5．8．2　草原生态系统

草原生态系统是以各种多年生草本占优势的生物群落与其环境构成的功能综合体，是地球上最重要的陆地生态系统之一。草原是内陆半干旱到半湿润气候下的产物，这里降水不足以维持森林的成长，却能支持耐旱的多年生草本植物的生长，所以这里辽阔无林。

世界草地总面积约32亿公顷，占陆地总面积的20%，仅次于森林生态系统。草原生态系统是一种地带性的类型，根据其组成和地理分布，可分为温带草原与热带草原两类生态系统。前者分布在南北两半球的中纬度地带，如欧亚大陆草原（steppe）、北美大陆草原（prairie）和南美草原（pampas）等。这里夏季温和，冬季寒冷，春季或晚夏有明显的干旱期。草较低，其地上部分高度多不超过1m，以耐寒的旱生禾草为主，由于低温少雨，土壤中以钙化过程与生草化过程为优势。后者分布在热带、亚热带，其特点是在高大禾草（常达2～3m）的背景上常散生一些不高的乔木，故被称为稀树草原或萨瓦纳（savanna）。这里终年温暖，雨量常达1000mm以上，在高温多雨影响下，土壤强烈淋溶，以砖红壤化过程为优势，比较贫瘠。但一年中存在一个到两个干旱期，加上频繁的野火，限制了森林的发育。

草原的净初级生产力变动较大。对温带草原而言，从荒漠草原0．5t/（hm²·a）到草甸草原15t/（hm²·a）；热带稀树草原生产力高一些，变动于2t/（hm²·a）到20t/（hm²·a）之间，平均达7t/（hm²·a）。在草原生物量中，地下部分常常大于地上部分，气候越是干旱，地下部分所占比例越大。草原土壤微生物的生物量很大，如加拿大南部草原当植物生物量为438 g/m²时，30cm土层内土壤微生物量达254g/m²，我国内蒙古草原土壤生物的取样分析结果也与之相近。

草原生态系统中能量沿食物链而流动。对美国密执安地区禾草草原的研究表明，草原生态系统的食物链极为简单，其生产者为禾草，第一级消费者为田鼠及蝗虫，第二级为黄鼠狼。植物对太阳能的利用率约为1%，田鼠约消费植物总净初级生产力的2%，由田鼠转移给黄鼠狼约2．5%，大部分能量损失于呼吸消耗。

在热带稀树草原上，植物组成的营养价值不高。植物中含有大量纤维和二氧化硅，氮含量仅为0．3%～1%，磷为0．1%～0．2%。因此，其初级生产力虽高，但草原动物生物量仍很低。在非洲坦桑尼亚稀树草原上，主要草食动物为野牛、斑马、角马、羚羊与瞪羚，当植物量为24 t/hm²时，草食动物生物量仅为7．5kg/hm²。

不同草原生态系统植物种类的多样性不同。生态条件越适宜种类越丰富，群落结构也较复杂，有地上及地下层的分化。反之，生态条件越严酷，种类越简单，群落结构也较简化。典型草原生态系统每平方米约有种子植物15～20种：干旱的荒漠草原生态系统每平方米仅8～14种，我国草甸草原生态系统每平方米约20～30种。荒漠草原群落结构简化，地上部分常不能郁闭，盖度多在30%以下，但其地下部分却是郁闭的。

草原生态系统丰富的植物种类为各类草食动物提供了多样性的食物，因此草原动物区系十分丰富。草原动物区系中最引人注目的是大型草食动物，它们是草原生态系统中最主要的消费者。如热带稀树草原上的长颈鹿、斑马等；温带草原上的野驴、黄羊、野骆驼等。还有众多的啮齿类，它们既可采食植物茎、叶、果实，也取食植物地下部分，它们是草原生态系统食物链的主要成分和环节，在整个草原生态系统中具有重要意义。

草原中小型草食动物的种类和数量也很可观，它们遍布于草地的地上与地下部分，并以植物的茎、叶、汁液、果实、根为食。除营穴洞生活的啮齿类以外，草地昆虫的数量最引人注目。在英国石灰岩草原，鳞翅目昆虫密度达42～197个/m²；波兰人工草原的鳞翅目昆虫达29～618个/m²。其他无脊椎动物的数量亦甚多，北美草原的蜘蛛类达220～1090个/m²，非洲稀树草原的无脊椎动物达19～32种/m²，其中土壤中的无脊椎动物生物量达66g/m²。

对放牧的草原生态系统，家畜代替了野生动物成为主要的消费者。草原不仅是畜牧业的生产基地，在防止水土流失、土壤沙化及防风固沙等方面也起到极其重要的作用。