Полосатые растительные узоры в засушливых ландшафтах: механизмы формирования и экологическое значение.

Введение

Топографические линии растительности, формирующиеся в результате неравномерного поглощения осадков.

Тигровый куст, или brousse tigrée на французском языке, – это узорчатое растительное сообщество и почвенный покров, состоящий из чередующихся полос деревьев, кустарников или травы, разделенных обнаженной почвой или низкорослой травянистой растительностью, которые приблизительно параллельны линиям равных высот (контурам). Эти образования встречаются на пологих склонах в засушливых и полузасушливых регионах, таких как Австралия, Сахель в Западной Африке и Северная Америка. Благодаря естественной способности аккумулировать воду, многие виды, характерные для тигрового куста, обычно встречаются только в районах с более обильными осадками.

Формирование

Альтернативная модель возникает в результате взаимодействия гидрологических, экологических и эрозионных процессов. В регионах, где встречается тигровый куст, рост растений ограничен недостатком воды, а дефицит осадков препятствует покрытию растительностью всей территории. Вместо этого деревья и кустарники могут укореняться, либо используя боковые запасы влаги в почве, либо отправляя корни в более глубокие, влажные слои. Благодаря сочетанию растительного опада, корневых макропор и повышенной шероховатости поверхности, инфильтрация воды в почву вокруг основания этих растений усиливается. Поверхностный сток, достигающий этих растений, с большей вероятностью превратится в просачивание и проникнет в почву. В отличие от этого, области между более крупными растениями содержат большую долю оголенной почвы и травянистой растительности. И оголенная почва с ее более гладкой поверхностью и почвенной коркой, и травянистые растения с меньшим количеством макропор препятствуют инфильтрации. Это приводит к тому, что большая часть осадков, выпадающих в межрастительных пространствах, стекает вниз по склону и проникает в почву под более крупными растениями. Более крупные растения, по сути, собирают дождевую воду с земли, расположенной выше по склону. Хотя эти растительные структуры могут казаться очень стабильными во времени, формирование такой структуры требует определенных климатических условий. Например, уменьшение количества осадков может вызвать формирование рисунка на ранее однородной растительности в течение нескольких десятилетий. В верхней части склона будет проникать больше воды, чем в нижней. Это способствует укоренению и росту растений в верхней части склона и гибели растений в нижней части. Различия в росте и гибели растений в полосе растительности приводят к постепенному смещению полосы вверх по склону. Тигровый куст никогда не развивается на умеренных или крутых склонах, поскольку в этих случаях поверхностный сток концентрируется в узких ручейках или бороздах, а не течет по поверхности сплошным потоком. Сплошной поток распределяет воду более равномерно по склону, позволяя сформироваться непрерывной полосе растительности. Точная роль и значимость различных процессов до сих пор являются предметом исследований, особенно в области физики, начиная с 1990-х годов.

The alternating pattern arises from the interplay of hydrological, ecological, and erosional phenomena. In the regions where tiger bush is present, plant growth is water limited the shortage of rainfall prevents vegetation from covering the entire landscape. Instead, trees and shrubs are able to establish by either tapping soil moisture reserves laterally or by sending roots to deeper, wetter soil depths. By a combination of plant litter, root macropores, and increased surface roughness, infiltration into the soil around the base of these plants is enhanced. Surface runoff arriving at these plants will thus likely to become run on, and infiltrate into the soil. By contrast, the areas between these larger plants contain a greater portion of bare ground and herbaceous plants. Both bare soil, with its smoother surface and soil crusts, and herbaceous plants, with fewer macropores, inhibit infiltration. This causes much of the rainfall that falls in the inter canopy areas to flow downslope, and infiltrate beneath the larger plants. The larger plants are in effect harvesting rainfall from the ground immediately up slope. Although these vegetation patterns may seem very stable through time, such patterning requires specific climatic conditions. For instance, a decrease in rainfall is able to trigger patterning in formerly homogeneous vegetation within a few decades. More water will infiltrate at the up slope edge of the canopies than down slope. This favours the establishment and growth of plants at the up slope edge, and mortality of those down slope. Differences in growth and mortality across the vegetation band result in the band moving gradually upslope. Tiger bush never develops on moderate to steep slopes, because in these cases surface runoff concentrates into narrow threads or rills instead of flowing over the surface as sheet flow. Sheet flow distributes water more evenly across a hillslope, allowing a continuous vegetation band to form. The exact roles and importance of the different phenomena is still the subject of research, especially of research in physics since the 1990s.

Использование и сохранение

Древесные растения, составляющие тигровый кустарник, используются для дров и как источник листвы для травоядных. Значительная потеря тигрового кустарника в окрестностях Ниамея, Нигер, в настоящее время угрожает местным популяциям жирафов. В соседнем Буркина-Фасо наблюдается также сокращение площади растительности тигрового кустарника.

Научные исследования

Впервые этот узор был описан в 1950 году в Британском Сомалиленде У.А. Макфадиеном. Термин "тигровый кустарник" впервые был введен Альбертом Клосом Арседуком в 1956 году.