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  • 苔原生态系统的结构与功能

    发布时间:2020/8/21,浏览人次:278

       群落层次少而不明显。代表性的科是石南科、杨柳科、禾本科、莎草科、毛茛科、十字花科和蔷薇科。典型的灌木有矮桦(Berula nana、匍匐柳(Salix repens)、网状柳、北极果(Arctous alpinus)、多瓣木(Dryas octopetala),草本植物主要有苔草属(Carex sp.)、高山早熟禾(Poa alpina)、发草属(Deschampsia)、马先蒿属(Pedicularis)、苔藓和地衣主要代表有金发藓属(Polytrichum)、冰岛衣属(Cetraria)、石蕊属(Cladonia)等。

       北极苔原典型植被是羊胡子草(Eriophorum)-苔-矮小石南的复合体;坡地上可生长着地衣、柳树、乌饭树和拉布拉多茶树;洼地覆盖着苔属-沼泽植被,其余地方生长着羊胡子草丛,在草丛间的空地可能长满泥炭藓,其上部生长着矮小灌木,在一些地方的苔草和羊胡子草上可能长满泥炭藓。
       中国长白山高山苔原生态系统以小灌木、藓类为优势植被,分布面积大,植物组成为多瓣木最占优势,其次为越橘、牛皮杜鹃(Rhododendron xanthostephanum)和松毛翠(Phyllodoce caerulea)等。还伴生着种类繁多的高山特有的矮小草本植物,如矮羊茅(Festuca supina)、北方嵩草(Kobresia bellardi)和高山龙胆(gentiana algida)等,其间混生有密织的各种藓类和地衣。阿尔泰山西北部苔原生态系统以藓类、地衣为优势植被。在较低处沼地有积水,土壤为泥炭土,植物主要是镰刀藓(Drepanocladus)、长叶牛角藓(Cratoneurum commutatum)等,在海拔较高处有多种真藓(Bryum)、银藓(Anomobryum filiforme)、北方美姿藓(Timmia oavarica)等。这些藓类在高寒地带常密集丛生,形成垫状群落。这种藓丛与多种多样的地衣群落构成高山苔原特有景色。
       北极苔原生态系统内动物的种类也很少。北极地区的动物绝大部分是环极地分布的。有趣的是,北美苔原动物和欧洲苔原动物之间有非常密切的亲缘关系。北美的美洲驯鹿(Rangifer arcticus)和欧洲驯鹿(R. tarandus)有人认为它们是一个种。麝牛(Ovibos moschatus)和驯鹿是主要的大型食草动物,夏天它们以谷地和平原上的禾草、苔属和矮柳为食;冬天它们向南迁移到针叶林地带。北极兔(Lepus articus)以矮柳为食,冬季分散在各处;夏季集中在较小的地区。褐色的旅鼠(Lemmus trimucronatus)是最小的、占优势的食草动物,遍布于北极苔原,它以鲜绿的植物为食,旅鼠整年都在雪下繁殖,高密度时每公顷可达125~250只;少时,每公顷有3~5只。植食性岛类比较少,主要是雷鸟和迁移性的雁类。几乎没有爬行类和两柄类动物,昆虫种类虽少,但数量很多。冬季大地封冻,只有一些动物在此挖洞冬眠或储存食物。北极熊是海洋中捕食者,雌熊在雪里做窝产仔。长尾黄鼠(Citellus undulatus)在5~9月间活动,到9月末和10月初就准备好冬眠。北极苔原的动物生活的格局与短促的夏季和漫长的冬季相一致,它们利用多种生态上、生理上的适应性渡过严寒。
       山地苔原面积较小,动物种类也就更少了。只有少数特有的物种,在北美高山地区有驼鹿、盘羊,它们在高山草甸度过夏天,冬天则在低山坡上生活;囊鼠是这里很重要的动物,它挖掘地洞啃食根系,并将土壤堆积在地面压伤植物,它的活动对高山植物类型有影响。高山苔原有不少昆虫,跳虫、甲虫、蝴蝶很普遍。昆虫发育缓慢,蚱蜢要经3年才成熟。北极苔原食肉动物为狼(Canis lupus)、北极狐(Aloper lagopus)和雪鸮、毛脚鵟等。
       苔原生态系统的食物链一般有三个营养阶层,往往是由生产者、初级消费者和次级消费者所组成。如草本植物-啮齿类-北极狐;草本植物-驯鹿-狼;草本植物-雷鸟-北极狐。
       由于苔原冬季气候严寒,大部分动物都采取季节性的迁徙。又由于许多动物种群不同年份间数量变化大,引起种间联系的不稳定。适应这种生态环境,许多动物是广食性和杂食性。它们不但食肉,也吃草。北极狐既捕食旅鼠和鸟类,也食浆果。因此,食物链彼此交叉,形成了较为复杂的食物网。
       苔原生态系统生物生产力很低,苔草、羊胡子草、石南和灌木-石南群落地上部分净生产量为40~110g/ (m2.年);苔属和苔属-禾草草地的地下净生产量为130~360g/(m2.)。活的植物地上部分现存量与其地下部分现存量之比为1:5~1:11,活的根系占总根量的60%,苔原初级生产量的一个特点是,植物生长大部分是在地下进行。
       在矮小灌丛和灌丛苔原植物的地上部分、茎干与根的比率幅度为1:4~1:10。有资料报告,植被的地上部分初级生产量每天的生长速率为0.9~1.9g/m2,其效率在生长季节为0.20%~0.5%。这种生产速率几乎与温带生态系统的生长速率相当。但这里的生长季节太短,只有50~75天。这样,一年中总的生产量就不会太高了。
       中国长白山高山苔原初级生产量平均每年每公顷1.34t,其中地上部分为每年每公顷1.07t,地下部分为每年每公顷0.27t;生物量平均为每公顷8.78t,其中地上部分为每公顷2.07t,地下部分为每公顷7.11t (李文华等 1981)。

       Whittaker,R. H.等(1970)估计,苔原生态系统生物量为5×109t,占世界陆地生态系统总生物量的0.27%;苔原生态系统每年提供的初级生产量为1.1×109t,占世界陆地每年提供的总数的1.01%。
       动物生物量较低,通常不到植物生物量的1%。加拿大阿拉斯加苔原以麝牛和北美驯鹿为代表的食草动物的平均现存量是0.17kg/km2,夏天麝牛每公斤体重须消耗30~34g左右植物,同化率为56%。成年旅鼠每克体重要消耗大约0.32g的干物质,幼鼠则为0.53g;成年旅鼠在夏季消耗它们体重的170%,幼鼠为200%,同化率为37%。
       食肉动物北极狐在夏季一天消耗的热量为1100~1870J/kg,冬季则为228~302J/kg。北极狐是高效率的同化者,它排出的粪便很少超过摄取总能的5%。雪鸮是以旅鼠为食,冬季一天中需4~7只旅鼠作为食物。


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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 第六节

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