植被地理格局:全球气候系统的产物

植被地理格局:全球气候系统的产物

时间:2020-01-08 05:11 作者:admin 点击:
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谢平

  植物地理学家很早就认识到气候与植被地理分布之间的密切关系,可以这样说,植被的地理格局就是地球上气候格局的产物。

  温度和降水是两个最重要的气候因子(当然,对植物的生长和分布来说,光照和营养也是重要影响因子),强烈地影响着植被的地理格局。在湿润和炎热的气候条件下,常绿阔叶雨林占据优势,当气候向干、冷转化时,落叶林占据优势,而当气候趋于极端寒冷或干燥的状况时,优势植被被冻原或沙漠植被所取代。

  同样是热带地区,随降雨量的逐渐增大,植被从叶子退化的刺林、稀树干草原变化到树木高大、物种丰富、生长密集且常绿的热带雨林。在较低的降雨条件下,随着温度从低到高,植被呈现冻原、北方草地、温带草原、刺林这样的逐渐变化。

  有学者统计了世界范围内主要的植被类型(热带雨林、稀树干草原、温带落叶林、北方针叶林和冻原)在不同的月平均最低气温和总年降雨量条件下的分布情况,能看出最低气温和降雨量对植被类型的明显影响,即热带雨林主要分布在高温多雨区域(虽然跨越很宽的降雨量范围),而冻原和北方针叶林则主要分布在低温干燥区,稀疏干草原分布于干热气候区,而温带落叶林分布于中等程度的水热条件区。

  一个有趣的现象是,极端低温和高温对植被地理格局的影响完全不同。在极端低温的情况下,生命受到极度压抑,只有物种稀少、群落单一的耐寒性强的冻原得以存在。而在极端高温的热带地区,降雨的分配主宰了植被的地理格局,由于形成了极大的水分梯度,植被类型变化巨大:从极为干旱、物种极为贫瘠的热沙漠,到刺林和热带落叶林,再到多雨的、物种极为丰富的热带雨林。高温、强蒸发和活跃的生命活力是热带地区植被演化的驱动机制。

  全球气候带格局是由大气环流及其季节移动形成的。全球大气环流系统的季节性南北移动使热带辐合带、亚热带高压带和其他气候带周年性地影响一些纬度,而仅季节性地影响另一些纬度。例如,赤道气候地带的植被为热带雨林,发生在无持续干旱期的地方,且温度通常不会降低到10℃以下,植物能周年生长。在热带雨林气候区,由于有明显的干湿季,适应于不同的年降雨范围,形成了三个不同的带状植被类型:在湿端(湿季长于旱季)的热带湿润落叶林、在中间的干燥落叶林和林地和在干燥端的雨绿多刺灌丛或稀疏大草原。

  即便是同样的区域气候背景,很多陆地生态系统呈现出相当多样的地貌变化,如在一些山区。因此,同一个区域,局域地形、地貌造成的小气候条件或土壤质地等的差异,往往能显著影响植物群落的结构。例如,同样的石质山原峡谷,朝北面主要生长着喜冷、喜阴和喜湿环境的植物,而向南面生长着喜欢温暖、阳光和干燥环境的植物。

  水陆交错带是一类受水位影响很大的生态系统,水位变化模式决定着水生植物、湿生植物与陆生植物群落分布的相对格局及动态。譬如,水位波动幅度能对沿岸带湿地植被的带状分布格局产生显著影响,较大的水位波动导致湿地植被出现更为多样的带状格局,而当这种波动减少后,植被类型减少,导致群落的物种多样性下降。

  植被不仅受到地表水的影响,还受到地下水的影响。譬如,在美国的威斯康星州,在同样的区域,地下水流量和排水状况不同引起的水文条件差异可导致多种多样的植被类型出现,即便所处的景观地貌类似。

  在同样的地带性气候背景下,由于海拔高度对气温的影响,植被沿山地的垂直方向呈现出显著不同的分布带,即海拔高度也能具有与纬度类似的影响。植物学家观察到植被在随海拔和纬度梯度变化的过程中具有十分类似的变化趋势。如果调查沿海拔梯度上的各种植物的分布范围,再换算成温度,人们就可以粗略地推测各种树木生存的温度范围。

   作者系中国科学院水生生物研究所研究员,研究方向为生态学和动物学。

   (来源:《中国气象报》2014年11月27日三版 责任编辑:张林)