草原生态系统:类型、研究对象及与我国的关联全解析
草原生态系统(Grassland ecosystem)是以各种草本植物为主体的生物群落与其环境构成的功能统一体。草原生态学(Grassland ecology)的主要研究对象是以经营草食动物生产,获取动物产品为目标的草原生态系统。它是随现代畜牧业的发展而产生的,其核心是研究并阐明草原生态系统的结构、功能及各个亚系统之间的生态关系和调控途径,为充分发挥草原资源的生产潜力和建立优化生产体系提供依据。
我国的草原生态系统是欧亚大陆温带草原生态系统的重要组成部分。它的主体是东北-内蒙古的温带草原。根据自然条件和生态学区系的差异,大致可将我国的草原生态系统分为三个类型:草甸草原、典型草原、荒漠草原。
热带草原生态系统
主要点:草原生态系统分布在干旱地区,这里年降雨量很少。 与森林生态系统相比,草原生态系统的动植物种类要少得多,群落的结构也不如前者复杂。在不同的季节或年份,降雨量很不均匀,因此,种群和群落的结构也常常发生剧烈变化。
由于过度放牧以及鼠害、虫害等原因,我国的草原面积正在不断减少,有些牧场正面临着沙漠化的威胁。因此,必须加强对草原的合理利用和保护。
草原上的植物以草本植物为主,有的草原上有少量的灌木丛。由于降雨稀少,乔木非常少见。那里的动物与草原上的生活相适应,大多数具有挖洞或快速奔跑的行为特点。草原上啮齿目动物特别多,它们几乎都过着地下穴居的生活。瞪羚、黄羊、高鼻羚羊、跳鼠、狐等善于奔跑的动物,都生活在草原上。由于缺水,在草原生态系统中,两栖类和水生动物非常少见。
草原是畜牧业的重要生产基地。在我国广阔的草原上,饲养着大量的家畜,如新疆细毛羊、伊犁马、三河马、滩羊、库车高皮羊等。这些家畜能为人们提供大量的肉、奶和毛皮。此外,草原还能调节气候,防止土地风沙侵蚀。
特点现状
世界草原的总面积为45亿公顷,约占陆地面积的24%,仅次于森林生态系统。在生物圈固定能量的比例中,草原生态系统约为11.6%,也居陆地生态系统的第二位。
草原生态系统所处地区的气候大陆性较强、降水量较少,年降水量一般都在250-450毫米,而且变化幅度较大。蒸发量往往都超过降水量。另外,这些地区的晴朗天气多,太阳辐射总量较多。这种气候条件,使草原生态系统各组分的构成上表现出了一些与之适应的特点。
初级生产者的组成主体为草本植物,这些草本植物大多都具有适应干旱气候的构造,如叶片缩小,有蜡层和毛层,借以减少蒸腾,防止水分过度损耗。草原生态系统空间垂直结构通常分为三层:草本层、地面层和根层。各层的结构比较简单,没有形成森林生态系统中那样复杂多样的小生境。
草原生态系统的消费者主要是适宜于奔跑的大型草食动物,如野驴和黄羊。小型种类如草兔、蝗虫的数量很多。另外还有许多营洞穴生活的啮齿类,如田鼠、黄鼠、旱獭、鼠兔和鼢鼠等。肉食动物有沙狐、鼬和狼。肉食性的鸟类有鹰、隼和鹞等,除此而外的鸟类主要是云雀、百灵、毛腿沙鸡和地鵏。它们之中有的栖居于穴洞之中。
草原也是我国主要的自然生态系统类型之一。据《中国统计年鉴》(1988)提供资料,我国可利用的草原面积为3.365亿公顷,占世界草原总面积的7.1%左右。我国草原的类型较多,从整体上看,内蒙古草原以多年生、旱生低温草本植物占优势,建群植物主要是禾本科草类,其中以针茅和羊草最有代表性。前者为丛生禾草,后者为根茎禾草,根茎发达,对防风固沙起着重要作用;我国中部为稀疏草原,以大针茅为主;西部为荒漠草原,以丛生戈壁针茅为主。
草原对大自然保护有很大作用,它不仅是重要的地理屏障,而且也是阻止沙漠蔓延的天然防线,起着生态屏障作用。另外,它也是人类发展畜牧业的天然基地。
从总体情况看,草原生态系统的物种多样性远不如森林生态系统,但食物网的结构也很复杂(图6-11)。对光能的利用率不如森林生态系统高,通常为0.1-1.4%左右。前苏联的草甸草原可达1.32%,而我国和其它一些荒漠草原尚不及0.1%。水常常是草原生态系统初级生产力的决定因素。据统计,全世界草原生态系统的净初级生产力的均值为500g/m2·a,但水分不足的温带干旱地区却只有100-400g/m2·a,水分较充足的亚热带草原,可提高到 600-1500g/m2·a。草原生态系统净初级生产力的最高水平可达3000-4500g/m2·a(Breymeyer),1978)。草原生态系统的初级生产力中,地下部分的生物量所占的比例较大。我国草甸草原初级生产力的分配是地下/地上=2.29。一般地讲,草原初级生产力在所有陆地生态系统中属于中等或中下等水平。初级生产量通过食物链转入草食动物和肉食动物各营养级之间的转化效率为1%-20%左右。以牛为例,一条牛所采食的植物能中,约有48%因维持正常生理活动而消耗掉,43%的能量以粪便形式排出,只有9%用于躯体组织的建造。但不同种类或不同品系之间,能量的转化效率差别很大。选择适宜的动物种类,组建合理的食物链以提高初级生产的转化效率,是草原生态学所研究的主要课题之一。
草原退化、碱化和沙化、气候恶化以及严重的鼠害等一系列生态问题,在全国绝大多数草原均程度不同地存在着,这是人类对草原不合理利用所造成的生态恶果。草原退化的标志之一是产草量的下降。据调查,全国各类草原的牧草产量普遍比50-60年代下降30-50%。如新疆乌鲁木齐县,1965年每亩草场平均产草量85千克,到1982年已降至53千克,平均每年减少1.5千克。草原退化的标志之二是牧草质量上的变化,可食性牧草减少,毒草和杂草增加,使牧场的使用价值下降。例如,青海果洛地区,草原退化前,杂、毒草仅占全部草量的19-31%,退化后增加到30-50%,优质牧草则由33-51%下降到4-19%。草原退化,植被疏落,导致气候恶化,许多地方的大风日数和沙暴次数逐渐增加(表6-1)。气候的恶化又促进了草原的退化和沙化过程。我国是世界上沙漠化受害最重的国家之一。我国北方地区沙漠化面积已近18万平方公里,从50年代末到70年代末的20年间,因沙漠化已丧失了3.9万平方公里的土地资源。草原鼠害也日益严重,据1982年全国草原灭鼠会议反映,全国草原牧区受鼠害面积达6600万公顷,有的草场鼠洞密度多达每公顷4600个以上。使草场完全被破坏而失去使用价值。据估计全国每年因鼠害损失的牧草约有50亿公斤,直接经济损失有十几亿元。鼠害的发生既是草原生态系统平衡失调的恶果,也是造成草原生态环境进一步恶化的原因之一。
破坏原因