森林生态系统-复杂、多样且关键

由乔木或灌木树种为主体组成的绿色植物群体，就是森林。森林与森林中的动物、微生物等生物因子和它所处空间的土壤、水分、大气、日光、温度等非生物因子相互联系、相互依存、相互作用构成森林生态系统，它占有巨大的生态空间，地上林冠可高达数十米甚至上百米，地下根系可入土数米。这个巨大的生态空间为各种生物提供了广阔的生长、栖息环境。森林植物的枝叶繁茂，太阳光利用率极高，再加之根系发达，能充分利用气候和土壤条件，生产巨大的生物量，它约占陆地总生物量的72％（见表2—1），为系统中的动植物区系提供丰富的食物资源。

森林生态系统无论在生态结构或营养结构方面都十分复杂。具有明显的分层结构是它的重要特征，地上和地下各层形成特殊的生态环境以支持不同的生态区系。也就是说，各层中动、植物的习性和适应性各不相同，构成许多小型甚至微型的生态系统。在森林生态系统中，各层次和各小型生态系统之间纵横交错、相互影响，表明其物质循环和能量流动的多渠道和多环节特性。

表2—1 陆地和海洋生态系统的净初级产量估算值的比较（按干物质量计算）

* 净初级产量是指生态系统中的绿色植物通过光合作用生成的有机物质量

森林生态系统演替到成熟阶段，即到了顶极生态系统时，系统中的生产者、消费者和分解者的营养层次最多，组成和结构也最为复杂，物质循环和能量流动则形成动态平衡。

森林生态系统因所在地域的不同，有北冻土带针叶林，温带和亚热带阔叶林，热带雨林等之分。下面以热带雨林为例，说明森林生态系统的结构功能特性。

1. 热带雨林

热带雨林分布在赤道两侧南、北纬20。之间、阳光直射、气候炎热、雨量大（一般年降雨量在3000毫米以上）和湿度高的地区，因此形成茂密的森林。它们历史悠久，面积广大。如马来西亚热带雨林就有1亿3000万年的历史，亚马逊河热带雨林面积之大，坐飞机需3小时才能飞越过去。

热带雨林是成熟的顶极生态系统，雨林中物种繁多，约占地球物种的40％，是最大的物种基因库。如西双版纳雨林，仅高等植物就有5000多种；而且雨林中层次分明，多的达8层。它又是森林生态系统中太阳能利用率最高，也就是生物生产力最高的生态系统。据资料报道，热带雨林的生物量比北冻土带针叶林的生物量大4倍以上（见表2—2），成为人类食物来源的重要基地。此外，热带雨林的水分蒸发量也极大，每亩每年大约蒸腾500多吨水。一般的年蒸腾量为年降水量的，在南方甚至可达。这对调节气候起着极重要的作用。由此可见，保护热带雨林就是保护物种基因库和保护人类食物的来源，并有利于维持地球气候的正常变化。

2. 森林生态系统在生物圈中的作用

（1）森林是地球之肺。氧与二氧化碳的循环变化是地球生物圈存在的基础。生物的呼吸作用，特别是人类进行的各种燃烧过程，消耗大量的氧气，同时释放出相应数量的二氧化碳；如果没有绿色植物的造氧作用，不难设想，总有一天生物就会从地球上消失掉。

表2—2 不同森林生态系统的生物量

森林是造氧能力最强的绿地。据资料报道，一公顷阔叶林每天吸收1吨二氧化碳，放出0.73吨氧气。全球的森林每年大约能使550亿吨二氧化碳转变成木材，同时放出400多亿吨氧气。(www.xing528.com)

（2）森林是物种基因库，森林拥有众多的生物物种，特别是珍稀的动、植物。它们不但在维持生态平衡方面是不可缺少的，而且其中许多还是活的“化石”，对于了解生物的进化和生态系统的演替，都具有极大的科学价值。

（3）森林是自然界物质和能量交换的重要枢纽。森林除了是二氧化碳的第二大储库外，水、氮等无机物质通过森林的交换量也是巨大的。森林每年吸收约250亿吨水与相应数量的二氧化碳化合成有机物质。通过森林蒸腾的水量则更大。如果地球上的森林都可看成是生长旺盛的林带，则每年约向空中蒸腾48万亿吨水，并需要消耗24×1018千卡热量。此外，森林生态系统通过光合作用而固定的太阳能量，占整个生物圈总量的一半左右（见表2—1）。

（4）森林是人类食物和木材来源的重要基地。森林不仅有机物的生产量大，而且除可食用的植物外，更有许多药用植物。森林又是野生动物的主要栖息地，那里有最大的草食动物，也有最凶猛的肉食动物；为人类提供相当数量的食肉和毛皮。此外，全世界的森林，每年提供木材23亿立方米以上，是人类生产和生活的重要资源。

（5）森林在环境保护中的作用。由于森林生态系统占有的生态空间最大，结构最复杂，内在调节机制最完整有效（即其稳定性最大），它对环境的保护作用最显著。

① 涵养水源和保持水土。林地中土壤疏松，其上的枯枝落叶具有保水能力，能使降落在林地上的水分贮存起来而不致散失。据测定，无林坡地的土壤只能吸收降水的56％，但10米宽的林带则可吸收84％，如林带宽达80米，地表迳流则可完全转为地下迳流。据测算，5万亩森林相当于100万立方米贮量的水库，所以森林有“看不见水的水库”之称。

大暴雨落在裸地上的能量，半小时就超过4.8×104公斤·米/亩。大雨滴落下时连续锤击地面，使土粒破碎分离并随径流流失。但在林区，雨水降到枝叶重叠交错的林冠上，雨滴破碎，动能减弱，部分降水又被林冠截流（年平均截流量约相当于年降雨量的20％）；再加上林下灌木、杂草等的缓冲作用，特别是枯枝落叶层，使林下的强度（约150毫米/时）。这样，林地的水土流失就比裸地小100多倍（见表2—3）。因此，森林破坏后，就会造成生态平衡的破坏，引起一系列严重的后果。

表2—3 不同地表的水土流失比较

* 降雨量为 346 毫米

② 防风固沙。森林能降低风速，其作用显著。据测定，由林边向林内深入30～50米处，风速可减少30～40％。如深入到200米的地方，则完全平静无风。所以营造防护林带，意义极大。同时，发达交错的林根密布于土壤中，还具有保水固沙的作用。

③ 美化环境和保护野生动物。林木是美化环境的重要因素，是风景区，旅游区和疗养地必不可少的内容，也是美化城市和整个大自然所必需的。森林更是许多野生生物的栖息地；离开森林的保护，它们就无法生存。

此外，在吸收有毒气体、阻滞粉尘飞扬、驱菌杀菌、净化空气和水源以及减弱噪声等方面，森林对保护工业发达和人口集中的城市环境也具有重要意义，这方面的内容将在“城市绿化”一节中详细讨论。