Войти
Арктика экология - это научное исследование взаимосвязи между биотическими и абиотическими факторами в арктике, регионе к северу от полярного круга (66 33 '). Этот регион характеризуется стрессовыми условиями в результате экстремальных холода, небольшого количества осадков, ограниченного вегетационного периода (50–90 дней) и практически полного отсутствия солнечного света в течение зимы. Арктика состоит из тайги (или бореального леса ) и тундры биомов, которые также доминируют на очень высоких высотах, даже в тропиках. В арктическом регионе существуют уязвимые экосистемы, на которые оказывает сильное влияние глобальное потепление. Первыми обитателями Арктики были подвиды неандертальцев. С тех пор многие коренные народы населяли регион, и это продолжается по сей день. С начала 1900-х годов, когда Вилхьялмур Стефанссон возглавил первую крупную канадскую арктическую экспедицию, Арктика была ценным районом для экологических исследований. В 1946 году по контракту с Управлением военно-морских исследований в Пойнт-Барроу, Аляска, была создана Лаборатория арктических исследований. Это вызвало интерес к изучению Арктики, изучению жизненных циклов животных, вечной мерзлоты и взаимодействия между коренными народами и арктической экологией. Во время холодной войны Арктика стала местом, где США, Канада и Советский Союз проводили важные исследования, которые в последние годы сыграли важную роль в изучении изменения климата. Основная причина того, почему исследования в Арктике так важны для изучения изменения климата, заключается в том, что последствия изменения климата будут ощущаться быстрее и сильнее в более высоких широтах мира, поскольку температуры выше средних прогнозируются для северо-запада Канады и Аляски. С антропологической точки зрения исследователи изучают коренные инуиты на Аляске, поскольку они чрезвычайно привыкли приспосабливаться к экологической и климатической изменчивости.
Закат в арктическом регионе. Чтобы понять экологию Арктики, важно учитывать как наземные, так и океанические аспекты региона. Некоторые важные составляющие этой среды - морской лед и вечная мерзлота.
Морской лед - это замороженная морская вода, движущаяся с океаническими течениями. Это важная среда обитания и место отдыха для животных, особенно в зимние месяцы. Со временем небольшие карманы морской воды застревают во льду, и соль выталкивается наружу. Из-за этого лед становится менее соленым. Морской лед сохраняется круглый год, но в летние месяцы его меньше.
Большие участки земли также замораживаются в течение года. Вечная мерзлота - это субстрат, который был заморожен минимум 2 года. Существует два типа вечной мерзлоты: прерывистая и непрерывная. Прерывистая вечная мерзлота встречается в районах, где средняя годовая температура воздуха лишь немного ниже нуля (0 ° C или 32 ° F); это образуется в защищенных местах. В районах, где средняя годовая температура поверхности почвы ниже –5 ° C (23 ° F), образуется сплошная мерзлота. Это не ограничивается защищенными зонами и колеблется от нескольких дюймов под поверхностью до глубины более 300 м (1000 футов). Верхний слой называется активным слоем. Он оттаивает летом и имеет решающее значение для жизни растений.
Влага и температура - основные физические движущие силы природных экосистем. Более засушливые и более холодные условия в более высоких северных широтах (и на больших высотах в других местах) поддерживают тундровые и бореальные леса. Вода в этой области обычно заморожена, а скорость испарения очень низкая. Разнообразие видов, наличие питательных веществ, осадки и средняя температура увеличиваются по мере продвижения из тундры в бореальные леса, а затем в лиственные умеренные экосистемы, которые находятся на юге. этих арктических биомов.
Тундра находится от 55 ° до 80 ° северной широты в Северной Америке, Евразии и Гренландии. Его можно найти и в более низких широтах, и на больших высотах. Средняя температура составляет -34 ° C (-29 ° F); летом ниже 10 ° C (50 ° F). Среднее количество осадков колеблется от 10 до 50 см (от 4 до 20 дюймов), а толщина вечной мерзлоты составляет 400–600 м (1300–2000 футов). Виды растений, поддерживаемые тундрой, имеют мелкие листья, короткие (от 74 мм до <5 m), tend to be deciduous, and have a high ratio of roots to shoots. They are composed mainly of perennial forbs, dwarf shrubs, grasses, lichens, and mosses.
По сравнению с тундрой бореальные леса имеют более длинные и теплые сезон и способствует большему видовому разнообразию, увеличению высоты полога, плотности растительности и биомассе. Бореальные условия характерны для северной части Северной Америки и Евразии. Бореальные леса в внутренние части континентов растут поверх вечной мерзлоты из-за очень холодных зим (см. пьяные деревья ), в то время как большая часть бореальных лесов покрыта пятнами вечной мерзлоты или вообще не имеет вечной мерзлоты. Короткий (3-4 месяца) рост сезон в бореальных лесах поддерживается большим количеством осадков (от 30 до 85 см или от 12 до 33 дюймов в год), чем получает тундра; в этом биоме преобладают закрытые пологие леса из вечнозеленых хвойных пород, особенно елей, пихты, сосны и тамарака. с некоторыми диффузно-пористыми лиственными породами. Кусты, травы, папоротники, мхи и лишайники также являются важными видами. d-замещающие верховые пожары очень важны для этого биома, они происходят в некоторых частях каждые 50–100 лет.
Люди, живущие в Арктическом регионе, обычно полагаются на теплую одежду и здания, чтобы защитить их от непогоды. Акклиматизация, или приспособление к новым условиям, по-видимому, является наиболее распространенной формой адаптации к холоду. При сравнении разных групп людей или рас не обнаружено генетических преимуществ. Нет никаких доказательств того, что жир растет в результате холода, хотя его присутствие является преимуществом. Удивительно, но большинство людей, живущих в Арктическом регионе, ведут образ жизни, очень связанный с окружающей средой, проводя много времени на улице и сильно зависим от охоты и рыбалки.
Животные, активные зимой, имеют адаптации для выживания в условиях сильного холода. Типичный пример - поразительно большие ступни по сравнению с массой тела. Они действуют как снегоступы, и их можно встретить на таких животных, как заяц-снегоступ и карибу. Многие животные в Арктике крупнее своих собратьев с умеренным климатом (правило Бергмана ), благодаря меньшему соотношению площади поверхности к объему, которое приходит с увеличением размера. Это увеличивает способность сохранять тепло. Слои жира, оперения и меха также являются очень эффективными изоляторами, помогающими сохранять тепло, и часто встречаются у арктических животных, включая белых медведей и морских млекопитающих. У некоторых животных также есть пищеварительные приспособления, улучшающие их способность переваривать древесные растения как с помощью микробных организмов, так и без них. Это очень выгодно в зимние месяцы, когда наиболее мягкая растительность находится под снежным покровом.
Не все арктические животные напрямую сталкиваются с суровыми условиями зимы. Многие мигрируют в более теплый климат на более низких широтах, в то время как другие избегают трудностей зимы, впадая в спячку до весны. Хотя эти варианты могут показаться легкими решениями трудностей выживания в экстремальных условиях, оба они очень дороги с точки зрения энергии и риска нападения хищников.
Одной из наиболее серьезных проблем, с которыми сталкиваются растения, является образование кристаллов льда в клетках, которое приводит к гибели тканей. У растений есть два способа противостоять замораживанию: избегать его или терпеть. У растений есть несколько механизмов предотвращения замерзания. Он может создавать изоляцию, иметь стебель близко к земле, использовать изоляцию от снежного покрова и переохлаждаться. При переохлаждении вода может оставаться в жидком состоянии до -38 ° C или -36 ° F (по сравнению с ее обычной точкой замерзания 0 ° C или 32 ° F). После того, как вода достигает -38 ° C (-36 ° F), она самопроизвольно замерзает и растительная ткань разрушается. Это называется точкой зарождения. Точку зародышеобразования можно снизить, если присутствуют растворенные растворенные вещества.
В качестве альтернативы, у растений есть несколько различных способов выдержать замораживание. Некоторые растения допускают замораживание, разрешая внеклеточное, но не внутриклеточное замораживание. Растения позволяют воде замерзать во внеклеточных пространствах, что создает высокий дефицит пара, который вытягивает водяной пар из клетки. Этот процесс обезвоживает клетку и позволяет ей выдерживать температуры значительно ниже -38 ° C (-36 ° F).
Другая проблема, связанная с экстремальным холодом, - это кавитация. Кольцевая древесина подвержена кавитации, потому что большие поры, используемые для транспортировки воды, легко замерзают. Кавитация представляет собой гораздо меньшую проблему для деревьев с древесиной. В древесине с кольцевым диффузором риск кавитации меньше, так как транспортные поры меньше. Компромисс заключается в том, что эти виды не могут транспортировать воду так же эффективно.
К 1000 году нашей эры современные Канада и Аляска населяли многие разные народы. Большинство этих людей жили охотой, собирательством и рыбной ловлей; сельское хозяйство велось в регионе нечасто. Большинство этих народов были кочевыми, и их деятельность была в основном сезонной. Ранняя архаическая культура повлияла на культуру плано примерно к 8000 г. до н.э. Народы плано и другие культурные группы, происходящие из архаической культуры, отличались использованием техники метания копья, которая, вероятно, позволяла им поддерживать более крупные группы населения и расширять их доступ к различным продуктам питания. К 1000 г. н.э. коренные жители Арктики разработали и другие инструменты, которые улучшили их уровень жизни, такие как огонь, который был установлен в лесах для прогона оленей. на охоту.
В конце восемнадцатого и начале девятнадцатого веков английский ученый Уильям Скорсби исследовал Арктику и написал отчеты по его метеорологии, зоология и геофизика. Примерно в это же время арктический регион становился основным предметом имперской науки. Хотя постоянные обсерватории еще не были созданы, странствующие ученые начали собирать магнитные данные в Арктике в начале девятнадцатого века. В июне 1831 года сэр Джеймс Росс и группа эскимосов исследовали полуостров Бут, чтобы определить точное местоположение Северного магнитного полюса. Однако в европейской Арктике скандинавские державы собрали большую часть научных данных в результате первых колоний, основанных норвежцами в Исландии и Гренландии. К середине XIX века научные экспедиции в Арктику участились. С 1338 по 1840 год французский La Recherche отправился в экспедицию в Северную Атлантику с командой французских, датских, норвежских и шведских ученых. С 1856 по 1914 год шведы совершили около двадцати пяти экспедиций на арктический остров Шпицберген в Норвегии. По мере того, как шведы расширяли свое влияние на Шпицбергене, они использовали этот район как по экономическим, так и по научным причинам, занимаясь добычей полезных ископаемых. За это время США, Россия, Великобритания, Австрия, Швейцария, Норвегия и Германия также начали проявлять большую активность на Шпицбергене.
В 1946 году по контракту с Управление военно-морских исследований в Пойнт-Барроу, Аляска, с целью изучения физических и биологических явлений, уникальных для Арктики. В 1948 году д-р Лоуренс Ирвинг был назначен научным директором Лаборатории арктических исследований и отвечал за координацию различных проектов. Ученые провели полевые исследования для сбора данных, которые связывали новые наблюдения с ранее широко принятыми знаниями. В процессе отбора проб почвы, съемки и фотографирования ландшафтов, а также распространения меток лосося ученые продемонстрировали важность исторических тематических исследований для изучения науки об окружающей среде. Возможность сравнивать прошлые и настоящие данные позволила ученым понять причины и последствия экологических изменений. Примерно в это же время географы из Университета Макгилла разрабатывали новые методы изучения географии на Севере. Поскольку лабораторные исследования начали преобладать над полевыми исследованиями, географы Макгилла начали использовать авиацию в исследованиях, помогая производству знаний происходить в лаборатории, а не на местах. Авиация позволила исследователям изменить способ изучения северного ландшафта и коренных народов. Быстрое и легкое путешествие на самолетах также способствовало интеграции северной науки с южной наукой, основанной на общинах, при одновременном изменении масштаба изучаемой экологии. Возможность фотографировать и наблюдать за Арктикой с самолета предоставила исследователям больший прицел, который позволил им одновременно видеть огромное количество пространства, одновременно подтверждая объективность. Фотография дает доказательства, похожие на лабораторные данные, но ее можно понять, распространить и принять обычными людьми из-за ее эстетической ценности.
Во время холодной войны правительство Канады начало предпринимать инициативы по защите континента. и утвердить территориальную власть над северной Канадой, включая Арктику, в которой в то время преобладало американское присутствие. Канадское правительство продемонстрировало свое стремление к национальному господству и безопасности, потребовав разрешения от других стран на использование своей земли для военных инициатив. Они также поддерживали и реализовывали гражданские инициативы, включая освоение ресурсов, сохранение дикой природы и социально-экономическое развитие коренных народов. В 1950-х годах эколог Чарльз Элтон был привлечен в Арктику для изучения существования, причин и следствий циклов в популяциях животных, в то время как экологи Фрэнк Бэнфилд и Джон Келсал изучали факторы, особенно влияние человека, влияющие на охоту и популяцию дичи на таких животных, как карибу.. 1960-е и 1970-е годы принесли снижение желания защищать Арктику, поскольку в ней не было значительного количества биоразнообразия. Это позволило ученым расширить дальнейшие исследования в этой области. В июне 1960 года была построена Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов (CRREL), возглавляемая генералом Дунканом Хэллоком и Инженерным корпусом армии США. Двумя предшественниками, входившими в состав CRREL, были Лаборатория строительства и морозных воздействий в Арктике (ACFEL) и Исследовательский центр по снегу, льду и вечной мерзлоте (SIPRE). Целью лаборатории CREEL было объединение ACFEL и SIPRE для увеличения размера и научной репутации этих организаций, решения проблем в холодных регионах и изучения основных экологических характеристик холодных регионов. В результате изучение и управление Арктикой было передано консалтинговым фирмам, нанятым и контролируемым государством.
По мере того, как исследования в арктическом регионе северной Северной Америки участились, между исследователями и коренными народами стали возникать конфликты. В последнее время коренные общины Североамериканской Арктики сыграли непосредственную роль в установлении этических стандартов для исследований в регионе. Ученые объединили лабораторные и полевые исследования в полярных регионах, чтобы получить более полное представление о его характеристиках. Благодаря научным исследованиям на севере жизнь и путешествия в Арктику стали намного безопаснее. Однако коренные народы иначе, чем ученые, рассматривали результаты исследований и разработок в этом районе. С 1960-х годов коренные народы стали более политически активными и начали добиваться признания своих прав в отношении земельных претензий и институтов самоуправления. Общины коренных народов выразили обеспокоенность тем, что это исследование может привести к нежелательным изменениям ландшафта и экономики региона. Канадские официальные лица отреагировали на их озабоченность, обратив внимание на обязанность ученых консультироваться с коренными общинами перед проведением исследований. В 1977 году в Черчилле, Манитоба, была основана Ассоциация канадских университетов северных исследований (ACUNS) для улучшения научной деятельности в регионе. ACUNS опубликовал документ, направленный на развитие сотрудничества между коренными народами Севера и исследователями, под названием «Этические принципы проведения исследований на Севере» (1982 г.). Документ был опубликован на английском, французском и инуктитут, поэтому его можно было легко понять среди разных групп. Отношения между наукой и обществом в Арктике продолжают меняться и адаптироваться в зависимости от политики региона.
Были обнаружены свидетельства существования первых людей в раннем Вюрм- Период Вайкселя - охота на крупных арктических млекопитающих в степях ледникового периода Северной Европы. Однако до сих пор неясно, были ли эти люди временными мигрантами или обитателями арктических колоний в то время.
Инуиты относятся к числу коренных жителей Арктики. Первыми обитателями полярных регионов были неандертальцы, или Homo neanderthalensis, которые считаются промежуточным звеном между Homo erectus и Homo sapiens sapiens. Неандертальцы продвинулись вперед в производстве каменных, роговых и кремневых орудий труда, которые археологи называют мустьерской промышленностью. Около 40 000 лет назад неандертальцы быстро исчезли и были заменены современными людьми, Homo sapiens sapiens. Всего через несколько тысяч лет после внезапного исчезновения неандертальцев современные люди заняли всю землю, которую занимали их предшественники. Некоторые ученые считают, что неандертальцы были побеждены пришедшей современной расой, обычно называемой кроманьонцами людьми, в то время как другие полагают, что раса исчезла, интегрировавшись в новую популяцию.
Быстрое похолодание, которое почувствовали первые жители, стало сигналом о начале малого ледникового периода 1300-х годов. Это привело к расширению морского льда, из-за чего путешествие через Гренландию и Исландию стало невозможным. Это привело к тому, что люди оказались в ловушке в их домах и поселениях, что привело к остановке торговли (Национальный центр данных по снегу и льду, 2020). Благодаря этому люди очень хорошо адаптировались к этим условиям. Это видно по тому, как они используют шкуры животных в своей одежде, ветки деревьев, используемые для создания укрытий для вигвамов, и использование ледяных блоков для изготовления иглу, улавливающих тепло (Ссылка, 2020). В некоторых районах Арктики многие крупноногие животные оставляют следы и следы, ведущие к растениям и деревьям, заполненным корнями, ягодами, орехами и другой пищей, необходимой для выживания. Благодаря этому охотники легко могут найти источник пищи (Scholastic, 1961). Охотнику крайне важно быть сообразительным и хорошо разбираться в окружающем. Они должны следить за тем, как движутся животные и где может находиться их добыча. Они также должны следить за движением моря и погодой, если они планируют ловить рыбу или охотиться у воды (Витебский, 2000). Поскольку температура может быть очень экстремальной, очень важно привыкнуть к климату. Температура может упасть до 50 градусов, а летом может подняться только примерно до 50 градусов (Business Insider, 2015).
Ориньякоид (изготовление орудий в верхнем палеолите) у современных людей больше всего ассоциируется с особенностью, называемой технологией лезвия и сердечника. По мнению четвертичного ученого К.В. Хейнс, Арктическое наскальное искусство также восходит к фазе ориньякоида и достигает кульминации в конце плейстоцена, который охватывает такие темы, как охота и духовность. Люди, происходящие из культуры Хлодвига, заселили северные районы Канады и сформировали то, что привело к северной архаике и морской архаике в конце позднеледникового периода. Недавно были обнаружены небольшие кремневые орудия и артефакты примерно 5000 лет назад, которые принадлежали культуре, которую сейчас принято называть традицией малых арктических инструментов. Считается, что люди ASTt являются физическими и культурными предками современной Арктики инуитов.
В конце восемнадцатого и начале девятнадцатого века, когда европейские торговые интересы между Северо-Западной компанией и Компанией Гудзонова залива расширились на север Канады, Арктику. коренные народы стали более активно участвовать в торговом процессе. Все больше европейских товаров, включая чайники, металлические инструменты, табак, алкоголь и оружие, покупались и продавались коренными народами в своих общинах. Европейский импорт в обмен на более примитивные местные ресурсы и инструменты сделал жизнь коренных жителей более эффективной и комфортной. Коренные народы в начале восемнадцатого века также начали покупать ружья у европейских торговцев, и эти ружья облегчили охоту. Они также иногда использовались в местном этикете, в медицинских и религиозных практиках. Из-за возросшей эффективности охоты туземцев нехватка ресурсов стала проблемой в регионе, что является версией того, что американский эколог Гарретт Хардин назвал «трагедией общества».
Арктические народы ценят духовные связи с их окружение, которое приводит к духовному пониманию наряду с их научным пониманием. Таким образом, их образ жизни отражает не только экономически эффективную деятельность, но и то, что соответствует их духовным убеждениям и ценностям. Аляскинский народ атабасков, например, духовно ценит лося. Закон штата признает эту духовную веру и разрешает людям ловить лося на потлачи вне обычного сезона охоты. Коренные народы Арктики получают из научных, эмоциональных и духовных источников информации, которая часто не согласуется с научными наблюдениями не коренных народов.
Предполагаемое глобальное антропогенное изменение климата особенно ярко проявился в Арктике. Об этом свидетельствуют более высокие температуры, таяние ледников, сокращение продолжительности морского льда и изменение погодных условий и характера штормов. Особое беспокойство ученых вызывают четыре аспекта продолжающегося прогнозируемого потепления Арктики.
Во-первых, термохалинная циркуляция - это серия подводных океанических течений, подпитываемых соленостью и температурой морской воды. Таяние ледяных щитов принесет огромное количество пресной воды в Северную Атлантику, вызвав изменение плотности, что может нарушить течения. Если эта циркуляция замедлится или остановится, это сильно повлияет на климат Северной Европы и Северной Америки.
Во-вторых, таяние ледников и морского льда нарушает образ жизни многих видов. Белые медведи большую часть года живут на морском льду и находят пищу в окружающих водах океана. Последние прогнозы предполагают, что глобальное потепление приведет к исчезновению большей части летнего морского льда в течение 40 лет.
Третья практическая проблема - таяние вечной мерзлоты из-за изменения климата. Деградация этой вечной мерзлоты приводит к значительному проседанию и забоям поверхности земли. Во многих регионах Арктики земля буквально тает. Под угрозой оказались города и поселения, которые были заселены веками. Это таяние вызывает состояние, известное как синдром пьяного дерева. Также негативно сказываются грунтовые воды и речной сток. Хотя в некоторых местах потепление может увеличить поглощение CO. 2фотосинтезирующими организмами, ученые обеспокоены тем, что таяние вечной мерзлоты также приведет к высвобождению большого количества углерода, заключенного в вечной мерзлоте. Более высокие температуры увеличивают разложение почвы, и если разложение почвы станет выше, чем чистая первичная продукция, двуокись углерода в атмосфере, в свою очередь, увеличится. Атмосферные поглотители в грунтовых водах также сокращаются по мере таяния вечной мерзлоты и уменьшения высоты уровня грунтовых вод в Арктике.
Наконец, воздействие выброса углерода из вечной мерзлоты может быть усилено высокими уровнями вырубки в бореальных лесах Евразии и Канады. Этот биом в настоящее время служит большим поглотителем углерода , улавливая большие количества диоксида углерода. Однако более половины исходного леса вырублено или находится под угрозой вырубки, в основном для экспорта. Двуокись углерода - это парниковый газ, который способствует усиленному нагреванию земли.
В метаанализе опубликованной работы по водным экосистемам с момента появления в библиографии термина биоразнообразие, Арктика и Антарктика Оказалось, что полярные регионы еще не исследованы. Кроме того, северная часть Тихого океана (Тихоокеанский Северо-Восток и Тихий Северо-Запад) по-прежнему мало цитируется по сравнению с его большими размерами. Это ограничивает наше восприятие водного биоразнообразия мира. Следовательно, у нас нет достаточной информации о биоразнообразии в большинстве мест на Земле. Несмотря на то, что биоразнообразие в наземных экосистемах сокращается от экватора к полюсам, эта гипотеза все еще остается проверкой в водных и особенно морских экосистемах, где причины этого явления неясны. Кроме того, особенно в морских экосистемах, есть несколько четко установленных случаев, когда разнообразие в более высоких широтах действительно увеличивается (Moustakas Karakassis 2005). Таким образом, отсутствие информации о биоразнообразии арктических регионов не позволяет делать научные выводы о распределении мирового водного биоразнообразия.
