为什么热带更温暖全世界有丰富的生Sunlight态系统，因为不同地区的EquatorSunlight气候大相径庭。在同一天中，迈阿密、佛罗里达和Fig.29.5a缅因的天气往往差别很大。这并不神秘。由于地Vernal equinoxWinter solstice(sun aims directly30northernhemisphereatequator)tiltsawayfromthesun)球是个球体，某些地区比quator其他地区接受更多的太23 V2阳能量。这种差别导致了地球表面气候的不同，也间接的影响到生态系统的多样性。热带比温带温summersolsticeAutumnaleqtEquatonorthernhemispheresunsdirectlyattiltstowardthesun)equator)暖是因为太阳光在赤道Fig.29.5图29.5日地关系决定了地球上自然环境的状况和生命地区几乎是垂直入射，而的分布。（a）照在地球中纬度地区的一束阳光比照在赤道在极地附近，太阳光的入附近的一束类似的阳光所覆盖的面积更大。（b）地球公转对气候影响显著。由于绕太阳运转时地轴稍有倾斜，南北射角倾斜，使得光线照射半球的气温呈年度循环变化。在广阔得多的区域上，从(a)quator赤道Sunlight阳光(b)VernalequinoxO春分（阳光直射赤道）而减少了单位面积上的Wintersolstice（冬至（北半球远离太阳方向）能量（图29.5a）。Autumnequinox（秋分（阳光直射赤道）SummersolsticeO夏至（北半球朝太阳倾斜）地球公转及自转对世界气候的形成都有重要影响（图29.5b）。由于公转及23.5°的黄赤交角，从赤道向极地的不同地区都会出现四季交替。除了春分与秋分以外，一年中两个极地的一个总会更接近太阳。大气环流的基本模式当空气变温暖时，它的水汽容量就会增大，反之则减小。赤道附近的高温促进了蒸发作用，空气也因此变得温暖潮湿。当空气上升向两极流动的时候，它渐渐冷却，湿度也慢慢降低（图29.6）。结果，地球上大部分降水出现在赤道附近
为什么热带更温暖 全世界有丰富的生 态系统，因为不同地区的 气候大相径庭。在同一天 中，迈阿密、佛罗里达和 缅因的天气往往差别很 大。这并不神秘。由于地 球是个球体，某些地区比 其他地区接受更多的太 阳能量。这种差别导致了 地球表面气候的不同，也 间接的影响到生态系统 的多样性。热带比温带温 暖是因为太阳光在赤道 地区几乎是垂直入射，而 在极地附近，太阳光的入 射角倾斜，使得光线照射 在广阔得多的区域上，从 而减少了单位面积上的 能量（图 29.5a）。 地球公转及自转对世界气候的形成都有重要影响（图 29.5b）。由于公转及 23.5o 的黄赤交角，从赤道向极地的不同地区都会出现四季交替。除了春分与秋 分以外，一年中两个极地的一个总会更接近太阳。 大气环流的基本模式 当空气变温暖时，它的水汽容量就会增大，反之则减小。赤道附近的高温促 进了蒸发作用，空气也因此变得温暖潮湿。当空气上升向两极流动的时候，它渐 渐冷却，湿度也慢慢降低（图 29.6）。结果，地球上大部分降水出现在赤道附近。 图 29.5 日地关系决定了地球上自然环境的状况和生命 的分布。（a）照在地球中纬度地区的一束阳光比照在赤道 附近的一束类似的阳光所覆盖的面积更大。（b）地球公转 对气候影响显著。由于绕太阳运转时地轴稍有倾斜，南北 半球的气温呈年度循环变化。 (a)quator 赤道 Sunlight 阳光 (b)Vernal equinox() 春分（阳光直射赤道） Winter solstice() 冬至（北半球远离太阳方向） Autumn equinox()秋分 (阳光直射赤道) Summer solstice() 夏至（北半球朝太阳倾斜）
这片气流上升的区域气压低，称作赤道低气压带（doldrums），赤道南北的空气都流向这里。当上升气流到达南北纬30°附近，下降的干冷空气再次被加热，它的蒸汽容量增加，形成了一个降水稀疏区域。这时的空气，由于仍暖于极地空气，所以继续向极地流动。在南北纬60°附近它再次上升，形成一个降水充沛的地带，30EquatFig 29.60图29.6大气环流的主要形式，（a）大气的循环流动模式。（b）地球表面主要的气流Equator赤道Sterlies西风Northeasttrades东北信风Doldrums赤道无风Southeasttrades东南信风在这里还有一个低压带一极锋（polarfront）。上升气流的一部分返回赤道，另一部分继续南下或北上，在极地处沉降，形成一个降水稀少的地带，最后返回赤道。受地球自转影响的气流同这些南北向循环的气流带相比，还有三股受地球自转和热量分布影响所产生的主要气流。在南北纬30°之间有信风，南半球是东一东南走向，北半球是东一东北走向。信风常年不息，是最稳定的风，冬强而夏弱。在南北纬30°至60°之间，强西风由西向东吹过。这里的气候主要由它决定，尤其是大陆西缘。靠近极地的地方，还有由东向西的弱风。暖空气在赤道附近上升，于南北纬30°附近下沉，形成于燥带：接着向极地流动，在南北纬60°附近再次上升，随后返回赤道。但其中有一些流向极地，形成一个降水稀少的地带。大气环流、降水和气候
这片气流上升的区域气压低，称作赤道低气压带(doldrums)，赤道南北的空气 (doldrums) 都流向这里。当上升气流到达南北纬 30o附近，下降的干冷空气再次被加热，它 的蒸汽容量增加，形成了一个降水稀疏区域。这时的空气，由于仍暖于极地空气， 所以继续向极地流动。在南北纬 60o附近它再次上升，形成一个降水充沛的地带， 在这里还有一个低压带——极锋(polar front)。上升气流的一部分返回赤道 (polar front) ， 另一部分继续南下或北上，在极地处沉降，形成一个降水稀少的地带，最后返回 赤道。 受地球自转影响的气流 同这些南北向循环的气流带相比，还有三股受地球自转和热量分布影响所产 生的主要气流。在南北纬 30o之间有信风，南半球是东—东南走向，北半球是东 —东北走向。信风常年不息，是最稳定的风，冬强而夏弱。在南北纬 30o 至 60o 之间，强西风由西向东吹过。这里的气候主要由它决定，尤其是大陆西缘。靠近 极地的地方，还有由东向西的弱风。 暖空气在赤道附近上升，于南北纬 30o附近下沉，形成干燥带；接着向极地流动 ；接着向极地流动， 在南北纬 60o附近再次上升，随后返回赤道 ，随后返回赤道。但其中有一些流向极 。但其中有一些流向极地，形成一个 降水稀少的地带。 大气环流、降水和气候 图 29.6 大气环流的主要形式。 （a）大气的循环流动模式。（b）地球表面主要的气流 Equator 赤道 Sterlies 西风 Northeast trades 东北信风 Doldrums 赤道无风 Southeast trades 东南信风
如前所述，在南北纬30°附近，空气下沉变暖，降水稀少：南北纬60°附近空气上升变冷，降水充沛。部分由于此原因，世界上所有的大沙漠都在南北纬30°附近。另一些大沙漠则在内陆，那里降水量有限是因为离湿润空气的最终来源——海洋太远。雨影效应还有一些沙漠是因为MoistWind direction山脉阻挡了海上吹来的富NevadaPacificOcean含水汽的风形成的。在这种情形下，空气沿着山脉图29.7雨影效应。太平洋富含水汽的风受到内华达上升，水汽容量减少，从（SierraNevada）山脉的阻挡而降温。水汽容量的下降而在山的迎风坡一一风吹产生了降水，这使得该山脉的中海拔地区成为世界上最多雪的区域之一。这里有高大的树木，包括举世闻名的来的一面一一形成降水。美洲杉。当空气在山脉东侧下降时，它的水汽容量再次例如，加州的Sierra增加，从周围吸收了比前面损失还多的水分。结果，山区东侧形成了沙漠。Nevada山东面就比西面干Pacific Ocean太平洋Winddirection风向燥的多，植被也大不相同。Moist湿润Sierra Nevadarange内华达山脉Rain shadow雨影Arid干早这种现象称为雨影效应(rainshadoweffect)（图29.7)。区域性气候世界上有四个座落在不同大陆的面积不大的区域，它们的气候与地中海地区十分相似。巴扎、加利福尼亚、俄勒冈的一部分，智利中部，澳大利亚西南部和南非最南部地区都有所谓的地中海式气候。这些地区每年夏天都有西风从凉爽的海洋吹向温暖的大陆。因此，空气的水汽容量增加，吸纳了水汽，形成干旱少雨的气候。这种气候在世界范围内并不多见。在这五处地方，有许多进化独特的动植物。由于西风的缘故，世界上的大沙漠（非内陆地区）和地中海气候区多在大陆西岸。另一种区域性气候出现在南亚。夏季，印度和南亚出现季风性气候。冬天，信风由东吹向东北，从凉爽的陆地吹向温暖的海洋。从6月到10月，当陆地温
如前所述，在南北纬 30o附近，空气下沉变暖，降水稀少；南北纬 60o附近， 空气上升变冷，降水充沛。部分由于此原因，世界上所有的大沙漠都在南北纬 30o 附近。另一些大沙漠则在内陆，那里降水量有限是因为离湿润空气的最终来 源——海洋太远。 雨影效应 还有一些沙漠是因为 山脉阻挡了海上吹来的富 含水汽的风形成的。在这 种情形下，空气沿着山脉 上升，水汽容量减少，从 而在山的迎风坡——风吹 来的一面——形成降水。 例 如 ， 加 州 的 Sierra Nevada 山东面就比西面干 燥的多，植被也大不相同。 这种现象称为雨影效应 (rain shadow effect)（图 29.7）。 (rain shadow effect) 区域性气候 世界上有四个座落在不同大陆的面积不大的区域，它们的气候与地中海地区 十分相似。巴扎、加利福尼亚、俄勒冈的一部分，智利中部，澳大利亚西南部和 南非最南部地区都有所谓的地中海式气候。这些地区每年夏天都有西风从凉爽的 海洋吹向温暖的大陆。因此，空气的水汽容量增加，吸纳了水汽，形成干旱少雨 的气候。这种气候在世界范围内并不多见。在这五处地方，有许多进化独特的动 植物。由于西风的缘故，世界上的大沙漠（非内陆地区）和地中海气候区多在大 陆西岸。 另一种区域性气候出现在南亚。夏季，印度和南亚出现季风性气候。冬天， 信风由东吹向东北，从凉爽的陆地吹向温暖的海洋。从 6 月到 10 月，当陆地温 图 29.7 雨影效应。太平洋富含水汽的风受到内华达 （Sierra Nevada）山脉的阻挡而降温。水汽容量的下降 产生了降水，这使得该山脉的中海拔地区成为世界上最 多雪的区域之一。这里有高大的树木，包括举世闻名的 美洲杉。当空气在山脉东侧下降时，它的水汽容量再次 增加，从周围吸收了比前面损失还多的水分。结果，山 区东侧形成了沙漠。 Pacific Ocean 太平洋 Wind direction 风向 Moist 湿润 Sierra Nevada range 内华达山脉 Rain shadow 雨影 Arid 干旱
度升高，空气流动便会反向，风就从西南海洋吹向南亚次大陆及邻近地区，带来降水。每年的季风强度和持续时间决定了这个地区数以百万的人的生活状况。纬度热带生态系统的温度往往较高，原因很简单：热带所处的纬度单位面积接受更多的阳光。当太阳处于头顶正上方的时候辐射最强；只有在阳光垂直照射的赤道热带地区才会出现这种情Annual mean形。如图29.8所示，全球最30高气温出现在赤道附近（即20100纬度）。由于没有四季交替，热带生态系统的月平均-Variationinmonthlymeans-10温度变化很小。当你由赤道向低纬度的温带地区移动，6030°0°30°SLatitude阳光以倾斜的角度照射，单图29.8气温随纬度的变化。蓝色曲线代表从北极位面积上的强度减少了，所到南极各个纬度的年平均温度。以平均温度要低于热带地Temperature气温（℃)Annualmean年平均温度Variationinmonthlymeans月平均变化范围区。在这里，温度变化变得显著起来，因为四季交替开始逐渐明显。气流循环的季节变化引起洋流的相应变化，有时使得含养料丰富的寒流由海底上升至海面，便得海面浮游生物及其它生物大量繁殖。淡水湖泊池塘中也有类似的季节性水流变化，每年的春秋两季将营养物质从水底带到水面上。海拔温度与海拔也有关系，海拔越高，温度越低。在同一纬度，海拔每升高1000米。气温就下降约6℃。由于海拔带来的温度变化对生态系统的影响同纬度一样（图29.9），因此，北美海拔升高1000米带来的温度降低等同于纬度增加880千米带来的效果。这也是越远离赤道，树木生长线（树木生长的最高海拔）越低的原因之一
度升高，空气流动便会反向，风就从西南海洋吹向南亚次大陆及邻近地区，带来 降水。每年的季风强度和持续时间决定了这个地区数以百万的人的生活状况。 纬度 热带生态系统的温度往往较高，原因很简单：热带所处的纬度单位面积接受 更多的阳光。当太阳处于头顶正上方的时候辐射最强；只有在阳光垂直照射的赤 道热带地区才会出现这种情 形。如图 29.8 所示，全球最 高气温出现在赤道附近（即 0 纬度）。由于没有四季交 替，热带生态系统的月平均 温度变化很小。当你由赤道 向低纬度的温带地区移动， 阳光以倾斜的角度照射，单 位面积上的强度减少了，所 以平均温度要低于热带地 区。在这里，温度变化变得 显著起来，因为四季交替开始逐渐明显。 气流循环的季节变化引起洋流的相应变化，有时使得含养料丰富的寒流由海 底上升至海面，使得海面浮游生物及其它生物大量繁殖。淡水湖泊池塘中也有类 似的季节性水流变化，每年的春秋两季将营养物质从水底带到水面上。 海拔 温度与海拔也有关系，海拔越高，温度越低。在同一纬度，海拔每升高 1000 米。气温就下降约 6 o C。由于海拔带来的温度变化对生态系统的影响同纬度一样 （图 29.9），因此，北美海拔升高 1000 米带来的温度降低等同于纬度增加 880 千米带来的效果。这也是越远离赤道，树木生长线（树木生长的最高海拔）越低 的原因之一。 图 29.8 气温随纬度的变化。蓝色曲线代表从北极 到南极各个纬度的年平均温度。 Temperature 气温( o C) Annual mean 年平均温度 Variation in monthly means 月平均变化范围
PolariceTundra微气候(microclimate）NorthpoleTaigaTemperateforest生态系统内部气候的变TropicalrainforestEquator.化范围也非常大。堆满落叶Polarice10,000之类废弃物的森林地表上，LatitudeTundraTaiga就存在许多荫蔽程度、温度、0emporate土壤水分蒸发速度等生态因子不同的微气候ainforestsvelElevation(microclimate）区。这些局图29.9海拔与纬度一样影响生态系统的分布。通部的气候条件可以与整个大常，热带的高海拔地区会存在与高纬度的低海拔地区类似的生态系统。因此，在墨西哥南部或危地马拉的气的迥然不同。园丁们习惯高山上，你可以看到如图所示的生态系统分布。在新播种的草坪上撒上麦Northpole北极Equator赤道Latitude纬度Polarice极地冰原Tundra苔原Elevation海拔杆，就是为了创造一个保温Taiga亚寒带针叶林Temperateforest温带森林的微气候。Tropicalrainforest热带雨林Sealevel海平面世界上大沙漠及其它干旱地区大多数位于南北纬30°的大陆西岸。山脉往往阻挡降雨，使背风坡形成沙漠。一般来说，热带和低海拔的温度高于其他地方29.3生物群系是广泛分布的陆地生态系统主要生物群系生物群系（biomes）是指具有一定显著特征并分布在主要由气候的区域性变化决定的大块陆地区域的生物群落。从这个广义的定义可以料想，划分生物群系的方法多种多样，不同的生态学家可能将同一群落归到不同的生物群系中。作为主要生物群落的的生物群系的实质目前还存在一些争议，而只有如何最好地描述它。主要生物群系的分布本书列出了八个主要的生物群系单元：热带雨林、热带稀树草原、沙漠、温带草原、温带落叶阔叶林、温带常绿林、亚寒带针叶林和极地苔原，这些遍布全球的生物群系占据了按照降雨量和温度划分的大多数地区
微气候(microclimate) (microclimate) 生态系统内部气候的变 化范围也非常大。堆满落叶 之类废弃物的森林地表上， 就存在许多荫蔽程度、温度、 土壤水分蒸发速度等生态因 子 不 同 的 微 气 候 (microclimate)区。 (microclimate) 。这些局 部的气候条件可以与整个大 气的迥然不同。园丁们习惯 在新播种的草坪上撒上麦 杆，就是为了创造一个保温 的微气候。 世界上大沙漠及其它干旱地区大多数位于南北纬 30o的大陆西岸。山脉往往阻挡 。山脉往往阻挡 降雨，使背风坡形成沙漠 ，使背风坡形成沙漠。一般来说，热带和低海拔的温度高于其他地方 ，热带和低海拔的温度高于其他地方 29.3 生物群系是广泛分布的陆地生态系统 主要生物群系 生物群系(biomes)是指具有一定显著特征并分布在主要由气候的区域性变 (biomes) 化决定的大块陆地区域的生物群落。从这个广义的定义可以料想，划分生物群系 的方法多种多样，不同的生态学家可能将同一群落归到不同的生物群系中。作为 主要生物群落的的生物群系的实质目前还存在一些争议，而只有如何最好地描述 它。 主要生物群系的分布 本书列出了八个主要的生物群系单元：热带雨林、热带稀树草原、沙漠、温 带草原、温带落叶阔叶林、温带常绿林、亚寒带针叶林和极地苔原，这些遍布全 球的生物群系占据了按照降雨量和温度划分的大多数地区。 图 29.9 海拔与纬度一样影响生态系统的分布。通 常，热带的高海拔地区会存在与高纬度的低海拔地区 类似的生态系统。因此，在墨西哥南部或危地马拉的 高山上，你可以看到如图所示的生态系统分布。 North pole 北极 Equator 赤道 Latitude 纬度 Polar ice 极地冰原 Tundra 苔原 Elevation 海拔 Taiga 亚寒带针叶林 Temperate forest 温带森林 Tropical rain forest 热带雨林 Sea level 海平面