荒漠生態(tài)系統的結構與功能

   荒漠植物具有一系列旱生的生態(tài)特性：葉面有密的線(xiàn)毛，以減少蒸騰作用，如蒿屬(Artemisia)、濱藜屬(Atriplexr)；葉面積大大縮小，如駝絨藜屬(Ceratoides)、沙拐棗屬(Calligonum)；有的植物近于無(wú)葉，以綠色莖干營(yíng)光合作用，如麻黃屬(Casuarina)；葉面角質(zhì)層加厚，氣孔密度小而下陷，以減少蒸騰作用，如桉屬(Encalyptus)、沙冬青屬(Ammopiptanthus)等。

   荒漠多年生植物有強大根系以增加對干旱土壤中水分的吸收?；哪型寥篮康偷?%_~3%。植物根系具有追水特性。它們的側根可向四方擴展，通常植物根深和根幅都比株高株幅大幾倍、幾十倍。如白瑣瑣( Haloxylon persicum )、羽狀三芒草(Aristid pennata)。一些一年生植物的根都很淺，只要降很少雨點(diǎn)，地表濕潤，它們就能充分利用來(lái)生長(cháng)、開(kāi)花、結果，在夏季干旱來(lái)臨以前，完成其生活周期。如禾本科、莎草科、百合科等，種類(lèi)相當豐富。

   有些生長(cháng)在鹽化土壤上的植物，其葉、莖肉質(zhì)化而含鹽，可從鹽度高的土壤中吸收水分，如假木賊屬(Anabasis)、豬毛菜屬(Salsola)等鹽生植物(halophyte)。

   還有許多植物的萌蘗性強，能耐風(fēng)沙襲擊。如檉柳被沙埋仍可生出不定根，生長(cháng)得更加旺盛。沙漠中的苔蘚、地衣，在缺水時(shí)能夠縮成干枯狀，一遇水很快恢復生機。

   更有許多肉質(zhì)植物，白天在強烈日照下，它們的氣孔完全關(guān)閉，到晚間才開(kāi)放氣孔吸收C0₂，以特殊的景天酸代謝途徑(CAm)進(jìn)行光合作用。

   荒漠中消費者主要是爬行類(lèi)、嚙齒類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和昆蟲(chóng)等。它們都具有驚人的適應能力。

   一些抗旱動(dòng)物，它們能一次飲水后，3_~5天甚至7天不飲水而能正常生活。駱駝具有長(cháng)途跋涉能力，羚羊則善奔跑。高鼻羚羊時(shí)速可達80km。它們都具有儲藏和節約水的特殊能力，它們可憑靈敏的嗅覺(jué)聞到遠處飄來(lái)的水汽去尋找水源。羚羊在夏季毛色變成白色，以反射陽(yáng)光。

   一些耐旱動(dòng)物，一生中很少喝水或不喝水，它們靠所采食的植物體或種子中所含水分而生存。鼠類(lèi)、蜥蜴和蟻類(lèi)等都有節水機制。如大沙鼠(Rhombomys opimus)能濃縮尿，尿的含鹽量可達23%，糞便極干燥。還有一些躲避干旱的動(dòng)物，這類(lèi)動(dòng)物在白天高溫時(shí)躲在蔭蔽處或洞穴中，夜晚出來(lái)取食和活動(dòng)。蛇類(lèi)能用皮膚吸收夜間空氣中的水汽以補充水分。爬行動(dòng)物最多的是沙蜥和麻蜥，它們有一種特殊的適應特征。它們身上沒(méi)有汗腺，從來(lái)不會(huì )出汁；眼睛具有防風(fēng)的眼簾；烈日下會(huì )爬上灌叢以躲避地面的高溫。跳鼠是荒漠中特有的，常見(jiàn)的五趾跳鼠（Allactaga sibirica）。挖洞居住的嚙齒類(lèi)，具有特長(cháng)的后肢、足底有硬毛墊適于荒漠上跳躍。漫長(cháng)的冬季，它們則以冬眠而渡過(guò)。還有許多昆蟲(chóng)、蜥蜴、貓頭鷹和許多食肉動(dòng)物。

   荒漠生態(tài)系統環(huán)境條件極端嚴酷，降水量少而集中。一年中連續降雨有3_~15次，其中只有1_~6次的雨量大，足以刺激生物的活動(dòng)力。因此，荒漠生態(tài)系統的生物是交替地經(jīng)歷著(zhù)生長(cháng)、發(fā)育期和相對不活動(dòng)的靜止期。降水促進(jìn)了生物的生長(cháng)、繁殖的過(guò)程，在短期的水分供應之后，又重新出現干枯。生物生產(chǎn)量和生物量又停留在一個(gè)低水平上。

   荒漠生態(tài)系統初級生產(chǎn)量取決于可利用的有效水量和植物利用水的效率。一般，荒漠生態(tài)系統初級生產(chǎn)量非常低。Noy-mier (1973，1974)分析世界上各種荒漠生態(tài)系統資料，認為在干旱地帶，地上植物的凈初級生產(chǎn)量在30_~200g/ (m^2·年)。地下根系的產(chǎn)量也很低，為100_~400g/ (m^2·年)。在半干旱地帶：地上植被則為100_~600g/（m^2·年)，地下根系則為250_~1000g/ (m^2·年)。積累的生物量總量和周轉的速率(產(chǎn)量與生物量之比)常因植物類(lèi)型而有不同：由喬木、灌叢和仙人掌占優(yōu)勢的荒漠，每年的生產(chǎn)量是地上現存量(300_~1000g/m²)的大約10%_~20%；在有多年生植物的荒漠，每年的生產(chǎn)量是生物量(150_~600g/m²)的20%_~40%；而在一年生植物組成的荒漠，其周轉率可達100%，每年的生產(chǎn)量和最大生物量是一樣的?；哪参镆粋€(gè)特征是根的生產(chǎn)量比較小，與苔原生態(tài)系統是不同的。地衣、綠藻和藍藻能增加荒漠的初級生產(chǎn)量，它們在地表生存，數量很多，藍藻是非常有益的植物，生物量可達240kg/hm²。因為它們的固氮速率非常高，可達10_~20g/ (m^2·年)。

   荒漠生態(tài)系統中植食動(dòng)物多是廣譜性的，它們廣泛取食不同植物的各個(gè)部位?；哪d羊和黑尾鹿等在有多汁的和短生植物時(shí)，就以這些植物為食，在干旱期間則改食木本植物的嫩枝和葉。它們還可食用枯枝落葉和地衣，以維持其生存。小的植食動(dòng)物如一些嚙齒類(lèi)和蟻類(lèi)主要吃種子。西方收獲蟻(Pogonornyrmex occidentalis)就是取食種子的。它們把荒漠地面的種子收集并貯存在地下蟻窩里。

   植食動(dòng)物對生產(chǎn)者能產(chǎn)生明顯的影響。研究發(fā)現，過(guò)度放牧使巨大仙人掌(Cereus giganteus)受到傷害，不僅是由于啃食、踐踏的損傷，而且還使紫荊(Cercis chinensis)消失。在大多數情況下，灌木荒漠中植食動(dòng)物消耗地上初級生產(chǎn)量很少超過(guò)2%的。Chew R. m.等(1970)曾發(fā)現長(cháng)耳兔(Lepus)只吃掉地上凈生產(chǎn)量的2%左右，但吃掉種子產(chǎn)量的87%，這樣消耗率明顯地影響到生產(chǎn)者的組成及其種群。灌木荒漠生態(tài)系統中小型哺乳動(dòng)物能量流的分析表明，有55%是通過(guò)更格盧鼠，22%是通過(guò)食草的長(cháng)耳兔，而6.5%是通過(guò)以昆蟲(chóng)為食的鼠類(lèi)傳遞的。

   荒漠中食肉動(dòng)物都是廣食性的。蜥錫以螞蟻為食，狐貍和狼吃野兔和爬行動(dòng)物，而它們常以更雜的食物為食，包括葉子、果實(shí)；還有那些以昆蟲(chóng)為食的鳥(niǎo)類(lèi)和嚙齒類(lèi)也大量取食植物性食物。這足以表明，荒漠生態(tài)系統是以雜食性動(dòng)物為主，形成了一個(gè)較為復雜的食物網(wǎng)。

   荒漠土壤中有多種類(lèi)群的微生物，主要的是真菌、細菌、放線(xiàn)菌。土壤微生物的數量達到每克土中100萬(wàn)至數百萬(wàn)個(gè)。微生物的分解作用只局限在有水分可利用的短暫時(shí)間里，這有助于短生植物的生物量以枯枝落葉的形式積累在地表，通過(guò)放牧、風(fēng)化和侵蝕而消失。在一些荒漠中分解作用的主要途徑是通過(guò)食碎屑的節肢動(dòng)物進(jìn)行。有相當大量的養分是通過(guò)白蟻固定在白蟻巢里，當蟻巢破壞后養分可釋放出來(lái)?；哪械酿B分不足，尤其是氮素的量很少。如每年從降雨和干燥沉降微粒中所帶來(lái)的氮，僅有2_~3g/m²。在氮收入總量中只有5_~10g/m²成為高等植物的組成部分。大約有70%的氮經(jīng)過(guò)短途循環(huán)途徑返回到大氣中。還有，荒漠中枯死的植物體在高溫酷暑中烤曬，會(huì )進(jìn)一步失水而成為碳狀物質(zhì)，自然碳化使有機物損失，就留下礦化的物質(zhì)。

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——摘自科學(xué)出版社·蔡曉明編著(zhù)·《生態(tài)系統生態(tài)學(xué)》·第三篇 自然生態(tài)系統·第十六章 第二節