Foresta umida tropicale

La foresta umida tropicale viene anche chiamata foresta pluviale tropicale. Questo bioma si trova nelle regioni equatoriali. La vegetazione è caratterizzata da piante con foglie larghe che cadono e vengono sostituite durante l’anno. A differenza degli alberi delle foreste decidue, gli alberi di questo bioma non hanno una perdita stagionale di foglie associata alle variazioni di temperatura e luce solare; queste foreste sono “sempreverdi” tutto l’anno.

I profili di temperatura e luce solare delle foreste umide tropicali sono molto stabili rispetto a quelli di altri biomi terrestri, con temperature che vanno da 20 °C a 34 °C (68 °F a 93 °F). Quando si confronta la variazione annuale della temperatura delle foreste umide tropicali con quella di altri biomi forestali, la mancanza di variazione stagionale della temperatura nella foresta umida tropicale diventa evidente. Questa mancanza di stagionalità porta alla crescita delle piante per tutto l’anno, piuttosto che la crescita stagionale (primavera, estate e autunno) vista in altri biomi più temperati. In contrasto con altri ecosistemi, gli ecosistemi tropicali non hanno giorni lunghi e giorni corti durante il ciclo annuale. Invece, una quantità giornaliera costante di luce solare (11-12 ore al giorno) fornisce più radiazione solare, quindi un periodo di tempo più lungo per la crescita delle piante.

Le precipitazioni annuali nelle foreste umide tropicali vanno da 125 cm a 660 cm con alcune variazioni mensili. Mentre la luce del sole e la temperatura rimangono abbastanza costanti, le precipitazioni annuali sono altamente variabili. Le foreste umide tropicali hanno tipicamente mesi umidi in cui ci possono essere più di 30 cm di precipitazioni, così come mesi secchi in cui ci sono meno di 10 cm di pioggia. Tuttavia, il mese più secco di una foresta umida tropicale supera ancora le precipitazioni annuali di alcuni altri biomi, come i deserti.

Figura 1. Le foreste umide tropicali, come queste foreste di Madre de Dios, Perù, vicino al Rio delle Amazzoni, hanno un’alta diversità di specie. (credit: Roosevelt Garcia)

Le foreste umide tropicali hanno un’alta produttività primaria netta perché le temperature annuali e i valori delle precipitazioni in queste aree sono ideali per la crescita delle piante. Pertanto, l’estesa biomassa presente nella foresta umida tropicale porta a comunità vegetali con una diversità di specie molto alta (Figura 1). Le foreste umide tropicali hanno più specie di alberi di qualsiasi altro bioma; in media tra 100 e 300 specie di alberi sono presenti in un singolo ettaro (2,5 acri) di foresta pluviale amazzonica sudamericana. Un modo per visualizzare questo è quello di confrontare gli strati orizzontali distintivi all’interno del bioma della foresta umida tropicale. Sul pavimento della foresta c’è uno strato rado di piante e materia vegetale in decomposizione. Sopra c’è un sottobosco di fogliame corto e arbustivo. Uno strato di alberi si alza sopra questo sottobosco ed è sormontato da un baldacchino superiore chiuso – lo strato superiore di rami e foglie. Alcuni altri alberi emergono attraverso questo baldacchino superiore chiuso. Questi strati forniscono habitat diversi e complessi per la varietà di piante, funghi, animali e altri organismi all’interno delle foreste umide tropicali.

Per esempio, gli epifiti sono piante che crescono su altre piante, che in genere non vengono danneggiate. Gli epifiti si trovano in tutti i biomi delle foreste umide tropicali. Molte specie di animali usano la varietà di piante e la complessa struttura delle foreste umide tropicali per nutrirsi e ripararsi. Alcuni organismi vivono a diversi metri dal suolo e si sono adattati a questo stile di vita arboricolo.

Savane

Figura 2. Le savane, come questa nel Taita Hills Wildlife Sanctuary in Kenya, sono dominate da erbe. (credit: Christopher T. Cooper)

Le savane sono praterie con alberi sparsi e si trovano in Africa, Sud America e Australia settentrionale. Le savane sono di solito calde, aree tropicali con temperature medie da 24 °C a 29 °C (75 °F a 84 °F) e una pioggia annuale di 10-40 cm (3.9-15.7 in). Le savane hanno un’estesa stagione secca; per questo motivo, gli alberi della foresta non crescono così bene come fanno nella foresta umida tropicale (o in altri biomi forestali). Di conseguenza, tra le erbe e le forbe (piante erbacee da fiore) che dominano la savana, ci sono relativamente pochi alberi (Figura 2). Poiché il fuoco è un’importante fonte di disturbo in questo bioma, le piante hanno sviluppato sistemi di radici ben sviluppati che permettono loro di ricrescere rapidamente dopo un incendio.

Deserti subtropicali

Figura 3. Per ridurre la perdita d’acqua, molte piante del deserto hanno foglie minuscole o non ne hanno affatto. Le foglie dell’ocotillo (Fouquieria splendens), mostrate qui nel deserto di Sonora vicino a Gila Bend, Arizona, appaiono solo dopo le piogge, e poi si staccano.

I deserti subtropicali esistono tra 15° e 30° di latitudine nord e sud e sono centrati sui Tropici del Cancro e del Capricorno. Questo bioma è molto secco; in alcuni anni, l’evaporazione supera le precipitazioni. I deserti caldi subtropicali possono avere temperature diurne della superficie del suolo superiori a 60 °C (140 °F) e temperature notturne che si avvicinano a 0 °C (32 °F). Questo è in gran parte dovuto alla mancanza di acqua atmosferica. Nei deserti freddi, le temperature possono raggiungere i 25 °C e scendere sotto i -30 °C (-22 °F). I deserti subtropicali sono caratterizzati da basse precipitazioni annuali di meno di 30 cm con poche variazioni mensili e mancanza di prevedibilità delle precipitazioni. In alcuni casi, le precipitazioni annuali possono essere basse come 2 cm nei deserti subtropicali situati nell’Australia centrale (“l’Outback”) e nell’Africa settentrionale.

La vegetazione e la bassa diversità animale di questo bioma è strettamente legata alle precipitazioni basse e imprevedibili. I deserti molto aridi mancano di vegetazione perenne che vive da un anno all’altro; invece, molte piante sono annuali che crescono rapidamente e si riproducono quando le precipitazioni si verificano, e poi muoiono. Molte altre piante in queste aree sono caratterizzate dall’avere una serie di adattamenti che conservano l’acqua, come radici profonde, fogliame ridotto e fusti che trattengono l’acqua (Figura 3). Le piante da seme nel deserto producono semi che possono rimanere in dormienza per lunghi periodi tra le piogge. Gli adattamenti degli animali del deserto includono il comportamento notturno e lo scavare.

Chaparral

Figura 4. Il chaparral è dominato da arbusti. (credit: Miguel Vieira)

Il chaparral è chiamato anche foresta a macchia e si trova in California, lungo il Mar Mediterraneo e lungo la costa meridionale dell’Australia (Figura 4). La pioggia annuale in questo bioma varia da 65 cm a 75 cm, e la maggior parte della pioggia cade in inverno. Le estati sono molto secche e molte piante di chaparral sono dormienti durante l’estate. La vegetazione chaparral, mostrata nella Figura 4, è dominata da arbusti ed è adattata agli incendi periodici, con alcune piante che producono semi che germinano solo dopo un incendio caldo. Le ceneri lasciate dopo un incendio sono ricche di nutrienti come l’azoto che fertilizzano il suolo e promuovono la ricrescita delle piante.

Le praterie temperate

Le praterie temperate si trovano in tutto il Nord America centrale, dove sono note anche come praterie; si trovano anche in Eurasia, dove sono note come steppe (Figura 5). Le praterie temperate hanno pronunciate fluttuazioni annuali di temperatura con estati calde e inverni freddi. La variazione annuale della temperatura produce stagioni di crescita specifiche per le piante. La crescita delle piante è possibile quando le temperature sono abbastanza calde da sostenere la crescita delle piante e quando è disponibile un’ampia quantità di acqua, il che avviene in primavera, estate e autunno. Durante gran parte dell’inverno, le temperature sono basse e l’acqua, che è immagazzinata sotto forma di ghiaccio, non è disponibile per la crescita delle piante.

Figura 5. Il bisonte americano (Bison bison), più comunemente chiamato bufalo, è un mammifero da pascolo che un tempo popolava le praterie americane in gran numero. (credit: Jack Dykinga, USDA Agricultural Research Service)

Le precipitazioni annuali variano da 25 cm a 75 cm (9.8-29.5 in). A causa delle precipitazioni annuali relativamente più basse nelle praterie temperate, ci sono pochi alberi, tranne quelli che si trovano lungo i fiumi o i torrenti. La vegetazione dominante tende a consistere in erbe e alcune praterie sostengono popolazioni di animali da pascolo Figura 5. La vegetazione è molto densa e i suoli sono fertili perché il sottosuolo del suolo è pieno di radici e rizomi (steli sotterranei) di queste erbe. Le radici e i rizomi agiscono per ancorare le piante al terreno e ricostituire il materiale organico (humus) nel suolo quando muoiono e si decompongono.

Gli incendi, principalmente causati dai fulmini, sono un disturbo naturale nelle praterie temperate. Quando il fuoco viene soppresso nelle praterie temperate, la vegetazione alla fine si converte in macchia e foreste dense. Spesso, il ripristino o la gestione delle praterie temperate richiede l’uso di bruciature controllate per sopprimere la crescita di alberi e mantenere le erbe.

Foreste temperate

Figura 6. Gli alberi decidui sono la pianta dominante nella foresta temperata. (credit: Oliver Herold)

Le foreste temperate sono il bioma più comune nel Nord America orientale, Europa occidentale, Asia orientale, Cile e Nuova Zelanda (Figura 6). Questo bioma si trova in tutte le regioni di media latitudine. Le temperature variano da -30 °C a 30 °C (da -22 °F a 86 °F) e scendono sotto lo zero su base annuale. Queste temperature significano che le foreste temperate hanno stagioni di crescita definite durante la primavera, l’estate e l’inizio dell’autunno. Le precipitazioni sono relativamente costanti durante tutto l’anno e variano tra 75 cm e 150 cm (29.5-59 in).

A causa delle moderate precipitazioni e temperature annuali, gli alberi decidui sono la pianta dominante in questo bioma (Figura 6). Gli alberi decidui perdono le loro foglie ogni autunno e rimangono senza foglie in inverno. Così, non si verifica alcuna fotosintesi negli alberi decidui durante il periodo invernale dormiente. Ogni primavera, nuove foglie appaiono quando la temperatura aumenta. A causa del periodo dormiente, la produttività primaria netta delle foreste temperate è inferiore a quella delle foreste umide tropicali. Inoltre, le foreste temperate mostrano meno diversità di specie arboree rispetto ai biomi delle foreste umide tropicali.

Gli alberi delle foreste temperate si sfogliano e ombreggiano gran parte del terreno; tuttavia, questo bioma è più aperto delle foreste umide tropicali perché gli alberi delle foreste temperate non crescono così alti come quelli delle foreste umide tropicali. I suoli delle foreste temperate sono ricchi di nutrienti organici e inorganici. Ciò è dovuto allo spesso strato di lettiera di foglie sul suolo della foresta. Man mano che la lettiera si decompone, le sostanze nutritive vengono restituite al suolo. La lettiera fogliare protegge anche il suolo dall’erosione, isola il terreno e fornisce habitat per gli invertebrati (come la cimice della pillola o roly-poly, Armadillidium vulgare) e i loro predatori, come la salamandra dal dorso rosso (Plethodon cinereus).

Foreste boreali

La foresta boreale, conosciuta anche come taiga o foresta di conifere, si trova a sud del Circolo Polare Artico e in gran parte del Canada, Alaska, Russia e Europa settentrionale (Figura 7). Questo bioma ha inverni freddi e secchi ed estati brevi, fresche e umide. Le precipitazioni annuali sono da 40 cm a 100 cm (15.7-39 in) e di solito prendono la forma di neve. Si verifica poca evaporazione a causa delle temperature fredde.

Figura 7. La foresta boreale (taiga) ha piante e conifere basse. (credit: L.B. Brubaker)

I lunghi e freddi inverni della foresta boreale hanno portato alla predominanza di piante conifere tolleranti al freddo. Si tratta di conifere sempreverdi come pini, abeti e abeti, che mantengono le loro foglie aghiformi tutto l’anno. Gli alberi sempreverdi possono fotosintetizzare prima in primavera rispetto agli alberi decidui perché è richiesta meno energia dal sole per riscaldare una foglia aghiforme rispetto a una foglia larga. Questo beneficia gli alberi sempreverdi, che crescono più velocemente degli alberi decidui nella foresta boreale. Inoltre, i terreni nelle regioni della foresta boreale tendono ad essere acidi con poco azoto disponibile. Le foglie sono una struttura ricca di azoto e gli alberi decidui devono produrre una nuova serie di queste strutture ricche di azoto ogni anno. Pertanto, gli alberi di conifere che conservano aghi ricchi di azoto possono avere un vantaggio competitivo sugli alberi decidui a foglia larga.

La produttività primaria netta delle foreste boreali è inferiore a quella delle foreste temperate e delle foreste umide tropicali. La biomassa fuori terra delle foreste boreali è alta perché queste specie di alberi a crescita lenta sono di lunga durata e accumulano biomassa permanente nel tempo. La diversità delle specie vegetali è inferiore a quella delle foreste temperate e delle foreste umide tropicali. Le foreste boreali mancano degli elementi pronunciati della struttura forestale stratificata vista nelle foreste umide tropicali. La struttura di una foresta boreale è spesso solo uno strato di alberi e uno strato di terra (Figura 7). Quando gli aghi delle conifere cadono, si decompongono più lentamente delle foglie larghe; quindi, meno sostanze nutritive vengono restituite al suolo per alimentare la crescita delle piante.

Tundra artica

Figura 8. Le piante a bassa crescita come il salice arbustivo dominano il paesaggio della tundra, mostrato qui nell’Arctic National Wildlife Refuge. (credit: USFWS Arctic National Wildlife Refuge)

La tundra artica si trova a nord della foresta boreale subartica e si trova in tutte le regioni artiche dell’emisfero nord (Figura 8). La temperatura media invernale è di -34 °C (-34 °F) e la temperatura media estiva è da 3 °C a 12 °C (37 °F-52 °F). Le piante nella tundra artica hanno una stagione di crescita molto breve di circa 10-12 settimane. Tuttavia, durante questo periodo, ci sono quasi 24 ore di luce e la crescita delle piante è rapida. Le precipitazioni annuali della tundra artica sono molto basse con poca variazione annuale delle precipitazioni. E, come nelle foreste boreali, c’è poca evaporazione a causa delle temperature fredde.

Le piante nella tundra artica sono generalmente basse al suolo (Figura 8). C’è poca diversità di specie, bassa produttività primaria netta e bassa biomassa fuori terra. I suoli della tundra artica possono rimanere in uno stato perennemente ghiacciato chiamato permafrost. Il permafrost rende impossibile alle radici di penetrare in profondità nel suolo e rallenta il decadimento della materia organica, che inibisce il rilascio di nutrienti dalla materia organica. Durante la stagione della crescita, il terreno della tundra artica può essere completamente coperto da piante o licheni.