Бореальный лес и тундра

В арктической тундре средняя зимняя температура составляет −34 °C, а растениям ежегодно достаётся лишь около 10–12 недель для роста.

Бореальный лес

Бореальный лес, также называемый тайгой или хвойным лесом, лежит южнее Северного полярного круга на большей части Канады, Аляски, России и Северной Европы. Зима долгая, холодная и сухая; лето короткое, прохладное и влажное. Годовые осадки от 40 см до 100 см выпадают преимущественно снегом, и из-за холода испаряется малая их часть. Преобладают вечнозелёные хвойные деревья, например сосна, ель и пихта, сохраняющие игловидные листья весь год.

Почему на севере выигрывает хвоя

В OpenStax приведены две причины. Во-первых, для нагрева иголки нужно меньше солнечной энергии, чем для широкого листа, поэтому вечнозелёные раньше начинают фотосинтез весной; в бореальном лесу они растут быстрее листопадных деревьев. Во-вторых, почвы бореальных лесов обычно кислые, с малым количеством доступного азота. Листья богаты азотом, и листопадное дерево ежегодно создаёт их заново, а хвойное сохраняет иголки и заключённый в них азот. Опавшая хвоя также медленно разлагается, поэтому в почву возвращается меньше питательных веществ и она остаётся бедной. Деревья растут медленно, но живут долго, поэтому лес накапливает большой запас биомассы, хотя его чистая первичная продуктивность ниже, чем у умеренных или тропических лесов. Структура проста, часто есть лишь древесный и напочвенный ярусы.

Тундра

Севернее бореального леса лежит арктическая тундра. В OpenStax указана средняя зимняя температура −34 °C и средние летние температуры от 3 °C до 12 °C. Вегетационный период длится лишь около 10–12 недель, но в это время солнце светит почти 24 часа в сутки и растения быстро растут. Осадков очень мало, их количество слабо меняется в течение года, и, как в бореальном лесу, испаряется малая часть.

Под поверхностью грунт может сохранять температуру 0 °C или ниже не менее двух лет подряд: это многолетняя мерзлота. Эта многолетняя мерзлота мешает корням уходить глубоко и замедляет разложение мёртвых растений, задерживая высвобождение питательных веществ. Поэтому тундровые растения низкорослые: кустарниковые ивы, осоки, мхи и лишайники. Разнообразие, продуктивность и надземная биомасса невелики, но коротким летом земля может быть полностью покрыта растениями или лишайниками. Летний свет все 24 часа здесь имеет ту же причину, что видна на модели времён года: севернее Северного полярного круга вблизи июньского солнцестояния вся параллель остаётся на свету.

Холодная сухость

В тундре очень мало осадков, обычно меньше 25 см в год, и National Geographic Education отмечает, что по этому признаку она тоже считается пустыней. Но тундра не высыхает так, как жаркая пустыня. Причина различия в скорости испарения. В жаркой пустыне солнце и сухой воздух вытягивают воду из почвы быстрее, чем дождь восполняет её. В бореальном лесу и тундре холод снижает испарение, поэтому выпавшая в малом количестве вода остаётся, причём значительная её часть в виде снега и льда. OpenStax также отмечает, что меньше всего видов живёт у полюсов, где холоднее и суше и у жизни было меньше времени на освоение территории после последних оледенений.