全国成人高考专升本_生态学基础第二章生物与环境第七节.doc

第二章生物与环境第七节 生物与地形因子一、主要地形要素的生态作用平原的气候因子符合地带性规律，只有地理纬度的改变才会发生根本性的变化一种植被类型过渡为另一种类型，一种物候期过渡为另一物候期，常有数千米到数百千米的距离但山地的情况不同，中小地形的综合配置，地形错综复杂，导致综合环境条件的多样性，各气象要素及其综合状况都随着海拔高度、坡向、坡位和坡度等地形因子的变化而变化结果，在山地条件下，在不大的范围内就会出现气候、土壤和植被的差异，可以看到不同的植物组合或同种植物的不同物候期1．坡向不同的坡向因太阳辐射强度和日照时数有别，使不同坡向的水热状况和土壤理化特性有较大的差异在北半球，北坡日照时间短，辐射强度也较小，所获得的辐射总量通常都比南坡少，尤以冬季为甚，且愈往北去南北坡的差异也愈大在一定坡度范围内，南坡所获得的辐射量比水平面多由于南坡较北坡有温度高、湿度小、蒸发量大、土壤的物理风化和化学风化都强的特点，因而土壤有机质积累少，也较干燥和贫瘠在这里，光照的差别是主要的，所以常把南坡称阳坡，北坡称阴坡南坡的植被多喜暖、喜光、耐旱的种类；北坡则多耐寒、耐阴、喜湿的种类但是，在低纬度地区，南北坡生境的差异随着纬度的降低而减少，以至消失。

在北方，油松秋季造林阴坡成活率比阳坡高 34％，生长量也大于阳坡南坡多风害的地方，北坡因免于风害，生长量较南坡为高高纬度地区，因为北坡温度太低，生长期短，林木的生长量则较南坡为低在水分获得保证的湿润气候条件下，树木的生长南坡优于北坡例如在我国杉木的中心产区，南向、东南向和西南向的山坳，光照充足，温度高，湿度大，土壤也深厚肥沃，是毛竹和杉木很好的宜林地，两广南部则相反，杉木在北坡生长得较好在水分经常缺乏的地方，南坡树木的生长也较北坡差，因南坡的高温，加剧了干旱的不利影响我国西北地区干旱的情况下，南坡的水分不足以维持森林植物生活的需要时，就为草原所占据南北坡综合环境条件的差异，还使树种的垂直分布发生一定的变化同一树种和森林类型的垂直分布在北坡常低于南坡同一地点，南坡的植物群落中常有较南的(喜暖的) 植物成分，北坡的植物群落中则有较北的(耐寒的 )种类分布在树种的分布区内，北方树种在其南界可分布到山的北坡，南方树种在其北界可分布到山的南坡，南坡是南方树种的北界，北坡是北方树种的南界，这就是阿略兴提出的植物先期适应法则这种现象在地形起伏较小而植被破坏不大的平原孤山表现最为突出由于阳坡的温度比阴坡的高，喜温动物就可能沿着阳坡分布到较高的山上，例如，在天山中部，即使在 3000～4000 米的阳坡上，也有草和半荒漠植被。

随之而存在的是蝗虫、沙漠裸眼晰、细嘴沙百灵、灰仓鼠等典型沙漠类型动物；而在邻近的阴坡地区，却生长着云杉林和北方动物区系东坡和西坡的生态条件介于南坡和北坡之间，但西坡比东坡稍温暖因为东坡在上午被照射时，一部分热能消耗于水分蒸发，而西坡得到太阳照射时，地面已经干燥，热能消耗于蒸发较少，使西坡增热较为强烈东坡生态条件较接近于北坡，常称为半阴坡；西坡接近于南坡，常称为半阳坡2．坡度按坡面的倾斜度，通常可分为六个等级：5°以下为平坦地，6° ～15°为缓坡，16°～25°为斜坡， 26°～35°为陡坡，36°～45°为急坡，45°以上则称为险坡坡度不同的山坡因太阳入射角不同所获得的太阳辐射有别，气温、土温及其他生态因子也随之发生变化例如当坡度为 45°时，北坡从 9 月中到次年 3 月底均无直射阳光，因而南北坡的差异就加剧但是坡度的影响，主要表现为坡度愈大则水分的流失愈多，土壤受侵蚀的可能性也愈大，结果使土壤变得浅薄而贫脊实验证明，水的流速与坡度、坡长成正比，即坡度越大，径流水的流速也越大，它所能带走的泥沙的数量也就越多一般地说，平坦地土壤深厚肥沃，宜于农作和一些喜湿好肥的树种生长，如华中水域地区的水杉、池柏、落羽杉和水松等。

但在高纬度地区，如低平地方地下水位高或排水不良，就易于出现沼泽化，不利于树木根系的生长斜坡上，一般土壤较肥厚、排水良好，为林木生长理想的地区陡坡上土层薄，石砾多，水分供应不稳定，林木生长较差，林分生产力低在急险坡上，常常发生塌坡和坡面滑动，基岩裸露，林木稀疏而低矮3．坡位坡位是指山坡的不同部位，通常都把一个山坡划分为上坡(包括山脊) 、中坡、下坡等三部分；有时还将山脊与上坡分开，下坡与山麓分开，把一个山坡划分为山脊、上坡、中坡、下坡和山麓(山谷) 等五部分因而，同一山坡的不同部位，实际上包含着相对高度的差别山坡有凸形的、凹形的和直形的三种形态凸形山坡易受强风侵袭，容易产生侵蚀和风化，土壤较干燥，也较浅薄；凹形坡比较挡风，易于积聚土壤而少受侵蚀，土壤较湿润，土层也较厚在一个山坡上，山脊和上坡常是凸形的，中坡则可能是凹凸相问的复式坡面，下坡通常是平直的因此，坡位的变化使得阳光、水分、养分和土壤条件也成规律性的变化从山脊到山麓，坡面的光照不断减少，水分和养分则逐渐增多，整个生境向荫湿的方向发展，土壤逐渐由剥蚀过度为堆积，土层厚度、有机质含量、含水量以及各种养分的含量，都随着相对高度的降低而增加。

因此，在天然植被很少受干扰的坡面上，可以看到从上坡到山谷分布着对水肥条件要求不同的一系列树种喜肥沃湿润的树种分布于坡的下部，耐瘠薄干旱的树种分布于坡的上部，这种情况在陡坡尤为突出，在其上部往往只能生长杂草和灌木4.海拔高度海拔高度是山地地形变化最明显的标志之一随着海拔高度的递升，温度呈递减一般情况下，海拔高度每升高 100 米，气温下降 0．6 ℃左右在一定范围内，空气湿度和降水量随海拔高度的增加而增加，但是达一定界线后，降水量又开始降低这常引起生态系统有规律地更替，称为垂直地带性例如，在长白山，由于海拔高度及其他自然要素的垂直变化，使山地形成三个垂直带，即山地针阔混交林带、山地针叶林带和山地苔原带相应地也分布着特有的动物类型不同的地势高度对植物的形态结构也产生很大的影响由于海拔不同改变了气候条件，即使同一种植物分别种植在山麓和山顶上，它们在外貌上也会产生强烈的差异二、以地形为主导因素的特殊环境对生物的影响1．山脉走向对生物的影响地形是间接因子，它不直接提供物质和能量，但可以通过对光照、温度、水分和养分等的重新分配而起作用在山地条件下，地形对生物的影响更为明显，其中大型山山脉的走向对土壤、气候产生影响，从而影响生物的分布和生存。

地形因素对土壤形成的作用很明显，主要表现在影响热量和水分的重新分配，从而深刻地制约着土壤形成的方向和过程，最终影响到土壤的一系列性质，以致土壤在利用上也有很大不同就大的方面来说，大地形的分布特点能影响各地气候和生物带的分布我国的主要山脉排列是呈西南至东北走向，阻碍了海洋湿润气流的西进生物带排列也相应的从东南的常绿阔叶林带和落叶阔叶林带，逐步过渡到西北灌木草原带因此，我国土壤地带的水平分布，显出略呈西南至东北方向的带状特征此外，山地的海拔越高，山体越大，在不同高度上和山体两侧的气候、生物和土壤特征的分异也越显著例如，秦岭是东西走向的高大山脉，对来自南方的暖湿气流和来自北方的干冷气团都有阻滞作用，所以山地南坡和北坡的土壤有显著不同在南坡形成酸性的黄棕壤，而北坡形成中性至微碱性的褐土又如，大体上呈南北走向的大兴安岭和太行山脉，同东南季风呈直角相交，在夏季，迎风雨降水量大，有利于土壤中化学分解和生物积累；背风面受气温增高，湿度小的焚凤影响，土壤的淋溶和生物积累都较弱因此，这些山地就成了不同类型土壤的分界线例如，大兴安岭东坡为暗棕壤，而西坡为灰黑土至于海拔越高，土壤变化越复杂，形成的土壤类型就越多，这是因为气温随山地海拔增高而递减的缘故；在一定高度范围内，降水量随高度增高而增大；植被类型也相应地更替，所以土壤类型也不同，表现出垂直分布的规律。

山脉的走向直接影响到焚风、山谷风、海陆风等的形成和变化，从而对生物产生影响1)焚风对生物的影响焚风是气流翻过山岭时在背风坡绝热下沉而形成的干热风当气流经过山脉时，沿迎风坡上升冷却，在所含水汽达饱和之前，按干绝热过程降温，达饱和后，按湿绝热直减率降温，并因发生降水而减少水分过山后空气沿背风坡下沉按干绝热直减率增温，故气流过山后的温度要比山前同高度上的温度高得多，湿度也显著减小温暖季节中的焚风能加速谷物及果实的成熟，强烈的焚风则能使植物枯干而死亡2)山风和谷风对生物的影响山谷风是一种局地环流，山谷风是由于山坡与谷地的热力差异造成的谷风带有水蒸汽，可以增加雨量，山风则干燥只要地形合适，山风和谷风在任何地方都可以发生，但是只有热带的深谷才较强盛，中纬度地方仅夏季多强烈的山风和谷风对森林和农作物有破坏作用3)海风和陆风对生物的影响在晴朗稳定的天气条件下，海岸附近白天风是由海洋吹向陆地，夜间由陆地吹向海洋热力因素是海陆风形成的基本原因，太阳辐射到达地面时，由于海陆热力性质不同，陆地增热比海洋强烈，陆地上的空气受热膨胀上升同时，海上空气温度较低，密度较大，空气下沉，并有低空流向陆地，以补充陆地上升的空气，这就是海风。

陆地上上升的空气，在上空流向海洋，以补充海上的下沉气流，这样就构成一个环流夜时辐射冷却时，陆地冷却比海面快，陆地上空气冷而密度大，海面上空气暖而密度小，海面空气上升，而陆地空气则下沉，并由低空流向海上，形成陆风在内陆，如大湖沿岸、森林内外、城市和郊区之间等地表受热不均的地方，都可观测到类似于海陆风的地方性风这种地方性风可造成热量和水汽的输送，对调节气候和小气候可起到一定的作用2．河流走向对生物的影响由于河底的类型，如沙、砾石、黏土、下层坚石或粗石等，对于决定生物群落的性质和生物群落优势种的种群密度是非常重要的，因此，河流的走向对生物产生一定的影响一般认为河流中没有浮游生物，因为这类生物受到水流的支配在小河流中，如果有浮游生物，那是来自湖泊、池塘或者和河流相连的死水，而有急流流过时，就把它们冲走了，只在河流缓慢流动的部分或者在大河中，浮游生物能够繁殖并成为生物群落中不可缺少的部分尽管大部分河流的浮游生物只是暂时性的，但是，它们在一些河流中是重要的食物来源在伊利诺伊河，浮游生物经常从一系列和河流相连的富有生产能力的泛滥平原湖泊得到大量补充在密西西比河和它的主要干流，至少有一种鱼类，即原始而独特的匙吻鲟(Polyodom)，主要以浮游动物为食。

急流生物群落中的生物，具有能在急流中保持身体位置的适应性急流中的主要生产者植物，如附着在石头、木头等固定物体上的绿藻，有长而蔓延的丝状物，少数动物是固定生活的，如淡水海绵和毛翅目昆虫的幼体，它们的壳和石头黏合在一起蜗牛和扁虫能以它们黏着的下表面黏附在河底表面几乎所有的急流动物，从昆虫幼体到鱼类，都有一定的流线体型，其作用是使水流经过时产生最小的摩擦力3．高原气候对生物的影响高原的生态环境和气候变化复杂多样且变化剧烈对于生物生存而言，存在着独特的胁迫环境，而且各种胁迫因子往往互相“偶联”发生作用，关系十分复杂诸如强烈的太阳辐射、寒冷的气候条件和较大的昼夜温差及低气压，加之频繁的疾风、冰雹，这些严酷的自然生态环境对于植物的生长、繁殖十分不利随着海拔的升高，大气压呈下降的趋势，海拔越高大气压下降越显著大气中 O2 和 C02 分压随着大气压降低也相应降低O 2 和 C02 分压的变化直接与植物的光合作用、呼吸作用、酶促反应等生理生化过程有关同时由于气压的降低，植物内部的解剖构造也发生一定适应性变化大气中的水汽压(绝对湿度)受温度影响很大，随着海拔的升高而明显降低，一般情况下海拔2000 米处的大气中水汽含量相当海平面的 50％左右.在高原，空气中低的水汽含量加上强辐射，使植物的蒸腾作用显著高于低海拔地区。

生长在高原的植物，由于长期受强光、低温和低压等生态因子的影响，其外部形态、内部结构和功能对这种高原环境条件具有一定的生理生态适应，形成了特殊的高原生态环境适应方式在内部结构上，主。