Wereldwijde verspreiding van biomen en de basis van ecosystemen

Een biome is een grootschalig ecologisch gebied dat wordt gedefinieerd door het klimaat en de karakteristieke planten en dieren die erin leven, terwijl een ecosysteem een gemeenschap is van levende organismen die met elkaar en met hun niet-levende omgeving zoals bodem, water en lucht interageren. Kortom: de wereldwijde verspreiding van biomes volgt temperatuur en neerslag, die veranderen met breedtegraad en hoogte: tropische regenwouden liggen in de buurt van de evenaar, hete woestijnen en savannes in de tropen en subtropen, gematigde bossen en graslanden in het midden van de breedtegraad, en boreale bossen en toendra in het koude noorden.

Biomes leggen uit waarom een bos in Brazilië er zo anders uitziet dan in Canada. Deze gids legt de basis van ecosystemen en energiestroom uit, hoe klimaat de biomekaart bestuurt, de belangrijkste biomes weergeeft, ze in een tabel vergelijkt, werkt door berekeningen van energie en temperatuur met hoogte, schetst hoe het idee ontwikkelde en corrigeert gemeenschappelijke fouten.

Wat is een ecosysteem?

Een ecosysteem heeft biotische (levende) en abiotische (niet-levende) delen. De biotische delen worden gegroepeerd door hun rol. Producenten (planten en algen) vangen zonlicht op via fotosynthese. Consumenten (herbivoren, carnivoren en omnivoren) eten andere organismen. Ontleeders (fungi en bacteriën) breken dood materiaal af en geven voedingsstoffen terug aan de bodem.

Energie stroomt door een ecosysteem in één richting: van de zon naar producenten en vervolgens via voedselketens en voedselwebben naar consumenten. Bij elke stap gaat slechts ongeveer 10% van de energie naar het volgende niveau, aangezien de meeste verloren gaan als warmte door levensprocessen. Voedingsstoffen daarentegen worden gerecycled. Vanwege dit energieverlies zijn er weinig top roofdieren in vergelijking met het aantal planten.

Waarom worden biomen verspreid zoals ze zijn?

De belangrijkste controle is klimaat. Bij de evenaar zijn de zonnestralen het meest direct, dus het is het hele jaar warm en er is zware regenval door de stijgende warme lucht van de intertropische convergentiezone. Bij ongeveer 30° noord en zuid, zinkende droge lucht creëert de riemen van hete woestijnen. In het midden van de -breedten, wisselbaar weer en matige neerslag ondersteunen bossen en graslanden. Naar de polen, temperaturen dalen en groei seizoenen inkorten tot slechts lage toendra vegetatie overleeft.

Hoogte heeft een soortgelijk effect. Temperatuur daalt ongeveer 6 tot 6.5 °C voor elke 1,000 m hoogte, dus het beklimmen van een tropische berg gaat door zones die lijken op een tocht naar de polen. Andere invloeden zijn onder andere afstand tot de zee, oceaanstromingen, regenschaduweffecten achter bergen, bodems en menselijke activiteit. De netto primaire productiviteit (het nieuwe plantaardig materiaal dat per jaar wordt geproduceerd) is het hoogst in tropische regenwouden en wetlands en het laagste in woestijnen en de toendra.

Wat zijn de belangrijkste biomes?

• Tropisch regenwoud: het hele jaar door heet en zeer nat, met een zeer hoge biodiversiteit.
• Tropisch seizoensbos en savanne: warm met natte en droge seizoenen; bos of grasland met verspreide bomen.
• Warm woestijn: zeer droog, met extreme dagelijkse temperatuurbereiken.
• Mediterrane scrub: warme, droge zomers en milde, natte winters, met stoere groenblijvende struiken.
• Gematigd grasland: half -droog met koude winters, gedomineerd door grassen.
• Gematigd loofbos: vier seizoenen, met bomen die hun bladeren in de winter verliezen.
• Boreaal bos (taiga): lange koude winters en naaldbomen.
• Tundra: zeer koud, boomloos en vaak met permanent bevroren grond.

Zoetwater en mariene ecosystemen worden soms gerekend als aquatische biomen. Berggebieden bevatten verschillende biomen in een kleine verticale spanwijdte.

Grote biomen vergeleken

Werkvoorbeeld: energie en hoogte

1. Energieoverdracht: producenten in een weiland vangen 10,000 kJ energie per vierkante meter per jaar. Met een overdracht van 10% ontvangen herbivoren 1,000 kJ, primaire carnivoren 100 kJ en secundaire carnivoren 10 kJ.
2. Efficiëntie: de efficiëntie van een stap is energie op het volgende niveau ÷ energie op het huidige niveau × 100. Voor herbivoren die planten eten, 1,000 ÷ 10,000 × 100 = 10%.
3. Temperatuur met hoogte: een bergbasis op zeeniveau heeft een gemiddelde temperatuur van 28 °C. Bij 2,000 m, is de druppel 2 × 6.5 = 13 °C, dus de temperatuur is 28 − 13 = 15 °C.
4. De hoogte van een zone vinden: als de temperatuur bovenaan 4 °C, is, dan is de val vanaf de basis 28 − 4 = 24 °C. Hoogte = 24 ÷ 6.5 × 1,000 = ongeveer 3,700 m.
5. Regenval per maand: een bos ontvangt 2,400 mm per jaar, gemiddeld 2,400 ÷ 12 = 200 mm per maand. Een woestijn met 120 mm per jaar krijgt 10 mm per maand, wat 20 keer minder is.

Hoe ontwikkelde het biome concept zich?

Alexander von Humboldt beschreef de zones van vegetatie op bergen en over de hele wereld in het begin van de 19 eeuw. De Duitse klimatoloog Wladimir Köppen creëerde een klimaatclassificatie rond 1900 gebaseerd op vegetatiegrenzen, die nog steeds veel gebruikt wordt. Frederic Clements, een Amerikaanse ecoloog, introduceerde de term “biome” in het begin van de 20 eeuw, en Arthur Tansley stelde de term “ecosysteem” in 1935 voor. Later zette Robert Whittaker biomes tegen temperatuur en neerslag in een diagram dat nu gebruikelijk is in de leerboeken. Moderne onderzoekers gebruiken satellieten om vegetatie in kaart te brengen en te volgen hoe klimaatverandering de grenzen verschuift.

Welke fouten zijn er vaak?

Fouten 1: Verwarring van biome en ecosysteem

Een biome is een zeer grote regio met een typisch klimaat en vegetatie. Een ecosysteem kan zo klein zijn als een vijver.

Fouten 2: Denken dat energie wordt gerecycled als voedingsstoffen

Energie stroomt één kant op en gaat verloren als warmte. Alleen voedingsstoffen en materiecyclus.

Fouten 3: Ervan uitgaande dat er scherpe grenzen zijn tussen biomes

Biomes graderen in elkaar door overgangsgebieden genaamd ecotonen.

Fouten 4: Geloven dat biomes zijn opgelost

Hun grenzen zijn verschoven in de geologische tijd en verschuiven nu met klimaatverandering en menselijk landgebruik.