Viața în Tundra

Deșerturile, pajiștile, pădurile tropicale, recifele de corali și tundra pot părea destul de diferite, dar toate acestea sunt exemple de biomi. O definiție pentru biom este „o comunitate vie caracterizată prin specii de plante și animale distincte și menținută în condițiile climatice ale regiunii”. Biomii sunt compuși din multe similare ecosisteme (comunitățile de organisme și mediile în care trăiesc).

Un biom se caracterizează prin abiotice (nevieți) factori precum geografia și clima și prin biotic factori (vii) precum speciile de plante și animale.

Viața în orice biom include producători (plante și alte organisme fotosintetice) și consumatori (organisme care își obțin energia de la producători). Acești consumatori pot fi clasificați în continuare ca ierbivore (mâncători de plante), carnivore (consumatori de carne) sau omnivore (hrăniți cu o combinație de animale și plante).

În plus, toate ecosisteme sunt dependente de detritivori (descompunători) - bacterii și alte microorganisme care obțin energie din descompunerea materiei organice.

Fluxul de energie din soare printr-un ecosistem poate fi ilustrat într-un lanț alimentar, cum ar fi acesta generalizat:

extremele

Lanț alimentar generalizat.

Energia se pierde sub formă de căldură la fiecare nivel al unui lanț alimentar, ceea ce înseamnă că numărul de indivizi la fiecare nivel succesiv scade. De exemplu, în cadrul unui lanț alimentar există întotdeauna mai mulți producători decât consumatori primari și mai mulți consumatori primari decât consumatori secundari sau consumatori terțiari. Scăderea energiei disponibile și a dimensiunilor populației într-un lanț alimentar sunt ilustrate de o piramidă energetică (sau ecologică):

Imagine oferită de Wikimedia.

În timp ce lanțurile alimentare sunt un instrument util de predare, simplitatea lor nu surprinde de obicei relațiile complexe dintr-un biom sau faptul că orice organism poate face parte din mai multe lanțuri alimentare. O rețea alimentară, care ilustrează suprapunerea între mai multe lanțuri alimentare, surprinde mai precis fluxul de energie într-un ecosistem.

O rețea alimentară arată suprapunerea între mai multe lanțuri alimentare dintr-un ecosistem.

Organismele vii din orice biom interacționează printr-o varietate de relații. Organismele concurează pentru hrană, apă și alte resurse. Prădătorii își vânează prada. Unele organisme coexistă în relații reciproc avantajoase (simbioză), în timp ce altele dăunează organismelor în beneficiul lor (parazitism). Alții încă beneficiază de o relație care nu ajută și nici nu dăunează celuilalt organism (comensalism).

Biomii (și rețelele lor alimentare) se pot schimba ca urmare a pericolelor naturale sau a activităților umane. Modificările condițiilor de mediu pot limita disponibilitatea resurselor (hrană, apă, spațiu sau adăpost), reducând numărul de organisme care pot supraviețui într-un mediu dat. O schimbare la orice nivel al unei rețele alimentare va avea impact asupra tuturor celorlalte organisme din acea rețea într-un fel. Unele specii sunt considerate specii cheie datorită rolului critic pe care îl joacă în rețeaua trofică a ecosistemului. Exemple de specii cheie includ urși grizzly, stele marine și vidre de mare.

TUNDRĂ

tundră este un biom caracterizat printr-un climat extrem de rece, precipitații reduse, substanțe nutritive slabe și un sezon de creștere scurt. Alte caracteristici includ biodiversitate scăzută, plante simple, drenaj limitat și variații mari ale populației.

Există două tipuri de tundră: arctică și alpină. Tundra arctică este situată în emisfera nordică; tundra alpină este situată la cote înalte pe munți din întreaga lume. Tundra se găsește, de asemenea, într-o măsură limitată, în Antarctica - în special în Peninsula Antarctică.

TUNDRA ARCTICA

Tundra arctică se găsește de-a lungul coastelor nordice ale Americii de Nord, Asiei și Europei, precum și în părți din Groenlanda. Se întinde spre sud până la marginea regiunii taiga (un biom caracterizat prin păduri de conifere). Împărțirea dintre taiga împădurită și tundra fără copaci este cunoscută sub numele de linie de lemn sau linie de copac.

Localizarea tundrei arctice în emisfera nordică. Imagine oferită de Wikimedia.

Tundra este cunoscută pentru condiții reci, cu o temperatură medie de iarnă de -30 grade F (-34 grade C) și o temperatură medie de vară cuprinsă între 37 grade și 54 grade F (3 grade până la 12 grade C). Sezonul de creștere durează de la 50 la 60 de zile. Biomul este, de asemenea, caracterizat de condiții deșertice, cu o medie de șase până la zece inci (15 până la 25 cm) de precipitații anuale, inclusiv topirea zăpezii. Vânturile ating adesea viteze de 48 până la 97 km pe oră.

Un alt semn distinctiv al tundrei este permafrost, un strat de subsol înghețat permanent și materie organică parțial descompusă. Doar primele nouă sau zece centimetri de sol se dezgheță, ducând la formarea mlaștinilor și a iazurilor în fiecare primăvară.

Pene de gheață din permafrost se pot fisura și pot provoca formarea unui teren poligonal. Această imagine ilustrează, de asemenea, formarea iazurilor pe măsură ce zăpada se topește în fiecare primăvară. Fotografie prin amabilitatea S.U.A. Serviciul pentru pești și animale sălbatice.

Tundra și taiga permafrost stochează aproximativ o treime din carbonul legat de sol din lume. Încălzirea temperaturilor arctice din cauza schimbărilor climatice determină dezghețarea permafrostului, eliberând carbonul sub formă de dioxid de carbon (un gaz cu efect de seră). Dioxidul de carbon suplimentar din atmosferă va intensifica încălzirea, ducând la dezghețarea crescută și la eliberarea de și mai mult dioxid de carbon. Această buclă de feedback pozitiv are astfel potențialul de a crește semnificativ rata și efectele schimbărilor climatice.

Aproximativ 1.700 de specii de plante vasculare se găsesc în tundra arctică, inclusiv plante cu flori, arbuști scăzuți, rogi, ierburi și plante hepatice. Lichenii, mușchii și algele sunt, de asemenea, frecvente. În general, plantele de tundră au o creștere redusă, au sisteme radiculare superficiale și sunt capabile să efectueze fotosinteza la temperaturi scăzute și cu intensități luminoase scăzute.

Animalele care se găsesc în tundra arctică includ mamifere erbivore (lemuri, volpi, caribou, iepuri arctici și veverițe), mamifere carnivore (vulpi arctici, lupi și urși polari), pești (cod, pește plat, somon și păstrăv), țânțari insecte, muște, molii, lăcuste și muște negre) și păsări (corbi, bunturi de zăpadă, șoimi, lungi, șarpe, șoproane și pescăruși). Reptilele și amfibienii sunt absenți din cauza temperaturilor extrem de reci. În timp ce multe dintre mamifere au adaptări care le permit să supraviețuiască iernilor lungi reci și să se reproducă și să crească puii rapid în timpul verilor scurte, majoritatea păsărilor și unele mamifere migrează spre sud în timpul iernii. Migrația înseamnă că populațiile arctice sunt în continuu flux.

O rețea alimentară generalizată pentru tundra arctică începe cu diferitele specii de plante (producători). Ierbivorele (consumatori primari), cum ar fi pikele, boii de mosc, caribou, lemingii și iepurii arctici alcătuiesc următorul treapta. Omnivorele și carnivorele (consumatori secundari), cum ar fi vulpile arctice, urșii bruni, lupii arctici și bufnițele înzăpezite, se află deasupra webului. Bacteriile și ciupercile joacă rolul important de descompunere a materiei organice și returnarea substanțelor nutritive în sol pentru reutilizare. Desigur, speciile exacte implicate în acest web variază în funcție de locația geografică.

O rețea alimentară de tundră generalizată. Relațiile exacte și speciile depind de locația geografică.

Natura interconectată a rețelei alimentare înseamnă că, pe măsură ce numărul unei specii crește (sau scade), alte populații se schimbă ca răspuns. Un exemplu de tundră adesea discutat este populația lemming. Lemmingii sunt rozătoare mici care se hrănesc cu plante. Populațiile de lemni fluctuează radical (de la populații mari la aproape dispariție) la intervale regulate. În timp ce oamenii de știință credeau că populațiile de prădători lemming (vulpi, bufnițe, squas și stoats) au fluctuat și ca răspuns la aceste schimbări, există acum dovezi care sugerează că prădătorii înșiși conduc schimbările în populațiile lemming.

Schimbările climatice afectează ecosistemele tundrei în multe feluri. Dezghețarea permafrostului nu numai că eliberează dioxid de carbon, ci duce și la eroziunea de coastă - o problemă în creștere în Alaska, unde satele sunt expuse riscului. Încălzirea înseamnă, de asemenea, că anotimpurile sosesc mai devreme - o schimbare nu numai la temperaturi, ci și la apariția și înflorirea plantelor. Biologii suspectează că o nepotrivire între disponibilitatea plantelor și fătare crește ratele de mortalitate ale vițeilor caribou. În cele din urmă, distribuția speciilor se poate schimba pe măsură ce păsările și alte animale își schimbă gama sau tiparele de migrație ca răspuns la schimbarea temperaturilor.

TUNDRA ANTARCTICĂ

Mult mai puțin extinsă decât tundra arctică, tundra antarctică se găsește în Peninsula Antarctică și în mai multe insule antarctice și subantarctice. Aceste zone au sol stâncos care susține o viață minimă a plantelor: două specii de plante cu flori, mușchi, alge și licheni. Tundra antarctică nu susține mamiferele, dar mamiferele și păsările marine locuiesc în zone din apropierea coastei. Toate speciile din Antarctica și Insulele Antarctice (la sud de 60 de grade latitudine S) sunt protejate de Tratatul privind Antarctica.

LEGĂTURI

Biomii lumii
O prezentare generală a biomurilor și informații despre șase tipuri majore: apă dulce, marină, deșert, pădure, pajiști și tundră.

Biomi și ecosisteme
Informații generale despre biomi și ecosisteme, cu linkuri către pagini despre tundră, taiga, pădure temperată, pădure tropicală tropicală, deșert, pajiști și biomuri oceanice. Acest site poate fi, de asemenea, utilizat cu elevii din clasele superioare.

Geography4Kids: Biosphere
Include pagini despre ecologie, ecosisteme, lanțuri alimentare, populații și biomuri terestre. Potrivit pentru a fi utilizat cu elevii din clasa superioară.

STANDARDE NAȚIONALE DE EDUCARE A ȘTIINȚEI: STANDARDE DE CONȚINUT ȘTIINȚIFIC

Întregul document privind standardele naționale de educație științifică poate fi citit online sau descărcat gratuit de pe site-ul web National Academies Press. Următorul extras a fost preluat din capitolul 6.

Predarea despre biomi (inclusiv tundra) poate îndeplini o mare varietate de concepte și principii fundamentale, inclusiv:

K-4 Știința vieții

Caracteristicile organismelor

  • Organismele au nevoi de bază. De exemplu, animalele au nevoie de aer, apă și hrană; plantele necesită aer, apă, substanțe nutritive și lumină. Organismele pot supraviețui numai în medii în care nevoile lor pot fi satisfăcute. Lumea are multe medii diferite și medii distincte susțin viața diferitelor tipuri de organisme.

Organisme și mediile lor

  • Toate animalele depind de plante. Unele animale mănâncă plante pentru hrană. Alte animale mănâncă animale care mănâncă plantele.
  • Modelele de comportament ale unui organism sunt legate de natura mediului respectiv, incluzând tipurile și numărul altor organisme prezente, disponibilitatea hranei și a resurselor și caracteristicile fizice ale mediului. Când mediul se schimbă, unele plante și animale supraviețuiesc și se reproduc, iar altele mor sau se mută în locații noi.
  • Toate organismele provoacă schimbări în mediul în care trăiesc. Unele dintre aceste modificări sunt dăunătoare organismului sau altor organisme, în timp ce altele sunt benefice.
  • Oamenii depind de mediul lor natural și construit. Oamenii schimbă mediul în moduri care pot fi fie benefice, fie dăunătoare pentru ei înșiși și pentru alte organisme.

Știința K-4 în perspective personale și sociale

Schimbări în medii

  • Mediile sunt spațiul, condițiile și factorii care afectează capacitatea individului și a populației de a supraviețui și calitatea vieții lor.
  • Schimbările în medii pot fi naturale sau influențate de oameni. Unele schimbări sunt bune, altele sunt rele, iar altele nu sunt nici bune, nici rele. Poluarea este o schimbare a mediului care poate afecta sănătatea, supraviețuirea sau activitățile organismelor, inclusiv ale oamenilor.
  • Unele schimbări de mediu au loc lent, iar altele au loc rapid. Elevii ar trebui să înțeleagă diferitele consecințe ale schimbării mediilor în trepte mici pe perioade lungi, în comparație cu schimbarea mediilor în trepte mari pe perioade scurte.

5-8 Știința vieții

Populații și ecosisteme

5-8 Știința în perspective personale și sociale

Populații, resurse și medii

  • Atunci când o zonă devine supra-populată, mediul va deveni degradat din cauza utilizării sporite a resurselor.
  • Cauzele degradării mediului și epuizarea resurselor variază de la o regiune la alta și de la o țară la alta.

  • Procesele interne și externe ale sistemului pământesc provoacă pericole naturale, evenimente care schimbă sau distrug habitatele umane și sălbatice, deteriorează proprietățile și dăunează sau ucid oamenii. Pericolele naturale includ cutremure, alunecări de teren, incendii, erupții vulcanice, inundații, furtuni și chiar posibile efecte ale asteroizilor.
  • Activitățile umane pot induce, de asemenea, pericole prin achiziția de resurse, creșterea urbană, deciziile privind utilizarea terenurilor și eliminarea deșeurilor. Astfel de activități pot accelera multe schimbări naturale.

Acest articol a fost scris de Jessica Fries-Gaither. Pentru mai multe informații, consultați pagina Contributori. Trimiteți un e-mail lui Kimberly Lightle, investigator principal, cu orice întrebări despre conținutul acestui site.