Kasvillisuusvyöhyke
Kasvillisuusvyöhykkeet eli kasvillisuusalueet ovat kasvillisuudeltaan toisistaan eroavia alueita. Pääasiassa alueen kasvillisuus määrittyy ilmaston ja maannoksen perusteella. On olemassa useita eri tapoja jakaa maapallon kasvillisuus vyöhykkeisiin. Läheinen käsite "biomi" – tietynlainen eliöiden elinympäristö – vastaa kuivalla maalla sijaitessaan lähestulkoon kasvillisuusvyöhykettä, mutta ne ovat kuitenkin eri asioita.
Merkittävin kasvillisuuteen vaikuttava tekijä on ilmasto, jonka vuoksi kasvillisuusvyöhykkeet noudattavat melko tarkasti ilmastovyöhykkeitä. Vyöhykkeiden rajat ovat tavallisesti liukuvia. Merkittävimmät ilmastoon ja siten myös kasvillisuuteen vaikuttavat tekijät ovat lämpötila ja sademäärä, joihin vaikuttavat useat eri tekijät. Lisäksi kasvillisuusvyöhykkeisiin vaikuttaa suuresti maannos. Maannos taas riippuu geologian lisäksi suurelta osin kasvillisuudesta, koska maan pintakerros koostuu lähinnä maatuneista kasvinosista. Kasvillisuusvyöhykkeillä onkin usein niille ominainen maannos.
Merkittävin vaikutus kasvillisuuden tyyppiin on kullakin alueella vallitseva ilmasto, etenkin lämpötila ja sademäärä sekä niiden kausittaiset vaihtelut. Vuoristoisilla seuduilla kasvillisuus muuttuu vyöhykkeelliseksi: korkeammalle mentäessä ilma kylmenee ja kasvillisuus muuttuu vaatimattomammaksi samaan tapaan kuin päiväntasaajalta poispäin mentäessä; lisäksi vuorten vastakkaisilla rinteillä sade- ja lämpöolosuhteet voivat olla erilaiset.
Paikalliset kasvupaikkatekijät voivat luoda ympäristöstään poikkeavia, joskin tavallisesti pieniä kasvillisuusalueita. Näitä nimitetään biotoopeiksi tai suomeksi luonmtotyypeiksi. Seisova vesi tai pohjaveden sijainti lähellä maanpintaa luovat ympäristöään kosteampia luontotyyppejä, hyvin vettä läpäisevät karkeat maalajit taas ympäristöään kuivempia luontotyyppejä. Myös maan ravinnekoostumus voi vaikuttaa kasvillisuuteen – esimerkiksi kalkkipitoinen maaperä suosii tiettyjä kasveja, kun taas monet kasvit eivät kasva siinä lainkaan, ja karuilla, niukkaravinteisilla mailla on omat lajikokoonpanonsa. Maaperän suolaisuus vaikuttaa myös kasvillisuuteen merkittävästi. Paikalliset pienilmastot luovat omia kasvillisuusvyöhykkeitään.
Koska keskilämpötila ja -sademäärä vaihtelevat alueiden välillä liukuvasti, eivät kasvillisuusvyöhykkeidenkään rajat tavallisesti ole jyrkkiä. Esimerkiksi metsä voi muuttua aroksi siten, että ympäristöään kosteammilla paikoilla voi aron keskellä vielä kasvaa pieniä metsäsaarekkeita. Lauhkea lehtimetsävyöhyke ja pohjoinen havumetsävyöhyke sekoittuvat keskenään hemiboreaaliseksi sekametsävyöhykkeeksi.
Tavallisin jako kasvillisuusvyöhykkeisiin perustuu maapallon lämpövyöhykkeisiin. Se on varsin karkea ja epätarkka pienellä mittakaavalla, mutta suurilmastollisista syistä johtuen suurtenkin alueiden kasvillisuus on usein samankaltaista. Kasvillisuusvyöhykkeet eivät aina noudata lämpövyöhykkeiden rajoja: aavikoita on myös lauhkealla vyöhykkeellä. Alla esitettävät kasvillisuusvyöhykkeet jakautuvat edelleen alatyyppeihin. Viisi ensiksi mainittua vyöhykettä jäätiköstä havumetsiin määräytyvät lähinnä vuoden tai vuodenaikojen keskilämpötilan mukaan. Lehti- ja sekametisen ja arojen kohdalla vaikuttavat sekä vuotuinen sademäärä, että keskilämpötila. Eteläisemmät vyöhykkeet määräytyvät lähinnä sademäärän tai sateen kausittaisuuden mukaan.Alpiininen eli vuoristokasvillisuus on tundramaista kasvillisuutta, jota esiintyy vuorten rinteillä lauhkeasta trooppiselle vyöhykkeelle.
Kylmyysaavikko ("napa-aavikko", "polaariaavikko") on kylmää ja kuivaa aluetta, joka on paljaana lumesta ja jäästä ainakin osan vuotta. Kasvillisuus koostuu lähinnä muutamista jäkälistä, sammalista ja yksisoluisista levistä. Vuoden lämpimimmän kuukauden keskilämpötila on alle +10 °C. Kylmyysaavikoita on 76. leveysasteen pohjoispuolella, Etelämantereella sekä korkeiden vuoristojen huipuilla.
Tundralla maa on ikiroudassa ja vuoden lämpimimmän kuukauden keskilämpötila jää 0...+10 celsiusasteeseen. Lyhyt kesä mahdollistaa maanpinnan sulamisen, ja soita esiintyy laajalti, koska haihtuminen on vähäistä ja routa estää veden imeytymisen syvälle maahan. Maaperä on vähäravinteinen. Kaikki kasvit ovat monivuotisia ja useimmat ainavihantia lyhyen kasvukauden takia. Yksivuotiset ruohot eivät tundralla viihdy, sillä niiden tulisi lyhyen kesän aikana itää, kasvaa, kukkia ja siementää, mikä on lähes mahdotonta tundran lyhyessä viileässä kesässä. Kylmemmissä osissa kasvaa lähinnä vain sammalia ja jäkäliä. Lämpimämmissä osissa kasvaa niiden lisäksi matalia pensaita, eräitä monivuotisia ruohoja ja kituliaita puita sekä pieniä varpuja. Tundraa on pohjoisella pallonpuoliskolla Euroopassa 70. leveysasteen pohjoispuolella, sekä Pohjois-Amerikassa ja Siperiassa 60. leveysasteen pohjoispuolella. Eteläisellä pallonpuoliskolla sitä on Etelämantereen suotuisimmilla alueilla ja muutamilla sitä ympäröivillä saarilla.
Boreaalinen eli pohjoinen havumetsävyöhyke, eli taiga ulottuu laajana kaistaleena halki pohjoisen pallonpuoliskon. Euroopassa se hallitsee leveysasteiden 60 ja 70 välistä aluetta. Siperiassa ja Pohjois-Amerikassa sitä on lähinnä leveysasteiden 50 ja 60 välillä. Talvet ovat 5-8 kuukautta pitkiä ja lumisia. 2-4 kesäkuukauden lämpötila yltää yli 10 celsiusasteeseen, mikä mahdollistaa roudan sulamisen kokonaan. Ilmasto on tasaisen kostea, johtuen hitaasta haihdunnasta. Boreaalista vyöhykettä hallitsevat havupuuvaltaiset metsät sekä suot. Metsien ja soiden yleisilme ei muutu merkittävästi vuodenaikojen muuttuessa pääosin ainavihannan kasvillisuuden takia. Vyöhykkeen pohjoisosissa metsät ovat harvoja ja matalia, eteläosan tiheitä ja korkeita. Kussakin metsätyypissä on yleensä vain 1-2 hallitsevaa puulajia. Aluskasvillisuus koostuu pääasiassa sammalista, jäkälistä ja varvuista. Pensaskerros on niukka ja koostuu lähinnä havupuiden taimista. Maannoksena on huonosti hajonnut hapan havuturve eli podsolimaannos.
Lauhkean vyöhykkeen lehtimetsät ovat kesävihantia, vain pohjoisosien havupuut ovat ainavihantia. Vähintään neljänä lämpimimpänä kuukautena keskilämpötila kohoaa yli 10 celsiusasteen ja kylmimpänäkin kuukautena yli −15 °C:een. Puusto ei ole kovin runsaslajista ja koostuu lähinnä jaloista lehtipuista, esimerkiksi tammista, vaahteroista ja jalavista. Vyöhykkeen pohjoisosa on sekametsää, joissa on myös runsaasti boreaalisia havupuita. Sekametsät, eli hemiborealiset metsät luetaan rehevyytensä vuoksi lehtimetsävyöhykkeeseen. Aluskasvillisuutena on runsaasti pensaita ja erilaisia ruohoja. Lauhkean vyöhykkeen metsille on tunnusomaista vuodenaikojen vaihtelut. Talvet ovat alueella kylmiä, mutta vain alueen pohjoisimmissa osissa on pidempiä lumisia jaksoja. Kevään tullen metsän pohjan valtaa kukkaloisto ja puut tulevat lehteen. Vastaavasti syksyllä puut saavat ensin komean syysvärityksen, ennen kuin tiputtavat lehtensä. Maannos on melko viljavaa ja paksua ruskomaata. Lauhkeita sekametsiä kasvaa Euroopassa, Skandinavian eteläosissa, Suomen etelärannikolla ja Baltian maissa. Aasiassa niitä kasvaa Siperiassa arojen ja boreaalisen vyöhykkeen rajamailla ja Mantsuriassa. Pohjois-Amerikassa niitä kasvaa lähinnä suurten järvien ympärillä. Varsinaiset lauhkeat lehtimetsät kattavat suuren osaa Keski-Euroopasta, Pohjois-Amerikan länsirannikosta, Kiinan itärannikosta, Koreasta, ja Japanista. Merkittävä osa alueen metsistä on muutettu viljelysmaiksi.
Arot sijaitsevat lauhkealla ja subtrooppisella lämpövyöhykkeellä mantereiden kuivissa sisäosissa, joissa ilmasto on mantereinen ja sademäärät vähäisiä. Lämpimimmän kuukauden keskilämpötila on yli +22 °C, kylmimmän yli 2 °C ja sademäärä alle 600 millimetriä vuodessa jakautuen epätasaisesti eri kuukausille. Lauhkean vyöhykkeen arot ovat heinäaroja, joilla kasvaa myös sipulikasveja. Subtrooppisen vyöhykkeen aroilla kasvaa ruohon lisäksi myös laikuittain pensaita. Vuotuisen sademäärän vähentyessä arot muuttuvat vähitellen puoliaavikoiksi ja edelleen aavikoiksi. Arojen maannos on viljavaa mustaamultaa. Aroja on muun muassa Keski-Aasiassa, Pohjois-Amerikan keskiosissa (preeria), Koillis-Argentiinassa (pampa) ja Saharan eteläpuolella.
Subtrooppista sademetsää esiintyy siellä, missä sademäärä on ympäri vuoden korkea (talvella kuitenkin vähäisempi kuin kesällä) ja vuoden keskilämpötila jää alle 18 celsiusasteeseen ollen kylmimpänä kuukautena yli +2 °C. Tärkeimpiä esiintymisalueita ovat itäinen Kiina, Japanin eteläosat, Uusi-Seelanti ja Australian kaakkoisosa sekä Yhdysvaltain kaakkoisosa. Subtrooppisessa sademetsässä on viileämpää ja kuivempaa, vähemmän puulajeja, ohuempi latvuskerros ja runsaampi aluskasvillisuus kuin trooppisessa sademetsässä.
Nahkealehtinen eli välimerenkasvillisuus vallitsee subtrooppisella vyöhykkeellä mannerten länsiosissa, kuten Välimeren rannikolla, Kaliforniassa, Etelä-Afrikassa ja Lounais-Australiassa. Kesät ovat kuumia ja kuivia: lämpimimmän kuukauden keskilämpötila on yli 22 °C ja kuivimman kuukauden sademäärä alle 30 millimetriä. Talvet puolestaan ovat viileitä ja runsassateisia: lämpötila vaihtelee −3...+18 °C ja sateisimman talvi kuukauden sademäärä vaihtelee 90 millimetrin ja 200 millimetrin välillä. Puustoa on vain paikoin ja se koostuu muun muassa kuivuutta sietävistä männyistä, ainavihannista tammista ja hedelmäpuista; muualla kasvaa tiheästi nahkea- ja pienilehtistä pensastoa. Alueilla, joilla välimeren kasvillisuus vaihettuu aavikoksi, kasvaa harvassa ja matalampia nahkealehtisiä pensaita. Siellä missä välimeren kasvillisuus vaihettuu lauhkeaksi lehtimetsäksi, kasvaa kesävihantia lehtipuita ja välimerelle tyypillisiä nahkealehtisiä ainavihantia lehtipuita sekaisin.
Monsuunimetsiä esiintyy kesäsateiden alueilla trooppisella ja subtrooppisella vyöhykkeellä lähinnä Intiassa, Sri Lankassa ja paikoin Kaakkois-Aasiassa. Alueella vallitsevat kuivan kauden ajaksi lehtensä pudottavat lehtimetsät, jotka ovat harvempia ja matalampia kuin sademetsät. Kaikki puut eivät kuitenkaan tiputa lehtiään, esimerkiksi korkean pohjaveden alueilla ja vesistöjen kasvaa ainavihantiakin puita. Aluskasvillisuus on yleensä tiheää valon päästessä vapaammin metsien pohjakerroksiin, mutta sekin usein lakastuu monin paikoin kuivana kautena.
Kuivuusaavikot ovat levittäytyneet pääasiassa kääntöpiirien alueelle, mannerten kuiviin sisäosiin sekä sinne, minne vuoret estävät sadepilvien pääsyn alueelle. Sademäärä on vähäinen tai olematon ja painottunut sadekausiin. Sade ei ole aavikolla usein säännöllinen ilmiö, vaan usein vain matalapaine-ja korkeapainerintamissa tapahtuneen sattuman tulosta, kuivimmilla aavikoilla jopa luonnonoikku. Kuiva kausi kestää vähintään 7-9 kuukautta. Kasvillisuuden määrä on suoraan sidoksissa sademäärään; puoliaavikoilla on ohut ja laikuittainen ruohopeite sekä yksittäisiä pensaita ja jopa kituliaita puita, pensasaavikoilla kasvaa harvassa kuivuutta kestäviä pensaita ja kaktuksia ja kaikkein kuivimmat aavikot ovat elottomia. Maannos on usein melko ravinteikas, koska haihtuminen nostaa ravinteen maanpintaan. Vuorokauden lämpötilanvaihtelut ovat suuria, selkeän, pilvettömän sään takia.
Savannia esiintyy siellä, missä lämpimimmän kuukauden keskilämpötila on yli 25 °C ja kylmimmänkin yli 18 °C. Sademäärä on melko korkea, 700–1500 mm, mutta se on jakautunut epätasaisesti niin, että talvella koittaa vähintään kahden-kolmen kuukauden pituinen kuiva kausi. Runsassateisemmilla puu- ja pensassavannialueilla kasvaa pitkää, korkeaa ruohoa ja sen joukossa ainavihantia pensaikkoja ja puurykelmiä. Ruohosavanneilla sataa vähemmän, ja siellä kasvaa laajoja ruohostoja, pieniä ainavihantia pensaikkoja ja siellä täällä yksittäisiä puita. Savanni on levittäytynyt lähinnä Saharan eteläpuoliseen Afrikkaan ja Etelä-Amerikan pohjoisosiin. Se rajoittuu yleensä sademetsään ja aroon tai aavikkoon.
Trooppinen sademetsä on kehittynyt sinne, missä olosuhteet elämän menestymiselle maanpinnalla ovat kaikkein parhaat: sademäärä on tasaisen runsas, vähintään 1 500 mm vuodessa, ja jokaisen kuukauden keskilämpötila on yli 20 °C. Lajisto on täällä kaikkein runsaimmillaan, ja ainavihannat lehtipuut kohoavat yli 50 metrin korkeuteen muodostaen tiheän latvuskerroksen. Sen alapuolella on usein matalampi noin 20 metrissä oleva alempi latvuskerros, joka on sopeutunut varjoisampiin oloihin. Vain 2 prosenttia auringon valosta saapuu metsän pohjalle. Aluskasvillisuus on pimeyden vuoksi melko vähäistä, ja maannos on niukkaravinteista latosolia, koska lahoaminen tapahtuu nopeasti ja ravinteet palaavat erittäin nopeasti suoraan kasvien käyttöön. Puiden rungoilla kasvaa runsaasti päällyskasveja, kuten liaaneja, ananaskasveja, sammaleita, sanikkaisia, lihansyöjäkasveja ja orkideoita. Trooppisia sademetsiä esiintyy Amazonasin suuressa jokilaaksossa, Keski-Amerikassa, Afrikassa suuressa Kongon jokilaaksossa, Kaakkois-Aasiassa ja Australian koillisosissa.
Vuoristo- eli alpiininen kasvillisuus muistuttaa suuresti tundraa, sillä sitä esiintyy samankaltaisissa olosuhteissa vuorten rinteillä ympäri maailmaa tundra-alueen ulkopuolella. Koska ylöspäin mentäessä ilma viilenee keskimäärin 6,5 celsiusastetta kilometriä kohden, on vuoristokasvillisuus vyöhykkeistä. Vyöhykkeet sijaitsevat sitä korkeammalla, mitä lähempänä päiväntasaajaa vuori sijaitsee. Vuoristokasvillisuus alkaa puurajan yläpuolella, jossa kasvaa pensaita, varpuja ja ruohoja. Ylin kasvillisuus on niukkaa jäkälikköä. Jyrkillä rinteillä kasvillisuus on hyvin vähäistä maaperän ohuudesta johtuen. Lajisto vaihtelee runsaasti maantieteellisestä sijainnista riippuen.
Holdridgen elämänvyöhykejärjestelmä perustuu biolämpötilaan ja kosteuteen. Kosteus voidaan määrittää esimerkiksi sademääränä tai haihdunnan ja sadannan suhteena. Biolämpötila on vuoden 0 C ylittävien tunnittaisten lämpötilojen keskiarvo. Holdridgen järjestelmä ottaa huomioon myös korkeuden vaikutuksen vuoristossa. Holdridgen järjestelmä on hyvä etenkin trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, mutta huono valtamerillä ja napa-alueilla. Sitä käytetään etenkin Amerikan trooppisissa osissa.