在季节性积雪覆盖的环境中,许多生物通过利用雪下生境的温度稳定的季节性栖息地来过冬。由于雪的绝缘依赖于雪的深度和密度,雪下生境温度的稳定性随着土地覆盖类型的不同而不同。此外,由于气候变化,北半球大部分地区的降雪范围、深度和持续时间普遍在减少,而降雪密度却在增加。这些变化可能会使雪下生境的热剖面不稳定。气候变化可能会对雪下生境的庇护质量产生相当大的影响,而且有些植被类 型似乎比其他植被更容易受到这些影响。
高纬度地区的冬季是一个极端的环境条件和资源限制的时期,其特点是季节性的积雪覆盖。在冬季的高峰时期,北半球近一半的陆地被雪覆盖。为了过冬,许多越冬生物依赖较少的敌意和较稳定的微气候。雪下面有一个土壤和雪之间的界面,叫做雪下生境,它提供了一个热稳定和可预测的微栖息地。当热量从土壤中释放出来,温暖潮湿的空气被雪所困时,便形成了雪下生境。当这种空气在积雪中流动时,就会变冷,水蒸气凝结,形成一个垂直梯度,增加雪晶尺寸,并形成一层松散和粒状的底层雪。因此,雪下生境的热稳定性取决于雪的绝缘能力,随着积雪深度的增加而增加, 但随积雪密度的增加而降低。
最终,雪下生境的条件是由环境温度和雪特性决定的,这反过来又受到土地覆盖类型的强烈影响。例如,冠层覆盖量和地面植被量调节了入射和反射辐射以及风速的平衡,通常导致森林地区的雪下生境条件变暖,在某些情况下,与开放生境类型相比,在某些情况下低 4-6°C。但同时,在浓密的森林覆盖地区,多达40%的降雪可以被拦截和升华延缓和减少茂密林区积雪的积累。覆盖类型不仅调节了平均雪下生境,还调节了这些温度的变化和极端,这是由于积雪条件的定时和发展造成的。即使植被结构的细微差别,也会强烈影响土壤温度和降雪日期;事实上,相距只有5 米的地温测量,变化幅度可达 2.6°C。开放生境的最低气温和平均气温较低,而最高气温较高, 当平均气温低于-6°C 时,北纬完全覆盖的森林积雪覆盖时间较长。林下植被的差异也产生相似的结果,最低气温和最高气温随着地面植被密度的降低而变得更加极端。
除了覆盖类型外,气候变化和积雪特征的相关变化也可能对雪下生境植被的特征产生强烈影响:特别是积雪持续时间、深度和密度。当积雪超过50 厘米时,土壤表面温度保持在 0°C 附近。然而,当雪深度下降到 50 厘米以下时,雪下生境层就失去了绝缘性能,土壤表面温度也随之下降,并变得更加多变。
冬季林区的环境温度一般较高,而这些地区受到较少的太阳辐射,延迟融化,使 雪在整个冬季持续存在。然而,茂密的树冠和较高的积雪截留率的森林生境累积的雪 比开放的生境少,因此,针叶林覆盖类型将具有最寒冷和最不稳定的雪下生境。相反,由于开阔的草原栖息地以更快的速度积累了更多的雪,草原在冬季开始时会有最稳定的雪下生境。随着冬季的发展,草原栖息地受到更多的太阳辐射,更多的雪因融 化而消失,而与其他覆盖类型相比,在冬季末,雪下生境会变得更热变。
较冷的雪下生境和更频繁的冻融循环可能对各种越冬生物产生重要影响,包括微生物、耐寒无脊椎动物和草皮类以及冬眠哺乳动物。雪下生境部分的分布如何影响这些物种的精细分布,以及气候变化对物种分布的影响是如何的,这是很难预测的。生境选择受到从温湿度到植被结构等多种因素的影响,因此越冬物种可能会积极选择最 适合其能量需求的雪下生境条件的微生境,即使在相同的覆盖类型内也会产生小的分布变化。
每年积雪覆盖地球陆地面积的 40%左右。正如科学家们所发现的那样,雪对于生活在北纬地区的动植物,以及生活在南美洲顶端的巴塔哥尼亚等遥远的南纬地区的动植物来说,都是至关重要的。没有雪,植物和动物的生活将完全不同。与其他栖息地相比,雪生态系统几乎没有被探索过。考虑到雪在这么多物种的生活中有多么重要,这是一个重大的疏忽。包括人类在内的物种列表。我们的春夏水资源在很大程度上依 赖于来自冬季雪的融水。
