森林与森林生态系统

第一节　森林与森林生态系统

1. 森林

说起森林，同学们立刻会想到它是茂密的参天大树成片分布构成的一种景观。森林就是以乔木为主体，包括灌木、藤本、草本植物以及其他生物在内，占有相当大的空间，密集生长，并能显著影响周围环境的生物群落。森林从周围的土壤中吸收水分和养分，从大气中吸收二氧化碳，还要吸收阳光；通过光合作用生产碳水化合物，提供自身生长的物质和能量；森林同时向大气中排放氧气，通过蒸腾排出水分，还把大量的枯枝落叶归还给土壤。也就是说，森林不断地与环境交换着物质和能量。

一棵树的生态价值有多大吗？印度加尔各答农业大学德斯教授对一棵树的生态价值进行了计算：一棵50年树龄的树，以累计计算，产生氧气的价值约31200美元；吸收有毒气体、防止大气污染价值约62500美元；增加土壤肥力价值约31200美元；涵养水源价值37500美元；为鸟类及其他动物提供繁衍场所价值31250美元；产生蛋白质价值2500美元。除去花、果实和木材价值，总计创值约196000美元。

在整个进化过程中，人类从森林中走出来后，与森林的关系就逐渐疏远了，直到全球气候变化研究得结果表明，人类离不开森林，森林不但为人类提供了物质，更重要的是为人类提供了理想的生存环境。覆盖在大地上的郁郁葱葱的森林，是自然界馈赠给我们的一笔巨大而又最可珍贵的“绿色财富”！

2. 森林生态系统

森林生态系统是指在一定地域内生存的森林生物群落与环境相互作用的、具有能量转换和信息传递功能的统一体。森林生态系统是生物圈中分布最广、结构最复杂、类型最丰富的陆地生态系统。森林生态系统占有巨大的生态空间，为各种生物提供了广阔的生长、栖息环境。对生物圈具有十分重要的作用。

森林生态系统由生物成分和非生物成分两部分组成。生物成分包括种类繁多的植物、动物和微生物；非生物成分包括阳光、温度、水分、空气、土壤、岩石等无机物质和死有机体。其中生物成分又依据它们在系统中的功能，划分为生产者、消费者和分解者三大类群。

图2－1森林生态系统功能示意

生产者，指森林生态系统中以绿色植物的乔木树种为最基本成分的自养生物。能将简单的无机物转化成复杂的有机物，供自身体积增长、呼吸消耗和数量增殖。它们通过光合作用产生大量的有机物质，奠定了森林生态系统运动的物能基础，是系统的第一性生产者。消费者，又称异养生物，指森林生态系统中的各种动物，分属不同的营养级次。以植物有机体为食物的昆虫、啮齿类和反刍类的食草动物属于初级消费者。以初级消费者为食物的食肉动物属于次级消费者。以次级消费者为食物的食肉动物属于三级消费者。杂食动物则属于跨级消费者。此外，还有寄生和腐生性的动物，也属消费者之列。还原者，又称分解者，也属于异养生物，指对生态系统中动植物残骸尸体进行分解、还原、转化的细菌和真菌等。它们在生态系统中起着清洁工的作用，把动植物有机残体分解为无机物归还到环境中去，再被生产者所利用，使物质完成循环、能量发生转换，是生态系统中不可缺少的组成部分。

图2－2 森林生态系统食物链

森林生态系统的营养结构是通过食物链紧密结合起来的，沿着生产者、消费者、还原者的顺序进行着系统的物质循环和能量转化。什么是食物链呢？正如谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃泥巴（实际上是浮游生物）”生动的描述，各生物成分间的食物关系好似一个链条，一环扣一环。从生产者开始，经各级消费者顺序取食而构成的营养序列，称为食物链。例如，昆虫吃树叶，山雀吃昆虫，鹰又捕食山雀等。自然界中各种生物间的依赖关系，并不是单一的，如枝叶常为多种昆虫取食，同时动物的食物来源往往是多样的，所以食物链在自然生态系统中总是互相交错，若干食物链的纵横交错，称为食物网络。系统中各级消费者的数量、分布和移动，主要取决于它们的食性和食物资源。

森林生态系统的特点表现在：它是陆地生态系统中最大的生态系统，全球共有森林40.3亿公顷，占地球陆地总面积（149亿公顷）的32.3％。它也是世界上最丰富的生态资源和基因库，占有陆地植被生物量的90％以上，仅热带雨林的生物种类就多达300～400万种。它的体积大、寿命长、层次多，有着巨大的地上和地下空间及长效的持续周期，是陆地生态系统中组成最复杂、结构最稳定的生态系统，对其他陆地生态系统有较大的影响作用。它的光能利用率高，每年固定的总能量约为13×10¹⁷千焦，占陆地生态系统每年固定的总能量（约20.5×10¹⁷千焦）的63％；每年每公顷的干物质生产量为6～8吨。森林生态系统的类型最多，分布范围最广，跨越寒、温、热各气候带。按其群落特征和分布地区而有针叶林、针叶阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林、热带季雨林、红树林、珊瑚岛常绿林、灌木林和稀树草原等大型的森林生态系统之分。还可按树种、生境再分为中、小型的森林生态系统，包括人工林的生态系统。

森林生态系统的运动过程。生命活动是生态系统运动的基本动力。森林生态系统是开放性的生态系统，从环境中输入物质能量，经过系统中生物的生命活动，进行一系列的物能流动又输入到环境中去，这种反复进行的内外物能流动和伴随的信息传递就是生态系统运动的基本功能。绿色植物是生态系统运动的基本起点。通过光合作用，把太阳能变为化学能（生物能），把环境中的无机物质转变为植物本身的有机物质，通过营养级次顺序，从一种群的生物体转到另一种群的生物体。由此贮存起来的物质和能量，一部分转变为热能而逸散到环境中；或由内在的有机物质转变为外在的无机物质。