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Vegetação

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Vista aérea da floresta de faia-abeto misturado no Alasca

A vegetação é um termo geral para a vida vegetal de uma região; refere-se a cobertura do solo fornecida pelas plantas. É um termo geral, sem referência explícita a taxa em particular, as formas de vida, estrutura, dimensão espacial, ou qualquer outro botânico específico ou características geográficas. É mais amplo do que o termo flora que se refere exclusivamente à composição de espécies. Talvez o mais próximo é sinônimo comunidade de plantas, mas a vegetação pode, e muitas vezes, referem-se a uma ampla gama de escalas espaciais do que esse termo faz, incluindo escalas tão grandes quanto o global. Florestas primitivas de pau-brasil, stands de mangues costeiros, pântanos de esfagno, crostas deserto do solo, patches de plantas daninhas na estrada, campos de trigo, jardins e gramados cultivadas; são todos abrangidos pelo termo vegetação.

Importância

Vegetação suporta funções críticas na biosfera , em todas as possíveis escalas espaciais. Em primeiro lugar, regula o fluxo de vegetação de numerosos ciclos bioquímicos (ver biogeoquímica), mais criticamente os de água, carbono e azoto; é também de grande importância no local e global balanços energéticos. Esses ciclos são importantes não só para os padrões globais de vegetação, mas também para aqueles de clima. Em segundo lugar, a vegetação afeta fortemente as características do solo, incluindo volume de solo, química e textura, que se alimentam de volta a afetar várias características vegetacionais, incluindo produtividade e estrutura. Em terceiro lugar, serve como animais selvagens vegetação habitat e fonte de energia para a grande variedade de espécies animais no planeta (e, em última análise, para aqueles que se alimentam de estas). Vegetação também é criticamente importante para a economia do mundo, em particular na utilização de combustíveis fósseis como fonte de energia, mas também na produção mundial de alimentos, madeira, combustível e outros materiais. Talvez o mais importante, e muitas vezes esquecido, vegetação global (incluindo as comunidades de algas) tem sido a principal fonte de oxigênio na atmosfera, possibilitando a sistemas metabolismo aeróbico para evoluir e persistem. Por último, é vegetação psicologicamente importante para os seres humanos, que evoluíram em contato direto com e dependência, vegetação, para o alimento, abrigo e remédios.

Classificação

Biomas classificados por vegetação
  Ice deserto
  Tundra
  Taiga
  Broadleaf temperado
  Estepe temperada
  Floresta subtropical
  Mediterrâneo
  Monsoon floresta
  Deserto
  Matagal Xeric
  Estepe seca
  Semidesert
  Grama savanna
  ?rvore savanna
  Floresta seca subtropical
  Floresta tropical
  Alpine tundra
  Florestas de altitude

Grande parte do trabalho sobre classificação de vegetação vem de ecologistas europeus e norte-americanos, e eles têm fundamentalmente diferentes abordagens. Na América do Norte, tipos de vegetação são baseados em uma combinação dos seguintes critérios: padrão climático, hábito de planta, fenologia e / ou forma de crescimento, e as espécies dominantes. No padrão atual dos EUA (adoptada pelo Comitê Dados Geográficos Federal (FGDC), e originalmente desenvolvido pela UNESCO e The Nature Conservancy), a classificação é hierárquica e incorpora os critérios não-florísticos nos superiores (mais geral) e cinco níveis limitados critérios florísticos única para as mais baixas (mais específicas) dois níveis. Na Europa, a classificação confia muito mais fortemente, às vezes inteiramente, em florística (espécies) composição sozinho, sem referência explícita a formas de clima, fenologia ou de crescimento. É muitas vezes enfatiza indicador ou espécie de diagnóstico que separar um tipo de outro.

No padrão FGDC, os níveis de hierarquia, do mais geral ao mais específico, são: sistema, classe, subclasse, grupo, formação, aliança, e de associação. O nível mais baixo, ou associação, é, portanto, a mais precisamente definido, e incorpora os nomes de um a três dominante (geralmente duas) espécies do tipo. Um exemplo de um tipo de vegetação definido no nível de classe pode ser "Forest, coberto florestal> 60%"; ao nível de uma formação como "Winter-chuva, de folhas largas, evergreen, sclerophyllous, fechou-dossel da floresta"; ao nível da aliança como "floresta menziesii Arbutus"; e no nível de associação como "Arbutus menziesii-Lithocarpus densiflora floresta", referindo-se às florestas madrone-tanoak Pacífico que ocorrem na Califórnia e Oregon, EUA. Na prática, os níveis da aliança e / ou associação são utilizados na maioria das vezes, particularmente em mapeamento da vegetação, assim como o binomial Latina é mais frequentemente usado em discutir determinadas espécies em taxonomia e de comunicação em geral.

Estrutura

A zona húmida de água doce

A principal característica da vegetação é a sua estrutura tridimensional, por vezes referido como sua fisionomia, ou arquitetura. A maioria das pessoas têm uma compreensão dessa idéia através de sua familiaridade com termos como "selva", "woods", "pradaria" ou "prado"; estes termos evocar uma imagem mental do que esse tipo de vegetação se parece. Então, prados são gramada e aberto, as florestas tropicais são densas, alto e moreno, savanas têm árvores que pontilham a paisagem coberta de grama, etc.

Obviamente, uma floresta tem uma estrutura muito diferente do que um deserto ou um quintal gramado. Ecologistas vegetação discriminar estrutura em níveis muito mais detalhadas do que isso, mas o princípio é o mesmo. Assim, diferentes tipos de florestas podem ter estruturas muito diferentes; florestas tropicais são muito diferentes das florestas de coníferas boreais, os quais diferem das florestas caducifólias temperadas. Pastagens nativas em Dakota do Sul, Arizona, e Indiana são visivelmente diferentes uns dos outros, baixas difere elevação chaparral do que em altitudes elevadas, etc.

Estrutura é determinada por uma combinação interação de fatores ambientais e históricas, e composição de espécies. É caracterizado principalmente pelas distribuições horizontais e verticais da planta biomassa, particularmente folhagem biomassa. Distribuições horizontais referem-se ao padrão de espaçamento de planta hastes no chão. As plantas podem ser espaçadas de modo muito uniforme, como em uma árvore plantação, ou espaçadas muito não uniformemente, como em muitas florestas em rochoso, terreno montanhoso, onde as áreas de suplente de alta e baixa densidade de árvores, dependendo do padrão espacial do solo e variáveis climáticas. Três grandes categorias de espaçamento são reconhecidos: uniforme, aleatório e aglutinadas. Estes correspondem directamente à variação esperada da distância entre locais escolhidos aleatoriamente e a planta mais próximo de tais locais. Distribuições verticais de biomassa são determinados pela produtividade inerente de uma área, o potencial de altura das espécies dominantes, e a presença / ausência de espécies tolerante à sombra na flora. Comunidades com elevada produtividade e em que pelo menos um de sombra espécies de árvores tolerantes está presente, tem níveis elevados de biomassa devido às suas elevadas densidades de folha ao longo de uma grande distância vertical.

Embora esta discussão gira em torno de biomassa, é difícil de medir, na prática. Ecologistas assim, muitas vezes medir um substituto, cobertura vegetal, que é definida como a porcentagem de área da superfície do solo que tem biomassa vegetal (especialmente folhagem) verticalmente acima dela. Se a distribuição vertical da folha é dividida em camadas altura definida, a cobertura pode ser calculada para cada camada, e o valor total de tampa pode, portanto, ser superior a 100; caso contrário, os valores variam de zero a 100. A medida destina-se a ser um áspero, mas útil, a aproximação da biomassa.

Em alguns tipos de vegetação, a distribuição subterrânea da biomassa também pode discriminar diferentes tipos. Assim, uma SOD-formação de pastagem tem um sistema radicular mais contínua e ligado, enquanto um comunidade bunchgrass de é muito menos assim, com mais espaços abertos entre plantas (embora muitas vezes não tão drástica como as aberturas ou espaçamentos na parte acima do solo da comunidade, uma vez que os sistemas de raiz são geralmente menos constrangido em seus padrões de crescimento horizontais que são brotos) . No entanto, arquitetura abaixo do solo é muito mais para medir demorado, que a estrutura da vegetação é quase sempre descrito em relação às partes acima do solo da comunidade.

Dinâmica

Como todos os sistemas biológicos, comunidades de plantas são temporal e espacialmente dinâmica; eles mudam em todas as escalas possíveis. Dinamismo na vegetação é definido principalmente como mudanças na composição de espécies e / ou estrutura da vegetação.

Dinâmica temporal

Temporalmente, um grande número de processos ou eventos podem causar a mudança, mas por razões de simplicidade elas podem ser categorizados quer como mais ou menos abrupta ou gradualmente. As mudanças abruptas são geralmente referidos como distúrbios; Estes incluem coisas como incêndios florestais, altos ventos , deslizamentos de terra, inundações , avalanches e similares. Suas causas são geralmente externo ( exógena) para a comunidade - são processos naturais que ocorrem (principalmente), independentemente dos processos naturais da comunidade (como a germinação, crescimento, morte, etc). Tais eventos podem alterar a estrutura da vegetação e composição de espécies muito rapidamente e por longos períodos de tempo, e eles podem fazê-lo em grandes áreas. Muito poucos ecossistemas são, sem algum tipo de distúrbio como uma parte regular e recorrente de longo prazo sistema dinâmico. fogo distúrbios e vento são particularmente comuns ao longo de muitos tipos de vegetação em todo o mundo. O fogo é particularmente potente devido à sua capacidade de destruir não só as plantas vivas, mas também as sementes, esporos e de estar meristemas que representam o potencial da próxima geração, e devido ao impacto do fogo sobre as populações de fauna, características do solo e outros elementos dos ecossistemas e processos (para uma discussão mais aprofundada deste tema, consulte ecologia do fogo).

Mudança temporal a um ritmo mais lento é onipresente; que compreende o campo de sucessão ecológica. A sucessão é a alteração relativamente gradual em estrutura e composição taxonómica que surge como a própria vegetação modifica várias variáveis do ambiente ao longo do tempo, incluindo a luz, água e nutrientes níveis. Estas modificações alterar o conjunto de espécies mais adaptadas a crescer, sobreviver e se reproduzir em uma área, causando alterações florísticas. Estas alterações florísticas contribuir para mudanças estruturais que são inerentes ao crescimento da planta, mesmo na ausência de espécies de mudanças (especialmente onde as plantas têm um grande tamanho máximo, ou seja, árvores), causando mudanças lentas e amplamente previsíveis na vegetação. Sucessão pode ser interrompida a qualquer momento por perturbação, estabelecendo o sistema quer de volta a um estado anterior, ou fora em outra trajetória completamente. Devido a isso, os processos de sucessão pode ou não levar a alguma estática, estado final. Além disso, prever com precisão as características de um tal estado, mesmo que se coloca, nem sempre é possível. Em suma, comunidades vegetais estão sujeitos a muitas variáveis que juntos estabelecem limites sobre a previsibilidade das condições futuras.

Dinâmica espacial

Uma duna de pastagem costeira na costa do Pacífico, EUA

Como regra geral, quanto maior área sob consideração, o mais provável que a vegetação irá ser heterogénea através dele. Dois fatores principais estão no trabalho. Em primeiro lugar, a dinâmica temporal de perturbação e de sucessão estão cada vez mais improvável que seja em sincronia em qualquer área como o tamanho dessa área aumenta. Ou seja, diferentes áreas estarão em diferentes estágios de desenvolvimento, devido às diferentes histórias locais, em particular os seus tempos desde a última grande perturbação. Este fato interage com variabilidade inerente ambiental (por exemplo, nos solos, clima, topografia, etc.), que também é uma função da área. Variabilidade ambiental restringe o conjunto de espécies que podem ocupar uma determinada área, e os dois fatores juntos interagem para criar um mosaico de condições de vegetação em toda a paisagem. Apenas em agrícola ou sistemas de horticultura que a vegetação já se aproximam uniformidade perfeita. Nos sistemas naturais, há sempre heterogeneidade, embora a sua dimensão e intensidade pode variar amplamente. A natural pastagem podem ser relativamente homogéneas quando em comparação com a mesma área de floresta parcialmente queimado, mas altamente diversificada e heterogénea quando comparado com o campo de trigo ao lado dele.

Padrões de vegetação globais e determinantes

Em escalas regionais e globais há previsibilidade de certas características da vegetação, especialmente as fisionomias, que estão relacionados com a previsibilidade em determinadas características ambientais. Grande parte da variação destes padrões globais é directamente explicável por padrões de temperatura e precipitação correspondente (por vezes referidos como os balanços energéticos e humidade). Estes dois factores são altamente interactivo, no seu efeito sobre o crescimento das plantas, e a sua relação uma à outra ao longo do ano é crítica. Tais relações são mostrados graficamente na diagramas climáticos. Representando graficamente as médias mensais de longo prazo das duas variáveis uns contra os outros, uma idéia é dada quanto à existência ou não de precipitação ocorre durante a estação quente (quando é biologicamente mais útil) e, consequentemente, o tipo de vegetação que se espera. Por exemplo, dois locais podem ter a mesma precipitação anual média e da temperatura, mas, se a temporização relativa da precipitação e sazonal calor são muito diferentes, de modo que a sua estrutura de vegetação e processos de crescimento e desenvolvimento ser.

Estudo científico

Vegetação cientistas estudar as causas dos padrões e processos observados na vegetação em diferentes escalas de tempo e espaço. De particular interesse e importância são perguntas dos papéis relativos de clima, solo, topografia e história sobre características da vegetação, incluindo tanto a composição e estrutura de espécies. Tais perguntas são muitas vezes em grande escala, e por isso não podem ser facilmente abordados por manipuladora a experimentação de uma forma significativa. Estudos observacionais complementados por conhecimentos de botânica, paleobotânica, ecologia, ciência do solo, etc., são, portanto, muito comum em ciência da vegetação.

História

Pré-1900

Ciência da vegetação tem suas origens no trabalho de botânicos e / ou naturalistas do século 18, ou mais cedo em alguns casos. Muitos deles eram viajantes do mundo em viagens exploratórias na Era dos Descobrimentos , e seu trabalho era uma combinação sintética de botânica e geografia que hoje chamaríamos de plantas biogeografia (ou fitogeografia). Pouco se sabia sobre florísticos ou vegetação padrões em todo o mundo no momento, e quase nada sobre o que eles determinado, tanto do trabalho envolvido espécimes de coleta, categorização, e plantas de nomeação. Pouco ou nenhum trabalho teórico ocorreu até o século 19. O mais produtivo dos primeiros naturalistas era Alexander von Humboldt, que recolheu 60.000 espécimes de plantas em uma viagem de cinco anos para Sul e América Central de 1799 a 1804. Humboldt foi um dos primeiros a documentar a correspondência entre padrões climáticos e de vegetação, em seu maciço, trabalho ao longo da vida " Voyage aos região equinocial do Novo Continente ", que ele escreveu com Aimé Bonpland, o botânico que o acompanhava. Humboldt também descreveu vegetação em termos physiogonmic ao invés de apenas taxonomicamente. Sua obra pressagiava um trabalho intensivo sobre relações ambiente-vegetação que continua até hoje (Barbour et al, 1987).

Os primórdios do estudo vegetação tal como a conhecemos hoje, começou na Europa e na Rússia no final do século 19, particularmente sob Jozef Paczoski, um polonês, e Leonty Ramensky, um russo. Juntos, eles estavam muito à frente de seu tempo, introduzir ou elaborando sobre quase todos os temas germano para o campo hoje, bem antes de eles eram tão no oeste. Esses tópicos incluiu a análise da comunidade vegetal, ou fitossociologia, gradiente de análise, sucessão e tópicos em planta ecofisiologia e da ecologia funcional. Devido à linguagem e / ou motivos políticos, muito do seu trabalho era desconhecido para grande parte do mundo, especialmente no mundo de fala Inglês, até bem entrado o século 20.

Após 1900

Nos Estados Unidos, Henry e Cowles Frederic Clements desenvolvido idéias de sucessão vegetal no início de 1900. Clements é famosa por sua visão agora desacreditado da comunidade planta como um " superorganismo ". Ele argumentou que, assim como todos os sistemas orgânicos em um indivíduo deve trabalhar em conjunto para que o corpo funcione bem, e que se desenvolvem em conjunto com os outros como o indivíduo amadurece, assim que as espécies individuais em uma comunidade vegetal também desenvolver e cooperar de uma forma muito bem coordenada e sinérgica, empurrando a comunidade de plantas em direção a um estado final definido e previsível. Embora Clements fez um grande trabalho na vegetação da América do Norte, sua devoção à teoria superorganismo tem prejudicado a sua reputação, tanto trabalho, desde então, por numerosos pesquisadores mostrou a idéia sem suporte empírico.

Em contraste com Clements, vários ecologistas desde demonstraram a validade do hipótese individualista, que afirma que as comunidades de plantas são simplesmente a soma de um conjunto de espécies que reagem individualmente para o meio ambiente, e co-ocorrendo no tempo e no espaço. Ramensky iniciou esta idéia na Rússia, e em 1926, Henry Gleason (Gleason, 1926) desenvolveu-lo em um papel nos Estados Unidos. As idéias de Gleason foram categoricamente rejeitada por muitos anos, tão poderoso era a influência das idéias Clementsian. No entanto, nos anos 1950 e 60, uma série de estudos bem desenhados por Robert Whittaker fornecido forte evidência para os argumentos de Gleason, e contra aqueles de Clements. Whittaker, um dos mais produtivos dos ecologistas de plantas americanas, era um desenvolvedor e defensor da análise gradiente, em que a abundância de espécies individuais são medidos contra variáveis ambientais quantificáveis (ou o seu bem-correlacionada substitutos). Em estudos em três muito diferente ecossistemas de montanha, Whittaker demonstrado fortemente que as espécies respondem primariamente para o ambiente, e não necessariamente em qualquer coordenação com outros, espécies co-ocorrentes. Outro trabalho, particularmente em paleobotânica, emprestou apoio a este ponto de vista em escalas temporais e espaciais maiores.

Desenvolvimentos recentes

Desde os anos 1960, muita pesquisa em vegetação tem girado em torno de temas em ecologia funcional. Em um quadro funcional, botânica taxonômica é relativamente menos importante; investigações centro em torno classificações morfológicas, anatómicas e fisiológicas das espécies, tendo o objetivo de prever como grupos particulares dos mesmos irá responder a diversas variáveis ambientais. A base subjacente a esta abordagem é a observação de que, devido às evolução convergente e (vice-versa) radiação adaptativa, muitas vezes não há uma forte relação entre relações filogenéticas e ambiental adaptações, especialmente em níveis mais altos de taxonomia filogenética, e em grandes escalas espaciais. Classificações funcionais sem dúvida começou na década de 1930 com Divisão de Raunkiaer de plantas em grupos com base na localização da sua apical meristemas (gomos) em relação à superfície do solo. Este presságio classificações posteriores, como MacArthur de r vs K seleccionado espécies (aplicado a todos os organismos, não apenas plantas), e o regime proposto por RSE Camada de sujidade (1974) em que as espécies são atribuídos a um ou mais de três estratégias, cada favorecido por uma correspondente pressão de seleção: concorrentes, estresse-tolerators e ruderals.

Classificações funcionais são cruciais na modelagem de interações vegetação-ambiente, que tem sido um tema principal na ecologia da vegetação durante os últimos 30 anos ou mais. Atualmente, há uma forte tendência para modelar alterações da vegetação locais, regionais e globais, em resposta ao global das alterações climáticas , em particular as alterações de temperatura, precipitação e regimes de perturbação. Classificações funcionais, tais como os exemplos acima, que tentam categorizar todas as espécies de plantas a um número muito pequeno de grupos, não são susceptíveis de ser eficazes para a grande variedade de diferentes fins de modelagem que existem ou venham a existir. É geralmente reconhecido que as classificações, para todos os fins simples provavelmente vai ter de ser substituído com as classificações mais detalhadas e específicas da função para fins de modelagem à mão. Isso vai exigir muito melhor compreensão da fisiologia, anatomia e biologia do desenvolvimento do que existe atualmente, para um grande número de espécies, mesmo que apenas a espécie dominante na maioria dos tipos de vegetação são considerados.

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