4. Africké savany Fyzicko - geografické podmínky

Transkript

1 4. Africké savany 4.1. Fyzicko - geografické podmínky Rozšíření savan na africkém kontinentu není náhodné, ale závisí na určitých činitelích: klimatických, edafických a biologických (viz. kapitola 4.3. až 4.5.). Jednotlivé klimatické podmínky je těžké určit pro jejich vzájemnou souvislost. Sluneční světlo je nutné pro asimilaci. Teplota souvisí se světlem. Každý rostlinný druh má své teplotní maximum, optimum a minimum. I množství srážek určuje některé limitní charakteristiky pro růst rostlin. Edafické podmínky jsou chemické a fyzikální vlastnosti půdy, která vytváří prostředí, ve kterém rostlina žije Klimatické podmínky Hlavní výskyt africké savany odpovídá zóně, kde se střídá období dešťů a sucha, mezi vlhkou rovníkovou zónou a aridní zónou subtropů (mezi 10 a 30 j.š., resp. s.š.). Jejich hlavní výskyt leží v zóně mezi obratníkem Raka a Kozoroha (23,5 j. a 23,5 s.š.). Živé organismy ale nerespektují astronomicky definované hranice. Proto se v současnosti dává přednost teplotním hranicím, které lépe definují tropickou oblast. Tato hranice je určena nejnižší průměrnou teplotou nejchladnějšího měsíce 18 C. Dále se zde nesmí vyskytovat teploty pod bodem mrazu. Přesto ani teplotní hranice neposkytují přesné vymezení oblasti výskytu savan. Podnebný systém tropických oblastí je důležitou částí globální atmosférické cirkulace. Hlavní hybnou silou tropické cirkulace je rozdíl teplot mezi rovníkovými oblastmi a subtropy. Schématicky byla tato cirkulace popsána jako Hadleyova buňka. Tento typ cirkulace se vyskytuje po celý rok pouze nad oceány. Hlavními složkami tropické cirkulace jsou: tropická zóna konvergence, pasáty, monzuny a tropické cyklóny. Převážná většina srážek spadne v období, kdy slunce je v nadhlavníku. Jejich množství závisí na vzdálenosti od tropické zóny konvergence a klesá směrem k tlakovým výším v subtropických šířkách. Převládající proudění na severní polokouli má směr východoseverovýchodní, na jižní směr východojihovýchodní. Tyto větry se nazývají pasáty. Východní pobřeží Afriky ovlivňují též monzuny, které sem přináší od oceánu vydatné srážky. Před tím, než se pokusíme přiřadit africké savany k některé klimatické klasifikaci, měli bychom si popsat hlavní klimatické prvky - sluneční záření, teplotu, výpar a srážky Sluneční záření Sluneční záření je prakticky hlavním zdrojem energie pro planetární geosystém. Intenzitu přímého slunečního záření dopadajícího na horizontální plochu nazýváme insolace. Její hodnota závisí na zenitové vzdálenosti Slunce. Nejvyšší intenzity dosahuje v tropické zóně, kde její velikost je v suchých aridních oblastech, mezi 20 a 30 j. a s. š. Vysoký úhel slunce a bezoblačné nebe v těchto šířkách způsobuje, že zde průměrně dopadne 200 kcal cm-2rok-1 (@ 9GJ m-2rok-1). V důsledku vlhčího podnebí v rovníkových oblastech s množstvím aerosolů slábne množství dopadajícího slunečního záření. Intenzita slunečního záření je zde pouze 120 kcal cm-2rok-1 (@ 5GJ m-2rok-1). Savany jsou průměrem těchto dvou extrémů a typická úroveň intenzity slunečního záření je v Africe, na jih od rovníku 160 až 190 kcal cm- 2rok-1 (@ 7-8GJ m-2rok-1) a na sever od rovníku 140 až 180 kcal cm-2rok-1 (@ 6-7,5GJ m- 2rok-1) - H.A. Nix, Šířková pozice savan určuje, že sezónní rozdíly v intenzitě slunečního záření v různých oblastech nemohou být větší. Největší rozdíly jsou vyvolávány střídáním období dešťů a sucha. Sezónní změny jsou vyvolány příchodem dešťů. Během období dešťů je intenzita slunečního záření v rozmezí 13 až 17 MJ m-2den-1. Tato hodnota je

2 stejná jako v oblastech vlhkých rovníkových pralesů. Během měsíců sucha dosahuje intenzita slunečního záření 20 až 25 MJ m-2den-1. Což je hodnota jakou denně obdrží aridní oblasti tropů okolo obratníků. Obecně africká savana obdrží největší množství slunečního záření koncem období sucha, a proto je zde v tuto dobu nejvyšší roční teplota. Velká část africké savany se nachází v zóně, kde je velká intenzita slunečního záření. Amplituda intenzity záření je během roku nepatrná. Vrchol intenzity slunečního záření je na jaře, před tím než slunce dosáhne zenitu. Západní Afrika a rovníková východní Afrika má vrcholy dva, na jaře a na podzim, před sluncem v zenitu. V afrických savanách začíná období dešťů, když slunce dosáhne nadhlavníku. (H.A. Nix, 1992). Měření předběžně vypočítaného slunečního záření poskytuje nezbytné podklady pro výpočty intenzity fotosyntézy, které jsou dnes používány pro modelaci růstu rostlin a přírůstku biomasy. Intenzity slunečního záření se též využívá k odhadu hodnot výparu Srážky Hlavním znakem rozložení srážek v oblastech savan je jejich sezonalita. Hlavní vegetační růst souvisí se srážkami, naopak období sucha určuje ráz savanové vegetace. Savany se nejvíce vyskytují v zóně, kde roční srážky dosahují 1000 až 1500 mm (mapa 2). Reliéf, půda, podzemní voda a biotické vlivy mohou modifikovat makroklima tak, že ekosystém savany se vyskytuje i v přilehlých zónách, jinak příliš vlhkých nebo suchých. Na okrajích tropické zóny, v chladnějších vrchovinách a ve vnitrozemí východního pobřeží, mohou být během roku srážky nižší. Tropická savana se zde vyvíjí i v místech kde úhrn srážek je okolo 500 mm nebo nižší. Na mělkých tvrdých podložních půdách nebo na extrémně propustných, se vyskytuje savana i za podmínek ročních srážek převyšujících 3000 mm. Představují tak oblasti savan s krátkým obdobím sucha. Extrémní varianta savan se vyskytuje na hrubých píscích s deficitem živin, a to v oblastech, kde není období sucha a jsou zde vydatné srážky. Sezonalita rozšíření srážek je tedy hlavním a markantním znakem životního prostředí savan. Srovnávací index sezonality je koeficient variace (k.v. je standardní odchylka měsíčních srážek vyjadřující se jako procento měsíčních středních srážek). Hodnota nižší než 50 % vyjadřuje, že srážky jsou rovnoměrně rozloženy během roku. Hlavní výskyt v této kategorii je blízce shodný s rovníkovou zónou a naproti tomu i s mírnou vlhkou zónou vyšších šířek (H.A.Nix, 1992). Koeficient odchylky (rozptyl variace) vyšší než 75 % značí silný sezónní kontrast srážek. Překvapující je, že velká část tropického pásma připadá do této kategorie. Do této zóny tak spadají prakticky všechny hlavní oblasti výskytu savan. Index sezonality není postačujícím měřítkem během období dešťů nebo trvání období sucha. I místa s extrémě vysokými srážkami v rovníkových oblastech, jako je například jižní pobřeží Nové Británie na východě Nové Guinei, mohou mít vysoký index sezonality. Zde však jsou v průběhu celé sezóny srážky mnohem vyšší než výpar (H.A.Nix, 1992). Sezónní rozložení srážek může poskytnout pohled na limitní množství vody, potřebné pro ekosystém savany. Mapa 3 ukazuje celkové srážky během nejvlhčích 6 měsíců, bez ohledu na aktuální čas. Hlavní výskyt ekosystému savan je koncentrován v místech, kde celkově srážky překračují 600 mm. Ty ale mohou být kompenzované různými faktory, jako je hlubší a více propustná půda, nižší výpar, hladina podzemní vody dosažitelná hlubšími kořeny stromů a keřů. V těchto oblastech mohou být srážky nižší a dosahovat pouze 400 mm. Horní hranice srážek není udávána. Regiony s více než 2000 mm během nejvlhčích měsíců mohou mít krátkou, ale intenzivní suchou sezónu. Ta se stává limitním faktorem pro rozvoj a souvislý výskyt stromů. Mapa 4 ukazuje celkové množství srážek během nejsušších třech měsíců, bez ohledu na období výskytu. Poskytuje představu o podmínkách panujících během období sucha. V tropickém pásmu může výpar potenciálně dosáhnout během měsíců sucha až 200 mm. Ve třech měsících si to tak vyžádá 600 mm vláhy. Zbytek vláhy je uschován jako půdní voda, přibližně 150 mm. Žádné srážky

3 během tohoto období nejsou vydatnější než 100 mm a vedou tak k nedostatku vody dosažitelné pro vegetaci (H.A.Nix, 1992). Stále zelené lesy nerostou na místech, kde srážky během nejsuššího kvartálu nedosahují alespoň 100 mm. V ekosystému afrických savan jsou během nejsušších třech měsíců běžně srážky okolo 25 mm a někdy i 0 mm Teplota Vliv teploty na životní prostředí a tím na zonálnost vegetace byl zaznamenán již starými Řeky před 3 tisíci let. Hlavní globální klimatické klasifikace se zakládají na různých teplých, mírných a studených zónách. Výběr vhodných teplotních parametrů pro definování hranic představoval vždy problém pro vznik jednodušších klimatických klasifikací. Hranice byly často určeny přímým porovnáním izotermického gradientu s mapováním vegetačních pásem. Ve většině prací je jako hranice hlavního rozšíření savan v Africe uváděna třicátá jižní a severní rovnoběžka. Savany se z hlediska klimatických klasifikací rozkládají převážně v tropické zóně. Klimaticky definovaná tropická zóna vyniká vysokými teplotami vzduchu, jejich nízkým ročním kolísáním a skoro vůbec se zde nevyskytují teploty pod bodem mrazu. Köppenova konvenční klasifikace například definuje tropické klima afrických savan na základě průměrné měsíční teploty vzduchu neklesající pod 18 C. Chybějí v něm chladná období. Roční amplituda teplot je zde malá (okolo 6 C). Budeme-li brát v úvahu pouze teplotní kritéria, může zde dojít k záměně s pásmem suchého klimatu, ve kterém dosahují průměrné teploty v několika měsících v roce18 C. V nížinných oblastech Afriky jsou roční průměrné teploty (mapa 5) velmi vysoké, dosahují více než 24 C. Průměrné denní rozložení teplot všude v této zóně obvykle dosahuje průměrných ročních teplot. Tento nápadně široký zonální typ je narušen jen topografií terénu, prohlubněmi, blízkostí vody, přítomností teplých a studených mořských proudů, ostrůvkovitým rozložením vody a pevniny, relativní dominancí hlavních vzdušných mas a obecnou cirkulací atmosféry. Mnohé z těchto vlivů jsou patrné z mapy číslo 5, která znázorňuje průměrné roční teploty. Na sever od rovníku je tento zonální typ teplotního gradientu narušen Etiopskou vysočinou a vrchovinami v západní Africe. Na jih od rovníku je teplotní gradient deformován severo-jižně se táhnoucími pohořími východní Afriky a angolskou vrchovinou. Vliv chladného oceánského proudu se uplatňuje na jihu Afriky, na jejím jihozápadním pobřeží (H.A.Nix, 1992). Pro klimaticky definované tropické podnebí není proto vhodné používat hodnot průměrné roční teploty, ale spíše nejnižší průměrnou teplotu nejchladnějšího měsíce v roce (mapa 6). Tato hranice leží mezi izotermou 13 C až 18 C a souvisí s hlavním výskytem savan. Savany jsou přesto rozšířeny i v daleko chladnějších oblastech, kde průměrná teplota nejstudenějšího měsíce leží pod izotermou 8 C. Na rozdíl od jiných vegetačních pásem není možné přesně vymezit teplotní hranice výskytu savan. Předpokládalo se, že tropická vegetace savan nesnese teploty pod bodem mrazu. Izoterma okolo 8 C je oblastí, kde se mrazy s určitou pravděpodobností vyskytují alespoň jednou ročně. Botanikové dnes soudí, že limitní není teplotní hranice, ale spíše délka období sucha Výpar Voda se dostává do atmosféry převážně z aktivního povrchu (půdy, vodních ploch) fyzikálním procesem nazývaným evaporace. Výpar z rostlin se nazývá transpirace, která je fyziologickým procesem rostlinných orgánů. Oba pojmy jsou spojeny pod pojem evapotranspirace (celkový výpar). V přírodě nelze přesně změřit daný výpar žádným výparoměrem. Výpar ve výparoměru probíhá za umělých podmínek a může se výparu v přírodních podmínkách více či méně blížit. Přesto existují určité odhady výparu pro oblasti savan. Během období dešťů je denní výpar mezi 2 až 4 mm, v období sucha denní výpar

4 dosahuje 4 až 10 mm. Celkový roční výpar je v oblasti savan za období dešťů a sucha 1000 mm, ale běžně dosahuje 1500 mm. Pouze v nejsušších okrajových částech savan je celkový roční výpar až 2000 mm (H.A.Nix, 1992). Mapy jsou zpracovány dle The ekosystems of the world - Tropical savanna Klasifikace klimatu Africké savany patří podle nejrozšířenější a nejuznávanější klasifikace W. Köppena do A - pásu vlhkého tropického klimatu. Tato teorie je založena na teplotním a srážkovém režimu a jeho vlivu na biotickou složku. V tomto pásu průměrné měsíční teploty vzduchu neklesají pod 18 C a roční amplituda denních teplot je malá (okolo 6 C). Roční úhrn srážek přesahuje 750 mm, srážky převažují nad výparem. Cirkulace atmosféry se vyjadřuje velkou pravidelností (pasáty a monzuny). Vlhký tropický pás je podle této teorie dále členěn podle vztahu mezi ročním úhrnem srážek a úhrnem nejsuššího měsíce na Af - klima vlhkých tropických pralesů s rovnoměrným rozložením srážek během celého roku; Am - monzunový případ typu Af; Aw - podnebí savan s výrazně vyvinutým obdobím sucha, připadajícím na zimní období. Přestože se africké savany vyvíjejí hlavně v podmínkách klimatického typu Aw, nalezneme je rozšířené v Am a mnohem méně vyvinuté i v Af, hlavně v oblastech, kde člověk narušuje přirozenou rovnováhu (H.A.Nix, 1992). Jinou klimatickou klasifikací je genetická klasifikace B.P. Alisova. Tato klasifikace vychází z podmínek globální cirkulace atmosféry. Členění klimatu je dáno převládáním geografických typů vzduchových hmot. Klimatické typy jsou dále členěny na typy kontinentální, oceánské, podnebí západních a východních pobřeží pevnin. Podle klasifikace Alisova patří africké savany do dvou různých klimatických typů. Za prvé do pásu rovníkových monzunů a za druhé do pásu tropického vzduchu. Monzunové pásmo je charakterizováno vlhkým létem a suchou zimou s velkým rozdílem v množství srážek. Nejteplejším a nejsušším obdobím je jaro. Teploty vzduchu často přesahují 30 až 35 C. Hlavní minimum teplot připadá na zimu. Srážky vypadávají v podobě konvenčních lijáků a jejich množství klesá s rostoucí vzdáleností od rovníku. V závislosti na délce období dešťů klesá velikost srážek od mm k mm. V místech, například v Etiopské vysočině, dochází k jejich orografickému zesílení. Tropický pás má typicky suché podnebí, s velmi horkým létem. Roční teploty dosahují 20 C a jejich denní amplituda je velká. Srážky zde vypadávají jen zřídka. Tento pás se rozkládá v okrajových oblastech savan v Africe. Patří sem severní okraje Sahelu a jižní okraje savan při polopouštních formacích Kalahari a středomořské vegetace typu Karroo. Každá z těchto používaných klasifikací má své přednosti a nedostatky, protože se snaží zachytit celkové klima ve všech regionech světa a dochází tak ke značným generalizacím. Rozšíření afrických savan je pravděpodobně určeno těmito klimatickými faktory: 1) roční celková intenzita slunečního záření dosahuje mezi 140 až 190 kcal cm-2rok-1 (@ 6-8GJ m-2rok-1) 2) roční průměrné srážky dosahují 1000 až 1500 mm

5 3) sezonalita v rozložení srážek je vysoká, index sezonality je větší než 75 % 4) celkové srážky během nejvlhčích 6 měsíců dosahují 600 mm 5) celkové srážky během nejsušších 3 měsíců jsou menší než 50 mm 6) roční průměrná teplota vzduchu dosahuje 24 C 7) průměrná minimální teplota nejchladnějšího měsíce leží okolo izotermy 8 C