اکوسیستم بیابان

 مقدمه

    بیابان یکی از اکوسیتم های اصلی خشکی می باشد که از زمین های بوته زاری تشکیل شده است که در آنها گیاهان بسیار پراکنده اند و به وسیله خاک لخت و شنی از هم جدا مانده اند. بسیاری از بیابانها درمجاورت رشته کوهها واقع هستند. بیابانهای واقعی یکی از مهمترین زیست بوم های طبیعی زیست کره ۷/۵ از سطح خشکی های کره زمین را اشغال    نموده اند. امروزه حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد اراضی جهان بیابانی و نیمه بیابانی بوده و سالانه حدود۶۰ هزار کیلومتر مربع به بیابانهای جهان افزوده می شود. بیابانها مناطقی کم آب با نزولات آسمانی اندک تابش زیاد نور خورشید و باد فراوان بوده و به همین جهت ساکنان چندانی در آنها زندگی نمی کنند . بیابانهای جهان از نظر نوع مواد تشکیل دهنده، درجه حرارت، بارندکی، نوع و مقدار رویش نباتی بسیار متنوع هستند. آنها از نظر نوع مواد تشکیل دهنده به بیابان های سنگی، ریگی، ماسه ای و رسی تقیسم می شود. بیابانهای ماسه ای ۲۰ درصد بیابانهای جهان را تشکیل می دهند. این بیابانها بر اثر فرسایش بادی سنگها، طی میلیون ها سال فرسایش به وجود آمده اند. آنها نیز پس از پیمودن سیر تکاملی خود، بیابانها ی رسی را بو جود آورده اند. منشاء اغلب بیابانها از بقایای آتشفشانی بوده و مواد سنگی و سنگ ریزه ای بیشتری نسبت به ماسه دارند. همه بیابانها به هر حال دارای فصل مشترک کم آبی می باشند.

        تعریف بیابان

    تعریف بیابان از دیدگاههای مختلف فرق می کند به عنوان مثال از نظر جغرافیا و اقلیم شناسی بیابان های واقعی به سرزمینی گفته می شود که متوسط بارش سالانه آن کمتر از mm50 است. در گیاه شناسی، کشاورزی و منابع طبیعی مناطقی را بیابان گویند که از لحاظ پوشش گیاهی بسیار فقیر باشد. و یا سطح وسیعی از آن به کلی فاقد گیاه باشد. از دیدگاه اکولوژی یا سازمان ملل متحد بیابانی شدن یا پیشروی بیابان (Desertifi cation) عبارت است از « کاهش فعالیتهای بیولوژیکی » (کاهش فعالیتهای انسان، حیوان و گیاه).

بر این اساس تخلیه روستاها و مهاجرت های روستایی به معنای پیشروی بیابان است زیرا فعالیتهای انسان کاهش می یابد. کم شدن و یا از بین رفتن پوشش گیاهی به معنای بیابان زائی است.

تفاوت بین کویر و بیابان

    دربین عامه مردم رایج است که اصطلاح کویر را به جای  بیابان بکار می برند و یا برعکس.گاهی وقت ها بیابان به محیط خارج ازشهر وروستا گفته می شود. اما در واقع بین این دو اصطلاح  تفاوت اساسی دارد .بیابان به بخشی از مناطق خشک می گویند که بارندگی کمتر از ۵۰ میلیمتر باران دارد و ممکن است چندسال در آن باران نبارد و با کم آبی و تبخیر شدید مواجهه است و پوشش گیاهی بسیار ضعیف است. اما کویر به   زمین های رسی پف کرده، باشوری ونمک بسیار شدید که گیاهان  در آن نمی توانند رشد نمایند دربعضی آنهاکه شوری کمتر است ممکن است گیاهانی مانند گزوشور که دربرابراملاح نمکی مقاوم هستند رشد نمایند .لذا کویر معمولازمینهایی با شوری بالا و بدون گیاه است. به آن  نمکزار نیز گفته می شود. لذا کاربرد کویرلوت غلط می باشد. برای اطلاع بیشتر به مقاله ارزشمند دکتر کردوانی مراجعه نمائید .

علل ایجاد بیابانها  

۱- بیابانهای متاثراز پرفشارجنب حاره

گردش عمومی هوادرسطح کره زمین چگونه است؟

    هوا در اطراف استوا (منطقه استوایی) براثردریافت انرژی ازخورشید گرم می شود و همین عامل موجب صعود هوا می گردد. هوای صعود کرده در ارتفاعات بالا براثرتغییرات فشار به دوشاخه تقسیم می شود که هر شاخه به طرف یکی از قطبها حرکت می کند. ضمن این حرکت تحت تاثیر نیروی کوریولیس به سمت شرق منحرف می شود. درحوالی مدارهای راس السرطان و راس الجدی به صورت بادهای غربی در می آیند. دراین مناطق هوا روی هم انباشته می شود و از آنجایی که این توده هوا، از استوا دورشده و هم رطوبت خود را درحوالی استوا ازدست داده است، سرد می شود و شروع به نزول می نماید که مراکز «پرفشار حنب حاره» را به وجود می آورد. از این قسمت بخشی از هوا به سمت استوا جریان می یابد که به بادهای شرقی(تجارتی، بسامان) معروف هستندکه در نیمکره شمالی با جهت شمال شرق به جنوب غرب و در نیمکره جنوبی با جهت جنوب شرق به شمال غرب می وزند. این دو باد در حوالی استوا به یکدیگر می رسند که به کمربند همگرایی معروفند که مجدداً گرم و صعود    می نمایند .

    اما بخش دیگری از هوا منطقه جنب حاره به طرف منطقه معتدل جریان می یابد و تا رسیدن توده هوای سرد قطبی به حرکت خود ادامه می دهد. از طرف دیگرتوده سردقطبی در اثرسردی منطقه قطبی سنگین و به طرف عرضهای پائین (استوا) جریان  می یابد. این دو توده هوا در منطقه معتدل به یکدیگر برخورد و جبهه قطبی را بوجود می آورند. بدین گونه هوای استوایی و قطبی جابجا و بادها را به بوجود می آورند.

 هوای گرم و مرطوب استوایی درنتیجه صعود انرژی خود را ازدست داده می شود       این توده هوا رطوبت خود را در اطراف استوا به صورت بارش از دست می دهد بنابراین خشک و سرد می شود و به سمت قطب شمال و جنوب حرکت نموده و در حوالی مدارهای راس الجدی و راس السرطان به علت حرکت زمین منحرف           می شود و منجر به ایجاد مراکز فشار در روی سطح زمین می شود. توده هوای مزبور ضمن نزول گرم می شود. ازطرف دیگر چون در این مناطق زاویه تابش انرژی تابشی خورشید تقریبا عموداست لذا انرژی گرمایی بیشتری را دریافت نموده و به شدت گرم می شود .

    توده هوای نزولی اجازه صعود هوای گرم این مناطق را نمی دهد لذا مانع تشکیل ابر و باران می شود وازطرف دیگر منجر به ایجادمرکز پرفشارمی شود و در نتیجه بادهای شرقی (بسامان، تجارتی) را ایجاد می کند که به سمت استوا می وزند. این بادها در روی قاره ها گرم وخشک هستند که منجر به خشکی قسمتهای وسیعی ازسرزمینهای مجاور این دو مدار می شود.

اکثر مناطق خشک دنیا تحت تاثیراین عامل ایجاد شده اند نظیرشمال غرب مکزیک، جنوب غرب امریکا، سواحل غربی پرو، صحرای شمال افریقا، بیابانهای عربستان وغیره.

۲- بیابانهای متاثر از مراکز پرفشار قطبی

    ازآنجایی که در مناطق قطبی زاویه تابش خورشید نسبت به عرض های جغرافیایی پایین تر بسیار مایل است این مناطق کمترین انرژی را نسبت به سایر مناطق زمین دریافت می کنند و جزو مناطق بسیارسرد هستند. بنابراین رطوبت موجود در توده هوا بسیارکم وناچیزاست. ازطرف دیگر چون درگردش عمومی هوا، توده هوای این مناطق به علت سردی و سنگینی نزولی است باعث ایجاد مرکزپرفشارمی شود. لذا تحت تاثیر این عوامل مقدار بارش بسیار ناچیز است چون که در توده هوا رطوبت به علت تبخیرناچیز بسیارکم است . با این حال همان مقدارکم بارش به صورت برف است. لذا در این مناطق مقدار باران ناچیز است اما هوا خشک نیست. سرزمین های قطبی وحواشی آنها مانندشمال روسیه،شمال اروپا،شمال کانادا جزو این نوع بیابانها هستند.

۳- جریانهای سرد ساحلی

    دراقیانوسها جریانهای وجودداردکه باعث جابجایی و انتقال آبها بین مناطق استوایی و قطبی می شود. در واقع این جریانها تحت تاثیرگردش عمومی هوا هستند و باعث انتقال انرژی گرمایی به سمت قطبها می شود و باعث تعادل دمایی آب وهوای مناطق مختلف می شوند.

جریانهای دریایی به دو دسته جریانهای گرم، که ازمناطق گرم وحاره ای به سمت قطبها جریان می یابند، وجریانهای سرد که آبهای قطبی را به سمت مناطق حاره انتقال  می دهند تقسیم می شوند. این جریانهاروی هوای مناطق اطراف خودتاثیر می گذارد.

منشاءجریانهای سردازقطبهای زمین است که عمدتاً درغرب قاره ها جریان داشته و این مناطق را تحت تاثیرقرارمی دهند. این جریانها یکی ازعلل خشکی غرب                قاره ها هستند. زیراتوده های هوای گرمی که ازاقیانوسها به سمت قاره ها               می وزند باید از روی این جریانهای سردعبورنمایند. توده هوا ضمن عبور از روی جریان سرد دمای خودرا ازدست داده و سردمی شود و مه غلیظی را بوجود             می آورد. درنتیجه توده هوا رطوبت خودرا ازدست داده  و وارد خشکی می شود. هنگام عبور از روی خشکی ها گرمای زمین را گرفته و گرم می شود. در همان حال رطوبت نسبی آن کاهش یافته و قادر به بارندگی نمی باشد. بیابانهای پرو، شمال شیلی، نامیب در افریقای جنوبی ازاین نوع هستند.

لازم به ذکراست که این عامل درارتباط بامرکزفشارجنب حاره قراردارد.

۴- نرسیدن رطوبت

    کم بارانی بعضی مناطق و نرسیدن رطوبت به آنها یکی دیگر از عوامل ایجاد بیابانها است. به دو دلیل رطوبت به یک منطقه نمی رسد. اول آنکه منطقه ای از منابع رطوبت یعنی اقیانوسها و دریاها دور باشد. دوم آنکه موانع کوهستانی برسرراه توده های باران آور قراردارند و از نفوذ رطوبت به داخل خشکی هاجلوگیری می کند. درادامه به توضیح هر یک می پردازیم.

الف) دوری از دریاها و اقیانوسها

    مناطقی اززمین که در قلب خشکیهای قاره هاواقع شده اندازد دریافت رطوبت و بارندگی محروم اند. زیرا منشاء بارش و رطوبت قاره ها توده های هوای مرطوبی هستندکه از اقیانوسها بر روی خشکیها گسترش می یابند. بنابراین هر چه خشکیها به دریاها نزدیکتر باشند بارش بیشتری داشته ومرطوبترهستند. اما هر چه توده هوا به داخل خشکی گسترش می یابد چون مسافت زیادتری را طی می کند رطوبت خود را بیشتر از دست می دهد، لذا وقتی به مناطق مرکزی و قلب خشکیها می رسند تبدیل به هوای خشکی شده که رطوبت چندانی ندارد تا باعث بارندگی در این سرزمینها شود. بیابان های مغولستان، آسیای میانه، دشتهای داخلی امریکا نمونه ای از این نوع محسوب     می شوند.

ب) ارتفاعات وفلات های مرتفع

    اگر در مسیرتوده هوای گرم ومرطوب به داخل قاره ها کوههای بلند وجود داشته باشد، هوای گرم و مرطوب ضمن صعود از ارتفاع سرد شده و باعث بارش در دامنه مقابل خود می شود. توده هوا بدین گونه ضمن صعود، رطوبت خودرا ازدست داده وخشک می شود. این توده هوا در دامنه مخالف خود پایین می آید، توده هوای مزبورکه خشک است،ضمن سقوط،دمای آن افزایش می یابدودرنتیجه رطوبت نسبی آن کاهش می یابد. دراین حالت «گرمباد» را ایجاد می کند. به این بیابانها«بیابانهای بادپناهی» گفته می شود.

موانع کوهستانی ممکن است از یک طرف باشد که به صورت یک دیوار طولی مرتفع در مسیرتوده های هوا قرارداشته باشد ومانع ورود توده هوای مرطوب به منطقه مجاورخود (بادپناهی) شود. کوههای آند در امریکای جنوبی نمونه ای از این وضعیت است که منجربه ایجاد بیابانهای شرق خود مانند پاتاگونی در آرژانتین شده است.

در مواردی موانع کوهستانی از چندطرف مناطق خشک را در برگرفته اند و منجر به ایجاد «بیابان بادپناهی» شده اند. مانند بیابان نوادا(Nevada) که در بین کوههای سیرانودا و کوههای راکی واقع شده است.

در فلات های مرتفع توده هوای مرطوب ضمن صعود باعث بارش در دامنه مقابل شده و رطوبت خودرا ازدست می دهد. لذا وقتی به سطح فلات می رسد تبدیل به هوای خشک شده است و منجر به خشکی سطح فلات و ایجاد بیابان می کند. بیابانهای موجود در فلات تبت می تواند از این نوع باشند.

انواع بیابان

    امروزه بیابانها را به دو دسته کلی یعنی بیابانها ی تاریخی یا طبیعی با منشاء محیطی با منشاء انسانی تقسیم می کنند.

دسته نخست که عمدتاً در مناطق خشک و فراخشک جهان دیده می شود (اکثراً در نوار بیابانی جهان یعنی عرض ۱۵ تا ۳۵ درجه جغرافیایی قرار دارند) و همواره چشم اندازی لخت و فاقد پوشش گیاهی و … دارند. در حالی که بیابان های دسته دوم علاوه بر مناطق خشک و فراخشک در نواحی دیکر اقلیمی از جمله نیمه خشک تا نیمه مرطوب می توان مشاهده کرد که انسان باعث زوال اکوسیستم شور شدن خاک و غیره شده است.

از نظر بارندگی بیابانها به بیابانهای خیلی خشک و نیمه خشک تقسیم می شوند، بیابانهای خیلی خشک ۴% کل اراضی جهان را تشکیل می دهند. 

مشخصات بیابان از نظر آب و هوا

    بارندگی در بیابان سالانه کمتر از ۲۵ سانتیمتر و نا مرتب است. رطوبت هوا کم و نور خورشید در روزها شدید است و شبها سرد و تبخیر زیاد است بسیاری از بیابانها در مجاورت رشته کوههایی قرار دارند که هوا را رو به بالا می راند و در آنجا، هوای سردتر، بخار آب را سردتر کرده و باران ایجاد می شود، سپس هوا رطوبت از دست داده را به سوی منطقه مجاور حرکت داده و اقلیم بیابانها را به وجود می آورد نظیر همین وضعیت را رشته کوههای البرز در قسمت شمال ایران به وجود آورده اند که در نتیجه گیلان و مازندران مرطوب و بخش جنوبی البرز خشک بوده است.

جانواران مناطق بیابانی

    موجودات زنده بیابانی سازگاری زیادی نسبت به کمبود آب نشان می دهند مثلاً بسیاری از جانوران تنها در شب به جستجوی غذا می روند و روز ها را در سوراخهای زیر زمینی دور از نور مستقیم خورشید به استراحت می پردازند. روده و کلیه بسیاری از حیوانات بیابانی مقدار زیادی آب را دو بار  جذب می کنند و در نتیجه مدفوع آنها کاملاً بدون آب دفع می شود. جانواران جونده می توانند به طور نامعین بدون عرضه آشکار آب زندگی کنند توان جذب و نگهداری آب این جانواران به حدی بالاست که        می تواند آب مورد نیاز خود را از دانه هایی که غذای اصلی شان را تشکیل می دهند در یافت کنند.

از جانوران مناطق بیابانی می توان به ( موش صحرایی – موش خاردار – سیاه گوش – روباه شنی روباه ترکمنی – گوزن زرد ایرانی – کارکال – کفتار – خفاش – خرگوس – خارپشت – کانگورو – پلنگ – بز وحشی – جبیر – گربه وحشی … ).

گیاهان مناطق بیابانی

    در تقسیم بندی پوشش گیاهی مخصوص نواحی بیابانی با توجه به شرایط خاک       می توان به گیاهان ماسه دوست – نمک دوست ( شوری پسند ) – گیاهان خشکی پسند – گیاهان صخره دوست – گیاهان گچ دوست – گیاهان شن دوست ( مقاوم به شن ) اشاره کرد.

سازگاری به خشکی دربین گیاهان بیابانی هم دیده می شود. بسیاری از گیاهان مانند کاکتوس مقدار زیادی آب را در هنگام بارندگی پراکنده می گیرند و خود ذخیره       می کنند. دیگر گیاهان ریشه هایی دارند که آب را از اعماق زیر زمین بعضی از آنها برگهای کوچک دارند یا به وسیله کوتیکول مومی  از هدر رفتن آب جلوگیری می کنند. برخی دیگر از گیاهان نیز بعد از بارندگی، رشد و نمو سریع حاصل می کنند و دوره زندگیشان در چند روز کامل می شود اگر چه چنین گیاهانی پس از پایان دوره باران به سرعت می میرند اما دانه هایشان درحالت زندگی نهفته می مانند و همین که شرایط دوباره برای رشد سریع مناسب شد، جوانه می زنند.

از دیگر گیاهان مناطق بیابانی        می توان به ( آویشن- صبر زرد- نخودک- اسکنبیل- ریش بز- انجیر صحرایی- دم گاوی- گون- سیاه شور- مریم گلی- هندوانه ابوجهل- جغجغه- اسپندتیغ شیر-کاروان کش- قیچ- نی بیابان- گز- تاغ ).

خاک بیابان

          خاکهای بیابانی غالباً دارای مقدار زیادی مواد معدنی و نمکی است، اما مواد آلی آن ناچیز است. بنابراین اگر برای تبدیل بیابان به زمینهای کشاورزی فقط آب به خاک اضافه شود، تلاشها با شکست روبه رو می شود. مثلاً در دهه ۱۹۵۰ میلیونها دلار برای افزایش محصولات غذایی، در آبیاری بیابانهای افغانستان خرج شد و بیابان برای یک دوره ۲ ساله شکوفا شد. اما مواد غذایی اندک خاک را، گیاهان رو به پایان رساندند و به سبب شوره گرفتن سطح خاک گیاهان از بین رفتند و دیگر هم گیاهی سبز نشد. اگر چه هزینه تغییر اکوسیستم ها زیاد است این کار خطرهای بالقوه ای دارد و نیازمند بررسی دقیق علمی است.

اقلیم های بیابانی

          اقلیم های بیابانی که دارای بارندگی نامنظم و احتمالاً گاهی بدون باران سالیانه هستند شامل تقسیمات زیر است:

اقلیم بیابانی استوایی: به طور کلی گرم و فاقد اصول حرارتی متمایز که در آن روزها و شبها در تمام ایام منظم و به توالی یکدیگر هستند.

اقلیم بیابانی حاره ای: عموماً گرم و دارای فصول حرارتی مشخص دارای فتوپریودیسم  نامنظم تر از اقلیم بیابانی استوایی می باشد.

اقلیم بیابانی معتدل: دارای فصول حرارتی متمایز و فتوپریودیسم  روزانه نامساوی و کاملاً متمایز است.

تغییر پذیری اقلیمی و نوسانات بارندگی

    در بیابان ها اگرچه بارندگی کافی وجود ندارد ولی رویدادهای اتفاقی بارش در   دوره های کوتاه، منابع رطوبتی خوبی را جهت فرایندهای بیولوژیکی برای زمانی کوتاه تامین می کند. از این رو هرچند بیابانها بوسیله میانگینی از شرایط اقلیمی (مثلاً شاخص خشکی) توصیف می شوند ولی واقعاً می توانند بوسیله همین ریزش های کوتاه و متوالی منابع آب فروانی را در دوره های خشک دراز مدت فراهم کنند. بیابانها به دلیل وجود رگبارهای کوتاه و محلی اغلب بصورت قطعاتی مجزا در زمان و مکان در روی خشکی های زمین یافت می شوند و این پالس های بارندگی بعنوان یک نیروی ساختاری اکوسیستم بیابان، گیاهان و حیوانات بشمار می روند.

در بیابان رویدادهای بارش ممکن است بطور مشخصی از یک واقعه تا واقعه بعدی تغییر کند بطوری که بعضی از آنها در زمستان و برخی در تابستان اتفاق افتند یا تعدادی بارش کم و برخی رگبارهای شدیدی تولید کنند و گاهی ممکن است فاصله زمانی بین دو رویداد به بیش از یکسال هم برسد.

و اما چه شرایطی بر این رگبارهای اتفاقی حاکم است: چرا فصلی و حتی گاهی دهه ای هستند و چرا اغلب غیر قابل پیش بینی اند؟ اگر این موضوع در یک مقیاس وسیع مورد بررسی قرار گیرد می توان گفت این رویدادها در محیط های بیابانی به اتمسفر جهانی و پدپده های اقیانوسی بستگی دارد و چرخه های بزرگ مقیاس از قبیل جت استریم ها(رودباد ها)، جبهه های قطبی، شدت مونسون های تابستانی، نوسانات ال نینوی جنوبی و حتی چرخه های گرمایی اقیانوسی مانند نوسانات دهه ای اقیانوس آرام در این الگوی بارش تاثیر دارند.