第2章森林与环境

本章主要介绍环境、环境因子与生态因子的区别及其作用的基本规律；阐述非生物环境因子(光因子、温度因子、水分因子、大气因子、土壤因子、地形因子、火因子)时空变化规律下的生态作用和森林的适应性及其生态类型。研究森林与森林环境相互关系及其适应性机理，即森林生态学的基础。第2章森林与环境2．1森林、环境的概念与类型2．1．1森林的概念森林(forest)是指一个以木本植物为主体，包括乔木、灌木、草本植物以及动物、微生物等其他生物，占有相当大的空间，并显著影响周围环境的生物群落复合体。2．1森林、环境的概念与类型2．1．1森林的概念它是地球上主要的植被类型之一。它是地球上陆地生态系统的主体，在人类的生存和发展过程中，发挥着极其重要的作用2．1．2环境的概念环境(environment)是指生物(个体或群体)生活空间的外界自然条件的总和，包括生物存在的空间及维持其生命活动的物质和能量。环境总是针对某一特定主体或中心而言的，离开了这个主体或中心也就无所谓环境，因此环境只有相对的意义。在环境科学中，一般以人类为主体，环境指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和。森林环境(forestenvironment)是指森林生活空间(包括地上空间和地下空间)、外界自然条件的总和。2．1．3环境的类型环境是一个非常复杂的体系，至今尚未形成统一的分类系统。一般可按环境范围大小、环境的主体、环境的性质等进行分类。(1)按环境的范围大小分类可将环境分为宇宙环境、地球环境、区域环境、生境、微环境和体内环境。①宇宙环境(spaceenvironment)是指大气层以外的宇宙空间，也有人称之为星际环境或空间环境。②地球环境(globalenvironment)是指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈，又称为全球环境。大气圈(atmosphere)水圈(hydrosphere)岩石圈(1ithosphere)土壤圈(pedosphere)生物圈(biosphere)植被(vegetation)③区域环境(regionalenvironment)④生境(habitat)⑤微环境和体内环境(micro-environmentandinnerenvironment)(2)按环境的主体分类分为人类环境和生物环境。人类环境是以人为主体，其他的生命物质和非生命物质都被视为人类环境要素。生物环境是以生物为主体，生物体以外的所有环境要素均称为生物环境。(3)按环境的性质分类分为人工环境、自然环境和社会环境。人工环境也称半自然环境，广义地讲包括所有的栽培植物、农作物和人工经营森、草地所采取的措施。人工环境指在人为控制下的植物环境，例如利用薄膜大棚育苗、北方的土法温室社会环境一般指人类社会的经济状况、文化、宗教等。2．2生态因子作用分析2．2．1生态因子的概念生态因子(ecologicalfactors)指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接和间接影响的环境要素。如温度、湿度、O2、CO2等。对森林产生各种影响的环境因子称森林生态因子。生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件也称为生物的生存条件。所有生态因子构成生物的生态环境(ecologicalenviron-ment)。2．2．2生态因子的分类一般根据生态因子的性质将其归纳为五类：(1)气候因子(2)土壤因子(3)地形因子(4)生物因子(5)人为因子生态因子分为非生物因子和生物因子。生态因子分为直接因子和间接因子。生态因子分为稳定因子和变动因子。2．2．3生态因子作用的一般特征生态因子作用的一般特征主要有以下5个方面：(1)综合性。(2)非等价性。(3)不可替代性和互补性。(4)限定性。(5)直接作用性与间接作用性。一、气候因子该类因子又可分为光、温度、水分、空气等许多因子。它们对于植物的生长、发育、引种和地理分布均有很大的作用。气候因子又可称为地理因子，因为，它们随地理位置或海拔高度的改变而改变，而这种变化均影响到森林的分布和生长。二、土壤因子包括土壤的物理性质、土壤的化学性质，土壤微生物等。土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物，所以，它本身必然受到气候因子、地形因子和植物、动物因子的影响，同时，也对生长在土壤中的植物、动物发生作用。因此，不同的土壤有其相应的植物和动物。三、生物因子可以分为植物、动物和微生物，其中包括植物对动物的生态作用，植物与动物、土壤微生物的相互作用，以及植物间、动物间的相互关系。四、地形因子地形因子是间接因子，其本身对于生物没有直接影响，但通过地形的变化影响气候、土壤、植物，从而也影响动物。因此，地形因子对于生物只是间接的作用。地形因子又可分为高原、山地、平原、低地、海拔高度、坡度和坡向等。五、人为因子由于人类对于生物的作用是有意识的和有目的的，所以，具有无限的支配力。人为因子主要指人类对生物资源的利用、改造以及破坏过程中给生物带来有利的或者有害的影响。六、火因子火是生态因子。是自然环境的一部分。并且是一种重要的生态因子。过去一般没有注意到火作为对生物的一种环境影响的重要性。它能决定植被的种的组成成分和分布，直接和间接影响动物的种类和种群数量。将生态因子分为非生物因子和生物因子。生态因子划分为直接因子和间接因子。将生态因子分为稳定因子和变动因子。稳定因子是指终年恒定的因子，如太阳辐射常数、地心引力等，它主要决定生物的分布。变动因子又可分为周期性变动因子和非周期性变动因子。周期性变动因子如一年四季的变化和潮汐涨落等；非周期性变动因子如刮风、降水、捕食、寄生等，它主要影响生物的数量。2．2．3生态因子作用的一般特征生态因子作用的一般特征主要有以下5个方面：(1)综合性。(2)非等价性。(3)不可替代性和互补性。(4)限定性。(5)直接作用性与间接作用性。(1)综合性1、没有单一生态因子的环境，只有各种生态因子综合在一起组成复杂的生态环境。2、各个生态因子之间不是孤立的，而是互相联系、互相促进、互相制约的，环境中任何一个因子的变化，必将引起其它因子发生不同程度的变化。3、同样强度的生态因子，由于和它相配合的其它因子的性质不一样，它的作用也就不同了。4、在不同的生态因子的配合下，虽然也能产生相同的生态效果，但是由于生境的不同，对于森林植物的作用仍旧是不一样的。(2)非等价性(主导因子作用)1、在一定条件下时常对其它生态因子的变化起着更大的制约作用，它的变化对整个生态环境的变化起着主导的作用，能起这些作用的因子称为主导因子。2、主导因子是随着空间和时间而发生变化的。3、控制环境条件的主导因子是调节森林生态环境、提高森林生产力的重要途径。(3)不可替代性和互补性•森林植物在生长发育过程中所需要的生存条件——光、热、水分、空气、二氧化碳、无机盐等因子都是同等重要的，如果其中随便缺少一种，便能引起植物的正常生活失调，生长受到阻碍甚至死亡，而且任何一个生活因子都不能由其它因子来代替，这就是生活因子的不可代替性和同等重要性定律。在一定的情况下，某一因子在量上的不足，可由其它因子的增加或加强而得到补偿，仍然可获得相似的生态效应，这就称生活因子间的可补偿性。生态因子之间的补偿作用只能在一定范围内进行，因为，它们之间的补偿是有一定限度的。且因子之间的补偿作用也不是经常存在的。(4)限定性(阶段性作用)1、每一个生态因子，或彼此有关联的若干因子的结合，对同一植物的各个不同年龄阶段或发育阶段所引起的生态作用是不同的。2、必须研究在任何生态因子及其配合的情况下，在森林植物整个生活周期的不同发育阶段所产生的作用及其相互之间的关系。(5)直接作用性与间接作用性区分生态因子的直接作用和间接作用对认识生物的生长、发育、繁殖及分布都很重要。环境中的地形因子，其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的，但它们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用。（秦岭，二郎山）光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接的作用。五、生态因子的限制作用和耐性定律1、限制生物生长或生存的任何因子，称限制因子。当生态因子（一个或相关的几个）接近或达到某种生物的忍受极限时，就会阻止该种生物的生存和分布。这些因子就称为限制因子。限制因子不是固定不变的。2、植物对生态因子的量或强度的变动的适应范围，称生态幅。3、耐性定律利比希他提出的“植物的生长取决于处在最小量状况的矿物养分的量”的主张被称为最小量定律。后来一些学者认为，不仅某些矿物养分元素太少会成为一个限制因子，而且象光、热、水这样的因子太多亦会成为限制因子。1913年谢尔福德把最大量和最小量限制作用的概念合并成为耐性定律，并提出最适度的观念。耐性定律----任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的忍受极限时，就会影响该种生物的生存和分布。用他的这个定律，可以解释植物在自然界的分布规律。即每一种植物总是有其一定的最适分布区，在最适分布区以内，生长发育最好，生长率最大，随着植物向着最大和最小限度两极发展，生长逐渐减退，在极限时则不能生存。耐性定律图解2．3光因子光是地球上一切生命的能量源泉，绿色植物吸收太阳光。太阳辐射为维持生命环境创造了必要的条件。光对于植物具有重要的生态作用。光的生态作用是由光照强度、光谱成分和日照长度的对比关系构成的，它们随时间和空间而变化。