьев из-за холодных воздушных масс, движущихся с Берингова моря.

Вегетационный период в тайге обычно прохладный. Средняя температура самого теплого месяца, июля, обычно составляет от 15 до 20 ° C (от 59 до 68 ° F). Летние дневные высокие температуры обычно от прохладных до теплых — от 20 до 25 ° C (от 68 до 77 ° F) — на протяжении большей части вегетационного периода в тайге. Прохладные летние температуры могут фактически обеспечить более высокую эффективность фотосинтеза у растений, чем более теплые условия. Виды, адаптированные к холоду, меньше дышат (используют меньше своих пищевых запасов) при фотосинтезе при низких температурах и интенсивном летнем свете, чем при более высоких температурах, что позволяет увеличить чистый прирост биомассы (сухой массы органического вещества).

Районы тайги, расположенные в центре континентов, обычно получают от 30 до 50 см (от 12 до 20 дюймов) годовых осадков. Общее количество осадков в этих местах относительно скромное, потому что они находятся на значительном расстоянии от незамерзающих океанов, которые снабжают их влагой. Некоторые таежные районы являются полузасушливыми и могут даже включать пастбища, перемежающиеся с лесом.Эти леса встречаются в районах Юкона и Аляски, расположенных на подветренной стороне гор, защищенных от влагоносных ветров, а также в некоторых районах внутренних районов Дальневосточного региона России. Годовое количество осадков в низкогорьях этих районов составляет 30 см и менее. Самая высокая годовая сумма осадков в тайге, которая может превышать 100 см, приходится на восток Северной Америки и север Европы. В древние эпохи более холодного климата в этих регионах также выпадали относительно обильные осадки, что приводило к образованию ледниковых щитов. Сегодня эти когда-то покрытые льдом регионы поддерживают обширные озера, ручьи и водно-болотные угодья.

Продолжительные периоды ясной и сухой погоды в бореальной области вызваны постоянными сильными полярными системами высокого давления. Если в течение долгих дней в период летнего солнцестояния сохраняется сильное высокое давление, температура может подняться до 30 ° C (86 ° F) или выше. Интенсивный нагрев поверхности земли часто вызывает конвективные бури с молниями, но небольшими дождями, вызывая лесные пожары.

Почвы

Подстилка хвойных таежников очень кислая. Почвы более влажной и южной тайги представляют собой сильно выщелоченные сподозоли, для которых характерно вымывание железа, алюминия и органического вещества из химически и биологически обособленного поверхностного слоя — горизонта А — в следующий слой — горизонт Б. почва центральной и восточной Канады — гранит Канадского щита — неоднократно подвергалась наступлению ледников. Таким образом, продуктивные леса часто ограничены участками ландшафта, где почвенный материал был отложен ледниками. Торфяные водно-болотные угодья возникают там, где поверхностному дренажу препятствует вечная мерзлота, молодой ледниковый рельеф или намытые реки; их почвы — характерно органические почвы или гистосоли. Почвы большей части бореальной части западной части Северной Америки и Азии представляют собой инцептисоли с небольшим развитием горизонта. Очень тонкие поверхностные отложения солей встречаются в самых засушливых частях тайги.

Холодные почвы характерны для таежных районов, перекрывающих зону вечной мерзлоты. Вечная мерзлота — это почва или земляной материал, температура которого остается ниже 0 ° C (32 ° F) в течение как минимум двух лет. Поверхностный, или деятельный, слой вечной мерзлоты оттаивает в теплое время года и промерзает зимой, но грунт под деятельным слоем остается постоянно мерзлым. Поскольку зона укоренения растений ограничена активным слоем, поступление питательных веществ ограничено, а надежное закрепление корней отсутствует. Некоторые деревья и другие растения тайги (особенно ель черная [Picea мариана] и тамарак [Ларикс ларичина] в Северной Америке и лиственницы в Сибири) могут расти на вечной мерзлоте, если деятельный слой достаточно глубок, но некоторые виды элиминируются из вечной мерзлоты.

Сама тайга является важным фактором, способствующим развитию вечной мерзлоты. Последние стадии роста леса, характеризующиеся образованием ненарушенного полога леса, ростом изолирующего мохового покрова летом и накоплением лесной подстилки, могут охлаждать почву до такой степени, что возникает многолетняя мерзлота. Прогреву почвы способствуют лесные пожары, которые сносят полог, мох и слои лесной подстилки. При отсутствии неповрежденного навеса зимой накапливается более глубокий и эффективный изолирующий слой снега. Наличие темного пепла после пожара увеличивает поглощение солнечной энергии на участке на несколько лет.

В тайге Европы вечная мерзлота обычно отсутствует, но к востоку от Уральских гор и от центральной Канады на север вечная мерзлота распространена. В южной и центральной частях тайги вечная мерзлота встречается спорадически и занимает лишь небольшой процент ландшафта, испытывающего самые низкие температуры. Северная часть сомкнутого леса и зона лишайниковых лесов находятся в области прерывистой вечной мерзлоты, где вечная мерзлота встречается на склонах северной экспозиции и в водосборных бассейнах с холодным воздухом, но отсутствует на склонах южной экспозиции и недавно отложенных аллювиальных участках.Большая часть лесотундры находится в зоне сплошной криолитозоны.

Продуктивность лесов в зонах средней и северной тайги напрямую связана с температурой почвы. Более теплые почвы быстрее разлагают органические вещества, высвобождая питательные вещества для роста новых растений и создавая более продуктивные участки. Продуктивные типы леса занимают более теплые, южные склоны и речные террасы, а менее продуктивные карликовые или редколесные леса занимают северные и бассейновые участки вечной мерзлоты.

Поймы во всем таежном биоме свободны от вечной мерзлоты, обладают высоким плодородием почвы и неоднократно нарушаются таким образом, что возобновляются ранние стадии быстрого роста сукцессии леса. Поймы представляют собой мозаику продуктивных кустарников и лесов, которые служат основной средой обитания лосей (альсы алисы), которые влияют на структуру и функции экосистемы.

Южно-центральная Аляска и прилегающие Юкон и Британская Колумбия поддерживают самые обширные ледяные щиты и ледники в мире за пределами полярных пустынь Антарктиды и Гренландии. Талая ледниковая вода составляет большую часть стока более крупных рек, таких как Юкон и Танана на Аляске и территории Юкона. Талая ледниковая вода несет большое количество взвешенных наносов, которые откладываются в руслах рек и вызывают частые сдвиги русла. Поймы ледниковых рек обширны, очень динамичны и постоянно обновляются плодородным почвенным материалом. В древности обнаженные отложения ледникового ила поднимались сильными ветрами и откладывались на окружающих склонах холмов. В результате образовались плодородные почвы, известные как лёссы, на которых сегодня встречаются высокопродуктивные нагорные леса. Поскольку русла рек с ледниковым питанием поднимаются, ландшафт, по которому они текут, частично затоплен из-за затрудненного стока, что часто препятствует росту леса и способствует развитию болот и болот.

Биота и ее приспособления

Почти все основные таксономические группы имеют меньше видов животных и растений в тайге, чем в других наземных экосистемах более низких широт. Это согласуется с градиентом видового разнообразия, который наблюдается от более низких широт к более высоким, при этом количество видов уменьшается в направлении к полюсу.