Jak klimat wpływa na bioróżnorodność i zróżnicowanie gleb?

Zróżnicowany dopływ energii promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi na różnych szerokościach geograficznych zdecydował o powstaniu stref klimatycznych. Te przyczyniły się do wyodrębnienia się stref roślinnych, które z kolei (wraz z dostępnością wody i rodzajem skał w podłożu) wpłynęły na powstanie stref glebowych. Mamy zatem na Ziemi strefy klimatyczno‑roślinno‑glebowe.

Już wiesz

• jaki jest związek oświetlenia Ziemi ze zróżnicowaniem warunków środowiskowych;

• dlaczego i jakie strefy klimatyczne występują na Ziemi;

• w jaki sposób ogólna cyrkulacja atmosfery i czynniki astrefowe wpływają na dostępność wody w różnych częściach kuli ziemskiej;

• czym charakteryzują się i czym różnią od siebie poszczególne typy klimatów.

Nauczysz się

• wyjaśniać zależności między klimatem, dostępnością wody a formacjami roślinnymi i typami gleb;

• określać na podstawie mapy formacje roślinne pokrywające wybrany obszar;

• opisywać warunki przyrodnicze poszczególnych stref roślinnych.

1. Biosfera

Biosfera jest jedną ze sfer Ziemi, w której żyją i rozwijają się organizmy. Biosfera nie jest sferą niezależną, ale wyodrębnia się spośród pozostałych sfer – atmosfery, hydrosfery, litosfery i pedosfery w takim zakresie, w jakim stwarza organizmom odpowiednie warunki do życia i rozwoju. Obejmuje zatem dolną część atmosfery (do wysokości ok. 10 km), całą hydrosferę i pedosferę oraz powierzchniową część litosfery do głębokości wyznaczonej przez barierę termiczną rozwoju mikroorganizmów. Najwięcej organizmów żyje na powierzchni lądów, w wodzie do głębokości kilkuset metrów, w litosferze do głębokości kilkudziesięciu centymetrów i do wysokości kilku kilometrów w atmosferze. Różnorodność gatunkowa i liczebność organizmów żywych jest najwyższa w strefie równikowej i zmniejsza się ku biegunom. Niska bioróżnorodność charakteryzuje także wyższe partie gór, wysokie warstwy atmosfery oraz głębiny oceaniczne.

W biosferze wyróżnia się też parabiosferę – strefę, w której mogą istnieć tylko utajone formy życia, jak np. przetrwalnikowe postacie bakterii i grzybów. Obejmuje ona miejsca na Ziemi o skrajnie niesprzyjających warunkach do rozwoju życia, np. obszary wysokogórskie, pustynie lodowe, górne warstwy atmosfery.

Czynniki niezbędne dla istnienia życia i rozwoju roślin są zależne w znacznym stopniu od klimatu. Zdecydowana większość roślin może rosnąć w temperaturze powyżej 0°C. W klimacie umiarkowanym za tę granicę przyjmuje się nawet średnią temperaturę dobową powyżej +5°C. Część roku, w której panują warunki umożliwiające rozwój roślin, nazywamy okresem wegetacyjnym. W związku z bardzo zróżnicowanym klimatem i ze zmienną dostępnością wody na powierzchni Ziemi wykształciły się strefy roślinne swoim położeniem odpowiadające w przybliżeniu układowi stref klimatycznych. W poszczególnych strefach roślinnych pojawiają się charakterystyczne formacje roślinne, czyli typy roślinności o podobnych wymaganiach w stosunku do klimatu, wody, rzeźby terenu i gleby. W górach wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza zmieniają się warunki klimatyczne, a wraz z nimi także roślinność. Zbiorowiska roślinne, których skład gatunkowy uwarunkowany jest występowaniem pięter klimatycznych, nazywamy piętrami roślinnymi.

Polecenie 1

• Określ przyczyny zróżnicowania długości okresu wegetacyjnego w Polsce.

• Wyjaśnij, dlaczego okres ten jest krótszy w Polsce wschodniej niż w zachodniej.

• Uzasadnij, dlaczego najkrótszy okres wegetacyjny występuje na niektórych południowych i północnych krańcach naszego kraju.

Ciekawostka

Dna oceanów są niemal pozbawione życia. Panuje tam całkowita ciemność uniemożliwiająca życie roślinom, a woda ma temperaturę ok. 2°C i ogromne ciśnienie. Nieliczne zwierzęta żywią się szczątkami organizmów opadających z mniejszych głębokości. W punktach rozchodzenia się płyt tektonicznych dna oceanów, na głębokościach 1,5‑4 tys. m, występują kominy hydrotermalne, czyli miejsca wydostawania się do oceanu rozgrzanej do ponad 350°C (a nawet powyżej 400°C) wody przesyconej trującymi związkami chemicznymi. Pomimo że temperatura wody i jej skład chemiczny są zabójcze dla większości organizmów, miejsca te zamieszkuje mnóstwo gatunków różnych organizmów. Badania naukowe wykazały, że w porównaniu z otaczającym dnem morskim strefy kominów hydrotermalnych charakteryzują się wielokrotnie większym zagęszczeniem organizmów. Świadczy to o niezwykłych możliwościach przystosowawczych ziemskiej biosfery.

Ciekawostka

Biosfera jest najbardziej rozprzestrzenioną sferą Ziemi. Organizmy ziemskie znajdują się nawet w największych głębiach oceanicznych, bywają na najwyższych szczytach i w najgłębszych kopalniach. Od 2000 roku ludzie stale zamieszkują przestrzeń kosmiczną (Międzynarodowa Stacja Kosmiczna), dokonując przy okazji eksperymentów na roślinach i zwierzętach. W latach 1969‑1972 w trakcie 6 misji aż 12 ludzi przebywało na Księżycu.

2. Główne formacje roślinne

Wpływ na występowanie formacji roślinnych na kuli ziemskiej mają przede wszystkim: klimat, dostępność wody, ukształtowanie terenu oraz typ gleby. Z tego powodu roślinność zmienia się w zależności od stref klimatycznych, odmiany klimatu, a nawet warunków konkretnego obszaru. W każdej strefie roślinnej spotyka się charakterystyczne formacje, ale także ich specyficzne, lokalne odmiany.

W wielu miejscach kuli ziemskiej spotykamy także astrefowe formacje roślinne. Odpowiadają one obszarom klimatów astrefowych, terenom o specyficznych właściwościach gleb lub powierzchniom przeobrażonym przez człowieka. Są to m.in.: roślinność wysokogórska, roślinność wodna i przybrzeżna oraz roślinność na obszarach silnie zmienionych przez ludzi.

Ważne!

Zasięgi występowania zwierząt często różnią się od stref roślinnych i tylko niektóre gatunki są ściśle z nimi powiązane. Wiele gatunków zwierząt żyje w dwóch, a nawet kilku strefach. Całą Ziemię dzielimy na 4 królestwa zoogeograficzne (zwane też państwami zwierzęcymi), a te z kolei na krainy i dzielnice. Układ taki nie pokrywa się ani z podziałem na strefy klimatyczne czy roślinne, ani z podziałem na kontynenty. Jest to wynik ogromnych możliwości przemieszczania się wielu zwierząt oraz ich zdolności przystosowania się do odmiennych warunków środowiskowych.

Polecenie 2

• Wymień nazwy i scharakteryzuj główne formacje roślinne występujące na Ziemi w poszczególnych strefach roślinnych.

• Wskaż na mapie strefy roślinne Ziemi.

• Na podstawie schematu pięter roślinnych w Tatrach opisz, jak zmienia się średnia temperatura powietrza w kolejnych piętrach, i uzasadnij, gdzie znajduje się granica, powyżej której średnia temperatura roczna jest niższa od zera.

Warto wiedzieć

Piętrowość środowiska bywa czasem nazywana strefowością pionową z powodu ułożenia pięter w porządku przypominającym układ stref krajobrazowych (klimatyczno‑glebowo‑roślinnych). Poza obszarami pustynnymi i polarnymi, gdzie w górach prawie nie występuje piętrowość roślinna, w innych strefach, np. w strefie umiarkowanej, można znaleźć podobieństwa między reglem dolnym a strefą lasów liściastych i mieszanych, między piętrem regla górnego a strefą tajgi, między piętrem kosodrzewiny i halami a tundrą oraz między turniami a obrzeżami lodowej pustyni.

Ważne!

Roślinność naturalna (odpowiednia dla stref roślinnych kuli ziemskiej) w wielu obszarach świata już niemal nie występuje. Zastąpiły ją rośliny uprawiane przez człowieka na różnych plantacjach, polach uprawnych, sadzone w ogrodach, parkach, na trawnikach oraz w specjalnie tworzonych lasach czy sadach.

Uwaga!

Zastępowanie naturalnej roślinności przez plantacje tworzone dla potrzeb ludzi grozi wyginięciem wielu gatunków roślin i zwierząt (co prowadzi do obniżenia bioróżnorodności), zniszczeniem gleb, zmianami stosunków wodnych, a nawet zmianami klimatu.

Kliknij, aby uruchomić podgląd

3. Gleba i jej główne typy. Rozmieszczenie typów gleb na Ziemi

Gleba to zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej, która poza cząstkami mineralnymi zawiera także wodę, powietrze, rozmaite organizmy glebowe oraz martwą materię pochodzenia organicznego, nazywaną próchnicą. Gleba powstaje w wyniku powolnego procesu glebotwórczego polegającego na przekształcaniu skały macierzystej w glebę i dalszym jej rozwoju. Proces ten zachodzi w dwóch etapach:

1. rozdrobnienie skały macierzystej lub nagromadzenie okruchów skalnych w wyniku działalności wody, wiatru, temperatury lub innych procesów;

2. przekształcenie materiału skalnego w glebę przy udziale organizmów glebowych; wytwarzają się wówczas charakterystyczne poziomy glebowe, począwszy od powierzchniowego z dużym udziałem próchnicy aż do skały macierzystej; te specyficzne dla każdego typu gleby poziomy tworzą tzw. profil glebowy.
   Głównymi czynnikami kształtującymi właściwości gleb są: klimat, woda, skała macierzysta, organizmy, rzeźba terenu oraz działalność człowieka.

Czynniki te nazywamy czynnikami glebotwórczymi.

Kliknij, aby uruchomić podgląd

Zróżnicowanie i strefowość klimatu, a wraz z nim stref roślinnych spowodowały, że powstały strefy klimatyczno‑roślinno‑glebowe z charakterystycznymi rodzajami gleb.

Bez względu na strefę klimatyczno‑roślinno‑glebową występują gleby śródstrefowe. Przykładami ich są:

• mady – powstają podczas wylewów rzek w dolinach i deltach; są żyzne i bogate w próchnicę;

• rędziny – powstają na podłożu wapiennym, głównie w klimatach umiarkowanych; są zasobne w próchnicę, żyzne, ale trudne do uprawy;

• czarne ziemie – powstają na obszarach zanikających bagien i jezior; bogate w próchnicę, bardzo żyzne, ale trudne do uprawy;

• gleby bagienne – powstają na bagnach, osuszenie bagien zwiększa ich żyzność;

• gleby górskie – na ogół nie posiadają wykształconego profilu glebowego, mało żyzne.

Polecenie 3

Podaj 3 wybrane przykłady powiązań między klimatem, roślinnością a glebami kuli ziemskiej.

Ważne!

Powstawanie gleby trwa wiele lat. W zależności od klimatu i skał w podłożu warstwa gleby o grubości 1 cm może powstawać nawet przez 100‑500 lat.

Podsumowanie

• Biosfera przenika się ze wszystkimi innymi sferami ziemskimi.

• Strefy oświetlenia Ziemi i związane z nimi strefy klimatyczne wpłynęły na ukształtowanie się stref roślinnych.

• Czynniki geograficzne powodują, że istnieją także astrefowe formacje roślinne.

• Zmienność warunków klimatycznych, wodnych i ukształtowania terenu wraz z wysokością powoduje, że w górach można wyróżnić piętra roślinne.

• Gleby na Ziemi są bardzo zróżnicowane i zależą głównie od klimatu, podłoża skalnego, organizmów i wody.