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植被演替与生物群系

植生の遷移とバイオーム

IX 生態と環境 / 植生の遷移とバイオーム
一句话结论

演替中,阳树的幼苗在暗的林床长不起来,阴树的幼苗能,所以阳树林最终被阴树林取代而成为顶极群落。生物群系由年平均气温和年降水量决定;日本降水充足,主要由气温决定。

火山喷发后冷却的熔岩上寸草不生,几百年后却可能长成高大的森林;而在日本,从冲绳一路往北到北海道,森林的模样又一路在变。前者是植被在时间上的变化,叫演替;后者是植被在空间上的分布,叫生物群系。两者背后起作用的是同几样东西:光、温度、水和土壤。

为什么是这样

某一地区生长的植物的总体叫植被(植生),按外观(相観)分为森林、草原、荒漠,外观由数量最多的优势种(優占種)决定。发育好的森林有层次结构:从林冠往下依次是乔木层、亚乔木层、灌木层、草本层,越往下光越弱,林床(林床)很暗。

熔岩地上没有土壤,最先进入的是耐干旱、贫瘠的先锋植物(先駆植物),如地衣、苔藓以及芒草(ススキ)等草本,形成荒原。岩石风化、植物遗体分解成腐殖质,土壤逐渐形成,保水力和养分增加,于是依次变为草原、灌木林、阳树林。阳树(如アカマツ、コナラ)幼苗需要强光,在自己造成的暗林床上长不起来;阴树(如スダジイ、タブノキ、ブナ)幼苗耐阴,能在林下生长。阳树林经混交林变为阴树林,达到稳定的顶极群落(極相)。从无土壤的裸地开始的叫一次演替;从湖沼开始、经湿原再到森林的叫湿性演替。

山火、砍伐、弃耕之后开始的叫二次演替,土壤、种子和地下茎都还在,所以比一次演替快得多。顶极群落中大树倒下会形成林窗(ギャップ),林窗里光强,阳树也能更新,于是森林成了不同阶段斑块的镶嵌。

定量表达

生物群系(バイオーム)由年平均气温和年降水量决定:降水多的地区形成森林,较少的形成草原(サバンナ、ステップ),极少的成为荒漠。森林按气温由高到低大致为热带与亚热带多雨林、照叶树林、夏绿树林、针叶树林,更冷处为苔原(ツンドラ)。

日本各地降水都足以形成森林,所以分布由气温决定。从南到北的水平分布:亚热带多雨林(西南诸岛)、照叶树林(九州到关东的低地)、夏绿树林(东北到北海道西南部)、针叶树林(北海道东北部)。本州中部的垂直分布:约 700 m 以下的丘陵带为照叶树林,约 700~1700 m 的山地带为夏绿树林,约 1700~2500 m 的亚高山带为针叶树林,约 2500 m 的森林界限以上是高山带。

判断日本某地的群系可用温暖指数(暖かさの指数):只对月平均气温高于 5 ℃ 的月份,把(月平均气温-5)相加。大致 15~45 为针叶树林,45~85 为夏绿树林,85~180 为照叶树林,180~240 为亚热带多雨林。

本州中部的垂直分布约 700 m约 1700 m约 2500 m(森林界限)丘陵带:照叶树林山地带:夏绿树林亚高山带:针叶树林高山带:偃松、高山草原数值为大致界线,随纬度、坡向而变;越往北各带越低。日本降水充足,生物群系的分布主要由气温决定。
WI=Σ(t−5)
WI
温暖指数(暖かさの指数)[℃·月]
Σ
只对月平均气温高于 5 ℃ 的各月求和
t
某月的月平均气温[℃]
适用条件
  • 月平均气温在 5 ℃ 以下的月份不计入
  • 用于降水充足、能形成森林的地区(如日本);降水不足的地区要另看降水量

怎么用

演替题先判断起点:有没有土壤。无土壤的熔岩、新岛是一次演替,从先锋植物开始;弃耕地、火烧迹地是二次演替,直接从草本或灌木开始,速度快。问「阳树林为什么被取代」,答案落在林床光照与幼苗耐阴性上,而不是树的高矮。

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