更新时间:2022-07-27 10:53
荒漠生态系统是指分布于干旱地区,极端耐旱植物占优势的生态系统。由于水分缺乏,植被极其稀疏,甚至有大片的裸露土地,植物种类单调,生物生产量很低,能量流动和物质循环缓慢。
荒漠生态系统是由超强耐旱生物及其干旱环境所组成的一类生态系统。荒漠包括戈壁(gobi desert)和沙漠(sandy desert),戈壁是指石质和/或砾质的荒漠,沙漠则指沙质的荒漠。
荒漠生态系统是地球上自然条件极为严酷的生态系统之一,其主要特点有:①极端干旱,降水量很小而蒸发量极大;
②夏季昼夜温差大,冬季严寒;
③植被十分稀疏,以超强耐旱并耐寒的小乔木、灌木和半灌木占优势;
④物种多样性极为贫乏,生物量很低,生产力极其低下。
荒漠气候极其干旱,甚至终年无雨,昼夜温差可高达25~30℃,大风和沙暴较多。各种荒漠植物以其独特的方式适应环境:超旱生植物根系发达、叶退化,以便多吸收水分、减少水分散失;肉质植物有很多贮水细胞,白天气孔关闭,减少水分蒸腾,只吸收光能进行光合作用,夜间气孔开放吸收二氧化碳;短生植物在有降雨时利用短暂的较湿润期迅速完成从萌发到结果的过程,以种子或地下器官度过不利时期;耐盐植物可直接利用盐碱浓度较高的水分,有的还能将盐分贮存在体内或从体表排出。此外,一些沙丘植物的茎基部和根有角质层、纤维鞘结构,可防止被炽热的沙粒灼伤。
荒漠中的爬行动物和啮齿动物都在地下穴居生活,昼伏使出,听觉极其灵敏,有些种类不需饮水,仅靠食物中的水分便可存活,有的则可依靠休眠度过极端干旱期。
气候特征:降雨量少,蒸量大,温度较差大;
土壤特征:土质疏松,缺少水分,沙砾含量高,土壤发育程度差;
植被特征:种类贫乏,植物形态特殊,分布不均且具有趋湿性。
荒漠生态系统按气候条件可分为亚热带荒漠和温带典型荒漠,在高山和高原上分布有高寒荒漠,每个地带内都可按不同土壤基质分为砾质荒漠(戈壁)、沙质荒漠(沙漠)、干泥漠和龟裂地、盐碱荒漠等。各类型在荒漠环境的严酷性、生物适应方式、生物群落的稀疏性等方面基本一致,差别主要表现在动植物的组成上。
温带典型荒漠生态系统
温带典型荒漠主要分布于欧亚大陆中部的暖温带,具典型的大陆性气候,四季分明,冬季严寒,夏季酷热。造成极度干旱的原因,一是距海洋遥远,二是高山阻挡,湿润气流极难到达。地形因素使温带典型荒漠区被一些高大山系分隔成大小不一的片状区域,即盆地,盆地中部往往连为成片沙漠,沙漠外围直到山体中部是其他土壤基质的荒漠类型。
中国的荒漠区占国士面积1/5以上,大部分属于温带典型荒漠。其中新疆塔里木盆地最大,盆地中央的塔克拉玛干沙漠是世界第二大沙漠,向北向东依次为准噶尔盆地、吐哈盆地、阿拉善平原、河西走廊,直至腾格里沙漠、乌兰布和沙漠及其周围地区。年降水量除东部边缘和部分山地荒漠为200毫米左右外,80%以上地区均少于100毫米,阿拉善西部至塔里木盆地则在50毫米以下,部分地区甚至终年无雨。年均温度0~14℃。冬春季节大规模冷空气活动频繁,是中国扬沙天气和沙尘暴的主要源区。
中国的温带典型荒漠植物以超旱生半灌木、灌木最普遍,如霸王、泡泡刺、裸果木、沙冬青、麻黄、沙拐枣、各种蒿类等,还有盐柴类灌木如藜科的猪毛菜、假木贼、碱蓬、合头草、小蓬、盐穗木及柽柳科的红砂等,加上旱生小乔木梭梭、白梭梭,在典型荒漠生境形成稀疏或极稀疏的单一优势种的群落,各盆地极端干旱的核心地带则往往无植被。典型动物是双峰驼、鹅喉羚、沙蜥、西域沙虎等。
与这些荒漠区相连的蒙古戈壁荒漠的生态特征也基本相同。从准噶尔盆地西端开始,包括哈萨克斯坦南部、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、阿富汗和伊朗北部地区在内的区域为温带典型荒漠区的西片,其特点是有冬春降雨现象,因而除超旱生的乔木、灌木外,短生植物也占有重要地位。
亚热带荒漠生态系统
亚热带荒漠分布于中低纬度地区,除欧洲和南极洲外,几乎各大洲都有分布。年平均温度都在10℃以上,在能得到水的地方,植物可全年生长。各区域的动植物分布有所不同。
大陆型亚热带荒漠,包括世界最大沙漠撒哈拉沙漠及其周围地区、西亚荒漠、印度塔尔荒漠、澳大利亚中部荒漠、北美大盆地荒漠、莫雅伟荒漠等。由于地形和信风等原因造成干旱,降水一般低于150毫米,甚至有些地方连续多年无雨。植物主要以藜科肉质灌木滨藜、地肤、盐角草、假木贼等和麻黄、蒿、短叶丝兰为主,代表性动物单峰驼等。在荒漠区中有水的地段形成绿洲,以海枣、金合欢、桉树、木麻黄等乔木为主。代表性动物有单峰驼等。
西海岸型亚热带荒漠,包括非洲西南部的纳米布荒漠,北美洲西南部的索诺拉荒漠、齐瓦瓦荒漠,南美洲西部秘鲁和智利海岸的荒漠等,干旱由大陆西海岸的海洋寒流造成,其优势植物以贮水型的肉质植物为主,有仙人掌、仙人柱、芦荟、龙舌兰、松叶菊等。
绿洲生态系统
荒漠区并不是到处一片荒凉,各片荒漠区中都有受地形和特殊地质作用,而对大气降水重新分配的局部区域,使水分集中于地表,形成泉、湖、河流,周围植被茂盛,人类活动频繁,这就是荒漠区中的特殊生态系统—绿洲。
绿洲的水源来自荒漠周围海拔数千米以上的高山(如中国的天山、昆仑山、祁连山等),山体中上部水汽聚集,形成较多降雨,滋养了山地森林、山地草原和草甸等植被,其土壤成为调蓄河流水量的巨大“水库”,山顶部降雪形成冰川,山体成为荒漠河流的水源涵养地。冰川融水和降水汇成河流入荒漠平原后。受其滋润的干旱土地上发育出茂密的荒漠河岸林和草甸,达就是天然绿洲。当人类引用河水在荒漠上灌溉农田,种植农作物、果树、防护林及城镇绿化地等,就形成了人工绿洲。
荒漠区气温高,有利于多种植物生长;昼夜温差大,有利于果实糖分的累积;空气湿度小,有利于抑制病虫害。因此绿洲的生物生产量和经济生产量比典型荒漠高数百至数千倍,且种类繁多,质量佳。植被改善了绿洲内部的小环境,成为荒漠区人类的主要居住地和社会经济活动场所,如中国的河西走廊和新疆全区,90%以上的人口和主要城镇都分布在仅占土地总面积约5%的绿洲内。
绿洲的环境基础脆弱,受干旱气候控制,被荒漠包围,作为生存命脉的水绝大部分来源于山地。这样,以水为纽带,山地、绿洲、荒漠三个差异很大的子系统就构成了相互依存又相互制约的复合生态系统。
中国荒漠是发育在降水稀少、蒸发强烈、极端干旱生境下的稀疏生态系统类型,主要分布在我国西北干旱区,荒漠和戈壁面积约100多万平方公里,占中国国土面积的1/5。新疆有我国最大的荒漠区,其生态系统类型按植被组成可分成4类:小乔木荒漠,灌木荒漠,半灌木、小半灌木荒漠和垫状小半灌木(高寒)荒漠。
西部地区的荒漠生态系统集中分布在西北干旱地区,属温带荒漠,其特征为干旱、风沙、盐碱、贫瘠、植被稀疏。其中面积分布最广的是新疆,其次是内蒙古、青海、甘肃、西藏。在西南地区干湿季分明的亚热带和热带,如四川、云南、贵州一带受到焚风(一种地方风的类型)作用的干热河谷中也有零星的非地带新热带荒漠。
我国荒漠生态系统大多分布在老、少、边、贫地区,自然条件差,经济发展较为落后。受到自然条件的制约,居民基本集中在绿洲、河谷、山前平原等地区,不少地区绿洲农耕区人口密度超过全国水平,有的高达500人/平方公里,广大的荒漠、戈壁和草原地区人烟稀少。
气候资源是一种天然的可再生能源资源。它与以煤炭、石油、天然气等化石燃料为基础的传统能源相比具有分布广、数量大、洁净少污染和利用率高等优点。气候资源的开发利用对荒漠地区生态平衡的失调和沙漠化的发展,以及改造现有沙漠和沙地,促进西部经济有十分重要的意义。
①日照资源
对日照资源的利用包括将太阳能辐射直接转换成热能,这对于缺乏烧柴的沙漠地区来说可以有效节省燃料,并且可以发展太阳能发电。
②风能利用
我国风力发电已成为沙区边远农牧民解决生活、生产用电的主要方式之一。近20多年来,风力发电业迅速发展,区域居民拥有风力发电机数量显著增加。为更充分挖掘利用风能资源,风力发电机的装机正由小型向规模型、由单体机向群体机的风电场发展。
人工绿洲是人类通过水利设施在天然绿洲基础上建立起来的灌溉绿洲,零星分布在荒漠中,人工绿洲一般以地表水和地下水灌溉为主维系。建设人工绿洲,大多在山前平原地区建设人工渠道代替自然河道,把天然河水引入灌区,发展灌溉农业。随着土地开发规模的扩大,上游引走的水量逐渐增多,河流一出山口,便被人工修建的永久性或半永久性引水枢纽引入总干渠,再输送到灌区,在灌区内又被干支斗农渠分散开,形成蛛网式的人工水系,灌溉形成人工绿洲。
人工绿洲通常由三部分构成:一是在绿洲外围荒漠与绿洲过渡地带地区,保留和保护一定宽度的天然灌草带或建立人工机械固沙带和营建防沙林带,是减少和防止风沙对绿洲侵袭的第一道防线。二是在绿洲边缘营建大型乔、灌木基干防风阻沙林带,降低风速、阻止沙源,是减少和防止风沙对绿洲直接侵袭的第二道防线。三是在绿洲内部营造护田林网,实行农林混作。
荒漠生态系统在固定流沙、减弱风蚀、改善环境方面起着不可替代的作用。许多荒漠草本和小半灌木是营养丰富的牧草,不少还具有药用价值。近年来,受经济利用极大的驱动,荒漠地区各地挖药、樵采、过渡猎捕等不合理的人类活动屡禁不止,破坏大量固沙植物梭梭、红柳等,造成散乱而又难以控制的局面,并造成荒漠化的迅速扩展,荒漠化地区生物资源遭受破坏,生物多样性急剧减少后果。