BIOMES: EIGENSCHAFTEN UND TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Das Biom sind ökologische Regionen, die ein globales Ökosystem darstellen, das eine Flora und Fauna mit strukturellen Eigenschaften und ähnlichen Funktionen beherbergt. Sie erhalten Namen, die auf ihren vorherrschenden Vegetationstyp hinweisen: tropische Regenwälder, gemäßigte Laubwälder, mediterrane Chaparrals usw.

In aufsteigender Reihenfolge sind die Organisationsebenen der Lebewesen Zelle, Organismus, Bevölkerung, Gemeinschaft, Ökosystem, Landschaft, Biom und Biosphäre. Daher sind Biome die umfassendste Kategorie, in die Ökologen und Biogeographen das Leben auf der Erde einteilen.

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Biomes werden basierend auf der Physiognomie der Vegetation definiert, ohne die taxonomische Identität der Organismen zu berücksichtigen. Die gleiche Art von Biom kann auf Kontinenten mit unterschiedlicher Flora gefunden werden.

Das Konzept des Bioms geht davon aus, dass die Umwelt sowohl in der Evolutionszeit durch natürliche Selektion als auch in der ökologischen Zeit durch Filtern von Arten wirkt, um das globale Verteilungsmuster der natürlichen Vegetation zu erzeugen.

Ansätze auf Biomebene ermöglichen die Formulierung von Strategien zum Erhalt der biologischen Vielfalt und die Untersuchung des Klimawandels.

Hintergrund

Im Jahr 1874 schlug Augustin de Candolle fünf Vegetationszonen in Breitenrichtung vor, die auf der Temperatur basierten. Im Jahr 1888 erkannten Hermann Wagner und Emil von Sydow zehn Arten von Vegetation wie Tundra und Wüste, die derzeit als Biomes gelten. Im Jahr 1900 klassifizierte Wladimir Köppen das Klima des Planeten anhand der Vegetation.

1892 formulierte C. Hart Merriam das Konzept der Lebenszone, einem Vorläufer des Bioms, da es eine großräumige Beziehung zwischen Biota und Klima darstellte.

Im Jahr 1916 prägte Frederic Clements den Begriff Biom als Synonym für biotische Gemeinschaft. 1935 prägte Arthur Tansley den Begriff Ökosystem für die Summe einer biotischen Gemeinschaft und ihrer physischen Umgebung.

Im Jahr 1939 definierten F. Clements und Victor Shelford Biome auf der Grundlage ihrer Höhepunktvegetation und verwiesen auf sie in geografischen Maßstäben, die größer sind als die von Ökosystemen.

Im Jahr 1947 schuf Leslie Holdridge ein System zur Unterscheidung von Lebenszonen. 1948 entwickelte C. Warren Thornthwaite eine alternative Klimaklassifikation zu Köppens.

1970 fügte Robert Whittaker dem Biomkonzept die klimatische Dimension hinzu. 1975 verwendete Heinrich Walter eine spezielle Art von Grafik, die er Klimadiagramm nannte, um die Biome des Planeten zu klassifizieren und zu charakterisieren.

Köppen Klimasystem

Die von A. de Candolle vorgeschlagene geografische Verteilung der Vegetation diente W. Köppen als objektive Grundlage für die Klassifizierung der Klimatypen und die Erstellung der ersten Klimakarten. Köppen definierte fünf Hauptwetterarten, die mit Buchstaben gekennzeichnet waren:

1- A. Feucht tropisch: jeden Monat mit einer Durchschnittstemperatur über 18 ° C; Jahresniederschlag über 1.500 mm. Unterteilt in Af (tropisch regnerisch), Am (tropischer Monsun) und Aw (tropisch trocken oder Savanne).

2- B. Trocken: Evapotranspiration höher als der jährliche Niederschlag. Unterteilt in BW (aride, wahre Wüste) und BS (semi-arid, Steppe).

3- C. Feucht gemäßigt, mit gemäßigten Wintern: kältester Monat mit einer Durchschnittstemperatur unter 18 ° C und über -3 ° C; wärmster Monat mit einer Durchschnittstemperatur über 10 ° C. Unterteilt in Cfa (feucht subtropisch), Cs (mediterran) und Cfb (maritim).

4- D. Feucht gemäßigt, mit extremen Wintern: wärmerer Monat mit einer Durchschnittstemperatur über 10 ° C; kältester Monat mit einer Durchschnittstemperatur unter -3 ° C. Unterteilt in Dw (mit trockenen Wintern), Ds (mit trockenen Sommern) und Df (mit nassen Wintern und Sommern).

5- E. Polar: das ganze Jahr über bei niedrigen Temperaturen; Durchschnittstemperatur der geringsten Kälte unter 10 ° C. Unterteilt in ET (polare Tundra) und EF (Gletscher).

Thornthwaite Klimaklassifikation

Das ursprüngliche Köppen-System ist nach wie vor das am weitesten verbreitete, obwohl zahlreiche Modifikationen vorgeschlagen wurden, wie das von Trewartha (1968) und neue klimatische Klassifikationen, unter denen sich das von Thornthwaite hervorhebt.

Die gleiche Niederschlagsmenge erzeugt Wüsten in Afrika und herrliche Wälder in Skandinavien. Aus diesem Grund entwickelte Thornthwaite das Konzept der potenziellen Evapotranspiration (EP), das für die Pflanzenökophysiologie von großer Bedeutung ist, um die Wechselwirkung zwischen Niederschlag und Temperatur anstelle beider Variablen getrennt zu untersuchen.

Thornthwaite schlug eine Klimaklassifizierung vor, die aufgrund ihrer Komplexität nur spärlich verwendet wurde und nur wenige Karten erstellt hat. Basierend auf EP führte dieser Autor etwas umständliche Berechnungen verschiedener Indizes (Trockenheit, Feuchtigkeit, thermischer Wirkungsgrad, Saisonalität) durch, die eine Art Kaleidoskop mit mehr als 800 Klimatypen erzeugten.

Holdridge Life Zone System

Klassifizieren Sie die Beziehung zwischen Klima und Vegetation. Aufgrund seiner empirischen Einfachheit weit verbreitet. Es ermöglicht die Bestimmung der Lebenszone eines Ortes anhand der Logarithmen seiner Biotemperatur (BT) und seines Niederschlags (P).

Es wird angenommen, dass: 1) sich Höhepunktpflanzenformationen weltweit in ökologisch äquivalente physiognomische Typen unterscheiden; 2) Das Klima bestimmt die geografischen Grenzen dieser Formationen, die als Lebenszonen bezeichnet werden.

BT hängt von Breite und Länge ab und ist die Summe der monatlichen positiven Temperaturen geteilt durch 12. P wird in Millimetern quantifiziert. Basierend auf BT wird die potenzielle Evapotranspiration (EP) berechnet.

Das potentielle Evapotranspirationsverhältnis (EPP) wird berechnet als EPP = EP / P. EVP und begrenzt neun Provinzen (H) von Feuchtigkeit-Trockenheit.

30 Lebenszonen werden als hexagonale Zellen in einem Dreiecksgraphen dargestellt, dessen Seiten Skalen aufweisen, die P, EPP und H entsprechen. Rechts und links werden vertikale Skalen dargestellt, die sechs Breitenbereichen und sechs Höhenböden entsprechen.

In der Grafik sind die Abstufungen der Lebenszonen: P, Regenwald zu Regentundra; EVP, Wüste bis trockene Tundra; H, Wüste zum Regenwald; oben trockene Tundra bis pluviale Tundra.

Whittaker Biomes

Basierend auf den Eigenschaften der Vegetation definierte Whittaker neun Arten von Biom:

- Tropischer Regenwald

- Saisonaler Regenwald / Savanne

- Subtropische Wüste

- Sparse / Buschwald

- Gemäßigter Regenwald

- Gemäßigter saisonaler Wald;

- Gemäßigtes Grasland / Wüste

- Kalter borealer Wald

- Tundra.

Whittaker illustrierte die von den Biomen eingenommenen Bereiche in einem zweidimensionalen Diagramm, dessen horizontale Achse die mittlere Jahrestemperatur (° C) und dessen vertikale Achse den mittleren Jahresniederschlag (cm) darstellt. Diese minimalistische Grafik betont die ungefähren klimatischen Grenzen zwischen den Biomen.

In der Whittaker-Grafik befindet sich die überwiegende Mehrheit der Orte auf dem Planeten in einem dreieckigen Gebiet, dessen Eckpunkte dem Klima heiß / feucht (tropischer Regenwald), heiß / trocken (subtropische Wüste) und kalt / trocken (Tundra) entsprechen.

Der dreieckige Bereich des Diagramms, der gemäßigten / kalten und regnerischen / sehr regnerischen Klimazonen entsprechen würde, erscheint leer. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass kalte Regionen mit sehr häufigem Jahresniederschlag selten oder nicht vorhanden sind. Dies liegt daran, dass Wasser bei niedrigen Temperaturen nicht leicht verdunstet und kalte Luft nur sehr wenig Dampf enthält.

Walters Zonobiome

Im Gegensatz zu Whittaker definierte Walter zuerst das Klima. Anschließend wählte er die Grenzen zwischen den Klimazonen aus, indem er sie mit Vegetationstypen (Zonobiomen) abgleichte, die den Whittaker-Biomen entsprechen.

Walter verwendete Klimadiagramme, in denen monatliche Temperaturen (T) und Niederschläge (P) in derselben Grafik dargestellt werden, wobei vertikale Skalen verwendet wurden, um Nass- und Trockenperioden anzuzeigen. Wenn P über T liegt, gibt es kein Wasserdefizit und das Pflanzenwachstum wird nur durch T begrenzt. Wenn P unter T liegt, begrenzt das Wasserdefizit das Wachstum.

Walters Zonobiome sind: I) äquatorialer immergrüner Wald; II) tropischer Laubwald; III) subtropische Wüste; IV) Mittelmeerkaparral; V) gemäßigter immergrüner Wald; VI) gemäßigter Laubwald; VII) gemäßigte Wiesen und Steppen; VIII) kalter borealer Wald; IX) Tundra.

Diese Zonobiome sind gekennzeichnet durch: I) P und T sind nicht einschränkend; II) P ist im Winter begrenzt; III) P ist das ganze Jahr über begrenzt; IV) P ist im Sommer begrenzt; V) T ist im Winter kurzzeitig begrenzt (<0 ° C); VI) T ist im Winter begrenzt; VII) P ist im Sommer und T im Winter begrenzt; VIII) T begrenzt den größten Teil des Jahres; IX) T ist praktisch das ganze Jahr über begrenzt.

Biomtypen

Die Whittaker- und Walter-Klassifizierung von Biomen in neun Typen ist die allgemeinste. Derzeit besteht kein allgemeiner Konsens darüber, wie viele Arten von Biom unterschieden werden sollten. Zum Beispiel unterscheidet der WWF (World Wildlife Fund = World Conservation Fund for Nature) 14, während einige Autoren behaupten, dass es mehr als 20 gibt.

Die nachfolgend vorgestellten ökologischen und biogeografischen Charakterisierungen verschiedener Arten von terrestrischem Biom beschränken sich auf Walters Schema. Es ist zu beachten, dass dies eine Vereinfachung darstellt.

Äquatorialer immergrüner Wald

Es ist im Tiefland der tropischen Regionen (10 ° N - 10 ° S) Amerikas (Amazonas- und Orinoco-Becken, Atlantikküste Brasiliens, Mittelamerikas), Afrikas (von der Atlantikküste bis zum Kongobecken, Madagaskar) verbreitet. Asien (Vietnam, Thailand, Malaysia) und die pazifischen Inseln von Asien bis Australien (Indonesien, Philippinen, Neuguinea, Queensland).

Das Klima ist durch einen jährlichen Niederschlag von mindestens 2.000 mm gekennzeichnet, wobei jeder Monat mehr als 100 mm beträgt. Die Temperatur ist das ganze Jahr über gleichmäßig (> 18 ° C) und variiert saisonal weniger als tagsüber.

Obwohl die Böden oft lateritisch und daher nährstoffarm sind, besteht die Vegetation aus einem durchgehenden Baldachin aus immergrünen Bäumen, die eine Höhe von 30 bis 60 m erreichen. Unter diesem Baldachin befinden sich mehrere Schichten aus kleineren Bäumen und Sträuchern. Lianen und Epiphyten gibt es zuhauf.

Obwohl es nur 6% der Erdoberfläche einnimmt, ist es das produktivste, komplexeste und vielfältigste Biom: Es beheimatet die Hälfte der Pflanzen- und Tierarten des Planeten.

Tropischer Laubwald

Für viele aktuelle Autoren und unter Berücksichtigung von Walters Sinn besteht dieses Biom aus zwei deutlich unterschiedlichen Subbiomen: tropischem Laubwald und tropischer Savanne.

Die Waldformationen dieses Bioms sind im Tiefland außerhalb der Äquatorzone (10–30 ° N und S) in Südamerika, Afrika, Indien und Australien verteilt. Das Klima ist warm und zeichnet sich durch saisonale Niederschläge von 900 bis 1.500 mm mit ausgeprägten Regen- und Trockenzeiten aus (z. B. Monsunklima in Indien).

Bei Waldformationen besteht die Vegetation aus Laubbäumen, die während der Trockenzeit ihre Blätter verlieren, mit nur einer oder zwei Schichten unter dem Baldachin, der diskontinuierlich ist.

Die tropischen Savannenformationen dieses Bioms haben die gleiche Verbreitung wie die bewaldeten. In einigen Regionen, insbesondere in Asien, stammen diese Savannen wahrscheinlich aus Laubwäldern, die durch Feuer und Viehweiden degradiert wurden.

In diesen Savannen besteht die Vegetation aus Gräsern mit verstreuten Bäumen. Im Falle Afrikas leben hier die verschiedensten Gemeinschaften pflanzen- und fleischfressender Säugetiere auf dem Planeten.

Subtropische Wüste

Es ist im Südwesten der USA, in Nordmexiko, Südamerika (hauptsächlich Peru, Chile und Argentinien), Nordafrika (Sahara) und Australien (30–40 ° N und S) verbreitet. Zusammen mit dem kalten Wüstenbiom nimmt es etwa ein Fünftel der Erdoberfläche ein.

Sie werden als heiße Wüsten bezeichnet, da die Temperatur selten unter 0 ° C fällt. Der Niederschlag ist gering (oft weniger als 250 mm pro Jahr) und unvorhersehbar.

Die Vegetation bildet keinen Baldachin und besteht hauptsächlich aus Sträuchern und niedrigen Bäumen, die oft dornig sind, typischerweise mit kleinen, immergrünen Blättern, die durch nackten Boden getrennt sind.

Die Böden sind fast vollständig frei von organischen Stoffen. Die Fauna, unter der es viele Reptilien gibt, besteht aus kleinen, verhaltensbezogenen und physiologisch spezialisierten Arten, die Hitze widerstehen und Wasserknappheit überleben.

Mediterraner Chaparral

Es ist in Südkalifornien, Südeuropa auf der Nordhalbkugel, Zentralchile, der Kapregion (Südafrika) und Südwestaustralien auf der Südhalbkugel (30–40 ° N und S) verbreitet.

Die Winter sind geprägt von gemäßigten Temperaturen und Regen, die Sommer von Trockenheit. Der jährliche Niederschlag überschreitet 600 mm nicht.

Die Vegetation besteht aus dichten Sträuchern von 1 bis 3 Metern Höhe, immergrün, mit kleinen sklerophyllischen Blättern, die gegen Austrocknung und tiefe Wurzeln resistent sind. Im Sommer verbrennen häufige Brände Luftbiomasse und verhindern so die Ansiedlung von Bäumen. Sträucher regenerieren sich nach Bränden und produzieren feuerfeste Samen.

Die Böden sind für diese Art von Vegetation nicht besonders. Im Gegensatz zur Flora gibt es in der Fauna nur wenige endemische Arten.

Gemäßigter immergrüner Wald

Es ist in Küstennähe im Nordwesten Nordamerikas, im Süden Chiles, in Tasmanien und in Neuseeland verbreitet. Es belegt kleine Erweiterungen.

Das Klima ist geprägt von milden Wintern mit starken Regenfällen und bewölkten Sommern. Das ganze Jahr über herrschen eher kalte Temperaturen, die jedoch immer über 0 ° C liegen. Der jährliche Niederschlag übersteigt 1.500 mm. Die Vegetation besteht aus extrem hohen immergrünen Wäldern.

In Nordamerika fallen zwei Nadelbäume auf: Douglasie (Pseudotsuga sp.) Und Rotholz (Sequoia sempervirens), die eine Höhe von über 100 Metern erreichen können. In der südlichen Hemisphäre sind die Laubbäume (Agathis, Eukalyptus, Nothofaugus) und der Nadelbaum (Podocarpus) zu erwähnen.

Aufgrund der permanenten Luftfeuchtigkeit sind diese Wälder nicht vom Feuer betroffen. Das Wachstum der Bäume ist langsam, aber sie erreichen eine große Größe, weil sie zu den längsten Lebewesen auf dem Planeten gehören.

Gemäßigter Laubwald

Es wird hauptsächlich dort verteilt, wo genügend Wasser für das Wachstum großer Bäume vorhanden ist. Aus diesem Grund wird es im Südosten Kanadas, im Osten der USA, in Europa und in Ostasien verbreitet. Dieses Biom ist in der südlichen Hemisphäre unterentwickelt, da dort das hohe Verhältnis von Ozean zu Land das Klima mildert und Winterfröste verhindert.

Bäume verlieren im Herbst ihre Blätter und regenerieren sie im Frühjahr. Die dominierenden Arten haben breite Blätter. Die Vegetation umfasst Sträucher und krautige Pflanzen auf dem Waldboden.

Böden enthalten reichlich organische Stoffe. Obst- und Nussbäume gibt es zuhauf und füttern eine vielfältige Fauna, darunter Eichhörnchen, Hirsche, Wildschweine und Bären.

Gemäßigte Wiesen und Steppen

Es ist in Nordamerika (Great Basin), Südamerika (Pampa), Europa (Ukraine), Zentralasien (Steppen, Wüste Gobi) und Südafrika (Veld) verbreitet und besetzt die kontinentalen Ebenen (30 ° –60 ° N und S). Geografisch und klimatisch liegt es zwischen gemäßigten Wäldern und Wüsten.

Der jährliche Niederschlag beträgt 300–850 mm. Wenn der Niederschlag geringer ist (250–500 mm), wird das Biom als kalte Wüste (Great Basin, Gobi) bezeichnet. Der Winter ist extrem. Die Pflanzenwachstumszeit (T> 0 ° C) beträgt 120–300 Tage.

Es gibt eine einzigartige Vegetationsschicht, die von Gräsern bis zu 3 m in feuchten Prärien und bis zu 0,2 m in kalten Wüsten dominiert wird. Im Spätsommer sind die Feuer groß.

Aufgrund seltener Niederschläge und niedriger Temperaturen zersetzen sich die Ablagerungen langsam. Die Böden sind tief, reich an organischen Stoffen und fruchtbar. Natürliches Grasland, das einst 40% der Erdoberfläche einnahm, wurde aufgrund der Landwirtschaft halbiert.

Auf diesen Wiesen leben emblematische Tiere. In Nordamerika gehören dazu der Bison, das Gabelbock, der Präriehund (Murmeltier) oder der Kojote. In Europa und Asien gehören dazu die Tarpan (Wildpferd), die Saiga-Antilope und die Maulwurfsratten.

Kalter borealer Wald

Es ist oft als Taiga bekannt. Es nimmt einen breiten Breitengradstreifen ein, der in Nordamerika bei 50 ° N und in Europa bei 60 ° N zentriert ist. In großen Höhen dringt es in die gemäßigte Zone ein. Zum Beispiel erstreckt es sich von Kanada nach Süden entlang der Rocky Mountains bis zu den erhöhten Gebieten in ganz Mexiko.

Im Norden ist es dort zu finden, wo die Sommer kurz sind (weniger als vier Monate mit einer Durchschnittstemperatur> 10 ° C; Jahresdurchschnitt <5 ° C) und die Winter lang und extrem sind (bis zu –60 ° C). In gemäßigten Bergen findet man es in Höhen, in denen Frost herrscht. Der jährliche Niederschlag beträgt 400–1.000 mm.

Die Vegetation wird von immergrünen Nadelbäumen (Picea a Bias) mit einer Höhe von 10 bis 20 Metern dominiert. Der Baldachin ist nicht sehr dicht, daher gibt es ein Verständnis für säuretolerante Sträucher, Moose und Flechten. Die Vielfalt ist gering.

Aufgrund der geringen Verdunstung sind die Böden feucht und aufgrund der niedrigen Temperaturen zersetzen sich die Pflanzenreste langsam und sammeln sich unter Bildung von Torfmooren an. Die Taiga ist eines der größten Reservoirs für organischen Kohlenstoff auf dem Planeten. Die Ansammlung von nadelförmigen Blättern macht die Böden sauer und nicht sehr fruchtbar.

Tundra

Es kommt hauptsächlich auf der Nordhalbkugel vor, nördlich der Taiga und südlich der Polkappe. Die alpine Tundra befindet sich in großer Höhe, knapp unterhalb der Gletscher, in Nordamerika (Rocky Mountains), Südamerika (Anden), Europa (Alpen) und in einem großen Gebiet in Asien (tibetisches Plateau).

Das Klima ist extremer (unter 0 ° C für 7-10 Monate im Jahr) als das der Taiga. Der jährliche Niederschlag beträgt weniger als oder viel weniger als 600 mm. Der größte Teil des Bodens ist das ganze Jahr über gefroren (Permafrost). An langen Sommertagen taut der Mutterboden (0,5–1 m) auf und ermöglicht so ein beschleunigtes Pflanzenwachstum.

Die Vegetation ist frei von Bäumen und besteht aus Zwergsträuchern, Gräsern. Moose und Flechten sind prominent. Primärproduktivität, pflanzliche Biomasse und Biodiversität sind niedriger als die der anderen Biome.

Unter den pflanzenfressenden Tieren, dem Karibu, dem Moschusochsen, den Dall-Schafen oder dem Schneehasen stechen die Lemuren hervor. Unter den fleischfressenden Tieren stechen die Braunbären, die Wölfe und die Polarfüchse hervor. Auf dem tibetischen Plateau stechen der Yak (ähnlich wie Kühe), der Argali (eine Art wildes Schaf) und der Schneeleopard hervor.

Aquatische Biome

Das Biomkonzept wurde für terrestrische Ökosysteme basierend auf Vegetationseigenschaften entwickelt. Da es ihnen an Vegetation mangelt (die Hauptproduzenten sind hauptsächlich einzellige Algen), haben aquatische Ökosysteme keine Biome in dem Sinne, wie es der Begriff für terrestrische Ökosysteme bedeutet.

Aquatische Ökosysteme nehmen eine größere Fläche ein als terrestrische und sind strukturell und biologisch sehr vielfältig. Ihre Untersuchung und Konservierung hat es auch notwendig gemacht, sie in Biomes zu gruppieren.

Aquatische Biome werden anhand von Merkmalen wie Breitengrad, Niederschlag, Wind, Küstennähe, Tiefe, Temperatur, Wasserfluss, Salzgehalt und Konzentration von Sauerstoff und Nährstoffen definiert.

Die Anzahl der anerkannten aquatischen Biome variiert. Die allgemeinste mögliche Kategorisierung würde Flüsse, Seen, Feuchtgebiete, Flussmündungen und Ozeane umfassen.

Im Einzelnen können Mangroven, Salzwiesen, Lentic- (Seen und Teiche) / Lotic- (Flüsse und Bäche) Gemeinden, felsige / sandige / schlammige Seeküsten, Korallenriffe, oberflächliche / marine pelagische Tiefen, Plattform- / Tiefsee-Benthos unterschieden werden.

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