沙漠群落

科技工作者之家 2020-11-17

沙漠生物群落时极端干燥地区由具有特殊适应的旱生生物组成的生物群落。沙漠主要分布在亚热带和温带大陆干旱地区,在全球总面积达4900万平方公里,占全球总陆地面积的34%。

简介荒漠(desert)是地球上最耐旱的,它是由超旱生的灌木、半灌木或半乔木占优势的地上不郁闭的一类生物群落,主要分布于亚热带干旱区,往北可延伸到温带干旱区。

这里生态条件极为严酷,年降水量少于200毫米,有些地区年雨量还不到50毫米,甚至终年不雨。由于雨量少,易溶性盐类很少淋溶,土壤表层有石膏的累积。地表细土被风吹走,剩下粗砾及石块,形成戈壁;而在风积区则形成大面积沙漠。

定义沙漠,主要是指地面完全被沙所覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区。沙漠亦作“ 沙幕 ”,干旱缺水,植物稀少的地区。沙漠地域大多是沙滩或沙丘,沙下岩石也经常出现。有些沙漠是盐滩,完全没有草木。沙漠一般是风成地貌。沙漠里有时会有可贵的矿床,近代也发现了很多石油储藏。沙漠少有居民,资源开发也比较容易。沙漠气候干燥,它也是考古学家的乐居,可以找到很多人类的文物和更早的化石。

生长在沙漠地区的生物群落一般都具有耐高温耐干渴等特点,同时具有强的适应力和生存能力。

主要生物荒漠生物群落的消费者主要是爬行类,啮齿类、鸟类以及蝗虫等。它们同植物一样,也是以各种不同的方法适应水分的缺乏。大部分哺乳动物由于排尿损失大量水分而不能适应荒漠缺水的生态条件,但个别种类却具非凡的适应能力。许多欧亚大陆的沙土鼠和北美Hetetromy ida科的啮齿类动物,能以干种子为生而不需要饮水,也不需用水调节体温,白天在洞穴内排出很浓的尿以形成一个局部具有较大湿度的小环境,据Schmidt-Nielsen(1949)研究,洞穴内的相对湿度为30~50%,而夜间荒漠地面上的相对湿度为0~15%。这些动物夜间从洞穴里爬出来活动,白天则在洞穴内渡过。因此这些啮齿动物对荒漠的适应既是行为上的,也是生理上的。

荒漠生物群落的初级生产力非常低,低于0.5g/m2·a。生产力与降雨量之间呈线性函数关系。由于初级生产力低下,所以能量流动受到限制并且系统结构简单。通常荒漠动物不是特化的哺食者,因为它们不能单依靠一种类型的食物,必须寻觅可能利用的各种能量来源。

荒漠土壤荒漠生物群落中营养物质缺乏,因此物质循环的规模小。即使在最肥沃的地方,可利用的营养物质也只限于土壤表面10厘米。由于许多植物生长缓慢,动物也多半具较长的生活史,所以物质循环的速率很低。

沙漠植物群落沙漠植被极度稀疏,有的地段大面积裸露。主要有三种生活型适应荒漠区生长:

①荒漠灌木及半灌木:具发达的根系和小而厚的叶子,茎杆多呈灰白色以反射强烈的阳光,如坝王(Zygophyllum)、梭梭(Haloxylon)、白刺(Nitraria)、红沙(Reumuria)等属的一些种。

②肉质植物:为景天酸代谢型(CAM),夜间气孔开放,吸收大量二氧化碳,以苹果酸的形式贮存在植物体内。白天,气孔关闭以适应干燥空气,体内苹果酸放出二氧化碳,供植物的光合作用,即将夜间固定二氧化碳与白天二氧化碳的进一步代谢在时间上分隔开来。这样,使肉质植物获得二氧化碳供应的同时,维持了植物的水分平衡。肉质植物主要分布在南美及非洲的荒漠中,如仙人掌科、大戟科与百合科的一些种。

③短命植物与类短命植物:前者为一年生,后者系多年生, 它们利用较湿润的季节迅速完成其生活周期,以种子或营养器官渡过不利生长时期,如Bromus tectorum,Poa bulbosa等。

沙漠动物群落沙漠动物群,顾名思义,即沙漠里的动物群落,分布地区包括中国西北、蒙古、苏联中亚、阿拉伯、北非撒哈拉、北美西部和澳大利亚中部等沙漠地带。这些地区干燥炎热,生长稀疏,有大片流沙和砾质沙漠,缺少食物、水源和隐蔽条件,生态环境恶劣。1

种类沙漠地带动物群种类和数量均贫乏,脊椎动物中以啮齿类和有蹄类为主;鸟类很贫乏,以地栖种类为多;爬行类中特别适于沙漠环境的蜥蜴等种类较多;两栖类的种类和数量极少。

特点1、沙漠动物群具有对干旱的适应性:如许多小型动物(包括昆虫)可从食物中通过分子转换取得水分,并能形成一系列减少水分耗失的适应机制;昆虫、爬行类、鸟类和啮齿类有夏眠习性,降水时才苏醒;有蹄类(如骆驼)不仅耐渴、耐饥,还具有远距离寻找水源的能力。

2、沙漠动物群还具有对开阔景观的适应性:大、中型动物具有迅速奔跑或跳跃的能力,如野驴、鹅喉羚、羚羊、更格芦鼠;啮齿类、爬行类和许多昆虫则营洞穴生活,如沙鼠和跳鼠;小型食肉兽和鸟类常利用啮齿类的废洞生活;北美西部巨仙人掌粗茎是荒漠鸟类挖洞营巢的地方;沙地生活的动物可迅速遁入沙层以逃避敌人,如北美科罗拉多荒漠的鬣蜥、中亚的沙蜥等。

3、沙漠动物群具有与周围环境一致的沙土色,如沙鼠、跳鼠等。对高温的适应表现为,多数动物具有夏眠和夜出习性。因晨昏与夜间温度较低,相对湿度较大,它们(例如亚非两洲的沙鼠、跳鼠和美洲的更格芦鼠)均夜间活动。2

典型沙漠生物骆驼骆驼,沙漠中的耐旱动物,能在沙漠中长途跋涉,耐干旱耐辛劳。它们是如何保存水分的呢?有许多传说,但事实上并不像传说中的那样骆驼将水储存在它们高高耸起的驼峰上,因为那里面存的是脂肪而不是水;也不是保存在胃里,那里面存有的只有正常含量的液体。有科学家认为,骆驼最为重要的储水器官,是它们那超大型的鼻子。

科学家解释说,在炎热缺水的沙漠环境中,骆驼能够在自己呼出的气息中回收水分。骆驼的鼻孔内壁是由一种叫做“鼻甲骨”的螺旋状组织构成的,这是它们与其他哺乳动物的相同之处。不同之处在于,骆驼的像古本手卷一样卷起的鼻甲骨有着巨大的表面,而且在通常情况下是干燥凉爽的,这样,当温暖的含有水分的潮湿空气从骆驼的肺部呼出来时,鼻甲骨就能有效地将含在其中的绝大多数水分重新回收。此外,骆驼还有一种非比寻常的本领:白天,它们可以使自己的体温比正常体温上升好几摄氏度,不出汗也不会中暑;到了夜间,当周围环境温度下降时,它们才慢慢地将身体的热量散发出去。1

鸟类和哺乳动物鸟类和哺乳动物经常暴露于日晒风刮中,随时都有脱水的危险,它们采取的最明显的适应方式就是到处漫游。与鸟类的季节性迁移行为不同,这种漫游行为是随机的,漫无目的的。一些善飞的鸟类为了追逐雨云,会一气飞上几千米,目的只是为了享受那片云降下的雨滴。

鸟类饮水的方法十分奇特,只有斑鸠和鸽子是能直接将水吞咽下去的鸟类,而其他鸟类都是用喙点水,然后仰起脖子让水顺势流进喉咙。

在干旱地区,一些大型食草动物饮水通常依赖于相隔很远的水塘,它们常常会一连数天甚至更长时间没有水喝。一旦找到水,它们就会痛饮一番。其实,与其说是因为它们渴得厉害,还不如说是它们知道在未来的日子里可能还会有干渴没水喝的时候。除了直接饮水,世界上一些最干旱的地区的大多数动物,从沙鼠到长颈鹿,它们能从植物里吸取身体所需要的水分,而一些食肉的蛇类和蜥蜴则从捕获的动物的新鲜血液中获得水分。

昆虫昆虫也需要水分,比如蚂蚁,体内就有2/3是水分。那么,对于一生都生活在极干燥的面粉柜中的粉甲虫,它们又是怎样获得所需要的水分的呢?原来,它们所需要的水分有一部分是它们自己“制造”出来的——将碳水化合物转化为水,从中获取水分。人类的新陈代谢作用与之相似,只是这些小虫子们做这件事比我们人类强多了。粉甲虫、衣物中的蠹虫,还有白蚁等,都有将碳水化合物转变为水的本领,何况即使是极干燥的面粉,也含有5%至15%的水分。

陆地上的昆虫对于自己体内的水分非常“吝惜”。它们的身体一般都有坚硬的外壳,这种外壳与哺乳动物的皮毛比起来,更容易保住水分,减少蒸发。像鸟类和爬行动物一样,昆虫在排泄废物之前,会回收其中的多数水分。等脚类动物如潮虫,它们身体的水分循环与其他动物正好相反,它们是通过肛门吸收水分,这意味着,如果它们感觉到口渴,只需坐下就能解渴。

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学

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