书城科普读物科学新知丛书-拯救生物多样性
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第7章 复杂的生态系统(2)

骆驼刺地上部分的形态骆驼刺地上部分与地下部分的比较

刺叶、草麻黄和骆驼刺等植物,用减少叶片面积、增加根系数量的方法,虽然能巧妙地适应沙漠干旱环境,但它们如果生长在流沙附近,就有被埋没的危险。但有些植物却不怕流沙移动,例如沙鞭,根状茎长达2~3米,当地上部分被流沙埋没时,根状茎上的不定芽很快在流沙滚动的前方钻出沙外,继续生长发育,而且这个过程能够反复进行,保证了植株免遭流沙埋死。

沙漠中还有很多植物具有根套。根套是一层由粘在一起的沙粒形成的囊套。根系外表有根套包被,就能免受热沙粒灼伤和流沙的擦伤。例如三芒草根上就有发达的根套。

沙鞭三芒草根上的根套

在北美大沙漠中,有一类肉质多浆植物——仙人掌类,它们不但叶片退化成刺,根系特别发达,而且茎内还有储水组织。遇到沙漠中降雨,根系就大量吸收水分,并把水分储存在茎内储水组织中,等到干旱季节,再慢慢供应身体的需要,茎也因此变得肉质多浆。北美沙漠中的仙人掌类,形态各种各样,有的长成大乔木,株高有15~20米,体内能储2吨以上的水分。

仙人掌类植物短命菊

在沙漠中还有一类短生植物,它们用逃避干旱的方式适应沙漠生活。这类植物大多利用沙漠春季降雨后的时机,迅速萌芽生长,开花结实,等到炎热夏天来临时,它们早已留下种子,完成了生命周期,整个生命只有几个星期,例如短命菊。

动物群落(消费者)沙漠由于植被稀疏,动物缺乏必需的食物,因此,沙漠动物无论在种类组成或个体数量上都是非常贫乏的。只有在地下水露出、草木丛生的地方,才能成为动物聚居处所。在绵亘无垠的大沙漠中,通常只有接近山麓或有植物的地方,才有动物栖息。尽管如此,沙漠中也有昆虫、蜘蛛、蝎子、蛙、蜥蜴、蛇、龟、鸟和兽类的分布。

大多数沙漠动物具有穴居、夏眠、疾走和昼伏夜出的生活习性。

穴居,在沙漠动物中非常普遍,如昆虫、爬行类、啮齿类和某些大型哺乳类,由于白天炎热干燥,湿度太低,影响它们的觅食活动,所以都躲在地下洞内,至日落才出来活动,甚至一种叫更格卢鼠的啮齿类,在白天还要特意把洞口封住,以保持洞内适宜的温度和湿度。

有些动物具有很高的挖洞技能。例如一种叫耳郭狐的狐狸,常在沙丘的脚下挖洞为巢,它挖洞的技术很高明,挖得既快又好,往往在几秒钟之内,就能挖好一个洞钻了进去,好像潜水那么容易。

耳郭狐

沙漠中的鸟类虽然不能在地下挖洞穴居,但北美沙漠中的一种啄木鸟,却会在仙人掌粗大的肉质茎上啄洞,等到洞内变干后,那里就成了它很好的巢穴。有的猫头鹰常常利用啄木鸟废弃的旧巢安家。

许多沙漠动物如各种节肢动物、爬行类、啮齿类等,都有夏眠习性,当沙漠中酷热酷旱来临、食物匮乏时,便纷纷钻入地下或在自己原来的洞穴中进行夏眠,时间可长达数月之久。

由于沙漠的环境恶劣,动物个体稀少,因此,捕食者和被捕食者,在世世代代的沙漠生活中,都逐渐形成了疾走的习性。例如上面提到的耳郭狐,行动敏捷,跑动的时候能跳1-2米高,速度很快,连猎狗也很难追上它。栖息在我国沙漠中的跳鼠,体长仅13~14厘米,后肢特长,跳鼠足底有硬毛垫,适于在沙漠中迅速跳跃,一跃就是2米,可以说是跳跃如飞。不仅如此,跳鼠还能用自己的尾巴做舵,在空中临时改变方向,有时甚至能使身体转动90°,使狐、狼对它无可奈何。

在众多的大型沙漠动物中,野骆驼是最能适应沙漠生活的动物。世界上的野骆驼有两种——亚洲双峰驼和西亚、非洲的单峰驼。野生的亚洲双峰驼,直至1878年才被科学界发现,数量稀少。目前,各国已将它列为重点保护对象,数量已有回升趋势,有人估计,约有8000头。中国的野生双峰驼主要分布在塔克拉玛干沙漠的东部、东疆及甘肃和内蒙古交界地区。1959年3月和1979年11月,内蒙古吉格德查汗公社狩猎队、中国科学院罗布泊科学考察队,都曾先后分别在内蒙古沙漠地区和罗布泊发现过小群野骆驼(双峰驼),并捕获到几头小驼(有的捕到后又放生了)。野骆驼和家骆驼不完全一样,它的肉峰矮小,腿细长,体毛又厚又短,体型矫健,善于奔跑,时速可达30千米。为了找到足够的食料,野骆驼常于夜间十几头结成小群,作长距离奔驰;如果是季节性迁移,则常常连续奔驰数百千米。野骆驼具有特殊的耐渴本领,可以在许多天里不饮水,而且它又有软垫般的脚掌,鼻孔柔软,可以关闭,体力又大,所以在茫茫沙海之中,不论怎样干旱酷热和大风沙,它都能适应。

盐碱土荒漠生态系统

这种荒漠生态系统主要分布在内陆气候干燥、地形低洼的地方,或是海岸海潮可以到达的地方。这些地方的土壤中积累了大量氯化钠或碳酸钠,植物不能密生,形成稀疏分布。这是由于土壤因素形成的荒漠生态系统。

盐碱土荒漠中的植物,大多是盐生植物,如柽柳、胡杨、盐角草、艾蒿等。

几种常见的盐生植物

冻荒漠生态系统

冻荒漠分布在极地、高原和高山上。这些地带的温度都很低,没有春季和秋季,全年大部分时间是冬季。例如帕米尔高原的冻荒漠(在海拔3000~4000米之间),年降雨量平均58毫米,但有些年份仅21毫米。年平均气温是-1℃,冬季的温度低至-46.7℃,夏季的温度是30℃,但也可能降到0℃以下。在这种条件下,大部分地区没有生物存在,少数地方有若干耐寒耐旱性强的植物疏散生长,它们都贴近地面,成垫形或莲座形,这不仅是因为地面温度较高,而且也可以少受风害。

湿地生态系统

湿地是具有多功能的生态系统,是自然界最富生物多样性的景观之一,它拥有丰富的野生动植物资源,既是陆地上的天然蓄水库,在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染等方面起着极其重要的作用,又是众多野生动植物、特别是珍稀水禽的繁殖和越冬的场所。

全世界的湿地大约有6亿公顷,广泛分布在世界各地。湿地生态系统包含许多不同的类型,主要有湖泊、河流、沼泽、泥炭地、海岸滩涂、水田、水库和池塘等。

湖泊生态系统

湖泊是地面上长期存水的洼地,湖泊的水流很慢,属于静水系统,湖水更换率一般为几十年直至上百年。

温带平原丘陵地区的湖泊,常有一个低浅的沿岸带,沿岸带往里就是湖泊的深水区。

沿岸带

在沿岸带内,湖水较浅,阳光较强,氧气充足,温度又高,营养物质丰富,因此聚集着大量的动植物。其中水生绿色维管植物(被子植物和蕨类植物)和浮游植物(藻类)等生产者尤为繁盛。这些植物由湖岸向湖心方向深入,呈同心圆状分布,自外往里形成了湿生植物带、挺水植物带、浮水植物带和沉水植物带。

灯心草东方香蒲

湿生植物带:短期积水或地面泥泞。生长各种湿生植物,主要有苔草、蒿草、莎草、看麦娘、稗、灯心草、毛莨、小二仙草等属的湿生种类。这类植物由于体内没有通气组织或通气组织不发达,根毛又少,因而只能适应地面泥泞或短期积水的环境,不能忍受长期积水或干旱。

挺水植物带:长期积水。生长各种挺水植物,主要有芦苇、东方香蒲、藨草、茭白等属植物。挺水植物的根深扎于水底淤泥之中,根、茎、叶中有非常发达的通气组织,因此根和茎的下部可以长期生活在水中,只有茎的上部和叶挺出水面之上,形成郁闭的高草层次。在挺水植物带中,有着大量的浮游植物和浮游动物。

浮水植物带:随着水深的增加,挺水植物逐渐被浮水植物所代替。浮水植物是叶片飘浮在水面的水生植物,主要有雨久花、莲、莕菜、菱角、浮萍、莼菜、萍逢草等属植物。它们当中,有些种类的植物体完全飘浮,有些种类的根着生在水底淤泥中。浮水植物体内都有完善的通气组织。

雨久花金鱼藻

沉水植物带:再往深处,分布着各种沉水植物,主要有金鱼藻、黑藻、狐尾藻、苦草等属植物。沉水植物的整个植物体沉没于水下,与大气完全隔绝,它们有的有根,根着生在水底淤泥中;有的根已退化或消失,但体内都有通气组织。

深水区

湖泊的深水区按光照强度和氧气含量分为表水层和深水层两个层次。

表水层:光照充足,温度高,浮游植物占优势,包括硅藻、绿藻、蓝藻、双鞭甲藻等,光合作用十分旺盛。

表水层中氧气含量高,因而吸引了许多浮游动物来到这里,如各种原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。而浮游植物和浮游动物又为各种鱼类提供了丰富的饵料,所以有多种鱼类在表水层中生活。

深水层:因为光线微弱,不能满足绿色植物光合作用的需要,所以深水层中主要分布着各种水生动物和嫌气性细菌。其中,水生动物有鱼、虾、蚌、线虫和昆虫的幼虫等,它们以各种浮游动物为食饵(湖水中全部动物包括浮游动物在内,都属于消费者)。

深水层中的嫌气性细菌,是湖泊生态系统中的还原者,它们分解沉落下来的有机残体和动植物遗体,所产生的无机物质,有一部分再度为藻类(浮游植物)利用。因此,表水层和深水层之间存在着复杂的营养关系。

湖泊生态系统的营养结构1大型植物;2浮游植物;3浮游动物;4草食性鱼;5虾等;6以浮游生物为食的鱼;7肉食性鱼;8动物遗体;9水中微生物;10轮虫等;11河蚌、线虫等世界各地的湖泊,由于其中的生产者、消费者的种类常不相同,因此,湖泊生态系统多种多样。

沼泽生态系统——生机盎然

在湿地生态系统中,沼泽是一种土壤过湿、积水或有浅水层并常有泥炭的类型。沼泽分布于世界各地,从赤道到极地,到处都有。因为它的存在决定于地表条件,所以不能形成单独的植物带,而是分散在各个地带之中,但以针叶林带、森林苔原带和苔原带中分布最广。

世界上的沼泽生态系统,可以区分为木本沼泽、草本沼泽和苔藓沼泽三大类。其中,草本沼泽是沼泽的主体,面积最大,类型最多。沼泽生态系统的多样性也是丰富多彩的。

生境特点

沼泽生态系统生境的最突出特点是过湿和多水。不仅土壤过湿,而且有浅水覆盖,甚至土壤下方还有一个经常存在的水层。下面以我国东北地区的乌拉苔草沼泽生态系统为例,进一步说明沼泽的生境特点。