Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Шөл ортасының тірі және тірі емес компоненттерінің өзара әрекеттесуін зерттеу.
The study of interactions between both biotic and abiotic components of desert environments
Шөл экологиясы – шөл ортасының тірі және тірі емес компоненттерінің өзара әрекеттесуін зерттейтін ғылым. Шөлдік экожүйе организмдер арасындағы өзара қарым-қатынастар, олар тіршілік ететін климат және ортаға әсер ететін басқа да тірі емес факторлармен анықталады. Шөлдер – әдетте жылы температурамен байланысты құрғақ аймақтар, бірақ суық шөлдер де кездеседі. Шөлдер барлық континенттерде табылса, ең ірі шөлдер Антарктидада, Арктикада, Солтүстік Африкада және Таяу Шығыста орналасқан.
Desert ecology is the study of interactions between both biotic and abiotic components of desert environments. A desert ecosystem is defined by interactions between organisms, the climate in which they live, and any other non living influences on the habitat. Deserts are arid regions that are generally associated with warm temperatures; however, cold deserts also exist. Deserts can be found in every continent, with the largest deserts located in Antarctica, the Arctic, Northern Africa, and the Middle East.
Климат
Шөлдер температура мен ауа райының кең диапазонына ие және төрт түрге бөлінеді: ыстық, жартылай құрғақ, жағалау және суық. Ыстық шөлдерде жыл бойы жылы температура және жылдық жауын-шашынның аз мөлшері болады. Ыстық шөлдердегі ылғалдылықтың төмен деңгейі күндізгі температураның жоғарылауына және түнгі уақытта жылудың көп жоғалуына себеп болады. Ыстық шөлдердегі орташа жылдық температура шамамен 20-25°C құрайды, бірақ ауа райының экстремалды жағдайлары температураны 18-49°C аралығына дейін өзгерткені мүмкін. Әдетте жаңбыр жауады, содан кейін ұзақ құрғақшылық кезеңі басталады. Жартылай құрғақ шөлдер ыстық шөлдерге ұқсас жағдайларға тап болады, алайда ең жоғары және ең төменгі температуралар аздап экстремалды болады және әдетте 10-38°C аралығында өзгереді. Жағалау шөлдері ыстық және жартылай құрғақ шөлдерге қарағанда салқын, орташа жазғы температурасы 13-24°C аралығында болады. Олар сонымен қатар жауын-шашынның жоғары мөлшерімен де сипатталады. Суық шөлдер температура жағынан жағалау шөлдеріне ұқсас, бірақ қар түрінде жылдық жауын-шашынның көбірек мөлшерін алады. Шөлдер ең алдымен құрғақ климатымен ерекшеленеді, бұл көбінесе оларды қоршаған географиялық жағдайлардың нәтижесі болып табылады. Мысалы, жаңбырды тоқтатып тұратын тау тізбектері мен мұхиттардан алыс болу – бұл шөлдің құрғақтығына ықпал ететін екі географиялық фактор. Жаңбырды тоқтатып тұратын таулар «жаңбыр көлеңкесін» құрайды. Ауа көтеріліп, салқындағанда оның салыстырмалы ылғалдылығы артады және ылғалдың бір бөлігі немесе көп бөлігі жаңбыр түрінде жауады, ал тау тізбегінің екінші жағында жауын-шашын пайда болуы үшін су буының аз немесе мүлдем қалмауы мүмкін. Шөлдер Жердің құрлық бетінің бес бөлігінің бірін алып жатыр және екі белдеуде орналасқан: оңтүстік және солтүстік жарты шарларда 15° және 35° ендік аралығында. Бұл белдеулер тропиктік аймақтардың барлық жерлерінде байқалатын жоғары күн сәулесінің қарқындылығымен және Хэдли мен Ферелл атмосфералық айналым жасушаларының төмен түсетін тармақтарымен әкелінетін құрғақ ауамен байланысты. Құрғақ желдер осы аймақтарда ылғалдықтың аз болуын қамтамасыз етеді, сонымен қатар кез келген суды булануға бейімдейді. Көптеген шөлдік экожүйелер радиация немесе температура деңгейінен емес, қол жетімді су деңгейімен шектеледі. Бұл экожүйелердегі су ағыны энергия ағынына ұқсас деп қарастырылады; шындығында, шөлдік экожүйелер мен экологияны зерттегенде су мен энергия ағынын бірге қарау көбінесе пайдалы. Шөлдердегі судың болуына еріген шөгінділер де кедергі келтіруі мүмкін. Шаң бұлттары көбінесе желді, құрғақ климаттарда пайда болады. Ғалымдар бұрын шөлдегі шаң бұлттары жауын-шашынды күшейтеді деп болжаған, бірақ соңғы зерттеулер атмосферадан ылғалды сіңіру арқылы осы құбылыстың жауын-шашынды тежейтінін көрсетті. Атмосфералық ылғалды сіңіру оң кері байланыс цикліне әкеледі, бұл одан әрі шөлейттенуге ұшыратады.
Deserts experience a wide range of temperatures and weather conditions, and can be classified into four types: hot, semiarid, coastal, and cold. Hot deserts experience warm temperatures year round, and low annual precipitation. Low levels of humidity in hot deserts contribute to high daytime temperatures, and extensive night time heat loss. The average annual temperature in hot deserts is approximately 20 to 25 °C, however, extreme weather conditions can lead to temperatures ranging from 18 to 49 °C. Rainfall generally occurs, followed by long periods of dryness. Semiarid deserts experience similar conditions to hot deserts, however, the maximum and minimum temperatures tend to be less extreme, and generally range from 10 to 38 °C. Coastal deserts are cooler than hot and semiarid deserts, with average summer temperatures ranging between 13 and 24 °C. They also feature higher total rainfall values. Cold deserts are similar in temperature to coastal deserts, however, they receive more annual precipitation in the form of snowfall. Deserts are most notable for their dry climates; usually a result from their surrounding geography. For example, rain blocking mountain ranges, and distance from oceans are two geographic features that contribute to desert aridity. Rain blocking mountain ranges create Rain Shadows. As air rises and cools, its relative humidity increases and some or most moisture rains out, leaving little to no water vapor to form precipitation on the other side of the mountain range. Deserts occupy one fifth of the Earth's land surface and occur in two belts: between 15° and 35° latitude in both the southern and northern hemispheres. These bands are associated with the high solar intensities that all areas in the tropics receive, and with the dry air brought down by the descending arms of both the Hadley and Ferell atmospheric circulation cells. Dry winds hold little moisture for these areas, and also tend to evaporate any water present. Many desert ecosystems are limited by available water levels, rather than rates of radiation or temperature. Water flow in these ecosystems can be thought of as similar to energy flow; in fact, it is often useful to look at water and energy flow together when studying desert ecosystems and ecology. Water availability in deserts may also be hindered by loose sediments. Dust clouds commonly form in windy, arid climates. Scientists have previously theorised that desert dust clouds would enhance rainfall, however, some more recent studies have shown that precipitation is actually inhibited by this phenomenon by absorbing moisture from the atmosphere. This absorption of atmospheric moisture can result in a positive feedback loop, which leads to further desertification.
Бейнелеу
Шөлді ландшафттарда оазистер, жартастар, құм төбелері және таулар сияқты геологиялық ерекшеліктер көптеп кездеседі. Құм төбелері – желдің шөгінділерді үйіндіге жинауынан пайда болатын құрылымдар. Шөлдегі құм төбелері көбінесе жел бағытына қатысты бағыттары бойынша жіктеледі. Ең танымал құм төбелерінің бірі – жел бағытына көлденең қырлы құм төбелері. Көптеген құм төбелері белсенді болып саналады, яғни желдің әсерінен уақыт өте қозғалып, өзгеріп отыруы мүмкін. Дегенмен, кейбір құм төбелері өсімдіктер немесе жер бедерімен бекітіліп, қозғалмай тұрады. Кейбір құм төбелері «жабысқақ» деп те аталады. Мұндай құм төбелері құмның жеке-жеке түйіршіктері бір-бірімен цементтелген кезде пайда болады. Жабысқақ құм төбелері еркін құм төбелеріне қарағанда тұрақтырақ және желдің әсеріне төзімдірек болады. Бархан және Сейф құм төбелері – шөлдердегі ең көп таралған құм төбелерінің қатарында. Бархан құм төбелері желдің бір бағытта үнемі соғуынан пайда болады және құм төбесінің үстінде ай тәрізді пішінге ие. Сейф құм төбелері ұзын және тар, өткір қырлы болып келеді және көбінесе Сахара шөлінде кездеседі. Шөлдік ортадағы геологиялық ерекшеліктерді талдау аймақтың геологиялық тарихы туралы көп мәлімет береді. Тау жыныстарының жиналу орындарын байқау және анықтау арқылы геологтар шөлдің пайда болу кезінде болған оқиғалардың тізбегін түсіндіре алады. Мысалы, Намиб шөлінің жер бетіндегі геологиясы бойынша жүргізілген зерттеулер геологтарға осы аймақтағы тастардың жасы мен ерекшеліктеріне сүйене отырып, Куйсеб өзенінің ежелгі қозғалыстарын түсіндіруге мүмкіндік берді.
Desert landscapes can contain a wide variety of geological features, such as oases, rock outcrops, dunes, and mountains. Dunes are structures formed by wind moving sediments into mounds. Desert dunes are generally classified based on their orientation relative to wind directly. Possibly the most recognizable dune type are transverse dunes, characterized by crests transverse to the wind direction. Many dunes are considered to be active, meaning that they can travel and change over time due to the influence of the wind. However, some dunes can be anchored in place by vegetation or topography, preventing their movement. Some dunes may also be referred to as sticky. These types of dunes occur when individual grains of sand become cemented together. Sticky dunes tend to be more stable, and resistant to wind reworking than loose dunes. Barchan, and Seif dunes are among the most common of desert dunes. Barchan dunes are formed as winds continuously blow in the same direction, and are characterized by a crescent shape atop the dune. Seif dunes are long and narrow, featuring a sharp crest, and are more common in the Sahara Desert. Analysis of geological features in desert environments can reveal a lot about the geologic history of the area. Through observation and identification of rock deposits, geologists are able to interpret the order of events that occurred during desert formation. For example, research conducted on the surface geology of the Namib Desert allowed geologists to interpret ancient movements of the Kuiseb River based on rock ages and features identified in the area.
Жануарлар
Шөлдер өсімдіктер мен жануарлардың алуан түрлі қоғамдастықтарын қамтамасыз етеді, олар экстремалды температуралар мен құрғақ жағдайларға төзімділік дамытып, олардан қашудың жолдарын тапқан. Мысалы, шөлді далалар айналасындағы экожүйелерге қарағанда ылғалдырақ және сәл салқын болады. Көптеген жануарлар айналасындағы өсімдіктерді жеп энергия алады, бірақ шөл өсімдіктерін организмдерге жеу әлдеқайда қиын. Осыған байланысты, көптеген шағын шөл сүтқоректілері күндізгі уақытта ыстықтан сақтану үшін жер астындағы қуыстарда тіршілік етеді, түнде ғана белсенді болады. Бұл қуыстар сүтқоректілер үшін қолайлы температураны сақтап, қызып кету мен сусызданудың алдын алады. Шөлдік экология құрғақ, сілтілі топырақтармен, жалпы өнімнің төмендігімен және шөпқоректілер мен етқоректілердің мүмкіндіктерге қарай тамақтану әдеттерімен сипатталады. Басқа организмдердің тіршілік ету стратегиялары физиологиялық негізде құрылған. Мұндай стратегияларға күтілетін құрғақшылық маусымынан бұрын өмірлік циклді аяқтау және арнайы органдардың көмегімен суды жинақтау жатады. Шөлді климат эндотермиялық организмдерге ерекше талаптар қояды. Дегенмен, эндотермиялық организмдер суды сақтауға көмектесетін механизмдерге бейімделген, мысалы, құрғақшылыққа жиі ұшырайтын шөлдік экожүйелерде. Сыртқы температура дене температурасынан төмен болған жағдайда, көптеген эндотермдер жылу өндірісі мен жылу жоғалуын теңдестіріп, жайлы температураны сақтай алады. Алайда, ауа мен жер температурасы дене температурасынан жоғары болатын шөлдерде эндотермдер осы ортада сіңірілетін жылудың көп мөлшерін таратуға қабілетті болуы керек. Шөлдегі эндотермдер экстремалды жағдайларға төтеп беру үшін қашу, гомеостазды жеңілдету және арнайы бейімделулер арқылы бейімделген. Мысалы, кенгуру егесіктейтін кеміргіштер күндіз жер астындағы салқын қуыстарда болады, ал түнде тамақ іздеу үшін шығады. Құстар жерде тіршілік ететін эндотермдерге қарағанда әлдеқайда жылдамды, сондықтан олар су көздері арасында ұшып, жылудан туындаған сусызданудан аулақ бола алады. Қызып кетудің алдын алу үшін көптеген шөл сүтқоректілерінің дене температурасы шөлдік емес сүтқоректілерге қарағанда жоғарырақ болады. Мысалы, түйелердің дене температурасы әдеттегі шөл ауа температурасына тең болуы мүмкін. Бұл бейімделу түйелерге ұзақ уақыт бойы көп мөлшерде суды сақтауға мүмкіндік береді. Шөл сүтқоректілерінің жоғары дене температурасының басқа мысалдарына күндізгі антилопалар, жер қазығы және орикс жатады. Кейбір шөлдік эндотермдер сусызданумен күресу үшін өте нақты және ерекше қасиеттерді дамытқан. Еркек құмқұйрықтардың арнайы қауырсындары бар, олар суды ұстап, тасымалдай алады. Бұл құмқұйрықтарға әлі су көздеріне ұшып бара алмайтын балапандарына су беруге мүмкіндік береді.
Deserts support diverse communities of plant and animals that have evolved resistance, and circumventing methods of extreme temperatures and arid conditions. For example, desert grasslands are more humid and slightly cooler than its surrounding ecosystems. Many animals obtain energy by eating the surrounding vegetation, however, desert plants are much more difficult for organisms to consume. To avoid intense temperatures, the majority of small desert mammals are nocturnal, living in burrows to avoid the intense desert sun during the daytime. These burrows prevent overheating and dehydration as they maintain an optimal temperature for the mammal. Desert ecology is characterized by dry, alkaline soils, low net production and opportunistic feeding patterns by herbivores and carnivores. Other organisms' survival tactics are physiologically based. Such tactics include the completion of life cycles ahead of anticipated drought seasons, and storing water with the help of specialized organs. Desert climates are particularly demanding on endothermic organisms. However, endothermic organisms have adapted mechanisms to aid in water retention in habitats such as desert ecosystems which are commonly affected by drought. In environments where the external temperature is less than their body temperature, most endotherms are able to balance heat production and heat loss to maintain a comfortable temperature. However, in deserts where air and ground temperatures exceed body temperature, endotherms must be able to dissipate the large amounts of heat being absorbed in these environments. In order to cope with extreme conditions, desert endotherms have adapted through the means of avoidance, relaxation of homeostasis, and specializations. Nocturnal desert rodents, like the kangaroo rat, will spend the daytime in cool burrows deep underground, and emerge at night to seek food. Birds are much more mobile than ground dwelling endotherms, and can therefore avoid heat induced dehydration by flying between water sources. To prevent overheating, the body temperatures of many desert mammals have adapted to be much higher than non desert mammals. Camels, for example, can maintain body temperatures that are about equal to typical desert air temperatures. This adaptations allows camels to retain large amounts of water for extended periods of time. Other examples of higher body temperature in desert mammals include the diurnal antelope ground squirrel, and the oryx. Certain desert endotherms have evolved very specific and unique characteristics to combat dehydration. Male sandgrouse have specialized belly feathers that are able to trap and carry water. This allows the sandgrouse to provide a source of hydration for their chicks, who do not yet have the ability to fly to water sources themselves.
Өсімдіктер
Шөлдердің климаты қатал болғанымен, кейбір өсімдіктер өсуге қабілетті. Құрғақ шөлдерде тіршілік ететін өсімдіктер ксерофиттер деп аталады, яғни олар ұзақ құрғақшылыққа төтеп бере алады. Мұндай өсімдіктер күндіз жапырақ саңылауларын (стоматаларын) жауып, түнде қайта ашады. Түнде температура төмендеп, өсімдіктер судың аз жоғалуын қамтамасыз етеді және фотосинтез үшін көмірқышқыл газын көп мөлшерде сіңіреді. Ксерофиттердің бейімделу қасиеттеріне ыстыққа және судың жоғалуына төзімділік, су сақтау қабілетінің жоғарылауы және жапырақтардың беттік ауданының азаюы жатады. Шөл өсімдіктерінің ең көп таралған отбасыларының бірі – кактустар, олар шөп жеушілерден қорғану үшін өткір тікендермен немесе қылшықтармен жабылған. Кейбір кактустардың, мысалы, «қарт кісінің кактусының» қылшықтары күн сәулесін шағылыстыра алады. Кейбір ксерофиттер, мысалы, олеандр, ыстық, құрғақ шөл желдерінен қорғану үшін ойыс стоматаларға ие, бұл жапырақтардың суды тиімдірек сақтауына мүмкіндік береді. Окотилло сияқты ксерофиттерде де ерекше бейімделушілік байқалады, олар «жылдың көп бөлігінде жапырақсыз болып, артық судың жоғалуын болдырмайды». Сондай-ақ, фреатофиттер деп аталатын өсімдіктер бар, олар шөлдің қатал жағдайларына бейімделу үшін өте ұзын тамыр жүйесін дамытқан, олардың кейбіреулері 80 футқа дейін жетеді; бұл өсімдікке сумен қамтамасыз ететін жер асты суына жету үшін қажет.
Although deserts have severe climates, some plants still manage to grow. Plants that can survive in arid deserts are called xerophytes, meaning they are able to survive long dry periods. Such plants may close their stomata during the daytime and open them again at night. During the night, temperatures are much cooler, and plants will experience less water loss, and intake larger amounts of carbon dioxide for photosynthesis. Adaptations in xerophytes include resistance to heat and water loss, increased water storage capabilities, and reduced surface area of leaves. One of the most common families of desert plants are the cacti, which are covered in sharp spines or bristles for defence against herbivory. The bristles on certain cacti also have the ability to reflect sunlight, such as those of the old man cactus. Certain xerophytes, like oleander, feature stomata that are recessed as a form of protection against hot, dry desert winds, which allows the leaves to retain water more effectively. Another unique adaptation can be found in xerophytes like ocotillo, which are "leafless during most of the year, thereby avoiding excessive water loss". There are also plants called phreatophytes which have adapted to the harsh desert conditions by developing extremely long root systems, some of which are 80 ft. long; to reach the water table which ensures a water supply to the plant.
Барлау және зерттеу
Көптеген шөлді аймақтардың қатал климаты осы экожүйелерді зерттеуде маңызды кедергі болып табылады. Тіршілік ету үшін ерекше бейімделуді талап ететін ортада, зерттеушілерге мұндай аймақтардың экологиясын зерттеу үшін ұзақ уақыт жұмсау қиын, тіпті мүмкін емес болуы мүмкін. Шөл климатының тудырған шектеулерін жеңу үшін кейбір ғалымдар қашықтан сезіктеу және робот техникасы саласындағы технологиялық жетістіктерді пайдаланды. 1997 жылы жүргізілген бір тәжірибеде, "Номад" деп аталған арнайы робот Атакама шөлінің бір бөлігімен саяхаттады. Бұл экспедиция барысында "Номад" 200 километрден астам қашықтықты жүріп өтті және зерттеушілерге өзінің жолындағы нысандардың көптеген суреттерін ұсынды. 2004 жылы өткізілген тағы бір эксперимент, "Біріккен Араб Әмірліктерінің бірыңғай аэрозольдік тәжірибесі" аталды, онда зерттеушілер спутниктер мен компьютерлік модельдерді шығарындыларды және олардың Арабия шөлінің климатына тигізетін әсерін зерттеу үшін қолданды.
The harsh climate of most desert regions is a major obstacle in conducting research into these ecosystems. In the environments requiring special adaptations to survive, it is often difficult or even impossible for researchers to spend extended periods of time investigating the ecology of such regions. To overcome the limitations imposed by desert climates, some scientists have used technological advancements in the area of remote sensing and robotics. One such experiment, conducted in 1997, had a specialized robot named Nomad travel through a portion of the Atacama Desert. During this expedition, Nomad travelled over 200 kilometers and provided the researchers with many photographs of sites visited along its path. In another experiment in 2004, named the United Arab Emirates Unified Aerosol Experiment, researchers used satellites and computer models to study emissions and their effect on the climate in the Arabian Desert.