Różnorodność ekosystemowa

Ekosystemy mogą być bardzo podobne, ale nigdy nie są identyczne. Różnorodność genetyczna i gatunkowa zależą od panujących w nich warunków. Ochrona przyrody powinna zatem uwzględniać przede wszystkim zabezpieczenie ekosystemów.

RXyIJkiW4eqPY

Fotografia przedstawia krajobraz sawanny drzewiastej. W centrum znajduje się żyrafa. Obok niej rosną liczne zielone drzewa i krzewy. Podłoże jest suche, koloru pomarańczowego.

1. Główne czynniki kształtujące różnorodność gatunkową i ekosystemową Ziemi

Różnorodność ekosystemowa oznacza zróżnicowanie ekosystemów na Ziemi. Głównymi czynnikami geograficznymi warunkującymi różnorodność gatunkową i ekosystemową są: klimat, ukształtowanie powierzchni i prądy morskie.

• Klimat obejmuje dwa główne elementy: roczną sumę opadów i średnią roczną temperaturę powietrza. Zależy on m.in. od szerokości geograficznej, odległości od oceanów i mórz, ukształtowania terenu oraz wysokości n.p.m. Poszczególne strefy klimatyczne charakteryzują się specyficzną szatą roślinną, która wraz z czynnikami abiotycznymiczynniki abiotyczneczynnikami abiotycznymi wpływa na to, jakie zespoły bakterii, protistów, grzybów i zwierząt je zamieszkują. Największa różnorodność gatunkowa występuje na obszarach cechujących się wysoką roczną sumą opadów i wysoką średnią roczną temperaturą powietrza.

• Ukształtowanie powierzchni wiąże się ze zróżnicowaniem środowiska życia poszczególnych gatunków. Różnice w terenie tworzą unikalne warunki środowiskowe, które wpływają na dostępność zasobów i pożywienia, mikroklimat oraz możliwości schronienia i rozrodu dla różnych organizmów. Góry o zmiennych warunkach topograficznych – strome zbocza, skaliste wierzchołki, głębokie wąwozy i znaczne różnice wysokości – stwarzają odmienne środowiska dla roślin i zwierząt. Na stokach można spotkać gatunki przystosowane do trudnych warunków, takie jak kozice, które doskonale radzą sobie z wspinaczką. Doliny, w których warunki są łagodniejsze, porośnięte są lasami ze świerkami i jodłami oraz zamieszkane przez jelenie czy niedźwiedzie brunatne.

• Prądy morskie mają wpływ na temperaturę, ciśnienie wody, rozpuszczalność gazów w wodzie oraz klimat. Ciepłe prądy przemieszczają wody ciepłe w kierunku biegunów, zimne przesuwają zimniejsze wody w stronę równika. Prądy ciepłe podnoszą temperaturę powietrza i powodują zwiększenie opadów w obszarach lądowych, obok których przepływają. Z kolei prądy zimne powodują obniżenie temperatury i ilości opadów.  Ponadto prądy morskie przenoszą plankton oraz larwy osiadłych zwierząt (koralowców) w nowe miejsca. Młode zwierzęta, które wylęgły się np. w rzekach, w pobliżu wybrzeży czy na lądzie, niesione z prądem przemieszczają się w inne rejony oceanu.

2. Główne ekosystemy lądowe świata

Zespoły ekosystemów o podobnych warunkach klimatycznych i strukturze przestrzennej oraz zbliżonej florze i faunie nazywane są biomami. Charakterystyczne dla określonej szerokości geograficznej biomy zalicza się do jednej kategorii, choć mogą różnić się wieloma gatunkami (np. gdy kontynenty długo pozostawały w izolacji). Przykładami biomów są lasy liściaste strefy umiarkowanej Ameryki Północnej i Południowej lub pustynie Australii i Afryki.

W zależności od warunków ekosystemy wykazują zróżnicowaną produktywnośćproduktywnośćproduktywność. Jest ona miarą szybkości wytwarzania materii organicznej (w kg lub t) na określonej powierzchni (zwykle mIndeks górny 2² lub kmIndeks górny 2²) i w określonym czasie (zwykle rok).

3. Wilgotne lasy równikowe

Dla obszarów równikowych charakterystyczne są wilgotne lasy równikowe, zwane także deszczowymilasy deszczowedeszczowymi. Biom ten cechuje bardzo duża różnorodność biologiczna. Wynika ona głównie z wysokich temperatur, utrzymujących się przez cały rok na stałym poziomie ok. 25°C, oraz częstych, obfitych opadów deszczu, których suma przekracza rocznie 2000 mm (sięga nawet 10 000 mm). Takie warunki sprawiają, że okres wegetacji w lesie równikowym trwa cały rok, a jego produktywność jest duża – 1 m² powierzchni wytwarza 2–4 kg suchej masymasa suchasuchej masy roślin w ciągu roku.

W lasach deszczowych występują głównie szerokolistne, wiecznie zielone drzewa. Rosną one bardzo szybko i w stałym tempie przez cały rok. Roślinność lasu równikowego ma wyraźną strukturę warstwową, która formuje się pod wpływem czynnika ograniczającego, jakim jest światło. Najwyższą warstwę tworzą bardzo wysokie drzewa, osiągające 45–60 m wysokości. Gdzieniegdzie wyrastają ponad dach lasu – zwartą warstwę utworzoną przez korony trochę niższych drzew, dorastających do 25–30 m wysokości. Jest ona praktycznie nieprzepuszczalna dla promieni słonecznych, dlatego w niższych piętrach lasu zaznacza się wyraźna konkurencja roślin o światło. Niższe drzewa i wysokie byliny, takie jak bananowce i bambusy, rosną tylko w lukach dachu lasu. Ze względu na cienką warstwę gleby oraz podmokłe podłoże wiele drzew wytwarza korzenie szkarpowekorzenie szkarpowekorzenie szkarpowe i podporowe, które je stabilizują.

W wyniku konkurencji o światło w lasach deszczowych wykształciły się liczne gatunki pnączy i lian, które wspinają się po pniach drzew, często zacieniając i doprowadzając do śmierci swoje podpory. Inne rośliny, takie jak epifityepifityepifity (np. storczyki), aby uzyskać dostęp do światła, osiedlają się na drzewach. Najczęściej rosną w ich koronach, w kątach gałęzi, gdzie gromadzi się martwa materia organiczna oraz woda, z której mogą korzystać. Pobierają również wilgoć z powietrza za pomocą specjalnych korzeni powietrznych. Na nierównościach kory, w kątach liści i na ich powierzchni, tworzą się niewielkie ekosystemy złożone z protistów roślinopodobnych i mchów, w których żyją liczne saprobionty i małe drapieżniki.

Galeria zdjęć i grafik dotyczących wilgotnych lasów równikowych:

Na dnie lasu panuje półmrok, przez co runo leśne jest słabo rozwinięte. Tworzą je głównie paprotniki i grzyby. Ze względu na szybki rozkład materii organicznej w lesie równikowym nie występuje warstwa ściółki. Jej brak sprawia, że intensywne opady deszczu wymywają z gleby substancje podnoszące żyzność, w wyniku czego jest ona uboga.

Zwierzęta zamieszkują wszystkie piętra lasów deszczowych, choć w koronach jest ich najwięcej. Panuje tu ogromne bogactwo organizmów zmiennocieplnych, zwłaszcza bezkręgowców (chrząszczy, mrówek, motyli, pająków), a także gadów (np. węży, jaszczurek) i płazów (które dzięki wysokiej oraz względnie stałej wilgotności i temperaturze mają tu optymalne warunki rozwoju). Lasy równikowe to również ogromne bogactwo ptaków (np. papug, rajskich ptaków i kolibrów) oraz ssaków (np. małp, dużych kotów, nietoperzy, gryzoni, kopytnych).

4. Sawanny

Ekosystemy obszarów podrównikowych – ze względu na występowanie krótkiej pory deszczowej (roczna suma opadów wynosi 200–500 mm) oraz długiej pory suchej – są zdecydowanie uboższe od równikowych. Trwający przez większą część roku okres deficytu wody pozwala na kształtowanie się ekosystemów zdominowanych przez roślinność trawiastą. Rosną tu także niskie krzewy lub drzewa, np. akacje i baobaby, które jednak pojawiają się w dużym rozproszeniu. Rzadkość drzew na sawanniesawannasawannie jest efektem konkurencji o wodę.

Roślinność tej formacjiformacja roślinnaformacji produkuje bardzo dużą ilość biomasy, dlatego można tu spotkać duże zwierzęta roślinożerne, np. zebry, bawoły, antylopy, żyrafy, nosorożce, słonie, kangury, a ponadto liczne owady, gryzonie, małpy i strusie. Natomiast wśród drapieżników żyją m.in. lwy, lamparty, szakale i hieny.

Podczas trwającej nawet 5 mies. pory suchej drzewa i krzewy tracą liście, a nadziemne części traw usychają. Niektóre rośliny (sukulentysukulentysukulenty) gromadzą w organach spichrzowych resztki niezbędnej do przetrwania wody, inne tworzą długie i rozbudowane systemy korzeniowe. Zwierzęta roślinożerne podejmują wędrówki na bardzo duże odległości w poszukiwaniu wody i pożywienia. Za nimi podążają także drapieżniki. W porze suchej na sawannach często występują pożary – są one jednym z czynników kształtujących roślinność tego biomu.

Pora deszczowa przynosi obfite opady, które powodują rozkwit życia na sawannie. Odrastają zielone części roślin, powracają zwierzęta. Jest to okres rozrodu wszystkich organizmów zamieszkujących tę formację.

Galeria zdjęć i grafik dotyczących sawanny:

5. Pustynie i półpustynie

Dla strefy klimatów zwrotnikowych i podzwrotnikowych charakterystyczna jest obecność pustyńpustyniapustyń i półpustyń. Panuje na nich suchy lub skrajnie suchy klimat ze znikomą liczbą opadów, nieprzekraczającą 200 mm rocznie (w skrajnych przypadkach do kilku mm). Rozwój roślinności uniemożliwiają niska wilgotność powietrza oraz prawie całkowity brak wody lub tylko epizodyczne jej występowanie po opadach, a także silne nasłonecznienie. Dla wielu pustyń charakterystyczne są duże dobowe wahania temperatury – w dzień wzrasta ona nawet do 50°C, a w nocy spada poniżej 0°C.

Na obszarach pustynnych występuje niewiele gatunków. Rośliny, z wyjątkiem efemerycznychrośliny efemeryczneefemerycznych, rosną bardzo powoli i zawsze w dużym oddaleniu od siebie, co zapobiega konkurencji o wodę. Wykazują trzy strategie przetrwania:

• magazynowanie wody w liściach, łodygach lub korzeniach, co jest cechą sukulentów (kaktusy, opuncje, agawy, wilczomlecze);

• w przypadku sklerofitówsklerofitysklerofitów – ograniczenie powierzchni transpiracji, wytwarzanie kolczastych pędów chroniących liście przed roślinożercami oraz zrzucanie liści w okresie suszy;

• spędzanie okresu suszy pod ziemią w postaci nasion lub organów przetrwalnikowych, jak w przypadku roślin efemerycznych, np. róży jerychońskiej czy suchych i ostrych traw, które bujnie się rozwijają w krótkim okresie zwiększonej wilgotności (wegetacja trwa kilka tygodni).

Do trudnych warunków pustynnych przystosowały się jedynie nieliczne, skrajnie ciepłolubne gatunki zwierząt, m.in. skorpiony, węże, jaszczurki, lisy pustynne, wielbłądy, niektóre owady i ptaki. Zwierzęta są aktywne zwykle nocą, w dzień pozostając w kryjówkach.

Galeria zdjęć i grafik dotyczących pustyń i półpustyń:

6. Zarośla twardolistne i wiecznie zielone lasy

W strefie klimatów podzwrotnikowych opady są bardziej obfite niż w strefie zwrotnikowej. Temperatura jest dodatnia przez cały rok. Lata są suche i gorące, a zimy ciepłe i wilgotne. Dzięki temu występują tu zarośla twardolistnezarośla twardolistnezarośla twardolistne i wiecznie zielone lasywiecznie zielone lasywiecznie zielone lasy, tworzone głównie przez roślinność o grubych i skórzastych liściach, których budowa ogranicza utratę wody. Do najważniejszych gatunków należą: drzewa oliwkowe, mirty, oleandry, jałowce, wawrzyny (drzewa laurowe), pistacje, pinie, cedry, dęby korkowe i drzewa cytrusowe.

Zwierzętami charakterystycznymi dla tego biomu są: kozice, daniele, muflony, króliki i koziorożce. W ekosystemach tych występują bardzo licznie ptaki, zwłaszcza wróblowate i kuraki. Ze względu na ciepły klimat bytują tu także gady. Z bezkręgowców najliczniejsze są ślimaki (przystosowały się do znoszenia okresów suszy w lecie poprzez zapadanie w sen letni – estywacjęestywacjaestywację), owady oraz pajęczaki (przede wszystkim pająki i skorpiony).

7. Lasy liściaste strefy umiarkowanej

Strefa klimatów umiarkowanych cechuje się mnogością biomów. W klimacie umiarkowanym ciepłym większość ekosystemów stanowią lasy liściaste i mieszane. Spotyka się tu także bory iglaste, torfowiska i wilgotne łąki. Dla tej strefy charakterystyczne są niewielkie opady (ok. 500–600 mm rocznie, rozłożone równomiernie przez cały rok) oraz występowanie czterech pór roku. Niskie temperatury mogą utrzymywać się ok. 2–3 mies. Najważniejszym czynnikiem kształtującym roślinność tych biomów jest dostępność wody. Lasy strefy umiarkowanej porastają tereny zasobne w wodę, której ilość (w stanie ciekłym) jest znacznie ograniczona zimą. Aby przetrwać warunki niedostatku wody, jesienią drzewa zrzucają liście.

8. Stepy

W klimacie umiarkowanym ciepłym w głębi kontynentów występują biomy zwane stepamistepstepami. Ze względu na stosunkowo małą ilość opadów (250–400 mm rocznie) na stepach panuje ciągły niedostatek wody, przez co dominuje na nich roślinność trawiasta z dużą domieszką roślin zielnych. Zwykle tworzą one zbitą darń. Dorastają maksymalnie do 2 m wysokości. Rozwojowi roślinności nie sprzyjają także bardzo duże wahania temperatury, zarówno roczne, jak i dobowe. Lata są suche i gorące, a zimy charakteryzują się bardzo niską temperaturą i obfitymi opadami śniegu. Klimat stepów uniemożliwia rozwój drzew. Trawy są przystosowane do znoszenia takich warunków, ponieważ okres suszy i zimy spędzają w postaci kłączy lub podziemnych pąków, a ich korzenie są zdolne do gromadzenia wody.

Okres wegetacji na stepach jest bardzo krótki. Bujny rozwój oraz kwitnienie traw i roślin zielnych następuje w czasie wzmożonych opadów deszczu. Gleby stepów tworzą grubą pokrywę i są bardzo żyzne, ponieważ deszcze nie wymywają substancji odżywczych z warstwy próchniczej do niższych pokładów gleby.

Obfitość pokarmu oraz brak kryjówek to czynniki kształtujące faunę. Spośród roślinożernych ssaków dominują gryzonie (chomiki, pieski preriowe, susły) oraz żyjące w stadach ssaki kopytne (osły, konie Przewalskiego, bizony). Nie ma tu dużych drapieżników, natomiast występują wilki, rysie, lisy i kojoty. Żyją tu również liczne ptaki (drapieżne – orły, sokoły, myszołowy, sępy, a także biegające po ziemi kuraki – przepiórki, kuropatwy, cietrzewie, dropie) oraz gady (zwłaszcza jaszczurki i węże).

Galeria zdjęć i grafik dotyczących stepów:

9. Tajga

Dla klimatu umiarkowanego chłodnego charakterystyczną strefą roślinności jest tajgatajgatajga. Tworzą ją lasy iglaste o niewielkiej różnorodności gatunkowej. Długie okresy mroźnych zim oraz niska roczna suma opadów (400–600 mm) nie sprzyjają wegetacji. Lato trwa tu stosunkowo krótko (3–5 mies.), a średnia temperatura w tym okresie nie przekracza 20°C. Gleby tajgi są ubogie i kwaśne, rosną na nich głównie sosny, świerki, jodły, modrzewie. W niewielkiej liczbie występują brzozy, topole, wierzby i olchy. Nie mogą tu rosnąć drzewa o rozbudowanych systemach korzeniowych, ponieważ pod cienką pokrywą gleby znajduje się warstwa wiecznej zmarzliny.

Wzrost drzew wspierany jest przez grzyby, które dostarczają im substancji mineralnych, w zamian pobierając od nich węglowodany. Ze względu na niewielką ilość opadów drzewa rosną bardzo wolno, ale za to są wysokie i smukłe. Dzięki występowaniu w dużym zagęszczeniu są odporne na charakterystyczne dla tej strefy klimatycznej silne wiatry. Mają zwarte korony, co znacznie utrudnia przedostawanie się promieni świetlnych do niższych warstw lasu. Ogranicza to rozwój rosnących tam drzew i krzewów. Runo leśne tworzą nieliczne gatunki wrzosów, turzyc, mchów i porostów, a glebę pokrywa gruba warstwa opadłych igieł i liści. Często spotyka się tu także torfowiska – niska temperatura uniemożliwia pełny rozkład materii organicznej, wskutek czego gromadzą się złoża torfu.

Latem w lasach nie brakuje pokarmu, dlatego licznie występują tam wtedy zwierzęta (zwłaszcza migrujące), dla których tajga staje się miejscem odpoczynku, a często także rozrodu. Wśród nich dominują: gryzonie, łosie, jelenie, sarny, niedźwiedzie brunatne, wilki, rysie, lisy, borsuki, gronostaje oraz liczne ptaki (np. głuszce, orły). Ponadto duże ilości butwiejącego drewna stwarzają sprzyjające warunki do rozwoju wielu gatunkom owadów, zwłaszcza żyjącym pod korą.

Galeria zdjęć i grafik dotyczących tajgi:

10. Tundra i pustynie lodowe

W klimacie okołobiegunowym subpolarnym występuje biom zwany tundrątundratundrą. Tworzą ją ekosystemy bezleśne. Przez zdecydowaną większość roku panuje tu ujemna temperatura (średnio od −16 do −26°C, okresowo spadająca nawet poniżej −50°C) oraz mała intensywność światła podczas krótkiego, trwającego ok. 50 dni, chłodnego lata. Z tego powodu ziemia pokryta jest wieczną zmarzliną. W lecie, kiedy temperatura wzrasta maksymalnie do 15°C, nieznacznie rozmarza tylko jej powierzchniowa warstwa.

W tundrze mogą występować jedynie nieliczne karłowate drzewa (np. wierzby arktyczne), niewielkie krzewy, krzewinki, mchy i porosty oraz niektóre trawy. Podobnie jak w przypadku tajgi, rozkład materii organicznej w tundrze jest utrudniony przez niską temperaturę, w wyniku czego gromadzą się tu złoża torfu. Dodatkowo przez większą część roku wieją silne i mroźne wiatry, które ograniczają występowanie roślin i zwierząt. Wśród ssaków dominują renifery, woły piżmowe, zające bielaki, lemingi, lisy i niedźwiedzie polarne, a ptaki reprezentowane są głównie przez pardwy i sowy śnieżne.

Galeria zdjęć i grafik dotyczących tundry:

W strefie klimatu okołobiegunowego polarnego występują pustynie lodowepustynia lodowapustynie lodowe. Skrajnie ujemne temperatury, silne wiatry i obecność wiecznej zmarzliny sprawiają, że nie ma tu roślin, a do nielicznych żyjących tu zwierząt należą: foki, pingwiny, mewy, albatrosy. Żywią się one głównie pokarmem zwierzęcym dostępnym w morzach, czyli rybami i krylem.

11. Obszary górskie

Odrębnym typem biomu są obszary wysokogórskie. Poszczególne piętra gór ze względu na charakterystyczną szatę roślinną przypominają zespoły ekosystemów znajdujące się w zimnych strefach klimatycznych. Przykładem może być alpejskie piętro roślinne, które często zwane jest tundrą alpejską.

W polskich Tatrach o występowaniu różnych pięter roślinności decydują przede wszystkim: temperatura, roczna suma opadów i nasilenie wiatru. Czynniki te zmieniają się wraz z wysokością n.p.m. (np. temperatura spada średnio o 0,6°C na każde 100 m wysokości). Najwyższym piętrem roślinności jest piętro turniowepiętro turniowepiętro turniowe. Występujące w nim skaliste turnie pozbawione są prawie całkowicie gleby. Dodatkowo przez ok. 290 dni w roku zalega tu gruba pokrywa śnieżna, a na wysokości ponad 2300 m n.p.m. śnieg leży stale. Większość roślin nie potrafi się zakorzenić w skałach – porastają je tylko mchy i porosty. Nieliczne trawy i rośliny zielne chronią się przed silnym wiatrem i mrozami w szczelinach między skałami, gdzie znajduje się cienka warstewka gleby. Ich liście pokryte są gęstymi włoskami, które zabezpieczają przed przemarznięciem.

Poniżej piętra turni leży piętro halnepiętro halnepiętro halne, zwane także piętrem alpejskim. Roślinność na tej wysokości jest uboga z uwagi na bardzo słabo wykształconą glebę, silne wiatry i niskie temperatury (średnia roczna temperatura wynosi od 0°C do −2°C). Rozwój roślin ogranicza również długo zalegający śnieg. Występują tu łąki wysokogórskie, tzw. hale.

Kolejnym, niższym poziomem jest piętro kosodrzewinypiętro kosodrzewinypiętro kosodrzewiny. Średnia roczna temperatura waha się tu od 0°C do 2°C. Gleby są słabo rozwinięte, ale grubsze niż w piętrze alpejskim, dlatego kosodrzewina może tworzyć zwarte, gęste zarośla. Wiotkie, rozłożyste gałęzie tej sosny opierają się silnym wiatrom, nie pękają też pod ciężarem leżącego na nich śniegu.

Pod piętrem kosodrzewiny znajduje się piętro regla górnegopiętro regla górnegopiętro regla górnego. Panują tu niskie temperatury (średnio 2–4°C w skali roku), a gleby są płytkie i zakwaszone, co sprawia, że formują się tu lasy iglaste z dominacją świerka oraz domieszką sosny, limby, jodły i modrzewia. Natomiast położone niżej piętro regla dolnegopiętro regla dolnegopiętro regla dolnego rośnie na żyznych glebach brunatnych. Cechuje się klimatem chłodnym: średnia roczna temperatura jest nieco wyższa niż w piętrze regla górnego – wynosi 4–6°C. W takich warunkach rozwijają się lasy mieszane bukowo‑jodłowe, a w wyższych partiach lasy iglaste z dominacją świerka i jodły.

Podsumowanie

• Głównymi czynnikami, które warunkują różnorodność ekosystemową w skali globalnej, są klimat, ukształtowanie powierzchni oraz prądy morskie.

• Biomy to zespoły ekosystemów o zbliżonych warunkach klimatycznych i strukturze przestrzennej oraz podobnej florze i faunie.

• Wyróżnia się dziewięć głównych biomów: lasy deszczowe, sawanny, pustynie i półpustynie, zarośla twardolistne, stepy, lasy liściaste i mieszane, tajgi, tundry oraz obszary wysokogórskie.

• Największą bioróżnorodnością wśród ekosystemów lądowych cechuje się biom wilgotnych lasów tropikalnych.

Słownik

Zadania