由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物,是指有生命的物体,包括植物、动物和微生物。据估计,现有生存的植物有40万种,动物有110多万种,微生物至少有10多万种。据统计,在地质历史上曾生存过的生物有5亿~10亿种之多,然而,在地球漫长的演化过程中,绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部,构成了地球上一个独特的圈层,称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。
地球上除了极少数的小片岩石表面、沙漠和建筑物外,其他地区一般都有植物生长着。不管是在终年冰封严寒的极地,还是在深谷和高山上;不管是在海洋里,还是在江、河、湖、塘中,都繁殖着各种植物;甚至在空气中,也有植物的花粉、孢子在飞扬。越是自然条件好的地方,生长着的植物种类和数量也就越多。植物在地球上的作用是很大的,如在空气中大量的游离氧,都是绿色植物光合作用的结果;地球上的土壤和一些矿物的形成,植物也起着重大作用的。因此,我们要认识地球,就必须对地球上分布的植物有所了解。当然,我们认识和了解它们,是为了更好地改造和利用它们。
地球上的植物,有50多万种。它们并不是孤立地生长着,而常常是许多植物聚生在一起,我们把这种生长在一起的植物叫做植被,如森林植被、草原植被、荒漠植被等等。由于植被和周围环境之间,存在着相互影响、相互制约的辩证统一的关系,因此在不同的环境里,植被的外貌、结构和植物的种类、成分也有明显的差别。
植被,可以划分为地带性植被和非地带性植被两个大类群。
地带性植被
地带性植被就是按照气候带来划分的植被。可划分为热带植被、亚热带植被、温带植被及寒带植被4个主要类型。它们的分界线,基本上和地球上的气候带是一致的。
热带植被
热带植物是分布在赤道南北纬10度以内的地带。在这一地带内,一般来说,终年高温多雨,生长着许多常绿高大、枝叶茂盛的乔木林,这种森林叫做热带雨林。如美洲的亚马逊河流域和非洲的扎伊尔河流域,都是世界有名的热带雨林区;亚洲的南洋群岛、马来半岛,我国的台湾、两广及云南省的南部,也都是热带雨林区。在热带雨林里,植物的种类很多,其中经济植物就有橡胶、紫檀、木棉、棕榈、咖啡、可可、油椰子、香蕉、金鸡纳树等。可可树的种子含有52%的脂肪和1.5%的可可碱,富有营养并具有兴奋神经的作用。早在几百年前,生活在亚马逊河流域的印第安人,就把可可树的种子磨成粉,和玉米面拌合做成饮料,叫做巧克力。我们现在食品店里的巧克力糖,就是沿用了印第安人使用的名称。在热带雨林中,还攀缘着大量的藤子,这些藤子长达二三百米。此外,还有大量的附生植物,附生在别的树干和树枝上,构成了“空中花园”。
我国热带雨林区的植物资源也很丰富,已经采集利用和引种栽培的有:橡胶、剑麻、海岛棉、椰子、甘蔗、香蕉、荔枝、龙眼、可可、槟榔、胡椒、八角茴香、咖啡、肉桂、芒果等;还有大量的特产药材。
在热带地区,各地也并不都是那么常年多雨,有些地方如非洲的索马里、埃塞俄比亚、苏丹,美洲的巴西、委内瑞拉、圭亚那及秘鲁的东部,亚洲的印度、缅甸、印度尼西亚的东部等地区,年雨量虽然有1500毫米之多,但是有明显的旱、雨季节之分,有的旱季长达4~6个月之久。在旱季里,树木落叶,草本植物干枯;而到了雨季,树木又迅速生长得枝叶茂盛,碧绿苍翠。在这些地区,随着雨量的多少和旱季的长短不同,又可分为季雨林、稀树林和热带草原等不同的植被。
在季雨林植被区,每年有四五个月的旱季。那里盛产黄檀、紫檀、柚木等闻名世界的珍贵用材。
在稀树林植被区,旱季的时间更长,那里生长的树木低矮多分枝,远远望去好似经过修剪的果园。在巴西的稀树林(又名卡汀珈)里,生长着大量的肉质多浆植物;纺锤树是卡汀珈中的一种特殊的植物,它是木棉科中的一种乔木,树干粗大,直径达好几米,上端和下端较小,整个树干像萝卜一样,树干中贮藏着大量的水分,用以抵抗干旱。
在热带草原植被区,天气更加干旱。非洲撒哈拉荒漠南边的热带草原上,代表性的树木有豆科的金合欢和木棉科的猴面包。猴面包长得特别高大,有的高达20余米,直径达9米左右,能生活四五千年,是世界上出名的长寿植物。美洲的墨西哥、圭亚那、委内瑞拉及巴西中部的热带草原,都带有果园型的景色。
在这些有旱、雨季节之分的热带地区,大都已成了农垦区,种植了各种作物和热带经济植物。
亚热带植被分布在亚热带地区,由于气候条件不同,又分为湿润的亚热带、干燥的亚热带、荒漠等三个地区。在湿润的亚热带地区,冬季温暖,夏季多雨,生长着湿润亚热带森林,也叫做照叶林,树木的叶子是常绿而带有光泽的。世界上的湿润亚热带森林,以我国长江流域及台湾省的北部最为典型;此外,还有北美的东南部、非洲的东南部及大洋洲的新西兰等地。在干燥的亚热带地区,冬季多雨、夏季干旱炎热,生长着干燥的亚热带森林,以地中海的沿岸最为典型。在那里,树木生长得低矮,叶子很坚硬,并且常带有茸毛。湿润和干燥的亚热带森林区,是世界上柑桔、柠檬、油桐、胡桃、无花果、栓皮栎、齐墩果、竹、茶等大量经济植物的原产地;同时,这里也是历史悠久的农业区。正由于这样,所以保留的森林面积已经很小了。荒漠地区,是亚热带地区、部分温带地区中最干旱的地方。它的面积极其辽阔,在北半球,从非洲北部起向东延伸,经阿拉伯半岛、印度半岛、中亚细亚、我国的西北部、蒙古,直到北美洲的西部;在南半球,则分布在澳大利亚的中部、南美洲的西岸以及南非西南部等地。由于荒漠地区的气候十分干旱,日照强烈,所以植被非常稀疏,植物的种类也很贫乏,并且都带有旱生的生态特征。如植株低矮,根系扩展,叶子厚而坚硬,其中,有些植物形成肉质多浆的茎、叶,用以贮藏水分。在荒漠地区的沿河两岸和地泉涌出的地方,出现绿洲;闻名的枣椰子和树胶就出产在这些地方。枣椰子以伊拉克出产最多,约占全世界枣椰子总产量的3/4,所以我们也常叫它伊拉克枣。非洲北部的撒哈拉荒漠,是世界上最大的荒漠,面积约900万平万千米,最高温度在70℃以上。大片沙漠上几乎是没有植物,只在砾石荒漠上,可以见到一些带刺的小灌木和一种可供食用的茶渍藓。在非洲南部的荒漠上,具有代表性的植物是松叶菊和百岁兰。百岁兰,树干长约4米,但是大部分埋藏在地下,露出地面的部分只有二三十厘米,它仅生有两片革质的叶子,可以生活100多年。在北美的荒漠上主要生长着一些仙人掌及龙舌兰等肉质多浆植物。在亚洲和澳大利亚的荒漠上,生长着一些藜科植物;它们之间的差别是,亚洲的荒漠上散生着一些柽柳、琐琐、沙拐枣,澳大利亚的荒漠上散生着一些木麻黄、桉树等。在我国的荒漠上,除了上述的一些藜科植物、柽柳、琐琐等外,还有一种叫做胡杨的乔木。胡杨高约10米,寿命可达一二百年,它不仅具有顽强的生命力,并且还有固沙防风的作用。
温带植被一般分布在温带地区,在温带植被中可以划分为落叶阔叶林、针叶林和草原三个主要的类型。
落叶阔叶林主要分布在气候湿润的温带地区。如我国的华北地区就是很典型的落叶阔叶林区。落叶阔叶林的主要特征是,树木是阔叶树种,它们为了适应寒冷和干旱气候,冬季落叶。构成落叶阔叶林的主要树种有山毛榉属、栎属、桦木属、槭属、杨属、柳属等等。落叶阔叶林区现在已经看不到原始的景色了,仅在山地丘陵上有时还可见到小片的落叶阔叶树林。在落叶阔叶林区,有大量的温带果树如苹果、桃、梨、杏、李、柿、枣、胡桃、板栗等,另外还有一些用材树种和经济树种。
针叶林是由针叶树种构成的,这些树种大都是属于松柏类。在欧亚大陆上,针叶林分布在落叶阔叶林的北面和内地大陆性气候较强的地方,构成一条宽阔的带状;在北美,针叶林的面积也较大,还生长着不少的特有树种,如铁杉、黄杉、巨杉、金钟柏等;其中巨杉分布于内华达山的西坡,高度约110米,树龄已达2800年,是世界上少有的古老乔木,被称为“活化石”。我国的针叶林,分布在阿尔泰山的北端和大、小兴安岭山地,代表性的树种有红松、油松、冷杉、云杉、黄花松等。在我国小兴安岭、长白山一带的森林中,除了针叶林外,落叶阔叶林树种也由北向南逐渐地增加,从而构成了针阔混交林这样一个过渡类型。世界上的针叶林分布区,目前还保留着不少的原始森林,它为人们提供了大量的木材及各种工业原料。
草原主要分布在荒漠的外围。在欧亚大陆上,自黑海沿岸向东经过中亚细亚、蒙古国,直到我国的内蒙古自治区、黄河中游及东北的西部,形成了一条东西方向的分布带。此外,在北美洲中部、南美洲南部、非洲的南部,也有大面积的草原。从气候状况来说,草原地区属于半干燥的温带气候。草原植被主要由草本植物和一些小灌木构成,这些草本植物和小灌木为了适应干旱气候,在它们的茎叶上常常带有蜡质和茸毛。草原现已大部分被开垦为农田,在欧洲已无原始的草原,只有在亚洲、美洲尚有部分地区还保存着原始草原的景色。我国的草原是畜牧业生产的基地,在草原上除生长大量的牧草外,还生产大量的药草,如甘草、远志、黄芩、防风、大黄等。
寒带植被又常被称为苔原或冻原,它分布在南、北两极的地区。在那里气候极为寒冷,一年之中都有霜冻,就是在最热的月份里,平均温度也在14℃以下,年降水量在200~300毫米。在北极附近,是半年为昼,半年为夜,在这样一个特殊的环境里,植物来不及完成生活周期,所以既没有乔木,也没有一年生的植物,只有一些小灌木紧紧地贴在地面上缓慢地生长着,如北极柳每年只能长高1~5毫米。那里的草本植物主要是莎草科、禾本科和十字花科等。在苔原的地面上,生长着大量的苔藓和地衣,是鹿的冬季饲料;因此,很久以来,苔原就成为驯鹿的场所。
非地带性植被
在地球上,气候条件不仅有水平方向的变化,而且也有垂直方向的变化。随气候垂直方向变化的植被,我们称它为山地植被。在非地带性植被中除山地植被外,还有草甸和沼泽等。
我们知道,在山地,温度是自下而上逐渐降低,每向上升高100米,气温约下降0.6℃;同时,在一定范围内,海拔越高,降水量和相对湿度也越大。气候条件的变化,使山地植被也发生了相应的改变,这种改变,也正像在陆地上从赤道到两极所见到的情景相似,是呈带状分布的,我们叫它为山地植被垂直分布带。山地植被垂直分布和山地所在的纬度有关。在温带地区的山麓,常是由落叶阔叶林开始;而在热带、亚热带地区的山麓,则常是由常绿阔叶林开始;总之,各地带的自然条件都对山地植被的垂直分布有很大的影响。在世界上还不能找出一个山地植被垂直分布带的典型高山来,因此,我们要了解完整的山地植被的垂直分布,就只有到不同纬度的高山上去进行综合观察。
喜马拉雅山珠穆朗玛峰,位于北纬28度,海拔8848.13米,是世界第一高峰,在其南坡,从山脚到山顶,随着海拔高度的增加,可以明显的看到植被的垂直分布。在海拔1600~2500米,气候温暖潮湿,森林茂密是亚热带常绿阔叶林,主要树木有樟、槭、木兰、竹子、无花果等;在海拔2500~3100米,出现了由铁杉和阔叶树组成的针阔混交林;在海拔3000~4000米,下部是以冷杉为主的针叶林,上部是以桦木为主的疏林;在海拔4000~4500米为高山灌丛;在海拔4500~5000米为高山草甸;在海拔5300~5600米为高山冻原;到海拔5600米以上,平均温度终年在0℃以下,为永久积雪带。
位于我国陕西省中部的秦岭,西部海拔为4113米。它的北坡上植被垂直分布的状况是:在海拔600~1000米,属于山麓地带,下部主要是农耕地,上部生长着一些温带落叶阔叶林,如侧柏林、栎林等;在海拔1000~2600米,是由华山松、栎树、桦木等组成的针阔混交林带;在海拔2600~3500米,进入了以冷杉、落叶松等为主的针叶林带;海拔3500米以上,再也见不到乔木的分布了,而只有匍匐性或矮型的高山灌木,如杜鹃、高山柳、高山绣线菊等,它们往往伏地生长,株高仅20~30厘米,此外还有一些草本植物构成高山草甸。
以上两个山地植被垂直分布的情况,清楚地说明了它们虽然同属于非地带性植被,但是却和所在地区的地带性植被有着密切的关系。