森林生態(tài)系統(tǒng)的主要類型、特點和生產(chǎn)力(一)
一、熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)
1、熱帶雨林分布
熱帶雨林(tropical rain forest)分布在赤道南北的熱帶界線內(nèi),是目前地球上面積最大,對人類生存環(huán)境影響最大的森林生態(tài)系統(tǒng)。早在20世紀70年代,Lieth(1972)估算,熱帶雨林面積近1700萬km2,約占地球上現(xiàn)存森林面積的一半。常分為三個區(qū)域:南美洲的亞馬孫盆地;非洲熱帶雨林區(qū),和印度-馬來亞熱帶雨林區(qū),往北可延至我國西雙版納和海南島。
熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)氣候的主要特征是全年溫度高而溫差小,雨量充沛而均勻。熱帶平地年均溫在20~28℃之間。不同地點的平均溫度變化非常小。在赤道附近最熱,最冷月平均差小于5℃,離赤道越遠溫度差加大,最大也很少超過13℃。各地年降水量最少有2000mm,多的可達10000mm,但不同地區(qū)的水分總量和季節(jié)分配有較大差異。但總的來說全年降水分布均勻。相對濕度很高,有的可達90%以上。
美洲雨林的面積最大。主要分布于亞馬孫河流域。向西擴展到安第斯山的低麓,向東止于圭亞那,向南達玻利維亞和巴拉圭,向北則到墨西哥南部及安的列斯群島。這里豆科植物是優(yōu)勢科,藤本植物和附生植物特別多,鳳梨科、仙人掌科、天南星科和棕櫚科等植物也很多。經(jīng)濟作物有可可樹、椰子屬和三葉橡膠等均原產(chǎn)于這里。王蓮(Victoria regia)葉子的直徑可達1.5m,是這里特有植物。
非洲雨林區(qū)面積不大,主要分布在剛果盆地。在赤道以北可達幾內(nèi)亞灣沿岸,在赤道以南分布到馬達加斯加島的東岸及其他島嶼,這里有大量的特有種。還有引人注目的棕櫚(Raphia vinifera)、油椰子(Elaeis guineenis)等??Х葘偃澜?5種,非洲有20種。在西非卻以科為主,也有一定數(shù)量的豆科植物。總的看來,非洲雨林種類較為貧乏。
印度-馬來雨林區(qū)包括亞洲和大洋洲熱帶雨林。但是大洋洲的雨林面積并不大,在東亞有大面積的雨林。亞洲雨林主要分布在菲律賓群島、馬來半島、中南半島的東西兩岸,斯里蘭卡南部以及中國的南部。這里林區(qū)是以龍腦香科(Dipterocarpaceae)為優(yōu)勢。還有高大的木本真蕨八字桫欏屬(Alsophila)、桫欏屬(Caythea)、白藤屬(Calamus)和蘭科植物等。
2、熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)特點
(1)物種組成極為豐富。熱帶雨林絕大部分是木本植物,物種極為豐富,高等植物有45000種以上。層次復雜,簡化為喬木、灌木和草本三個層次。但因群落種類復雜,所占空間較大,故又可分為三個亞層。所以,整個雨林群落一般可分為5~8層。
喬木高大挺直、有板狀根和莖花現(xiàn)象。板狀根(plank buttresses root),它由地面粗大側根發(fā)育而來,常是扁平的三角形的根,每一樹干有3~5條,多的可有10條。高度可達地面上9m,顯得壯觀。莖花現(xiàn)象(cauliflory),是指直接在無葉的木質(zhì)莖上開花、結果。具有這種莖花現(xiàn)象的植物在雨林中約有1000種,可可樹(Theobroma cocao)就是其中之一。
熱帶森林中具有大量藤本植物和附生植物是其結構上的特色。木質(zhì)藤本植物形狀多樣,長度驚人,10m,數(shù)十米,而有藤(Calamus)可達300m。穿插于樹冠之間,把樹冠緊緊地聯(lián)系起來。小而細的草質(zhì)藤本植物都生長在林下,獨成一局。附生植物,除了苔鮮、地衣、藻類外,還有大量的有花植物,如蘭科、鳳梨科、蘿摩科等,常附生于樹干或樹枝上,形成“空中花籃”獨特景觀。
(2)能量流動和物質(zhì)循環(huán)等生態(tài)過程速率都很高、生產(chǎn)力也特別高,與之相伴的呼吸消耗量也很大。據(jù)研究,每年有機物質(zhì)的增長量為100000~200000kg/hm2,地面枯枝落葉等干物質(zhì)的年積累量可達11550kg/hm2。由于熱帶物質(zhì)循環(huán)特點,分解后的礦質(zhì)元素可很快被植物再吸收,所以土壤中元素的積累相對為少。
(3)與植物根共生的真菌發(fā)揮了作用。這些真菌與根共生成真菌菌根,能夠消化有機物質(zhì)并且從土壤中吸收營養(yǎng)元素送到根系中。熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中菌根在物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮了積極作用,這一狀況表明雨林生態(tài)系統(tǒng)中是依靠了菌根中真菌直接把營養(yǎng)物質(zhì)送入植物的直接循環(huán),而不是靠礦質(zhì)土壤。
3、中國熱帶雨林
主要分布在臺灣、海南、云南等省。以云南西雙版納和海南島最為典型。主要喬木樹種是:??频囊娧夂恚ˋntiaris toxicaris)、大青樹(Ficus altissima),楝科的麻楝樹(Chukrasia tabularis)、臭楝(Dysoxylum proceram),遠志科的暹羅葉樹(Xantho-phyllum siamense)、無患子科的番龍眼(Pometia tomentosa)以及番茄枝科、榆科和棕櫚科植物,海南島可見到青皮(Vatica astrotricha)林,在西雙版納可見到望天樹(Parashorea chineses)林。
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二、常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)
常綠闊葉林(evergreen broad-leaved forest),又稱樟葉林(Laurilignosa)生態(tài)系統(tǒng),主要處于歐亞大陸東岸北緯22°~40°之間。此外非洲東南部美國東南部:大西洋中的加那利群島等地也有少量分布。中國的常綠闊葉林是世界上分布面積最大,發(fā)育最好的林子。
常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)處于明顯的亞熱帶季風氣候區(qū)。夏季炎熱而多雨,冬季稍寒冷,春秋溫和,四季分明。年平均氣溫16~18℃,最熱月平均溫度為24~27℃,最冷月平均為3~8℃,冬季有霜凍,年降水量1000~1500mm,冬季降水少,但無明顯干旱。
常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)終年常綠,物種甚為豐富,是由常綠雙子葉植物構成,較熱帶雨林簡單,喬木一般分為兩層,高度在16~20m左右,很少超出25m。藤本植物和附生植物仍可常見,主要是草質(zhì)和木質(zhì)小藤本。
常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)地上生物量和生產(chǎn)力僅次于熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng),居第二位。據(jù)報道,四川常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)中大頭茶(gordonia axillaris)地上生物量為150~176t/hm2,凈初級生產(chǎn)量為10t/hm2左右。其中90%以上為地上部分。
中國常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)的分布是從秦嶺、淮河以南到廣東、廣西中部的廣大地區(qū)植物群落是由殼斗科、樟科、山茶科等種類所組成。樹木葉片以小型為主,且常與光線照射方向垂直,故又稱為照葉林。這些基本成分也是區(qū)別于其他森林系統(tǒng)的重要標志。殼斗科中主要有青岡屬(Cyclobalanopsis)、石櫟屬(Lithocarpus)等的許多種類;樟科中主要是樟屬(Cinnemomum)、楠木屬(Phoebe)等的一些種類;山茶科中木荷屬(Schima)、山茶屬(Camellia)的一些種類;還有木蘭科中木蓮屬(manglietia)和含笑屬(michelia)等一些種類,但很少成為上層優(yōu)勢樹種。還有第三紀活化石植物構成的森林,如水杉(metasequoia glyptostroboides)林和禿杉(Taiwania flousiana)林等。種子植物有2674屬、14600種以上。
——摘自科學出版社·蔡曉明編著·《生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學》·第三篇 自然生態(tài)系統(tǒng)·第十四章 第二節(jié)