凍原生態(tài)系統(tǒng)課件

`凍原生態(tài)系統(tǒng)介紹

又稱苔原生態(tài)系統(tǒng)(polarecosystem)。是由極地平原和高山苔原的生物群落與其生存環(huán)境所組合成的綜合體。根據(jù)分布區(qū)域的不同,又分為極地(苔原)生態(tài)系統(tǒng)和高山(苔原)生態(tài)系統(tǒng)。主要特征是低溫、生物種類貧乏、生長期短、降水量少。全球苔原面積約800萬平方千米,約占陸地總面積的53％。苔原的生態(tài)環(huán)境甚為惡劣。氣候特點是寒冷,冬季漫長而嚴(yán)寒,夏季短而涼。年降水量不多,但降水次數(shù)多,水分蒸發(fā)弱,故空氣濕度大。苔原土壤在一定深度下都有永凍層,且分布廣。

凍原生態(tài)系統(tǒng)凍原的環(huán)境特點對生物來說，凍原的生態(tài)環(huán)境是十分嚴(yán)酷的。北極凍原氣候寒冷，年平均氣溫在0℃以下，冬季漫長而嚴(yán)寒，最低溫可達(dá)-70℃，有6個月不見太陽；夏季短暫而寒冷，整個晝夜都有太陽照射，最熱月平均氣溫才0°～10℃之間。植物生長期很短，大約兩個月左右。年降水量不多,在俄國歐洲部分為200～300毫米,亞洲東北部為100毫米左右，北美阿拉斯加為124.4毫米。降水次數(shù)多，氣溫低，蒸發(fā)弱，空氣相對濕度大。風(fēng)大，云多，更增加北極凍原氣候的嚴(yán)酷性。山地凍原的氣候與北極凍原相似，不同的是北極圈以外的山地全年均有白天黑夜之分，日溫差大，降水較多，日照強烈，紫外線較多。凍原土壤的永凍層是東原生態(tài)系統(tǒng)最為獨特的一個現(xiàn)象，所謂永凍層是指土層下面永久處于凍結(jié)狀態(tài)的巖土層，深度從幾米到幾百米，甚至達(dá)幾千米。永凍層的存在阻礙了地表水滲透，易引起土壤沼澤化。凍土層上部是冬凍夏融的活動層，厚度在粘質(zhì)土為0.7-1.2M，砂質(zhì)土1.2-1.6M。活動層對生物的活動和土壤的形成有重要的意義。植物的根系得到延伸，吸取營養(yǎng)物質(zhì)，動物在此挖掘洞穴，有機物得到積累和分解。凍原系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)在凍原生態(tài)系統(tǒng)中，植物從巖石和土壤中吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，一部分貯存在小灌木和多年生草本植物的身體中，特別是它們的根部，同時每年又以枯枝落葉的形式將大部分吸收的營養(yǎng)物質(zhì)歸還土壤,以此進(jìn)行生物小循環(huán)。由于凍原土壤溫度低、水分多、空氣狀況又不好，因此，厭氧性細(xì)菌的活動占絕對優(yōu)勢，而需氧性的固氮細(xì)菌與硝化細(xì)菌的活動卻受到限制；不僅氮素養(yǎng)分貧乏，而且有機質(zhì)的分解非常緩慢，或者分解不徹底，出現(xiàn)半泥炭化和泥炭化的有機物質(zhì)積累，大大延緩了元素周轉(zhuǎn)和生物循環(huán)。凋落物分解比率（凋落物總量／每年凋落物數(shù)量）在凍原為20～50，草原為1～1.5，泰加林為10～17?？梢妰鲈B(yǎng)分元素循環(huán)周期比草原和泰加林都長。北極保護(hù)區(qū)是一座寶藏，一些人想辦法保護(hù),另一些人要利用。北極國家野生動物保護(hù)區(qū)是由艾森豪威爾總統(tǒng)在1960年為保護(hù)而指定的。雖然環(huán)保人士們說這塊陸地應(yīng)該單獨留給住在那里的許多動物，包括北極熊，但另一些人仍然熱切地渴望使用它的石油財富。凍原的生態(tài)系統(tǒng)凍原的動植物植被特點

（1）植被組成簡單，植物種類數(shù)目通常為100~200種。沒有特殊的科，具有代表性的為石楠科，楊柳科，莎草科，禾本科，毛茛科，十字花科和薔薇科。多是灌木和草本，無喬本。苔蘚和地衣很發(fā)達(dá)，在一些地區(qū)可為優(yōu)勢種，故凍原又譯為苔原。（2）植物群落結(jié)構(gòu)簡單，可分為一至二層，最多三層。即小灌木和矮灌木層，草本層，蘚類和地衣層。（3）許多植物在嚴(yán)寒中營養(yǎng)器官不受損害，有的植物在雪下生長和開花。（4）凍原中通常為多多年生植物，沒有一年生植物，并且多數(shù)為常綠植物，它們在春季可以很快的進(jìn)行光合作用。

松毛翠分布于長白山高山苔原帶，并在歐洲、蘇聯(lián)和北美洲的北極高寒地區(qū)也有分布。長白山苔原帶與北極植物區(qū)系的聯(lián)系松毛翠就是一個重要的證據(jù)，因而該植物對植物地理區(qū)系的研究具有重要意義。松毛翠花雖小，然而花多且玲瓏可愛，隨著長白山旅游事業(yè)的開發(fā)，如果不注意保護(hù)，大量游客的踐踏在這分布狹小的地理區(qū)域有可能遭滅頂之災(zāi)?，F(xiàn)已定為國家三級保護(hù)植物。

松毛翠為常綠灌木，株高僅10～20厘米，外形極似草本植物，這是許多高海拔山頂植物生態(tài)適應(yīng)性的表現(xiàn)。其葉線形，長5～10毫米，螺旋形排列于小枝上?；▎我换蚨喽渖?。松毛翠苔原的動物于植物種類少，生態(tài)環(huán)境又十分嚴(yán)酷，凍原動物也十分貧乏，其中比較典型的種類有：北極狐、白熊、有蹄旅鼠、挪威旅鼠、鄂畢旅鼠、黃腹旅鼠、雪鸮、鐵爪鹀、毛腳、凍原雷鳥、柳雷鳥、賊鷗、雪兔，馴鹿麝牛，狼等。幾乎沒有爬行綱和兩棲綱，昆蟲種類也很少；但在夏季蚊、蠅比較多。因冬季嚴(yán)寒，大地雪封，土層凍結(jié)，只有一些動物在這里挖洞休眠和儲藏食物；絕大多數(shù)動物，特別是鳥類，在嚴(yán)寒到來之前即行季節(jié)遷徙，到凍原帶以外的地區(qū)，待第二年天暖再回來。

旅鼠是一種極普通、可愛的小動物，常年居住在北極，體形橢圓，四肢短小，比普通老鼠要小一些，最大可長到15厘米，尾巴粗短，耳朵很小，兩眼閃著膽怯的光芒，但當(dāng)被逼得走投無路時，它也會勃然大怒，奮力反擊。愛斯基摩人稱其為來自天空的動物，而斯堪的納維亞的農(nóng)民則直接稱之為“天鼠”。這是因為，在特定的年頭，它們的數(shù)量會大增，就像是天兵天將，突然而至似的。旅鼠雖為哺乳動物，但其繁殖能力是很強的。在北極的3月份，當(dāng)北極狐為求偶而發(fā)出的粗啞尖叫聲打破了寧靜的苔原帶時，旅鼠早已產(chǎn)下了第一窩仔，并在雪下忙于撫養(yǎng)其新生的子女。趕上好年頭，一只母旅鼠一年可生產(chǎn)6～7窩，新生的小旅鼠出生后30天便可交配（最高的記錄是出生后14天便可交配），經(jīng)20天的妊娠期，即可生下一窩小旅鼠，每窩可生11個，據(jù)此速度，一只母鼠一年可生成千上萬只后代，確實令人驚嘆不已！

冰原上旅鼠

實際上，北極野兔并不僅僅分布于北極，在美洲北部和北歐也有很多，只不過名稱不一，有的地方叫山兔或藍(lán)免，也有的地方，例如北美洲，則叫雪鞋兔，因為在北美洲這種兔子不僅膀子很大，而且下面還長有長毛，這樣有助于減少壓強，即使在雪地上奔跑也不大容易陷下去。這種兔子有一個共同的特點，或叫生存絕招，即能隨著季節(jié)的不同而改變自已的顏色，春夏秋三季為灰褐色，一到冬季則變?yōu)榍灏?，這樣不僅便于偽裝，而且白色還能起到一種光學(xué)反射作用，使天敵難以發(fā)現(xiàn)。蓬松的絨毛在其身體周圍捕捉到一些空氣，就像中空的墻壁一樣，形成一層絕緣層，有效地防止了熱量的散失，這對度過北極的嚴(yán)冬是至關(guān)重要的。此外，北極兔還有一種絕招，即幼仔一產(chǎn)下來就能看東西，這也是為生存所必須。而家兔的幼仔產(chǎn)下后總是眼睛緊閉，要到12天后才能睜眼看東西。北極兔的形體比家兔要大，身體肥胖，耳朵和后肢都較小。當(dāng)然，“兔子尾巴長不了”則是所有兔子的共同特征。北極兔食物鏈

凍原生物種類少，生物生產(chǎn)量低，這導(dǎo)致食物鏈簡短，地衣類、蘚類、草本植物和一些小灌木是初級生產(chǎn)者的最重要代表。它們所生產(chǎn)的有機物質(zhì)被馴鹿、雪兔、旅鼠、麝牛、雷鳥、雁和昆蟲等草食動物所食，而草食動物又被肉食動物如北極狐、毛腳、雪鸮、狼等所食。由于凍原冬季氣候嚴(yán)寒，大部分動物實行冬季遷徙，許多動物種群數(shù)量變化大，由此引起種間聯(lián)系的不穩(wěn)定性。食物種類數(shù)量增加時，很容易建立食物聯(lián)系，但在食物種類數(shù)量減少時，這種聯(lián)系又很容易受到破壞，食性較窄的動物就難于生存。適應(yīng)這種環(huán)境，許多窄食性動物變?yōu)閺V食性。有些動物不但食肉，也食草。如北極狐既食漿果，也食旅鼠和鳥類等，因而食物鏈彼此交叉，組成較復(fù)雜的食物鏈。

北極生態(tài)系統(tǒng)易受人類干擾主要是因極區(qū)特有的環(huán)境因素。由于北極生態(tài)系統(tǒng)的生物種類十分貧乏，食物鏈上個別物種的興衰都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失調(diào)或毀滅。因此，北極生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性很差，是地球上最脆弱、最敏感的生態(tài)系統(tǒng)：1．低溫抑制了動植物尸體和污染物的分解，致使該系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)速度極其緩慢。

2．因為生長季節(jié)極短，植被的再生變?yōu)橐粋€漫長的過程。3．大批動物的高度集中使它們極易遭受滅頂之災(zāi)。

4．與世界上其他地區(qū)相比，海洋在北極的地位顯得特別重要，因為大部分食物都集中在海里。

5．北極特殊的氣候條件，使二氧化碳誘發(fā)的增暖趨勢比在溫帶地區(qū)更加明顯，并且已引起空中污染物的高度濃縮，危害了北極的植被，并對那里的人類和動物的健康構(gòu)成了威脅。脆弱生態(tài)系統(tǒng)的脆弱的自修復(fù)能力開發(fā)與利用人類對極地凍原生態(tài)系統(tǒng)的影響，相對說來是較小的。過去只有愛斯基摩人居住在