12 陆地生态系统
?概述
?森林生态系统
?草地生态系统
?荒漠生态系统
12.1 概述
? 陆地生态系统的特点
? 影响陆地生态系统分布的因素
? 陆地生态系统的水平分布格局
? 陆地生态系统的垂直分布格局
12.1.1 陆地生态系统的特点
? 特点
– 陆地生态系统是地球上最重要的生态系统；
– 陆地生态系统主要包括：森林，草原，和荒漠；
– 陆地生态系统阳光充足，但空气中 CO2稀少，光合作用弱，
能量与物质的周转速率慢；
– 陆地生态系统温度变化大 ;
– 营养物质主要由土壤溶液进入生物体。
? 生物的对策
– 选择发达的支持组织：根，枝，茎杆；
– 选择发达的保护组织：对各种变化的适应；
– 选择发达的吸收组织：发达的枝叶，发达的根系。
12.1.2 影响陆地生态系统分布的因素
? 纬度
– 太阳的辐射量与纬度呈现有规律的变化 （见表 12-1） ；
– 由赤道向两极，每移动一个纬度（约 111km）,气温平均降低 0.5-
0.7℃ ；
– 生态系统的变化在空间上的地带性来自纬度的变化，在时间上的
周期性来自太阳的周期变化
? 经度
– 生态系统的径向分异来自水分梯度沿径向的变化，这种变化是由
海陆格局变化引起的；
– 以沿海为起点，依次呈现湿润，半干旱到干旱；生态系统也依次
出现湿润区森林，半干旱草原到荒漠
? 海拔
– 海拔高度每升高 180m,气温下降 1 ℃ ；
– 降水先随海拔高度的增加而增加，到一定限度后，又降低；
– 总体呈现有规律地垂直更替，也称为垂直地带性
? 地形与岩石性质
– 地形可以改变大气环流，岩石性质主要有酸性和碱性。
表 12-1 太阳辐射量沿纬度地变化
北纬（度） 天文辐射量 /J·cm-2·a -1 地面可能辐射量 /J·cm-2·a -1
0
20
40
60
90
5.57× 106
7.62 × 106
1.06 × 106
1.27 × 105
1.34 × 105
7.83 × 105
7.20 × 105
6.20 × 105
4.40 × 105
-
12.1.3 陆地生态系统地水平分布格局
?,均衡大陆”（ average continent） 植被模式 （图 12-
1）
– 在不改变纬度的情况下，将所有大陆合在一起绘制的植被
图。
– 植被带大致与纬线平行，具有纬度地带性；
– 在南北纬 40度之间具有东西不对称性，证实了大气环流的
影响（信风），西侧有干旱区，东侧有润湿森林。
? 世界植被图 （图 12-2）
– 实际的世界植被图；
– 证实了植被模式图的正确性。
图 12-1,均衡大陆”植被模式图（ P260）
I-热带； II-北半球超热带； III-南半球超热带
图 12-2 世界植被带图
12.1.4 陆地生态系统的垂直分布格局
? 海拔高度的变化导致环境梯度的变化；
? 山地垂直带谱：山地生态系统有秩序地带状排列体系。
? 不同自然地带的山地，其垂直带谱是不同的；
? 垂直带谱大致反应了不同生态系统类型沿纬度方向交替分布的
规律 （图 12-3）
? 垂直带永远不能完全符合于水平带，原因：
– 最理想的垂直带是热带岛屿山地，但其缺少温度的年变化；
– 各地垂直带的降水状况（特别是季节变化）反反映了草地降水特点；
– 大陆性气候区的垂直带受到破坏，因为山地上部缺水；
– 高山上日照强烈，紫外线多，空气稀薄，与极地明显不同；
– 垂直带的厚度较水平带窄，山地升高 1000m,温度下降 5-6 ℃,纬
度北移 111km,温度降低 0.5-0.7 ℃
图 12-3 植被带结构示意图
12.2 森林生态系统
概述
（ 1） 热带雨林
（ 2） 亚热带常绿阔叶林
（ 3） 温带落叶阔叶林
（ 4） 北方针叶林
概述
? 历史上森林的最大覆盖面积曾达 2/3,为 76亿公
顷,到 1862年减少到 55亿公顷，到 1975年再减少
至 26亿公顷。；
? 人 类 大 规 模 砍 伐 之 前, 世 界 林 地 面 积 为
6× 109hm2, 占地球总面积的 45.8%,到 1985年,
为 4.147× 109hm2, 占地球总面积的 31.7%；
? 地球上的森林主要有四种类型, 并具有沿纬度分
布的地带性 （ 图 12-4）
图 12-4 主要森林类型的世界分布
12.2.1 热带雨林
? 热带雨林的现状
? 热带雨林的生态环境
? 热带雨林的特点
（ 1）热带雨林的现状
– 世界上现存的热带雨林面积约 1.7 × 107 hm2,约占地球森林
面积的一半；热带雨林 消失的速度已经达到每分钟 50公顷,
照此速度, 50年后热带雨林将从地球上消失,有的认为 20年后
就不复存在 。
– 三大片主要的热带雨林：亚马逊雨林 （ 南美 ）, 中非雨林
（ 刚果盆地 ） 和东南亚雨林,亚马逊雨林最大, 其木材蕴藏量
占世界总蕴藏量的 45%。
– 80%的热带雨林分布在 9个国家,玻利维亚 ； 巴西；秘鲁 ； 哥伦
比亚；委内瑞拉；印度尼西亚；马来西亚；加蓬；扎尼尔 。
– 我国的热带雨林有西双版纳和海南岛南部两小片
? 西双版纳是我国一片比较完整的热带雨林, 覆盖面积 1949年为
69.4%,1980年下降为 26%,平均每年减少 22万亩 。
? 海南岛 50年代有 1800万亩,1956年降至 1295万亩,1981年仅剩 544
万亩,覆盖面积由 35%降至 10.5%。
（ 2）热带雨林的生态环境
– 高温多雨：年均气温 26 ℃ 以上，月均气温 20 ℃ 以上；年
降水 2500-4500mm；
– 多云雾，日照率低；
– 酸性土壤，极为贫瘠：受强烈淋蚀，主要为红土（三氧化
物）；
– 雨林所需营养主要来自死去的植物，成为一个封闭体系。
（ 3）热带雨林的特点
? 物种丰富：
– 热带雨林中的动植物都是数千年演化的结果，具有原始的多样性；
高等植物达 45000种以上，除乔木外，还有藤本植物和附生植物；
世界上５０％（有说９０％）以上的物种只能以热带雨林为家。
? 结构复杂
– 物种间相互依存，每个种几乎都以其它种的存在为前提；植物对
环境的适应，达到极其完善的程度。一般有 5个亚层 （图 12-5）
? 构造特殊
– 板状根；裸芽；叶子大小中等，形状相似；茎花，四季开放；多
昆虫传粉。
? 无明显季相交替
– 终年有生长活动，但有生命规律；如乔木叶子平均寿命为 13-14
个月；
– 四季开花，但各有盛花期。
图 12-5 热带雨林的结构
A乔木，高 50-65m； B-乔木，高 20-40m； C-乔木，高 5-16m；
D-灌木，高 5m； E-地被，高 30-70cm。
（ 4）热带雨林的生态功能
? 动物种类丰富
– 种类多，每种的数量少，为窄生态幅种类；
? 能流与物质流的速率高，呼吸消耗量大；是陆地生态系统中生
产力最高的类型
– 地上生物量可达 300 t/hm2,年总初级生产力可达 124.4 t/hm2,净初
级生产力为 29.8 t/(hm2·a)。
– 太阳能固定量为 3.43× 107J/ m2·a, 光能利用率 1.5%，为农田的 2倍；
? 生物资源丰富，经济价值高
– 珍贵物种，经济价值高的物种（美国前总统里根 遇刺治疗中所使
用的一种重要的降血压药物就来自亚马逊雨林中的毒蛇身上）。
? 对全球生态效率有重大影响
– 热带雨林是地球的一片肺叶，能吸收大量二氧化碳，放出氧气，
并维持热带地区乃至调节全球的雨水。
– 热带雨林消失将导致水土流失，干旱,炎热，并最终荒漠化。
12.2.2 常绿阔叶林
? 常绿阔叶林的生态环境
– 主要分布在欧亚大陆东岸北纬 20-40度之间；
– 夏季炎热多雨，冬季少雨寒冷，春秋温和，四季分明；
– 土壤为红壤、黄壤或黄棕壤
? 特点
– 结构较雨林简单，乔木一般分两个亚层，上层一般高 20m，
第二层高 10-15m,灌木、草本、藤本与附生植物均不如雨
林；
– 生物量与净生产力较雨林低，地上生物量 150-170 t/hm2,净
初级生产力 10 t/(hm2·a)。
? 现状
– 我国常绿阔叶林是地球上面积最大，发育最好的一片；
– 大部分开垦成稻田，成为粮食产区，少部分残存于山地。
– 几种森林生态系统和农田生态系统净生产力的比较 (图 12-6)
图 12-6 西欧几种森林与农田生态系统第一性净生产力的比较
（林地的肥力为 I级和 III级）
12.2.3 落叶阔叶林
? 落叶阔叶林的的生态环境
– 中纬度湿润地区，年平均气温 8-14 ℃,最低 -3~-22 ℃,最高
24~28 ℃ ；年降水量 500~1000mm；
– 土壤主要为褐色土和棕色森林土，比较肥沃。
? 特点
– 主要有三层：乔木层，灌木层和草层，层次清楚；
– 净初级生产力为 10~15 t/(hm2·a),现存生物量可达 200~400 t/hm2，
（ 见书上表 12-2）；
– 消费者众多，既有哺育类动物如鹿、獐、棕熊、野猪、狐、松鼠
等，鸟类如野鸡、鸟等，还有各种昆虫；
? 图 12-7为以栎树为食的消费者（食草动物）的种类及食用的具体部位；
? 表 12-2为该系统的食物链示例，表明一个营养级上的任一动物部一定
与前一级的所有动物都有联系
? 现状
– 原始的落叶阔叶林仅存于山地，平原及低丘多被开发为农田，为
棉花，小麦杂粮和落叶果的产地，如我国的华北平原。
图 12-7 栎树的消费者
表 12-2 落叶阔叶林的食物链
12.2.4 北方针叶林
? 北方针叶林的生态环境
– 北半球高纬度区，处于寒温带，年平均气温多在 0 ℃ 以下，夏季
最长一个月，冬季 9个月以上，最低气温达 -52 ℃, 10 ℃ 以上的
温度不到 120天；年降水 400-500mm,并集中在夏季；
– 土壤为棕色针叶林土，有永冻层，不适宜耕作，自然面貌保存完
好。
? 特点
– 乔木以松、杉为优势种，且多为单优势种森林；灌木层稀疏，地
被层发达，落叶层厚，根系较浅；
– 净初级生产力低，仅 4.5~8.5 t/(hm2·a),为森林系统种最低；
– 动物主要有鹿、貂、兔、鼠等及大量土壤动物和昆虫，昆虫多为
害虫，，动物的数量年际变化大，原因是食物多样性低。
? 现状
– 由于不适合耕作，保存较好
– 组成整齐，便于采伐，为主要木材来源（占木材总量的一半以上）
12.3 草地生态系统
? 草地生态系统的特征
? 我国的草原及其特点
12.3.1 草地生态系统的特征
? 世界草地的概况
? 草原的生态特征
（ 1）世界草地的概况
? 草地：地球上最重要的陆地生态系统之一
? 草地类型
? 草原：由耐旱的多年生草本植物组成，具有特定的地带性；
? 草甸：由喜湿润的中生草本植物组成，主要分布在低湿地和林间
空地，没有明显的地带性
? 草原的组成与分布 （图 12-8）
– 温带草原：南北两半球的中纬度地带，夏季温和，冬季寒冷，有
明显的干旱期；主要分布在欧亚大陆，北美大陆和南美。
– 热带草原：热带和亚热带，终年温暖，雨量充沛（ >1000mm），
土壤贫瘠，干旱期多（ 1-2次 /年），野火频繁，森林的发育受到抑
制，但以高大禾草（ 2-3m） 为主，叶散生一些小乔木，又称为稀
树草原。主要分布在非洲，澳洲和南美等地。
? 草原的分布特点
– 水分与热量的组合状况是影响草原分布的决定因素 （图 12-9） ；
– 草原主要分布在润湿的森林区和干旱的荒漠区之间，并且，
? 靠近森林润湿区，主要为高稀树草原；如北美、南美和非洲；
? 靠近荒漠干旱区，主要为组成简单的矮草草原；如我国的荒草草原；
? 两者之间为辽阔的禾草草原。
图 12-8 世界草原的分布
图 12-9 水分差异导致的草原地带分异
（ 2）草原的生态特征
? 草原生态系统的分层
– 草栖层：生产者，各种草本植物；
– 地下栖居层：以洞穴居住的啮齿类动物为主，还有蚂蚁，蜘蛛等，
但蚯蚓少见；
– 地面栖居层：蹄类大型动物，田鼠类啮齿动物以及蚱蜢类昆虫等。
? 生物量和生产力
– 在美国高草原内，生物量达到 20-30t/ha,但 75%位于地下；
– 土壤微生物的生物量比例较高，如加拿大南部草原的植物生物量
为 434g/m2,30cm土层内的微生物量达到 254g/ m2；
– 能量沿食物链流动的情况表明 （图 12-10）,
? 植物对太阳能的利用仅 1%；
? 田鼠消费的植物仅 2%（大部分为昆虫和蚱蜢消耗），并只有 2%用于
种群增长
? 黄鼠狼接受田鼠消费的物质 30%，利用率较高，但用于种群增长的也
只有 2.5%；
? 大部分能量消耗于呼吸。
– 公牛和牧草的饲草转化效率 （图 12-11）
? 草地生产力为 16t/hm2,饲养 1.2头 350kg的肉牛,29%的草被牛吃掉，
仅 4%转化为净次级生产力，其余为其它消费者和分解者所消耗
图 12-10 密执安地区 低草原上的食物链示意图
R表示呼吸损耗量
图 12-11 公牛和牧草（ 1m2范围内）
A 食草类无脊椎动物消耗的青草； B 公牛吃掉的青草； C留给分解者的青草；
12.3.2 我国的草原及其特点
? 主要草原
? 草原的分布特点
– 南北延伸 17个纬度，东西达 44个经度，垂直海拔 100-
5000m；
– 热量从南到北，从低到高逐渐降低，水分从沿海到内陆方
向逐渐减少，具有明显的植被分异；
– 按照沿纬度方向的变化，可以分为三个草原地带
? 中温草原地带
? 暖温草原地带
? 高寒草原地带
（ 1）中温草原地带
? 包括东北松嫩平原及内蒙古高原，畜牧业为主，局
部农田，是主要小麦生产区；
? 草原生态区（三个）
– 大兴安岭两侧及冀北山地森林草原生态区
? 中温带森林区与草原区的过渡区域，岛状森林与草甸草原并
存，是资源潜力最大的区域；
– 内蒙古高原及辽河平原典型草原生态区
? 中温带草原的主体，其中，内蒙古高原典型草原是我国温带
草原最完整的一个典型草原区域，也是我国最大的草原牧区
之一；
– 乌兰察布荒漠草原生态区
? 位于亚洲中部内陆腹地，属内陆干旱区。
? 主要优势种为针毛类植物，如戈壁针毛、沙生针毛等。
（ 2）暖温带草原
? 包括黄土高原及其邻近区和鄂尔多斯高原大部分；
? 草原生态区
– 冀北山地、黄土高原东部灌木草原生态区
? 地形以黄土丘陵为主，具有冬季寒冷的大陆气候，降雨量集中在
夏季，地面蒸发强烈，形成半湿润半干旱暖型草原气候；
? 植被为灌木草原和草甸草原，开发历史悠久，原始草原仅存于陡
峭坡壁和丘陵坡地
– 黄土高原和鄂尔多斯高原暖温典型草原生态区
? 地处暖温带草原的中心，土壤侵蚀强烈；
? 植被为针毛系的镜鸡儿、油嵩等
– 西鄂儿多斯、黄土高原西部暖温荒漠草原生态区
? 位于鄂尔多斯、黄土高原西部，属鄂尔多斯陆台西部边缘；
? 植被为针毛系的藏镜鸡儿、小禾草群落。
（ 3）高寒草原地带
? 包括青藏高原大部分地区，是一个东北部狭窄西南
部宽的地带，以高寒草原为代表。
? 草原生态区
– 那曲 -玛多高寒草甸生态区
? 青藏高原东缘山地向高原面过渡的地带；
? 植被以嵩草类为主，包括小嵩草、嵩草、线叶嵩草等；
– 羌塘高原 -长江源头高寒草原生态区
? 高寒草原地带的主体部分；
? 植被以紫花针毛为主。
– 北羌塘高原、干旱荒漠草原生态区
? 位于高寒草原地带的西北区；
? 植被以硬叶苔草、紫花针毛等为主
12.4 荒漠生态系统
? 荒漠（ desert） 及荒漠化
? 荒漠的分布
? 荒漠生态系统的特点
? 荒漠化问题
（ 1）荒漠（ desert） 及荒漠化
– 每年的 6,17为世界无荒漠化日
– 荒漠化的定义：由于气候变化和人类行为造成的，
在干旱半干旱和半润湿区的土地贫瘠（ 1992年里
约热内卢环发大会）；
（ 2）荒漠的分布
? 主要分布在亚热带干旱区并往北延伸到温带干旱区
（图 12-12） ；
? 我国的八大沙漠和四大沙地 （表 12-3）
图 12-12 世界干旱区域的分布
表 12-3 中国的八大沙漠和四大沙地
八大沙漠（ 55.78万 km2）
塔克
拉玛
干
古尔
班通
古物
库姆
达格
柴达
木
巴丹吉
林
腾格里 乌兰布和 库布齐
新疆 新疆 新疆 青海 内蒙古 内蒙古 河套平原 内蒙古
33.76 4.88 1.95 3.49 4.42 4.27 1.15 1.86
四大沙地（ 11.65万 km2）
浑善达克 科尔沁 毛岛素 呼伦贝尔
内蒙古 西辽河中下游 内蒙古 内蒙古
2.38 5.06 3.21 1.0
（ 3）荒漠生态系统的特点
? 生态条件严酷
– 年降水量少于 200mm,甚至不足 50mm,易溶性盐类淀积表面，
地表细土不存，砾石区为戈壁，风积区为沙漠；
? 植被极度稀疏，主要为三种生活型
– 荒漠灌木及半灌木：根系发达，叶子小而厚，茎干呈白色以利反
射阳光，如霸王、白刺等种属；
– 肉质植物：具有夜间开放气孔以吸收 CO2,供白天关闭气孔时进
行光合作用的特殊功能，维持生长并保持水分平衡，如仙人掌等；
– 短命植物与类短命植物：生命周期仅 1年至几年，在较湿润的季
节生存，以种子或营养器官维持种群的延续。
? 消费者主要有爬行类，啮齿类，鸟类和蝗虫，具有不透水的体
被和干排泄物；
? 初级生产能力低：一般低于 0.5 g/(m2·a),能量流动慢，系统结
构简单；物质循环速率低。
（ 4）荒漠化问题
? 全球荒漠化
– 据 1996年 6月 17日联合国防治荒漠化公约秘书处发表的公告
? 全球：约 10多亿人（ 1／ 5）受荒漠化的直接威胁。其中荒漠
化损失表土 240亿吨，涉及全球 1／ 3的陆地面积，亚州为 14亿
公顷。
? 因荒漠化每年损失 420多亿美元，亚州 210亿。
? 荒漠化速度：每年以 5－ 7万 km2的速度扩大。
? 中国的荒漠化
– 概况
– 沙尘暴
– 西西弗斯神话
a,中国荒漠化概况
? 1986年 8月 5日,前中国林业部长, 中国防治荒漠化协调小组组长徐有芳指
出：中国是荒漠化危害严重的国家之一 。 全国荒漠化土地约占国土总面
积的三分之一, 近 4亿人受荒漠化威胁 。
? 中国科学院发布的一份国情报告：
中国在 90年代的沙漠化速度是每年 2100km2,相当于两个半香港, 或 30个
北京城 。 而 2000年已达 2460 km2,2003年已超过 3000 km2。
? 遥感普查数字表明：
中国水土流失面积已达 367万 km2,约占国土面积的 38％, 总量达每年 50
亿吨, 相当于全国的耕地每年被剥去 1cm的肥土层, 损失 N.P.K肥 4000多
万吨, 相当于全国 1年生产化肥的总和 。
? 地球土层的平均厚度 18cm,在温带地区的自然条件下,每形成 1cm的表土
需 100－ 400年, 即使管理极好, 也需 20年 。
? 此外, 黄河断流, 塔里木河断流, 罗布泊消失, 长江危机, 长江每年表
土流失 24亿吨, 5亿吨流入东海 。
? 还有, 滥用化肥和农药, 造成土壤退化, 我国中低产田已由原来的 60％
上升到 80％ 。
b,沙尘暴
? 2000年共 14次袭击北京并 4次波及武汉的沙尘暴极为
生动地给全国人民上了一课；沙尘暴开始进入人们的
视野 。
? 沙尘暴的定义
? 沙尘暴的发展
? 北京沙尘暴的主要沙源 。
沙尘暴的定义
? 由本地或附近的尘沙被风吹起，使能见度降到 1km以
下的天气状况，当水平能见度小于 500m时，定义为
强沙尘暴。
? 沙尘天气
– 沙尘天气则包括浮尘和扬沙天气
– 浮尘：均匀悬浮在大气中的沙尘或土壤粒子使水平能见度小
于 10km；
– 扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在
1km至 10km之内。
沙尘暴的发展
? 六十年代,8次；七十年代,13次；八十年代,14次；
九十年代,20多次； 2000年，仅北京 14次。
? 2004年 3月 29日, 内蒙古及北方 11个省市爆发该年度
的第 9次沙尘暴, 7000万人受到直接影响 （ 尝到了满
口沙子 ）, 其中,
– 由于风速达 30m/s左右, 内蒙古 3人死亡, 10000人无家可归,
最低能见度仅 1m。
– 正午好象傍晚, 北京启动应急措施
? 1000多施工工地停工, 加盖防尘罩, 检查广告牌, 出动吸尘车；
– 全国 1200多架次航班延误 。
– 市民出行全副武装 （ 图 ）
– 一组沙尘暴图片
市民出行全副武装图
（ 2004.4.1武汉晚报）
北京,2002年 3月 18日
北京,2002年 3月 20日
北京：总降尘量 3万 t
阿拉善左旗, 2003年 3月 14日
阿拉善巴彦特六校, 03年 3月 14日
阿拉善,1994年
埋没
袭击 (96年,阿拉善 )
吞噬 (97年阿拉善 )
占领 (98年阿拉善 )
2002年 3月 21日：汉城
下午 3:00
北京沙尘暴的主要沙源
? 70％ 来自内蒙古额济纳 。 额济纳是历史上有名的绿
洲, 距北京 1300km,92年前, 这里还是水草肥美,
这里的东居延海是黑河的归宿地, 林草繁多, 野生
动物繁多, 天鹅黄鸭, 飞鸟嬉水, 非常壮观；然而,
由于黑河上游的金塔县, 高台县和张掖市的无节制
的开发以及筑坝蓄水, 致使黑河断流, 额济纳的居
延海干涸, 绿洲上的植被大量死亡, 从而影响了降
雨, 影响了地下水的补给, 造成恶性循环, 仅仅 8
年, 及至 2000年, 绿洲变成了荒漠 。
? 原貌
? 现状
? 管理的无奈
居延海原貌
86年的阿拉善旗
水草丰美的阿拉善
居延海现状
枯死的灌木
枯死的芦苇
沙进草退
沙尘暴的杰作
思考题
? 推荐阅读文献
[1] [德 ]Walter H,中国科学院植物研究所生态室译, 世界植被 ——
陆地生物圈德生态系统,北京：科学出版社, 1984
[ 2 ] Odum E.P,Basic ecology,Philadelphia; Saunders College
Publishing,1983
? 思考题
– 陆地生态系统包括哪些，其主要特点及生物选择的对策是什么？
– 影响陆地生态系统的主要因素有哪些？
– 我国陆地生态系统的经度地带性和纬度地带性各有什么规律？
– 荒漠生态系统具有什么特点，我国土地荒漠化的情况如何？你认为
应如何遏制？
?概述
?森林生态系统
?草地生态系统
?荒漠生态系统
12.1 概述
? 陆地生态系统的特点
? 影响陆地生态系统分布的因素
? 陆地生态系统的水平分布格局
? 陆地生态系统的垂直分布格局
12.1.1 陆地生态系统的特点
? 特点
– 陆地生态系统是地球上最重要的生态系统；
– 陆地生态系统主要包括：森林，草原，和荒漠；
– 陆地生态系统阳光充足，但空气中 CO2稀少，光合作用弱，
能量与物质的周转速率慢；
– 陆地生态系统温度变化大 ;
– 营养物质主要由土壤溶液进入生物体。
? 生物的对策
– 选择发达的支持组织：根，枝，茎杆；
– 选择发达的保护组织：对各种变化的适应；
– 选择发达的吸收组织：发达的枝叶，发达的根系。
12.1.2 影响陆地生态系统分布的因素
? 纬度
– 太阳的辐射量与纬度呈现有规律的变化 （见表 12-1） ；
– 由赤道向两极，每移动一个纬度（约 111km）,气温平均降低 0.5-
0.7℃ ；
– 生态系统的变化在空间上的地带性来自纬度的变化，在时间上的
周期性来自太阳的周期变化
? 经度
– 生态系统的径向分异来自水分梯度沿径向的变化，这种变化是由
海陆格局变化引起的；
– 以沿海为起点，依次呈现湿润，半干旱到干旱；生态系统也依次
出现湿润区森林，半干旱草原到荒漠
? 海拔
– 海拔高度每升高 180m,气温下降 1 ℃ ；
– 降水先随海拔高度的增加而增加，到一定限度后，又降低；
– 总体呈现有规律地垂直更替，也称为垂直地带性
? 地形与岩石性质
– 地形可以改变大气环流，岩石性质主要有酸性和碱性。
表 12-1 太阳辐射量沿纬度地变化
北纬（度） 天文辐射量 /J·cm-2·a -1 地面可能辐射量 /J·cm-2·a -1
0
20
40
60
90
5.57× 106
7.62 × 106
1.06 × 106
1.27 × 105
1.34 × 105
7.83 × 105
7.20 × 105
6.20 × 105
4.40 × 105
-
12.1.3 陆地生态系统地水平分布格局
?,均衡大陆”（ average continent） 植被模式 （图 12-
1）
– 在不改变纬度的情况下，将所有大陆合在一起绘制的植被
图。
– 植被带大致与纬线平行，具有纬度地带性；
– 在南北纬 40度之间具有东西不对称性，证实了大气环流的
影响（信风），西侧有干旱区，东侧有润湿森林。
? 世界植被图 （图 12-2）
– 实际的世界植被图；
– 证实了植被模式图的正确性。
图 12-1,均衡大陆”植被模式图（ P260）
I-热带； II-北半球超热带； III-南半球超热带
图 12-2 世界植被带图
12.1.4 陆地生态系统的垂直分布格局
? 海拔高度的变化导致环境梯度的变化；
? 山地垂直带谱：山地生态系统有秩序地带状排列体系。
? 不同自然地带的山地，其垂直带谱是不同的；
? 垂直带谱大致反应了不同生态系统类型沿纬度方向交替分布的
规律 （图 12-3）
? 垂直带永远不能完全符合于水平带，原因：
– 最理想的垂直带是热带岛屿山地，但其缺少温度的年变化；
– 各地垂直带的降水状况（特别是季节变化）反反映了草地降水特点；
– 大陆性气候区的垂直带受到破坏，因为山地上部缺水；
– 高山上日照强烈，紫外线多，空气稀薄，与极地明显不同；
– 垂直带的厚度较水平带窄，山地升高 1000m,温度下降 5-6 ℃,纬
度北移 111km,温度降低 0.5-0.7 ℃
图 12-3 植被带结构示意图
12.2 森林生态系统
概述
（ 1） 热带雨林
（ 2） 亚热带常绿阔叶林
（ 3） 温带落叶阔叶林
（ 4） 北方针叶林
概述
? 历史上森林的最大覆盖面积曾达 2/3,为 76亿公
顷,到 1862年减少到 55亿公顷，到 1975年再减少
至 26亿公顷。；
? 人 类 大 规 模 砍 伐 之 前, 世 界 林 地 面 积 为
6× 109hm2, 占地球总面积的 45.8%,到 1985年,
为 4.147× 109hm2, 占地球总面积的 31.7%；
? 地球上的森林主要有四种类型, 并具有沿纬度分
布的地带性 （ 图 12-4）
图 12-4 主要森林类型的世界分布
12.2.1 热带雨林
? 热带雨林的现状
? 热带雨林的生态环境
? 热带雨林的特点
（ 1）热带雨林的现状
– 世界上现存的热带雨林面积约 1.7 × 107 hm2,约占地球森林
面积的一半；热带雨林 消失的速度已经达到每分钟 50公顷,
照此速度, 50年后热带雨林将从地球上消失,有的认为 20年后
就不复存在 。
– 三大片主要的热带雨林：亚马逊雨林 （ 南美 ）, 中非雨林
（ 刚果盆地 ） 和东南亚雨林,亚马逊雨林最大, 其木材蕴藏量
占世界总蕴藏量的 45%。
– 80%的热带雨林分布在 9个国家,玻利维亚 ； 巴西；秘鲁 ； 哥伦
比亚；委内瑞拉；印度尼西亚；马来西亚；加蓬；扎尼尔 。
– 我国的热带雨林有西双版纳和海南岛南部两小片
? 西双版纳是我国一片比较完整的热带雨林, 覆盖面积 1949年为
69.4%,1980年下降为 26%,平均每年减少 22万亩 。
? 海南岛 50年代有 1800万亩,1956年降至 1295万亩,1981年仅剩 544
万亩,覆盖面积由 35%降至 10.5%。
（ 2）热带雨林的生态环境
– 高温多雨：年均气温 26 ℃ 以上，月均气温 20 ℃ 以上；年
降水 2500-4500mm；
– 多云雾，日照率低；
– 酸性土壤，极为贫瘠：受强烈淋蚀，主要为红土（三氧化
物）；
– 雨林所需营养主要来自死去的植物，成为一个封闭体系。
（ 3）热带雨林的特点
? 物种丰富：
– 热带雨林中的动植物都是数千年演化的结果，具有原始的多样性；
高等植物达 45000种以上，除乔木外，还有藤本植物和附生植物；
世界上５０％（有说９０％）以上的物种只能以热带雨林为家。
? 结构复杂
– 物种间相互依存，每个种几乎都以其它种的存在为前提；植物对
环境的适应，达到极其完善的程度。一般有 5个亚层 （图 12-5）
? 构造特殊
– 板状根；裸芽；叶子大小中等，形状相似；茎花，四季开放；多
昆虫传粉。
? 无明显季相交替
– 终年有生长活动，但有生命规律；如乔木叶子平均寿命为 13-14
个月；
– 四季开花，但各有盛花期。
图 12-5 热带雨林的结构
A乔木，高 50-65m； B-乔木，高 20-40m； C-乔木，高 5-16m；
D-灌木，高 5m； E-地被，高 30-70cm。
（ 4）热带雨林的生态功能
? 动物种类丰富
– 种类多，每种的数量少，为窄生态幅种类；
? 能流与物质流的速率高，呼吸消耗量大；是陆地生态系统中生
产力最高的类型
– 地上生物量可达 300 t/hm2,年总初级生产力可达 124.4 t/hm2,净初
级生产力为 29.8 t/(hm2·a)。
– 太阳能固定量为 3.43× 107J/ m2·a, 光能利用率 1.5%，为农田的 2倍；
? 生物资源丰富，经济价值高
– 珍贵物种，经济价值高的物种（美国前总统里根 遇刺治疗中所使
用的一种重要的降血压药物就来自亚马逊雨林中的毒蛇身上）。
? 对全球生态效率有重大影响
– 热带雨林是地球的一片肺叶，能吸收大量二氧化碳，放出氧气，
并维持热带地区乃至调节全球的雨水。
– 热带雨林消失将导致水土流失，干旱,炎热，并最终荒漠化。
12.2.2 常绿阔叶林
? 常绿阔叶林的生态环境
– 主要分布在欧亚大陆东岸北纬 20-40度之间；
– 夏季炎热多雨，冬季少雨寒冷，春秋温和，四季分明；
– 土壤为红壤、黄壤或黄棕壤
? 特点
– 结构较雨林简单，乔木一般分两个亚层，上层一般高 20m，
第二层高 10-15m,灌木、草本、藤本与附生植物均不如雨
林；
– 生物量与净生产力较雨林低，地上生物量 150-170 t/hm2,净
初级生产力 10 t/(hm2·a)。
? 现状
– 我国常绿阔叶林是地球上面积最大，发育最好的一片；
– 大部分开垦成稻田，成为粮食产区，少部分残存于山地。
– 几种森林生态系统和农田生态系统净生产力的比较 (图 12-6)
图 12-6 西欧几种森林与农田生态系统第一性净生产力的比较
（林地的肥力为 I级和 III级）
12.2.3 落叶阔叶林
? 落叶阔叶林的的生态环境
– 中纬度湿润地区，年平均气温 8-14 ℃,最低 -3~-22 ℃,最高
24~28 ℃ ；年降水量 500~1000mm；
– 土壤主要为褐色土和棕色森林土，比较肥沃。
? 特点
– 主要有三层：乔木层，灌木层和草层，层次清楚；
– 净初级生产力为 10~15 t/(hm2·a),现存生物量可达 200~400 t/hm2，
（ 见书上表 12-2）；
– 消费者众多，既有哺育类动物如鹿、獐、棕熊、野猪、狐、松鼠
等，鸟类如野鸡、鸟等，还有各种昆虫；
? 图 12-7为以栎树为食的消费者（食草动物）的种类及食用的具体部位；
? 表 12-2为该系统的食物链示例，表明一个营养级上的任一动物部一定
与前一级的所有动物都有联系
? 现状
– 原始的落叶阔叶林仅存于山地，平原及低丘多被开发为农田，为
棉花，小麦杂粮和落叶果的产地，如我国的华北平原。
图 12-7 栎树的消费者
表 12-2 落叶阔叶林的食物链
12.2.4 北方针叶林
? 北方针叶林的生态环境
– 北半球高纬度区，处于寒温带，年平均气温多在 0 ℃ 以下，夏季
最长一个月，冬季 9个月以上，最低气温达 -52 ℃, 10 ℃ 以上的
温度不到 120天；年降水 400-500mm,并集中在夏季；
– 土壤为棕色针叶林土，有永冻层，不适宜耕作，自然面貌保存完
好。
? 特点
– 乔木以松、杉为优势种，且多为单优势种森林；灌木层稀疏，地
被层发达，落叶层厚，根系较浅；
– 净初级生产力低，仅 4.5~8.5 t/(hm2·a),为森林系统种最低；
– 动物主要有鹿、貂、兔、鼠等及大量土壤动物和昆虫，昆虫多为
害虫，，动物的数量年际变化大，原因是食物多样性低。
? 现状
– 由于不适合耕作，保存较好
– 组成整齐，便于采伐，为主要木材来源（占木材总量的一半以上）
12.3 草地生态系统
? 草地生态系统的特征
? 我国的草原及其特点
12.3.1 草地生态系统的特征
? 世界草地的概况
? 草原的生态特征
（ 1）世界草地的概况
? 草地：地球上最重要的陆地生态系统之一
? 草地类型
? 草原：由耐旱的多年生草本植物组成，具有特定的地带性；
? 草甸：由喜湿润的中生草本植物组成，主要分布在低湿地和林间
空地，没有明显的地带性
? 草原的组成与分布 （图 12-8）
– 温带草原：南北两半球的中纬度地带，夏季温和，冬季寒冷，有
明显的干旱期；主要分布在欧亚大陆，北美大陆和南美。
– 热带草原：热带和亚热带，终年温暖，雨量充沛（ >1000mm），
土壤贫瘠，干旱期多（ 1-2次 /年），野火频繁，森林的发育受到抑
制，但以高大禾草（ 2-3m） 为主，叶散生一些小乔木，又称为稀
树草原。主要分布在非洲，澳洲和南美等地。
? 草原的分布特点
– 水分与热量的组合状况是影响草原分布的决定因素 （图 12-9） ；
– 草原主要分布在润湿的森林区和干旱的荒漠区之间，并且，
? 靠近森林润湿区，主要为高稀树草原；如北美、南美和非洲；
? 靠近荒漠干旱区，主要为组成简单的矮草草原；如我国的荒草草原；
? 两者之间为辽阔的禾草草原。
图 12-8 世界草原的分布
图 12-9 水分差异导致的草原地带分异
（ 2）草原的生态特征
? 草原生态系统的分层
– 草栖层：生产者，各种草本植物；
– 地下栖居层：以洞穴居住的啮齿类动物为主，还有蚂蚁，蜘蛛等，
但蚯蚓少见；
– 地面栖居层：蹄类大型动物，田鼠类啮齿动物以及蚱蜢类昆虫等。
? 生物量和生产力
– 在美国高草原内，生物量达到 20-30t/ha,但 75%位于地下；
– 土壤微生物的生物量比例较高，如加拿大南部草原的植物生物量
为 434g/m2,30cm土层内的微生物量达到 254g/ m2；
– 能量沿食物链流动的情况表明 （图 12-10）,
? 植物对太阳能的利用仅 1%；
? 田鼠消费的植物仅 2%（大部分为昆虫和蚱蜢消耗），并只有 2%用于
种群增长
? 黄鼠狼接受田鼠消费的物质 30%，利用率较高，但用于种群增长的也
只有 2.5%；
? 大部分能量消耗于呼吸。
– 公牛和牧草的饲草转化效率 （图 12-11）
? 草地生产力为 16t/hm2,饲养 1.2头 350kg的肉牛,29%的草被牛吃掉，
仅 4%转化为净次级生产力，其余为其它消费者和分解者所消耗
图 12-10 密执安地区 低草原上的食物链示意图
R表示呼吸损耗量
图 12-11 公牛和牧草（ 1m2范围内）
A 食草类无脊椎动物消耗的青草； B 公牛吃掉的青草； C留给分解者的青草；
12.3.2 我国的草原及其特点
? 主要草原
? 草原的分布特点
– 南北延伸 17个纬度，东西达 44个经度，垂直海拔 100-
5000m；
– 热量从南到北，从低到高逐渐降低，水分从沿海到内陆方
向逐渐减少，具有明显的植被分异；
– 按照沿纬度方向的变化，可以分为三个草原地带
? 中温草原地带
? 暖温草原地带
? 高寒草原地带
（ 1）中温草原地带
? 包括东北松嫩平原及内蒙古高原，畜牧业为主，局
部农田，是主要小麦生产区；
? 草原生态区（三个）
– 大兴安岭两侧及冀北山地森林草原生态区
? 中温带森林区与草原区的过渡区域，岛状森林与草甸草原并
存，是资源潜力最大的区域；
– 内蒙古高原及辽河平原典型草原生态区
? 中温带草原的主体，其中，内蒙古高原典型草原是我国温带
草原最完整的一个典型草原区域，也是我国最大的草原牧区
之一；
– 乌兰察布荒漠草原生态区
? 位于亚洲中部内陆腹地，属内陆干旱区。
? 主要优势种为针毛类植物，如戈壁针毛、沙生针毛等。
（ 2）暖温带草原
? 包括黄土高原及其邻近区和鄂尔多斯高原大部分；
? 草原生态区
– 冀北山地、黄土高原东部灌木草原生态区
? 地形以黄土丘陵为主，具有冬季寒冷的大陆气候，降雨量集中在
夏季，地面蒸发强烈，形成半湿润半干旱暖型草原气候；
? 植被为灌木草原和草甸草原，开发历史悠久，原始草原仅存于陡
峭坡壁和丘陵坡地
– 黄土高原和鄂尔多斯高原暖温典型草原生态区
? 地处暖温带草原的中心，土壤侵蚀强烈；
? 植被为针毛系的镜鸡儿、油嵩等
– 西鄂儿多斯、黄土高原西部暖温荒漠草原生态区
? 位于鄂尔多斯、黄土高原西部，属鄂尔多斯陆台西部边缘；
? 植被为针毛系的藏镜鸡儿、小禾草群落。
（ 3）高寒草原地带
? 包括青藏高原大部分地区，是一个东北部狭窄西南
部宽的地带，以高寒草原为代表。
? 草原生态区
– 那曲 -玛多高寒草甸生态区
? 青藏高原东缘山地向高原面过渡的地带；
? 植被以嵩草类为主，包括小嵩草、嵩草、线叶嵩草等；
– 羌塘高原 -长江源头高寒草原生态区
? 高寒草原地带的主体部分；
? 植被以紫花针毛为主。
– 北羌塘高原、干旱荒漠草原生态区
? 位于高寒草原地带的西北区；
? 植被以硬叶苔草、紫花针毛等为主
12.4 荒漠生态系统
? 荒漠（ desert） 及荒漠化
? 荒漠的分布
? 荒漠生态系统的特点
? 荒漠化问题
（ 1）荒漠（ desert） 及荒漠化
– 每年的 6,17为世界无荒漠化日
– 荒漠化的定义：由于气候变化和人类行为造成的，
在干旱半干旱和半润湿区的土地贫瘠（ 1992年里
约热内卢环发大会）；
（ 2）荒漠的分布
? 主要分布在亚热带干旱区并往北延伸到温带干旱区
（图 12-12） ；
? 我国的八大沙漠和四大沙地 （表 12-3）
图 12-12 世界干旱区域的分布
表 12-3 中国的八大沙漠和四大沙地
八大沙漠（ 55.78万 km2）
塔克
拉玛
干
古尔
班通
古物
库姆
达格
柴达
木
巴丹吉
林
腾格里 乌兰布和 库布齐
新疆 新疆 新疆 青海 内蒙古 内蒙古 河套平原 内蒙古
33.76 4.88 1.95 3.49 4.42 4.27 1.15 1.86
四大沙地（ 11.65万 km2）
浑善达克 科尔沁 毛岛素 呼伦贝尔
内蒙古 西辽河中下游 内蒙古 内蒙古
2.38 5.06 3.21 1.0
（ 3）荒漠生态系统的特点
? 生态条件严酷
– 年降水量少于 200mm,甚至不足 50mm,易溶性盐类淀积表面，
地表细土不存，砾石区为戈壁，风积区为沙漠；
? 植被极度稀疏，主要为三种生活型
– 荒漠灌木及半灌木：根系发达，叶子小而厚，茎干呈白色以利反
射阳光，如霸王、白刺等种属；
– 肉质植物：具有夜间开放气孔以吸收 CO2,供白天关闭气孔时进
行光合作用的特殊功能，维持生长并保持水分平衡，如仙人掌等；
– 短命植物与类短命植物：生命周期仅 1年至几年，在较湿润的季
节生存，以种子或营养器官维持种群的延续。
? 消费者主要有爬行类，啮齿类，鸟类和蝗虫，具有不透水的体
被和干排泄物；
? 初级生产能力低：一般低于 0.5 g/(m2·a),能量流动慢，系统结
构简单；物质循环速率低。
（ 4）荒漠化问题
? 全球荒漠化
– 据 1996年 6月 17日联合国防治荒漠化公约秘书处发表的公告
? 全球：约 10多亿人（ 1／ 5）受荒漠化的直接威胁。其中荒漠
化损失表土 240亿吨，涉及全球 1／ 3的陆地面积，亚州为 14亿
公顷。
? 因荒漠化每年损失 420多亿美元，亚州 210亿。
? 荒漠化速度：每年以 5－ 7万 km2的速度扩大。
? 中国的荒漠化
– 概况
– 沙尘暴
– 西西弗斯神话
a,中国荒漠化概况
? 1986年 8月 5日,前中国林业部长, 中国防治荒漠化协调小组组长徐有芳指
出：中国是荒漠化危害严重的国家之一 。 全国荒漠化土地约占国土总面
积的三分之一, 近 4亿人受荒漠化威胁 。
? 中国科学院发布的一份国情报告：
中国在 90年代的沙漠化速度是每年 2100km2,相当于两个半香港, 或 30个
北京城 。 而 2000年已达 2460 km2,2003年已超过 3000 km2。
? 遥感普查数字表明：
中国水土流失面积已达 367万 km2,约占国土面积的 38％, 总量达每年 50
亿吨, 相当于全国的耕地每年被剥去 1cm的肥土层, 损失 N.P.K肥 4000多
万吨, 相当于全国 1年生产化肥的总和 。
? 地球土层的平均厚度 18cm,在温带地区的自然条件下,每形成 1cm的表土
需 100－ 400年, 即使管理极好, 也需 20年 。
? 此外, 黄河断流, 塔里木河断流, 罗布泊消失, 长江危机, 长江每年表
土流失 24亿吨, 5亿吨流入东海 。
? 还有, 滥用化肥和农药, 造成土壤退化, 我国中低产田已由原来的 60％
上升到 80％ 。
b,沙尘暴
? 2000年共 14次袭击北京并 4次波及武汉的沙尘暴极为
生动地给全国人民上了一课；沙尘暴开始进入人们的
视野 。
? 沙尘暴的定义
? 沙尘暴的发展
? 北京沙尘暴的主要沙源 。
沙尘暴的定义
? 由本地或附近的尘沙被风吹起，使能见度降到 1km以
下的天气状况，当水平能见度小于 500m时，定义为
强沙尘暴。
? 沙尘天气
– 沙尘天气则包括浮尘和扬沙天气
– 浮尘：均匀悬浮在大气中的沙尘或土壤粒子使水平能见度小
于 10km；
– 扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在
1km至 10km之内。
沙尘暴的发展
? 六十年代,8次；七十年代,13次；八十年代,14次；
九十年代,20多次； 2000年，仅北京 14次。
? 2004年 3月 29日, 内蒙古及北方 11个省市爆发该年度
的第 9次沙尘暴, 7000万人受到直接影响 （ 尝到了满
口沙子 ）, 其中,
– 由于风速达 30m/s左右, 内蒙古 3人死亡, 10000人无家可归,
最低能见度仅 1m。
– 正午好象傍晚, 北京启动应急措施
? 1000多施工工地停工, 加盖防尘罩, 检查广告牌, 出动吸尘车；
– 全国 1200多架次航班延误 。
– 市民出行全副武装 （ 图 ）
– 一组沙尘暴图片
市民出行全副武装图
（ 2004.4.1武汉晚报）
北京,2002年 3月 18日
北京,2002年 3月 20日
北京：总降尘量 3万 t
阿拉善左旗, 2003年 3月 14日
阿拉善巴彦特六校, 03年 3月 14日
阿拉善,1994年
埋没
袭击 (96年,阿拉善 )
吞噬 (97年阿拉善 )
占领 (98年阿拉善 )
2002年 3月 21日：汉城
下午 3:00
北京沙尘暴的主要沙源
? 70％ 来自内蒙古额济纳 。 额济纳是历史上有名的绿
洲, 距北京 1300km,92年前, 这里还是水草肥美,
这里的东居延海是黑河的归宿地, 林草繁多, 野生
动物繁多, 天鹅黄鸭, 飞鸟嬉水, 非常壮观；然而,
由于黑河上游的金塔县, 高台县和张掖市的无节制
的开发以及筑坝蓄水, 致使黑河断流, 额济纳的居
延海干涸, 绿洲上的植被大量死亡, 从而影响了降
雨, 影响了地下水的补给, 造成恶性循环, 仅仅 8
年, 及至 2000年, 绿洲变成了荒漠 。
? 原貌
? 现状
? 管理的无奈
居延海原貌
86年的阿拉善旗
水草丰美的阿拉善
居延海现状
枯死的灌木
枯死的芦苇
沙进草退
沙尘暴的杰作
思考题
? 推荐阅读文献
[1] [德 ]Walter H,中国科学院植物研究所生态室译, 世界植被 ——
陆地生物圈德生态系统,北京：科学出版社, 1984
[ 2 ] Odum E.P,Basic ecology,Philadelphia; Saunders College
Publishing,1983
? 思考题
– 陆地生态系统包括哪些，其主要特点及生物选择的对策是什么？
– 影响陆地生态系统的主要因素有哪些？
– 我国陆地生态系统的经度地带性和纬度地带性各有什么规律？
– 荒漠生态系统具有什么特点，我国土地荒漠化的情况如何？你认为
应如何遏制？
