冻原生态的营养物质是怎样循环的？

冻原生态的自然环境怎么样？~

对于所有的生物来说，冻原的生态环境是极其严酷的。北极冻原气候寒冷，每年的平均气温在0℃以下，冬季漫长而严寒，最低温可达到-70℃，有半年看不到太阳；夏季短暂而寒冷，整个昼夜都有太阳照射，最热月平均气温0°～10℃之间。植物生长期很短，大约两个月左右。年降水量不多，在前苏联欧洲部分为200～300毫米，亚洲东北部为100毫米左右，北美阿拉斯加为120毫米上下。降水次数多，气温低，蒸发弱，所以空气相对湿度大。此外，风大，云多，更增加北极冻原气候的严酷性。山地冻原的气候和北极冻原很类似，唯一的区别是北极圈以外的山地每年都有白天黑夜之分，而且温差大，降水非常多（如长白山可达1075～1239毫米），日照很强，且紫外线强。
因为过于严寒的气候，再加上地面风大，积雪不均匀，永冻层分布非常广，它是冻原带所独有的现象。所谓永冻层是指土层下面永久处于冻结状态的岩土层。深度自几米至数百米，甚至达千余米。冻土层的上部冬冻夏融，称为活动层，其厚度随土层的质地而异，粘质土的为0.7～1.2米，砂质土的为1.2～1.6米。活动层的厚度对生物的活动和土壤的形成具有十分重大的意义。因为在活动层，植物根系才能伸展，动物才能挖掘洞穴，有机物质才能积累和分解。永冻层的存在阻碍地表水下渗，导致沼泽的形成。冷热季交替经常会使表呈现很多奇异现象，比如由由寒冻风化和融冻作用形成的石环、多边形土、融冻泥流、冰丘与热融陷穴等地貌形态，它对生物尤其是植被的分布起着非常重要的影响。

按照植物化石的资料记载，北半球高纬度地区，在第三纪以前依然属于喜暖性森林，只是在第三纪末由于气候变冷和变干，这种森林渐渐被亚寒带针叶林所替代。第四纪初气候进一步变冷，才为冻原形成创造了条件。冻原最先出现在东西伯利亚北部，因为在冰期，欧洲大陆、西西伯利亚和北美大部分地区为冰川所覆盖，只有东西伯利亚北部，冰川影响较小，乃存在古老的冻原核心（即托尔马乔夫所谓的“原始北极植被”），它们从山区逐渐向平原扩散。依据动物群的特点，动物学家库兹涅佐夫分析认为东西伯利亚是北极动物群的发源地。
在第四纪初期的时候，古老的冻原分成东西二支，环绕北极伸展，形成带状分布，随着冰期与间冰期的交替，北极大陆冰盖周期性地向南扩张和收缩。与此同时，冻原生物也不断向南迁移，在这过程中，有的种类大批死亡直到消失；有的种类幸存下来，并与从高山迁移下来的种类相会合。当冰川退却的时候，这些种类中的一些北移；另一些退缩到山上，在那里保存住，并成为山地冻原组成部分。比如动物中的黑缘豆粉蝶、雪兔和雷鸟等；植物中的珠牙蓼、矮桦、多瓣木、肾叶山蓼等。在这里还需要指出的是，冻原带北部的形成年龄比整个冻原带还要短，由于在冰期北部地区仍处在冰川覆盖，仅是在冰后期，冰川退缩以后，才逐渐形成。因此可以说，在所有的陆地生态系统中，冻原生态系统属于是最年轻的。

对于冻原生态系统来说，植物从岩石和土壤中吸收所需要的营养物质，有些贮存在小灌木和多年生草本植物的身体中，尤其是它们的根部，同时每年又以枯枝落叶的形式将一多半吸收的营养物质还给土壤，就以这样的方式进行生物小循环。

因为冻原土壤温度低、水分多、空气状况又差，所以，厌氧性细菌的活动占绝对优势，而需氧性的固氮细菌与硝化细菌的活动却受到限制；不但氮素养分贫乏，而且有机质的分解非常缓慢，或者分解不彻底，出现半泥炭化和泥炭化的有机物质积累，大大延缓了元素周转和生物循环。在冻原上，凋落物分解比率（凋落物总量/每年凋落物数量）是20～50，在草原是1～1.5，在泰加林是10～17。由上述可知，冻原的养分元素循环周期甚至比草原和泰加林都更长。

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