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山岳生態系は山の斜面に存在します。これらの地域の高山気候は、標高が高くなるにつれて気温が低下し、生態系が階層化するため、生態系に大きな影響を与えます。この階層化は、山岳生態系の植物群落、生物多様性、代謝プロセス、および生態系ダイナミクスを形成する上で重要な要素です。 [ 1 ]中程度の標高では、気温が適度で降水量が多いため、密生した山岳林がよく見られます。標高が高くなると、気温が低く風が強くなるため、気候はより厳しくなり、樹木の成長が妨げられ、植物群落は山岳草原や低木地、または高山ツンドラへと移行します。山岳生態系の独特な気候条件のため、固有種の数が多くなります。山岳生態系は、炭素貯蔵や水供給などの生態系サービスにも多様性を示します。 [ 2 ]
標高が高くなるにつれて、気圧の低下と気団の断熱冷却により、気候は涼しくなります。 [ 3 ]中緯度では、山を100 メートル登ることによる気候の変化は、最も近い極に向かって 80キロメートル (45マイルまたは緯度0.75 度) 移動することにほぼ相当します。[ 4 ]山の特徴的な動植物は、気候の変化により、標高に大きく依存する傾向があります。この依存性により、生命帯が形成されます。生命帯とは、類似した生態系が類似した標高に帯状に分布するものです。[ 5 ]
山岳地帯の典型的な生命帯の一つに山地林があります。中程度の標高では、降雨と温暖な気候が密林の生育を促します。ホルドリッジは、山地林の気候を生物温度が6～12 ℃（43～54 °F）であると定義しています。ここで生物温度は、 0 ℃（32 °F）以下の温度を0 ℃（32 °F）とした場合の平均温度です。[ 5 ]山地林の標高より上では、亜高山帯で樹木がまばらになり、ねじれた矮性樹木になり、最終的には成長しなくなります。そのため、山地林にはねじれた幹を持つ樹木がよく見られます。この現象は、標高の上昇に伴う風速の増加によって観察されます。樹木が成長しなくなる標高は森林限界と呼ばれます。亜高山帯の生物温度は3～6 ℃（37～43 °F）です。[ 5 ]
樹木限界線より上の生態系は高山帯または高山ツンドラと呼ばれ、草や低木が優占しています。高山帯の生物温度は1.5 ～ 3 °C (34.7 ～ 37.4 °F)です。高山環境には、多年生草本、スゲ、草本、クッション植物、コケ、地衣類など、さまざまな植物種が生息しています。[ 7 ]高山植物は、低温、乾燥、紫外線、短い生育期間など、高山環境の厳しい条件に適応する必要があります。高山植物は、ロゼット構造、ワックス状の表面、毛深い葉などの適応を示します。これらのゾーンの共通の特徴から、世界自然保護基金は、関連する一連の生態地域を「山地草原および低木地」バイオームにまとめています。アジアのチベット高原に隣接する横断山脈の地域は、3000種の植物群落を有する世界最古の連続した高山生態系として特定されており、その中には3000万年もの間共存し続けている種もある。[ 8 ]
山地林は亜山帯と亜高山帯の間に存在する。ある生息地が別の生息地に変化する標高は、世界中で、特に緯度によって異なる。山地林の上限である森林限界は、より丈夫な種がよりまばらな林に生育するようになることで特徴づけられることが多い。[ 9 ]例えば、カリフォルニア州のシエラネバダ山脈では、山地林にはロッジポールパインとレッドファーが密生しているが、シエラネバダの亜高山帯にはホワイトバークパインのまばらな林がある。[ 10 ]
山地帯の下限は、山地林と乾燥したステップ地帯や砂漠地帯を隔てる「森林限界線」である可能性がある。[ 9 ]
山地林は、同じ地域の低地林とは異なります。[ 11 ]山地林の気候は、同じ緯度の低地の気候よりも寒いため、山地林には高緯度の低地林に典型的な種が生息していることがよくあります。[ 12 ] 人間は、林業や農業によって山地林を撹乱することがあります。[ 11 ]孤立した山では、樹木のない乾燥地帯に囲まれた山地林は、典型的な「スカイアイランド」生態系です。[ 13 ]
温帯気候の山地林は、一般的に温帯針葉樹林または温帯広葉樹林および混交林のいずれかであり、これらはヨーロッパや北アメリカ北東部でよく知られている森林タイプである。ヨーロッパ以外の山地林は、更新世のヨーロッパが氷河からの避難場所として面積が小さかったため、種がより豊富になる傾向がある。[ 14 ]
温帯気候の山地林は、ヨーロッパ（アルプス山脈、カルパティア山脈など）[15]、北アメリカ（アパラチア山脈、ロッキー山脈、カスケード山脈、シエラネバダ山脈など）[ 16 ] 、南アメリカ[ 17 ] 、ニュージーランド[ 18 ]、ヒマラヤ山脈に分布しています。
気候変動は温帯山地林に影響を与えると予測されている。例えば、北米太平洋岸北西部では、気候変動により「積雪量の減少、蒸発散量の増加、夏の干ばつの増加」が起こり、山地湿地に悪影響を及ぼす可能性がある。[ 19 ]
地中海性気候の山地林は、冬を除いて暖かく乾燥しており、冬は比較的湿潤で温暖です。地中海性気候に位置する山地林は、オロ地中海性気候として知られ、高いバイオマスとともにそびえ立つ樹木が特徴です。[ 20 ]これらの森林は、通常、針葉樹と広葉樹が混在する森林で、針葉樹の種類はごくわずかです。マツとネズは、地中海性山地林によく見られる樹木です。広葉樹はより多様で、常緑樹であることが多く、例えば常緑オークなどがあります。
このタイプの森林は、地中海沿岸地域、北アフリカ、メキシコ、米国南西部、イラン、パキスタン、アフガニスタンに分布している。
熱帯地方では、山地林は針葉樹林に加えて広葉樹林で構成されることがあります。熱帯山地林の一例として雲霧林があり、雲や霧から水分を得ています。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]雲霧林では、地面や植生を覆うコケが豊富に見られることが多く、その場合はコケ林とも呼ばれます。コケ林は通常、山の鞍部に発達し、そこでは沈降する雲によってもたらされる水分がより効果的に保持されます。[ 24 ]緯度にもよりますが、大きな山の山地雨林の下限は一般的に1,500～2,500メートル（4,900～8,200フィート）で、上限は通常2,400～3,300メートル（7,900～10,800フィート）です。[ 25 ]
熱帯山地林は気候変動に対して高い感受性を示す可能性がある。[ 26 ] [ 27 ]気候変動は気温、降水量、湿度の変動を引き起こし、熱帯山地林にストレスを与える可能性がある。予測される気候変動の今後の影響は生物多様性の損失に大きく影響し、種の分布域や群集の動態の変化をもたらす可能性がある。地球規模の気候モデルは、将来的に雲量が減少すると予測している。雲量の減少は、コスタリカのモンテベルデ雲霧林にすでに影響を与えている可能性がある。[ 28 ] [ 29 ]
亜高山帯は、世界中の森林限界のすぐ下の生物帯です。東南アジアの熱帯地域では森林限界は4,000 m (13,000 ft)を超えることがありますが、[ 30 ]スコットランドでは450 m (1,480 ft)と低い場合もあります。[ 31 ]この帯に生息する種は、地球上のその帯の位置によって異なります。たとえば、ヨーロッパにはPinus mugo (スクラブマウンテンパイン) が生息し、[ 32 ]スノーガムはオーストラリアに生息し、[ 33 ]亜高山カラマツ、マウンテンヘムロック、亜高山モミは北アメリカ西部に生息しています。[ 34 ]
亜高山帯の樹木はしばしばクルムホルツ、つまり曲がった木になり、生育が阻害され、ねじれた形になります。森林限界では、木の苗木は岩の風下側に発芽し、岩が風よけになる高さまでしか成長しません。その後の成長は垂直方向よりも水平方向で、枝が土壌に接触する場所では追加の根が張ることがあります。積雪は冬の間クルムホルツの木を保護する可能性がありますが、風よけや積雪よりも高い枝は通常枯れてしまいます。十分に成長したクルムホルツの木は、数百年から千年もの間生育していることがあります。[ 35 ]
亜高山帯には草原が見られることがある。カリフォルニア州シエラネバダ山脈のトゥオルムネ草原は、亜高山帯の草原の一例である。[ 36 ]
世界各地の亜高山帯の例としては、ヨーロッパのフランス前アルプス、北アメリカのシエラネバダ山脈とロッキー山脈の亜高山帯、アジアの東ヒマラヤ、西ヒマラヤ、横断山脈の亜高山林などが挙げられる。
高山草原とツンドラは森林限界より上に広がり、強烈な日射、風、寒さ、雪、氷に覆われた世界である。そのため、高山植生は地面に近く、主に多年生のイネ科植物、スゲ類、草本植物で構成されている。この生態系では一年生植物はまれで、通常は高さが数インチ程度で、根系も弱い。[ 37 ]その他の一般的な植物形態としては、匍匐性の低木、株立ち状のイネ科植物、蘚苔類や地衣類などの隠花植物などが挙げられる。[ 7 ]： 280
植物は厳しい高山環境に適応しています。地面に張り付く苔の塊のように見えるクッション植物は、数インチ上を吹く強風から身を守ります。高山ツンドラの多くの顕花植物は、風よけのために茎や葉に密生した毛を持っていたり、太陽光線を熱に変換できる赤い色素を持っていたりします。一部の植物は花芽を形成するのに2年以上かかり、花芽は地表の下で冬を越し、夏の数週間で開花して種子のある果実を実らせます。 [ 38 ]開花しない地衣類は岩や土壌に付着しています。地衣類の中に含まれる藻類細胞は-10 ℃（14 °F）という低温でも光合成を行うことができ、[ 39 ] 外側の菌類層は自身の重量以上の水を吸収することができます。[ 40 ]
乾燥した風や寒さの中で生き残るための適応により、ツンドラの植生は非常に丈夫に見えるかもしれないが、ある意味ではツンドラは非常に脆弱である。繰り返しの足跡はしばしばツンドラの植物を破壊し、露出した土壌が風で吹き飛ばされ、回復には何百年もかかることがある。[ 38 ]
高山草原は、岩石の風化によって堆積した土壌が、草やスゲの生育に適した状態に発達した場所に形成されます。高山草原は世界各地に広く分布しており、世界自然保護基金（WWF）によって生物群系として分類されています。この生物群系は「山地草原および低木地」と呼ばれ、多くの場合、より温暖で標高の低い地域によって他の山地地域から隔てられた事実上の島として形成され、冷涼で湿潤な気候と豊富な日光に対応して進化した、多くの特徴的な固有植物が生息しています。
最も広大な山地草原と低木地は、アンデス山脈の新熱帯パラモに分布しています。この生物群系は、東アフリカと中央アフリカの山地、ボルネオ島のキナバル山、南インドの西ガーツ山脈の最高標高地帯、ニューギニア島の中央高地にも見られます。多くの湿潤な熱帯山地の独特な特徴は、ロベリア（アフリカ熱帯）、プヤ（新熱帯）、シアテア（ニューギニア）、アルギロキシフィウム（ハワイ）など、さまざまな植物科に属する巨大なロゼット植物が存在することです。
乾燥した地域では、エチオピア高原のような山地草原、サバンナ、森林地帯、そしてチベット高原のステップのような山地ステップが見られる。
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