生态与气象--新疆气象手册（37）第2篇第10章第1,2节

 2020 02 21

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第10章 生态与气象

1 若干概念内涵的界定

1．1 生态

是指生物（包括原核生物、原生生物、动物、真菌、植物五大类）之间和生物与周围环境之间的相互联系、相互作用。生态问题主要是指生态建设。

1．2 环境

当代环境概念泛指地理环境，是生物、特别是人类赖以生存和发展的地球表层。可分为自然环境、经济环境和社会文化环境。环境问题主要是指环境保护，特别是自然资源保护。

1．3 生态安全

它又称环境安全。广义的生态（环境）安全是指人类和国家赖以生存发展的环境处于一种不受环境污染和环境破坏的安全状态，或者说世界处于一种不受环境污染和环境破坏的危害的良好状态。

1．4 生态环境

“生态”与“环境”虽然是两个相对独立的概念，但两者又紧密联系、“水乳交融”、相互交织，因而出现了新闻媒体频繁使用的“生态环境”这个新概念。它是指生物及其生存繁衍的各种自然因素条件的总和，是一个大系统，是由生态系统和环境系统中的各个“元素”共同组成。

2 气候是形成新疆生态环境系统组成元素的主导因子

新疆在特定的地理位置（地处欧亚大陆中心，距海洋很遥远）和“三山夹两盆”的地形条件下，气候，特别是其降水时空分布及性质（雨或雪）、热量的时空分布以及水热平衡状态等是形成新疆生态环境系统各个组成元素的主导因子。

2．1 冰川

它是地表上长期存在并能自行运动的天然冰体。冰川形成于寒冷月份降雪多而温暖月份融雪少的高山。每年新降的雪堆积在积雪之上，于是雪的厚度和重量与年俱增。雪经过多年积累，压力使下面掩埋的雪经过一系列变质成冰过程，渐渐变成了冰，主要经历粒雪化和冰川冰两个阶段。它不同于冬季河湖冻结的水冻冰，构成冰川的主要物质是冰川冰。

以平衡线（又称雪线）为界把冰川分为两部分，上部为粒雪盆（又称积累区），下部为冰舌区（又称消融区），它们构成一个完整的冰川系统。

新疆高山气候很适宜于冰川的形成和存在，因而冰川分布在阿尔泰山、天山、帕米尔高原、昆仑山、喀喇昆仑山。据中国科学院兰州冰川冻土研究所估算，全疆冰川面积约2.3×10⁴km²，占全国冰川总面积的40.7%；冰川储量为2.1×10¹²m³，占全国冰川总储量的42.7%，可见新疆冰川储量十分丰富。冰川分布与山体高度、降雪量的分布相对应。大致是西部多于东部，昆仑山系多于天山，天山远多于阿尔泰山。

应该强调指出，新疆冰川是新疆地形与气候经过漫长岁月相互联系、相互作用下的产物；冰川的消融与积累是辨证的统一，一个阶段的退和进是气候变化的响应；冰川是一座天然的高山固体水库，对新疆河流径流的补给、调节和稳定流量有着重要的作用。

2．2 积雪

指的是覆盖在陆地和海冰表面的雪层，亦称雪被或雪盖。它是寒区或寒冷季节特有的自然景观，与冰川、冻土、海冰等构成了地球的冷圈（冰雪圈）。按积雪持续时间的长短，分为终年不消的永久积雪和深秋与冬季形成、春夏季消失的季节积雪。季节积雪又分为稳定积雪（持续时间在2个月以上）和不稳定积雪（持续时间不足2个月）。

积雪是典型的气候现象，气象观测规范规定，某地地表1/2的面积被雪覆盖时，记为积雪日。它的形成条件有两条：一是要有能覆盖地表的降雪；二是地表观测到的气温要低到不足以融化1/2地表的积雪。新疆的积雪资源丰富：“三座山系”雪线以上地区是永久积雪区；“三座山系”雪线以下地区和整个北疆地区都是季节性的稳定积雪区；南疆塔里木盆地和东疆吐鲁番盆地是季节性的不稳定积雪区。季节积雪的时间长短，年际和地区之间有很大差异。

新疆积雪对气候和人类活动的影响是异常显著的：① 气候变化的指示器。积雪对温度的变化十分敏感，其次是降雪量多少直接影响到积雪厚薄，而山麓、山区积雪厚薄对翌年春季水旱有重要的指示意义。② 对气候的反馈作用。新雪可反射太阳短波辐射的85～95%，仅红外部分被表层吸收，热辐射率达0.98～0.99，几乎接近完全粗体。因此，积雪可形成冷源性下垫面和近地气层逆温层结，使近地面气温下降好几度（℃）。积雪变化还引起反射率—温度反馈循环：若积雪增加，地表反射率增加，吸收的太阳能量减少，气温降低，降雪量增加；反之，则气温升高，降雪量减少。③ 积雪是重要的淡水资源。④ 积雪对土壤有良好的保温蓄水作用。这是因为积雪的热传导性很差，是地表良好的绝热层。而且积雪表面的蒸发量很小，几乎接近零，所以对土壤蓄水保墒、防止春旱具有十分显著的作用。

2．3 河流

河流是指在重力作用下，集中于地表线形凹槽内的经常性或周期性天然水道的通称。和气象紧密相关的是发生在河流中的水文特性和变化规律，包括河水的补给来源、河流水情、水温、冰情、水化学和泥沙，以及河流类型、河川径流年内分配和多年变化等。

大气降水是地球上所有河流的唯一补给水源，没有降水也就没有河流的形成与存在。按水进入河流的不同方式，可分为地面水补给和地下水补给。新疆河流径流的补给主要是高山季节性稳定积雪的融化以及雨水、冰川融化和地下水，除个别间歇性小河外，大河往往同时得到两种或两种以上的补给。河流水情的变化受气候因素和下垫面诸因素的控制。北疆河流其水量与北疆地区降水量的变化相一致；南疆河流，其水量主要与南疆地区气温的变化呈现良好的正相关关系。

新疆地处远离海洋的内陆地区，是典型的干旱气候区，降水量小，河流水量小且流程短，下游消失在沙漠之中或汇入内陆湖泊，因而新疆的河流绝大部分属于内陆河，除北部的额尔齐斯河流入哈萨克斯坦，最终注入北冰洋和西南部喀喇昆仑山的奇普哈普等河流入印度河，最后流入印度洋外，其余均属内陆河。额尔齐斯河是我国唯一的北冰洋水系河流。

根据实测和调查资料，以出山口河流计算，全疆共有大小河流570条，其中大部分是流程短、水量小的河流，年径流量在1×10⁸m³以下的河流就有487条，占河流总数的85.3%，其径流量仅有82.9×10⁸m³，占总径流量的9.4%，年径流量大于10×10⁸m³的河流共有18条，仅占河流总数的3%，但径流量达534×10⁸m³，约占总径流量的60.4%。在18条较大河流中年径流量大于30×10⁸m³的河流仅有6条：阿勒泰地区的布尔津河，年径流量44.3×10⁸m³，属额尔齐斯河流域；伊犁哈萨克自治州直属县市的特克斯河（82.6×10⁸m³）和喀什河（40.4×10⁸m³），均属伊犁河流域；巴音郭楞蒙古自治州的开都河（33.8×10⁸m³）、阿克苏地区的昆马力克河（45.4×10⁸m³，是阿克苏河的重要组成部分）和喀什地区的叶尔羌河（64.6×10⁸m³），均属塔里木河流域。

2．4 湖泊

湖泊是陆地上相对封闭的洼地中汇积的水体。这种相对封闭的洼地称为湖盆。湖泊是湖盆与运动的水体相互作用的综合体，由于湖中物质和能量的交换，产生一系列物理、化学和生物过程，从而构成独特的湖泊生态系统。

2．4．1 新疆是一个多湖泊的地区

据统计，湖泊面积大于1km²的有139个，面积为5504.5km²（不包括干涸的罗布泊和台特玛湖等），占全国总湖面积75610km²的7.3%，仅次于西藏的24183km²，青海的12335km²和江苏的6278km²。面积大于1km²的湖泊及其面积分级见下表：

 新疆湖泊面积分类统计表

从表可见，面积小于5km²的湖泊有95个，占湖泊总数的68.3%，但合计面积仅有188km²，占湖泊总面积的3.4%；面积大于100km²的湖泊共有11个，占湖泊总数的7.9%，但合计面积却有4814km²，占湖泊总面积的87.5%。新疆著名的湖泊有喀纳斯湖、博斯腾湖、艾比湖、塞里木湖、天池、艾丁湖以及已经干涸的罗布泊等。新疆是一个降水稀少的干旱地区，为什么湖泊较多，特别是小湖泊很多？这主要因为新疆多风，风口地区风力很强，因而形成很多“风成湖”：由于长期风力作用使地面形成风蚀洼地（湖盆）而积水形成的湖泊。沙丘之间洼地积水也可形成风成湖。这类湖泊的特点是湖底平坦、湖岸较规则、面积小、水浅无出口，湖水量变化大，含盐量高，多为时令湖（间歇性湖泊）。其次还有较多的存在于冰川舌前的冰碛湖或冰蚀湖以及蒸发量较小的高山湖。

2．4．2 新疆湖泊绝大多数属内陆湖

内陆湖的特点是通常处于河川尾闾，有许多是孤立的集水盆地，蒸发量大，矿化度高。在平原地区，除既是开都河尾闾又是孔雀河源头的我国最大的内陆淡水湖—博斯腾湖以及乌伦古湖（这两大淡水湖是新疆著名的产鱼基地）等矿化度在2g/l左右外，其余多属咸水湖，矿化度多在5g/l以上。吐鲁番地区的艾丁湖矿化度高达200g/l，这类湖水多属氯化物型，其中很多湖泊已成为新疆著名的产盐基地，如乌鲁木齐县达坂城的盐湖等。

2．4．3湖泊的生态效应之一，是形成湖泊气候

由于湖泊（包括水库）水体的存在而造成异于周围陆地的一种局地性气候。其特征以湖泊范围大者显著。湖泊气候的主要特点是：① 湖面与周围陆地气温相比，冬暖夏凉，夜暖昼凉；② 湖面上湿度大，且夜雨多于日雨；③ 形成以一昼夜为周期的湖陆风，夜间风从陆吹向湖，白天风从湖吹向陆。由于湖风的调节，湖滨地区夏季白天气温偏低，冬季偏高。

2．5 森林

森林的形成和存活的最基本条件是水（包括大气降水、地表水和地下水）的有效供给，其次是热量、土壤、水热平衡等自然因素。新疆自然条件决定了森林的自然分布特点是：水平分布是山区多于平原，北疆多于南疆；垂直分布则随纬度降低而减少，且分布越来越高，树种单纯，郁闭度低。

新疆森林资源主要由山地天然林、平原荒漠林与河谷次生林、平原人工林三部分组成。森林覆盖率1.68%，比1986年增加了0.55个百分点。和气候相适应的新疆森林分布情况是：

2．5．1 山地林

山区森林主要分布于天山北坡、阿尔泰山，其范围地跨32个县（市），东西长1200km，南北宽870km。可分为阿尔泰山林区、天山西部林区、天山中东部林区。上述林区为山地天然针叶林，气候情况是夏季温湿，冬季十分寒冷而漫长，年降水量400～600mm（构成山地林最主要的水源），大多在夏季降雨，在积雪不多的地方常有厚冻土层。

2．5．2 平原荒漠林与河谷次生林

它们都是分布在河流两岸的天然阔叶林，且树种都是杨树。荒漠胡杨林主要分布在南疆塔里木盆地的几条河流两岸阶地或河漫滩上，主要树种是胡杨和灰杨，在该类森林分布的地区，还有大面积的荒漠灌木林，如红柳、梭梭、铃铛刺等。河谷次生林主要分布在北疆伊犁河及额尔齐斯河水系的河床浅滩地带，主要树种是额河杨、密叶杨、苦杨、银灰杨、银白杨、欧洲黑杨、小叶白腊、白柳等。这一类森林水源补给主要是地下水，其次是大气降水。

2．5．3 平原人工林

主要分布在86个县（市）的平原农区，牧区很少。以农田防护林为主，其次为经济林、用材林、薪炭林及少量特用林。其需水补给主要靠灌溉（洪水是重要组成部分），其次是大气降水。

2．5．4 森林小气候

新疆森林的主体是山地森林，并形成特殊的森林小气候：① 太阳辐射和日照时数比空旷地区少；② 气温变化和缓；③ 风速小；④ 相对湿度和绝对湿度比空旷地区大；⑤ 树冠截留部分森林上空降水，致使林内所形成的径流强度比较小；⑥ 森林中的地温日较差较空旷地区小，并随深度的增加而迅速减小。另外，森林对蒸发、降水、径流等水分平衡要素及河流、地下水、泥沙、生态环境等水文情势的影响称为森林水文效应，已越来越引起人们的重视。

2．6 草地和草原

在新疆，以草原植被、荒漠植被、草甸植被占优势的土地称为天然草地或自然草地。

2．6．1 草原形成条件

草原形成及赖以存在的水热条件大致保持在半干旱到半湿润的指标范围内，降水较少（150～350mm），蒸发能力强，干燥度较高，润湿度偏低，土壤淋溶作用微弱，钙化过程发达，从而限制了高大乔木的生长，塑造了草原无林的自然景观。

2．6．2 草原植物特点

为适应于新疆的干旱气候，一般叶面积缩小，叶片内卷、气孔下陷、机械组织和保护组织完善；根系发达，根量大于地上枝叶生物量；草群地面植物和地下植物占多数，高位芽植物极少。草原植物更新以营养繁殖为主，种子繁殖为辅。

2．6．3 草原气候

草原靠近森林区一侧，水热组合条件比较优越，草群高大茂密，层片结构复杂，季相华丽，生产力较高；毗邻荒漠区一侧，降水很少，干燥度高，草群逐渐稀疏低矮，外貌单调，生产力明显降低。

2．6．4 草地类型

新疆草地类型丰富多彩。按草地植被型组归纳，新疆草地有草原、荒漠、草甸、沼泽四个类组。见下表：

新疆天然草地占总土地面积的34.44%，高达57.34×10⁴km²，在生态建设和环境保护中具有十分重要的地位。

2．7 绿洲

一般意义下，绿洲是指沙漠中有水草的地方。新疆地形复杂，气候干旱，仅是其中光、热、水、土条件较好的最适宜人类活动的平原区和谷地称之为绿洲。绿洲包括耕地、夹荒地、人工林、城市、乡村、交通用地、工矿用地、水利工程占地等。总面积7.1×10⁴km²，占土地总面积4.3%。居住在这里的人口却占了全疆总人口1925万（2000年人口普查数据）的95%以上，人口密度达到1km²有267人，接近国内中等发达省区水平，适合生存的空间并不宽裕。应该指出，人类活动对绿洲的形成、存在和变化，具有特别显著的影响和作用。

新疆绿洲中的耕地面积为4.15×10⁶hm²（1999年面积），占绿洲总面积58.6%，比1990年增长了5个百分点。耕地中分为灌溉水田、水浇地、旱地、菜地，其中水浇地是干旱区主要的耕地类型，面积为3.82×10⁶hm²，占耕地总量的92%。主要分布在大小河流出山口的洪积冲积扇和大河沿岸引水便利地带。 （注：1km²=100hm²）

截止到2000年11月，新疆居住在城镇的人口占常住总人口的33.82%；居住在乡村的人口占常住总人口的66.18%。2020年，要求城镇、乡村人口各占总人口的50%（这是国家对城市化的人口率的要求），相应地，必须加强绿洲特别是城镇生态建设和环境保护。

2．8 荒漠与沙漠

荒漠是指气候干燥、降水极少、蒸发能力很强、植被贫乏，以及物理风化剧烈、风力作用强劲的地方，其蒸发能力超过降水量数倍至数十倍，甚至百倍。

2．8．1 荒漠类型

根据荒漠地貌的特征和组成的地表物质的差异，可将荒漠分成岩漠、砾漠、泥漠、盐漠和沙漠5种类型。干燥剥蚀作用形成的地貌常成为岩漠；洪积扇、洪积平原因其地面常由沙砾、砾石组成，成为砾漠，又称戈壁；龟裂土平原和盐土平原分别形成了泥漠和盐漠；风力堆积地貌常形成沙漠。沙漠下垫面为粒状物，据实验，粒径一般为0.3～0.15mm间，细沙在0.125～0.063mm间，粉沙＜0.063mm。

2．8．2 荒漠形成条件

新疆荒漠是全球温带荒漠的重要组成部分。因地形闭塞，距海遥远而形成的干旱气候是荒漠形成的基础和前提；风化作用、重力作用、流水作用和风力作用等4种地貌作用则是荒漠形成的直接因素。荒漠是干旱气候与地貌相互联系、相互作用的产物。荒漠地区从山地到山前平原地貌景观呈有规律组合分布，山前带为剥蚀岩漠，向平原方向或盆地中部依次为洪积扇、洪积平原砾漠带、龟裂土平原泥漠带、干盐湖或盐湖盐漠带、风积沙漠带。

新疆是中国荒漠面积最大、分布最广、危害最严重的省区，也是世界严重荒漠化地区之一，荒漠土地面积79.59×10⁴km²，约占全疆国土面积的47.7%。其中：沙漠43.04×10⁴km²；戈壁32.64×10⁴km²；重盐碱地2.32×10⁴km²；风蚀残丘0.93×10⁴km²；盐漠面积0.66×10⁴km²。大大小小上千块绿洲无不处在连绵沙丘和无垠荒漠的分割包围之中。

2．8．3 沙漠分布

在广阔的荒漠中，新疆有中温带、暖温带和高寒三类沙漠。在北疆分布有5片沙漠，除著名的古尔班通古特沙漠外，还有乌苏沙漠、福海–富蕴沙漠、布尔津–哈巴河–吉木乃沙漠、霍城塔克尔莫乎儿沙漠；南疆分布有两片沙漠，即以“神秘、奇特”著称的塔克拉玛干大沙漠和阿克别勒沙漠；东疆分布有库姆塔格沙漠和鄯善库姆塔格沙漠；高寒沙漠为阿尔金山上的库木库里沙漠。

2．8．4 荒漠气候

流沙、石砾、戈壁、泥滩等植被贫乏（甚至无植被）、降水稀少地区的极端干燥的气候称为荒漠气候。其主要特征是：① 空气干燥，终年少雨；② 气温和地温年较差大；③ 风沙活动频繁。应当指出，在荒漠中水源充足的地方会出现绿洲，形成独特的局地小气候。

2．9 动物生态地理群

这是指占有一定空间、与一定自然地理条件（特别是气候和植被）紧密相关的动物整体。简称为动物群。新疆各主要气候、植被带，具有不同的生态地理条件，动物类群的组成和生态特征基本上各不相同。每个带中都各有一群代表动物，对该带有较高的适应性，在数量上形成优势或为常见。新疆动物群主要有以下几类：

2．9．1 荒漠动物群

荒漠地区气候干燥炎热，植被生长稀疏，有大片流沙和戈壁，缺少食物、水源和隐蔽条件，生态环境恶劣。

荒漠地带动物群种类和数量均贫乏，脊椎动物中以啮齿类和有蹄类为主。鸟类很贫乏，以地栖种类为多。爬行类中特别适于沙漠、戈壁环境的蜥蜴等种类较多。两栖类的种类和数量极少。

荒漠动物群能够存在，必然具有：一是对干旱的适应性，如骆驼不仅耐渴、耐饥，还具有远距离找水源的能力；二是对开阔景观的适应性，如野驴、羚羊等大、中型动物具有快速奔跑或跳跃的能力；三是对高温的适应性，因而多数动物具有夏眠和夜出习惯。

代表性动物有：骆驼、野驴、各类羚羊、沙狐、沙鼠、多种跳鼠、沙鸡、地鸦、沙蜥、麻蜥等。

2．9．2 草原动物群

草原介于森林和荒漠之间，夏暖冬寒降水量较少，不宜乔木生长，草本植物生长旺盛，植被季相变化明显。

草原动物群种类较少，但个体数量很多。兽类中草食性的啮齿类和有蹄类最为繁盛。昆虫的数量很多，以蝗虫、蚁为优势，蜂以及粪食甲虫、尸食甲虫也很可观。两栖类和爬行类较为贫乏。

由于开阔的草原缺乏天然隐蔽所，为逃避食肉类等天敌的袭击，有蹄类发展了迅速奔跑能力、集群的生活方式、敏锐的视觉和听觉；啮齿类具有很强的挖掘能力，过着穴居生活或完全的地下生活。由于草原动物生命活动的季相变化明显，冬季有蹄类需长途跋涉到雪少地区觅食；爬行动物和多数啮齿动物进入冬眠或贮藏食物越冬；大多数鸟类向南迁移。由于气候的年际变化造成草原产草量的年变化大，导致啮齿动物的年变化明显，并间接影响以啮齿类为生的食肉兽数量。

代表性动物有：黄羊、高鼻羚羊、旱獭、黄鼠、大鸨、云雀、蝮蛇、花背蟾蜍等。

2．9．3 针叶林动物群

针叶林带冬季悠长寒冷，夏季短促潮湿，针叶林树种组成单调，地面覆盖很厚的苔藓地衣，灌木和草木植物稀少，冬季积雪很深，动物生存条件不如其它森林带。

针叶林动物种类较单纯，主要由耐寒性和广适应性种类组成，包括大部分苔原带动物，如驯鹿、旅鼠、雪兔、雷鸟等。其生命活动的季相变化显著，有些动物冬季进入冬眠，如棕熊；或贮备食物过冬，如松鼠；许多鸟类和一些哺乳类则具有季节性迁移。动物种群数量变化受气候条件和食物丰欠的影响，极不稳定，有周期性变化。针叶树籽歉收时会引起一些动物的大批迁移。

代表性动物有：驼鹿、马鹿、狼獾、貂、猞猁、松鼠、花鼠、松鸡、榛鸡、雪鸡、三趾啄木鸟、松鸦、载菊、胎生蜥蜴、螨、弹尾虫、线虫和大量昆虫幼虫等。

新疆还有高寒动物群、绿洲动物群、湿地动物群，因篇幅有限，不再叙述。

2．9．4 新疆的国家重点保护野生动物

根据1988年国务院批准的《国家重点保护野生动物目录》，新疆列为国家重点保护的动物有113种，约占全国保护种数的1/3。

其中，列为Ⅰ级保护的有28种，包括兽类的紫貂、貂熊、虎、雪豹、蒙古野驴、藏野驴、野马、野骆驼、野牦牛、普氏原羚、藏羚、高鼻羚羊、北山羊、河狸等14种；鸟类的白鹳、黑鹳、金雕、白肩雕、玉带海雕、白尾海鸥、胡兀鹫、黑颈鹤、白鹤、大鸨、小鸨、波斑鸨等12种；以及爬行类的四爪陆龟和鱼类的新疆大头鱼各1种。列为Ⅱ级保护动物有85种，包括兽类17种，鸟类67种和昆虫1种。

应该指出，组成新疆生态系统的元素不仅是上述9个，但因本书已有专门章、节介绍，本章不再赘述。