[科普中國(guó)]-荒漠生態(tài)系統(tǒng)

簡(jiǎn)介

荒漠生態(tài)系統(tǒng)是由超強(qiáng)耐旱生物及其干旱環(huán)境所組成的一類生態(tài)系統(tǒng)2。荒漠包括戈壁(gobi desert)和沙漠(sandy desert)，戈壁是指石質(zhì)和/或礫質(zhì)的荒漠，沙漠則指沙質(zhì)的荒漠。

荒漠生態(tài)系統(tǒng)是地球上自然條件極為嚴(yán)酷的生態(tài)系統(tǒng)之一，其主要特點(diǎn)有：①極端干旱，降水量很小而蒸發(fā)量極大；

②夏季晝夜溫差大，冬季嚴(yán)寒；

③植被十分稀疏，以超強(qiáng)耐旱并耐寒的小喬木、灌木和半灌木占優(yōu)勢(shì)；

④物種多樣性極為貧乏，生物量很低，生產(chǎn)力極其低下。

特點(diǎn)荒漠氣候極其干旱，甚至終年無(wú)雨，晝夜溫差可高達(dá)25～30℃，大風(fēng)和沙暴較多。各種荒漠植物以其獨(dú)特的方式適應(yīng)環(huán)境：超旱生植物根系發(fā)達(dá)、葉退化，以便多吸收水分、減少水分散失；肉質(zhì)植物有很多貯水細(xì)胞，白天氣孔關(guān)閉，減少水分蒸騰，只吸收光能進(jìn)行光合作用，夜間氣孔開(kāi)放吸收二氧化碳；短生植物在有降雨時(shí)利用短暫的較濕潤(rùn)期迅速完成從萌發(fā)到結(jié)果的過(guò)程，以種子或地下器官度過(guò)不利時(shí)期；耐鹽植物可直接利用鹽堿濃度較高的水分，有的還能將鹽分貯存在體內(nèi)或從體表排出。此外，一些沙丘植物的莖基部和根有角質(zhì)層、纖維鞘結(jié)構(gòu)，可防止被熾熱的沙粒灼傷。

荒漠中的爬行動(dòng)物和嚙齒動(dòng)物都在地下穴居生活，晝伏使出，聽(tīng)覺(jué)極其靈敏，有些種類不需飲水，僅靠食物中的水分便可存活，有的則可依靠休眠度過(guò)極端干旱期。

氣候特征：降雨量少，蒸量大，溫度較差大；

土壤特征：土質(zhì)疏松，缺少水分，沙礫含量高，土壤發(fā)育程度差；

植被特征：種類貧乏，植物形態(tài)特殊，分布不均且具有趨濕性。

主要類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)按氣候條件可分為亞熱帶荒漠和溫帶典型荒漠，在高山和高原上分布有高寒荒漠，每個(gè)地帶內(nèi)都可按不同土壤基質(zhì)分為礫質(zhì)荒漠(戈壁)、沙質(zhì)荒漠(沙漠)、干泥漠和龜裂地、鹽堿荒漠等。各類型在荒漠環(huán)境的嚴(yán)酷性、生物適應(yīng)方式、生物群落的稀疏性等方面基本一致，差別主要表現(xiàn)在動(dòng)植物的組成上。

溫帶典型荒漠生態(tài)系統(tǒng)溫帶典型荒漠主要分布于歐亞大陸中部的暖溫帶，具典型的大陸性氣候，四季分明，冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱。造成極度干旱的原因，一是距海洋遙遠(yuǎn)，二是高山阻擋，濕潤(rùn)氣流極難到達(dá)。地形因素使溫帶典型荒漠區(qū)被一些高大山系分隔成大小不一的片狀區(qū)域，即盆地，盆地中部往往連為成片沙漠，沙漠外圍直到山體中部是其他土壤基質(zhì)的荒漠類型。

中國(guó)的荒漠區(qū)占國(guó)士面積1/5以上，大部分屬于溫帶典型荒漠。其中新疆塔里木盆地最大，盆地中央的塔克拉瑪干沙漠是世界第二大沙漠，向北向東依次為準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地、阿拉善平原、河西走廊，直至騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠及其周圍地區(qū)。年降水量除東部邊緣和部分山地荒漠為200毫米左右外，80%以上地區(qū)均少于100毫米，阿拉善西部至塔里木盆地則在50毫米以下，部分地區(qū)甚至終年無(wú)雨。年均溫度0～14℃。冬春季節(jié)大規(guī)模冷空氣活動(dòng)頻繁，是中國(guó)揚(yáng)沙天氣和沙塵暴的主要源區(qū)。

中國(guó)的溫帶典型荒漠植物以超旱生半灌木、灌木最普遍，如霸王、泡泡刺、裸果木、沙冬青、麻黃、沙拐棗、各種蒿類等，還有鹽柴類灌木如藜科的豬毛菜、假木賊、堿蓬、合頭草、小蓬、鹽穗木及檉柳科的紅砂等，加上旱生小喬木梭梭、白梭梭，在典型荒漠生境形成稀疏或極稀疏的單一優(yōu)勢(shì)種的群落，各盆地極端干旱的核心地帶則往往無(wú)植被。典型動(dòng)物是雙峰駝、鵝喉羚、沙蜥、西域沙虎等。

與這些荒漠區(qū)相連的蒙古戈壁荒漠的生態(tài)特征也基本相同。從準(zhǔn)噶爾盆地西端開(kāi)始，包括哈薩克斯坦南部、烏茲別克斯坦、土庫(kù)曼斯坦、阿富汗和伊朗北部地區(qū)在內(nèi)的區(qū)域?yàn)闇貛У湫突哪畢^(qū)的西片，其特點(diǎn)是有冬春降雨現(xiàn)象，因而除超旱生的喬木、灌木外，短生植物也占有重要地位。

亞熱帶荒漠生態(tài)系統(tǒng)亞熱帶荒漠分布于中低緯度地區(qū)，除歐洲和南極洲外，幾乎各大洲都有分布。年平均溫度都在10℃以上，在能得到水的地方，植物可全年生長(zhǎng)。各區(qū)域的動(dòng)植物分布有所不同。

大陸型亞熱帶荒漠，包括世界最大沙漠撒哈拉沙漠及其周圍地區(qū)、西亞荒漠、印度塔爾荒漠、澳大利亞中部荒漠、北美大盆地荒漠、莫雅偉荒漠等。由于地形和信風(fēng)等原因造成干旱，降水一般低于150毫米，甚至有些地方連續(xù)多年無(wú)雨。植物主要以藜科肉質(zhì)灌木濱藜、地膚、鹽角草、假木賊等和麻黃、蒿、短葉絲蘭為主，代表性動(dòng)物單峰駝等。在荒漠區(qū)中有水的地段形成綠洲，以海棗、金合歡、桉樹(shù)、木麻黃等喬木為主。代表性動(dòng)物有單峰駝等。

西海岸型亞熱帶荒漠，包括非洲西南部的納米布荒漠，北美洲西南部的索諾拉荒漠、齊瓦瓦荒漠，南美洲西部秘魯和智利海岸的荒漠等，干旱由大陸西海岸的海洋暖流造成，其優(yōu)勢(shì)植物以貯水型的肉質(zhì)植物為主，有仙人掌、仙人柱、蘆薈、龍舌蘭、松葉菊等。

綠洲生態(tài)系統(tǒng)荒漠區(qū)并不是到處一片荒涼，各片荒漠區(qū)中都有受地形和特殊地質(zhì)作用，而對(duì)大氣降水重新分配的局部區(qū)域，使水分集中于地表，形成泉、湖、河流，周圍植被茂盛，人類活動(dòng)頻繁，這就是荒漠區(qū)中的特殊生態(tài)系統(tǒng)—綠洲。

綠洲的水源來(lái)自荒漠周圍海拔數(shù)千米以上的高山(如中國(guó)的天山、昆侖山、祁連山等)，山體中上部水汽聚集，形成較多降雨，滋養(yǎng)了山地森林、山地草原和草甸等植被，其土壤成為調(diào)蓄河流水量的巨大“水庫(kù)”，山頂部降雪形成冰川，山體成為荒漠河流的水源涵養(yǎng)地。冰川融水和降水匯成河流入荒漠平原后。受其滋潤(rùn)的干旱土地上發(fā)育出茂密的荒漠河岸林和草甸，達(dá)就是天然綠洲。當(dāng)人類引用河水在荒漠上灌溉農(nóng)田，種植農(nóng)作物、果樹(shù)、防護(hù)林及城鎮(zhèn)綠化地等，就形成了人工綠洲。

荒漠區(qū)氣溫高，有利于多種植物生長(zhǎng)；晝夜溫差大，有利于果實(shí)糖分的累積；空氣濕度小，有利于抑制病蟲(chóng)害。因此綠洲的生物生產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)量比典型荒漠高數(shù)百至數(shù)千倍，且種類繁多，質(zhì)量佳。植被改善了綠洲內(nèi)部的小環(huán)境，成為荒漠區(qū)人類的主要居住地和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)場(chǎng)所，如中國(guó)的河西走廊和新疆全區(qū)，90%以上的人口和主要城鎮(zhèn)都分布在僅占土地總面積約5%的綠洲內(nèi)。

綠洲的環(huán)境基礎(chǔ)脆弱，受干旱氣候控制，被荒漠包圍，作為生存命脈的水絕大部分來(lái)源于山地。這樣，以水為紐帶，山地、綠洲、荒漠三個(gè)差異很大的子系統(tǒng)就構(gòu)成了相互依存又相互制約的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。

在我國(guó)的分布中國(guó)荒漠是發(fā)育在降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、極端干旱生境下的稀疏生態(tài)系統(tǒng)類型，主要分布在我國(guó)西北干旱區(qū)，荒漠和戈壁面積約100多萬(wàn)平方公里，占中國(guó)國(guó)土面積的1/5。新疆有我國(guó)最大的荒漠區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)類型按植被組成可分成4類：小喬木荒漠，灌木荒漠，半灌木、小半灌木荒漠和墊狀小半灌木(高寒)荒漠。3

西部地區(qū)的荒漠生態(tài)系統(tǒng)集中分布在西北干旱地區(qū)，屬溫帶荒漠，其特征為干旱、風(fēng)沙、鹽堿、貧瘠、植被稀疏。其中面積分布最廣的是新疆，其次是內(nèi)蒙古、青海、甘肅、西藏。在西南地區(qū)干濕季分明的亞熱帶和熱帶，如四川、云南、貴州一帶受到焚風(fēng)(一種地方風(fēng)的類型)作用的干熱河谷中也有零星的非地帶新熱帶荒漠。

我國(guó)荒漠生態(tài)系統(tǒng)大多分布在老、少、邊、貧地區(qū)，自然條件差，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后。受到自然條件的制約，居民基本集中在綠洲、河谷、山前平原等地區(qū)，不少地區(qū)綠洲農(nóng)耕區(qū)人口密度超過(guò)全國(guó)水平，有的高達(dá)500人/平方公里，廣大的荒漠、戈壁和草原地區(qū)人煙稀少。

荒漠生態(tài)系統(tǒng)利用氣候資源氣候資源是一種天然的可再生能源資源。它與以煤炭、石油、天然氣等化石燃料為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)能源相比具有分布廣、數(shù)量大、潔凈少污染和利用率高等優(yōu)點(diǎn)。氣候資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)荒漠地區(qū)生態(tài)平衡的失調(diào)和沙漠化的發(fā)展，以及改造現(xiàn)有沙漠和沙地，促進(jìn)西部經(jīng)濟(jì)有十分重要的意義。

①日照資源

對(duì)日照資源的利用包括將太陽(yáng)能輻射直接轉(zhuǎn)換成熱能，這對(duì)于缺乏燒柴的沙漠地區(qū)來(lái)說(shuō)可以有效節(jié)省燃料，并且可以發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電。

②風(fēng)能利用

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電已成為沙區(qū)邊遠(yuǎn)農(nóng)牧民解決生活、生產(chǎn)用電的主要方式之一。近20多年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電業(yè)迅速發(fā)展，區(qū)域居民擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)量顯著增加。為更充分挖掘利用風(fēng)能資源，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)正由小型向規(guī)模型、由單體機(jī)向群體機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展。

灌溉綠洲利用人工綠洲是人類通過(guò)水利設(shè)施在天然綠洲基礎(chǔ)上建立起來(lái)的灌溉綠洲，零星分布在荒漠中，人工綠洲一般以地表水和地下水灌溉為主維系。建設(shè)人工綠洲，大多在山前平原地區(qū)建設(shè)人工渠道代替自然河道，把天然河水引入灌區(qū)，發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)。隨著土地開(kāi)發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，上游引走的水量逐漸增多，河流一出山口，便被人工修建的永久性或半永久性引水樞紐引入總干渠，再輸送到灌區(qū)，在灌區(qū)內(nèi)又被干支斗農(nóng)渠分散開(kāi)，形成蛛網(wǎng)式的人工水系，灌溉形成人工綠洲。

人工綠洲通常由三部分構(gòu)成：一是在綠洲外圍荒漠與綠洲過(guò)渡地帶地區(qū)，保留和保護(hù)一定寬度的天然灌草帶或建立人工機(jī)械固沙帶和營(yíng)建防沙林帶，是減少和防止風(fēng)沙對(duì)綠洲侵襲的第一道防線。二是在綠洲邊緣營(yíng)建大型喬、灌木基干防風(fēng)阻沙林帶，降低風(fēng)速、阻止沙源，是減少和防止風(fēng)沙對(duì)綠洲直接侵襲的第二道防線。三是在綠洲內(nèi)部營(yíng)造護(hù)田林網(wǎng)，實(shí)行農(nóng)林混作。

生物資源樵采和挖取利用荒漠生態(tài)系統(tǒng)在固定流沙、減弱風(fēng)蝕、改善環(huán)境方面起著不可替代的作用。許多荒漠草本和小半灌木是營(yíng)養(yǎng)豐富的牧草，不少還具有藥用價(jià)值。近年來(lái)，受經(jīng)濟(jì)利用極大的驅(qū)動(dòng)，荒漠地區(qū)各地挖藥、樵采、過(guò)渡獵捕等不合理的人類活動(dòng)屢禁不止，破壞大量固沙植物梭梭、紅柳等，造成散亂而又難以控制的局面，并造成荒漠化的迅速擴(kuò)展，荒漠化地區(qū)生物資源遭受破壞，生物多樣性急劇減少后果。