Войти
Типичный субальпийский лесной массив в Сьерра-Неваде 
A сосна лисихвост на высоте 3450 метров (11320 футов) в национальном парке Секвойя.субальпийская зона Сьерра-Невада относится к биотической зоне ниже лесной полосы в Сьерре. Невада горный хребет в Калифорнии, США. Эта субальпийская зона расположена между верхней горной зоной (например, пихтовым лесом) на ее нижней границе и линией деревьев на ее верхней границе.
Субальпийская зона Сьерра-Невада расположена на высоте 2450–3660 метров (8000–12000 футов) и характеризуется открытым лесом из нескольких хвойных пород, в том числе белой сосны, ложбарды сосна, сосна белая западная, тсуга горная и можжевельник сьерра. Растительность и экология определяются суровым климатом с обширными снегопадами и ветрами. Кроме того, почвы тонкие и бедные питательными веществами. Из-за этих суровых условий растительность растет медленно и до меньшей высоты. Кроме того, стрессовая среда подавляет конкуренцию видов и способствует взаимопомощи.
Маргинальные условия делают субальпийскую зону Сьерра-Невады чувствительной к изменениям окружающей среды, таким как изменение климата и загрязнение. Долгоживущий характер субальпийских видов делает эту зону хорошей системой для изучения этих эффектов.
Субальпийская зона Сьерры Невада встречается между 2 900–3 660 м (9 500–12 000 футов) в южной части ареала и 2 450–3 100 м (8 000–10 200 футов) на севере. Поскольку Сьерра выше на юге, большая часть субальпийских гор встречается в центральной и южной частях ареала, к югу от бассейна озера Тахо. Несколько изолированных участков встречаются на севере на горных вершинах выше 2400 метров (7900 футов).
Южный склон в субальпийской зоне В климате субальпийских экосистем преобладают очень длинные зимы и короткий вегетационный период продолжительностью 6–9 недель. Температура прохладная даже во время вегетационного периода, а заморозки бывают 12 месяцев в году. Количество осадков составляет 750–1250 миллиметров (30–50 дюймов) в год, которые выпадают в основном в виде снега зимой. Средняя температура составляет от -11,5 до 1,5 ° C (от 11 до 35 ° F) в январе и от 5,5 до 19,5 ° C (от 42 до 67 ° F) в июле, при средней годовой температуре около 4 ° C (39 ° F). Высота снежного покрова часто превышает 3 метра (10 футов), но в среднем к концу марта 2 метра (7 футов).
Ветер может быть сильным в течение года и является основным фактором, ограничивающим рост растений вблизи верхнего предела. субальпийской зоны (линия деревьев). Ветер ограничивает рост растений в основном двумя способами: физически ударяя растения, включая метель и лед, и увеличивая эвапотранспирацию в среде, которая уже испытывает водный стресс.
Почвы тонкие, грубые и относительно бедные питательными веществами из-за непродуктивного климата и повторяющихся оледенений в течение плейстоцена. Удержание влаги обычно бывает высоким из-за наличия подстилающей гранитной породы, а почвы часто заболачиваются в начале вегетационного периода. Однако, поскольку в летние месяцы выпадает очень мало осадков, после таяния снега почвы могут быстро высыхать, а вегетативный рост и воспроизводство ограничиваются засухой в конце вегетационного периода.
По сравнению с субальпийскими зонами в Каскаде. Диапазон, в Сьерранском субальпийском регионе выпадает меньше годовых осадков, с более длительным периодом засухи в летние месяцы, но схожие температурные диапазоны в течение года. По сравнению с субальпийской зоной Скалистых гор, в субальпийской зоне Сьерра более узкий (более мягкий) диапазон температур и более высокое годовое количество осадков, с большим количеством снега зимой и меньшим количеством дождя летом.
Как правило, в субальпийских горах Сьерра преобладают лесные массивы, что означает закрытие полога в среднем на 30-60% (закрытие>60% считается лесом). Однако некоторые виды, особенно на охраняемых территориях с более глубокими почвами и слабым ветром, образуют насаждения с закрытым пологом. Форма роста деревьев также изменчива; Одноствольные крупные особи более многочисленны на более низких высотах и на охраняемых участках, в то время как многоствольные низкорослые (krummholz -форма) особи более многочисленны вблизи границы деревьев. Встречаются также сообщества с преобладанием трав и кустарников, но они составляют небольшую долю от общей площади суши в субальпийской зоне. Луга могут встречаться там, где вода более доступна.
Кустарники и травы обычно редки, но могут быть обычными в насаждениях, где снег тает раньше в вегетационный период. Разнообразие трав в субальпийской зоне обычно меньше, чем в более низких зонах, таких как верхние и нижние горы. Широкую классификацию сообществ трав и кустарников можно найти у Sawyer и Keeler-Wolf. Для мелкомасштабной классификации сообществ субальпийских лугов см. Бенедикт.
Состав древесных пород в субальпийском регионе Сьерран варьируется со сравнительно высоким разнообразием для субальпийского. Например, в субальпийских насаждениях в Скалистых горах обычно преобладают деревья одного вида. Насаждения в Сьерре могут быть смешанными с присутствием до пяти видов или чистыми моноспецифическими насаждениями, в зависимости от диапазона видов и условий микросайта.
Сосна белокорочная (Pinus albicauls), возможно, является наиболее распространенным компонентом субальпийских лесов в центральных и северных регионах Сьерры. Этот вид встречается на более высоких отметках, чем все другие виды в этом регионе, образуя плотные моновидовые насаждения круммхольца у границы деревьев и возле вершин хребтов. На более низких высотах сосна белая может сочетаться с сосной ложкой, можжевельником сьерра (Juniperus occidentalis ssp. Australis) и тсугой (Tsuga mertensiana). 149>Сосна лоджовая, растущая на обнажении гранита.
Сосна лоджовая (Pinus contorta ssp. Murrayana), которая встречается в обширных насаждениях в верхнем горном поясе, встречается в основном в смешанных насаждениях в субальпийских лесах, особенно с белой корой. Лоджик обычно не встречается возле линии деревьев, хотя иногда он образует круммхольц.
Западная белая сосна (Pinus monticola) встречается в чистых насаждениях, особенно на открытых склонах, где снежный покров недолговечен. Однако чаще западная белая сосна растет в смешанных насаждениях с шестом, тсугой, сосной Джеффри (Pinus jeffreyi) и / или пихтой красной (Abies magnifica).
Тсуга может быть наиболее распространенной древесной породой в субальпийской зоне, особенно в центральной и северной Сьерре. Этот вид образует густые чистые насаждения на защищенных склонах с влажной почвой, но может также встречаться вместе с можжевельником Sierra и белой корой сосны. Горная болиголова часто демонстрирует две формы роста у одного и того же человека, с одним вертикальным стеблем и несколькими ветвями у основания, идущими по земле. Он образует кусты, похожие на живую изгородь, около линии деревьев.
Можжевельник Сьерра редко встречается в субальпийских горах, встречается строго на открытых каменистых склонах, обычно среди гранитных валунов. Сосна обыкновенная (Pinus flexilis) встречается в чистых насаждениях на бедных питательными веществами, часто крутых склонах вдоль восточной стороны Сьерры, и образует матообразные формы куста крумхольца у линии деревьев. Сосна лисохвостая (Pinus balfouriana) растет на неглубоких почвах на открытых склонах в смешанных насаждениях на более низких отметках и в чистых насаждениях вблизи границы деревьев. Этот вид не образует крумхольц и встречается как одноствольные деревья даже на очень больших высотах. Сосна лисохвоста встречается только в южной части Сьерры, образуя чистые насаждения, где белокорная сосна будет преобладать дальше на север.
В дополнение к описанным выше породам, сосна Джеффри и красная Пихта, которая чаще встречается в верхней части горной зоны, может быть обнаружена в небольшом количестве в субальпийской зоне, особенно на открытых склонах, где снег не задерживается так долго.
Форма роста и физиология субальпийских растений отражают стрессовую среду, к которой они адаптированы. Листья на этой высоте очень долгожители, потому что их производство дорогое, а почвы обычно бедны питательными веществами. Поскольку растения в конечном итоге получают питательные вещества, такие как азот, из почвы для производства таких органов, как листья, такая адаптация дает им преимущество в субальпийских почвах, поскольку их удержание питательных веществ увеличивается. Кроме того, вечнозеленые растения могут осуществлять фотосинтез в периодические теплые дни зимой, что является преимуществом в климате с очень коротким вегетационным периодом.
Горный болиголов на озере недалеко от перевала Эббетта. Большинство многолетних трав в субальпийских экосистемах имеют очень высокое соотношение корней и побегов или большие подземные корневища, которые позволяют им хранить углеводы под землей в течение зимы и очень быстро растут в течение короткого вегетационного периода. Кустарники имеют тенденцию быть ниспадающими и низкими к земле. Эта морфология имеет преимущество, потому что температура у земли, как правило, немного выше в течение дня, что помогает максимизировать фотосинтез, а растения менее подвержены воздействию ветра у земли.
В отличие от альпийские экосистемы, которые не имеют достаточно продолжительного вегетационного периода для поддержания однолетних или эфемерных многолетников, субальпийские экосистемы часто поддерживают эти формы роста, особенно на склонах, обращенных на юг. Однолетние растения, растущие на субальпийских, обычно довольно маленькие и растут очень быстро.
Самая распространенная адаптация субальпийских растений - это способность выполнять метаболические процессы при чрезвычайно низких температурах. Опять же, без этой черты вегетационный период не был бы достаточно продолжительным, чтобы поддерживать устойчивую жизнь. Побочным эффектом этого признака является медленный рост, даже при хороших условиях, что может быть основным фактором при установлении нижних границ субальпийских зон. Поскольку субальпийские виды деревьев имеют такой медленный рост, на более низких высотах они уступают место деревьям, способным к более интенсивному росту, таким как красная пихта. Однако медленный рост сам по себе может быть адаптацией в чрезвычайно суровых условиях, поскольку приводит к появлению очень долгоживущих особей. Многие виды деревьев субальпийских гор Сьерра способны жить более 500 лет. Было обнаружено, что сосна белокорочная живет до 800 лет, а сосна лисохвостая, которая тесно связана с сосной щетинистой (Pinus longaevis), по оценкам, живет 2500–3000 лет. Приживление рассады в суровых субальпийских условиях затруднено, поэтому эволюция отдавала предпочтение долгоживущим особям, которые репродуктивно активны в течение десятков или сотен лет.
Суровые условия субальпийской зоны достаточны для поддержания конкурентных взаимодействий на минимальном уровне. Теория межвидовых взаимодействий предсказывает, что конкуренция должна быть низкой в стрессовой среде и что следует отдавать предпочтение положительным, мутуалистическим взаимодействиям (например, лишайники, которые являются мутуализмом между грибами и водоросли или цианобактерии распространены в субальпийских и альпийских экосистемах. Комковатая природа субальпийской растительности также отчасти является проявлением положительного взаимодействия, когда люди улучшают свою физическую форму, имея соседей, которые уменьшают влияние сильного ветра и холода.
Щелкунчик Кларка Между Щелкунчик Кларка и две сосны субальпийской зоны. Большинство видов сосны разносятся ветром, а семена у них плоские и крылатые. Однако у белокорой сосны и передовой сосны есть некрылые, сочные семена, которые, вероятно, эволюционировали вместе с щелкунчиками Кларка. Эти птицы, которые используют семена в качестве основного источника пищи, хранят семена в почве и трещинах скал. Как и большинство скрывающихся видов, щелкунчики хранят больше, чем они могут найти и съесть, поэтому многие семена могут прорасти при благоприятных условиях. В субальпийских условиях этот тип распространения семян может быть особенно выгодным, поскольку семена сразу же оказываются защищенными от сильных ветров и низких температур и, следовательно, с большей вероятностью прорастут.
Поскольку субальпийские горы Сьерра расположены в таких суровых условиях, то есть почти на пределе роста деревьев, экосистема особенно чувствительна к изменениям в климат. Долгоживущий характер субальпийских видов и их относительная изоляция от цивилизации делают субальпийские экосистемы особенно хорошей системой для изучения изменения климата.
Белокорые сосны и лисохвосты на озере Лоун-Пайн Точная отметка линии деревьев в пределах учитывая, что субальпийский регион, вероятно, колебался вверх и вниз на протяжении всей истории Сьерры. Однако некоторые климатические изменения, происходящие в настоящее время в субальпийских регионах, кажутся беспрецедентными. Peterson et al. пришли к выводу, что прирост базальной площади (т.е. рост) увеличился для всех возрастных классов белой сосны и лесной сосны за 30-летний период, начиная примерно с 1960 года. Millar et al. наблюдали усиление роста белой сосны и ускоренное вторжение в снежные поля белой сосны и западной белой сосны в течение 20 века, особенно с 1980 года. Bunn et al. показали, что недавние темпы роста субальпийских хвойных пород выше, чем темпы роста любого другого периода за последние 1000 лет.
В частности, как субальпийские экосистемы отреагируют на потепление, еще предстоит определить. Один логический (хотя и в значительной степени непроверенный) прогноз состоит в том, что растительные сообщества отступят вверх по склону. Если этот прогноз станет реальностью, это, вероятно, будет означать потерю значительной части субальпийской зоны, которая существует сегодня. Поскольку субальпийская зона является самой высокой зоной на многих горных вершинах, миграция субальпийских гор на более высокие высоты вместо этого приведет к сокращению зоны; так сказать, виды будут вытеснены с горы. В отчете, спонсируемом Калифорнийской энергетической комиссией и Калифорнийским агентством по охране окружающей среды, исследователи смоделировали влияние трех различных сценариев потепления на различные типы растительности в Калифорнии за период 80–100 лет. лет. Они пришли к выводу, что альпийская и субальпийская растительность будет сокращена примерно на 50-80% от ее нынешнего общего покрова.
Загрязнение субальпийских субальпий в Сьерра-Неваде изучалось мало, хотя виды деревьев присутствующие там могут в конечном итоге оказаться чувствительными к определенным атмосферным загрязнителям. Одно исследование в субальпийских горах европейских Альп показало повышенные уровни атмосферного осаждения азота в некоторых местах. Джеффри и сосна пондероза восприимчивы к загрязнению озоном в Сьерра-Неваде, но в основном на более низких высотах. Однако другое исследование, проведенное в Европейских Альпах, продемонстрировало чувствительность местных субальпийских хвойных деревьев к загрязнению озоном
Субальпийская зона около Пика Баннер, Ансель Адамс Дикая природа Изолированность и ограниченное использование субальпийских систем позволяет им оставаться относительно свободными от воздействия рекреационных целей. Суровый климат также делает эти системы устойчивыми к биологическому вторжению и болезням. Большинство экзотических растений в Калифорнии в настоящее время выращиваются на низких высотах, хотя некоторые инвазивные растения могут потенциально достигать субальпийских гор. Если изменение климата действительно нагревает субальпийские регионы, условия там могут стать более благоприятными для таких угроз, как инвазивные виды и болезни.
