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为什么草原不长树?

 pgl147258 2016-05-25

城步南山牧场的“草原”,在生态学上完全不能叫“草原”,而应该叫“草丛”,是原生的森林植被被破坏后形成的次生植被。所以,说“可以排除砍伐等人工干预”是不正确的。没有砍伐,森林也变不成草丛。

至于北方草原长不出大树的原因,除了气温、降水之外,还有一个不可忽视的因素——土壤。下面是我给《十万个为什么(第6版)》写的一篇问答中的一段,供参考。

草原上为什么很少见到大树?

假如你在夏天去过内蒙古草原,你一定会被那里的景观深深震撼:连绵不断的青草覆盖着一望无际的大地,从脚下直抵天边;举目望去,几乎看不见一棵树,视野十分开阔,令人心旷神怡。

在地理学上,草原专指温带地区的没有大树(乔木)、地面主要被草本植物覆盖的植被。它主要分布在欧亚大陆中部、北美洲中西部和南美洲南部,以欧亚草原的面积最大。内蒙古草原就是欧亚草原的一部分。

草原上为什么很少见到乔木?对这个问题的简单回答是:因为草原的上述定义就包括了“没有乔木”这层意思。如果一个地方有很多乔木,那就应该叫做森林,而不是草原了。不过,这显然不是我们想要的答案。我们会进一步问:为什么在草原地带就长不了乔木,使这个地方成为森林呢?

首先,草原地带降水比较少,年平均降水量只有150-600毫米(如内蒙古首府呼和浩特是398毫米),往往集中在夏季。不仅如此,每年的降水量也有很大波动,有的年份风调雨顺,有的年份却极为干旱。乔木要正常生长,需要每年有较大量的、比较稳定的水分供应。草原地带降水量偏少又剧烈波动的特点显然不利于乔木生长。相比之下,草本植物对水分的要求就灵活多了。

假如一个地方降水不多,但气温较低,那么因为蒸发也少,气候比较湿润,仍然可以满足某些乔木的生长。比如俄罗斯西伯利亚地区的年降水量和草原地带差不多,但一年里最热月份的平均气温不到20°C,气候湿润,因而生长着茂密的森林。但草原地带的最热月份平均气温在20°C以上(如呼和浩特7月平均气温为23.7°C),降下的大部分雨水很快就蒸发掉了。在西伯利亚能生长的那些乔木,在这里就会因“口渴”而死。

草原地带的土壤还有一个麻烦的问题:在地面大约50厘米以下,有一层致密坚实的土层,因为钙含量很高,被叫做“钙积层”。钙积层仿佛是在地底下涂抹的厚厚一层白灰,不光是乔木,甚至包括不少灌木的根系都很难穿透它,这就更让乔木在草原地带无法立足了。很多草本植物的根系却主要分布在50厘米以内,所以它们不受钙积层的影响,得以在草原上繁茂生长。


看了这么多人的答案,普遍透露的一种观点(连标题也有这种倾向)是草原的生态不如森林般丰富,所以要尽量使劲种树。其实,尤其在温带地带,较低的年积温导致了黑暗的森林树荫下生长的植物并不如热带般多样。而此时,草甸和草原这类阳光充分的栖息地更能容纳多样的植物物种(草本植物往往需要不被遮挡的阳光才能生长)。以美国为例,很多科学家都在努力恢复原有的开阔的草原生态,以拯救很多稀有的兰花和其他草本植物。

回到正题,草原的形成固然有土壤质地和厚度的因素,但是随着时间推移,草本植物渐渐能把土壤改造到有利于木本植物生长的程度。可是历史上,中亚、北美、还有其他地方的草原是一直自我维持着的。这就得归功于大群植食动物的持续啃食,例如美洲野牛曾经对大平原的统治,控制了木本植物的幼苗(往往比其他植物更多汁可口)。另一方面,周期性的野火能够清除掉很多木本植物的幼苗,而禾本科植物深埋地下的生长点却能轻易补充地上部分。

“乔木不能适应薄瘠的土壤”,这是错误的。以北美的大平原为例,那里有大面积的稀树草原。其主要树种为各种栎属和松科植物,这些树种往往需要无遮挡的阳光、能抵抗一定的火烧、并适应干旱的沙质土。这些喜光的树种往往在密林中被更耐阴的树种淘汰,所以如果林地入侵了这些稀树草原,这些树种也会不复存在。

草原并不一定就是贫瘠的,历史上曾经有人描述过未被开垦的北美大草原,那是一望无际的黑土地,极其肥沃,却无法开垦,因为那些高大禾本的根系像天罗地网般紧紧抓住土壤,直到机械化农具的普及后,这些土地才被破开变成农地。到现今,曾经的大草原已经变得零零落落,因为失去了庞大的美洲野牛群,剩下的一点点也不断被树木入侵。树荫形成后,大量草本物种就步向灭绝了。现在,很多科学家使用"受控燃烧"(就是在一定范围内进行的定期人为引火)来清除入侵的木本植物,以保护草原。成果相当显著,很多像下图中的植物在火灾后种群数量得以回升。

(图片来源:Scott Hereford 美国鱼类及野生动物服务局)

兰科Calopogon multiflorus


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