沙漠生态系统

沙漠植被
• 荒漠中的生产者首先是高等绿色植物。荒 漠高等绿色植物区系组成超过91科，起优 势作用的主要是藜科、蒺藜科、菊科、仙 人掌科、龙舌兰科、蓼科、柽柳科、麻黄 科、禾本科、十字花科、大戟科、百合科、 桃金娘科、百岁兰科、石竹科等。荒漠植 物种类虽贫乏，但是仅中国荒漠植被中的 植物种也可达到420种以上。
沙漠植物
• 因供水量少而具有一系列超旱生的生态学特性。这种特性 首先表现在同化器官上，有些植物的叶面角质层加厚，气 孔密度小而下陷，以减少蒸腾作用，如桉属、沙冬青属等。 有些植物叶面具有密的绒毛也可减少蒸腾作用，如蒿属、 滨藜属等。有些植物叶面积大大缩小，有的变成细棒状， 如驼绒藜属、裸果木属、沙拐枣属、猪毛菜属等。有些植 物近乎无叶，而以绿色枝条或茎干营光合作用，如麻黄属、 梭梭属、大戟属等。有些植物以落叶度过干旱高温季节， 如树榄属、麻风树属等。利用夏季半休眠、冬季脱落枝条 末梢度过旱热夏季和严寒冬季的植物有梭梭属、猪毛菜属 等的一些种。亚洲中部的高山、高原，因高寒风大加剧了 干旱，一些荒漠植物于冬季落枝特别显著，形成垫状小半 灌木，如亚菊属、棘豆属、驼绒藜属、蒿属的一些种。在 降水季节分配极不均匀的荒漠中，往往有很长的无雨期。
• 再一类是躲旱动物，它们在白天高温时躲在荫蔽处或洞穴 中，不活动，尽量减少水分消耗，夜晚出来啃食多汁植物 或捕食其他动物而获得水分。这主要是许多昆虫、蛇类、 蜥蜴类、荒漠猫头鹰和许多肉食动物。其中蛇类还能用皮 肤吸收夜间空气中的水汽以补充水分。荒漠中太阳辐射强， 夏季白天气温高。所以许多哺乳动物、鸟类、爬行类均是 浅色，以利wenku.baidu.com反射阳光，少吸收热量。最突出的是西南亚、 非洲的羚，在夏季毛色变成白色，有助于反射阳光。荒漠 动物有自动调节种群密度的能力。如荒漠云雀经常保持 4～7平方公里只有一对。在荒漠中，昆虫常是食物链中的 初级消费者。首先是啃食植物的昆虫，在亚洲中部、中亚 到撒哈拉主要是蝗虫。北美荒漠的昆虫主要是甲虫，有时 达到每公顷3000个。而蚁类、蜂类在各大洲荒漠中均有。
• 矮乔木荒漠植被 • 以超旱生矮乔木占优势，矮乔木高3～5米，有矮到1米的， 均具主干。主要适应于地中海生物气候类型和盐化红色沙 质土壤、卵石土壤、碎石质土壤。它分布于西南亚、撒哈 拉南部、北美西南、南美东部、澳大利亚南部和非洲南部 卡拉哈里。常绿矮乔木荒漠植被分布广泛，以含羞草科金 合欢属和桃金娘科桉属的一些种占优势。肉质矮乔木荒漠 植被主要分布在北美洲的索诺拉。肉质矮乔木以多汁液的 茎干和叶营光合作用，以仙人掌科和龙杏兰科的一些种为 主。也有落叶矮乔木荒漠植被，由牧豆树、腺荚豆等属的 一些种组成。矮乔木荒漠植被中总会混生着各种超旱生灌 木，而且在雨后经常出现繁茂的短生植物层群（层片）。 这类植被生物量高，有可能开发成为生物能源基地。
• 无论是春季的或冬季的短生植物，均是利用降雨或融雪后土壤中较多 的含水量迅速生长发育，在短时期内（有的只要1～2个月）完成当年 的生长发育周期，它们主要是禾本科、莎草科、十字花科、蝶形花科、 百合科、伞形科的一些种，种类相当丰富。一些生长在盐化土壤上的 植物，叶、茎肉质化而含盐，如假木贼属、猪毛菜属、滨藜属的一些 种，而红砂属植物的叶子甚至能泌盐。有些肉质植物的气孔密度低， 夜间吸收二氧化碳并将其固定成苹果酸，白天再分解苹果酸释放CO+ 用于光合作用。荒漠中也有苔藓、地衣，在缺水时能干缩成蜡叶标本 状。一旦遇水很快就恢复生机。荒漠中许多植物靠种子繁殖，而有些 植物如红砂属、假木贼属、霸王属的一些种，其茎干可从上到下分裂 成几个部分，然后各部分形成独立的植株。 • 荒漠草簇 见于沙丘上。多年生草簇是固定流沙的先锋植物。澳大利 亚沙漠中有 Triodia basedowii草簇，为常绿植物而叶硬成刺状。从准 噶尔盆地到撒哈拉，沙漠中也有荒漠草簇，以三芒草为主，为冬枯植 物。
• 小半灌木荒漠植被 • 以超旱生小半灌木占优势，小半灌木丛生，高10～100厘 米，有落枝特性。适应于地中海及准噶尔、哈萨克斯坦生 物气候类型，也见于亚洲中部生物气候类型。土壤为壤质、 沙质、砾质或沙丘沙，多盐化而含石膏，也有不盐化的。 主要由菊科、藜科植物组成。在冬季或春季土壤水分较好 的地区会出现较繁茂的短生植物层群。这类植被的生产量 鲜重为 300～4800千克/公顷· 年。所以是重要的放牧场。 • 垫形小半灌木荒漠植被 • 以超旱生耐寒垫形小半灌木占优势。它适应于高寒的亚洲 中部生物气候类型，土壤盐化，为壤质、沙质、砾质或碎 石质。分布于亚洲中部高山、高原上。它主要由亚菊、驼 绒藜、棘豆等属的一些种所组成。
• 矮半乔木荒漠植被 • 以超旱生矮半乔木占优势，矮半乔木具主干，高 2～4米，可以低到1米，有落枝特性。主要适应 于准噶尔、哈萨克斯坦、地中海生物气候类型。 土壤为壤质、沙质、砾质、沙丘沙，多盐化，也 有不盐化的。它主要由梭梭、黄芪等属的一些种 所组成。在冬季或春季有较繁茂的短生植物层群 出现。这类植被生产量较高,鲜重270～3870千克/ 公顷· 年。可做放牧场和薪炭基地。但是沙丘植被 一旦遭破坏，会引起流沙。
非生物因素
• 最重要的是气候因素和土壤因素。荒漠生态系统中云量 少，可接受更多的太阳辐射，所以能量比较充足，但具体 数量因各荒漠区所处纬度而异。低纬度（如纬度10°～ 20°）荒漠区，夏季日照一天12～14小时，冬季日照一 天11小时上下；中纬度（如纬度40°）荒漠区，夏季日照 一天15小时，冬季日照一天不到10小时。所以前者太阳辐 射量高达160～200千卡/平方厘米· 年，后者为130～150千 卡/平方厘米· 年。前者夏季7月（南半球1月）平均温度高 到30～35℃，绝对最高温度46～57℃，冬季1月（南半球 7月）平均温度也在3～24℃，绝对最低温度0～-5℃（表1、 2）。极端干旱是荒漠生态系统气候最重要的特点之一。 年降水量一般为50～150毫米，也有少到20毫米以下的， 最多的也不过200～300毫米（表1、2）。荒漠中经常有5 米/秒的大风。非洲撒哈拉有热旱风，一年有20～90天。 荒漠的风是引起风蚀的破坏力量。
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漠生态系统简介
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漠动物
漠植被
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生物因素
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简介
• 荒漠研究受到重视的原因很多：许多古老文明发祥于现今的荒漠地区； 今日许多荒漠是石油、天然气以及其他矿物的丰富产地；人口的增加 也促使人们考虑开发荒漠的可能性。而多年来的过分放牧和采伐薪木 已使许多半干旱地区呈现荒漠景观，这更引起生态学家的关注。 • 荒漠的存在决定于地区的水分平衡。降雨是地区补水的主要来源，而 水的蒸发则随地区气温而变，因而世界上大部分荒漠在亚热带燥热缺 雨地区。土质多孔隙导致水分漏失，也可造成土壤性荒漠，这常见于 火山区。纯沙质的荒漠实际上只占世界荒漠的一小部分。两极冰雪覆 盖地区及冻原，也是空气湿度低而植被稀少或缺如，但习惯上不归荒 漠范围（见冻原生态）。 • 一般说，植物与植物间的联系不如植物与其自然环境的联系密切。荒 漠的单位面积生物生产量极低，土壤中有机物质积累极少；地面特别 易于板结，更妨碍了土壤对偶降的少量雨水的吸收。荒漠地区只有少 量耐旱动物，一部分昼伏地下夜出活动。
• 矮乔木荒漠植被 • 以超旱生矮乔木占优势，矮乔木高3～5米，有矮到1米的， 均具主干。主要适应于地中海生物气候类型和盐化红色沙 质土壤、卵石土壤、碎石质土壤。它分布于西南亚、撒哈 拉南部、北美西南、南美东部、澳大利亚南部和非洲南部 卡拉哈里。常绿矮乔木荒漠植被分布广泛，以含羞草科金 合欢属和桃金娘科桉属的一些种占优势。肉质矮乔木荒漠 植被主要分布在北美洲的索诺拉。肉质矮乔木以多汁液的 茎干和叶营光合作用，以仙人掌科和龙杏兰科的一些种为 主。也有落叶矮乔木荒漠植被，由牧豆树、腺荚豆等属的 一些种组成。矮乔木荒漠植被中总会混生着各种超旱生灌 木，而且在雨后经常出现繁茂的短生植物层群（层片）。 这类植被生物量高，有可能开发成为生物能源基地。
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对荒漠生物、土壤而言，重要的是水、热条件组合的季节动态。根据水、热 条件季节变化结合生物活动的季节节律，可将世界荒漠气候分为4大生物气候 类型。每一生物气候类型下发育有相应的土壤类型。①地中海荒漠生物气候 类型：夏季干旱高温，生物活动受到抑制，植物有夏季休眠现象；冬季不太 寒冷而有降水，有利于生物活动，大量发育着短生植物。分布在中亚、西南 亚、北撒哈拉、南澳、北美大盆地、索诺拉。土壤为红色荒漠土。由于气温 高，夏季干旱而高温，土壤中有碳酸钙、石膏和盐的积聚。冬季多降水，温 度不太低，土壤中二氧化硅、三氧化二铝和氧化锰有所积聚，甚至会在地面 下40～180 厘米处形成胶结层。②亚洲中部温带夏雨荒漠生物气候类型：冬 季严寒少降水，春季干旱，夏季高温有降水，植物生长发育在夏季后期才开 始，延长到秋季，冬季休眠。分布在亚洲中部、南撒哈拉、北澳、南美东部、 北美奇瓦瓦。土壤有荒漠灰钙土、灰棕荒漠土和棕色荒漠土，还有高山荒漠 土。土壤有机质含量0.3～1%。除黄土状母质下有砾石层的土壤外，各类土壤 均有盐化现象，通体有碳酸钙积聚，而且在不同的深度可有石膏积聚。在冷 温气候下土壤有碱化现象。而棕色荒漠土呈棕红色，地表有黑色砾幕，石膏 积聚量高达1～30%，底土甚至会有盐盘。③准噶尔、哈萨克斯坦荒漠生物气 候类型：一年中各季节降水较均匀，气温较低，夏季高温，冬季严寒，植物 有夏季休眠现象，春季有短生植物发育。它分布在准噶尔、哈萨克斯坦、北 美莫哈维。土壤主要为棕钙土、灰钙土，无盐化现象，有机质含量1～2%， 碳酸钙积聚在30厘米以下，土体含有石豪。④雾带荒漠生物气候类型：降水 靠冬春雾凝结成露水，渗入土壤中供植物吸收，同时植物也可以直接从雾吸 收一些水分，它分布在南非纳米布、南美阿塔卡马。土壤比较特别，土壤表 层即有钙积层，而且盐化。各类生物气候类型区域均有沙丘，包括新月形流 动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙丘高度可以从几米到几十 米，甚至超过100米（如在塔克拉玛干和阿拉伯沙漠中）。
沙漠动物
• 荒漠中动物区系比较贫乏，但脊椎动物、无脊椎动物均有。如中亚卡 拉库姆、列别切克保护区内，脊椎动物有200种，其中哺乳类29种， 爬行类23种，鸟类超过140种，无脊椎动物超过1000种。 • 在荒漠生态条件中，对动物的主要限制因子也是极端干旱和高温。因 此，动物要具备抗旱的能力，要能保持水分收支平衡。而高温更使得 动物要具备防止水分丢失的适应能力。首先是耐旱动物。它们不饮水， 只靠所采食的植物体或种子所含水分而生存，如鼠类、蜥蜴、蚁类等。 它们有节水的生理机制。如沙鼠能浓缩尿，尿的含盐最可高达23%， 粪便极干燥。其次是抗旱动物，它们能够一次饮水（甚至饮含盐量 0.1%左右的咸水）后忍耐3～5天以至 7天不饮水而正常生活。它们一 方面具有长途跋涉（如骆驼）和奔跑（如羚羊类）的能力，并靠灵敏 的嗅觉闻到远处水源飘来的水汽而去寻找水源。另一方面它们具有储 藏和节约水分消耗的能力。如骆驼能在驼峰内储存大量脂肪，在缺水 时分解脂肪可得到水分。同时它们的鼻腔孔道曲折而长，呼吸出来的 水汽能凝结成水再被吸收。
• 许多植物的叶以至茎干肥大而能储水，一遇降雨就大量吸 收水分，储存在肉质叶和茎干中，以备干旱期使用，如仙 人掌科、大戟科、龙舌兰科、番杏科的一些种。荒漠土壤 中含水量经常低到1～3%，迫使植物根系具有耐旱、逐水 的特性。许多植物根系的深度、幅度比地上部分的高度、 幅度大几倍至几十倍，如白梭梭、羽状三芒草。羽状三芒 草的根系还具有坚固的沙套，因而遇风蚀而致根系露出沙 层后不会很快旱死。荒漠中有些沙丘上的沙拐枣、三芒草 的根系，为了追随吸取沙层水分而沿坡背方向生长。还有 许多植物具有两层根系，如Retama raetama在表土中有 一层根系，可利用降雨渗入土壤表层的水分，在30～120 厘米处又有一层根系，可在干旱期利用土壤深层保存下来 的水分。短生植物（一年生）和类短生植物（多年生）都 是草本植物，形态、结构上无旱生特征，但属典型的避旱 植物。