而且因为桦树、山杨林留下了比较肥沃的土壤(落叶层较大,土壤结构良好),山杨和桦树腐烂的根系还在土壤中造成了很深的孔道,这使得新长出的云杉能够利用这些孔道伸展根系,从而改变了云杉浅根系所容易导致的倒伏性,获得了较强的抗风力。这一点是前一个云杉林群落所不具有的。
因此可以看出,任何一个植物群落都不会是静止不变的,而是随着时间的进程,处于不断地变化和发展之中。
耐炎热干旱的荒漠植物
荒漠植被是指超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木占优势的稀疏植被。荒漠植被主要分布在亚热带和温带的干旱地区。从非洲北部的大西洋岸起,向东经撒哈拉沙漠、阿拉伯半岛的大小内夫得沙漠,鲁卜哈利沙漠、伊朗的卡维尔沙漠和卢特沙漠、阿富汗的赫尔曼德沙漠、印度和巴基斯坦的塔尔沙漠、中亚荒漠和我国西北及蒙古的大戈壁,形成世界上最为壮观而广阔的荒漠区,即亚非荒漠区。此外,在南北美洲和澳大利亚也有较大面积的沙漠。
荒漠的生态条件极为严酷。夏季炎热干燥,7月平均气温可达40℃。日温差大,有时可达80℃。年降水量少于250mm。在我国新疆的若羌年降水量仅有19mm,多大风和尘暴,物理风化强烈,土壤贫瘠。
荒漠的显著特征是植被十分稀疏。而且植物种类非常贫乏。有时100平方米中仅有1~2株植物。但是植物的生态——生物型或生活型却是多种多样的,如超旱生小半灌木、半灌木、灌木和半乔木等等。正因为如此,它们才能适应这严酷的生态环境。荒漠植物的叶片极度缩小或退化为完全无叶,植物体被白色茸毛等,以减少水分的丧失和抵抗日光的灼热。根系发达,增加吸水量保证水分供应以维持水分平衡。如生长在沙滩地区的骆驼刺,地上部分只有几厘米而地下部分深达15米,而且在水平方向上扩展的范围也很大。这种植物被称为少浆液植物。有的植物体内有储水组织、在环境异常恶劣时,靠体内的水分维持生存。这类植物称为多浆液植物,多浆液植物的根、茎、叶中的薄壁组织逐渐转变为储水组织。储水能力愈强,储水量愈多,愈能在极强干旱环境中生存。因多浆液植物本身储存有水分,环境中又有充沛的光照和温度条件,因此,在极端干旱的沙漠地区,能长成高大乔木。例如北美洲沙漠中的仙人掌树,高达15米~20米,可储水2吨以上;南美洲中部的瓶子树,树干最粗可达4人合围,可储水4吨之多,属于多浆液植物的有仙人掌科、石蒜科、百合科、番杏科、大戟科等,多浆液植物的一个主要特点是面积对体积的比例很小,这样可以减少蒸腾表面积。还有一些植物是在春雨或夏秋降雨期间,迅速生长发育,在旱季或冬季到来之前,完成自己的生活周期,以种子(短命植物)或根茎、块茎、鳞茎(称为类短命植物)度过不利的植物生长季节。
因此,水在荒漠中是极为珍贵的,荒漠植物的一切适应性都是为了保持植物体内的水分收支平衡。
我国荒漠植被的建群植物是以超旱生的小半灌木与灌木的种类最多,如猪毛菜属、假木贼属、碱蓬属、驼绒藜属、盐爪爪、合头草、戈壁藜、小蓬、盐节木、木霸王、泡泡刺、麻黄等种类。
我国的荒漠主要分布于西北各省区。如新疆的塔克拉玛干大沙漠(世界第二大沙漠)、古尔班通古特沙漠,青海的柴达木盆地,内蒙古与宁夏的阿拉善高原,内蒙古的鄂尔多斯台地等。在气候上属于温带气候地带。降水分布不均匀,我国荒漠的东部由于受东南季风的影响,降水集中于夏季。西部主要受西来气流的影响,冬春雨雪逐渐增多。
我国荒漠植被按其植物的生活型划分,可以分为二个荒漠植被亚型。即小乔木荒漠、灌木荒漠和半灌木、小半灌木荒漠。其中以半灌木荒漠分布最为广泛,它们生长低矮、叶狭而稀少,最能适应和忍耐荒漠严酷的生长环境。
但是,我国荒漠与中亚荒漠相比,春雨型短命植物不发达,这主要是由于我国冬春降水缺乏造成的。然而,我国灌木荒漠则相对比中亚发达。
喜欢严寒的冻原植物
冻原又译为苔原,是寒带植被的代表。在欧亚大陆北部和美洲北部占了很大的面积(包括北方一些岛屿),形成一个大致连续的地带。
冻原植被的生态条件十分严峻。冬季漫长而寒冷,夏季短促而凉爽,植物生长仅2~3个月。因此,这里的植被表现出以下特点:
(1)植被种类组成简单,植物种类的数目通常为100~200种。冻原植被没有特殊的科。其具代表性的科为石南科、杨柳科、莎草科、禾本科、毛茛科、十字花科和蔷薇科等,多是灌木和草本,无乔木。苔藓和地衣很发达,在某些地区可成为优势种,故冻原又译为苔原。
(2)植物群落结构简单,可分为一至二层,最多为三层,即小灌木和矮灌木层、草本层、藓类地衣层。藓类和地衣枝体具有保护灌木和草本植物越冬芽的作用。
(3)冻原通常全为多年生植物,没有一年生植物,并且多数种类为常绿植物,如矮桧、牙疙疸、酸果蔓、喇叭茶、岩高兰等。这些常绿植物在春季可以很快地进行光合作用,而不必去花很多时间来形成新叶。为适应大风,许多种植物矮生,紧贴地面匍匐生长,如极柳、网状柳。这些特点都是为适应强风而防止被风吹走以及保持土壤表层的温度使其有利于生长的缘故。
冻原主要分布在欧亚大陆和北美大陆。在欧亚大陆的冻原区内,随着从南到北气候条件的差异,冻原又分为四个亚带:①森林冻原亚带,这里的树木大多数是落叶松属、西伯利亚云杉、弯桦。灌木层中有矮桦和桧树。地被层中占优势的是真藓和地衣。沼泽占有一半以上的面积。②灌木冻原亚带,灌木以冻原亚带,灌木以矮桦为代表,还有圆叶柳、北极柳等。
③藓类地衣亚带:这里藓类地衣占优势是最典型的冻原地带。④北极冻原亚带,分布在北冰洋沿岸,植被稀疏,完全没有小灌木群落。北美大陆北部的冻原与欧亚大陆冻原有很多相似之处。地衣冻原在北美有着比较广泛的发育。
我国的冻原仅分布在长白山海拔2100米以上,和阿尔泰山3000米以上的高山地带。长白山的山地冻原的主要植物有仙女木、牙疙疸、牛皮杜鹃、圆叶柳,并混生有大量的草本植物。阿尔泰山的冻原植物种类较少,属于干旱型的山地冻原,以镰刀藓、真藓、冰岛衣属等藓类和地衣植物为主。
草原上的绿色主人
“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”这句优美的诗句,在我们眼前呈现出了一派广阔无垠、绿草茵茵,蓝色的天,如云的羊群,风景如画的草原景象。吸引着多少人想策马扬鞭,飞奔在茫茫的草原之上。草原是美丽的,可是你知道吗?草原是温带地区的一种地带性植被类型。组成美丽草原的植物都是适应半干旱和半湿润气候条件下的草本植物,正是它们组成了草原植物群落这一大家庭。
草原在地球上占据着一定的区域。在欧亚大陆,草原从欧洲多瑙河下游起向东呈连续的带状延伸,经过罗马尼亚、前苏联和蒙古,进入我国境内内蒙古自治区等地,形成了世界上最为广阔的草原带。在北美洲,草原从北面的南萨斯喀彻河开始,沿着纬度方向,一直到达得克萨斯,形成南北走向的草原带。此外草原在南美洲、大洋洲和非洲也都有面积较小的分布。
草原的植物种类,既有一年生的草本植物,又有多年生的草本植物。在多年生草本植物中,尤以禾本科植物为优势,禾草类的种类和数量之多,可以占到草原面积的20%~50%,在草场特别茂盛的地方可以占到60%~90%以上。它们主要是针茅属、羊茅属、隐子草属、落草属、冰草属、早熟禾属等属中的许多种类。这些植物是草原的主人,它们构造了草原群落的环境,是群落的建群种。除此之外,在草原上还伴生有许多的双子叶植物以及其他形形色色的杂类草植物,如野豌豆、地榆、黄花菜、裂叶蒿等。它们有时成片生长,有时点缀在草原之中,把绿色草原装点得绚丽多彩。草原上除草本植物外,还生长着许多灌木植物,如木地肤、百里香、锦鸡儿,冷蒿、女篙、驴驴蒿等。它们有的成丛生长,有的相连成片,其中许多种类都是牛马羊所喜爱吃的食物。如木地肤就被少数民族牧民称之为羊的“抓饭”。
可见它的营养价值有多高。
由于草原植物生长在半干旱和半湿润的地区,因此生态环境比较严酷,所以才形成了以地面芽植物为主的生活型。在这种气候条件下,草原植物的旱生结构比较明显,叶面积缩小,叶片内卷。气孔下陷、机械组织和保护组织发达,植物的地下部分强烈发育,地下根系的郁闭程度远超过地上部分的郁闭程度。这是对干旱环境条件的适应方式。多数草原植物的根系分布较浅,根系层集中在0~30厘米的土层中,细根的主要部分位于地下5~10厘米的范围内,雨后可以迅速地吸收水分。
草原群落的季相变化非常明显,它们的生长发育受雨水的影响很大。草原上主要的建群植物,都是在6~7月份雨季开始时,它们的生长发育才达到旺盛时期。还有一些植物的生长发育随降水情况的不同有很大的差异。在干旱年份,一直到6月份,草原上由于无雨而还是一片枯黄,到第一次降雨后才迅速长出嫩绿的叶丛。而在春雨较多的年份,草原则较早地呈现出绿色景观。有的植物种类在干旱年份仅长出微弱的营养苗,不进行有性繁殖过程,而在多雨的年份,它们的叶丛发育生长高大,而且还大量地结果,繁殖后代。
我国的草原是欧亚草原区的一部分。从东北松辽平原,经内蒙古高原,直达黄土高原,形成了东北至西北方向的连续带状分布。另外,在青藏高原和新疆阿尔泰山的山前地带以及荒漠区的山地也有草原的分布。我国的草原与欧亚草原相似,不同地区植物种类成分差异很大。但是针茅属植物却是比较普遍存在的,因此针茅属对于草原植被来说具有重要意义。在某种程度上可以作为草原,尤其是欧亚草原的指示种。
我国草原可以分为四个类型:即草甸草原、典型草原、荒漠草原及高寒草原。草甸草原主要分布在松辽平原和内蒙古高原的东部边缘。以贝加尔针茅、羊草和线叶菊为建群种,并含有大量的中生杂类草。种类组成十分丰富,覆盖度也较大;典型草原分布在内蒙、东北西南部、黄土高原中西部和阿尔泰山、天山以及祁连山的某一海拔范围内。以大针茅、克氏针芽、本氏针茅、针茅、冷蒿、百里香等植物为建群种。与草甸草原相比,种类组成较贫乏,盖度也小。但草群以旱生丛生禾草占有绝对优势;荒漠草原主要分布在内蒙古中部、黄土高原北部以及祁连山和天山的低山带。以沙生针茅、戈壁针茅、东方针茅、多根葱、驴驴蒿等种类为建群种,但群落中还有大量的超早生小半灌木等。种类组成更加贫乏、草层高度、群落盖度和生产力等方面都比典型草原明显降低;高寒草原是指在高海拔、气候干冷的地区所特有的一种草原类型。主要分布在高耸的青藏高原、帕米尔高原及祁连山和天山的高海拔处。它是以寒旱生的多年生草本、根茎苔草和小半灌木为建群种,并有垫状植物的出现。主要建群种植物有紫花针茅、座花针茅、羽状针茅、银惠针茅、拟锦针茅、青藏苔草和西藏蒿等。种类组成不仅稀少,而且草群稀疏、结构简单、草层低矮、生产力低下。
庞大的植物根系
植物一般分地上和地下两部分。地下的部分,我们叫它根系。根系是由几种根组成的,一种最初从种子幼胚的胚根长出来的,长得比较粗壮,能够垂直往土壤深处钻,叫做主根。
主根可以向四面八方分叉,形成许多侧根。侧根又能够再次分叉,形成三级根、四级根等。
主根和侧根上可以生出很多微小的根,嫩根先端还有许多白色的根毛,它们是吸收水分和养分的尖兵。
根系在土壤中的分布可以说有三大特点:深、广、多。
根扎入土壤的深度,随植物的种类和土壤的质地不同而不同。我国的枣树,生长在干旱土壤或丘陵地区,垂直根可以深达12米左右。有些蔬菜,根钻入土中也有1米左右。生长在根尖上一簇簇细小的茸毛能汲取土壤中的水分,土壤中有小气囊,为树根提供了氧气沙漠里的植物,在干旱的环境里,它们的根都练就了一套深入土层的本领。
根的数目极多,一株小麦的根可达7万条,总长达500多米。一株玉米长到8片叶子的时候,侧根的数目就有8000~10000条。如果把一株小麦的根毛接起来,总长度可达20千米。
至于一株果树所有根的总数和长度,就更为惊人了。
根系的分布范围比树冠枝条伸展的宽度还要大得多,一株27年生的苹果树,根系水平延伸的最大距离可达27米,超过树冠的2~3倍。
植物的根系都长得这么长、这么多有什么用呢?是浪费吗?不!这是完全必要的,因为强大的根系首先可以把植物牢牢地固定在土壤中,根长得愈深,分布得愈广,植物就愈不容易被大风刮倒。