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八、生物群落与生态系统

生物与环境

地球的生物界

地球生物界包括原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界、动物界。

原核生物是指由原核细胞组成的生物,它们没有任何带膜的细胞器,没有明显的细胞核,细胞结构十分简单。原核生物界包括所有缺乏细胞核膜的生物,主要是细菌,如蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等。

原生生物是指具有细胞核和有膜的细胞器的单细胞生物。原生生物比原核生物更大、更复杂。有些原生生物可以利用光合作用制造食物,如裸藻。原生生物界至少包含5万种生物,主要生活在水中或湿润的环境中。

植物是能够通过光合作用制造其所需要的食物的生物的总称。植物是人类和其他生物赖以生存的基础。植物界和其他生物类群的主要区别是含有叶绿素,能进行光合作用,自己可以制造有机物。此外,它们绝大多数是固定生活在某一环境,不能自由运动。

真菌是一种真核生物。包括各类蕈类、霉菌和酵母,大多真菌原先被划分入动物或植物。真菌的细胞既不含叶绿体,也没有质体,是典型异养生物。它们从动物、植物的活体、死体和它们的排泄物,以及断枝、落叶和土壤腐殖质中,来吸收和分解其中的有机物,作为自己的营养。

动物界是多细胞真核生命体中的一大类群,包括一般能自由运动、以碳水化合物和蛋白质为食的所有生物。动物分为脊椎动物与无脊椎动物两大类。脊椎动物包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类五大种类,无脊椎动物包括原生动物、扁形动物、腔肠动物、棘皮动物、节肢动物、软体动物、环节动物、线形动物八大类。

生态因子与生物

光与生物

光是一个十分复杂且重要的生态因子,光因子的变化对生物有着深刻的影响。光的波长对植物的生态作用最明显,因为植物的光合作用不能利用所有波长的光,只可利用可见光(400~760纳米)。长波光(红光)有促进延长生长的作用,短波光(蓝紫光、紫外线)有利于花青素的形成,并抑制茎的伸长。此外,光强与光照长度对生物生态作用的影响也很大。

温度与生物

任何生物都是在一定的温度范围内活动的,温度是对生物影响最为明显的环境因素之一。当温度适宜时,生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快,代谢活动加强,从而加快生长发育速度;当温度过高或过低时,生物将受到严重危害,甚至死亡。

水与生物

水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分。生物的新陈代谢是以水为介质进行的,生物体内营养物质的运输、废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程,都必须在水溶液中才能进行。

空气与生物

空气对生物的影响主要表现在空气的化学成分上。空气中的氧是动植物呼吸作用必需的物质,二氧化碳则是植物光合作用所必需的原料之一。

土壤与生物

土壤是陆地生态系统的基础,具有肥力是土壤最为显著的特性。不同的土壤质地与结构对生物的活动有着不同的影响。如土壤质地较均匀,粗颗粒多,通气透水、保水保肥性能都较好,抗旱能力强,适宜生物生长,砂土、粘土则不同。

此外,土壤的温度、水分、空气、酸碱度对生物也有着不同的影响。

生物之间的关系

自然界的生物之间存在着竞争、寄生、捕食、合作和共生关系。

竞争是指两种生物生活在一起,由于争夺资源、空间等而发生斗争的现象。竞争的结果往往对一方不利,甚至被消灭。例如,在森林中的各种植物之间,得到阳光的就可以生存,而得不到阳光的就无法生存而灭绝。

一种生物寄居在另一种生物的体内或者体表,从那里汲取营养物质来维持生活,这种现象叫做寄生。如菟丝子常寄生在豆科植物体上,噬菌体寄生在细菌细胞内。

捕食是指一种生物以另一种生物为食的现象。如草食性动物兔子,以某些植物为食;肉食性动物狼以某些草食性植物为食。从另一个方面讲,捕食作用对于提高生物数量与质量、维持生态平衡起了一定的作用。

合作是指两种都能独立生存的生物生活在一起,彼此从对方受益的关系。如昆虫与鸟类在采食植物花蜜的同时又帮助植物传播植物孢子或者花粉。

共生是指两种生物共同生活在一起,相互依赖,彼此有利,分开后至少有一方不能独立生存的现象。如白蚁能为其肠道内的鞭毛虫提供养料,而鞭毛虫能帮助白蚁消化木纤维,二者就是一种共生关系。

生物对环境的适应

生物对环境适应的普遍性与相对性

生物对环境的适应是普遍存在的。现在生存的每一种生物,都具有与环境相适应的形态结构、生理特征或行为。如鱼的身体呈流线形,用鳃呼吸,用鳍游泳,这些都是适应水生环境的结果。生物对环境的适应性有趋同适应与趋异适应两类。

生物对环境的适应只是在一定程度上的适应,并不是绝对的、完全的适应,更不是永久性的适应,环境以及其他因素的不断变化会对生物的适应性造成影响。

几种典型的生物适应环境的实例

保护色:保护色是动物适应环境从而使其体色具有与环境色彩相似的色彩。具有保护色的动物不容易被其他动物发现,这对它躲避敌害或捕猎动物都是有利的。

拟态:拟态是生物的外表形状或色泽斑与其他生物或非生物非常相似的状态。拟态与保护色相比,不但体色与环境相似,而且形态也与环境相似,其伪装程度比保护色更进一步。

警戒色:警戒色是某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。警戒色不同于保护色和拟态,它不是伪装,而是暴露。只有充分暴露自己,才能有效地保护自己。

生物种群和生物群落

生物种群的特点

种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的个体群。同一区域中往往生活着多个生物种群,种群内部的个体可以自由交配繁衍后代,从而与邻近地区的种群在形态和生态特征上彼此存在一定差异。不同的种群之间构成一个相互依赖、相互制约的群体。

种群是宏观、群体水平上研究生物的基本单位,种群不等于个体简单累加,种群内个体之间通过特定关系构成一个整体,表现出个体不具有的特征,如出生率与死亡率、年龄结构与性别比、分布格局等。

种群一般不会因为个体的消失而消失。在现代生物进化理论中,种群是生物进化的基本单位,种群内个体通过不定向变异与自然选择不断进化。

生物群落的形成

生物群落是指具有直接或间接关系的多种生物种群的有规律的组合,形成的具有复杂种间关系的生物体系。组成群落的各种生物种群不是任意地拼凑在一起,而是有规律组合在一起,这样才能形成一个稳定的群落。如在农田生态系统中的各种生物种群是根据人们的需要组合在一起,而不是由于他们的复杂的营养关系组合在一起,所以农田生态系统极不稳定,离开了人的因素就很容易被草原生态系统所替代。

群落是居住在一个地区的一切生物所组成的共同体。它是由不同的生物种类组成的,生物种类之间通过各种途径相互作用和相互影响。例如一片森林中的植物为其中栖息的动物提供住处和食物,一些动物还可以其他动物为食,还有土壤中生存的大量微生物,它们靠分解落叶残骸为生,这一切组成一个完整的生物群落。

生物群落的结构

生物群落的结构包括垂直结构、水平结构和生态结构三种。

生物群落的垂直结构是指群落内部的成层现象。以温带森林为例,大多数温带森林有三至四层,最上层是由高大的树种构成乔木层,然后是灌木层、草本层,以及由苔藓与地衣构成的地被层。在地面以下,由于各种植物根系所穿越的土壤深度不同,形成了与地上层相应的地下层。农业生产中的间作、套种和混作等就是人们模拟天然植物群落的成层性在生产实践中的一种创造性的应用。

生物群落的水平结构主要表现特征是镶嵌性。群落镶嵌性形成的原因,主要是群落内部环境因子的不均匀性。如小地形和微地形的变化、土壤温度和盐渍化程度的差异、光照的强弱以及人与动物的影响。

生物群落的生态结构表现为层片。层片不是简单的分层,每一个层片均由同一生活型的植物所构成;而某些层可能由几个层片组成。层片具有一定的生态生物学一致性,它还具有一定的小环境,这种小环境构成植物环境的一部分。

生物群落的动态

在气候季节变化明显的地区,生物会随着季节出现周期性的变化。如在落叶阔叶林中,一些草本植物在春季树木出叶之前就开花,另一些则在晚春、夏季或秋季开花。随着不同植物出叶和开花期的交替,相联系的昆虫种也依次更替着:一些在早春出现,另一些在夏季出现。鸟类对季节的不同反应,表现为候鸟的季节性迁徙。

生物群落的演替不同于季节性变化,它是指改变了群落原来的性质,使群落发育成另外一个不同的群落的过程。在大多数情况下,生物群落演替过程中的主导组分是植物,动物和微生物只是伴随植物的改变而发生改变的。

演替有两种类型:在原来没有生命的地点开始的演替叫原生演替。在以前存在过生物的地点上发展起来的演替叫次生演替。有些演替可在比较短的时期内完成,例如森林火灾之后的火烧迹地上出现一系列快速更替的群落,最后恢复起稳定的原来类型。但有时演替进行得非常缓慢。演替的最后成熟阶段稳定为顶级。

生物群落的分类

一般生物群落分类是以植物群落分类系统为研究对象的,研究特定地区内的植物群落,以群丛为基本单位,根据特征种定出群丛,再顺次组成群属、群目、群纲等。我国采用的植被分类单位主要有植被型、群系和群丛。

植被型是最重要的高级分类单位,由建群种生活型相同或近似,对温度、水分条件生态关系一致的植物群落联合而成。如落叶阔叶林、常绿阔叶林、草原、草甸等。

群系是植物群落分类中的主要中级单位,即指凡是建群种或共建群种相同的植物群落的联合。如辽东栎林、大针茅草原、红砂荒漠都作为一个独立的群系。

群丛是指层片结构相同,各层片的优势种或共优势种相同的植物群落组成的联合体。它是植被分类的基本单位。如油松林中的油松—胡枝子—杂类草林就是一个群丛。

生态系统

生态系统的提出

1935年,英国生态学家A.G.斯坦利受丹麦植物学家叶夫根·尼温的影响,首次提出生态系统的概念。之后,1940年,B.H.苏卡乔夫提出了生物地理群落的概念。1965年,哥本哈根国际植物学会议把这两个词视为同一个概念,也由此,生态系统的概念开始得到广泛使用。

生态系统指的是由生物群落与无机环境通过物质循环和能量流动的相互作用而形成的统一整体。生态系统的范围可大可小,相互交错,最大的生态系统是生物圈,最小的甚至可以是一个养鱼缸,我们人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。生态系统是开放系统,为了维系自身的稳定,生态系统需要不断输入能量,否则就有崩溃的危险。

生态系统的组成

生态系统由无机环境和生物群落两部分组成。无机环境是生态系统的非生物组成部分,包含阳光、水、无机盐、空气、有机质、岩石及其他所有构成生态系统的基础物质。

生物群落可分为生产者、消费者和分解者三个部分。生产者主要是指各种绿色植物,也包括化能合成细菌与光合细菌,它们利用太阳能进行光合作用或利用某些物质氧化还原反应释放的能量合成有机物,为一切生物提供物质和能量。消费者指依靠摄取其他生物为生的异养生物,包括了几乎所有动物和部分微生物。分解者以各种细菌和真菌为主,也包含屎壳郎、蚯蚓等腐生动物,它们可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质分解成水、二氧化碳等可以被生产者重新利用的物质。

无机环境与生物群落紧密联系。无机环境是一个生态系统的基础,生物群落反作用于无机环境,生物群落在生态系统中既在适应环境,也在改变着周边环境的面貌。

生态系统的结构

生态系统的结构有形态结构、垂直结构、水平结构和营养结构等类别之分,其中最主要的是营养结构。因为生态系统中生产者、消费者与分解者之间的关系,归根到底是食物的关系。因此,生态系统内各种生物之间的这种复杂的营养关系构成了食物链、食物网。

食物链又称为营养链,是指生态系统中各种生物以食物联系起来的链锁关系。比如藻类→水蚤→鱼类→人之间便形成了一种食物链。食物链主要分为两类:捕食性食物链和碎食性食物链。前者是以植物为基础,后面的捕食前者,如青草→野兔→狐狸→狼;后者指以碎食物为基础形成的食物链,如小藻类→虾(蟹)→鱼→人。

一个生态系统中许多动物或植物的食物不是单一的,因此食物链之间又可以相互交错相联,构成复杂网状关系,即食物网。

食物链

食物链是生物间单方向的食物联结,食物网是生物间多方向的食物联结,而营养级指的是食物链上同一环节上所有生物的总和。

生态系统的功能

在生态系统中,生物与环境,生物与生物间的密切联系,可以通过能量流动来实现。能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程。生态系统的能量来自太阳能,太阳能以光能的形式被生产者固定下来后,就开始了在生态系统中的传递。能量在生态系统中的传递是单向流动的,而且逐级递减,递减率为10%~20%。能量传递的主要途径是食物链与食物网,这就构成了生态系统的营养关系。

生态系统的能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环。按照物质循环的途径,可以分为气体型循环、水循环和沉积型循环三大类型。气体型循环是指元素以气态的形式在大气中循环,气体型循环把大气和海洋紧密连接起来。水循环是指水通过蒸发、植物蒸腾、水汽输送、降水、地表径流、下渗、地下径流等环节,在水、大气、岩石、生物圈中进行连续运动的过程。沉积型循环发生在岩石圈,元素以沉积物的形式通过岩石的风化作用和沉积物本身的分解作用转变成生态系统可用的物质。

生态系统的反馈调节

生态系统保持自身稳定的能力被称为生态系统的自我调节能力。一般情况下,成分多样、能量流动和物质循环途径复杂的生态系统自我调节能力强,这是因为其复杂的反馈机制使得自我调节能力增强;反之,结构与成分单一的生态系统自我调节能力就相对较弱。

负反馈调节是生态系统自我调节的基础,它是生态系统中普遍存在的一种抑制性调节机制。例如,在草原生态系统中,食草动物瞪羚的数量增加,会引起其天敌猎豹数量的增加和草数量的下降,而猎豹与草的共同作用又引起瞪羚种群数量下降,维持了生态系统中瞪羚数量的稳定。

与负反馈调节相反,正反馈调节是一种促进性调节机制,它能打破生态系统的稳定性,作用通常小于负反馈调节。比如一个鱼池里大量鱼类因污染而死亡,当这些鱼腐烂时,就会进一步加重污染从而引起更多的鱼死亡。

树木和灌木混杂的森林是动物

生态系统的自我调节能力是有一定限度的,当外界干扰与破坏超过其调节能力时,整个生态系统将会遭到破坏。

生态平衡

生态平衡指的是生态系统各组成部分的内部或相互之间,在长期的发展演化过程中,通过相互制约、转化、补偿、交换及适应而建立起来的一种相互协调的动态平衡关系。生态平衡的形成需要很长时间,它依靠生态系统内部各种作用的相互制约关系来调整控制,同时也受外界环境影响。

生态平衡首先是指环境与生态之间的平衡,即自然界与生命世界之间的平衡。这是生命之所以能够存在的基础,也是生态平衡的关键。我们都知道,生态系统内部结构愈复杂,其自我调节能力或生存能力也就愈强;而生态系统内部结构愈简单,其自我生存能力也就愈弱,愈容易受到干扰和破坏。

生态系统的自我调节能力是有一定限度的,当外界干扰与破坏超过其调节能力时,整个生态系统将会遭到破坏。

陆地生态系统

陆地生态系统的形成

陆地生态系统是指在陆地表面,陆生生物与其所处环境相互作用构成的统一体。这一系统约占地球表面总面积的三分之一。陆地生态系统的生产者主要是各种草本或木本植物,消费者为各种类型的草食或肉食动物。

陆地生态系统主要以大气和土壤为介质,生态环境极为复杂。从炎热的赤道到严寒的两极,从湿润的近海到干旱的内陆,形成各种各样的陆地生态环境。环境的多变也使陆地生态系统的季节性变化和各种类型的演替比较明显。

同时,陆地生态系统中的绿色植物根系发达、枝繁叶茂,其中养育了许多动物,因此,陆地生态系统平均生物生产量较高,生物物质积累量巨大。

陆地生态系统的主要类型

陆地生态系统包括两种类型:森林生态系统和草原生态系统。

森林生态系统是以乔木为主体的生物群落(包括植物、动物和微生物)及其非生物环境(光、热、水、气、土壤等)综合组成的系统。森林生态系统是陆地上生物总量最多的生态系统,对陆地生态环境有决定性的影响。

按地带性气候特点和与之对应的森林类型,可分为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林等。

草原生态系统是草原地区生物(植物、动物、微生物)和草原地区非生物环境构成的统一整体。全世界草原面积约3.2×10 7 平方千米,占陆地面积21%,主要分为干草原和湿草原(草甸草原)两种。

干草原主要分布在温带、大陆性气候强、雨量较少的地区,生产者为多年生草本植物,如针茅、羊茅、冷蒿、隐子草和羊草等,消费者为草食性昆虫(如蝗虫)和其他草食动物及鸟类等。湿草原主要分布在森林气候地区或高山上,初级生产者主要是生长较高的多年生草本植物,消费者仍为草食动物、啮齿类、鸟类和肉食动物,如鼬、狼、猛禽等。

陆地生态系统的分布规律

纬度地带性

由于热量沿纬度变化,与热量气候带相适应,陆地生态系统的类型也出现有规律的更替。如从赤道向北极依次出现热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林与寒带苔原等自然带。

经度地带性

由于海陆分布格局与大气环流特点的影响,降水量常沿经向变化,因此导致生态系统的经向分异,被称为经度地带性,也可称为干湿度地带性。这种分布格局表现最为典型的是北美大陆,从其西部沿海湿润区的森林带向西,经半干旱的草原到干旱区的荒漠,到太平洋沿岸又出现森林带。

垂直地带性

海拔高度每升高100米,气温下降0.6℃左右。降水量最初随高度的增加而增加,但到达一定界线后,降水量又开始降低。这种由于海拔高度的变化,陆地生态系统相应地呈现有规律地垂直更替的分布格局称为垂直地带性。

山地景观

森林

森林是指由树木为主体所组成的地表植被类型。森林是地球上最大的陆地生态系统,对维系整个地球的生态平衡起着至关重要的作用,是人类赖以生存和发展的资源和环境。

全世界森林面积约3.3×10 7 平方千米,占陆地面积的22%。我国的森林主要集中在东北、西南林区,主要类型是针叶林、阔叶林以及针叶与落叶阔叶混交林。

森林不但能为我们提供生产和生活所必需的各种资料,如木材、水果等,对于环境保护的作用也非常大,如调节空气和水的循环,影响气候变化,保持水土等。森林对环境和生态的价值远远高出了它提供生产生活资料的价值。

由于人们对木材资源的大量消耗,地球上的森林面积在逐年变小,这引起了许多环境问题。因此,植树造林,扩大森林面积,是关系到经济效益、社会效益、环境效益及人类长期生存发展的大事。

草原放牧

草原

草原是指以禾草覆盖植物为主的植被类型,它是世界植被类型中分布最广的。草原上生长的多是草本和木本饲用植物,全世界草原面积约3.2×10 7 平方千米,占陆地面积21%。草原不仅是人类发展畜牧业的天然基地,同时对大自然保护也有很大作用,它能够阻止沙漠蔓延,起着生态屏障作用。

草原可以分为自然草原与人工草原两大类。人工草原是指通过人工措施而建植或改良的草原,自然草原主要包括在较干旱环境下形成的草原,有热带草原和温带草原两大类型。热带草原又叫做稀树草原,它主要分布在热带、亚热带的干旱地区;温带草原常常被叫做草原,主要分布在温带干旱区和半干旱区。

世界四大草原是指中国内蒙古的呼伦贝尔草原、锡林郭勒草原,阿根廷潘帕斯草原,以及中国新疆的那拉提草原。

荒漠

荒漠指的是气候十分干燥,降雨量小,蒸发量大,土地贫瘠,植被稀少的自然带。荒漠一般有这样一些特点:物理风化作用十分强烈、风力较大、地表水贫乏、盐碱地比较多、地面大多呈出一片荒凉的景象。

荒漠中的植被大多都是耐旱的乔木、半灌木或者是灌木,也有旱生的肉质植物,这些植物给荒漠中的动物提供了最宝贵的食物,使得它们能在荒凉的地方能够生存下去。

荒漠主要分布在南北纬15°~50°的亚热带或温带无水地区,其中15°~35°是副热带,这里的干旱荒漠带一般是在副热带高压的作用下形成的;北纬35°~50°是温带和暖温带,这一带的大陆内部一般为干旱荒漠区。

绿洲

绿洲指沙漠中具有水草的绿地。它多呈带状分布在河流或井、泉附近,以及有冰雪融水灌溉的山麓地带。绿洲土壤肥沃、灌溉条件便利,往往是干旱地区农牧业发达的地方。我国新疆塔里木盆地和准噶尔盆地边缘的高山山麓地带、甘肃的河西走廊、宁夏平原与内蒙古河套平原有不少绿洲分布。

绿洲出现主要是因为有地下河水的滋润。高山冰雪消融,雪水穿过山谷的缝隙流到沙漠的低谷地段,隐匿在地下的沙子和黏土层之间,形成地下河。这些地下水滋润了沙漠上的植物,也可供人畜饮用,给沙漠带来生机,形成了一个个绿洲。

冻原

冻原又可称之为苔原,主要分布于欧亚大陆和北美大陆高纬度地带。总的特点是气候严寒(最热月平均温度不超过14℃),年降水少(200~300毫米),生长期短(不超过两个月),有许多冻土分布,夏季土壤仅解冻到15~20厘米处。

冻原地区基本没有森林,但在过渡地带,可能有片状森林出现,称为森林冻原。初级生产者以苔藓和地衣为主,也分布有一些草类和矮小的木本植物。消费者有驯鹿、北极狐、北极熊、鼠、迁移鸟类和昆虫等。

陆地自然带

陆地自然带指自然地理事象在地球表面的带状分布。在陆地上,既有水平自然带,又有山地垂直自然带。每一自然带都有一定的热量和水分组合,并有其特有的景观,各带之间没有固定、显著的界线,由一带逐渐转变为另一带。不光大陆有自然带,海洋也存在着水平和垂直的分带。

大陆水平自然带可分为纬度自然带和经度自然带。由于太阳辐射强度自低纬至高纬的逐渐减小,大体沿纬度变化方向更替的自然带,称为纬度自然带;由于海陆位置差异引起水分条件之不同,大体沿经度变化方向更替的自然带,称为经度自然带。

大陆水平自然带主要有热带雨林带、热带草原带、亚热带森林带、温带森林带、温带草原带、温带荒漠带、亚寒带针叶林带、寒带苔原带、极地冰原带等。

温度随高度增加而降低会造成水热条件差异,大陆垂直自然带随着山体高度的增加依次更替的现象,称为山地垂直自然带。

热带雨林带

热带雨林带是指热带高温多雨地区结构层次不明显、种类丰富、高大茂密而终年常绿的乔木植物群落。主要分布于赤道两侧附近的湿润大陆地区,其中以南美亚马孙河流域、非洲刚果河流域和东南亚热带地区最为典型。南美洲热带雨林区面积最大,约为400×10 6 公顷;东南亚亚热带雨林区,是第二大雨林区,覆盖面积约为250×10 6 公顷,呈带状分布。中国雨林主要分布于台湾岛南部、海南岛、广西和云南南部及西藏东南部的部分地区。

本带气候属于赤道多雨型,终年高温,各月平均气温在26℃以上;降水充沛,年降水量在2000毫米左右。高温多雨的气候使树木生长异常茂密,树林里闷热潮湿,叶尖经常滴水,所以称为“雨林”。这里树种繁多,乔木高大,常绿浓密,林冠排列多层,林内藤本植物纵横交错,附生植物随处可见。林中动物以鸟类和猿猴目为活跃。林下的风化壳上,发育着热带的砖红壤。

在南美洲亚马孙河流

热带稀树草原

热带稀树草原又称萨瓦纳群落,是炎热、季节性干旱气候条件下长成的植被类型,主要分布于热带雨林带的两侧,在非洲东部和南美洲巴西高原也有广泛的分布,在澳大利亚、中美洲和亚洲的相应地带分布不是很广。在我国主要分布于云南一带干热河谷、海南岛北部和台湾西南部。

本带气候属于热带干湿季分明的类型,最大的特征是一年中有长达四个月以上的干季。热带稀树草原主要由高大的禾本科植物所构成,在草本植被中间,零星地分布着成片的乔木或独株的乔木,如非洲的波巴布树、南美洲的纺锤树等,它们具有能储藏大量水分的旱生构造。

由于禾草较高以及植被稀疏等特点,所以在热带稀树草原中常有大量有蹄类食草哺乳动物,如非洲稀树草原中的斑马、长颈鹿等,还有一些大型食肉动物如非洲狮等。茂密的草本植物引起生草过程的发育,因此土壤中进行着腐殖质、氮和灰分养料元素的积聚,形成红棕色土。

亚热带常绿阔叶林带

亚热带常绿阔叶林带分布在南北纬25°~35°的大陆东部,如我国的长江流域、日本的南部、美国的东南部、澳大利亚的东南部、非洲东南部以及南美洲的东南部。本气候带温暖湿润,四季分明,年平均气温一般为16~18℃,年雨量超过1000毫米。

东亚地区的常绿阔叶林带在世界各地中面积最广、最富典型性,它属于亚热带季风气候,降水集中于夏季,干湿季比较明显。代表性植被为常绿阔叶林,树木种类和森林结构层次都较雨林简单一些。树木的叶片革质常绿,具有光泽,有机物质生产能力较高。本带林下发育的典型土壤是红壤。动物以猕猴分布最广,树栖的啮齿类和食肉的树栖灵猫也较典型。

亚热带常绿硬叶林带

亚热带常绿硬叶林带是亚热带地中海气候的自然带。因此其主要分布于地中海沿岸,几乎囊括葡萄牙、西班牙、法国、意大利、埃及、利比亚、突尼斯、阿尔及利亚等在内的地中海沿岸各国。另外,在黑海沿岸、非洲大陆西南端、澳大利亚西南沿海、南美洲智利中部、北美加利福尼亚州中西部等地区也有分布。

本带气候属亚热带夏干型,即地中海气候。夏季受副热带高气压带影响,炎热干燥;冬季受西风带影响,温和湿润。最热月平均气温22~28℃,最冷月平均气温在0℃以上,年平均降水量200~1000毫米。主要形成常绿硬叶林带,以常绿灌丛林为主,发育着褐色土。

温带草原带

温带草原是温带气候下的地带性植被类型之一,主要位于北纬30°~50°、南纬30°~40°的大陆内部、温带荒漠的外围。温带草原在世界上主要有三个分布区:欧亚大陆温带草原、北美洲中部温带草原及南美洲南部温带草原。欧亚大陆温带草原自多瑙河下游起,向东经罗马尼亚、俄罗斯、蒙古,直至中国东北和内蒙古等地,是世界上最宽广的草原带。

温带草原的气候属温带大陆气候,夏热冬寒,年降水量250~500毫米,多集中于夏季。植被由低温、旱生、多年生草本植物组成,以禾本科、菊科与豆科为主。群落结构简单,一般仅有一或二层。季相更替频繁而鲜明,夏初葱绿,秋初枯黄,色彩丰富。草原植被下主要发育着黑钙土和栗钙土。动物界主要有啮齿类(如黄鼠、野兔)、有蹄类(如黄羊、羚羊、野牛、野驴)和一些食肉动物(如狼、狐等)。

温带混交林

温带混交林指的是温带地区的一种针叶林与阔叶林混交的自然带。温带混交林主要分布于北纬40°~60°的欧洲西缘、北美洲东缘和亚洲东缘。欧洲的混交林从瑞典、芬兰南端及波罗的海沿岸,到圣彼得堡—雅罗斯拉夫尔—高尔基一线。南至克拉科夫—卢茨克—基辅—高尔基—卡马河中游,呈楔形延伸至乌拉尔山西麓。北美的混交林分布在五大湖沿岸、圣劳伦斯河谷、加拿大大西洋沿海诸省的东南部和美国东北诸州的大部分地区。亚洲的混交林以中国东北的东部为中心,包括小兴安岭、张广才岭、完达山及长白山脉,俄罗斯阿穆尔州的沿海地区,朝鲜北部,日本的本州、四国中心部分。

我国温带混交林主要分布在大小兴安岭、张广才岭、完达山和三江平原。由于受日本海的影响,具有温带海洋性季风气候,1月份平均气温多在-10℃以下,7月份平均气温在20℃以上,积温为700~3200℃,无霜期为50~125天,年降雨量为450~600毫米。

温带针阔叶混交林区域地带性土壤为暗棕壤,隐域性土壤主要是草甸土和沼泽土,其腐殖质化的强度明显大于寒温带地区。在温带针阔叶混交林区域内一些海拔较高的山地上,植被有明显的垂直分异现象。

温带阔叶林带和温带落叶阔叶林

温带阔叶林分布在温带草原东西两侧降水比较丰富的地区,主要植物是阔叶树。在较高纬度地区,冬季寒冷干燥,为落叶阔叶林,如杨树、桦树等;在较低纬度地区,冬季气候温暖,则为常绿阔叶林,如樟树、漆树等。温带阔叶林带多被开辟为农田,天然森林保留地已很少。野生动物在平原地区也很少,在山林中尚可见到的动物有梅花鹿等。

温带落叶阔叶林是指位于北纬30°~50°的温带地区,以落叶乔木为主的森林系统,主要分布于西欧、北美洲东部和东亚,在我国则主要分布于华北地区和东北地区。

温带落叶阔叶林带一年四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥。最热月平均温度13~23℃,最冷月平均温度约-6℃,年降水量500~1000毫米,土壤以褐土和棕壤为主。

构成温带落叶阔叶林的主要树种是栎、山毛榉、槭、梣、椴、桦等。这些树种都具有较宽薄的叶子,春夏展叶,秋冬落叶。动物主要有鹿、松鼠、兔、狼、熊等。

温带荒漠带

温带荒漠带主要分布在欧亚大陆中部和北美大陆西部的一些山间高原上,以及南美大陆南部的东侧。在我国则主要分布在内蒙古西部和西北干旱地区。

温带荒漠带属于温带大陆性干旱气候,年降水量大都在250毫米以下,蒸发量远远大于降水量。夏季炎热,冬季寒冷,最冷月平均气温在0℃以下,气温变化剧烈。土壤十分贫瘠壤,主要是荒漠土,多风沙。因此,植被比较稀少,只有非常稀疏的草本植物和个别灌木;生长在这里的许多动物具有高度适应干旱环境的特征,常见的有蜥蜴、啮齿类和某些鸟类。

亚寒带针叶林带

亚寒带针叶林带又称寒温带针叶林带,主要分布于北纬45°~70°的寒温带气候区,横贯亚欧大陆北部和北美大陆的北部,形成一条宽阔而完整的针叶林带。针叶林在我国主要分布于大兴安岭北部和阿尔泰山一带。

亚寒带针叶林带属于亚寒带大陆性气候,冬季十分寒冷,寒冷期长,无霜期短,常不足100天;夏季温暖潮湿,降水量不多,而蒸发很少,气候比较湿润。植物主要是云杉、银松、落叶松、冷杉、西伯利亚松等针叶树;典型土壤为灰化土,矿质营养淋滤强烈,十分贫瘠;动物界主要以松鼠、雪兔、狐、貂、麋、熊、猞猁等耐寒动物为多。

苔原带

苔原带又称冻原带,是典型的寒带生态系统。主要分布在北极圈内的许多岛屿、亚欧大陆和北美大陆的最北部。

苔原带气候严寒。冬季十分漫长且多暴风雪,气温可低至-60℃,几乎没有阳光照射。夏季凉爽短促,但热量不足,因此土壤冻结、沼泽化现象广泛。

苔原带这些环境条件,不利于植物生长,因此植物种类贫乏,只有100~200种左右,主要以苔藓和地衣等植物为主,这些植物多贴伏地面生长,群落结构十分简单;动物界也比较单一,种类不多,主要有驯鹿、旅鼠、北极狼、北极狐等,夏季会有大量鸟类在陡峭的海岸上栖息。

山地的垂直地域分异

山地的垂直地域分异是指自然景观随海拔高度而呈现出的带状分布规律。在高山地区,随着海拔的增加,气温逐渐降低,降水也呈现出一定的变化,因而导致了气候、植被、土壤呈现出垂直方向上的带状分布。

在山地的迎风坡与背风坡,水分条件不同,在阳坡与阴坡,热量条件不同,导致了同一山地不同坡向的垂直带谱不同。喜马拉雅山位于亚热带地区,南坡降水量比较丰富,因此南坡出现了比较好的垂直带谱,它的基带为亚热带常绿阔叶林,向上依次为山地暖温带针阔叶混交林带、山地寒温带针叶林带、亚高山寒带灌丛草甸带、高山寒冻草甸垫状植被带、高山寒冻冰碛地衣带和高山冰雪带。而北坡由于受高原地形与降水的影响,其垂直带谱与南坡完全不同。

水域生态系统

水域生态系统的特点

水域生态系统是指水体中的生物有机体与海洋、河流、湖泊、沼泽、水库等水环境形成的各种不同的生态系统。不同的水域生态环境因为以水作为系统环境,因而具有一些共同的特点。

水的比热较大,导热率低,因此水温的升降变化比较缓慢,温度相对稳定,通常不会出现陆地那样强烈的温度变化。另外,水的密度大于空气,许多小型生物如浮游生物可以悬浮在水中长期生存。

各类水域的生产者除一部分水生高等植物外,主要是各种浮游藻类,体积小,繁殖速度快,种群更新周期短。

与陆生生态系统相比,水生生态系统初级生产者对光能的利用率比较低。相关研究表明,实际用于总生产力的有效太阳能仅有1.22%,除去生产者自身呼吸消耗的0.7%,初级生产者净生产力所利用的光能只有0.52%。

淡水生态系统

淡水生态系统包括江河、溪流、泉水、湖泊、池塘、水库等陆地水体。根据水的流速不同,可分为流水和静水两类。

流水生态系统包括江、河、潭、泉、水渠等。按照水流的流速不同,还可分为急流和缓流。在急流中,初级生产者多为附着于石砾的由藻类等构成的植物群,初级消费者多为具有特殊附着器官的昆虫;次级消费者为鱼类,一般体形较小。在缓流中,初级生产者除藻类外,还有高等植物;消费者多为穴居昆虫和鱼类,它们的食物来源除了水生植物外,还有陆地输入的各种有机碎屑。

静水生态系统包括湖泊、池塘、沼泽、水库等。在静水生态系统中,又可分为滨岸带、表水层和深水层。从滨岸向中心,因水的深度不同,初级生产者的种类也不相同,以根生的高等植物为主,还有浮游藻类(如菱、睡莲等)和沉水植物(如狐尾草、金鱼藻等)等。消费者为浮游动物、虾、鱼类、蛙、蛇和水鸟等。表水层因光照充足、温度比较高,硅藻、绿藻、蓝藻等浮游植物占优势,氧气的含量也比较充足,故吸引了许多消费者(如浮游动物和多种鱼类)。深水层由于光线微弱,不能满足绿色植物生长的光照需要,故底栖动物靠各种下沉的有机碎屑为生。

海洋生态系统

海洋是生物圈内面积最大、分层最多的生态系统。按照海水的深度、温度、光照和营养物质状况的不同,我们把海洋进一步划分为海岸带、浅海带和远洋带三大类型。

海岸带位于海洋和陆地交界处,水体的光照条件比较好,水温和盐度变化大,地形、地质比较复杂。生产者是一些大型植物,如红树、大叶红藻、绿藻、棕藻等。消费者是以这些大型植物为食的海洋动物,如牡蛎、蟹、沙蚕等。这一地带也是人类经济活动比较频繁的区域。

虎鲸从浅海和海岸边缘捕捉海豹。

浅海带位于水深200米以内的大陆架部分。浅海带也受大陆输入物的影响,营养物质、光照条件、生产力水平仅次于海岸带。主要的生产者为浮游植物,如硅藻、裸甲藻等。初级消费者为摄食浮游植物的浮游动物,它们与浮游植物一起为其他的海洋动物(如虾、蟹、海鸥、牡蛎等)提供了食料。

远洋带指水深在200米以上的远洋海区。海洋表层光照充足,水温较高,生活着很多小型的、单细胞的浮游藻类和浮游动物,许多深海鱼类都生活在这一带。随着深度的增加,光照减弱,水压加大,生产者不能生存,消费者依靠大量碎屑食物和上层生物为生,多为肉食者。尽管生物种类和个体数量都很少,但在万米深的海底仍有动物生存。

生物多样性及其保护

生物多样性的含义

在生物进化的过程中,物种和物种之间、物种和无机环境之间共同进化,导致了生物多样性的形成。生物多样性指的是一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律结合所构成的稳定的生态综合体。它是生物、生物与环境形成的生态复合体及其相关的各种生态过程的总和。

生物的多样性由三个方面组成:动物、植物、微生物的物种多样性,物种遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中,物种的多样性是生物多样性的关键,指的是地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度,它既体现了生物之间及其与环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性;遗传多样性是指地球上的生物所携带的各种遗传信息的总和;生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性,包括生态环境的多样性、生物群落和生态过程的多样性等多个方面。

生物多样性的价值

生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。我们的衣、食、住、行及物质文化生活的许多方面都与生物多样性密切相关。

直接价值

生物多样性的直接价值是指人们直接获取和使用生物资源所形成的价值,包括消费使用价值和生产使用价值。生物多样性为我们提供了蔬菜、水果、肉类、毛皮、纤维、木材、药材和多种工业原料。

间接价值

生物多样性的间接价值虽不能用经济指标来衡量,但它的价值可能大大超过直接价值。如生物多样性在保持土壤肥力、保证水质、调节气候以及在稳定大气层成分、维持地球表面温度、调控地表沉积层氧化还原电位等方面的发挥着重要作用。

其他价值

生物多样性还有着其他方面的价值。如保护野生动植物资源,以尽可能多的基因可以为农作物或家禽、家畜的育种提供更多的选择机会,这是它的选择价值;有些物种,尽管其本身的直接价值很有限,但它的存在能为该地区人民带来某种荣誉感或心理上的满足,如大熊猫,这是它的存在价值。

生物多样性的保护

生物多样性保护是一项系统工程,需要各方面的努力。其基本的保护措施有两种:就地保护和迁地保护。就地保护是在野生动植物的原产地对物种实施有效保护;迁地保护是通过将野生动植物从原产地迁移到条件良好的其他环境中进行有效保护的一种方式。

在大多数情况下,就地保护是保护生物多样性的最根本的途径。但随着自然界环境状况的日益恶化,对于一些濒危物种来说,如果其野生种群数量太少,或适合其生存的自然栖息地已被严重破坏,则迁地保护将成为保存这些物种的重要手段。除此之外,离体保护也是一种重要的保护手段,它利用低温等现代技术对一些生物进行长期储存加以保护。

我国实施生物多样性保护的重要职能部门有国务院环境保护委员会、国家环保总局、国家林业局、农业部、建设部、国家海洋局等部门。这些机构部门在履行《生物多样性公约》、开展野生动植物的就地保护方面发挥着主导作用。

此外,一些民间自然保护团体,如中国生物多样性基金会、中国野生动物保护协会、自然之友等,在开展生物多样性的宣传教育、科学普及和协助政府有关职能部门开展生物多样性的保护方面发挥了重要的作用。 vf7qyxxXY1CP1lrBXNDwlc+sQMhTbezKnX4qzMbD9vjeCRNlnUco1/BAiSq9Ym1e

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