海岛植被生态系统特征概述

2022-09-10

自从Mac Arghur和Wilson提出“岛屿生物地理学平衡理论”之后, 海岛生态系统作为一个理想生态系统概念开始进行研究。由于地理隔离等因素造成的海岛特殊的生境、植被组成以及植被生态系统受到多种多样的干扰都是开展海岛生态系统研究的重要内容。

一、海岛生境特征

海岛地理位置独特, 与陆地环境相比存在较大的差异, 其生态系统结构比较单一, 其稳定性也比较差 (王亚松, 2013) , 也形成了具有海岛特色的生境特征。

(一) 异质性

从生态学原理的角度分析, 海岛生态系统是由海岛的岛陆、海陆互作用的潮间带、海岛周边近海海域及其内的生物群落所组成的生态系统 (门植渊, 2013) 。岛陆生态子系统、潮间带生态子系统以及近海海域生态子系统这三个子系统的空间资源、生态环境、及其生态环境差异引起生物群落的区别明显, 但同时三个子系统之间又存在能量流动与物质循环, 关系密切 (徐志文, 2016) 。这三个子系统使得海岛生态系统兼有海洋与大陆生态系统的双重特征, 呈现出明显的陆海二象性, 所提供的植物生长环境也有明显的异质性。

1. 岛陆子系统

岛陆是海岛生态系统的主体, 生境类型与生物群落组成与陆地生态系统的相似, 具有陆地生态系统的特征 (余爱莲, 2014) 。其中, 生境类型主要包括近海水域、低矮灌丛、沙生草地、林地等, 但海岛四周被海水围绕, 没有天然阻隔的屏障, 大量受到海洋气候与海洋水文动力的影响, 使得其相同的生境类型, 在海岛上也有其特异性。

2. 潮间带子系统

海岛上的潮间带生态系统, 是位于岛陆和海域的群落交错区, 同时受岛陆和海洋的影响 (王晓丽等, 2014) , 生境条件也较为复杂和恶劣, 所以潮间带植物 (如, 红树植物秋茄、桐花树) 对其生境特化出一定的适应能力。

3. 近海海域子系统

海岛周围海域的区域内, 光照充足、温度适宜, 同时水体交换频繁, 带来外海的营养盐, 近海海域生态系统具有较高的初级生产力 (曹志红等, 2007) , 可以为多种多样的浮游植物生存提供良好的空间和资源。

(二) 独立性和独特性

海岛与大陆相隔绝, 使海岛具备独立性和完整性 (薛蒙, 2016) , 被许多学者誉为“天然实验室”。由于隔离性和受大气环流影响大, 形成了海岛上植物生存的特殊环境, 主要包括以下几点:

(1) 常年风速较大, 且受台风暴潮侵袭 (廖连招等, 2007) 。由于四周没有遮挡, 海岛上植被受大风影响明显, 影响植株高度。

(2) 盐分高、空气盐雾大 (王良睦等, 2011) 。由于大风带来的空气和土壤中的盐分较多, 导致海岛上植物多有一下特化的器官或组织, 具有适应海岛上生存的特有的物种。

(3) 土壤瘠薄。无居民海岛一般有大量的裸露岩石, 大多缺乏良好土壤资源, 土壤含水量低, 且可能伴有矿质元素, 大多为低产的氧化土 (毋瑾超, 2013) , 受海浪和海风侵蚀严重, 形成的海岛特有土壤环境。海岛植被一旦被破坏, 容易出现水土流失, 土壤肥力下降, 植被生态系统严重退化.

(4) 淡水资源缺乏。海岛四面环海水, 无客水进入, 基本依靠大气降水来补给淡水, 但海岛陆域面积普遍较小, 集雨面积有限, 无法形成完整的水系。并且, 海岛的地形多以基岩丘陵为主, 岩层富水能力较差, 承压淡水与潜水范围小、截水条件较差, 地表径流通常直接入海 (毋瑾超, 2013) , 久而久之, 形成了岛上较为干旱的土壤环境。

(5) 易受海水侵蚀。部分海拔较低岛屿受海水侵蚀、风蚀严重, 海岛面积较小, 基岩裸露, 水土流失殆尽, 植被覆盖率低, 岛陆生态环境恶劣。

(三) 脆弱性

海岛生态系统是典型的脆弱型生态系统, 在独特的自身环境与复杂的干扰下, 海岛生态系统还表现出易受损性和难恢复性, 具备长期性、分异性和可调控性的特征 (池源等, 2015) 。地理位置的特殊、规模的有限、空间的隔离等因素, 使得海岛生态系统具有明显的独立性与资源短缺性。在此基础上, 与不同类型、不同程度的自然扰动和人为干扰相互作用, 形成并加剧海岛生态系统的脆弱性 (冷悦山等, 2008) 。

(1) 更易受到干扰, 且对生态结构和功能损害更强。海岛极易受到海洋性气候的影响, 岛上多发自然灾害, 而本身稳定性就较差的海岛生态系统, 在受到多方的干扰下, 对其结构和功能的损伤更强, 且自然恢复的时间可能更长。

(2) 遭到破坏后, 恢复能力差。海岛生态系统的组成与结构较为简单, 其自我调节能力比较有限。当其受到损害后, 通过系统的自我调节能力与生态系统的自身反馈等措施, 不足以将其结构恢复至受损前的状态, 也无法推动其功能向良性的方向发展。

二、海岛植被特征

海岛生态系统的生物群落中, 总体呈现植物多、动物少的趋势。因其岛陆土地类型、薄且贫瘠的土层、受海风侵蚀的独特生境, 植被类型、建群种特征、植被分布情况都有一定的特殊性, 具体可以分为以下几个方面:

(一) 植被组成

(1) 纬度、海拔以及气候决定了海岛的水热条件等, 使其具备特殊的海岛植被类型 (郑俊鸣等, 2017) 。大部分海岛植被类型相对单一, 由于海岛风力因素, 海岛植物组成类群中, 草本植物占较大优势, 其次是木本植物。

(2) 海岛植物建群种种类比较少, 但在岛上一旦建立种群, 其优势种相对明显。

(3) 面积较小的无居民海岛上, 普遍是以裸露的礁石为主, 几乎无植被覆盖, 只有少数的地衣、苔藓覆盖。

(4) 存在外来种的分布 (廖连招等, 2007) 。如外来物种马樱丹、薇甘菊、白花鬼针草等。尤其是有开发利用建设的无居民海岛, 海岛上原来的植被存在一定程度的破坏, 同时由于有意或无意带入的外来物种, 对本身就脆弱的海岛植被生态系统造成威胁。

(二) 植被生态类群

因海岛上基质不同, 其土壤类型、养分情况等生境因子通常具有明显的差异, 分布的海岛植被生态类群也不同, 通常可分为盐生湿地生态类群、滨海沙生生态类群、基岩生态类群和丘陵山地林生态类群四类。

(1) 盐生湿地生态类群该类群植物多生长于海岛周边沿海的滩涂湿地地带, 周期性的潮水浸淹、加上海水蒸发, 导致土壤盐分高, 同时土壤含水量高, 通气透水性差, 但土壤养分含量通常较高。该生态类群多数由拒盐、聚盐、喜盐植物组成, 大多具有固土防风作用 (王文卿, 2013) 。

(2) 滨海沙生生态类群该类型植物多生长于砂质海岸上, 土壤多砂土, 较为贫瘠 (张娆挺等, 1991) 。该生态类群多数由耐沙与喜沙生植物组成, 植物主要为较耐干旱、耐瘠薄类型, 大多具有防风固沙、减少风沙侵蚀的作用 (王文卿, 2016) 。

(3) 基岩生态类群。该类群植物多生长于基岩的石缝中, 土壤主要为风化的砂砾土, 通常土层较薄, 该类群植物多生长缓慢、茎干粗壮, 具有很好的抗风、耐瘠薄能力。生长在岩壁上的植物, 可以通过发达的细根来固定土体, 还具有改善土壤结构的作用 (张金池等, 2001) 。

(4) 丘陵山地林生态类群。该类群植物多生长于海岛地势相对较高的丘陵上, 该区域的土壤透气性好、有一定保水能力、有机质含量也相对较高 (郑俊鸣等, 2017) , 该生态类群抗风、抗盐碱的特性, 有些物种能促进土壤的形成, 逐渐形成适应物种生存的小生境, 形成物种种类和数目也将逐步增多, 对长期维持和稳定海岛生态系统具有重要作用。

(三) 植被分布特征

(1) 水平分布上规律明显。海岛植被呈现出相应的地带性分布特征, 随着纬度的增加, 生物多样性递减的趋势 (廖连招等, 2007) 。随着纬度的升高, 带来的环境中光照、温湿度变化, 从东向西, 植被种类中的热带成分和落叶性成分逐渐增多, 温带成分逐渐减少。

(2) 垂直分布上规律不明显。受生态环境差异的影响, 植被水平方向上分布常表现为:分别为滨海沙生灌草丛或红树林-常绿阔叶林 (包括季雨林) -热带草丛和灌草丛-次生性的常绿阔叶林 (包括季雨林) 疏林-山顶灌丛 (陈树培, 1994) 。在垂直尺度上, 因地形的影响, 植物受到光照、温度、湿度、土壤以及地貌等影响较大, 其物种多样性变化有不确定性。

(3) 坡向性分布明显。由于海岛地形构造的影响, 形成迎风向阳坡和背风背光坡。向阳坡常受季风及海浪的作用, 风浪侵蚀强烈, 水土流失严重, 环境干热, 较难形成林地, 多以旱生性和中生性的灌草丛或草丛为主, 植株较矮, 具刺和呈垫状, 覆盖度低, 物种多样性相对较低;背风背光坡, 侵蚀程度较轻, 光照时长较短, 土壤水分蒸发量较小, 水土流失较轻, 土壤深厚且养分含量较高, 植被主要以中生性灌丛或灌草丛为优势, 通常植株生长状况良好 (陈树培, 1994) 。

(4) 环带状分布现象普遍。海岛受海洋四面包围, 加上微地形的变化, 海岛植被类型的分布与环境相适应呈现环带状或同心圆状。如从滨海沙滩向海拔较高的地方, 植被常依次为:红树林或沙生草丛、沙生灌丛、灌草丛、灌丛或次生林, 植被的多样性也由四周向海拔较高的地方逐渐增加 (陈树培, 1994) 。

三、海岛植被生态系统的主要生态干扰

(一) 自然干扰

由于季风性海洋气候的作用、强烈的海陆交互作用、海岛特殊的物质组成和地形地貌特征、活跃的大区域地质活动等方面的影响, 海岛上容易受到气象灾害、海洋灾害和地质灾害等自然干扰 (池源等, 2015) 。其中, 因海上风力阻隔小、海岛上汇水区域有限等因素, 导致大风与干旱是海岛普遍的气象扰动因子, 影响海岛植被的自然生长。同时, 我国海岛主要的海洋灾害是风暴潮与灾害性海浪, (池源等, 2015) , 加上崩塌、滑坡、泥石流、海岸侵蚀、海水入侵等地质灾害的作用, 直接破坏海岛地形地貌和植被的覆盖区域。

此外, 在全球气候变化和海平面上升的背景下 (秦大河, 2014) , 可能直接导致海岛面积萎缩甚至消失。同时, 还会带来或加剧其他自然灾害, 如, 气候变化引起极端天气现象的增加、海平面上升带来海水入侵频率和高度增加、以及风暴潮频率的增加 (董思言等, 2014) , 对海岛植被生态系统自然演替造成干扰。

(二) 人为干扰

海岛生态系统是自然-人文复合生态系统, 随着人类活动的增加与范围的增, 海岛生态系统受到的人为干扰日渐增多。引起海岛退化的人为干扰因素主要分为林地和植被的破坏、引种不当、工程干扰三类 (史莎娜, 2011) 。

人类的过度砍伐树木、红树林, 毁林造田等活动会直接引发的林地和植被的破坏, 引起植被生态系统的破坏或严重退化。同时, 海岛原生物种结构简单且空间资源十分有限, 引种不当可能导致外来生物对原生物种的生长繁殖造成制约, 破坏海岛植被生态系统的生物多样性 (史莎娜, 2011) 。此外, 人类对海岛的开发建设过程中制造的工程垃圾、废物等对海岛生态环境造成破坏, 导致海岛土壤肥力丧失、植被破坏、动物栖息地破坏、景观破坏等 (池源等, 2015) , 严重影响海岛植被生态系统的健康发育。

摘要：海岛因其独特的地理位置, 导致其植被生境具有异质性、独立性和独特性、脆弱性的特点。在这种环境下生存的海岛植被也有其特殊的植物特性、物种组成、以及分布特征。此外, 海岛上植被受到自然和人为的干扰, 对其植被生态系统的平衡与稳定造成一定影响, 也是海岛植被生态系统的重要特征之一。

关键词：海岛生境,植被生态系统,生态干扰