12陆地

12 陆地生态系统概述森林生态系统草地生态系统荒漠生态系统本章学习要点●各类陆地生态系统的生境、生态和分布特征●热带雨林在全球环境变化中的意义●荒漠化的原因与预防12.1 概述●陆地生态系统的特点●影响陆地生态系统分布的因素●陆地生态系统的水平分布格局●陆地生态系统的垂直分布格局12.1.1 陆地生态系统的特点●特点⏹陆地生态系统是地球上最重要的生态系统；⏹陆地生态系统主要包括：森林，草原，和荒漠；⏹陆地生态系统阳光充足，但空气中CO2稀少，光合作用弱，能量与物质的周转速率慢；⏹陆地生态系统温度变化大;⏹营养物质主要由土壤溶液进入生物体。

●生物的对策⏹选择发达的支持组织：根，枝，茎杆；⏹选择发达的保护组织：对各种变化的适应；⏹选择发达的吸收组织：发达的枝叶，发达的根系。

12.1.2 影响陆地生态系统分布的因素●纬度⏹太阳的辐射量与纬度呈现有规律的变化（见表12-1）；⏹由赤道向两极，每移动一个纬度（约111km），气温平均降低0.5-0.7℃；⏹生态系统的变化在空间上的地带性来自纬度的变化，在时间上的周期性来自太阳的周期变化●经度⏹生态系统的径向分异来自水分梯度沿径向的变化，这种变化是由海陆格局变化引起的；⏹以沿海为起点，依次呈现湿润，半干旱到干旱；生态系统也依次出现湿润区森林，半干旱草原到荒漠●海拔⏹海拔高度每升高180m，气温下降1 ℃；⏹降水先随海拔高度的增加而增加，到一定限度后，又降低；⏹总体呈现有规律地垂直更替，也称为垂直地带性●地形与岩石性质⏹地形可以改变大气环流，岩石性质主要有酸性和碱性。

表12-1 太阳辐射量沿纬度地变化北纬（度）天文辐射量/J·cm-2·a-1地面可能辐射量/J·cm-2·a-10 20 40 60 905.57×1067.62 ×1061.06 ×1061.27 ×1051.34 ×1057.83 ×1057.20 ×1056.20 ×1054.40 ×105-12.1.3 陆地生态系统地水平分布格局●“均衡大陆”（average continent）植被模式（图12-1）⏹在不改变纬度的情况下，将所有大陆合在一起绘制的植被图。

⏹植被带大致与纬线平行，具有纬度地带性；⏹在南北纬40度之间具有东西不对称性，证实了大气环流的影响（信风），西侧有干旱区，东侧有润湿森林。

●世界植被图（图12-2）⏹实际的世界植被图；⏹证实了植被模式图的正确性。

图12-1 “均衡大陆”植被模式图（P260）I-热带；II-北半球超热带；III-南半球超热带图12-2 世界植被带图12.1.4 陆地生态系统的垂直分布格局●海拔高度的变化导致环境梯度的变化；●山地垂直带谱：山地生态系统有秩序地带状排列体系。

●不同自然地带的山地，其垂直带谱是不同的；●垂直带谱大致反应了不同生态系统类型沿纬度方向交替分布的规律（图12-3）●垂直带永远不能完全符合于水平带，原因：⏹最理想的垂直带是热带岛屿山地，但其缺少温度的年变化；⏹各地垂直带的降水状况（特别是季节变化）反反映了草地降水特点；⏹大陆性气候区的垂直带受到破坏，因为山地上部缺水；⏹高山上日照强烈，紫外线多，空气稀薄，与极地明显不同；⏹垂直带的厚度较水平带窄，山地升高1000m，温度下降5-6 ℃，纬度北移111km，温度降低0.5-0.7 ℃图12-3 植被带结构示意图12.2 森林生态系统概述（1）热带雨林（2）亚热带常绿阔叶林（3）温带落叶阔叶林（4）北方针叶林概述●历史上森林的最大覆盖面积曾达2/3, 为76亿公顷, 到1862年减少到55亿公顷，到1975年再减少至26亿公顷。

；●人类大规模砍伐之前，世界林地面积为6×109hm2，占地球总面积的45.8%，到1985年，为4.147×109hm2，占地球总面积的31.7%；●地球上的森林主要有四种类型，并具有沿纬度分布的地带性（图12-4）图12-4 主要森林类型的世界分布12.2.1 热带雨林◆热带雨林的现状◆热带雨林的生态环境◆热带雨林的特点（1）热带雨林的现状⏹世界上现存的热带雨林面积约1.7×107hm2，约占地球森林面积的一半；热带雨林消失的速度已经达到每分钟50公顷，照此速度，50年后热带雨林将从地球上消失,有的认为20年后就不复存在。

⏹三大片主要的热带雨林：亚马逊雨林（南美）、中非雨林（刚果盆地）和东南亚雨林,亚马逊雨林最大，其木材蕴藏量占世界总蕴藏量的45%。

⏹80%的热带雨林分布在9个国家:玻利维亚；巴西；秘鲁；哥伦比亚；委内瑞拉；印度尼西亚；马来西亚；加蓬；扎尼尔。

⏹我国的热带雨林有西双版纳和海南岛南部两小片◆西双版纳是我国一片比较完整的热带雨林，覆盖面积1949年为69.4%,1980年下降为26%,平均每年减少22万亩。

◆海南岛50年代有1800万亩,1956年降至1295万亩,1981年仅剩544万亩,覆盖面积由35%降至10.5%。

（2）热带雨林的生态环境⏹高温多雨：年均气温26 ℃以上，月均气温20 ℃以上；年降水2500-4500mm；⏹多云雾，日照率低；⏹酸性土壤，极为贫瘠：受强烈淋蚀，主要为红土（三氧化物）；⏹雨林所需营养主要来自死去的植物，成为一个封闭体系。

（3）热带雨林的特点●物种丰富：⏹热带雨林中的动植物都是数千年演化的结果，具有原始的多样性；高等植物达45000种以上，除乔木外，还有藤本植物和附生植物；世界上５０％（有说９０％）以上的物种只能以热带雨林为家。

●结构复杂⏹物种间相互依存，每个种几乎都以其它种的存在为前提；植物对环境的适应，达到极其完善的程度。

一般有5个亚层（图12-5）●构造特殊⏹板状根；裸芽；叶子大小中等，形状相似；茎花，四季开放；多昆虫传粉。

●无明显季相交替⏹终年有生长活动，但有生命规律；如乔木叶子平均寿命为13-14个月；⏹四季开花，但各有盛花期。

图12-5 热带雨林的结构A乔木，高50-65m；B-乔木，高20-40m；C-乔木，高5-16m；D-灌木，高5m；E-地被，高30-70cm。

（4）热带雨林的生态功能●动物种类丰富⏹种类多，每种的数量少，为窄生态幅种类；●能流与物质流的速率高，呼吸消耗量大；是陆地生态系统中生产力最高的类型⏹地上生物量可达300 t/hm2，年总初级生产力可达124.4 t/hm2，净初级生产力为29.8 t/(hm2·a)。

⏹太阳能固定量为3.43×107J/ m2·a，光能利用率1.5%，为农田的2倍；●生物资源丰富，经济价值高⏹珍贵物种，经济价值高的物种（美国前总统里根遇刺治疗中所使用的一种重要的降血压药物就来自亚马逊雨林中的毒蛇身上）。

●对全球生态效率有重大影响⏹热带雨林是地球的一片肺叶，能吸收大量二氧化碳，放出氧气，并维持热带地区乃至调节全球的雨水。

⏹热带雨林消失将导致水土流失，干旱,炎热，并最终荒漠化。

12.2.2 常绿阔叶林●常绿阔叶林的生态环境⏹主要分布在欧亚大陆东岸北纬20-40度之间；⏹夏季炎热多雨，冬季少雨寒冷，春秋温和，四季分明；⏹土壤为红壤、黄壤或黄棕壤●特点⏹结构较雨林简单，乔木一般分两个亚层，上层一般高20m，第二层高10-15m，灌木、草本、藤本与附生植物均不如雨林；⏹生物量与净生产力较雨林低，地上生物量150-170 t/hm2，净初级生产力10 t/(hm2·a)。

●现状⏹我国常绿阔叶林是地球上面积最大，发育最好的一片；⏹大部分开垦成稻田，成为粮食产区，少部分残存于山地。

⏹几种森林生态系统和农田生态系统净生产力的比较(图12-6)图12-6 西欧几种森林与农田生态系统第一性净生产力的比较（林地的肥力为I级和III级）12.2.3 落叶阔叶林●落叶阔叶林的的生态环境⏹中纬度湿润地区，年平均气温8-14 ℃，最低-3~-22 ℃，最高24~28 ℃；年降水量500~1000mm；⏹土壤主要为褐色土和棕色森林土，比较肥沃。

●特点⏹主要有三层：乔木层，灌木层和草层，层次清楚；⏹净初级生产力为10~15 t/(hm2·a)，现存生物量可达200~400 t/hm2，（见书上表12-2）；⏹消费者众多，既有哺育类动物如鹿、獐、棕熊、野猪、狐、松鼠等，鸟类如野鸡、鸟等，还有各种昆虫；⏹图12-7为以栎树为食的消费者（食草动物）的种类及食用的具体部位；⏹表12-2为该系统的食物链示例，表明一个营养级上的任一动物部一定与前一级的所有动物都有联系●现状⏹原始的落叶阔叶林仅存于山地，平原及低丘多被开发为农田，为棉花，小麦杂粮和落叶果的产地，如我国的华北平原。

图12-7 栎树的消费者表12-2 落叶阔叶林的食物链12.2.4 北方针叶林●北方针叶林的生态环境⏹北半球高纬度区，处于寒温带，年平均气温多在0 ℃以下，夏季最长一个月，冬季9个月以上，最低气温达-52 ℃，10 ℃以上的温度不到120天；年降水400-500mm，并集中在夏季；⏹土壤为棕色针叶林土，有永冻层，不适宜耕作，自然面貌保存完好。

●特点⏹乔木以松、杉为优势种，且多为单优势种森林；灌木层稀疏，地被层发达，落叶层厚，根系较浅；⏹净初级生产力低，仅4.5~8.5 t/(hm2·a)，为森林系统种最低；⏹动物主要有鹿、貂、兔、鼠等及大量土壤动物和昆虫，昆虫多为害虫，，动物的数量年际变化大，原因是食物多样性低。

●现状⏹由于不适合耕作，保存较好⏹组成整齐，便于采伐，为主要木材来源（占木材总量的一半以上）12.3 草地生态系统◆草地生态系统的特征◆我国的草原及其特点12.3.1 草地生态系统的特征◆世界草地的概况◆草原的生态特征（1）世界草地的概况●草地：地球上最重要的陆地生态系统之一●草地类型◆草原：由耐旱的多年生草本植物组成，具有特定的地带性；◆草甸：由喜湿润的中生草本植物组成，主要分布在低湿地和林间空地，没有明显的地带性●草原的组成与分布（图12-8）◆温带草原：南北两半球的中纬度地带，夏季温和，冬季寒冷，有明显的干旱期；主要分布在欧亚大陆，北美大陆和南美。

◆热带草原：热带和亚热带，终年温暖，雨量充沛（>1000mm），土壤贫瘠，干旱期多（1-2次/年），野火频繁，森林的发育受到抑制，但以高大禾草（2-3m）为主，叶散生一些小乔木，又称为稀树草原。

主要分布在非洲，澳洲和南美等地。

●草原的分布特点◆水分与热量的组合状况是影响草原分布的决定因素（图12-9）；◆草原主要分布在润湿的森林区和干旱的荒漠区之间，并且，◆靠近森林润湿区，主要为高稀树草原；如北美、南美和非洲；◆靠近荒漠干旱区，主要为组成简单的矮草草原；如我国的荒草草原；◆两者之间为辽阔的禾草草原。