Végétation
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La végétation est un terme général pour la vie de la plante d'une région; il se agit du couverture du sol fournie par les plantes. Ce est un terme général, sans référence spécifique à des taxons particuliers, les formes de vie, la structure, l'étendue spatiale, ou tout autre botanique spécifique ou caractéristiques géographiques. Il est plus large que le terme la flore qui se réfère exclusivement à la composition des espèces. Peut-être le synonyme le plus proche est communauté végétale, mais la végétation peut, et ce est souvent, se référer à une plus large gamme d'échelles spatiales que ce terme fait, y compris les échelles aussi grands que le global. Forêts primaires de séquoias, des stands de mangroves côtières, des tourbières à sphaignes, croûtes du sol du désert, zones de mauvaises herbes en bordure de route, les champs de blé, des jardins et des pelouses cultivées; toutes sont englobées par la végétation terme.
Importance
Végétation supporte les fonctions critiques de la biosphère , à toutes les échelles spatiales possibles. Tout d'abord, la végétation régule le débit de nombreux cycles biogéochimiques (voir biogéochimie), plus critique celles de l'eau, le carbone et l'azote; il est également d'une grande importance dans locale et mondiale bilans énergétiques. Ces cycles sont importantes non seulement pour les modèles globaux de végétation mais aussi pour ceux du climat. Deuxièmement, la végétation affecte fortement les caractéristiques du sol, y compris le volume du sol, de la chimie et de la texture, qui se nourrissent de retour d'affecter différentes caractéristiques botaniques, y compris la productivité et de la structure. Troisièmement, la végétation sert de la faune l'habitat et la source d'énergie pour la vaste gamme d'espèces animales de la planète (et, finalement, à ceux qui se nourrissent de ces). La végétation est également une importance critique pour l'économie mondiale, en particulier dans l'utilisation de combustibles fossiles comme source d'énergie, mais aussi dans la production mondiale de nourriture, de bois, de carburant et d'autres matériaux. Peut-être le plus important, et souvent négligé, de la végétation mondiale (y compris les communautés d'algues) a été la principale source d'oxygène dans l'atmosphère, permettant à la systèmes de métabolisme aérobie d'évoluer et persistent. Enfin, la végétation est psychologiquement important pour les humains, qui ont évolué en contact direct avec, et la dépendance, de la végétation, de la nourriture, des abris et de la médecine.
Classification
désert de glace Toundra Taïga Feuillue tempérée Steppe tempérée Forêt subtropicale | Méditerranée forêt de mousson Désert Shrubland Xeric Steppe sèche Semi-désert | Savane herbeuse Savane Arbre Forêt sèche subtropicale Pluie de forêt tropicale La toundra alpine Forêts de montagne |
La plupart des travaux sur la classification de la végétation vient des écologistes européens et nord-américains, et ils ont des approches fondamentalement différentes. En Amérique du Nord, les types de végétation sont basés sur une combinaison des critères suivants: régime climatique, port de la plante, phénologie et / ou sous forme de croissance, et les espèces dominantes. Dans la norme américaine actuelle (adoptée par le Federal Geographic Data Committee (FGDC de), et à l'origine développé par l'UNESCO et The Nature Conservancy), la classification est hiérarchique et intègre les critères non-floristiques dans les supérieurs (plus généraux) cinq niveaux et limité critères floristiques que dans les inférieurs (plus spécifiques) deux niveaux. En Europe, la classification se appuie souvent beaucoup plus lourdement, parfois entièrement, sur floristique (espèces) seule composition, sans référence explicite à des formes climatiques, phénologie ou de croissance. Il souligne souvent indicateur ou espèces de diagnostic qui séparent un type d'une autre.
Dans la norme FGDC, les niveaux de la hiérarchie, du plus général au plus spécifique, sont les suivants: système, classe, sous-classe, le groupe, la formation, l'alliance, et d'association. Le niveau le plus bas, ou d'une association, est donc le plus précisément défini, et intègre les noms de la dominante à trois (généralement deux) espèces du type. Un exemple d'un type de végétation définis au niveau de la classe pourrait être "des forêts, le couvert forestier> 60%»; au niveau d'une formation comme "Winter-pluie, à larges feuilles, à feuilles persistantes, sclérophylle, couvert fermé forêt»; au niveau d'alliance comme «forêt menziesii Arbutus"; et au niveau de l'association comme «forêt densiflora Arbutus menziesii-Lithocarpus", se référant à Pacifique forêts madrone-lithocarpes qui se produisent en Californie et de l'Oregon, USA. Dans la pratique, les niveaux de l'alliance et / ou de l'association sont les plus souvent utilisés, en particulier dans la cartographie de la végétation, tout comme le binôme latin est le plus souvent utilisé dans la discussion des espèces particulières en matière de taxonomie et de la communication en général.
Structure
Une caractéristique principale de la végétation est sa structure tridimensionnelle, parfois dénommé sa physionomie, ou de l'architecture. La plupart des gens ont une compréhension de cette idée par leur familiarité avec des termes comme "jungle", "bois", "prairie" ou "prairie"; ces termes évoquent une image mentale de ce que cette végétation ressemble. Ainsi, prés herbeux et ouvert, les forêts tropicales sont denses, grande et brune, savanes avoir des arbres parsèment un paysage couvert d'herbe, etc.
De toute évidence, une forêt a une structure très différente de celle d'un désert ou une pelouse de jardin. écologistes de végétation discrimination la structure à des niveaux beaucoup plus détaillées que cela, mais le principe est le même. Ainsi, différents types de forêts peuvent avoir des structures très différentes; les forêts tropicales humides sont très différentes de forêts de conifères boréales, les deux qui se distinguent des forêts de feuillus tempérés. Prairies indigènes dans le Dakota du Sud, Arizona, et de l'Indiana sont visiblement différents les uns des autres, faible élévation de chaparral diffère de celle à haute altitude, etc.
La structure est déterminée par une combinaison interaction des facteurs environnementaux et historiques, et la composition des espèces. Elle se caractérise principalement par les distributions horizontales et verticales de plante la biomasse, en particulier biomasse foliaire. Distributions horizontales font référence au motif de l'espacement des plantes des tiges sur le terrain. Les plantes peuvent être très espacées uniformément, comme dans un arbre plantation, ou très non-uniformément espacées, comme dans beaucoup de forêts en terrain rocheux et montagneux, où les zones de densité d'arbres alternent haute et basse en fonction de la répartition spatiale des sols et des variables climatiques. Trois grandes catégories d'espacement sont reconnues: uniforme, aléatoire et agglutinées. Celles-ci correspondent directement à la variation attendue de la distance entre les emplacements choisis au hasard et la plante la plus proche de ces emplacements. Distribution verticale de la biomasse sont déterminés par la productivité inhérente d'une zone, le potentiel de la hauteur de l'espèce dominante, et la présence / absence de espèces tolérantes à l'ombre de la flore. Communautés avec des productivités élevées et dans lequel au moins une ombre espèces d'arbres tolérants est présent, ont des niveaux élevés de la biomasse en raison de leurs fortes densités de feuillage à travers une grande distance verticale.
Bien que cette discussion se concentre sur la biomasse, il est difficile de mesurer dans la pratique. Les écologistes ainsi mesurent souvent un substitut, la couverture végétale, qui est défini comme le pourcentage de la surface du sol qui a la biomasse végétale (en particulier du feuillage) verticalement au-dessus. Si la distribution verticale du feuillage est divisée en couches de hauteur définie, le couvercle peut être estimée pour chaque couche, et la valeur de couverture totale peut donc être supérieur à 100; sinon les valeurs vont de zéro à 100. La mesure est conçu pour être un rugueux, mais utile, rapprochement de la biomasse.
Dans certains types de végétation, la répartition de la biomasse souterraine peut également distinguer différents types. Ainsi, un gazon formant prairie a un système racinaire plus continue et reliée, tandis qu'un communauté de graminées en touffe de l'est beaucoup moins, avec des espaces plus ouverts entre les plantes (mais souvent pas aussi radicale que les ouvertures ou les espacements dans la partie hors-sol de la communauté, depuis les systèmes racinaires sont généralement moins limités dans leurs modèles de croissance horizontales que sont pousses) . Cependant, l'architecture souterraine est tellement plus de temps à mesurer, que la structure de la végétation est presque toujours décrite en relation avec les parties aériennes de la communauté.
Dynamique
Comme tous les systèmes biologiques, des communautés végétales sont temporellement et spatialement dynamique; ils changent à toutes les échelles possibles. Dynamisme dans la végétation se définit avant tout comme des changements dans la composition des espèces et / ou de la structure de la végétation.
La dynamique temporelle
Temporellement, un grand nombre de processus ou d'événements peut provoquer le changement, mais par souci de simplicité, ils peuvent être classés comme étant soit environ brutale ou progressive. Les changements brusques sont généralement appelés perturbations; ceux-ci comprennent des choses comme les incendies de forêt, de hauts vents , glissements de terrain, inondations , avalanches et similaires. Leurs causes sont souvent externe ( exogène) à la communauté - ils sont des processus naturels qui se produisent (surtout) indépendamment des processus naturels de la communauté (comme la germination, la croissance, la mort, etc.). De tels événements peuvent changer la structure de la végétation et la composition des espèces très rapidement et pour de longues périodes, et ils peuvent le faire sur de grandes surfaces. Très peu d'écosystèmes sont sans un certain type de perturbation comme un élément régulier et récurrent de long terme système dynamique. incendie perturbations et de vent sont particulièrement fréquents dans de nombreux types de végétation dans le monde entier. Le feu est particulièrement puissant en raison de sa capacité à détruire non seulement les plantes vivantes, mais aussi les graines, les spores et la vie méristèmes représentant la prochaine génération de potentiel, et en raison de l'impact de l'incendie sur les populations fauniques, les caractéristiques du sol et d'autres éléments de l'écosystème et des processus (pour un examen plus approfondi de ce sujet voir écologie du feu).
Changement temporel à un rythme plus lent est omniprésente; il comprend le domaine de la la succession écologique. La succession est le changement relativement progressive dans la structure et la composition taxonomique qui se pose que la végétation se modifie diverses variables environnementales au fil du temps, y compris la lumière, l'eau et en éléments nutritifs niveaux. Ces modifications changent la suite des espèces les plus adaptées à la croissance, survivre et se reproduire dans une région, provoquant des changements floristiques. Ces changements floristiques contribuent aux changements structurels qui sont inhérents à la croissance des plantes même en l'absence de changements espèces de plantes (en particulier où ont une taille maximale, les arbres-à-dire), ce qui provoque des changements lents et largement prévisibles dans la végétation. Succession peut être interrompu à tout moment par les perturbations, le réglage du système soit de retour à un état antérieur, ou désactiver sur un autre trajectoire tout à fait. Pour cette raison, les processus de succession peuvent ou non conduire à une certaine statique, état final. En outre, prévoir avec précision les caractéristiques d'un tel Etat, même se il ne se pose, ne est pas toujours possible. En bref, les communautés végétales sont soumis à plusieurs variables qui fixent des limites sur la prévisibilité des conditions futures ensemble.
Dynamique spatiale
En règle générale, plus une zone à l'étude, plus la végétation sera hétérogène à travers elle. Deux facteurs principaux sont à l'œuvre. Tout d'abord, la dynamique temporelle de la perturbation et de succession sont plus en plus improbable d'être en Synchrony dans ne importe quel domaine que la taille de cette zone augmente. Ce est-à différents domaines seront à différents stades de développement en raison de différentes histoires locales, en particulier leurs temps depuis la dernière perturbation majeure. Ce fait interagit avec variabilité inhérente de l'environnement (par exemple dans les sols, le climat, la topographie, etc.), qui est aussi fonction de la surface. La variabilité de l'environnement limite la suite des espèces qui peuvent occuper une zone donnée, et les deux facteurs interagissent ensemble pour créer une mosaïque de conditions de végétation dans le paysage. Seulement dans l'agriculture ou systèmes horticoles ne approchent jamais végétation uniformité parfaite. Dans les systèmes naturels, il ya toujours l'hétérogénéité, bien que son ampleur et l'intensité varient largement. Un naturel prairie peut être relativement homogène par rapport à la même zone de forêt partiellement brûlé, mais très diverses et hétérogènes par rapport au champ de blé à côté de lui.
Tendances et les déterminants de la végétation mondiale
À l'échelle régionale et mondiale est prévisible de certaines caractéristiques de la végétation, en particulier ceux physionomiques, qui sont liés à la prévisibilité dans certaines caractéristiques environnementales. Une grande partie de la variation de ces tendances mondiales est directement explicable par des motifs de température et de précipitations correspondant (parfois appelée l'énergie et l'humidité soldes). Ces deux facteurs sont très interactifs dans leur effet sur la croissance des plantes, et leur relation à l'autre tout au long de l'année est critique. Ces relations sont représentées graphiquement en schémas climatiques. En traçant les moyennes mensuelles à long terme des deux variables uns contre les autres, une idée est donnée quant à savoir si ou non la précipitation se produit au cours de la saison chaude (quand il est biologiquement plus utile) et par conséquent le type de végétation à prévoir. Par exemple, deux endroits peuvent avoir la même moyenne annuelle des précipitations et de la température, mais si la chronologie relative des précipitations et la chaleur de saison sont très différents, il en sera de leur structure de la végétation et les processus de croissance et de développement soient.
Étude scientifique
scientifiques de végétation étudier les causes des modèles et les processus observés dans la végétation à différentes échelles d'espace et de temps. D'intérêt et une importance particulière sont les questions des rôles respectifs du climat, du sol, de la topographie et de l'histoire sur les caractéristiques de la végétation, y compris à la fois la composition des espèces et la structure. Ces questions sont souvent à grande échelle, et ne peuvent donc pas être facilement traitées par manipulateur l'expérimentation d'une manière significative. Des études d'observation complétées par la connaissance de la botanique, la paléobotanique, l'écologie, la science du sol, etc., sont donc très commune dans les sciences de la végétation.
Histoire
Pre-1900
la science de la végétation a ses origines dans le travail des botanistes et / ou naturalistes du 18ème siècle, ou plus tôt dans certains cas. Beaucoup d'entre eux étaient des voyageurs du monde des voyages exploratoires dans l' âge de l'exploration , et leur travail est une combinaison synthétique de la botanique et de géographie que nous appellerions aujourd'hui l'usine biogéographie (ou phytogéographie). Était peu connue floristiques ou groupements de végétation à travers le monde à l'époque, et presque rien de ce qui les détermine, tant des spécimens collecte, la catégorisation, et végétales de nommage travail impliqués. Peu ou pas de travail théorique a eu lieu jusqu'à ce que le 19ème siècle. Le plus productif des premiers naturalistes était Alexander von Humboldt, qui a recueilli 60 000 spécimens de plantes sur un voyage de cinq ans vers le Sud et l'Amérique centrale de 1799 à 1804. Humboldt fut l'un des premiers à documenter la correspondance entre les modèles de climat et de la végétation, dans son immense travail, long de la vie " Voyage aux régions équinoxiales du Nouveau Continent ", qu'il a écrit avec Aimé Bonpland, le botaniste qui l'accompagnait. Humboldt a également décrit la végétation en termes physiogonmic plutôt que taxonomique. Son travail présageait travail intensif sur les relations environnement-végétation qui continue à ce jour (Barbour et al, 1987).
Les débuts de l'étude de la végétation que nous connaissons aujourd'hui a commencé en Europe et la Russie à la fin du 19e siècle, notamment sous Józef Paczoski, un Polonais, et Leonty Ramensky, un Russe. Ensemble, ils étaient en avance sur leur temps, en place ou élaborer sur presque tous les sujets se rapportant à la zone aujourd'hui, bien avant ils étaient tellement à l'ouest. Ces sujets inclus l'analyse de la communauté végétale, ou phytosociologie, gradient analyse, la succession et les sujets à l'usine écophysiologie et écologie fonctionnelle. En raison de la langue et / ou pour des raisons politiques, une grande partie de leur travail, était inconnu de la plupart des pays, en particulier dans le monde anglophone, jusque dans le 20e siècle.
Post-1900
Aux Etats-Unis, Henry Cowles et Frederic Clements a développé des idées de succession végétale dans le début des années 1900. Clements est célèbre pour son point de vue maintenant discréditée de la communauté végétale en tant que " superorganisme ". Il a fait valoir que, comme tous les systèmes d'organes d'une personne doivent travailler ensemble pour le corps à bien fonctionner, et qui se développent de concert avec l'autre que l'individu arrive à maturité, de sorte que les espèces individuelles dans une communauté végétale aussi développer et à coopérer d'une manière très étroitement coordonnée et synergique, poussant la communauté végétale vers un état final défini et prévisible. Bien que Clements a fait beaucoup de travail sur la végétation en Amérique du Nord, son dévouement à la théorie de superorganisme a nui à sa réputation, autant de travail depuis par de nombreux chercheurs a montré l'idée de manquer de soutien empirique.
Contrairement à Clements, plusieurs écologistes ont depuis démontré la validité de la hypothèse individualiste, qui affirme que les communautés végétales sont tout simplement la somme d'un ensemble d'espèces réagissant individuellement à l'environnement, et co-produisent dans le temps et l'espace. Ramensky lancé cette idée en Russie, et en 1926, Henry Gleason (Gleason, 1926) développé dans un papier aux États-Unis. Les idées de Gleason ont été catégoriquement rejetées depuis de nombreuses années, si puissant était l'influence des idées Clementsian. Cependant, dans les années 1950 et 60, une série d'études bien conçues par Robert Whittaker a fourni des preuves solides pour les arguments de Gleason, et contre celles de Clements. Whittaker, l'un des plus productifs de phytoécologistes américains, était un développeur et promoteur de analyse gradient, dans lequel l'abondance des espèces individuelles sont mesurées contre les variables environnementales quantifiables (ou leur bien-corrélé substituts). Dans les études sur trois très différents les écosystèmes de montagne, Whittaker démontré fortement espèces réagissent principalement à l'environnement, et pas nécessairement dans toute coordination avec d'autres espèces, concomitants. D'autres travaux, en particulier dans paléobotanique, a apporté son soutien à ce point de vue à des échelles temporelles et spatiales plus grandes.
DEVELOPPEMENTS récents
Depuis les années 1960, beaucoup de recherches sur la végétation a tourné autour de sujets dans écologie fonctionnelle. Dans un cadre fonctionnel, la botanique taxonomique est relativement moins importante; enquêtes centre autour classifications morphologiques, anatomiques et physiologiques des espèces, ayant pour but de prédire comment des groupes particuliers de celle-ci de répondre aux diverses variables environnementales. La base sous-jacente de cette approche est l'observation que, en raison de évolution convergente et (l'inverse) radiation adaptative, il ne est souvent pas une forte relation entre parenté phylogénétique et l'environnement adaptations, en particulier aux niveaux supérieurs de la taxonomie phylogénétique, et à grandes échelles spatiales. Classifications fonctionnelles sans doute commencé dans les années 1930 La division Raunkiær de plantes en groupes sur la base de l'emplacement de leur apicale méristèmes (bourgeons) par rapport à la surface du sol. Ce présageait classifications ultérieures telles que MacArthur r vs espèces K sélectionné (appliqué à tous les organismes, et pas seulement les plantes), et le régime proposé par la RSE Crasse (1974) dans lequel les espèces sont affectés à une ou plusieurs des trois stratégies, chaque favorisés par un correspondant pression de sélection: concurrents, le stress-tolérantes et rudérales.
Classifications fonctionnelles sont cruciales dans les interactions de la végétation et l'environnement de modélisation, qui a été un sujet de premier plan dans la végétation écologie pour les 30 dernières années ou plus. Actuellement, il ya une forte volonté de modéliser les changements de végétation locales, régionales et mondiales en réponse au global du changement climatique , en particulier les changements de température, les précipitations et les régimes de perturbations. Classifications fonctionnelles telles que les exemples ci-dessus, qui tentent de classer toutes les espèces végétales dans un très petit nombre de groupes, sont peu susceptibles d'être efficaces pour la grande variété de fins de modélisation qui existent ou existeront. Il est généralement reconnu que les classifications, tout usage simple, devra probablement être remplacé par classifications plus détaillées et spécifiques à une fonction à des fins de modélisation à portée de main. Il faudra bien meilleure compréhension de la physiologie, l'anatomie et la biologie du développement que celui qui existe actuellement, pour un grand nombre d'espèces, même si seules les espèces dominantes dans la plupart des types de végétation sont considérés.
