3.3: ביומות יבשתיות

Last updated
Save as PDF

Page ID: 207629

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

איור\(\PageIndex{1}\). כל אחת משמונת הביומות העיקריות בעולם נבדלת על ידי טמפרטורות אופייניות וכמות המשקעים. כמו כן מוצגים כיפות קרח קוטביות והרים.

ישנם שמונה ביומות יבשתיות עיקריות: יערות גשם טרופיים, סוואנות, מדבריות סובטרופיים, צ'פארל, שטחי עשב ממוזגים, יערות ממוזגים, יערות בוריאליים וטונדרה ארקטית. ביומות הן סביבות בקנה מידה גדול המובחנות על ידי טווחי טמפרטורה אופייניים וכמויות משקעים. שני משתנים אלה משפיעים על סוגי הצמחייה וחיי בעלי החיים שיכולים להתקיים באזורים אלה. מכיוון שכל ביומה מוגדרת על ידי אקלים, אותה ביומה יכולה להתרחש באזורים נפרדים גיאוגרפית עם אקלים דומה (איורים 1 ו -2).

איור\(\PageIndex{2}\). משקעים וטמפרטורה הם שני משתני האקלים החשובים ביותר שקובעים את סוג הביומה במיקום מסוים. קרדיט: "השפעת האקלים על ביומה יבשתית" מאת נוואראס נמצאת ברשות הרבים, CC0

יערות גשם טרופיים נמצאים באזורים המשווניים (איור\(\PageIndex{1}\)) הם הביומה היבשתית המגוונת הביולוגית ביותר. המגוון הביולוגי הזה נמצא תחת איום יוצא דופן בעיקר באמצעות כריתת עצים וכריתת יערות לחקלאות. יערות גשם טרופיים תוארו גם כבית המרקחת של הטבע בגלל הפוטנציאל לתרופות חדשות החבויות במידה רבה בכימיקלים המיוצרים על ידי המגוון העצום של צמחים, בעלי חיים ואורגניזמים אחרים. הצמחייה מאופיינת בצמחים עם שורשים מתפשטים ועלים רחבים הנושרים לאורך כל השנה, בניגוד לעצי יערות נשירים המאבדים את העלים שלהם בעונה אחת.

^{^{פרופילי הטמפרטורה ואור השמש של יערות גשם טרופיים יציבים בהשוואה לביומות יבשתיות אחרות, כאשר הטמפרטורות הממוצעות נעות בין 20 מעלות צלזיוס ל -34 מעלות צלזיוס (68 ^o F עד 93 ^o F).}} הטמפרטורות מחודש לחודש קבועות יחסית ביערות גשם טרופיים, בניגוד ליערות הרחוקים יותר מקו המשווה. חוסר עונתיות טמפרטורה זה מוביל לצמיחת צמחים לאורך כל השנה ולא רק לצמיחה עונתית. בניגוד למערכות אקולוגיות אחרות, כמות יומית עקבית של אור שמש (11-12 שעות ביום כל השנה) מספקת יותר קרינת שמש ולכן יותר הזדמנות לפריון ראשוני.

כמות המשקעים השנתית ביערות הגשם הטרופיים נעה בין 125 ל -660 ס"מ (50-200 אינץ ') עם שונות עונתית ניכרת. ביערות הגשם הטרופיים יש חודשים רטובים בהם יכולים להיות יותר מ -30 ס"מ (11-12 אינץ ') של משקעים, כמו גם חודשים יבשים בהם יש פחות מ -10 ס"מ (3.5 אינץ') גשמים. עם זאת, החודש היבש ביותר של יער גשם טרופי עדיין יכול לעלות על כמות המשקעים השנתית של כמה ביומות אחרות, כמו מדבריות. ליערות גשם טרופיים יש תפוקה ראשונית נטו גבוהה מכיוון שהטמפרטורות השנתיות וערכי המשקעים תומכים בצמיחה מהירה של צמחים. עם זאת, כמויות הגשמים הגבוהות מדליפות חומרים מזינים מקרקעות היערות הללו.

איור\(\PageIndex{3}\). מגוון המינים גבוה מאוד ביערות רטובים טרופיים, כמו יערות אלה של מדרה דה דיוס, פרו, בסמוך לנהר האמזונס. (קרדיט: רוזוולט גרסיה)

יערות גשם טרופיים מאופיינים בשכבות אנכיות של צמחייה ויצירת בתי גידול מובחנים לבעלי חיים בתוך כל שכבה. על קרקעית היער שכבה דלילה של צמחים וחומר צמחי מתפורר. מעל זה יש תת-קומה של עלווה קצרה ושיחית. שכבת עצים מתנשאת מעל התחתית הזו ומעליה חופה עליונה סגורה - השכבה העליונה העליונה ביותר של ענפים ועלים. כמה עצים נוספים מגיחים דרך החופה העליונה הסגורה הזו. שכבות אלו מספקות בתי גידול מגוונים ומורכבים למגוון הצמחים, בעלי החיים ואורגניזמים אחרים. מינים רבים של בעלי חיים משתמשים במגוון הצמחים ובמבנה המורכב של היערות הרטובים הטרופיים למזון ולמחסה. חלק מהאורגניזמים חיים כמה מטרים מעל פני האדמה, ורק לעתים נדירות יורדים לקרקעית היער.

איור\(\PageIndex{4}\). סרטון MinuteEarth על האופן שבו עצים יוצרים גשמים, ולהיפך.

איור\(\PageIndex{5}\). למרות שסוואנות נשלטות על ידי עשבים, יערות קטנים, כמו זה בפארק הלאומי הר ארצ'ר בקווינסלנד, אוסטרליה, עשויים לנקד את הנוף. (קרדיט: "אתל ארדווארק" /ויקימדיה Commons)

מדבריות סובטרופיים קיימים בין 15 ^o ^{ל- 30 o} קו רוחב צפון ודרום והם מרוכזים בטרופי הסרטן ובטרופי גדי (דמות \(\PageIndex{6}\) לְהַלָן). מדבריות ממוקמים לעתים קרובות בצד הרוח או בצד האחורי של רכסי הרים, היוצרים צל גשם לאחר שהרוחות השוררות מפילות את תכולת המים שלהן על ההרים. זה אופייני למדבריות צפון אמריקה, כמו מדבריות מוהאבה וסונורן. מדבריות באזורים אחרים, כמו מדבר סהרה בצפון אפריקה או מדבר נמיב בדרום מערב אפריקה יבשים בגלל האוויר היבש בלחץ גבוה היורד בקווי הרוחב האלה. מדבריות סובטרופיים יבשים מאוד; אידוי בדרך כלל עולה על המשקעים. במדבריות חמות סובטרופיות יכולות להיות טמפרטורות פני קרקע בשעות היום מעל 60 מעלות ^צלזיוס (140 מעלות ^צלזיוס) וטמפרטורות לילה המתקרבות ל -0 מעלות ^צלזיוס (32 מעלות ^צלזיוס). מדבריות סובטרופיים מאופיינים במשקעים שנתיים נמוכים של פחות מ -30 ס"מ (12 אינץ ') עם מעט שונות חודשית וחוסר חיזוי בגשמים. שנים מסוימות עשויות לקבל כמויות זעירות של גשמים, בעוד שאחרות מקבלות יותר. במקרים מסוימים, כמות המשקעים השנתית יכולה להגיע עד 2 ס"מ במדבריות סובטרופיים הממוקמים במרכז אוסטרליה ("האאוטבק") ובצפון אפריקה.

איור\(\PageIndex{6}\). סרטון MinuteEarth על דפוסי האקלים העולמיים המובילים למדבריות סובטרופיים.

מגוון המינים הנמוך של ביומה זו קשור קשר הדוק למשקעים הנמוכים והבלתי צפויים שלו. למרות המגוון הנמוך יחסית, מינים מדבריים מפגינים התאמות מרתקות לקשיחות סביבתם. במדבריות יבשים מאוד חסרה צמחייה רב שנתית שחיה משנה לשנה; במקום זאת, צמחים רבים הם חד-שנתיים שצומחים במהירות ומתרבים כאשר אכן מתרחשים גשמים, ואז הם מתים. צמחים רב שנתיים במדבריות מאופיינים בהתאמות החוסכות במים: שורשים עמוקים, עלווה מופחתת וגבעולים אוגרי מים (דמות \(\PageIndex{6}\) לְהַלָן). צמחי זרעים במדבר מייצרים זרעים שיכולים לשכב רדומים לתקופות ממושכות בין גשמים. רוב חיי בעלי החיים במדבריות סובטרופיים הסתגלו לחיים ליליים, ובילו את שעות היום החמות מתחת לאדמה. מדבר נמיב הוא העתיק ביותר על פני כדור הארץ, וכנראה יבש במשך יותר מ 55 מיליון שנה. הוא תומך במספר מינים אנדמיים (מינים שנמצאים רק שם) בגלל הגיל הגדול הזה. לדוגמה, הגימנוספרם יוצא הדופן Welwitschia mirabilis הוא המין היחיד הקיים בסדר שלם של צמחים. ישנם גם חמישה מינים של זוחלים הנחשבים אנדמיים לנמיב.

בנוסף למדבריות סובטרופיים ישנם מדבריות קרים שחווים טמפרטורות קפואות במהלך החורף וכל משקעים הם בצורת שלג. הגדול מבין המדבריות הללו הוא מדבר גובי בצפון סין ודרום מונגוליה, מדבר טקלימקאן במערב סין, מדבר טורקסטן ומדבר האגן הגדול של ארצות הברית.

איור\(\PageIndex{7}\). לצמחי מדבר רבים יש עלים זעירים או ללא עלים כלל כדי להפחית את אובדן המים. העלים של אוקוטילו, המוצגים כאן במדבר צ'יוואווה בפארק הלאומי ביג בנד, טקסס, מופיעים רק לאחר גשמים ואז נשפכים. (קרדיט "אוקוטילו חשוף": "עלון" /ויקימדיה Commons)

הצ'פארל נקרא גם יער שיחים ונמצא בקליפורניה, לאורך הים התיכון ולאורך החוף הדרומי של אוסטרליה (דמות \(\PageIndex{7}\) לְהַלָן). כמות המשקעים השנתית בביום זה נעה בין 65 ס"מ ל -75 ס"מ (25.6-29.5 אינץ ') ורוב הגשם יורד בחורף. הקיץ יבש מאוד וצמחי צ'פארל רבים רדומים במהלך הקיץ. צמחיית הצ'פארל נשלטת על ידי שיחים ומותאמת לשריפות תקופתיות, כאשר חלק מהצמחים מייצרים זרעים הנובטים רק לאחר שריפה חמה. האפר שנותר מאחור לאחר שריפה עשיר בחומרים מזינים כמו חנקן ומפרה את האדמה, ומקדם צמיחה מחודשת של הצמח. אש היא חלק טבעי בתחזוקת הביומה הזו.

איור\(\PageIndex{8}\). הצ'פארל נשלט על ידי שיחים. (קרדיט: מיגל ויירה)

שטחי עשב ממוזגים נמצאים ברחבי מרכז צפון אמריקה, שם הם ידועים גם בשם ערבות, ובאירואסיה, שם הם ידועים כערבות (דמות לְהַלָן). \(\PageIndex{8}\) שטחי עשב ממוזגים ביטאו תנודות שנתיות בטמפרטורה עם קיץ חם וחורפים קרים. שונות הטמפרטורה השנתית מייצרת עונות גידול ספציפיות לצמחים. צמיחת צמחים אפשרית כאשר הטמפרטורות חמות מספיק כדי לקיים את צמיחת הצמח, המתרחשת באביב, בקיץ ובסתיו.

משקעים שנתיים נע בין 25.4 ס"מ ל 88.9 ס"מ (10-35 אינץ '). בשטחי עשב ממוזגים יש מעט עצים למעט אלה שנמצאים גדלים לאורך נהרות או נחלים. הצמחייה הדומיננטית נוטה להיות מורכבת מעשבים. המצב חסר העצים נשמר על ידי משקעים נמוכים, שריפות תכופות ומרעה. הצמחייה צפופה מאוד והקרקעות פוריות מכיוון שתת הקרקע של האדמה עמוסה בשורשים וקני שורש (גבעולים תת קרקעיים) של עשבים אלה. השורשים וקני השורש פועלים לעיגון צמחים באדמה ולחידוש החומר האורגני (חומוס) באדמה כאשר הם מתים ומתפוררים.

איור\(\PageIndex{9}\). הביזון האמריקאי (ביזון *ביזון), המכונה בדרך כלל תאו, הוא יונק מרעה שאכלס בעבר ערבות אמריקאיות במספרים עצומים. (אשראי: ג'ק דיקינגה, USDA ARS*)

שריפות, המהוות הפרעה טבעית בשדות עשב ממוזגים, יכולות להידלק על ידי שביתות ברק. נראה גם כי משטר האש שנגרם על ידי ברקים בשדות עשב בצפון אמריקה שופר על ידי שריפה מכוונת על ידי בני אדם. כאשר מדכאים אש בשדות עשב ממוזגים, הצמחייה הופכת בסופו של דבר ליערות שיחים וצפופים. לעתים קרובות, שיקום או ניהול של שטחי עשב ממוזגים מחייב שימוש בכוויות מבוקרות כדי לדכא את צמיחת העצים ולתחזק את העשבים.

יערות ממוזגים הם הביומה הנפוצה ביותר במזרח צפון אמריקה, מערב אירופה, מזרח אסיה, צ'ילה וניו זילנד (דמות \(\PageIndex{9}\) לְהַלָן). ביומה זו נמצאת בכל אזורי קו הרוחב האמצעי. ^{^{הטמפרטורות נעות בין —30 מעלות צלזיוס ל-30 מעלות צלזיוס (—22 ^o F עד 86 ^o F) ויורדות אל מתחת לאפס על בסיס שנתי.}} משמעות הטמפרטורות הללו היא כי יערות ממוזגים הגדירו עונות גידול במהלך האביב, הקיץ ותחילת הסתיו. המשקעים קבועים יחסית לאורך כל השנה ונעים בין 75 ס"מ ל -150 ס"מ (29.5-59 אינץ ').

עצים נשירים הם הצמח הדומיננטי בביומה זו עם פחות עצי מחט ירוקי עד. עצים נשירים מאבדים את העלים שלהם בכל סתיו ונשארים חסרי עלים בחורף. לפיכך, פוטוסינתזה מועטה מתרחשת בתקופת החורף הרדומה. בכל אביב, עלים חדשים מופיעים עם עליית הטמפרטורה. בגלל התקופה הרדומה, התפוקה העיקרית נטו של יערות ממוזגים נמוכה מזו של יערות גשם טרופיים. בנוסף, יערות ממוזגים מראים הרבה פחות מגוון של מיני עצים מאשר ביומות יערות גשם טרופיים.

העצים של היערות הממוזגים עולים החוצה ומצלים על חלק ניכר מהאדמה. עם זאת, יותר אור שמש מגיע לקרקע בביומה זו מאשר ביערות גשם טרופיים מכיוון שעצים ביערות ממוזגים אינם גדלים כמו העצים ביערות גשם טרופיים. קרקעות היערות הממוזגים עשירות בחומרים מזינים אורגניים ואורגניים בהשוואה ליערות גשם טרופיים. הסיבה לכך היא השכבה העבה של פסולת העלים על רצפות היער והפחתת שטיפה של חומרים מזינים על ידי גשמים. כאשר פסולת העלים הזו מתפוררת, חומרים מזינים מוחזרים לאדמה. פסולת העלים גם מגנה על האדמה מפני שחיקה, מבודדת את הקרקע ומספקת בתי גידול לחסרי חוליות ולטורפיהם.

איור\(\PageIndex{10}\). עצים נשירים הם הצמח הדומיננטי ביער הממוזג. (קרדיט: אוליבר הרולד)

היער הבוראלי, הידוע גם בשם טייגה או יער מחטניים, נמצא בערך בין 50 ^{o ל 60 ^o} קו רוחב צפון על פני רוב קנדה, אלסקה, רוסיה וצפון אירופה (איור \(\PageIndex{10}\) לְהַלָן). יערות בוריאליים נמצאים גם מעל גובה מסוים (ומתחת לגבהים גבוהים שבהם עצים אינם יכולים לצמוח) ברכסי הרים ברחבי חצי הכדור הצפוני. לביום הזה יש חורפים קרים ויבשים וקיץ קצר, קריר ורטוב. המשקעים השנתיים הם בין 40 ס"מ ל -100 ס"מ (15.7-39 אינץ ') ובדרך כלל לובשים צורה של שלג; אידוי קטן יחסית מתרחש בגלל הטמפרטורות הקרירות.

החורפים הארוכים והקרים ביער הבוריאלי הובילו לדומיננטיות של צמחים נושאי חרוט עמידים לקור. אלה עצים מחטניים ירוקי עד כמו אורנים, אשוחית ואשוח, השומרים על העלים שלהם בצורת מחט כל השנה. עצים ירוקי עד יכולים לבצע פוטוסינתזה מוקדם יותר באביב מאשר עצים נשירים מכיוון שנדרשת פחות אנרגיה מהשמש כדי לחמם עלה דמוי מחט מאשר עלה רחב. עצים ירוקי עד צומחים מהר יותר מעצים נשירים ביער הבוראלי. בנוסף, קרקעות באזורי יער בוריאלי נוטות להיות חומציות עם מעט חנקן זמין. עלים הם מבנה עשיר בחנקן ועצים נשירים חייבים לייצר סט חדש של מבנים עשירים בחנקן אלה מדי שנה. לכן, לעצים מחטניים השומרים על מחטים עשירות בחנקן בסביבה מגבילה חנקן אולי היה יתרון תחרותי על פני העצים הנשירים רחבי העלים.

איור\(\PageIndex{11}\). ביער הבוראלי (taiga) יש צמחים נמוכים ועצי מחט. (אשראי: LB ברובייקר, NOAA)

התפוקה העיקרית נטו של יערות בוריאליים נמוכה מזו של יערות ממוזגים ויערות רטובים טרופיים. הביומסה מעל הקרקע של יערות בוריאליים גבוהה מכיוון שמיני העצים הגדלים לאט אלה הם בעלי חיים ארוכים וצוברים ביומסה עומדת לאורך זמן. מגוון המינים קטן מזה שנראה ביערות ממוזגים וביערות גשם טרופיים. ביערות בוריאליים חסר מבנה היער המרובד הנראה ביערות גשם טרופיים או, במידה פחותה, ביערות ממוזגים. המבנה של יער בוריאלי הוא לעתים קרובות רק שכבת עץ ושכבת הקרקע. כאשר מחטים מחטניים נושרים, הם מתפרקים לאט יותר מאשר עלים רחבים; לכן, פחות חומרים מזינים מוחזרים לאדמה כדי לתדלק את צמיחת הצמחים.

הטונדרה הארקטית שוכנת מצפון ליערות הבוראליים התת-ארקטיים והיא ממוקמת בכל האזורים הארקטיים של חצי הכדור הצפוני. טונדרה קיימת גם בגבהים מעל קו העצים בהרים. טמפרטורת החורף הממוצעת היא —34° C (-29.2° F) וטמפרטורת הקיץ הממוצעת היא 3° C —12° C (37° F —52° F). לצמחים בטונדרה הארקטית עונת גידול קצרה של כ-50-60 יום. עם זאת, במהלך תקופה זו, יש כמעט 24 שעות של אור יום וגידול הצמחים מהיר. המשקעים השנתיים של הטונדרה הארקטית נמוכים (15-25 ס"מ או 6-10 אינץ ') עם מעט שונות שנתית במשקעים. וכמו ביערות הבוראליים, יש מעט אידוי בגלל הטמפרטורות הקרות.

איור\(\PageIndex{12}\). צמחים בעלי צמיחה נמוכה כגון חזזיות ועשבים נפוצים בטונדרה. *קרדיט: *טונדרה נונאווט* *מאת* *פליקר: הנונאווט שלי מורשה תחת CC BY* 2.0*

צמחים בטונדרה הארקטית נמוכים בדרך כלל לקרקע וכוללים שיחים נמוכים, עשבים, חזזיות וצמחים פורחים קטנים (דמות \(\PageIndex{11}\) לְהַלָן). יש מעט מגוון מינים, פרודוקטיביות ראשונית נטו נמוכה וביומסה נמוכה מעל פני הקרקע. קרקעות הטונדרה הארקטית עשויות להישאר במצב קפוא רב שנתי המכונה פרמפרוסט. הפרמפרוסט לא מאפשר לשורשים לחדור הרחק לאדמה ומאט את ריקבון החומר האורגני, המעכב את שחרורם של חומרים מזינים מחומרים אורגניים. התכה של הפרמפרוסט בקיץ הקצר מספקת מים לפרץ של פרודוקטיביות בעוד הטמפרטורות והימים הארוכים מאפשרים זאת. במהלך עונת הגידול, הקרקע של הטונדרה הארקטית יכול להיות מכוסה לחלוטין עם צמחים או חזזיות.

קריאה משלימה מוצעת

חמי. 2018. מציג ביומה. [אתר אינטראקטיבי]. המכון הרפואי הווארד יוז. < https://www.hhmi.org/biointeractive/biomeviewer >

תורמים וייחוסים

ביומים יבשתיים על ידי OpenStax מורשה תחת CC BY 4.0.