陆地生态系统

陆地生态系统_拯救生物多样性

陆地生态系统

森林生态系统——郁郁葱葱

什么是森林呢？从生态学角度说，森林是以乔木为主体，包括灌木和草本植物，占有相当大的空间，密集生长，并能显著影响周围环境的一种植物群落。森林与有关动物、微生物群落以及所在地的环境条件相结合，就形成了森林生态系统。

森林生态系统的类型

我们知道，湿度是树木生长的重要生态因素，森林都分布在湿润和半湿润气候地区，在湿度小的干旱、半干旱地区，森林难以存在，被草原和荒漠代替。

在湿度适宜的条件下，温度的高低、生长季节的长短，又决定着森林生态系统的结构成分、能量流动和物质循环的速率以及生物生产量的高低。根据这些特征，森林生态系统可以划出一系列不同的类型。

在赤道及其邻近地区，终年高温多雨，植物全年可以生长，形成了高大茂密的热带森林生态系统。由于受季风的影响，在南北纬25°～35°的地区，最冷月气温仍在0℃以上，出现了亚热带常绿阔叶林生态系统。到了温带地区，四季分明，有一个或长或短的冰冻期，在冰冻期内植物停止活动，进入休眠状态，形成了温带落叶阔叶林生态系统和针阔叶混交林生态系统。在高纬度亚寒带，冬季漫长，温度又低，出现了亚寒带针叶林生态系统。在近极地地区，虽然那里的湿度大，终因气温过低，风力过强，林木已不能生长，形成了环绕极地的冻原生态系统。

以上所说的，仅是森林生态系统一系列大的类型，但已经可以看到它的类型众多。至于进一步划分出更低一级的类型，更是多种多样。例如，温带落叶阔叶林生态系统，仅在北京地区，就分布有栓皮栎林、柞栎林、蒙古栎林、白桦林、山杨林等生态系统，可见森林生态系统的多样性是异常丰富。

红松针阔叶混交林生态系统

这类森林生态系统主要分布在我国东北长白山、老爷岭、张广才岭、完达山和小兴安岭等地区。

植物群落（生产者）　本类生态系统的植物群落，具有乔木层、灌木层、草本层和地被层的地上垂直结构。

乔木层的优势种是红松，与红松伴生的阔叶树种主要有水曲柳、胡桃楸、黄檗、紫椴、糠椴、春榆、枫桦等。

红松是松科松属植物，常绿大乔木。它植株高大，气势轩昂，苍翠的树冠直插云霄，当地居民称它为树中之王。红松寿命可达300～400年，树高能达到30～40米，树干最大直径能达到1米左右。世界上的松树有80多种，其中以红松的用途最大，而在红松的各种用途中，又以木材的用途最为突出。红松的材质轻软，纹理通直，耐腐朽，抗压力强，不易反翘变形，而且色泽美观，气味芳香。因此在建筑、交通、器具制造及国防工业方面，被广泛应用。自古以来，历代王朝修筑宫殿时，都用红松充当栋梁。用红松建造的沈阳故宫，已过300多年，至今仍很完好。另外，红松的种子是林内松鼠、花鼠等啮齿动物的主要食粮。种子中含有丰富的脂肪和蛋白质，不但美味好吃，而且有很大的滋补价值。现在我国市场上出售的松籽，就是红松的种子。

红松植株外形

红松针阔叶混交林中的阔叶树种水曲柳、胡桃楸和黄檗（如图），是东北地区著名的三大硬木阔叶树种。在植物分类上，水曲柳属于木犀科丰岑属；胡桃楸又名核桃楸，属于胡桃科胡桃属；黄檗又名黄波罗，属于芸香科黄檗属。这3种树木都具有材质坚硬、组织细密，色泽纹理美观的特点，是制作枪托、飞机、车箱和高级家具的重要木材。

灌木层的种类比较丰富，而且常常形成两个亚层。第一亚层的高度可达2～5米。灌木层中灌木大多属于中性耐荫类型，如毛榛、刺五加，以及忍冬属、花楸属、卫矛属、山梅花属的一些种类。

草木层的种类较多，而且郁闭度较大。其中，既有大叶高草种类，如荫地乌头、升麻等，也有各种蕨类和苔草，还有不少耐荫小草如酢浆草、舞鹤草等。

在各层之间，还攀援、缠绕着许多藤本植物，如五味子、山葡萄和各种猕猴桃等。

动物群落（消费者）　本类生态系统的动物群落中，植食性动物的种类很多，个体数量也很大，主要有草食性昆虫、榛鸡、环颈雉、松鼠、花鼠、林姬鼠、东北兔、梅花鹿、马鹿和狍子等，它们采食叶簇和种子。

榛鸡

松鼠和花鼠

林内肉食动物种类也很多，主要有各种食虫鸟、黄鼬（黄鼠狼）、紫貂、猞猁和蛇等。

杂食动物有黑熊和野猪等。

上述各种动物中，以紫貂的名气最大。紫貂属于食肉目，身体比黄鼬大不了多少，是混交林中体态最小但又最灵敏、最勇敢、最善于捕杀的一种猛兽。紫貂的捕食对象主要是各种小型啮齿类动物，如松鼠之类，也常偷袭小鸟和鸟卵。它捕食时，在树上如履平地，上窜下跳，动作迅速敏捷。然而紫貂的皮毛给它招来了杀身之祸。它的皮毛的绒毛丰厚，细软轻柔，保温性能极强。有人曾做过试验：寒冬腊月，倒一杯冷水用紫貂皮包住，放在露天野外，经久不结冰。用貂皮做的裘衣，穿在身上不仅光泽美观，而且温暖异常。有人形容它“见风愈暖，落雪则融，遇水不濡，拂面如焰”，被视为皮毛中的珍品，因而名贵非凡，被列为“东北三宝（人参、貂皮、靰鞡草）”之一，历来是人们极力捕猎的对象。在清代康熙初年，东北林区居民到林外换取一口铁锅，需要用满满一铁锅的貂皮。这既说明了林内铁锅稀少，也说明当时紫貂的数量很多。后来，由于狂捕滥猎，紫貂的数量锐减，到了20世纪40年代，陷入了濒临灭绝的境地，现在紫貂已被定为国家一级重点保护动物。

营养结构　红松针阔叶混交林生态系统中，生产者和消费者组成了多条食物链，并互相联结成复杂的食物网（如图）。

红松针阔叶混交林中一个简化的食物网

草原生态系统——一望无际

什么是草原呢？从生态学的角度来说，草原是由耐寒和耐旱的多年生草本植物为主的植物群落，它和有关动物、微生物群落以及所在地环境条件相结合，便组成了草原生态系统。

地球上的草原生态系统，分布在欧亚大陆、北美中部、南美南部、非洲南部和澳大利亚等地区。其中欧亚大陆的草原面积最大，它自匈牙利中部开始，向东经中亚细亚、西伯利亚、蒙古到我国的内蒙古及东北大平原，形成了一条宽阔的草原带。

草原地区的大陆性气候较强，降雨量少，一般在250～450毫米，并且变率比较大。草原地区的水分蒸发量往往超过降水量的几倍。但是，晴朗天气多，太阳辐射总量较大，这就为草类植物的生长提供了有利条件。

草原生态系统的类型

全球的草原生态系统，可以分为两大类型，即稀树干草原生态系统和干草原生态系统。前者主要分布于热带，又称热带草原生态系统；后者分布于温带，又称温带草原生态系统。

上述草原生态系统的两大类型，根据草原水热条件的差异和生物群落的特点，各自又可区分出许多次级类型。例如我国温带草原生态系统，自东往西，区分为草甸草原、典型草原、荒漠草原和高寒草原等生态系统类型。这些次一级的类型，根据其植物群落建群种的不同，还可以进一步区分出更次一级的类型，例如草甸草原生态系统，可以区分出羊草草原、贝加尔针茅草原和白羊草草原等生态系统。所以草原生态系统的类型是多种多样，非常丰富。

植物群落（生产者）　温带草原地区的气候特点是年降雨量较少，而且多集中于夏秋两季，冬季严寒少雪。这种气候特点，虽然不能生长树木，但喜旱耐寒的草本植物却相当发达。

温带草原的植物类型以多年生草本为主，并有一定数量的变态根变态茎植物、一年生草本和半灌木种类。从植物分类学的角度来看主要是多年生的禾本科植物，如异针茅、羊茅（如图）、羊草（如图）、冰草（如图）和芨芨草（如图）等。除禾本科植物外，莎草科、豆科、菊科、藜科等科植物也占有相当大的比重，如各种苔草、野豌豆、冷蒿（如衅）、盐蒿（如图）等。

冷蒿

盐蒿

上述各种草本植物，大多是茎叶肥嫩，营养丰富，是草原上草食动物喜食的种类，尤其是其中的芨芨草，更是出类拔萃。芨芨草又叫积机草，它的叶片坚韧，纵向卷折，生命力特别顽强，不怕冷，不怕旱，不怕碱，因而它的生长区域非常广阔，我国东北、西北及内蒙古等地的草原都有它的分布。由于抗寒能力很强，每年春天刚到，别的草还没萌动，芨芨草就萌芽了。它的幼苗鲜嫩可口，有蹄类动物最喜欢吃。因为它的分蘖能力强，出土的幼苗被吃掉后，又能很快长出新苗。芨芨草的茎秆能长得很高，最高能长到2．5米。它的茎秆密集成丛，一丛能有几十棵茎秆，又直又密，而且一丛接一丛地生长在草原上，常常绵延几十千米，成为草原有蹄类躲避大风时的天然屏障。所以，草原上人们常说：“芨芨草是个宝，草原牛羊离不了。”

温带草原植物群落的结构一般分为3层，即高草层、中草层和矮草层（下层）。植物的地下部分强烈发育，其郁闭度和层次结构远远超过地上部分。

草原到了秋天，有一种很特殊的植物景观，就是风滚草。一些植物种类如刺藜、猪毛菜、叉分蓼和防风等，随着秋天的到来，枝条开始向内弯曲，卷成一个大球，茎的基部开始变脆，大风一吹，就会折断，于是，缩成圆球的植物体就脱离根部，在开阔的大草原上，随风到处滚动，形成一个个风滚草（如图），风滚草在滚动中传播种子。

风滚草

动物群落（消费者）　温带草原的动物种类相当丰富，个体数量往往很大。除了有许许多多昆虫、蜘蛛等无脊椎动物外，在脊椎动物方面，主要有两个优势类群，一个是成群生活的大型有蹄类，如黄羊（如图）、野驴、野马等；另一个是穴居的啮齿类，如黄鼠（如图）、田鼠、旱獭、鼠兔、鼢鼠。此外，野兔（如图）也是常见种类。

在草原的各种有蹄类中，黄羊是我国内蒙古草原上典型代表动物。它们喜群栖，特别在繁殖季节，常聚集成达几千只一群。这种集群的习性有利于抵御肉食兽的袭击。新生羔羊就能跟随母羊行动。羊群在移动时，左右彼此照顾，前后接踵而行；中间是幼羊，四周由亲羊担负警卫，以保护弱小者的安全。这种群栖行为，是对草原生活的一种生态适应。黄羊奔跑的速度很快，据报道，最快每小时可达75千米，每跑跃一步，可达5米之远。这种快速奔跑也是黄羊对开阔草原生活的一种适应性，因为只有快速奔跑，才能避开敌害的追捕。

除了有蹄类和啮齿类这两个优势类群外，草原上也有很多肉食动物，如狼（如图）、狐、鼬、鹰、猫头鹰、雕、鹞等，它们都以有蹄类和啮齿类动物为食。草原上的爬行类和两栖类比较少。食虫鸟和食草籽的鸟也有相当多的种类，如云雀（如图）、百灵、黄胸鹀、毛腿沙鸡和地甫鸟等。有些草原鸟类栖居于鼠洞之中，构成了有名的“鸟鼠同穴”现象（如图）。

苍鹰

云雀

鸟鼠同穴

温带草原动物生态季相变化十分明显。例如，大多数草原鸟类，冬季都向南方迁移；旱獭、黄鼠等典型啮齿类在冬季进入冬眠；也有些种类在炎热夏季进入夏眠。

营养结构　在温带草原，种类丰富的各级消费者，组成了多条食物链。例如，黄羊、兔、鼠等草食动物，经常被肉食动物狼、狐等所捕食，而狐狸吃野兔又吃田鼠，鼠类啃草根也吃草籽，斑蟊吸吮草汁，蝗虫吃草，蛙吃蝗虫，蛇吃蛙，鹰吃蛇等等。多条食物链交织成复杂的食物网（如图）。

温带草原一个简化的食物网

荒漠生态系统

提到荒漠，人们首先会想到瀚海无垠、寸草不生、动物绝迹的荒凉景象。然而并不完全这样，荒漠中很多地方可以看到生物。生态学上的荒漠，是指那些降水稀少、蒸发强盛、极端干旱、生物稀少甚至无生命的地区。荒漠的特征可以概括为：干旱、风沙、盐碱、粗瘠、植被稀疏和动物稀少。

荒漠生态系统遍及地球各处，根据形成的原因不同，可以区分为沙漠、盐碱土荒漠、冻荒漠、流沙荒漠、岩下荒漠和岩面荒漠等6类，其中以沙漠和盐碱土荒漠最为常见。

沙漠生态系统

沙漠的基质是干燥的沙粒，环境异常干旱，所以又称为干荒漠。

世界上沙漠面积很大，在旧大陆从大西洋岸的非洲北部起（撒哈拉大沙漠），经阿拉伯、伊朗、中亚细亚连接我国新疆，一直绵延到大兴安岭西部，并连接到蒙古，形成一片地球上最大的沙漠。另外，在印度、大洋洲、北美洲等地，也有面积很大的沙漠。在整个荒漠系统中，沙漠的面积最大。

环境特点　沙漠地带雨量特别稀少，年降雨量不超过300毫米，很多地方不到100毫米。我国新疆南疆的诺羌，年降雨量只有5毫米，南疆有些地方时常连续几年不降雨，然而沙漠的水分蒸发量超过降水量的十几倍至几十倍。例如，在利比亚的沙漠上，相隔4～5年才降一次雨，而年蒸发量却达到了4000毫米，因而形成了沙漠地带。

沙漠地带由于雨量少，蒸发大，空气湿度就非常低，而且日射强烈，白天气温非常高，到了夜间迅速散热又异常寒冷，日较差和年较差都很大。我国西北沙漠地区流行一句谚语：“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜。”很生动地表现出沙漠中气温一天变化的情况。

沙漠中风多而且强烈，常常突然发生。由于雨水不足，土壤中经常含有大量盐碱。

植物群落（生产者）　沙漠中的植被分布极其稀疏，在大多数情况下，不能形成层片，甚至走上很长一段路，见不到一株植物。沙漠中有水或地下水位高的地方，虽然常生有成片的梭梭和胡杨，但它们像一叶叶小舟似的，散布在浩翰的沙海之中，整个沙漠呈现一片荒凉景象。

沙漠植物基本上都是被子植物，而且绝大多数是草本，只有极少数种类是灌木和乔木，如上面提到的梭梭和胡杨。这些沙生植物可以分为两个类型。一类是耐干旱的旱生植物，都是多年生的；另一类是逃避干旱的短生植物和短生季植物，前者是一年生，后者是多年生植物，生有地下变态茎。

在适应沙漠严酷环境的过程中，各种沙漠植物“八仙过海，各显其能”，形成了各种各样特殊的形态结构和生理功能。

很多沙漠植物，叶子极度退化，有的退化成针刺状，有的退化成不明显的小鳞片。它们用这种方式，减少体内水分的蒸腾，适应雨水稀少、强烈蒸发的沙漠环境，例如刺叶、草麻黄（如图）等。

刺叶的叶片变成刺

草麻黄（叶退化成小鳞片状）

有些沙漠植物，叶片并不缩小，而是用增多根系的方式，适应沙漠干旱缺水的环境。它们利用异常发达的根系，拼命增加吸水量，保证水分供应，维持体内的水分平衡。例如骆驼刺（这种植物因骆驼爱吃而得名，如图），地上茎叶只有几厘米高，而地下根系却深达15米，扩展的范围达623米。

骆驼刺地上部分的形态

骆驼刺地上部分与地下部分的比较

刺叶、草麻黄和骆驼刺等植物，用减少叶片面积、增加根系数量的方法，虽然能巧妙地适应沙漠干旱环境，但它们如果生长在流沙附近，就有被埋没的危险。但有些植物却不怕流沙移动，例如沙鞭，根状茎长达2～3米，当地上部分被流沙埋没时，根状茎上的不定芽很快在流沙滚动的前方钻出沙外，继续生长发育，而且这个过程能够反复进行，保证了植株免遭流沙埋死（如图）。

沙漠中还有很多植物具有根套。根套是一层由粘在一起的沙粒形成的囊套。根系外表有根套包被，就能免受热沙粒灼伤和流沙的擦伤。例如三芒草根上就有发达的根套（如图）。

沙鞭

三芒草根上的根套

在北美大沙漠中，有一类肉质多浆植物——仙人掌类，它们不但叶片退化成刺，根系特别发达，而且茎内还有储水组织。遇到沙漠中降雨，根系就大量吸收水分，并把水分储存在茎内储水组织中，等到干旱季节，再慢慢供应身体的需要，茎也因此变得肉质多浆。北美沙漠中的仙人掌类，形态各种各样，有的长成大乔木，株高有15～20米，体内能储2吨以上的水分。

仙人掌类植物

短命菊

在沙漠中还有一类短生植物，它们用逃避干旱的方式适应沙漠生活。这类植物大多利用沙漠春季降雨后的时机，迅速萌芽生长，开花结实，等到炎热夏天来临时，它们早已留下种子，完成了生命周期，整个生命只有几个星期，例如短命菊（如图）。

动物群落（消费者）　沙漠由于植被稀疏，动物缺乏必需的食物，因此，沙漠动物无论在种类组成或个体数量上都是非常贫乏的。只有在地下水露出、草木丛生的地方，才能成为动物聚居处所。在绵亘无垠的大沙漠中，通常只有接近山麓或有植物的地方，才有动物栖息。尽管如此，沙漠中也有昆虫、蜘蛛、蝎子、蛙、蜥蜴、蛇、龟、鸟和兽类的分布。

大多数沙漠动物具有穴居、夏眠、疾走和昼伏夜出的生活习性。

穴居，在沙漠动物中非常普遍，如昆虫、爬行类、啮齿类和某些大型哺乳类，由于白天炎热干燥，湿度太低，影响它们的觅食活动，所以都躲在地下洞内，至日落才出来活动，甚至一种叫更格卢鼠的啮齿类，在白天还要特意把洞口封住，以保持洞内适宜的温度和湿度。

有些动物具有很高的挖洞技能。例如一种叫耳郭狐的狐狸（如图），常在沙丘的脚下挖洞为巢，它挖洞的技术很高明，挖得既快又好，往往在几秒钟之内，就能挖好一个洞钻了进去，好像潜水那么容易。

沙漠中的鸟类虽然不能在地下挖洞穴居，但北美沙漠中的一种啄木鸟，却会在仙人掌粗大的肉质茎上啄洞，等到洞内变干后，那里就成了它很好的巢穴。有的猫头鹰常常利用啄木鸟废弃的旧巢安家。

狐

跳鼠

许多沙漠动物如各种节肢动物、爬行类、啮齿类等，都有夏眠习性，当沙漠中酷热酷旱来临、食物匮乏时，便纷纷钻入地下或在自己原来的洞穴中进行夏眠，时间可长达数月之久。

由于沙漠的环境恶劣，动物个体稀少，因此，捕食者和被捕食者，在世世代代的沙漠生活中，都逐渐形成了疾走的习性。例如上面提到的狐，行动敏捷，跑动的时候能跳1－2米高，速度很快，连猎狗也很难追上它。栖息在我国沙漠中的跳鼠（如图），体长仅13～14厘米，后肢特长，足底有硬毛垫，适于在沙漠中迅速跳跃，一跃就是2米，可以说是跳跃如飞。不仅如此，跳鼠还能用自己的尾巴做舵，在空中临时改变方向，有时甚至能使身体转动90°，使狐、狼对它无可奈何。

野骆驼

在众多的大型沙漠动物中，野骆驼是最能适应沙漠生活的动物。世界上的野骆驼有两种——亚洲双峰驼（如图）和西亚、非洲的单峰驼。野生的亚洲双峰驼，直至1878年才被科学界发现，数量稀少。目前，各国已将它列为重点保护对象，数量已有回升趋势，有人估计，约有8000头。中国的野生双峰驼主要分布在塔克拉玛干沙漠的东部、东疆及甘肃和内蒙古交界地区。1959年3月和1979年11月，内蒙古吉格德查汗公社狩猎队、中国科学院罗布泊科学考察队，都曾先后分别在内蒙古沙漠地区和罗布泊发现过小群野骆驼（双峰驼），并捕获到几头小驼（有的捕到后又放生了）。野骆驼和家骆驼不完全一样，它的肉峰矮小，腿细长，体毛又厚又短，体型矫健，善于奔跑，时速可达30千米。为了找到足够的食料，野骆驼常于夜间十几头结成小群，作长距离奔驰；如果是季节性迁移，则常常连续奔驰数百千米。野骆驼具有特殊的耐渴本领，可以在许多天里不饮水，而且它又有软垫般的脚掌，鼻孔柔软，可以关闭，体力又大，所以在茫茫沙海之中，不论怎样干旱酷热和大风沙，它都能适应。

盐碱土荒漠生态系统

这种荒漠生态系统主要分布在内陆气候干燥、地形低洼的地方，或是海岸海潮可以到达的地方。这些地方的土壤中积累了大量氯化钠或碳酸钠，植物不能密生，形成稀疏分布。这是由于土壤因素形成的荒漠生态系统。

盐碱土荒漠中的植物，大多是盐生植物，如柽柳、胡杨、盐角草、艾蒿等（如图）。

几种常见的盐生植物

冻荒漠生态系统

冻荒漠分布在极地、高原和高山上。这些地带的温度都很低，没有春季和秋季，全年大部分时间是冬季。例如帕米尔高原的冻荒漠（在海拔3000～4000米之间），年降雨量平均58毫米，但有些年份仅21毫米。年平均气温是－1℃，冬季的温度低至－46．7℃，夏季的温度是30℃，但也可能降到0℃以下。在这种条件下，大部分地区没有生物存在，少数地方有若干耐寒耐旱性强的植物疏散生长，它们都贴近地面，成垫形或莲座形，这不仅是因为地面温度较高，而且也可以少受风害。