Экорегион Великих равнин - Great Plains ecoregion

В экология из Большие равнины разнообразны, во многом благодаря своим большим размерам. Различия в количестве осадков, высоте над уровнем моря и широте создают множество сред обитания, в том числе: короткая трава, смешанная трава, и высокотравные прерии, и прибрежный экосистемы.[1]

Великие равнины простираются от Мексика на юге через центральную Соединенные Штаты к центральному Канада. В пределах области существует множество субрегионов.

В этом регионе обитает множество животных, в том числе Американский бизон, вилорог, мул, и белохвостый олень и птицы, такие как утки, ястребы и воробьи, а также многие виды беспозвоночных.

Урегулирование «житницы Америки» привело к экологическому разрушению. Широкое распространение сельского хозяйства привело к почти полному истреблению американских бизонов в конце 1800-х годов и сокращению высокотравных прерий до менее чем 1% от их прежнего размера.[2] Равнины сейчас в основном сельскохозяйственные, с большими ранчо и фермами. Однако усилия по восстановлению в некоторых областях, таких как Монтана с Американский заповедник прерий, ведут к постепенному расширению экосистемы, находящейся под угрозой.

Климат

Климат уникален из-за множества различных ветров, которые проходят по региону с востока на запад и с севера на юг. В связи с тем, что этот регион географически расположен в центре Соединенных Штатов и Канады, существует множество различных типов воздушных масс, которые проходят через него и влияют на постоянно меняющиеся погодные условия. Это означает, что Великие равнины имеют менее стабильный климат из-за своего центрального расположения, чем регион, расположенный на побережье. Об этом свидетельствует то, что западные Великие равнины полузасушливы, тогда как восточная часть Великих равнин намного влажнее. Он имеет четыре сезоны лета, осени, зимы, весны, но каждый сезон приносит новые крайности в погодных условиях. Например, в южных частях региона обычно бывает от 70 до 100 дней в году при температуре выше 90 ° F, в то время как в северных частях обычно бывает только 10-20 дней при температуре выше 90 ° F. Этот изменчивый климат вносят воздушные массы, которые приходят со всех сторон.

Каждый тип воздушных масс имеет разные температурные и влажностные свойства. Континентальные полярные воздушные массы приносят холодный и сухой воздух из центральной Канады, перемещаясь на юг через регион. Континентальная тропическая воздушная масса поступает из Мексиканского залива и Карибского моря, принося горячий и сухой воздух при движении на север. Морские тропические воздушные массы прибывают с юго-запада Соединенных Штатов и Северной Мексики, и они имеют тенденцию приносить теплый и влажный воздух, но иногда поступающий воздух бывает сухим. Последней воздушной массой, влияющей на этот экорегион, является морская полярная воздушная масса. Он поступает из Тихий океан и движется на восток по горным районам. Он приносит прохладный влажный воздух, который после перехода через горы сменяется теплым сухим. Эти воздушные массы делают сезоны очень резкими и резкими. Зима приносит суровую и разнообразную погоду. Летние месяцы приносят теплый, влажный и сухой воздух, в зависимости от области в регионе и от того, какие воздушные массы влияют на эти области.

Параллельно меняющимся климатическим моделям выпадают осадки. Районы, ближайшие к Мексиканский залив, там, где атмосферная влажность самая высокая, ежегодно будет выпадать более сорока дюймов осадков. Пустоши этого региона, такие как Монтана, ежегодно получают менее четырнадцати дюймов. Зимой в южных регионах выпадает менее дюйма снега, а в северных - более сорока. Весна - это также время года, когда на Великие равнины выпадает много осадков через холодные и сухие воздушные массы, которые взаимодействуют с воздушными массами из Мексиканского залива, создавая вспышки сильных гроз с сильными дождями, сильными ветрами, градом и торнадо. . Большую часть зимнего сезона на Северных равнинах большую часть зимы покрывает снежное покрывало. Это показывает, что в зимние месяцы в регионе выпадают постоянные осадки, в то время как в летнюю жару больше шансов на засуху со спорадическими проливными дождями.

Изменение климата

Из-за очень изменчивых климатических режимов на Великих равнинах многие аспекты изменение климата не ожидается, что они одинаково повлияют на все области эко-региона. Что касается осадков, это означает обострение экстремальных явлений, когда ожидается, что засушливые районы на юге станут суше, а районы на севере - более влажными. В свою очередь, это увеличит интенсивность и без того проблемных засух в регионе, а также создаст возможность наводнений на более влажном севере. Процентное изменение количества осадков для обеих областей зависит от различных сценариев выбросов; более высокие уровни выбросов в будущем приведут к еще большим крайностям. Ожидается также резкое повышение средней годовой температуры, при этом средние зимние температуры уже поднялись на 7 ° F за последние 30 лет. Ожидается, что такое повышение температуры вызовет более теплые зимы с более теплой весной, а также более жаркое лето на южно-центральных равнинах.

Что касается биотических сообществ Великих равнин, то потенциальные последствия этих изменений можно ощутить по-разному. Экстремальные засухи могут убить растительность, что может вызвать крах сельского хозяйства в некоторых районах, увеличивая риск эрозии. Эта потеря питательной среды, питательных веществ и удержания влаги может оказаться разрушительным ударом для любой экосистемы, которая может попытаться вернуть землю, а также сделать бесплодные районы уязвимыми для более устойчивых к стрессу инвазивных видов. Кроме того, засуха может высушить выбоины в прериях, необходимые для размножения многих видов, особенно перелетных водоплавающих птиц. Изменения температуры могут вызвать сдвиг ареала для некоторых видов, возможно, усилить конкуренцию между видами, которые ранее никогда не делили ареал, и даже сократить популяции или уничтожить виды, которые не могут эффективно распространяться или адаптироваться к новым условиям. Температурные изменения, особенно ранние весны, также могут вызвать изменения в фенологии, которые могут нарушить синхронизацию организмов с их экосистемой и в конечном итоге привести к их упадку. Другие потенциальные проблемы включают потеря биоразнообразия и снижение продуктивности в экорегионе.

Геология, топография и почва

Первоначально массивные ледники, образовавшиеся в Канаде, двигались на юг по центральным и низменным равнинам, расположенным в Соединенных Штатах. Эти ледники и их отложения оказали огромное влияние на поверхность покрытой ими земли, причем самые большие изменения произошли между Миссури и Реки Огайо. Один ключ абиотический фактор что влияет на Великие равнины, так это погода по отношению к низкому рельефу рельефа в результате сглаживания ледников. Рельеф с низким рельефом используется для описания участков с небольшой разницей в высоте по всему региону. Рельефные ландшафты, такие как различные типы лугов на Великих равнинах, влияют на распределение осадков. Количество осадков в этом экорегионе увеличивается с запада на восток, что приводит к появлению различных типов лугов прерий.

Топография Великих равнин фактически влияет на состав почвы в районах с разной высотой. Более высокие скопления органическое вещество почвы находятся на более низких участках ландшафта, таких как луга, чем на более высоких участках ландшафта, таких как холмы, холмы и откосы, встречающиеся по всей северо-западной части экорегиона. В регионах с низкой травой, таких как Высокие равнины Великих равнин, почва обычно не накапливает влагу ежегодно, потому что растительность зависит от воды, присутствующей в почве во время засушливых периодов. Почвы в этом регионе обычно осушенные, состоящие из суглинка и глины. Специализированные растения, такие как различные виды форбс и кустарники используют эту почву. Некоторые приспособления, которые растения приобрели в этом регионе, включают массивные и сложные корневые системы, которые составляют около 90 процентов биомассы растений. Это позволяет растениям оставаться в надежном положении в почве и иметь корни, которые проникают в самые глубокие участки почвы. В высокотравных прериях воды меньше, а почва содержит больше влаги, что приводит к уменьшению биомассы корней.

Гидрология

Экорегион Великих равнин включает ряд водоемов, которые играют важную роль в его уникальной гидрологии. Считается, что в районе Великих равнин протекает тринадцать рек. Большинство рек, берущих начало в скалистая гора области на западе являются источником орошения для фермерских хозяйств. Эти реки получают большую выгоду от талого снежного покрова в горах, который питает реки во время вегетационного периода. Еще один источник воды на Великих равнинах - это заболоченные земли, наибольшие концентрации которых расположены в северной части равнин, покрытых ледниками. До половины территорий на севере Великих равнин представляют собой водно-болотные угодья. Эти, а также водно-болотные угодья в Небраска Sandhills, служат основным местом размножения, содержания и гнездования перелетных водоплавающих птиц. Playas или временные озера на юго-западе Соединенных Штатов также служат средой обитания для перелетных водоплавающих птиц из Канады и США в зимний период.

Озеро Плайя в сезон дождей. Озера Плайя - важные нерестилища перелетных водоплавающих птиц.

В Водоносный горизонт Огаллала, или водоносный горизонт High Plains, является неотъемлемым источником пресной воды для всего региона Great Plains, обеспечивая питьевой водой 80% населения и орошая 13 миллионов акров земли. Осадки, сезонные озера и доисторические запасы воды служат источниками воды для водоносного горизонта, который находится под 174000 квадратных миль в центральном и южном регионах, содержит 3,25 миллиарда акро-футов воды и используется примерно в 200000 ирригационных колодцев. Около 95% воды, откачиваемой из водоносного горизонта, используется для орошения обширных сельскохозяйственных угодий на Великих равнинах. Плайя-озера, или сезонные озера, являются основными источниками подпитки водоносного горизонта, в среднем 0,5 дюйма в год в качестве скорости пополнения для всего региона Высоких равнин. Население, сельское хозяйство и экономический рост увеличили потребность в воде в районах, которые зависят от водоносного горизонта, в результате чего средний уровень воды в водоносном горизонте упал на 13 футов с 1950 года.

Экологические угрозы

Экологические угрозы, которые наносят наибольший ущерб Великим равнинам, включают истощение водных ресурсов, деградацию земель и возрастающее изменение температуры. Зимние месяцы на равнинах стали намного теплее, будь то на севере, недалеко от Северная Дакота, или на юге, повсюду Техас и приграничные штаты, за исключением зимы 2014, 2015 и 2016 годов. Несмотря на то, что зимы становятся теплее, прогнозируется, что в летние месяцы повышение температуры будет больше, чем в зимние месяцы.[3] Ожидается, что последствия этого повышения температуры вызовут более частые экстремальные явления, такие как волны тепла, засухи и ливни. Это сильное повышение температуры станет причиной истощения и без того сокращающихся источников воды. Истощение воды на Великих равнинах отрицательно скажется на всем населении. "Большая часть воды, используемой на Великих равнинах, поступает из водоносного горизонта Высоких равнин (иногда называемого по названию его самого большого образования - водоносного горизонта Огаллала), который простирается от южная Дакота в Техас ".[3] Экономия воды на Великих равнинах - один из наиболее важных факторов в поддержании устойчивости Великих равнин. Также очень важно, чтобы фермеры, использующие землю, придерживались устойчивой практики. Поскольку существует множество различных устойчивых способов ведения сельского хозяйства, трудно решить, какой из них будет наиболее устойчивым. Однако, согласно «Анналам Ассоциации американских географов», фермеры вряд ли изменят свой образ жизни, что оставляет сомнительный результат для Великих равнин.[4] «Что действительно необходимо, так это новые методы, концепции и методы измерения».[4] Самая большая проблема в изменении устойчивости в таком большом экорегионе - это заставить большую часть фермеров, использующих землю, практиковать так, чтобы не наносить вред земле, что представляет собой проблему, поскольку существует так много различных методов ведения сельского хозяйства. «Сохранение прерий требует: 1) новой технологии ... для определения приоритетов и определения контекста для сохранения прерий, 2) экологически обоснованных инициатив по обращению вспять значительных потерь площади и состояния естественных пастбищ, 3) переосмысления стандартизированных инструментов в профессии управления пастбищами, и 4) новое агентство природных ресурсов ».[5]

Среды обитания

На Великих равнинах есть много различных типов сред обитания из-за их большого размера. Различия в широте и долготе, а также разница в высоте и близости к воде формируют экосистемы этих пастбищ.

Высокогорные прерии

Цветение большой блюз, характерное высокотравное прерийное растение

Высокогорные прерии находятся в южной и восточной частях великих равнин. Когда-то он занимал 170 миллионов акров в Северной Америке. Сейчас осталось менее 4%, в основном в Канзас Flint Hills.[2] Эта область ниже и влажнее, чем Высокие равнины, и теплее, чем во многих других регионах. В некоторых районах здесь выпадает более 40 дюймов осадков в год. Травы здесь включают синие стебли, а также многие другие виды. Исторически сложилось так, что многие районы Среднего Запада, которые сейчас покрыты лесами, когда-то были высокотравными прериями. Огонь очень важен для поддержания прерии. Без него многие районы могут оказаться засаженными деревьями.

Низкотравные прерии

Низкотравные прерии находятся на высоких равнинах Колорадо, Канзас, Монтана, Небраска, Нью-Мексико, Северная Дакота, Оклахома, Южная Дакота, Техас, и Вайоминг. 70% первоначальной низкотравной прерии осталось сегодня, что делает ее одной из наименее фрагментированных экосистем прерий.[6]

Характерная флора

Луга встречаются там, где недостаточно дождя для поддержки деревьев, поэтому выжить могут только травы и несколько кустов. На больших равнинах есть три вида лугов: низкотравные прерии, смешанные травы и высокотравные прерии. В каждом из них виды трав выполняют все ключевые роли. Они обеспечивают пищу, укрытие, служат личинками-хозяевами для многих видов и служат основной пищей для буйволов. Эти травы имеют жизненно важное значение для экосистемы и защищают почву от сильных ветров, пронизывающих прерии. Все они устойчивы к засухе и имеют крепкие короткие корни, удерживающие почву на месте.[1]

В низкотравной прерии есть два доминирующих растения, буйволиная трава (Bouteloua dactyloides) - сильная и выносливая трава, любимая травоядными. Второй синяя грама (Bouteloua gracilis), что важно для удержания почвы.[7] В высокотравных прериях доминируют четыре вида: большой блюз трава (Андропоген Герардии), Индийская трава (Sorghastrum nutans), переключать траву (Panicum virgatum), и маленький блюз (Schizachyrium scoparium). Большая голубая трава высотой 4–8 футов была излюбленной пищей буйволов.

Характерная фауна

«Краеугольный вид» - это вид, который «имеет непропорционально большое значение в их сообществе».[8] Краеугольные камни великих равнин включают бизонов и луговых собачек. На лугах обитают многие другие виды, в том числе олени, кролики, мыши и многие виды птиц.

Луговые собачки

Две чернохвостые луговые собачки

На Великих равнинах луговая собачка краеугольный камень. Исследования, сравнивающие численность видов в районах колонизации с районами, в которых луговые собачки не колонизируются, демонстрируют четкие доказательства того, что луговые собачки действительно оказывают значительное влияние на окружающую среду, изменяя растительность и, следовательно, влияя на среду обитания и доступность пищи для других видов. На Великих равнинах существует большая мозаика растительного разнообразия из-за обширного выпаса луговых собачек на высоких травах. Эта мозаика поддерживает множество мелких млекопитающих. Помимо изменения растительности, луговые собачки также создают среду обитания для многих других организмов, создавая обширные туннельные системы, которые другие мелкие млекопитающие, такие как пустыня, полосатый скунс и олень мышь использовать для укрытия. Сильной характеристикой ключевых видов является их способность создавать и изменять среду обитания других организмов, и очевидно, что луговые собачки делают это. В заключение, луговая собачка - культовый вид животных Северной Америки. Его тесная связь с экологией и структурой Великих равнин делает его определяющим ключевым видом экорегиона.

В экорегионе есть несколько видов луговых собачек, в том числе чернохвостый, белохвостый, и Ганнисона, но наиболее многочисленны и широко распространены чернохвостые.

Бизон

Американский бизон. (Бизон бизон)

Американский бизон (Bison bison) когда-то бродил по лугам Великих равнин огромными стадами. Их общая численность когда-то исчислялась десятками миллионов и охватывала большую часть Северной Америки.[9] Бизоны, говоря простым языком, были газонокосилками на пастбищах, но их сокращающаяся численность серьезно снизила их экологическое воздействие. Было потеряно большое влияние бизона как пастбища, основного преобразователя биомассы растений в животную и ключевого звена в рециркуляции питательных веществ.[10] Их пастбищные привычки сыграли решающую роль в создании большей части биоразнообразия, наблюдаемого сегодня в регионе, в том числе луговых собачек.[9] Наряду с огнем бизоны были ответственны за удаление лишнего растительного материала, накопившегося на пастбищах.[10] Из-за накопления мертвого растительного материала прорастание семян значительно затрудняется, а биоразнообразие остается неизменным. Очистка от избыточной биомассы способствовала развитию и поддержанию биоразнообразия среди видов растений на равнинах. В то время как американские бизоны когда-то играли ключевую роль как в создании, так и в поддержании нынешнего биоразнообразия Великой равнины, сильно уменьшившаяся популяция, которая все еще остается, оказывает незначительное экологическое воздействие на экорегион Великих равнин.

Вымирающие виды

Летучая мышь Индианы (Myotis sodalis)

В Индиана летучая мышь является важным хищником на Великих равнинах. Летучая мышь Индианы увековечивает биоразнообразие, поедая моль, комаров и летающих под ночным небом. Эта летучая мышь спит в заброшенных пещерах и шахтах в зимние месяцы для зимней спячки и под корой деревьев в теплое время года. Эта летучая мышь Индианы находится под угрозой исчезновения в основном из-за вмешательства человека в пещеры. Тем не менее, помощь для защиты этого вида продолжается. Помимо гостеприимства по отношению к летучим мышам, будут открываться ворота, чтобы запретить посетителям входить в пещеры и шахты в месяцы спячки. Также проводятся исследования, чтобы попытаться обнаружить другие факторы, уменьшающие популяцию летучих мышей Индианы.[11]

Еще один исчезающий вид Великих равнин - это Маленькие белые женские туфли. Осталось всего 100 таких орхидей. Инвазивные виды и защитники земель в равной степени сыграли свою роль в уничтожении этого населения; а также люди, собирающие эти цветы. Единственное действующее мероприятие по сохранению тапочек Маленькой Белой Леди требует контролируемых пожаров; устранение окружающих инвазивных растений и обеспечение тапочек маленькой белой леди достаточной площадью поверхности и питательными веществами для повторного заселения. Это растение должно расти рядом с грибком, чтобы выжить из-за симбиотических отношений между ними.[12]

Смотрите также

  • Флора Великих равнин (Северная Америка)
    • Флора субрегиона канадских прерий
  • Луга Великих равнин Северной Америки
  • Великие равнины - связанные темы
  • Пастбища, саванны и кустарники умеренного климата в США. — экорегионы и среды обитания биома в США

Рекомендации

  1. ^ а б Халтман, Г. Эрик. (1978). Деревья, кустарники и цветы Среднего Запада. Чикаго: Современные книги. ISBN  0809276933.
  2. ^ а б «Национальный заповедник Таллграсс-Прери». Служба национальных парков. Служба национальных парков.
  3. ^ а б Кембриджский университет (2009). Последствия глобального изменения климата в США. Нью-Йорк: Программа исследования глобальных изменений США.
  4. ^ а б Sims, J .; Сааринен, Т. (1969). «Преодоление экологической угрозы: фермеры на Великих равнинах и внезапная буря». Летопись Ассоциации американских географов. 59 (4): 677–686. Дои:10.1111 / j.1467-8306.1969.tb01806.x.
  5. ^ Самсон, Фред Б .; Knopf, Fritz L .; Остли, Уэйн Р. «Экосистемы Великих равнин: прошлое, настоящее и будущее». Университет Небраски. Университет Небраски. п. 7.
  6. ^ "Североамериканская невысокая трава". Мировой опыт обучения пастбищам. Мировой опыт обучения пастбищам.
  7. ^ Государственный университет Тарлтона. "Горки с лугов". В архиве с оригинала на 1 августа 2016 г.. Получено 14 марта 2013.
  8. ^ Moquet, N .; Гравий, Д .; Массол, Ф .; Calcagno, V .; Блазиус, Б. (2013). Блазиус, Бернд (ред.). «Распространение концепции ключевых видов на сообщества и экосистемы». Письма об экологии. 16 (1): 1–8. Дои:10.1111 / ele.12014. PMID  23062191.
  9. ^ а б Freese, Curtis H .; и другие. (2007). «Второй шанс для равнинных зубров». Биологическое сохранение. 136 (2): 175–184. Дои:10.1016 / j.biocon.2006.11.019.
  10. ^ а б Кнапп, Алан К .; и другие. (1999). "Краеугольная роль бизонов в североамериканских прериях Таллграсс". Бионаука. 49 (1): 39–50. Дои:10.2307/1313492. JSTOR  1313492.
  11. ^ "Дикая природа - Информационный бюллетень о летучей мыши Индианы". Федерация лесной службы США. Лесная служба Министерства сельского хозяйства США. Получено 8 марта 2013.
  12. ^ Линн, А. "Маленькие белые женские тапочки". Министерство природных ресурсов Миннесоты. Архивировано из оригинал 10 мая 2013 г.. Получено 10 марта 2013.