“天气”和“气候”:让我们来看看这个奇妙的微环境小世界

2020-08-20 11:28 来源:新浪科技

就连亚利桑那州沙漠里的一株株玉米也会形成自己的微环境。靠近植株根部灌溉系统的温度比外界环境要低。

即使是亚利桑那州沙漠中的玉米植物也会形成自己的微环境。植物根部附近灌溉系统的温度低于外部环境。据国外媒体报道,如果天气符合你的心情,那么气候就符合你的性格。科学家经常用这个比喻来解释“天气”和“气候”的区别。

换句话说,天气是一个短期的概念,它描述的是特定地区在有限时期(分钟、小时、天或周)的大气状态,而气候描述的是长期的平均天气趋势。

如果你对气候感兴趣,你最好学习一些地理知识:全球气候是由区域气候组成的。如果你在这个基础上进一步分解它,你会发现只要是在可感知的尺度上,每个地方的气候都有一定的差异。

这就引入了“小气候”的概念。该研究课题对农业、自然保护、野生动物管理和城市规划具有重要意义。

规模很重要

气候有点像挂毯。虽然整体情况很重要,但看似微小的细节也很重要。

环境科学家将“小气候”一词定义为“当地气候条件(温度、降雨量、湿度、太阳辐射)的集合,通常接近地面,其空间尺度与生态过程直接相关。”

稍后我们将讨论这个定义的后半部分。一些研究人员指出,根据定义,小气候必须不同于周围的气候。

图为美国加州的圣莫尼卡山脉。可以看出,北坡和南坡被不同的植物所覆盖。

图为美国加利福尼亚州的圣莫尼卡山。可以看出南北坡被不同的植物覆盖着。森林给我们提供了一些很好的例子。在热带雨林中,地面附近的气候与树冠50米以上的气候大不相同。正是由于这种垂直差异和其他因素,热带地区才能实现如此惊人的生物多样性。

同样,在2015年的日偏食期间,科学家观察到东欧草原的温度变化比附近森林的温度变化更显著。这是因为树木不仅可以遮荫,还可以反射太阳辐射,而且森林经常可以减缓风速。

2019年,一项对分布在五大洲的98个森林的研究发现,森林的平均温度比周围地区低4摄氏度。怕冷的人不用担心。研究还指出,在冬季,森林中的温度平均比外部环境高1摄氏度,这是相当舒适和愉快的。

虫子的生活

微观环境的范围有多大,以至于不能用“微观”一词来描述?换句话说,微环境的规模有上限吗?

对此,不同的科学家有不同的答案。在水平尺度上,有些人将“微环境”定义为直径小于100米的任何区域的环境。如果我们想知道温度对某片叶子光合作用的影响,我们应该在厘米级上测量温度,如果我们想知道温度对某个大型哺乳动物栖息地选择的影响,最好是在几十到几百米的范围内测量温度差。

例如,一株植物单独生长可以产生一个微小的微环境。单个玉米可以通过遮荫和改变植株附近的土壤特性来创造自己的微环境。如果是玉米田,微环境会更大,并延伸到整个田地。

许多生物,如蚜虫和红蜘蛛,会利用这些微小的微环境生存。与它们赖以为生的叶子相比,这些生物非常小。每片叶子都有自己的微环境。观察表明,蚜虫喜欢较低温度的叶子,而其他无脊椎动物喜欢温暖的叶子。因为这些生物的身体不能自己产生热量,所以叶子的微环境对它们的生存起着至关重要的作用。

大尺度上的微环境

城市热岛效应是微环境的一个绝佳的例子。

城市热岛效应是微环境的一个很好的例子。从宏观角度看,地球正在经历一个困难时期。全球气温持续上升,历史上十个最热的年份中有九个发生在2005年之后。此外,最近的一项估计表明,由于人类活动,世界上大约有100万个物种濒临灭绝。

生态学家和环境科学家正试图回答一个关键问题:每个物种和整个生态系统将如何应对快速的气候变化和栖息地丧失。微环境是本研究的关键组成部分。如果我们不能在适当的范围内测量和理解环境,就很难预测未来的变化。

开发商早就认识到小规模气候对人们日常生活的影响。城市热岛效应就是这样一个例子。植物散发的水蒸气可以调节当地的气候。但是在城市里,自然植被通常是稀缺的。此外,许多人行道和建筑物善于吸收或再释放太阳的热量。机动车的排放使情况变得更糟。

然而,一个大城市不是一个简单的加热板。同一城市记录的温差有时可能高达8.3至11.1摄氏度。

在这方面,城市中的公园和树木开始发挥作用。它们对附近的环境有很好的降温效果。世界上有几个城市已经制定了增加城市绿地的计划。植树工程和屋顶绿化工程可以降低城市地表温度、空气污染和地表径流。(树叶)