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  • 冻原生态

    冻原生态(tundra ecology),指冻原生态系统,是由极地平原和高山苔原的生物群落与其生存环境所组合成的综合体。冻原又称苔原,分布在北极附近和温带山地树木线以上、生长着低矮植被和地下具永冻层的地带。冻原气候寒冷,每年仅有极短的植物生长期,只有一些低矮耐寒的木本及多年生草木植物以及苔藓和地衣生长。英语Tundra一词源自芬兰语tunturi,指芬兰北部的无树丘陵地区,后由苏联学者发展为生态学术语。

    编辑摘要

    目录

    类型分布/冻原生态 编辑

    冻原生态长白山冻原
    冻原有两类,分布于北极平原地区的叫平地冻原或极地冻原;分布于山地顶部的叫山地冻原。

    山地冻原是平地冻原在山地的变型。极地冻原分布于泰加林和北极寒漠之间,沿着欧亚大陆和北美的北部,环绕北冰洋构成一宽广的冻原带。欧亚大陆西部受墨西哥暖流影响,所以该处冻原带很窄。随着大陆性自西向东的增强,冻原带的范围向南扩伸,特别在西西伯利亚和中西伯利亚伸展得更南。在亚洲东北部和北美西北部,冻原带较窄,但在山区广泛发育山地冻原。北美东北部地势比较平坦,又受寒流影响,在此处冻原又向南延伸,最南可达北纬52°左右。在山地,冻原常出现于垂直带的上部,其顶部过渡到高山冰雪带。

    中国因纬度较低,不存在平地冻原,但在长白山阿尔泰山的近顶部,存在山地冻原。

    根据R.H.惠特克(1970)等人的统计,世界冻原面积为800万平方公里,占陆地总面积5.4%。

    自然环境/冻原生态 编辑

    冻原生态北极冻原
    对生物来说,冻原的生态环境是十分严酷的。北极冻原气候寒冷,年平均气温在0℃以下,冬季漫长而严寒,最低温可达-70℃,有6个月不见太阳;夏季短暂而寒冷,整个昼夜都有太阳照射,最热月平均气温0°~10℃之间。植物生长期很短,大约两个月左右。年降水量不多,在前苏联欧洲部分为200~300毫米,亚洲东北部为100毫米左右,北美阿拉斯加为120毫米上下。降水次数多,气温低,蒸发弱,所以空气相对湿度大。此外,风大,云多,更增加北极冻原气候的严酷性。山地冻原的气候与北极冻原相似,不同的是北极圈以外的山地全年均有白天黑夜之分,日温差大,降水较多(如长白山可达1075~1239毫米),日照强烈,紫外线较多。

    由于气候寒冷,地面风大,积雪不均,永冻层分布很广,它是冻原带非常独特的现象。所谓永冻层是指土层下面永久

    冻原生态冻原生态

    处于冻结状态的岩土层。深度自几米至数百米,甚至达千余米。冻土层的上部冬冻夏融,称为活动层,其厚度随土层的质地而异,粘质土的为0.7~1.2米,砂质土的为1.2~1.6米。活动层的厚度对生物的活动和土壤的形成具有十分重大的意义。因为在活动层,植物根系才能伸展,动物才能挖掘洞穴,有机物质才能积累和分解。永冻层的存在阻碍地表水下渗,导致沼泽的形成。暖季和冷季的交替常使地表呈现一系列奇特现象,如由寒冻风化和融冻作用形成的石环、多边形土融冻泥流、冰丘与热融陷穴等地貌形态,它对生物特别是植被分布起着重要的影响。

    植物/冻原生态 编辑

    冻原生态冻原生态
    组成冻原的植物比较贫乏。已知北半球冻原大约有900种左右维管植物,分属230属66科。其中典型的灌木有矮桦、细长桦、极地柳、匍匐柳、网状柳、卷毛柳、拉伯兰柳、贝加尔柳、笃斯、越橘、北极果、四角岩须、极地熊果、岩高兰、多瓣木;草本植物主要有苔草属、早熟禾属、发草属、马先蒿属植物以及珠牙蓼白毛羊胡子草、北方毛茛、高山勿忘草、北极黄芪、北极剪股颖、高山香茅等。

    苔藓和地衣在冻原植被中占有十分重要的地位,常常形成单独的苔藓地衣建群层片,主要代表种有金发藓属、皱蒴藓属、黑松萝属、冰岛衣属、石蕊属等。冻原植物的生活型,以地上芽和地面芽占优势,几乎没有一年生植物。冻原植物具有最大的抗寒性和忍受生理干旱的本领。许多植物在非常寒冷的环境里,营养器官却不受损伤,有的植物在雪被下开始生长甚至开花。由于气温低,生长期又短,绝大部分植物生长缓慢,不仅矮小,而且呈垫状和匍匐状。有些植物适应短暂的生长季节,行无性繁殖;有的为“胎生”植物,如珠芽蓼大花虎耳草;有的为常绿种类。

    动物/冻原生态 编辑

    冻原生态旅鼠
    由于植物种类少,生态环境又十分严酷,冻原动物也十分贫乏,其中比较典型的种类有:北极狐、白熊、有蹄旅鼠、挪威旅鼠、鄂毕旅鼠、黄腹旅鼠、雪鸮、铁爪鹀、毛脚、冻原雷鸟、柳雷鸟、贼鸥、雪兔驯鹿麝牛等。几乎没有爬行纲和两栖纲,昆虫种类也很少;但在夏季蚊、蝇比较多。因冬季严寒,大地雪封,土层冻结,只有一些动物在这里挖洞休眠和储藏食物;绝大多数动物,特别是鸟类,在严寒到来之前即行季节迁徙,到冻原带以外的地区,待第二年天暖再回来。

    生物量与生产力/冻原生态 编辑

    冻原生态冻原生态
    在北极冻原,在低温和光照不良的情况下,植被的生产量和生物量都是很低的。用收割法测定,按全年平均计算,每天每平方米生产的干物质通常不到1克。如果根据短暂的生长季计算,每天每平方米为1~4克。但是,至少有2倍以上的物质储藏在地下部分的根、根茎和鳞茎等中。这样,它的总生产力比单纯按茎秆重量计算的生产力略高。根据李文华(1981)的测定,中国长白山高山冻原的初级生产量平均为每年每公顷1.34吨,其中地上部分为每年每公顷1.07吨,地下部分为每年每公顷0.27吨;生物量平均为每公顷8.78吨,其中地上部分为每公顷2.07吨,地下部分为每公顷7.11吨。这些数字包括高山灌丛和高山流石滩二者平均数。

    R.H.惠特克等人(1970)估计全世界陆地主要生态系统的生物量总共1852×109吨,其中冻原生态系统生物量为5×109吨,占陆地生态系统的总生物量的0.27%。世界陆地生态系统每年提供的初级生物生产量为 109×109吨,其中冻原生态系统为1.1×109吨,占总数的1.01%。

    不仅如此,冻原的次级生物量也是很低的。一般说来,动物生物量不到植物生物量的1%。而植物生物量与草食动物生物量之比,在草原为102,针叶林为105,冻原为104(1972)。以供养驯鹿的加拿大冻原为例,其草食哺乳类的生物量为每公顷0.008吨(H.E.赫胥黎,1962)。

    食物链/冻原生态 编辑

    冻原生态雪兔
    冻原生物种类少,生物生产量低,这导致食物链简短,地衣类、藓类、草本植物和一些小灌木是初级生产者的最重要代表。它们所生产的有机物质被驯鹿、雪兔、旅鼠、麝牛、雷鸟、雁和昆虫等草食动物所食,而草食动物又被肉食动物如北极狐、毛脚、雪鸮、狼等所食。由于冻原冬季气候严寒,大部分动物实行冬季迁徙,许多动物种群数量变化大,由此引起种间联系的不稳定性。食物种类数量增加时,很容易建立食物联系,但在食物种类数量减少时,这种联系又很容易受到破坏,食性较窄的动物就难于生存。适应这种环境,许多窄食性动物变为广食性。有些动物不但食肉,也食草。如北极狐既食浆果,也食旅鼠和鸟类等,因而食物链彼此交叉,组成较复杂的食物网

    营养物质循环/冻原生态 编辑

    在冻原生态系统中,植物从岩石土壤中吸收所需要的营养物质,一部分贮存在小灌木和多年生草本植物的身体中,特别是它们的根部,同时每年又以枯枝落叶的形式将大部分吸收的营养物质归还土壤,以此进行生物小循环。

    由于冻原土壤温度低、水分多、空气状况又不好,因此,厌氧性细菌的活动占绝对优势,而需氧性的固氮细菌与硝化细菌的活动却受到限制;不仅氮素养分贫乏,而且有机质的分解非常缓慢,或者分解不彻底,出现半泥炭化和泥炭化的有机物质积累,大大延缓了元素周转生物循环。凋落物分解比率(凋落物总量/每年凋落物数量)在冻原为20~50,草原为1~1.5,泰加林为10~17。可见冻原养分元素循环周期比草原和泰加林都长。

    起源/冻原生态 编辑

    冻原生态东西伯利亚
    根据植物化石资料(А.Н.克里斯托福维奇、А.И.托尔马乔夫、Б.А.季霍米罗夫等),北半球高纬度地区,在第三纪以前仍然属于喜暖性森林,只是在第三纪末由于气候变冷和变干,这种森林渐渐被亚寒带针叶林所替代。第四纪初气候进一步变冷,才为冻原形成创造了条件。

    冻原最先出现在东西伯利亚北部,因为在冰期,欧洲大陆、西西伯利亚和北美大部分地区为冰川所覆盖,只有东西伯利亚北部,冰川影响较小,乃存在古老的冻原核心(即托尔马乔夫所谓的“原始北极植被”),它们从山区逐渐向平原扩散。动物学家Н.И.库兹涅佐夫根据动物群的特征,也认为东西伯利亚是北极动物群的发源地。

    在第四纪初,古老的冻原分成东西二支,环绕北极伸展,形成带状分布,随着冰期与间冰期的交替,北极大陆冰盖周期性地向南扩张和收缩。与此同时,冻原生物也不断向南迁移,在这过程中,有的种类大批死亡直到消失;有的种类幸存下来,并与从高山迁移下来的种类相会合。当冰川退却时,这些种类中的一部分北移;一部分退缩到山上,在那里保存下来,成为山地冻原组成部分,如动物中的黑缘豆粉蝶、雪兔和雷鸟等;植物中的矮桦、多瓣木、珠牙蓼、肾叶山蓼等。

    还应该指出,冻原带北部的形成年龄比整个冻原带还要短,因为在冰期北部地区仍处在冰川覆盖,只是在冰后期,冰川退缩以后,才开始形成。所以,冻原生态系统是陆地生态系统中最年轻的。

    开发/冻原生态 编辑

    冻原生态暴风雪扫过冻原
    人类对极地冻原生态系统的影响,相对说来是较小的。过去只有爱斯基摩人居住在这里,并饲养驯鹿和采食野生植物的可利用部分。现在,北美阿拉斯加或欧亚大陆北部的冻原,已经开始建设道路、机场、房屋,建立小规模农场和铺设油管等,进行开发,这对冻原生态系统开始产生影响。由于冻原生态系统与其他生态系统不同,要从变化或破坏中恢复过来是很慢的;低温也大大妨碍废弃物的降解和植被自然发生的演替过程。因此,在开发过程中要特别注意环境保护问题。

    相关词条/冻原生态 编辑

    生态效应 生态产业 生态文明 生态园林 生态危机
    生态因子 生态系统 生态模拟 生态赤字 生态恢复
    土地生态 生态农业 生态美学 生态养殖 生态入侵
    金融生态 生态塑料 生态类群 生态观 生态球

    相关链接/冻原生态 编辑

    http://www.gsdkj.net/pro/view.php?id=5432

    http://www.biox.cn/Foreign/200608/20060825215702_42839.shtml

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