Wewnątrz dziwnego małego świata mikroklimatów

Aug 11 2020
Pojedyncza łodyga kukurydzy może stworzyć własny mikroklimat. Ale czym jest mikroklimat i dlaczego w ogóle mają znaczenie?
Nawet łodygi kukurydzy rosnące na pustyni w Arizonie tworzą własny mikroklimat. Temperatura w starannie wypoziomowanych rzędach nawadniania u podstawy tej kukurydzy jest niższa niż temperatura zewnętrzna. Fotografia Dusty Pixel / Getty Images

Jeśli pogoda jest Twoim nastrojem, klimat jest Twoją osobowością. To analogia, której niektórzy naukowcy używają, aby wyjaśnić różnicę między dwoma często mylonymi słowami.

Innymi słowy, pogoda jest krótkoterminowa. Jest to stan atmosfery w określonym obszarze w ograniczonym okresie (pomyśl w minutach, godzinach, dniach lub tygodniach). Tymczasem klimat opisuje długoterminowe średnie trendy pogodowe.

A jeśli interesuje Cię to drugie, lepiej poznaj geografię: nasz globalny klimat składa się z mniejszych stref klimatycznych . Rozbij je, a znajdziesz lokalne odmiany w niemal każdej możliwej skali.

To prowadzi nas do mikroklimatu, niesamowitego tematu o szerokich zastosowaniach w rolnictwie, ochronie, zarządzaniu dziką przyrodą i planowaniu miast .

Rozmiar ma znaczenie

Klimat przypomina trochę tkane gobeliny. Bez wątpienia ważny jest ogólny obraz. Ale tak samo jak wszystkie pozornie drobne szczegóły znalezione w większej całości.

Tommaso Jucker jest naukowcem zajmującym się środowiskiem na Uniwersytecie w Bristolu. W e-mailu Jucker powiedział, że zdefiniowałby termin mikroklimat jako „zestaw warunków klimatycznych (temperatura, opady, wilgotność, promieniowanie słoneczne) mierzonych w lokalnych obszarach, zwykle blisko ziemi i w skali przestrzennej, które są bezpośrednio związane z procesami ekologicznymi ”.

Porozmawiamy o tym ostatnim kawałku za minutę. Ale najpierw należy omówić inne kryteria. Według niektórych badaczy mikroklimat - z definicji - musi różnić się od większego obszaru, który go otacza.

Lasy dostarczają nam świetnych przykładów. „Klimat przy ziemi w tropikalnym lesie deszczowym znacznie różni się od klimatu panującego na wysokości 50 metrów [164 stóp]” - mówi w e-mailu ekolog z University of Montana Solomon Dobrowski . „Ten pionowy gradient pośród innych czynników pozwala na zdumiewającą różnorodność biologiczną, jaką obserwujemy w tropikach”.

Podobnie naukowcy zaobserwowali, że częściowe zaćmienie słońca w 2015 r. Spowodowało, że temperatura powietrza na łące w Europie Wschodniej zmieniła się bardziej dramatycznie niż w pobliskim lesie. Dzieje się tak, ponieważ drzewa zapewniają nie tylko cień, ale ich liście odbijają również promieniowanie słoneczne. Jednocześnie lasy mają tendencję do zmniejszania prędkości wiatru.

Wszystkie te czynniki sumują się. Przegląd 98 zalesionych miejsc na pięciu kontynentach z 2019 r. Wykazał, że lasy są średnio o 7,2 stopni Fahrenheita (4 stopnie Celsjusza) chłodniejsze niż obszary poza nimi.

Teraz, jeśli nienawidzisz zimna, nie martw się; istnieje przytulny wyjątek od reguły. Według tego samego badania lasy są zwykle o 1,8 stopnia Fahrenheita (1 stopień Celsjusza) cieplejsze niż środowisko zewnętrzne w okresie zimowym. Całkiem fajne.

To zdjęcie gór Santa Monica w Kalifornii pokazuje, jak północne zbocze (po lewej) może być pokryte biało kwitnącym ceanothusem (Ceanothus crassifolius), podczas gdy południowe zbocze (po prawej) jest znacznie mniej pokryte całkowicie inna roślina.

Życie robaka

Kiedy mikroklimat przestaje być, no cóż, mikro? Innymi słowy, czy istnieje maksymalny rozmiar, o którym powinniśmy pamiętać, omawiając je?

Zależy, kogo zapytasz. „Jeśli chodzi o skalę poziomą, niektórzy zdefiniowali„ mikroklimat ”jako wszystko, co ma mniej niż 100 metrów [328 stóp] zasięgu” - mówi Jucker. „Osobiście jestem mniej nakazowy w tej sprawie”.

Zamiast tego mówi, że „skala, w jakiej chcemy mierzyć [określony] mikroklimat” powinna być „podyktowana” pytaniami, na które próbujemy odpowiedzieć.

„Jeśli chcę wiedzieć, jak temperatura wpływa na fotosyntezę liścia, powinienem mierzyć temperaturę w skali centymetrowej” - wyjaśnia Jucker. „Jeśli chcę wiedzieć, czy i jak temperatura wpływa na preferencje siedliskowe dużego, mobilnego ssaka, prawdopodobnie lepiej byłoby uchwycić zmiany temperatury na [dziesiątkach do setek] metrów”.

Na przykład samotne rośliny mają moc generowania drobnych mikroklimatów. Wystarczy zapytać Petera Blankena , profesora geografii na University of Colorado w Boulder i współautora książki „ Mikroklimat i klimat lokalny ” z 2016 roku .

„Pojedyncza łodyga kukurydzy może stworzyć swój własny mikroklimat poprzez zacienienie i zmiany właściwości gleby w bezpośrednim sąsiedztwie łodygi” - mówi Blanken w e-mailu. „W przypadku pola kukurydzy wytworzony mikroklimat byłby znacznie większy i obejmowałby całe pole” - mówi Blanken w e-mailu.

Wiele organizmów żyje w najtrudniejszych mikroklimatach, jakie można sobie wyobrazić.

Weź mszyce , przędziorków i owady liściaste. Wszystkie te stworzenia są karłowate przez liście roślin, którymi się żywią. A każdy liść ma swój własny mikroklimat. Obserwacje pokazują, że mszyce szukają chłodniejszych liści, podczas gdy inne bezkręgowce wolą ciepłe.

Ponieważ żadne z tych zwierząt nie jest w stanie wytworzyć własnego ciepła ciała, mikroklimat liści ma decydujący wpływ na ich samopoczucie.

Efekt miejskiej wyspy ciepła jest dobrym przykładem działania mikroklimatu.

Mikroklimaty na wielką skalę

Nie jest tajemnicą, że nasza planeta przechodzi trudne chwile na poziomie makro. Globalna temperatura rośnie ; dziewięć z dziesięciu najgorętszych lat odnotowanych w historii miało miejsce od 2005 roku. Według ostatnich szacunków około 1 miliona gatunków na całym świecie jest zagrożonych wyginięciem z powodu działalności człowieka.

„Jednym z głównych pytań, na które obecnie próbują odpowiedzieć ekolodzy i naukowcy zajmujący się ochroną środowiska, jest to, w jaki sposób poszczególne gatunki i całe ekosystemy zareagują na szybką zmianę klimatu i utratę siedlisk” - mówi Jucker. „... Dla mnie [mikroklimaty są] kluczowym elementem tych badań - jeśli nie mierzymy i nie rozumiemy klimatu w odpowiedniej skali, to przewidywanie, jak zmieni się sytuacja w przyszłości, staje się znacznie trudniejsze”.

Deweloperzy od dawna rozumieją wpływ klimatu na małą skalę na nasze codzienne życie. Miejskie wyspy ciepła to miasta, w których temperatury są wyższe niż sąsiednie obszary wiejskie.

Rośliny wydzielają opary, które mogą łagodzić lokalny klimat. Jednak w miastach często brakuje naturalnej zieleni. Co gorsza, wiele naszych dróg i budynków ma zły nawyk pochłaniania lub ponownego emitowania ciepła słonecznego. Emisje pojazdów nie do końca pomagają w tej sytuacji.

Jednak to nie tak, że Boston czy Pekin są monolitami termicznymi. Czasami udokumentowane temperatury w jednym mieście różnią się od 15 do 20 stopni Fahrenheita (8,3 do 11,1 stopni Celsjusza).

Tu właśnie wkraczają parki metra i miejskie drzewa. Mają przyjemny wpływ na chłodzenie pobliskich dzielnic. „Kilka miast na całym świecie opracowało programy mające na celu zwiększenie miejskich terenów zielonych” - mówi Blanken. "Wykazano, że programy sadzenia drzew i programy zielonych dachów obniżają temperatury powierzchni, zmniejszają zanieczyszczenie powietrza i zmniejszają spływ wód powierzchniowych (miejskie powodzie gwałtowne) na obszarach miejskich."

TERAZ TO CIEKAWE

Pająki z mchu świerkowo-jodłowego są odpowiednio nazwane. Zależą od bardzo specyficznego mikroklimatu: te zagrożone wyginięciem ptaszniki północnoamerykańskie żyją pod wilgotnymi matami z mchu, które rosną na skałach na dużych wysokościach. (Zanim zapytasz , suchy mech po prostu go dla nich nie tnie).