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.
jaki jest związek oświetlenia Ziemi ze zróżnicowaniem warunków środowiskowych;
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.
Wyjaśnisz zależności między klimatem, dostępnością wody a formacjami roślinnymi i typami gleb.
Określisz na podstawie mapy formacje roślinne pokrywające wybrany obszar.
Opiszesz 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 wegetacyjnymokresem wegetacyjnym. W związku z bardzo zróżnicowanym klimatem i ze zmienną dostępnością wody na powierzchni Ziemi wykształciły się strefy roślinnestrefy roślinne swoim położeniem odpowiadające w przybliżeniu układowi stref klimatycznych. W poszczególnych strefach roślinnych pojawiają się charakterystyczne formacje roślinneformacje 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 roślinnymipiętrami roślinnymi.
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.
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.
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.
Nazwa strefy roślinnej | Główne cechy klimatu | Przykładowe rośliny | Przykładowe zwierzęta |
Lasy równikoweLasy równikowe | gorąco i wilgotno przez cały rok | palmy, storczyki, liany, bananowce, paprocie drzewiaste, namorzyny | goryle, hipopotamy, kolibry, kameleony, piranie, motyle |
SawannySawanny | gorąco przez cały rok, ale dwie wyraźne pory roku: sucha i deszczowa | akacje, baobaby, eukaliptusy, kolczaste krzewy, trawy | słonie, żyrafy, antylopy, lwy, hieny, strusie, sępy, węże, szarańczaki, termity |
Gorące pustynie i półpustynieGorące pustynie i półpustynie | gorąco w ciągu dnia i chłodno w nocy, bardzo małe opady tylko latem | agawy, rozchodniki, kaktusy, aloesy, w oazach palmy daktylowe | wielbłądy, skoczki pustynne, jaszczurki, grzechotniki, skorpiony, mrówki, muchy |
Roślinność śródziemnomorska (makia)Roślinność śródziemnomorska (makia) | gorące suche lata i ciepłe deszczowe zimy | cedry, dęby karłowate, dzikie oliwki, pistacje, mirty, wrzośce, cyprysy, jałowce, wawrzyny, lawendy | daniele, muflony, jeżozwierze, nietoperze, flamingi, gekony, żółwie |
Stepy i chłodne pustynieStepy i chłodne pustynie | gorące suche lata i mroźne zimy | trawy, piołuny, hiacynty, tulipany, czosnek | suhaki, osły, ryjówki, susły, bobaki, przepiórki, dropie, szarańcza |
Lasy liściaste i mieszaneLasy liściaste i mieszane | ciepłe deszczowe lata i chłodne, wilgotne zimy | buki, dęby, klony, lipy, jesiony, sosny | żubry (bizony), sarny, jelenie, dziki, wilki, bociany, wróble |
TajgaTajga | krótkie ciepłe lata i mroźne zimy | sosny, świerki jodły, modrzewie, cisy, brzozy, olchy, jałowce, mchy | łosie, niedźwiedzie, wilki, lisy, gronostaje, sikorki, jemiołuszki, komary |
TundraTundra | bardzo krótkie chłodne lato i długa mroźna zima | brzozy karłowate, wierzby karłowate, wrzosy, borówki, chrobotek reniferowy | renifery, wilki, lisy polarne, zające bielaki, lemingi, myszołowy, pardwy, sowy śnieżne |
Pustynia arktyczna i antarktycznaPustynia arktyczna i antarktyczna | mrozy przez cały rok, bardzo krótkie i chłodne lato tylko na obrzeżach | mchy, wątrobowce, bardzo rzadko trawy | Arktyka: niedźwiedzie polarne, morsy, foki |
Antarktyka: pingwiny, słonie morskie, foki |
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.
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 cztery 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.
Wymień nazwy głównych stref roślinnych występujących na 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.
RzbLkY94lpJb1 
Piętra roślinne w górach na przykładzie TatrŹródło: Krzysztof Jaworski, OpenClips, dostępny w internecie: http://pixabay.com, licencja: CC BY 3.0.
1. Wymień nazwy głównych stref roślinnych występujących na Ziemi.
2. Na podstawie dostępnych źródeł informacji wymień piętra roślinności w Tatrach.
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 dolnymreglem dolnym a strefą lasów liściastych i mieszanych, między piętrem regla górnegoregla górnego a strefą tajgi, między piętrem kosodrzewinykosodrzewiny i halamihalami a tundrą oraz między turniamiturniami a obrzeżami lodowej pustyni.
Lodowce górskie występujące w Alpach, Himalajach i wielu innych wysokich górach świata w pewnym sensie odpowiadają lodowcom i lądolodom obszarów okołobiegunowych.
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.
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.
3. Gleba i jej główne typy. Rozmieszczenie typów gleb na Ziemi
GlebaGleba to zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej, która poza cząstkami mineralnymi zawiera także wodę, powietrze, rozmaite organizmy glebowe oraz martwą materię pochodzenia organicznego, nazywaną próchnicąpróchnicą. Gleba powstaje w wyniku powolnego procesu glebotwórczego polegającego na przekształcaniu skały macierzystej w glebę i dalszym jej rozwoju. Proces ten zachodzi w dwóch etapach:
rozdrobnienie skały macierzystej lub nagromadzenie okruchów skalnych w wyniku działalności wody, wiatru, temperatury lub innych procesów;
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 glebowyprofil glebowy.
Głównymi czynnikami kształtującymi właściwości gleb są: klimat, woda, skała macierzysta, organizmy, rzeźba terenu oraz działalność człowieka.
Czynniki te nazywamy czynnikami glebotwórczymiczynnikami glebotwórczymi.
Profil gleby bielicowej
Profil gleby brunatnej
Profil czarnoziemu
Profil mady
Profil rędziny
Zróżnicowanie i strefowość klimatu, a wraz z nim stref roślinnych spowodowały, że powstały strefy klimatyczno‑roślinno‑glebowe z charakterystycznymi rodzajami gleb.
Strefa | Warunki klimatyczne | Przykładowe rodzaje gleb |
równikowa | gorący klimat i opady ponad 100 mm na miesiąc | gleby ferralitowe (czerwono‑żółte, bogate w żelazo, ubogie w próchnicę) |
gleby laterytowe (czerwone, bogate w glin, mangan i żelazo, ubogie w próchnicę) | ||
tropikalna (podrównikowa) | letnia pora deszczowa i okres suszy | gleby cynamonowoczerwone i czerwonobure (bogate w glin i żelazo, ubogie w próchnicę) |
zwrotnikowa | klimat suchy i skrajnie suchy | szaroziemy (ubogie w próchnicę, bliskie inicjalnym) |
pustynne gleby inicjalne | ||
śródziemnomorska (podzwrotnikowa) | suche, gorące lata i łagodne deszczowe zimy | gleby cynamonowe (ze skał wapiennych, żyzne) |
terra rosa (gleba czerwona, ze skał wapiennych, bogata w glin i żelazo, uboga w próchnicę) | ||
umiarkowana ciepła i wilgotna | ciepłe deszczowe lata i łagodne zimy | gleby brunatne (na glinach) |
umiarkowana chłodna i wilgotna | ciepłe deszczowe lata i krótkie chłodne zimy | gleby bielicowe (na piaskach, ubogie w próchnicę) |
gleby brunatne (na glinach, bogate w próchnicę) | ||
gleby płowe (na piaskach, uboższe od brunatnych) | ||
umiarkowana chłodna i sucha | ciepłe lata, suche i mroźne zimy | czarnoziemy (na lessach, bardzo bogate w próchnicę i bardzo żyzne) |
gleby kasztanowe (bardzo żyzne, zbyt suche) | ||
szaroziemy (ubogie gleby, bliskie inicjalnym) | ||
umiarkowana bardzo chłodna i wilgotna | krótkie cieple lata, długie mroźne zimy | gleby bielicowe (na piaskach, ubogie w próchnicę) |
podbiegunowa | krótkie chłodne lata, długie i mroźne zimy | gleby tundrowe (słabo wykształcone) |
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.
Podaj trzy wybrane przykłady powiązań między klimatem, roślinnością a glebami kuli ziemskiej.
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.
Dowiedz się z dowolnego źródła wiedzy, np. atlasu geograficznego lub internetu, jaki typ gleb najczęściej występuje w okolicach miejscowości, w której mieszkasz. Opisz czynniki glebotwórcze, które zadecydowały o powstaniu tych gleb.
Korzystając z dostępnych źródeł wiedzy sprawdź, jaki typ gleb najczęściej występuje w okolicach miejscowości, w której mieszkasz i opisz poniżej czynniki glebotwórcze, które zadecydowały o powstaniu tych gleb.
Aby dowiedzieć się, jaki typ gleb występuje najczęściej w okolicach Twojej miejscowości, dowiedz się, jakie panują tam warunki klimatyczne i glebotwórcze.
Wymień kilka przykładów gleb strefowych i śródstrefowych w Europie.
Gleby strefowe to gleby, których występowanie uzależnione jest głównie od warunków klimatycznych występujących na danym obszarze np: od opadów i temperatury. Są one charakterystyczne dla danej strefy bioklimatycznej.
Gleby śródstrefowe to gleby zajmujące małe obszary w danej strefie, powstają pod wpływem specyficznej skały macierzystej lub specyficznych warunków wodnych panujących na danym obszarze.
Zapoznaj się z następującymi hasłami ze słownika:
formacja roślinnaformacja roślinna
glebagleba
halehale
kosodrzewinakosodrzewina
okres wegetacyjnyokres wegetacyjny
próchnicapróchnica
regiel dolnyregiel dolny
regiel górnyregiel górny
strefa roślinnastrefa roślinna
turnieturnie
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Przyczyny zróżnicowania temperatury powietrza w różnych częściach świataPrzyczyny zróżnicowania temperatury powietrza w różnych częściach świata
Opady i osady atmosferyczneOpady i osady atmosferyczne
Czynniki klimatotwórczeCzynniki klimatotwórcze
Strefy klimatyczne świataStrefy klimatyczne świata
Słownik
elementy środowiska przyrodniczego – klimat, wody, skała macierzysta, rzeźba terenu, organizmy oraz działalność człowieka mająca wpływ na powstawanie i rozwój gleb
typ roślinności charakterystyczny dla danego obszaru; rośliny wchodzące w skład formacji roślinnej mają podobne wymagania w stosunku do gleby i klimatu
zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej zawierająca cząstki mineralne, wodę, powietrze, organizmy glebowe oraz próchnicępróchnicę
łąki wysokogórskie w wysokich partiach polskich gór powyżej piętra kosodrzewiny; obszar, w którym występują, nazywany jest piętrem hal
gatunek drzewa (lub krzewu) iglastego, który tworzy piętro kosodrzewiny powyżej regla górnego
część roku, w której roślinność może się rozwijać dzięki dostatecznej ilości wilgoci, światła i ciepła; w Polsce jest to okres ze średnią dobową temperaturą powietrza powyżej 5°C
charakterystyczna dla wielu obszarów górskich zmienność roślinności wraz z wysokością nad poziomem morza, uwarunkowana występowaniem pięter klimatycznych
pionowy przekrój przez glebę ukazujący jej budowę, rodzaj, grubość i wzajemny układ poziomów glebowych
mieszanina szczątków organicznych w różnym stadium procesu rozkładu
piętro lasów liściastych i mieszanych występujące w górach powyżej terenów uprawnych
piętro lasów iglastych występujące w górach powyżej regla dolnego
duży obszar z odrębną roślinnością przystosowaną do szczególnych warunków panujących w tej strefie
piętro w górach, powyżej piętra hal, obszar stromych ścian skalnych i głazów
Ćwiczenia
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
Zaznacz poprawną odpowiedź.
Od jakiej średniej dobowej temperatury powietrza w klimacie umiarkowanym zaczyna się okres wegetacyjny?
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
Spośród wymienionych stref roślinnych wybierz te, które występują w strefie międzyzwrotnikowej.
Zaczynając od równika, połącz w pary nazwy formacji roślinnych z odpowiednimi uproszczonymi opisami warunków klimatycznych, w których występują.
Oceń prawdziwość twierdzeń dotyczących budowy gleby.
Uzupełnij luki w tekście, wstawiając odpowiednie słowa.
Oceń prawdziwość twierdzeń dotyczących gleb astrefowych.