Aavikko

Nebraskan Sand Hillsin muinaisaavikon dyynit ovat nykyään kasvillisuuden peitossa.

Kuivuutta on ollut Maassa jo varhain, prekambrikaudelta asti. Varhaisimpia todisteita laajalle levinneestä kuivasta ympäristöstä on löytynyt Kanadan Luoteisterritorioista 1,8 miljardia vuotta vanhoista dyynisedimenteistä.[10]

Nykyiset aavikot ovat geologisesti melko nuoria, sillä ne ovat käytännössä syntyneet viimeisen 65 miljoonan vuoden aikana, kenotsooisella maailmankaudella.[11] Atacama ja Namib ovat kuitenkin vanhempia: edellinen muodostui jo 120 miljoonaa vuotta sitten ja jälkimmäinen 80 miljoonaa vuotta sitten. Pääosa aavikoista muodostui tertiäärikaudella, ja nykyiset kuivuusalueet olivat jo syntyneet noin kolme miljoonaa vuotta sitten, kun mantereetkin olivat jo päätyneet nykyisille paikoilleen.[10]

Aavikot ovat kuitenkin muuttuneet vielä nykyisen kvartäärikaudenkin aikana: ne ovat kokeneet kuivempia ja kosteampia jaksoja sekä laajentuneet ja supistuneet. Afrikassa, Aasiassa ja Australiassa kuivat alueet olivat laajimmillaan viime jääkauden huippukohdan aikaan, noin 21 000–18 000 vuotta sitten. Samaan aikaan Pohjois-Amerikassa aavikoilla sen sijaan oli kylmempää ja kosteampaa. Laurentidin jäätikkö peitti tuolloin Kanadan ja Yhdysvaltain koillisosan, ja sen vaikutuksesta mantereen lounaisosien aavikoille virtasi kosteampaa ilmaa ja sinne muodostui myös satoja järviä.[12]

Jäätiköiden sulaessa aavikot siirtyivät nykyisille paikoilleen, pohjoisella pallonpuoliskolla pohjoiseen. Samalla monet lauhkeaan ympäristöön tottuneet eliöt joutuivat muuttamaan aavikoiden tieltä. Monille aavikoiden keskellä oleville vuoristoseuduille on kuitenkin jäänyt lajeja, jotka ovat siirtyneet vain vuoristossa korkeammalle. Ne ovat usein jääneet eristyksiin keskelle aavikkotasankoja, ja näin vuoristoihin on jäänyt omaperäinen eliöstö. Tällaisia alueita ovat esimerkiksi Pohjois-Amerikan aavikoiden keskellä olevat vuoristot, Saharan Ahaggar, Tassili n’Ajjer ja Tibestivuoristo sekä Arabian niemimaan Asirvuoristo.[13]

Ilmakehän kiertoliikkeen seurauksena hepoasteille syntyy kuiva ja kuuma sää, mikä aiheuttaa aavikoita.

Suurin osa maailman aavikoista sijaitsee noin 25–30 astetta päiväntasaajan etelä- ja pohjoispuolella,[14] mikä johtuu ilmakehän kiertoliikkeestä. Päiväntasaajalla auringonsäteet ovat lämpimimmillään, minkä seurauksena ilmamassat lämpiävät, nousevat ylöspäin ja kulkeutuvat sekä pohjoiseen että etelään.[15] Päiväntasaajalla aurinko lämmittää merivettäkin, minkä takia päiväntasaajalla syntynyt ilmamassa on myös kosteata. Kun ilma viilenee matkalla pohjoiseen ja etelään, pilvien vesihöyry tiivistyy ja sataa alas noin 10° pohjoiseen ja 5–10° etelään päiväntasaajasta. Sen jälkeen lähes täysin kuivat ilmamassat liikkuvat vielä eteenpäin. Noin 25° kohdalla ne viilenevät ja laskeutuvat lähemmäksi maanpintaa, jolloin ilmanpaine kasvaa ja tämän seurauksena myös kuiva ilma lämpiää uudelleen ja aiheuttaa suurimman osan maailman aavikoista.[14] Tällaisia aavikoita ovat esimerkiksi Sahara, Arabian niemimaan aavikot, Atacama, Kalahari ja suuri osa Australian aavikoista.[16]

Taklimakanin aavikko satelliittikuvassa. Tasankoaluetta ympäröivät vuoristot joka suunnasta.

Toinen aavikoiden syntytapa johtuu vuoristoista. Kun mereltä tuleva kostea ilmamassa törmää vuoristoon, se joutuu nousemaan ylöspäin. Samalla ilman vesihöyry viilenee, tiivistyy ja muuttuu pilviksi, jotka nousevat edelleen, viilenevät ja satavat kosteutensa alas.[17] Näin vuoriston tuulenpuoleinen rinne saa runsaasti sadetta, eikä pilvissä ole enää juurikaan kosteutta, kun ne laskeutuvat vuoriston suojanpuoleista rinnettä alas. Vuoriston taakse syntyy näin kuiva alue, jossa ei myöskään ole yhtä pilvistä kuin tuulenpuoleisella rinteellä. Vuorten takana ilmakin kuumenee enemmän, kun pilvet eivät estä auringonsäteiden pääsyä maanpinnalle.[18] Tällaisia aavikoita ovat esimerkiksi Mojave ja Patagonian aavikot.[19]

Kolmanteen aavikkotyyppiin kuuluvat manneraavikot, jotka syntyvät kauas merestä. Mereltä tulevat ilmamassat menettävät hiljalleen kosteuttaan mantereen yllä, elleivät ne ylitä laajaa vesistöä, joka voisi täydentää ilman kosteutta. Etenkin keskellä laajaa Aasian mannerta esiintyy manneraavikoita, sillä ilmamassat eivät tuo mereltä tarpeeksi kosteutta.[20] Aasian aavikoiden syntyyn vaikuttavat mantereisuuden lisäksi myös vuoristot. Taklimakanin aavikkoa ympäröivät Himalaja, Hindukuš ja Tienšan.[21] Neljäs aavikoiden syntyyn vaikuttava tekijä ovat kylmät merivirrat, jotka aiheuttavat rannikkoaavikoita mantereiden länsirannikoille. Vallitsevat tuuliolosuhteet mantereiden länsirannikoilla puhaltavat lämpimät merivirrat ulkomerelle, minkä seurauksena merenpohjasta nousee kylmää vettä pintaan. Tämä heikentää rannikkoilman kykyä sitoa kosteutta.[22]

Aavikoiden syntyyn saattavat vaikuttaa useat tekijät. Esimerkiksi Australian mantereen aavikoihin vaikuttaa kolme tekijää: Australia sijaitsee sopivalla etäisyydellä päiväntasaajasta, itärannikon vuoristo estää kostean ilman pääsyn sisämaahan ja lisäksi Gibsonin ja Simpsonin aavikot sijaitsevat yli tuhannen kilometrin päässä rannikosta.[21]

Sadekuuro aavikolla

Hiekkamyrsky iskemässä armeijan tukikohtaan Irakissa.

Aavikoilla sataa yleensä vähintään pari kertaa vuodessa, ja normaalisti sadepäiviä on noin 15–20. Paikoin vettä voi sataa todella runsaastikin pienillä alueilla, mutta tällaiset konvektiosolut ovat kuitenkin paikallisia. Vain aavikoiden reuna-alueilla esiintyy laajamittaisia saderintamia. Lähellä päiväntasaajaa suurimmat sateet tulevat kesällä ja lauhkealla vyöhykkeelle talvella.[11] Sademäärä vaihtelee suuresti alueittain. Paikoin esimerkiksi Saharassa ja Etelä-Amerikan rannikkoaavikoilla on mitattu yli 10 vuoden sateettomia jaksoja. Sonoran, Mojaven ja Arabian aavikoiden sisäosissa sataa keskimäärin alle 20 millimetriä vuodessa, kun taas Chihuahuan aavikolla ja Great Basinissa vuoden sademäärä alittaa vain harvoin 200 millimetrin rajan.[23] Kosteutta aavikoille tuovat myös sumu, jota esiintyy rannikkoaavikoilla, ja kaste.[11] Aavikoilla kuivuutta lisää se, että kokonaishaihdunta on suuri. Vettä häviää haihtumalla maasta ja transpiraatiolla kasvien kautta.[24] Köppenin ilmastoluokituksessa aavikot ovat tyyppiä BW.

Kuumat aavikot ovat päivällä hyvin kuumia ja yöllä viileitä tai kylmiä. Päivisin lämpötila saattaa olla noin 40 °C:ssa, ja korkein mitattu lämpötila on 58 °C Libyassa. Saharassa on myös mitattu päivällä maanpinnan lämpötilaksi 78 °C. Lämpöenergia katoaa kuitenkin nopeasti yöllä pilvettömälle taivaalle, ja öisin lämpötila on aavikoilla usein jopa pakkasrajan alapuolella. Vuoden keskilämpötila on 20–25 °C.[11] Lauhkean vyöhykkeen mantereisille aavikoille on tyypillistä voimakas vuodenaikojen välinen vaihtelu. Talvisin päivälläkin on viileä ja talven keskilämpötila on –2–4 °C, mutta kesällä lämpötila on vastaava kuin kuumillakin aavikoilla. Talvisin myös lumisateet ovat mahdollisia.[25]

Koska aavikoilla ei ole kasvillisuutta hajottamassa pintatuulta, tuulennopeus on keskimääräistä korkeampi. Iltapäivisin tasainen myrskytuuli voi puhaltaa jopa tunteja, mutta öisin on usein tyyntä. Aavikkotuulet ovat usein kuumia ja kuivia, ja ne puhaltavat aavikoilta kosteammille seuduille. Aavikon olosuhteet voivat synnyttää myös voimakasta ja pyörteistä tuulta, joka nostaa helposti kevyttä maa-ainesta ilmaan. Näin muodostuvat esimerkiksi dyynit. Kovat tuulet synnyttävät myös hiekkamyrskyjä sekä pienempiä ja lyhytikäisempiä pölypyörteitä. Raskas hiekka ei yleensä pysy ilmassa kovin kauan, mutta kevytrakenteinen pöly saattaa värjätä pilviä punaisiksi viiden kilometrin korkeudessa. Hiekkamyrskyn vaikutukset voivat olla radikaalit, sillä muutamassa minuutissa kirkas auringonpaiste saattaa muuttua punaruskeaksi sumuksi ja lämpötila laskea jopa 15 astetta.[26]

Aavikoiden sadannan vuotuiseen vaihteluun vaikuttaa erityisesti niin sanottu eteläinen värähtely: El Niño ja La Niña. Ilmiö toistuu noin 3–7 vuoden välein, kun ensin El Niño alkaa vaikuttaa Tyynenmeren ilmastoon. Sen seurauksena Etelä- ja Pohjois-Amerikan rannikon vedet lämpenevät, mikä puolestaan lisää talvisateiden määrää rannikoilla. Muutaman kuukauden kuluttua El Niño alkaa heiketä ja La Niña voimistua. Sen vaikutus rannikkoekosysteemeihin on päinvastainen. Sykli vaikuttaa myös rannikkoaavikoihin, kuten Atacamaan, Baja Californian aavikkoon, Namibiin ja Länsi-Australiaan. El Niñon aikaan ne saavat normaalia enemmän sateita. Manneraavikoilla, erityisesti Australian sisäosissa ja Tharissa, sateet vähenevät.[27]

Ilmastonmuutos on jo vaikuttanut monien aavikoiden ilmastoon. Aavikoiden keskilämpötila nousi vuosien 1976–2000 välillä 0,5–2,0 astetta – enemmän kuin maailmanlaajuinen keskiarvonousu, 0,45 astetta. Koska korkeilla leveysasteilla sademäärien on oletettu lisääntyvän, niin vastaavasti subtrooppisen vyöhykkeen sadannan on arvioitu vähenevän. Monien subtrooppisten aavikoiden sademäärät vähenivätkin 1900-luvun viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Vaikka joidenkin aavikoiden sadannan oletetaankin kasvavan, vain harvan aavikon kuivuus vähenee, sillä lämpimämmässä ympäristössä myös kokonaishaihdunnan määrä kasvaa. Ilmastonmuutoksen on arvioitu vähentävän kasvillisuutta suurimmassa osassa aavikoita, koska kokonaishaihdunta lisääntyy, kosteus vähenee ja kuivuusjaksot pitkittyvät.[27]

Aavikot vaikuttavat yllättäen muihin ilmastoihin niitä viilentävästi. Tämä johtuu siitä, että aavikon albedo, heijastuskyky, on suuri. Aavikot heijastavat auringonsäteilystä 20–35 prosenttia takaisin avaruuteen, kun esimerkiksi savannit heijastavat siitä 15 prosenttia ja sademetsät vain 5 prosenttia. Koska aavikoilla ei ole paljoakaan vettä, aurinkoenergiaa ei kulu veden haihduttamiseen, vaan heijastumisen jälkeen jääneet säteet lämmittivät suoraan maanpintaa. Aavikoiden pinnan lämpö säteilee kuivassa ilmassa suoraan ylöspäin. Ilma kuitenkin viilenee nopeasti ylöspäin mentäessä, ja näin aavikot viilentävät niiden yläpuolella olevaa troposfääriä. Sieltä viileä ilmamassa liikkuu tuulten mukana muualle viilentäen varsinkin aavikoiden reunaympäristöjä.[27]

Yleinen mielikuva aavikosta on hiekkatasanko. Kuitenkin vain viidennes kaikkien aavikkojen pinta-alasta on varsinaista hiekka-aavikkoa (erg). Jopa puolet aavikoista voidaan luokitella sora-aavikoiksi (reg). Niitä peittää pääasiassa 4–64 millimetriä halkaisijaltaan oleva sora, mutta myös suurempia, 64–265 millimetrin kiviä esiintyy. Kolmas maisematyyppi on kallioaavikko (hamada), jota peittää suuremmat lohkareet ja paljas kallioperä.[28]

Australian Iso Hiekka-aavikko ja Afrikan Namib koostuvat lähes kokonaan ergistä, ja Pohjois-Amerikan aavikoillakin hiekka-aavikoiden osuus on vain 5 prosenttia. Saharassa ja Arabian aavikoilla on myös runsaasti sora-aavikoita, ja Saharassa hiekka- ja sora-aavikoita on suurin piirtein yhtä laajalla alueella. Kallioaavikoita on erityisesti ylätasangoilla, ja ne ovat vallitsevia Aasiassa.[28][29]

Veden kasaama alluviaalikeila Kuolemanlaaksossa.

Aavikoilla on vain vähän kasvillisuutta, joten pinnanmuodot ovat usein selvästi näkyvissä, kuten korkeilla vuorilla ja polaarialueilla. Aavikot ovat samasta syystä myös alttiita eroosiolle. Tuulieroosio vaikuttaa aavikoilla enemmän kuin missään muualla maapallolla, ja harvoin satava vesi saattaa aiheuttaa todella nopeaa vesieroosiota.[30]

Vesi sekä erodoi että kasaa maata. Vuoristoja reunustavilla aavikoilla voi nähdä hyvin veden vaikutukset: vesi virtaa voimakkaasti ja muodostaa syviä, jyrkkäreunaisia ja kapeita kanjoneita. Uoman levetessä ja virran hidastuessa suurimmat kivet kerrostuvat ensin, ja hienojakoisempi aines levittäytyy aavikkotasangolle viuhkamaisena alluviaalikeilana.[31]

Tähtidyyni oikeassa reunassa.

Tuulieroosion vaikutus aavikoilla on huomattava, sillä vähäinen kasvillisuus ei tarjoa tarvittavaa suojaa ja kuiva, irtonainen maa-aines nousee helposti tuulen kuljetettavaksi. Lisäksi monet aavikot ovat tasaisia, joten tuuli pääse puhaltamaan vapaasti. Tuulieroosio luo maapallon näyttävimmät kivimuodostumat.[32]

Tunnetuimpia aavikon muodostumia ovat dyynit, joita tuuli kasaa. Hiekka-aavikkojen hiekka on pääasiassa peräisin erodoituneesta hiekkakivestä.[32] Dyynit syntyvät pienestä hiekkakinoksesta ja kasvavat tuulen kuljettaessa kinokseen lisää ainetta. Saharassa 3–4 metriä korkea ja 100 metriä pitkä dyyni on syntynyt noin 40–50 vuodessa. Dyynit eivät välttämättä ole vakaita, ja ne voivat liikkua tuulen kulkusuuntaan jopa 20–30 kilometriä vuodessa. Suurimmat dyynit voivat olla 500 metriä korkeita.[33] Dyynit voidaan jakaa monella tavalla, ja esimerkiksi Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskus jakaa dyynit viiteen perustyyppiin. Yleisimpiä dyynejä ovat puolikuun muotoisen barkaanit. Muita tyyppejä ovat jopa 160 kilometriä pitkät pitkittäisdyynit, tähtidyynit, elliptiset tai pyöreät kupolidyynit ja U:n muotoiset parabelidyynit, joiden haarat osoittavat myötätuuleen, eli päinvastoin kuin barkaaneilla. Näiden lisäksi on olemassa monimutkaisempia yhdistelmädyynejä.[34]

Kuiva jokiuoma, eli wadi, Israelissa.

Aavikotkaan eivät ole täysin vedettömiä. Monet joista, järvistä ja keitaista ovat kuitenkin kausittaisia tai lyhytaikaisia. Pintavettä saattaa esiintyä vain harvoin, mutta myös pohjavesi nousee välillä pintaan lähteissä, keitaissa, kaivoissa ja porausrei'issä.[35]

Suurin osa aavikolla virtaavista joista ei päädy mereen asti, vaan joet kuivuvat aavikolle. Vain suuret joet pystyvät virtaamaan aavikon läpi, kuten Niili ja Niger Saharassa, Tigris ja Eufrat Arabian aavikoilla, Tarim Taklimakanissa, Kerulen Gobissa ja Colorado Sonoran aavikolla. Monilla aavikoilla on kuitenkin jokiuomia, jotka ovat joko kokonaan tai kausittain kuivuneita. Kausittain kuivuneita jokiuomia kutsutaan Afrikassa ja Arabiassa wadeiksi ja Amerikassa arroyoiksi.[35] Jokiuomat tarjoavat eliöille varjoisan ja kostean paikan, sillä kuivinakin kausina uoman pohja säilyy yleensä kosteana. Kuivat joet ovat myös hyviä maamerkkejä.[36]

Keidas Libyassa

Jokien tapaan myös suurin osa autiomaiden järvistä on vain väliaikaisia. Järviä syntyy laaksoihin, syvänteisiin ja muihin painaumiin. Aavikon järvet ovat jatkuvassa kiertokulussa: sadekautena ne täyttyvät vedellä mutta kuivuvat nopeasti ja jättävät jälkeensä aavikkojärven, suolajärven tai suolapannun. Botswanassa Kalaharin aavikolla sijaitsee maailman suurin suola-aavikko Makarikari, joka on pinta-alaltaan lähes 40 000 neliökilometriä. Se on jäänne muinaisesta Makgadikgadijärvestä, joka oli noin kolme miljoonaa vuotta sitten Afrikan suurimpia järviä.[37]

Aavikoille saattaa muodostua myös kosteita alueita, joita kutsutaan keitaiksi. Niitä muodostuu paikkoihin, joissa vettä johtava kerrostuma ulottuu maan pinnalle asti. Vesi voi kulkeutua keitaille pitkien matkojen päästä. Aavikoiden alla saattaa olla jopa miljardien litrojen pohjavesivarastot, jotka ovat kerääntyneet sinne vuoristoissa imeytyvän sadeveden mukana. Keitaissa pohjavesi muodostaa alueita, jotka pystyvät ylläpitämään runsasta kasvillisuutta keskellä aavikkoa.[38]

Suuret kaktukset, kuten jättikaktus, ovat vieneet Pohjois-Amerikan aavikoilla puiden ekologisen lokeron.[39]

Aavikoiden kasvillisuus on niukkaa, ja kasvibiomassasta jopa 90 prosenttia on maan alla. Aavikon kasvit ovat joutuneet sopeutumaan monin keinoin kuivuuteen ja aurinkoon.[40] Niiden pitää pystyä keräämään vettä niukoista varoista, säilyttämään sitä huomattavan pitkään ja vähentämään sen haihtumista.[41] Vaikeista olosuhteista huolimatta suurimmassa osassa aavikkoja on kuitenkin kasvillisuutta.

Mehikasvit, kuten kaktukset, tyräkit ja agaavet, ovat sopeutuneet hyvin aavikon olosuhteisiin. Ne pystyvät varastoimaan vettä mehimäisiin osiinsa, niiden juuristo on erikoistunut keräämään nopeasti nestettä ja ne käyttävät CAM-yhteyttämistä.[42] Yhteyttämisessä vesihöyryä häviää ilmarakojen kautta, mutta CAM-kasvit pystyvät sulkemaan ilmarakonsa päivisin. Monet kasvit aukaisevat ilmarakonsa aamulla kaasujen vaihtoa varten ja sulkevat ne lämpötilan noustessa.[43] Monien aavikon kasvien lehdissä on vähemmän ilmarakoja ja ne ovat pienempiä kuin kosteiden alueiden kasveissa. Akaasioihin kuuluva keihäsakaasia on kokonaan lehdetön, ja sillä on vain piikkimäisiä lehtiruoteja, joissa on hyvin vähän ilmarakoja. Akasian lehti on lisäksi pinnaltaan nahkamainen, mikä vähentää haihtumista. Kaktusten lehdet ovat muodostuneet piikeiksi, jotka vähentävät haihtumista ja toimivat myös puolustuskeinona.[44]

Aavikon kasveilla on erityisen laaja juuristo. Osa kasveista kasvattaa pitkiä juuria ja osalla on laaja sateenvarjomainen juuriverkosto. Prosopis-suvun kasvien juuri laskeutuu jopa 15 metriä pystysuorassa alaspäin kosteisiin pohjakerrostumiin, ja kaktuskasveihin kuuluvan Peniocereus greggiin pääjuuri painaa yli 30 kilogrammaa. Monet kaktukset ja tyräkit kasvattavat laajan juuriverkoston, jolla ne ohjaavat sadeveden kasviin ja sitovat itsensä maaperään. Jotkin kasvit, kuten ikilehti, pystyvät keräämään pinnastaan siihen tiivistynyttä usvaa.[41] Kasvien pitää myös pystyä säilyttämään vesi, jota ne keräävät. Monet kuivien alueiden puista ovat kehittäneet rungon, johon pystyy varastoimaan suuret määrät vettä. Apinanleipäpuun pullomainen runko, joka on koostumukseltaan pehmeää ja sienimäistä, on tästä hyvä esimerkki.[45]

Sateiden jälkeen aavikko saattaa puhjeta kukkaan.

Aaloet, tyräkit, monet mehikasvit, puut ja pensaat ovat monivuotisia. Ne elävät useita vuosia, mutta epäsuotuisina aikoina ne eivät kasva ollenkaan. Sopivana aikana nämä kasvit ovat kuitenkin valmiina. Toiset autiomaiden kasvit elävät vain hyvin lyhyen aikaa. Tällaiset lajit kasvavat, kukkivat ja siementävät vain muutamassa päivässä tai viikossa sateen jälkeen. Lopulta kasvi kuihtuu ja jättää jälkeensä vain siemeniä, jotka saattavat olla lepotilassa useitakin vuosia ja odottaa uutta sadetta.[46]

Aavikolla elää myös todellisia kuivakkokasveja, jotka ovat täysin sopeutuneet kuivaan ilmastoon. Näiden solukoissa on erityisen pieni osmoottinen paine, minkä ansiosta ne pystyvät keräämään vettä kuivemmissa olosuhteissa kuin monet muut lajit.[42] Aavikoilla elää todella hyvin kuivuutta kestäviä sammalia ja saniaisia. Yksi tunnetuimmista kuivuutta kestävistä kukkivista kasveista on kreosoottipensas.[43]

Kameli on klassinen esimerkki aavikon eläimestä. Sillä on useita sopeutumia aavikon olosuhteisiin. Esimerkiksi sen tuuheat silmäripset, karvapeitteiset korvat ja nenän rakenne suojaavat hiekalta.

Aavikon eläinten suurimpana ongelmana on kosteuden saaminen ja säilyttäminen kuumassa, kuivassa ja tuulisessa ilmastossa, jossa kosteus haihtuu helposti. Aavikon eläimet ovat sopeutuneet olosuhteisiin kasvien tapaan fysiologisesti, anatomisesti ja morfologisesti. Eläimet pystyvät kuitenkin sopeuttamaan myös käyttäytymistään.[47]

Niveljalkaiset ja matelijat ovat sopeutuneet erityisen hyvin aavikkoympäristöön. Niveljalkaisten kuori ja matelijoiden suomuinen nahka säilyttävät ruumiinnesteet paremmin kuin sammakkoeläinten, lintujen tai nisäkkäiden ohut iho.[48] Ne ovat lisäksi vaihtolämpöisiä, ja niiden aineenvaihduntakin vaihtelee lämpötilan mukaan. Se saattaa olla välillä hyvinkin hidasta, minkä ansiosta vaihtolämpöiset eläimet tarvitsevat vain seitsemäsosan samankokoisen nisäkkään tarvitsemasta energiamäärästä.[49]

Aavikolla vesi on harvinaista ja sen hankkiminen on vaikeaa. Kamelit pystyvät juomaan kerralla niin paljon nestettä, että niiden verestä tulee hyvin laimeata, mikä olisi jo monille muille eläimille hengenvaarallista. Eläimet voivat kerätä nestettä esimerkiksi rannikkoaavikoilla nuolemalla sumun kostuttamia kiviä, ja sammakkoeläimet kykenevät imemään vettä ihonsa läpi. Monet kasvinsyöjät saavat suurimman osan tarvitsemastaan vedestä ravinnostaan. Jotkin mehikasvit ovat kuitenkin huomattavan suolapitoisia. Joillekin linnuille ja matelijoille on tästä syystä kehittynyt erityinen suolarauhanen ja nisäkkäille erikoistunut munuainen, joiden avulla eläimet selviävät suolaisesta vedestä.[47]

Maailman ainoat myrkylliset liskot kuuluvat varaanien (Varanidae) ja myrkkyliskojen (Helodermatidae) heimoon, joista jälkimmäiset elävät aavikoilla. Kuvassa on gilalisko.

Eläimet menettävät merkittävästi nestettä virtsan ja ulosteen kautta. Aavikon jyrsijät pystyvät tuottamaan vahvaa virtsaa, ja linnut, matelijat sekä hyönteiset erittävät pelkästään virtsahappoa, johon tarvitaan huomattavasti vähemmän vettä. Kuivana aikana jyrsijät pystyvät imemään takaisin ylimääräisen nesteen ulosteestaan,[47] ja taskuhyppyrotat syövät omat ulosteensa saadakseen menetetyn veden ja vitamiinit takaisin.[50]Uloshengityksen mukana vapautuu myös vettä. Monilla aavikkoeläimistä on kuitenkin mukautunut hengityselimistö, joka pystyy keräämään muuten hukkaan menevää vettä.[47]

Käyttäytymisellään eläimet pystyvät välttämään aavikoiden rankimpia olosuhteita. Monet linnut ja nisäkkäistä esimerkiksi hanka-antiloopit vaeltavat aavikkotasangoilla, ja ne voivat siirtyä esimerkiksi läheisille vuoristoalueille.[47] Pienemmät eläimet eivät pysty vaeltamaan pitkiä matkoja. Monet lajit ovatkin yöeläimiä, ja päivisin ne piiloutuvat hiekkaan tehtyihin tunneleihin tai kallionkoloihin. Kymmenen senttimetrin syvyydessä olevassa tunnelissa lämpötila on noin 30 °C, vaikka ilma olisi 45 °C ja maanpinta lähes 90 °C. Tunneleita kaivavat useat aavikon pienistä nisäkkäistä.[51] Matelijat ja niveljalkaiset käyttävät myös tunneleita ja koloja, mutta ne eivät yleensä kaivaudu itse vaan hyödyntävät luonnonmuodostumia ja hylättyjä tunneleita. Lämpötilaedun lisäksi tunnelit ovat suhteellisen turvallisia ja kosteita.[52] Usein päiväaktiivisetkin eläimet lepäävät varjoissa kuumimpaan aikaan.[47]

Jotkin eläimet vaipuvat kuivana aikana kesähorrokseen. Esimerkiksi etanat kiinnittävät itsensä kovalle alustalle ja ympäröivät itsensä limalla. Lima muodostaa etanan ympärille vedenpitävän kerroksen, jonka alla eläin pysyy kosteana useita kuukausia. Lisäksi esimerkiksi Scaphiopus-suvun sammakkoeläimet kaivautuvat kuivana kautena syvälle maan alle horrostamaan.[53]

Tuaregimiehiä

Perinteinen beduiiniratsastaja

Parhaiten menestyneimmät aavikon kansat ovat olleet nomadeita. Veden, ruoan ja laidunmaan etsiminen on pakottanut myös ihmiset liikkeelle eivätkä he ole pystyneet asettumaan pitkiksi ajoiksi samoille alueille. Aavikon kansat ovat silti kehittäneet rikkaita kulttuureja ilman suuria asutuskeskittymiä.[54]

Varhaisin tunnettu Saharassa elänyt kansa on berberit. Arabit alistivat berberit 600-luvulla ja käänsivät heidät muslimeiksi. Neljä vuosisataa myöhemmin arabipaimentolaiset beduiinit valtasivat Pohjois-Afrikassa berbereiden maat. Monet berberit omaksuivat beduiinien elämäntavan, mutta toiset liittyivät muihin alueella jo eläneisiin kansoihin. Kuuluisin berberiheimo on tuaregit. He hallitsivat pitkään Saharan sisäosaa. Vaikka tuaregitkin kääntyivät islaminuskoon, he ovat säilyttäneet oman kulttuurinsa ja kielensä.[55] Tuaregien yhteiskunta on matrilineaarinen, eli suku lasketaan äidin mukaan, ja feodaalinen. He ovat taitavia sotilaita ja paimentolaisia, jotka kasvattavat lampaita, vuohia ja karjaa.[56] Eteläisen Afrikan tunnetuin aavikkokansa on sanit. Sanit asuivat laajalla alueella eteläisessä Afrikassa ennen kuin bantukansat ja alankomaalaiset siirtolaiset pakottivat heidät väistymään paremmilta mailta. Sen jälkeen sanit ovat sopeutuneet aavikkoelämään Kalaharissa.[57]

Arabian niemimaalla asuvat beduiinit ovat kuuluisimpia arabipaimentolaisia. He jakavat itsensä vielä todellisiin kamelipaimentolaisiin ja niihin, jotka asuvat erämaan laitamilla ja kasvattavat lampaita. Beduiinit olivat tuaregien tapaan taitavia sotilaita ja he olivat usein mukana arabien valloitusretkillä. Beduiinit liikkuivat usein aavikoilla perheklaaneissa, ja pahin rangaistus oli klaanista erottaminen, mikä tarkoitti käytännössä varmaa kuolemaa. Vaikka klaaneilla oli tiukat rajat ja kahakat olivat tavallisia, vierailijoita kohtaan beduiinit olivat usein vieraanvaraisia, sillä he tiesivät aavikon julmuuden.[58] Dromedaari kesytettiin Arabian niemimaalla 2000-luvulle eaa. ja siitä lähtien eläin on ollut tärkeä alueen paimentolaisille. Beduiinikulttuurissa dromedaari on myös merkittävä väline avioliittojen solmimisessa.[59]

Keski-Aasian keidaskaupungit rikastuivat silkkitien varrella. Kauppa silkkitiellä katkesi kuitenkin väliaikaisesti 600- ja 700-lukujen arabivalloituksen jälkeen. Kun Keski-Aasian kuuluisin paimentolaiskansa mongolit perustivat 1200-luvulla valtakunnan, joka laajeni Itä-Aasiasta Euroopan rajoille asti, silkkitie aukeni jälleen ja Marco Polo pystyi matkustamaan Kiinaan.[60]

Tyypillinen pueblo-keskus

Aboriginaalit saapuivat Australiaan noin 40 000 vuotta sitten. Todennäköisesti he asuttivat kuivat alueet viimeiseksi, 30 000–26 000 vuotta sitten. Vasta eurooppalaisten saapumisen jälkeen aboriginaaleja alettiin pitää autiomaiden asukkaina, sillä eurooppalaiset valloittivat vehreämmät alueet. Aavikon aboriginaalit olivat sanien tapaan nomadisia metsästäjä-keräilijöitä.[60] Vaikka aboriginaalien omistukset olivat pieniä, he loivat rikkaan kulttuurin monine tapoineen ja uskomuksineen. Yksi merkittävimmistä uskomuksista on uniaika, johon liittyy myös autiomaan laidalla kohoava Uluru.[61]

Pohjois-Amerikan ensimmäisiä aavikkokulttuureita olivat Hohokamin kulttuuri, Mogollonin kulttuuri ja Pueblo-kulttuuri, joka tuli tunnetuksi taidokkaasti rakennetuista kaupungeistaan, puebloista.[62] Apassit ja navajot asettuivat aavikkoalueille 1300-luvulla. Apassit säilyttivät nomadisen metsästyskulttuurinsa, ja navajot asettuivat maanviljelijöiksi. He oppivat maanviljelystaitoja puebloilta. Etelä-Amerikan autiomaissa eli vain vähän ihmisiä. Atacameñot olivat tunnetuimpia Atacaman asukkaita, ja he viljelivät aavikon harvoja keitaita. Patagoniassa asui tehuelcheja, jotka hyötyivät eurooppalaisten saapumisesta alueelle, sillä he saivat eurooppalaisilta hevosia.[63]

René Caillié oli ensimmäinen eurooppalainen, joka selvisi Timbuktusta elävänä takaisin.

Eurooppalaiset tutkimusmatkailijat kiinnostuivat myös aavikkoalueista 1700-luvun lopussa.[64] Autiomaita oli tosin tutkittu jo aikaisemmin. Arabi Ibn Battuta oli ensimmäinen, joka teki tarkkoja merkintöjä matkoistaan Afrikan aavikoilla, ja hän tutki muun muassa karavaanireitin Timbuktuun.[65] Gobin autiomaassa venetsialainen Marco Polo teki merkittäviä havaintoja ja merkitsi 28 paikkaa, josta sai vettä.[66]

Afrikassa ja Arabiassa tutkimusmatkoja tehneet eurooppalaiset olivat jatkuvassa vaarassa, sillä tuaregit, beduiinit ja muut muslimit olivat vihamielisiä muiden uskontojen edustajia kohtaan. Saksalainen Friedrich Hornemann, joka teki ensimmäisenä modernin ajan eurooppalaisena laajat muistiinpanot läntisestä Saharasta 1700-luvun lopussa, katosi matkatessaan Tšadjärvelle Saharan poikki nykyisestä Libyasta. Hänen sanotaan kuolleen Niger-joella vuonna 1801. Ensimmäinen eurooppalainen, joka pääsi Timbuktuun asti, oli skotlantilainen Alexander Gordon Laing, mutta hänet murhattiin. Ranskalainen René Caillié pääsi ensimmäisenä myös takaisin Eurooppaan todistamaan matkastaan.[64] Alankomaalaiset tunsivat Afrikan eteläosassa sijaitsevan Kalaharin jo 1760, ja ensimmäisenä eurooppalaisena sen ylitti kuuluisa David Livingstone.[67]

Arabian tutkimusmatkat keskittyivät monesti pyhiinvaellusretkiin muslimien pyhään kaupunkiin Mekkaan. Vasta 1800- ja 1900-luvuilla eurooppalaiset kartoittivat Arabian niemimaan sisäosia. Richard Burton toimi edelläkävijänä.[67] Charles Montagu Doughty ja Wilfrid Scawen Blunt tutkivat Arabiaa laajalti ja asuivat beduiinien kanssa 1870-luvun lopulla. Vasta vuonna 1931 Bertram Thomas onnistui ylittämään niemimaan eteläosan Rub’ al-Khalin. Venäläiset olivat kartoittaneet Keski-Aasian arot ja aavikot valtakunnan laajentamiseksi 1700-luvulta alkaen. Ruotsalainen Sven Hedin oli kuitenkin alueen merkittävin maantieteilijä, sillä hän tutki muun muassa Taklimakanin autiomaata 40 vuoden matkoillaan, jotka alkoivat vuonna 1893. Gobin autiomaan lukuisat dinosaurusluurangot löysi Roy Chapman Andrews.[68]

Espanjalaiset löysivät Amerikan aavikot 1500-luvulla. Pohjois-Amerikan lounasosien aavikoilla vaelsivat ensimmäisinä eurooppalaisina haaksirikkoutunut Álvar Núñez Cabeza de Vaca ja hänen kolme seuralaistaan. Heidän kuulemansa tarinat saivat espanjalaiset etsimään aarteita alueelta, mikä aiheutti samalla pueblokansojen sorron. Ensimmäisenä yhdysvaltalaisena Great Basinin ylitti Jedediah Smith vuonna 1828. Kiinnostus Australian sisämaahan kasvoi 1800-luvun alkupuoliskolla, kun länsi- ja kaakkoisrannikon siirtokuntien välille haluttiin saada yhteys mantereen poikki. Monet tutkimusretket jouduttiin keskeyttämään ja useita ihmisiä kuoli.[68] Charles Sturt saavutti 1840-luvulla ensimmäisenä sisämaan Simpsonin aavikon.[69] Robert O'Hara Burke ja William John Wills kulkivat ensimmäisinä Australian poikki mutta kuolivat paluumatkalla. Vuosien 1861–1862 aikana John McDouall Stuart, joka oli jo aiemmin pystyttänyt Australian keskikohtaan Yhdistyneen kuningaskunnan lipun, kulki Australian poikki Adelaidesta lähelle nykyistä Darwinia.[70]

NASAn Desert RATS -ryhmä testaa mahdollisia Kuu- ja Mars-tutkimuksen välineitä Arizonan aavikolla.

Aavikoita on käytetty tieteellisen tutkimukseen. Koska aavikot muistuttavat muiden planeettojen hedelmättömiä ja kuolleita ympäristöjä, muun muassa NASA on testannut robottejaan Pohjois- ja Etelä-Amerikan aavikoilla. Siellä olosuhteet muistuttavat Kuun ja Marsin pintaa. Tähtitieteen tutkimukselle aavikot ovat hyviä paikkoja, sillä siellä on muun muassa vähän pilviä ja saasteita. Monet suurimmista tähtitieteen laitteista onkin sijoitettu aavikoiden vuoristoalueille. Tällainen on esimerkiksi Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope, joka on sijoitettu Atacaman aavikolle Paranalin observatorioalueelle.[71]

Aavikoilta on tehty monia geologisesti, paleontologisesti ja arkeologisesti mielenkiintoisia löydöksiä. Aavikoilla on monin paikoin näkyvissä paljasta kalliopintaa, joka ei ole kasvien tai paksun maakerroksen peitossa. Kuivuuden ansiosta fossiilit eivät ole liuenneet veteen. Samoista syistä myös arkeologiset kohteet ovat helpommin löydettävissä, ja ne ovat usein säästyneet muiden ihmisten vaikutukselta. Aavikoiden paleontologisia löydöksiä ovat muun muassa Gobin aavikon liitukautiset dinosaurus- ja nisäkäsfossiilit sekä Egyptin aavikon varhaiset valas- ja sireenieläinfossiilit. Aavikoilta ovat löytyneet myös ensimmäiset aurojen jäännökset ja varhaisimmat kastelujärjestelmät, jotka ovat tukeneet laajamittaista maanviljelyä. Kuolleenmeren kääröt ovat säilyneet 2 000 vuotta kuivuuden ansiosta.[72]

Tällaisilla muulien vetämillä vaunuilla kuljetettiin boraatteja Kuolemanlaaksosta.

Haihtumisen ansiosta suola-aavikoille saostuu esimerkiksi kipsiä, suoloja, kuten natriumnitraattia ja natriumkloridia, ja boraatteja. Merkittäviä mineraalivaroja löytyy Yhdysvalloista Great Basinin aavikoilta. Boraatista saatava boori on tärkeä aine lasin, keramiikan, emalin, maatalouskemikaalien, vedenpehmentäjien ja lääkkeiden valmistuksessa.[73]

Atacamassa on erityisen suuret suolavarat, ja räjähteissä ja lannoitteissa käytettävää natriumnitraattia on kaivettu Atacamasta jo 1800-luvulla. Ensimmäisen maailmansodan aikana sitä saatiin alueelta lähes kolme miljoonaa tonnia.[73] Maailman aavikoilta löytyy paljon myös muita mineraaleja. Yli kolmasosa maailman bauksiitista kaivetaan Australian autiomaista ja yli puolet kuparista saadaan Chilen, Australian ja Meksikon kuivilta alueilta. Lisäksi aavikoilta kaivetaan timantteja, kultaa, rautamalmia, fosfaattikiveä ja uraania.[74]

Afrikan ja Lähi-idän aavikoilla on laajat öljyvarat. Öljykentät muodostuivat aikoinaan matalissa merissä, mutta ne ovat ilmastonmuutoksen takia nykyään kuivilla alueilla.[73]

Laajojen kastelujärjestelmien avulla aavikolla voidaan harjoittaa myös maataloutta, mistä saadaan kerättyä tuotteita vientiin. Aavikoiden leudon talven ansiosta kastelujärjestelmien asentaminen on hyödyllistä, sillä satoa saadaan ympäri vuoden.[74] Turkmenistanin ja Uzbekistanin aavikoilla tuotetaan erityisesti puuvillaa, ja Israelissa kasvatetaan taateleita, vihanneksia ja kukkia. Maanviljelyn lisäksi aavikoilla pystyy kannattavasti harrastamaan vesiviljelyä. Arizonan ja Israelin aavikoilla kasvatetaan äyriäisiä ja kaloja. Kiinassa ja Intiassa kerätään myös monia aavikon kasveja yrtteinä ja lääkekasveina.[74]

Aavikot ovat lupaavia paikkoja aurinkoenergian keräämisen kannalta. Aavikoilla on harvoin pilvistä ja lämpötila on usein korkea, joten sekä lämpöön että auringonsäteisiin perustuvat menetelmät ovat tehokkaita. Suuria aurinkovoimalaitoksia on jo rakennettu Lounais-Amerikkaan, Saharaan, Etelä-Afrikkaan ja Australiaan. Laitokset tuottavat energiaa sekä suoraan auringonsäteistä että kuumentamalla väliainetta keskittävällä aurinkovoimalla.[75]

Aurinkotornin periaatekuva

Uudenlainen aurinkoenergialaitos on aurinkotorni, jonka keskeisin elementti on korkea torni. Aurinkotornin toimintaperiaate perustuu ilman lämpenemiseen. Aurinko lämmittää maanpinnan läheisyydessä olevaa ilmaa, joka nousee ylöspäin. Ilma ohjataan torniin, jossa se pyörittää turbiineita.[75]

Vuonna 2007 esitellyn Desertec-suunnitelman mukaan Eurooppa saisi vuoteen 2050 mennessä kuudesosan energiastaan Saharan aurinkovoimaloista. Samalla voimalat puhdistaisivat juomavettä merivedestä Saharan alueen asukkaille. Saharan aurinkoenergiaa pitäisi saada Eurooppaan vuoteen 2020 mennessä. Suunnitelman mukaan Pohjois-Afrikan rannikolle rakennettaisiin tuhat sadan megawatin laitosta. Saksalaistutkijoiden mukaan Lähi-idän ja Pohjois-Afrikan aavikkoalueilla tuotettavalla energialla voitaisiin kattaa koko Euroopan, Pohjois-Afrikan ja Lähi-idän sähköntarve, jos alueen pinta-alasta 0,3 prosenttia käytettäisiin sähköntuotantoon.[76]