Table of Contents

Глобальная точка биоразнообразия на побережье Калифорнии

Калифорнийская Флористическая провинция (CFP) является одним из самых биологически богатых, но находящихся под угрозой исчезновения регионов мира. Обозначенная как одна из первых 25 глобальных горячих точек биоразнообразия Conservation International, эта область содержит чрезвычайную концентрацию растительной и животной жизни, не встречающуюся больше нигде на Земле. Значение провинции выходит за рамки ее огромного количества видов; она представляет собой живую лабораторию эволюционной адаптации, сформированную миллионами лет геологических потрясений, климатических сдвигов и постоянного влияния Тихого океана.

Что делает Флористическую провинцию Калифорнии действительно замечательной, так это не только ее биоразнообразие, но и то, как ее уникальные климатические особенности привели к этому разнообразию. Средиземноморский климат региона, динамика прибрежного тумана и сложная топография создали мозаику мест обитания, которые поддерживают приблизительно 6500 местных видов растений, из которых почти 40 процентов являются эндемичными. Чтобы представить это в перспективе, все Соединенные Штаты к востоку от реки Миссисипи имеют меньше эндемичных видов растений, чем эта единственная провинция.

Понимание Флористической провинции Калифорнии требует изучения ее границ, климатической механики, биологического богатства, которое эти условия создали, и серьезных проблем сохранения, с которыми сталкивается регион в настоящее время.

Географические и физические границы

Определение границ провинции

Флористическая провинция Калифорния простирается вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки, простираясь от южной границы Орегона через большую часть Калифорнии и в северо-западный угол Нижней Калифорнии, Мексика.Провинция ограничена на востоке горным хребтом Сьерра-Невада и дождевыми теневыми пустынями Большого бассейна, на севере регионом Кламат-Сискию, где она переходит в умеренные тропические леса Тихоокеанского Северо-Запада, а на юге засушливыми ландшафтами полуострова Нижняя Калифорния.

Провинция занимает примерно 293 000 квадратных километров, что делает ее одной из самых маленьких горячих точек биоразнообразия во всем мире, но ее компактный размер противоречит ее экологической сложности.В пределах этой относительно узкой прибрежной полосы высотные градиенты варьируются от уровня моря до более чем 4400 метров на вершине горы Уитни, создавая резкие сдвиги в температуре, осадках и условиях роста на очень коротких расстояниях.

Основные физиографические регионы

Несколько отдельных физиографических регионов попадают в пределах Калифорнийской Флористической провинции, каждый из которых вносит свой вклад в общее биоразнообразие. Побережье хребтов проходит параллельно Тихому океану, создавая ряд северно-южных трендовых хребтов и долин, которые захватывают влагу от надвигающихся штормов и создают значительные дождевые тени на их восточных склонах. Центральная долина, обширный сельскохозяйственный бассейн, находится между Побережьем хребтов и Сьерра-Невадой, поддерживая остатки лугов, весенние бассейны и прибрежные коридоры, которые содержат специализированные эндемичные виды.

Регион Кламат-Сискиё в северо-западном углу провинции признан отдельным экорегионом глобального значения, отмеченным ботаническим богатством и высоким эндемизмом. Поперечные хребты и полуостровные хребты Южной Калифорнии создают дополнительную сложность, при этом виды эволюционировали изолированно на отдельных горных вершинах и в различных системах каньонов. Сама Сьерра-Невада, хотя и не полностью в пределах провинции, вносит значительный вклад в её флору, особенно в предгорных лесах и лесах среднего подъёма.

Расширение Baja California

Южная часть провинции простирается в Баха-Калифорнию, где климат становится все более засушливым, а растительность переходит в отличительные морские суккулентные сообщества кустарников. Этот регион содержит некоторые из самых необычных растительных сборок в провинции, включая обширные стенды деревьев слонов (]Pachycormus discolor) и бухьюм (]Fouquieria columnaris), виды, которые более типично связаны с пустыней Соноран, но адаптированы к более мягким прибрежным условиям. Изоляция этих популяций Нижней Калифорнии в сочетании со сложной геологической историей региона привела к высоким уровням местного эндемизма.

Уникальные климатические характеристики

Средиземноморский климатический механизм

Флористическая провинция Калифорнии определяется своим средиземноморским климатом, одной из пяти таких климатических зон на Земле. Эта климатическая картина характеризуется мягкими, влажными зимами и жарким, сухим летом, при этом большинство осадков выпадает в период с ноября по апрель. Движущей силой этой модели является сезонная миграция Pacific High, полупостоянной системы высокого давления, которая летом смещается на север, блокируя штормовые пути и создавая длительные периоды ясной, сухой погоды. Зимой система высокого давления ослабевает и смещается на юг, позволяя тихоокеанским штормовым системам достигать побережья.

Количество осадков резко варьируется по всей провинции. Северо-западное побережье, особенно в округах Дель-Норте и Гумбольдт, может получать более 200 сантиметров осадков в год, поддерживая густые леса прибрежной красной древесины (]Sequoia sempervirens) и Дуглас-фир. Напротив, юго-восточные части провинции в Южной Калифорнии и Нижней Калифорнии получают всего 15-25 сантиметров в год, поддерживая адаптированные к засухе сообщества чапаралов и шалфеев. Этот градиент осадков, сжатый географией штата, является одним из самых крутых на Земле.

Прибрежный туман: невидимый регулятор климата

Одной из наиболее отличительных и экологически важных климатических особенностей Флористической провинции Калифорнии является её стойкий прибрежный туман.В летние месяцы, когда осадки практически отсутствуют, плотный слой тумана формируется над Тихим океаном и перемещается внутри страны, подталкиваясь преобладающими ветрами и вытягиваемый низким давлением, создаваемым горячей Центральной долиной. Этот туман обеспечивает критический источник влаги для прибрежных экосистем, снижая скорость эвапотранспирации и доставляя измеримое количество воды через туманную каплю.

Слив тумана может составлять от 30 до 50 процентов от общего объема воды в некоторых прибрежных лесах в течение лета, что позволяет таким видам, как прибрежная красная древесина, поддерживать положительный водный баланс в сухой сезон. Важность тумана для экосистем красной древесины настолько значительна, что исследователи изучают, как изменения частоты тумана, вызванные изменением климата, могут изменить распределение и здоровье этих знаковых лесов. Туман также смягчает прибрежные температуры, сохраняя летние максимумы значительно ниже, чем внутренние районы и создавая термическую рефугию для чувствительных к температуре видов.

Топографическое принуждение и микроклимат

Сложная топография Флористической провинции Калифорнии создает необычайный массив микроклиматов. Аспект (направление, на котором обращены склоны) оказывает глубокое влияние на солнечное излучение, температуру и влажность почвы. Наклоны, обращенные к югу, получают больше прямых солнечных лучей, жарче и суше и обычно поддерживают ксерические адаптированные виды, такие как chamise (]Adenostoma fasciculatum . Наклоны, обращенные к северу, более холодные, дольше сохраняют влагу и поддерживают более мезические виды, такие как Калифорнийский залив Umbellularia californica ) и таноак (Notholithocarpus densiflorus .

Холодный воздушный дренаж в горных долинах создает тепловые инверсии, которые задерживают холодный воздух в низменных районах, создавая морозные карманы, которые ограничивают рост растений и благоприятствуют выносливым видам. Прибрежные каньоны направляют морскую влагу внутрь страны, создавая туманные пояса, которые простираются глубоко в другие сухие ландшафты. Эти мелкомасштабные климатические изменения, действующие на возвышенностях от уровня моря до альпийских пиков, создают лоскутное одеяло мест обитания, которое стимулировало видообразование и поддерживало высокое биоразнообразие.

Биоразнообразие и эндемизм видов

Ботанические богатства: видов больше, чем вся Европа

Флористическая провинция Калифорния содержит более 6500 местных видов растений, что превышает общее разнообразие местных растений в Европе или во всех восточных Соединенных Штатах. Приблизительно 40 процентов этих видов являются эндемичными, то есть они не встречаются больше нигде на Земле. Этот уровень эндемизма является одним из самых высоких среди любых горячих точек биоразнообразия в умеренном мире и конкурирует со многими тропическими горячими точками в его концентрации видов с ограниченным диапазоном.

Несколько семейств растений особенно хорошо представлены в провинции. Семейство Asteraceae (подсолнечники, ромашки и их родственники) является самым разнообразным, с более чем 800 видами, включая род Erigeron (блошиные) и Lessingia , который подвергся обширному излучению в Калифорнии. Fabaceae (семейство бобовых), Brassicaceae (семья горчичных) и Polemoniaceae (семья блох) также показывают высокий уровень разнообразия и эндемизма, причем многие виды ограничены одиночными горными хребтами или типами почвы.

Иконические сообщества растений

Чапараль является характерным типом растительности в калифорнийской флористской провинции. Эта экосистема, в которой преобладают кустарники, охватывает примерно 10 процентов штата и адаптирована к летней засухе и частому пожару в регионе. Чапаральские виды, включая шаммаж, манзанитуАрктостафилос, и цеанотусЦеанотус, развили толстые, восковые листья и глубокие корневые системы, которые позволяют им выживать в месяцы засухи. Многие виды чапаралей адаптированы к огню, с семенами, которые требуют тепла или химических сигналов от огня для прорастания, и с корневыми коронками, которые энергично вырастают после пожара.

Прибрежный шалфейный кустарник является более низкорослым, мягколистным кустарниковым сообществом, которое занимает прибрежные склоны и мезас Южной Калифорнии и Нижней Калифорнии. Доминирует такие виды, как калифорнийский шалфей Artemisia californica, калифорнийская гречка Eriogonum fasciculatum, и белый шалфей Salvia apiana, это сообщество является одним из самых опасных в провинции из-за городского развития. Прибрежный шалфейный кустарник поддерживает богатую фауну насекомых и обеспечивает критическую среду обитания для федерально угрожаемого калифорнийского ловца грызунов.

Деревянные дубы образуют видный компонент калифорнийского ландшафта, с несколькими видами дубов Quercus spp., доминирующими в предгорьях и внутренних долинах.Дуб долины (]Quercus lobata), крупнейший из калифорнийских дубов, может жить в течение 600 лет и обеспечивает критическую среду обитания для сотен видов птиц, млекопитающих, насекомых и грибов.Голубой дуб (]Quercus douglasii и дуб побережья (]Quercus agrifolia также распространены, каждый с различными экологическими ролями и связанными с ним видами.

Грассланды и весенние бассейны когда-то покрывали обширные территории Центральной долины и прибрежных равнин. Коренные многолетние луга, в которых преобладают такие виды, как фиолетовая иглаграссНаселла pulchra, были в значительной степени заменены годовыми травами, ввезенными из Средиземноморского региона, но остатки пластов по-прежнему обладают высоким разнообразием.Вернальские бассейны являются эфемерными водно-болотными угодьями, которые образуются на непроницаемых глиняных почвах и заполняются зимними дождями, прежде чем полностью высохнуть летом.Эти бассейны поддерживают высокоспециализированную флору, включая несколько видов находящихся под угрозой исчезновения весенних бассейновых креветок и сотни уникальных видов растений.

Разнообразие животных

В то время как Флористическая провинция Калифорнии наиболее известна своим ботаническим богатством, она также поддерживает разнообразную животную фауну со значительным эндемизмом.В Калифорнии более 700 видов наземных позвоночных, из которых около 100 являются эндемичными или почти эндемичными.Калифорнийский тритон (]Taricha torosa, калифорнийская рыженогая лягушка (]Rana draytonii) и Сан-Франциско подвязная змея (]Thamnophis Sirtalis tetrataenia) являются одними из самых заметных эндемиков амфибий и рептилий провинции.

Разнообразие птиц является исключительным, с более чем 600 видами, зарегистрированными в Калифорнии, включая калифорнийского кондора (]Gymnogyps californianus), вид, который был спасен от вымирания благодаря интенсивным программам разведения в неволе и теперь насчитывает более 300 особей в дикой природе.

Разнообразие насекомых в провинции ошеломляет. В Калифорнии насчитывается около 30 000 видов насекомых, многие из которых являются эндемичными для региона. Калифорнийские ювелиры и связанные с ними опылители, особенно виды местных пчел в родах Hylaeus и Andrena , представляют собой сложную историю коэволюции, которая все еще документируется.

Огонь: важный экологический процесс

Огонь формировал Флористическую провинцию Калифорнии в течение миллионов лет, и многие из ее экосистем адаптированы к пожарам. Средиземноморский климат с его длинным летним сухим сезоном и обильной вылеченной растительностью создает условия, которые естественным образом склонны к пожару.Частые пожары низкой и умеренной тяжести были частью экологического цикла во многих экосистемах CFP, особенно в чапаральных и дубовых лесах.

Коренные американские племена использовали огонь в качестве инструмента управления землями в течение тысяч лет, намеренно устраивая пожары для поддержания открытых дубовых саванн, способствуя росту пищевых растений и снижению топливных нагрузок. Эта практика сформировала большую часть структуры растительности, с которой столкнулись европейские поселенцы в 18 и 19 веках. Политика подавления пожаров за последнее столетие в сочетании с ростом населения и изменением климата привела к накоплению топлива во многих районах и переходу к более крупным, более серьезным лесным пожарам, которые угрожают как человеческим сообществам, так и местным видам.

Роль огня в калифорнийской Флористической провинции сложна и варьируется в зависимости от экосистем. Некоторые виды требуют, чтобы огонь прорастал, но погибают от частых циклов пожара, которые горят слишком часто. Другие виды, такие как сосна нобконе (] Pinus attenuata), содержат серотиноподобные шишки, которые открываются только после пожара, выпуская семена в почву, обогащенную золой. Понимание этих адаптированных к пожару жизненных историй имеет решающее значение для управления как биоразнообразием, так и риском лесных пожаров в провинции.

Основные угрозы и проблемы сохранения

Городское развитие и утрата среды обитания

Самой непосредственной и широко распространенной угрозой для Флористической провинции Калифорнии является потеря среды обитания и фрагментация от городского развития.Калифорния является самым густонаселенным штатом в США, с более чем 39 миллионами жителей, и ее население продолжает расти. Городской след штата резко расширился со времен Второй мировой войны, превратив миллионы гектаров естественной среды обитания в жилье, коммерческое развитие и инфраструктуру.

Прибрежные шалфейные кустарники, которые когда-то покрывали обширные участки прибрежных равнин и мезас от Сан-Франциско до Сан-Диего, были сокращены до менее чем 15 процентов от их первоначальной протяженности. Программа планирования охраны природных сообществ, созданная в 1990-х годах, представляет собой совместную работу по решению проблемы сохранения среды обитания в региональном масштабе, а не видов по видам. Однако продолжающееся давление на развитие, особенно в Южной Калифорнии, продолжает подталкивать многие виды к грани исчезновения.

Городская экспансия также создает эффекты фрагментации, которые разрушают даже оставшиеся участки среды обитания. Дороги разделяют популяции, предотвращая поток генов и увеличивая смертность от столкновений транспортных средств. Крайовые эффекты изменяют микроклиматы и облегчают вторжение экзотических видов. Малые изолированные популяции эндемичных видов становятся уязвимыми для стохастических событий вымирания, таких как вспышки заболеваний или катастрофические пожары.

Инвазивные виды

Неместные растения, животные и патогены представляют серьезную угрозу для местного биоразнообразия Калифорнийской Флористической провинции. Ежегодные травы из Средиземноморского региона, включая дикий овсянку (]Avena fatua и рябиновый бром (]Bromus diandrus), преобразовали луга Калифорнии, заменив местные многолетние виды и изменив режимы огня. Инвазивный аргентинский муравей (]Linepithema humile вытесняет местные виды муравьев и нарушает расселение семян и взаимные опыления.

Патогены, такие как внезапная смерть дуба (]Phytophthora ramorum), опустошили популяции дуба в прибрежных лесах, и Phytophthora инфекции возникают в других экосистемах CFP. Золотистый дуб-борер (]Agrilus auroguttatus, ввезённый с юго-запада США, убил десятки тысяч дубов в округе Сан-Диего.Управление этими вторжениями требует скоординированных усилий на местном, государственном и федеральном уровнях, а также государственного образования для предотвращения дальнейшего внедрения.

Изменение климата

Изменение климата, возможно, является самой большой долгосрочной угрозой биоразнообразию Флористической провинции Калифорнии. Средиземноморский климат региона с его узким окном зимних осадков и длительной летней засухой уже меняется таким образом, что стресс местных видов. Зимние осадки становятся все более переменчивыми, с более длинными сухими периодами, прерываемыми экстремальными осадками. Снежный пакет в Сьерра-Неваде, критическом источнике воды для экосистем провинции, сократился примерно на 20 процентов с середины 20-го века.

Более высокие температуры повышают скорость эвапотранспирации, усугубляя засуху в растениях и снижая доступность поверхностных вод для дикой природы. Виды, которые специализируются на конкретных климатических условиях, таких как небольшие популяции растений, ограниченные высотными небесными островами в Поперечных хребтах, сталкиваются с риском быть сдвинутыми с вершин гор, поскольку их места обитания теплые. Сдвиги хребта уже документируются, причем многие виды перемещаются на север или на более высокие высоты, но темпы рассеивания могут не идти в ногу с темпами изменения климата.

Частота прибрежных туманов снизилась вдоль большей части побережья Калифорнии за последнее столетие, изменение, которое связано с потеплением температуры океана и изменениями в прибрежной атмосферной циркуляции. Это снижение угрожает прибрежной экосистеме красного дерева и другим зависящим от тумана местам обитания. Установленная международными климатическими соглашениями цель потепления на две степени по Цельсию по-прежнему приведет к значительным изменениям в распределении и численности многих видов CFP.

Усилия по сохранению и охраняемые районы

Несмотря на проблемы, значительные усилия по сохранению ведутся в пределах Калифорнийской Флористической провинции.Система охраняемых территорий штата включает национальные парки (Йосемит, Каньон Секвойи-Кингс, Нормандские острова), национальные леса (Лос-Падрес, Кливленд, Анджелес), государственные парки и сеть заповедников, управляемых такими организациями, как Охрана природы и Калифорнийское общество коренных растений.

Калифорнийская база данных о природном разнообразии (CNDDB) предоставляет исчерпывающую информацию о распределении и статусе редких и исчезающих видов, информируя о планировании сохранения и экологическом обзоре. Калифорнийский департамент рыб и дикой природы управляет программой планирования охраны природы сообщества, которая установила региональные планы сохранения, охватывающие миллионы гектаров в Южной Калифорнии.

Частные усилия по сохранению земель, включая сервитуты и земельные тресты, играют решающую роль в защите среды обитания в районах, где общественная собственность ограничена. Такие организации, как Калифорнийский трест Rangeland Trust, работают с владельцами ранчо, чтобы сохранить рабочие ландшафты нетронутыми и обеспечить связь с дикой природой через фрагментированные ландшафты.

Наука сообщества и волонтерские программы вносят вклад в усилия по мониторингу и восстановлению. Программа Калифорнийского общества коренных растений «Охота за редкими растительными сокровищами» обучает добровольцев находить и документировать популяции редких видов растений, предоставляя ценные данные для планирования сохранения. Калифорнийский совет по инвазивным растениям координирует совместные усилия по картированию, управлению и контролю инвазивных популяций растений по всему штату.

Заглядывая вперед: будущее Флористической провинции Калифорнии

Калифорнийская Флористическая провинция сталкивается с неопределенным будущим. Сочетание давления городского развития, инвазивных видов, измененных пожарных режимов и изменения климата создает проблемы, которые беспрецедентны в истории региона. Однако провинция также имеет преимущества, которых не хватает многим горячим точкам биоразнообразия: сильная научная инфраструктура, хорошо развитая система планирования сохранения и популяция, которая в подавляющем большинстве ценит природное наследие региона.

Стратегические инвестиции в сохранение, которые отдают приоритет крупным взаимосвязанным ландшафтам и сосредоточены на поддержании экологических процессов, таких как пожарные и гидрологические циклы, будут иметь решающее значение. В настоящее время в качестве инструмента предотвращения исчезновения видов, находящихся под угрозой исчезновения, обсуждаются вопросы о содействии миграции, преднамеренном перемещении видов в места обитания, которые, как ожидается, останутся пригодными в соответствии с будущими климатическими сценариями. Учитывая темпы изменений, такие вмешательства могут стать необходимыми для некоторых из наиболее уязвимых видов провинции.

Сохранение исключительного биоразнообразия Флористической провинции Калифорнии зависит от продолжающихся исследований, финансирования и политической приверженности. Регион представляет собой пример эволюционного наследия мирового класса, и потеря любого из его эндемичных видов будет представлять собой необратимую потерю для глобального биоразнообразия. Выбор, сделанный в ближайшие десятилетия, определит, останется ли эта средиземноморская климатическая точка ярким хранилищем жизни или станет предостерегающей историей о том, что теряется, когда мы не в состоянии адекватно защитить наше природное наследие.