凍原

凍原

凍原又叫做苔原,主要指北極圈內以及溫帶、寒溫帶的高山樹木線以上的一種以苔蘚地衣、多年生草類和耐寒小灌木構成的植被帶。為典型的寒帶生態系統,分布於歐亞大陸北美大陸的北部邊緣地帶,形成一條大致連續的凍原地帶。這裡冬季寒冷漫長,夏季涼爽短促,降水量200—300毫米,風力強勁,土壤下面常有永凍層存在。這種冷濕的環境常造成植物的生理性乾旱。

基本介紹

  • 中文名:凍原
  • 外文名:Tundra
  • 釋義:意思是“無樹的平原”
  • 別稱:苔原
生態定義,生態起源,氣候條件,生態特徵,主要分類,分布範圍,生物組成,植被,動物,生物群系,

生態定義

凍原(Tundra)語出薩米語tū̄ndra,tundar的屬格,意思是“無樹的平原”。在自然地理學指的是由於氣溫低、生長季節短,而無法長出樹木的環境;在地質學是指0攝氏度以下,並含有凍的各種岩石和土壤。
凍原是由耐寒的北極和北極-高山成分的蘚類地衣、小灌木及多年生草本植物為主組成的植物群落。凍原是寒帶地區的地帶生物群區,在以前被譯為“苔原”,因為典型的凍原植被以蘚類和地衣占優勢。實際上這類凍原只是凍原植被的一部分。整個凍原的普遍特點是地下有永凍層,所以稱為“凍原”比較合適。

生態起源

根據植物化石資料,北半球高緯度地區,在第三紀以前仍然屬於喜暖性森林,只是在第三紀末由於氣候變冷和變乾,這種森林漸漸被亞寒帶針葉林所替代。第四紀初氣候進一步變冷,才為凍原形成創造了條件。
巴音布魯克的凍原巴音布魯克的凍原
凍原最先出現在東西伯利亞北部,因為在冰期,歐洲大陸、西西伯利亞和北美大部分地區為冰川所覆蓋,只有東西伯利亞北部,冰川影響較小,乃存在古老的凍原核心(即托爾馬喬夫所謂的“原始北極植被”),它們從山區逐漸向平原擴散。動物學家Н.И.庫茲涅佐夫根據動物群的特徵,也認為東西伯利亞是北極動物群的發源地。
第四紀初,古老的凍原分成東西二支,環繞北極伸展,形成帶狀分布,隨著冰期與間冰期的交替,北極大陸冰蓋周期性地向南擴張和收縮。與此同時,凍原生物也不斷向南遷移,在這過程中,有的種類大批死亡直到消失;有的種類倖存下來,並與從高山遷移下來的種類相會合。當冰川退卻時,這些種類中的一部分北移;一部分退縮到山上,在那裡保存下來,成為山地凍原組成部分,如動物中的黑緣豆粉蝶、雪兔雷鳥等;植物中的矮樺、多瓣木、珠牙蓼腎葉山蓼等。

氣候條件

凍原是北方針葉林泰加林)帶以北的一個自然植被帶。所在地環境條件嚴酷,夏季短而寒冷。儘管年降水少,但因寒冷故很濕潤,風大,土壤的永凍層可達1米以上。凍原地區的氣候和土壤條件具有以下特點:
(1)冬季漫長而嚴寒,夏季短促而涼爽。最暖月的平均溫度一般不超過10℃,最低溫度可達-55℃。植物的生長季僅2-3個月。
(2)年降水量200-300mm,主要集中在夏半年。由於蒸發量小,氣候本身並不乾旱。
(3)夏季白晝很長,黑夜很短。
(4)風大,冬季的風速可達15-30m/s。
(5)土壤在一定深度有永凍層。即使在夏季,土壤僅僅表層的15-500px溶解,且易引起土壤的沼澤化。植物在這樣的土壤上生長常常由於低溫而導致生理乾旱。

生態特徵

1. 種類組成貧乏
植物種的數目通常為100-200種,較南部地區可達400-500種。代表性的科為石南科、楊柳科、莎草科、禾本科、毛茛科、十字花科和薔薇科。
2. 群落結構簡單
凍原群落層次少且不明顯,在一般情況下可分出1-2層,最多不超過3層,即小灌木和矮灌木層草本層蘚類地衣層。其中蘚類和地衣在群落中起著特殊的作用,灌木和草本植物的根、根狀莖、莖的基部以及更新芽都隱藏在蘚類、地衣層中,並受到保護。
3. 發育了適應寒帶氣候的特徵
(1) 通常為多年生,極少為一年生植物。因為生長期很短,植物來不及完成整個發育周期;
(2) 多數為常綠植物,這些植物在春季可以很快地進行光合作用,不必耗時形成新葉;
(3) 適應低溫、風大的特點,多數植物矮生,許多植物貼地面生長;
(4) 在大多數情況下,植物的根分布在比較不寒冷的土壤表層;
(5) 以長日照植物為主;
(6) 為了克服夏季短暫的現象,一些植物在夏季(暖季)到來以前就形成花芽,暖季一開始就進入開花期。儘管冬季溫度低到-30℃,芽和葉子在雪被下可以安全過冬;
(7) 由於土壤中氮素缺乏,一些植物具有固氮功能,如仙女木Dryas)可以使土壤中氮素的含量提高10倍以上。

主要分類

凍原分三類:北極凍原、南極凍原和高山凍原
無論哪一類凍原,占優勢的植物都是草、苔蘚地衣
在森林和凍原之間的過渡地帶稱為樹木線

分布範圍

分布於極地附近或高山的無林沼澤型景觀。凍原分北極凍原和高山凍原。前者發育在歐亞大陸和北美北部邊緣地區,後者發育在寒溫帶和溫帶山地和高原。一般分布地區冬季漫長而嚴寒,夏季溫涼短暫,最暖月平均氣溫不超過14℃。
凍原
年降水少(200—300毫米),風力強勁,土壤下常有永凍層,夏季表層解融,地面排水不良而處於飽和狀態。只能生長苔蘚地衣、耐寒灌木和多年生草本植物,稱凍原植被。植物矮小,多呈墊狀,群落結構簡單。植物的抗旱耐寒能力極強,有的甚至可在雪下生長開花。
地球上多年凍原、季節凍原和短時凍原區的面積約占陸地面積的50%,其中,多年凍土面積占陸地面積的25%,前蘇聯和加拿大近一半的領土都是凍原,阿拉斯加有85%的土地都是凍原,赤道附近的吉力馬札羅峰頂也發現有多年凍原。
中國的山地凍原
中國只存在山地凍原,分布在長白山2100m以上和阿爾泰山3000m以上的高山地帶。由於全年氣溫很低,植物生長期很短,風力大,因而一年生植物很少。
植物大多呈匍匐狀、墊狀或蓮座狀,株高一般不超過10-500px。在區系組成上都屬於北極-高山成分。
長白山以小灌木、蘚類凍原為主,主要以仙女木、牙疙瘩、牛皮杜鵑(Rhododendron xanthostephanum)、圓葉柳等矮小灌木為主,並混生有大量草本植物。阿爾泰山的凍原屬於乾旱型的山地凍原,種類較少,以鐮刀蘚(Drepanocladus)、真蘚(Bryum)、冰島衣(Cetraria)等蘚類和地衣為主。

生物組成

植被

植被的種類組成很貧乏,總共只有約100—200種植物。主要是苔蘚地衣和莎草科、禾本科、毛茛科、十字花科的多年生草本植物,以及楊柳科石楠科與樺木科的矮小灌木。它們多數緊貼地面生長,避免風寒。嚴寒和在生長期較長的日照,使這裡的植物多為常綠的多年生植物,並常具有大型和鮮艷的花朵,所以凍原的外貌不像荒漠那樣單調和缺乏生氣。群落結構簡單,通常僅1-2層。苔蘚地衣層特別繁茂,許多灌木、草本植物的根、根莖和更新芽隱藏其中受到保護。
凍原中植物多具有下列特點:墊狀或匍匐伏地型、營養繁殖、生長緩慢、地下部分生物量超過地上部分。凍原有灌木凍原、蘚類地衣凍原和北極凍原之分。

動物

動物種類貧乏,主要有馴鹿、麝牛北極狐北極熊、狼和旅鼠等。夏季多有候鳥遷來繁息。凍原生態系統的生產力很低,平均不到1克/米2·天。主要受低溫限制,生長緩慢所致。中國沒有位於廣大平坦地區的平地凍原,僅於長白山和阿爾泰山頂部有面積很小的山地凍原分布。

生物群系

陸地生物群系:
凍原/苔原
泰加林/北方針葉林
阿拉斯加沼澤地阿拉斯加沼澤地
山地草地和疏灌叢
溫帶針葉林
溫帶闊葉林和混交林
地中海森林、疏林和灌木叢
熱帶亞熱帶濕潤闊葉林
熱帶亞熱帶乾旱闊葉林
溫帶草原、稀樹草原和疏灌叢
熱帶亞熱帶草地、稀樹草原和疏灌叢
荒漠和乾燥疏灌叢
泛濫草地和稀樹草原
沿岸
濕地
水生生物群系:
池塘
海藻林
珊瑚礁
遠洋帶
底棲帶
熱液噴口
浮冰群
其他生物群系:
岩生帶

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