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  • 荒漠生态系统的结构与功能

    发布时间:2020/7/23,浏览人次:251

       荒漠植物具有一系列旱生的生态特性:叶面有密的线毛,以减少蒸腾作用,如蒿属(Artemisia)、滨藜属(Atriplexr);叶面积大大缩小,如驼绒藜属(Ceratoides)、沙拐枣属(Calligonum);有的植物近于无叶,以绿色茎干营光合作用,如麻黄属(Casuarina);叶面角质层加厚,气孔密度小而下陷,以减少蒸腾作用,如桉属(Encalyptus)、沙冬青属(Ammopiptanthus)等。

       荒漠多年生植物有强大根系以增加对干旱土壤中水分的吸收。荒漠中土壤含水量低到1%~3%。植物根系具有追水特性。它们的侧根可向四方扩展通常植物根深和根幅都比株高株幅大几倍、几十倍。如白琐琐( Haloxylon persicum )、羽状三芒草(Aristid pennata)。一些一年生植物的根都很浅只要降很少雨点地表湿润它们就能充分利用来生长、开花、结果在夏季干旱来临以前完成其生活周期。如禾本科、莎草科、百合科等种类相当丰富。

       有些生长在盐化土壤上的植物,其叶、茎肉质化而含盐,可从盐度高的土壤中吸收水分,如假木贼属(Anabasis)、猪毛菜属(Salsola)等盐生植物(halophyte)。

       还有许多植物的萌蘖性强,能耐风沙袭击。如柽柳被沙埋仍可生出不定根,生长得更加旺盛。沙漠中的苔藓、地衣,在缺水时能够缩成干枯状,一遇水很快恢复生机。

       更有许多肉质植物,白天在强烈日照下,它们的气孔完全关闭,到晚间才开放气孔吸收C02,以特殊的景天酸代谢途径(CAm)进行光合作用。

       荒漠中消费者主要是爬行类、啮齿类、鸟类和昆虫等。它们都具有惊人的适应能力。

       一些抗旱动物,它们能一次饮水后,3~5天甚至7天不饮水而能正常生活。骆驼具有长途跋涉能力,羚羊则善奔跑。高鼻羚羊时速可达80km。它们都具有储藏和节约水的特殊能力,它们可凭灵敏的嗅觉闻到远处飘来的水汽去寻找水源。羚羊在夏季毛色变成白色,以反射阳光。

       一些耐旱动物,一生中很少喝水或不喝水,它们靠所采食的植物体或种子中所含水分而生存。鼠类、蜥蜴和蚁类等都有节水机制。如大沙鼠(Rhombomys opimus)能浓缩尿,尿的含盐量可达23%,粪便极干燥。还有一些躲避干旱的动物,这类动物在白天高温时躲在荫蔽处或洞穴中,夜晚出来取食和活动。蛇类能用皮肤吸收夜间空气中的水汽以补充水分。爬行动物最多的是沙蜥和麻蜥,它们有一种特殊的适应特征。它们身上没有汗腺,从来不会出汁;眼睛具有防风的眼帘;烈日下会爬上灌丛以躲避地面的高温。跳鼠是荒漠中特有的,常见的五趾跳鼠(Allactaga sibirica)。挖洞居住的啮齿类,具有特长的后肢、足底有硬毛垫适于荒漠上跳跃。漫长的冬季,它们则以冬眠而渡过。还有许多昆虫、蜥蜴、猫头鹰和许多食肉动物。

       荒漠生态系统环境条件极端严酷,降水量少而集中。一年中连续降雨有3~15次,其中只有1~6次的雨量大,足以刺激生物的活动力。因此,荒漠生态系统的生物是交替地经历着生长、发育期和相对不活动的静止期。降水促进了生物的生长、繁殖的过程,在短期的水分供应之后,又重新出现干枯。生物生产量和生物量又停留在一个低水平上。

       荒漠生态系统初级生产量取决于可利用的有效水量和植物利用水的效率。一般,荒漠生态系统初级生产量非常低。Noy-mier (1973,1974)分析世界上各种荒漠生态系统资料,认为在干旱地带,地上植物的净初级生产量在30~200g/ (m年)。地下根系的产量也很低,为100~400g/ (m)。在半干旱地带:地上植被则为100~600g/(m),地下根系则为250~1000g/ (m)。积累的生物量总量和周转的速率(产量与生物量之比)常因植物类型而有不同:由乔木、灌丛和仙人掌占优势的荒漠,每年的生产量是地上现存量(300~1000g/m2)的大约10%~20%;在有多年生植物的荒漠,每年的生产量是生物量(150~600g/m2)的20%~40%;而在一年生植物组成的荒漠,其周转率可达100%,每年的生产量和最大生物量是一样的。荒漠植物一个特征是根的生产量比较小,与苔原生态系统是不同的。地衣、绿藻和蓝藻能增加荒漠的初级生产量,它们在地表生存,数量很多,蓝藻是非常有益的植物,生物量可达240kg/hm2。因为它们的固氮速率非常高,可达10~20g/ (m)。

       荒漠生态系统中植食动物多是广谱性的,它们广泛取食不同植物的各个部位。荒漠绵羊和黑尾鹿等在有多汁的和短生植物时,就以这些植物为食,在干旱期间则改食木本植物的嫩枝和叶。它们还可食用枯枝落叶和地衣,以维持其生存。小的植食动物如一些啮齿类和蚁类主要吃种子。西方收获蚁(Pogonornyrmex occidentalis)就是取食种子的。它们把荒漠地面的种子收集并贮存在地下蚁窝里。

       植食动物对生产者能产生明显的影响。研究发现,过度放牧使巨大仙人掌(Cereus giganteus)受到伤害,不仅是由于啃食、践踏的损伤,而且还使紫荆(Cercis chinensis)消失。在大多数情况下,灌木荒漠中植食动物消耗地上初级生产量很少超过2%的。Chew R. m.等(1970)曾发现长耳兔(Lepus)只吃掉地上净生产量的2%左右,但吃掉种子产量的87%,这样消耗率明显地影响到生产者的组成及其种群。灌木荒漠生态系统中小型哺乳动物能量流的分析表明,有55%是通过更格卢鼠,22%是通过食草的长耳兔,而6.5%是通过以昆虫为食的鼠类传递的。

       荒漠中食肉动物都是广食性的。蜥锡以蚂蚁为食,狐狸和狼吃野兔和爬行动物,而它们常以更杂的食物为食,包括叶子、果实;还有那些以昆虫为食的鸟类和啮齿类也大量取食植物性食物。这足以表明,荒漠生态系统是以杂食性动物为主,形成了一个较为复杂的食物网。

       荒漠土壤中有多种类群的微生物,主要的是真菌、细菌、放线菌。土壤微生物的数量达到每克土中100万至数百万个。微生物的分解作用只局限在有水分可利用的短暂时间里,这有助于短生植物的生物量以枯枝落叶的形式积累在地表,通过放牧、风化和侵蚀而消失。在一些荒漠中分解作用的主要途径是通过食碎屑的节肢动物进行。有相当大量的养分是通过白蚁固定在白蚁巢里,当蚁巢破坏后养分可释放出来。荒漠中的养分不足,尤其是氮素的量很少。如每年从降雨和干燥沉降微粒中所带来的氮,仅有2~3g/m2。在氮收入总量中只有5~10g/m2成为高等植物的组成部分。大约有70%的氮经过短途循环途径返回到大气中。还有,荒漠中枯死的植物体在高温酷暑中烤晒,会进一步失水而成为碳状物质,自然碳化使有机物损失,就留下矿化的物质。


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    ——摘自科学出版社·蔡晓明编著·《生态系统生态学》·第三篇 自然生态系统·第十六章 第二节


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