Đồng tiến hóa của xu hướng phi tuyến giữa thảm thực vật, đất, và địa hình theo độ cao và hướng dốc: Một nghiên cứu điển hình ở các "đảo trời" phía nam Arizona
Tóm tắt
Phản hồi giữa động lực học của thảm thực vật, quá trình hình thành đất và sự phát triển địa hình ảnh hưởng đến "vùng quan trọng" — bộ lọc sống của chu kỳ thủy văn, địa hóa, và chu trình đá/trầm tích của Trái đất. Đánh giá tầm quan trọng của những phản hồi này, đặc biệt rõ nét trong các hệ thống hạn chế nước, vẫn là một thách thức cơ bản xuyên ngành. Các "đảo trời" ở miền nam Arizona cung cấp một thí nghiệm tự nhiên được xác định rõ ràng liên quan đến những phản hồi này bởi vì lượng mưa trung bình hàng năm thay đổi đáng kể theo hệ số năm trên khoảng cách khoảng 10 km ở những khu vực có kiểu đá (đá granit) và lịch sử kiến tạo tương tự. Tại đây, chúng tôi tổng hợp dữ liệu phân bố không gian có độ phân giải cao về Chuyển đổi Năng lượng và Khối lượng Hiệu quả (EEMT: năng lượng có sẵn để điều khiển phong hoá đá gốc), sinh khối trên mặt đất, độ dày đất, độ dốc địa hình theo quy mô sườn đồi, và mật độ thoát nước trong hai dãy núi như vậy (Santa Catalina: SCM; Pinaleño: PM). Tồn tại sự tương quan mạnh giữa các biến thảm thực vật - đất - địa hình, biến đổi phi tuyến theo độ cao, vì vậy những phần thấp, khô, ấm của các dãy núi này được đặc trưng bởi sinh khối trên mặt đất tương đối thấp, đất mỏng, chất hữu cơ trong đất tối thiểu, dốc đứng, và mật độ thoát nước cao; ngược lại, ở độ cao cao hơn, mát mẻ, ẩm ướt hơn, có sinh khối cao hơn một cách hệ thống, đất dày hơn giàu chất hữu cơ, dốc hơn nhẹ nhàng, và mật độ thoát nước thấp hơn. Để kiểm tra xem các phản hồi eco-pedo-địa hình có điều khiển mô hình này hay không, chúng tôi đã phát triển một mô hình tiến hóa cảnh quan kết hợp quá trình hình thành đất và phát triển địa hình trên quy mô thời gian địa chất, với tốc độ phụ thuộc rõ rệt vào mật độ thảm thực vật. Mô hình tự tổ chức thành các trạng thái tương tự như đã quan sát ở SCM và PM. Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng tiềm năng của các phản hồi eco-pedo-địa hình, trung gian bởi độ dày đất, trong các hệ thống hạn chế nước.
Từ khóa
#Động lực học thảm thực vật #hình thành đất #phát triển địa hình #vùng quan trọng #hệ thống hạn chế nước #đảo trời Arizona #vấn đề xuyên ngành #EEMT #hình thái đất #mật độ thoát nước #phản hồi eco-pedo-địa hìnhTài liệu tham khảo
Anderson R. S., 1989, Quantitative Dynamic Stratigraphy, 349
Briggs J. C., 2004, Foundations of Biogeography: Classic Papers with Commentaries, 5
Brown J. H., 2004, Foundations of Biogeography: Classic Papers with Commentaries, 1145
Dickinson W. R.(1991) Tectonic setting of faulted Tertiary strata associated with the Catalina core complex in southern Arizona Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 264 Boulder Colorado 106p.
IAEA(2004) Isotope Hydrology Information System The ISOHIS database Available online athttp://isohis.iaea.org.
Leopold L. B.andT.MaddockJr. (1953) The hydraulic geometry of stream channels and some physiographic implications U.S. Geological Survey Professional Paper 252 Reston Virginia 57 pp.
McIntosh R. P., 1986, The Background of Ecology: Concepts and Theory
Rasmussen C., 2008, Mass balance of carbon cycling and mineral weathering across a semiarid environmental gradient, Geochim. Cosmochim. Acta, 72, A778
Spencer J. E. andS. J.Reynolds(1989) Middle Tertiary tectonics of Arizona and adjacent areas in Jenney J.P. and Reynolds S.J. eds. Geologic Evolution of Arizona Ariz. Geolog. Soc. Digest 17 pp.539–573.
Van Devender T. R., 1990, Packrat middens: the last 40,000 years of biotic change, 134