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陆地生态系统_拯救生物多样性

时间:2020-02-09百科知识联系我们
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陆地生态系统

森林生态系统——郁郁葱葱

什么是森林呢?从生态学角度说,森林是以乔木为主体,包括灌木和草本植物,占有相当大的空间,密集生长,并能显著影响周围环境的一种植物群落。森林与有关动物、微生物群落以及所在地的环境条件相结合,就形成了森林生态系统。

森林生态系统的类型

我们知道,湿度是树木生长的重要生态因素,森林都分布在湿润和半湿润气候地区,在湿度小的干旱、半干旱地区,森林难以存在,被草原和荒漠代替。

在湿度适宜的条件下,温度的高低、生长季节的长短,又决定着森林生态系统的结构成分、能量流动和物质循环的速率以及生物生产量的高低。根据这些特征,森林生态系统可以划出一系列不同的类型。

在赤道及其邻近地区,终年高温多雨,植物全年可以生长,形成了高大茂密的热带森林生态系统。由于受季风的影响,在南北纬25°~35°的地区,最冷月气温仍在0℃以上,出现了亚热带常绿阔叶林生态系统。到了温带地区,四季分明,有一个或长或短的冰冻期,在冰冻期内植物停止活动,进入休眠状态,形成了温带落叶阔叶林生态系统和针阔叶混交林生态系统。在高纬度亚寒带,冬季漫长,温度又低,出现了亚寒带针叶林生态系统。在近极地地区,虽然那里的湿度大,终因气温过低,风力过强,林木已不能生长,形成了环绕极地的冻原生态系统。

以上所说的,仅是森林生态系统一系列大的类型,但已经可以看到它的类型众多。至于进一步划分出更低一级的类型,更是多种多样。例如,温带落叶阔叶林生态系统,仅在北京地区,就分布有栓皮栎林、柞栎林、蒙古栎林、白桦林、山杨林等生态系统,可见森林生态系统的多样性是异常丰富。

红松针阔叶混交林生态系统

这类森林生态系统主要分布在我国东北长白山、老爷岭、张广才岭、完达山和小兴安岭等地区。

植物群落(生产者) 本类生态系统的植物群落,具有乔木层、灌木层、草本层和地被层的地上垂直结构。

乔木层的优势种是红松,与红松伴生的阔叶树种主要有水曲柳、胡桃楸、黄檗、紫椴、糠椴、春榆、枫桦等。

红松是松科松属植物,常绿大乔木。它植株高大,气势轩昂,苍翠的树冠直插云霄,当地居民称它为树中之王。红松寿命可达300~400年,树高能达到30~40米,树干最大直径能达到1米左右。世界上的松树有80多种,其中以红松的用途最大,而在红松的各种用途中,又以木材的用途最为突出。红松的材质轻软,纹理通直,耐腐朽,抗压力强,不易反翘变形,而且色泽美观,气味芳香。因此在建筑、交通、器具制造及国防工业方面,被广泛应用。自古以来,历代王朝修筑宫殿时,都用红松充当栋梁。用红松建造的沈阳故宫,已过300多年,至今仍很完好。另外,红松的种子是林内松鼠、花鼠等啮齿动物的主要食粮。种子中含有丰富的脂肪和蛋白质,不但美味好吃,而且有很大的滋补价值。现在我国市场上出售的松籽,就是红松的种子。

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红松植株外形

红松针阔叶混交林中的阔叶树种水曲柳、胡桃楸和黄檗(如图),是东北地区著名的三大硬木阔叶树种。在植物分类上,水曲柳属于木犀科丰岑属;胡桃楸又名核桃楸,属于胡桃科胡桃属;黄檗又名黄波罗,属于芸香科黄檗属。这3种树木都具有材质坚硬、组织细密,色泽纹理美观的特点,是制作枪托、飞机、车箱和高级家具的重要木材。

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灌木层的种类比较丰富,而且常常形成两个亚层。第一亚层的高度可达2~5米。灌木层中灌木大多属于中性耐荫类型,如毛榛、刺五加,以及忍冬属、花楸属、卫矛属、山梅花属的一些种类。

草木层的种类较多,而且郁闭度较大。其中,既有大叶高草种类,如荫地乌头、升麻等,也有各种蕨类和苔草,还有不少耐荫小草如酢浆草、舞鹤草等。

在各层之间,还攀援、缠绕着许多藤本植物,如五味子、山葡萄和各种猕猴桃等。

动物群落(消费者) 本类生态系统的动物群落中,植食性动物的种类很多,个体数量也很大,主要有草食性昆虫、榛鸡、环颈雉、松鼠、花鼠、林姬鼠、东北兔、梅花鹿、马鹿和狍子等,它们采食叶簇和种子。

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榛鸡

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松鼠和花鼠

林内肉食动物种类也很多,主要有各种食虫鸟、黄鼬(黄鼠狼)、紫貂、猞猁和蛇等。

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杂食动物有黑熊和野猪等。

上述各种动物中,以紫貂的名气最大。紫貂属于食肉目,身体比黄鼬大不了多少,是混交林中体态最小但又最灵敏、最勇敢、最善于捕杀的一种猛兽。紫貂的捕食对象主要是各种小型啮齿类动物,如松鼠之类,也常偷袭小鸟和鸟卵。它捕食时,在树上如履平地,上窜下跳,动作迅速敏捷。然而紫貂的皮毛给它招来了杀身之祸。它的皮毛的绒毛丰厚,细软轻柔,保温性能极强。有人曾做过试验:寒冬腊月,倒一杯冷水用紫貂皮包住,放在露天野外,经久不结冰。用貂皮做的裘衣,穿在身上不仅光泽美观,而且温暖异常。有人形容它“见风愈暖,落雪则融,遇水不濡,拂面如焰”,被视为皮毛中的珍品,因而名贵非凡,被列为“东北三宝(人参、貂皮、靰鞡草)”之一,历来是人们极力捕猎的对象。在清代康熙初年,东北林区居民到林外换取一口铁锅,需要用满满一铁锅的貂皮。这既说明了林内铁锅稀少,也说明当时紫貂的数量很多。后来,由于狂捕滥猎,紫貂的数量锐减,到了20世纪40年代,陷入了濒临灭绝的境地,现在紫貂已被定为国家一级重点保护动物。

营养结构 红松针阔叶混交林生态系统中,生产者和消费者组成了多条食物链,并互相联结成复杂的食物网(如图)。

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红松针阔叶混交林中一个简化的食物网

草原生态系统——一望无际

什么是草原呢?从生态学的角度来说,草原是由耐寒和耐旱的多年生草本植物为主的植物群落,它和有关动物、微生物群落以及所在地环境条件相结合,便组成了草原生态系统。

地球上的草原生态系统,分布在欧亚大陆、北美中部、南美南部、非洲南部和澳大利亚等地区。其中欧亚大陆的草原面积最大,它自匈牙利中部开始,向东经中亚细亚、西伯利亚、蒙古到我国的内蒙古及东北大平原,形成了一条宽阔的草原带。

草原地区的大陆性气候较强,降雨量少,一般在250~450毫米,并且变率比较大。草原地区的水分蒸发量往往超过降水量的几倍。但是,晴朗天气多,太阳辐射总量较大,这就为草类植物的生长提供了有利条件。

草原生态系统的类型

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全球的草原生态系统,可以分为两大类型,即稀树干草原生态系统和干草原生态系统。前者主要分布于热带,又称热带草原生态系统;后者分布于温带,又称温带草原生态系统。

上述草原生态系统的两大类型,根据草原水热条件的差异和生物群落的特点,各自又可区分出许多次级类型。例如我国温带草原生态系统,自东往西,区分为草甸草原、典型草原、荒漠草原和高寒草原等生态系统类型。这些次一级的类型,根据其植物群落建群种的不同,还可以进一步区分出更次一级的类型,例如草甸草原生态系统,可以区分出羊草草原、贝加尔针茅草原和白羊草草原等生态系统。所以草原生态系统的类型是多种多样,非常丰富。

植物群落(生产者) 温带草原地区的气候特点是年降雨量较少,而且多集中于夏秋两季,冬季严寒少雪。这种气候特点,虽然不能生长树木,但喜旱耐寒的草本植物却相当发达。

温带草原的植物类型以多年生草本为主,并有一定数量的变态根变态茎植物、一年生草本和半灌木种类。从植物分类学的角度来看主要是多年生的禾本科植物,如异针茅、羊茅(如图)、羊草(如图)、冰草(如图)和芨芨草(如图)等。除禾本科植物外,莎草科、豆科、菊科、藜科等科植物也占有相当大的比重,如各种苔草、野豌豆、冷蒿(如衅)、盐蒿(如图)等。

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冷蒿

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盐蒿

上述各种草本植物,大多是茎叶肥嫩,营养丰富,是草原上草食动物喜食的种类,尤其是其中的芨芨草,更是出类拔萃。芨芨草又叫积机草,它的叶片坚韧,纵向卷折,生命力特别顽强,不怕冷,不怕旱,不怕碱,因而它的生长区域非常广阔,我国东北、西北及内蒙古等地的草原都有它的分布。由于抗寒能力很强,每年春天刚到,别的草还没萌动,芨芨草就萌芽了。它的幼苗鲜嫩可口,有蹄类动物最喜欢吃。因为它的分蘖能力强,出土的幼苗被吃掉后,又能很快长出新苗。芨芨草的茎秆能长得很高,最高能长到2.5米。它的茎秆密集成丛,一丛能有几十棵茎秆,又直又密,而且一丛接一丛地生长在草原上,常常绵延几十千米,成为草原有蹄类躲避大风时的天然屏障。所以,草原上人们常说:“芨芨草是个宝,草原牛羊离不了。”

温带草原植物群落的结构一般分为3层,即高草层、中草层和矮草层(下层)。植物的地下部分强烈发育,其郁闭度和层次结构远远超过地上部分。

草原到了秋天,有一种很特殊的植物景观,就是风滚草。一些植物种类如刺藜、猪毛菜、叉分蓼和防风等,随着秋天的到来,枝条开始向内弯曲,卷成一个大球,茎的基部开始变脆,大风一吹,就会折断,于是,缩成圆球的植物体就脱离根部,在开阔的大草原上,随风到处滚动,形成一个个风滚草(如图),风滚草在滚动中传播种子。

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风滚草

动物群落(消费者) 温带草原的动物种类相当丰富,个体数量往往很大。除了有许许多多昆虫、蜘蛛等无脊椎动物外,在脊椎动物方面,主要有两个优势类群,一个是成群生活的大型有蹄类,如黄羊(如图)、野驴、野马等;另一个是穴居的啮齿类,如黄鼠(如图)、田鼠、旱獭、鼠兔、鼢鼠。此外,野兔(如图)也是常见种类。

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在草原的各种有蹄类中,黄羊是我国内蒙古草原上典型代表动物。它们喜群栖,特别在繁殖季节,常聚集成达几千只一群。这种集群的习性有利于抵御肉食兽的袭击。新生羔羊就能跟随母羊行动。羊群在移动时,左右彼此照顾,前后接踵而行;中间是幼羊,四周由亲羊担负警卫,以保护弱小者的安全。这种群栖行为,是对草原生活的一种生态适应。黄羊奔跑的速度很快,据报道,最快每小时可达75千米,每跑跃一步,可达5米之远。这种快速奔跑也是黄羊对开阔草原生活的一种适应性,因为只有快速奔跑,才能避开敌害的追捕。

除了有蹄类和啮齿类这两个优势类群外,草原上也有很多肉食动物,如狼(如图)、狐、鼬、鹰、猫头鹰、雕、鹞等,它们都以有蹄类和啮齿类动物为食。草原上的爬行类和两栖类比较少。食虫鸟和食草籽的鸟也有相当多的种类,如云雀(如图)、百灵、黄胸鹀、毛腿沙鸡和地甫鸟等。有些草原鸟类栖居于鼠洞之中,构成了有名的“鸟鼠同穴”现象(如图)。

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苍鹰

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云雀

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鸟鼠同穴

温带草原动物生态季相变化十分明显。例如,大多数草原鸟类,冬季都向南方迁移;旱獭、黄鼠等典型啮齿类在冬季进入冬眠;也有些种类在炎热夏季进入夏眠。(www.anred.net.cn)

营养结构 在温带草原,种类丰富的各级消费者,组成了多条食物链。例如,黄羊、兔、鼠等草食动物,经常被肉食动物狼、狐等所捕食,而狐狸吃野兔又吃田鼠,鼠类啃草根也吃草籽,斑蟊吸吮草汁,蝗虫吃草,蛙吃蝗虫,蛇吃蛙,鹰吃蛇等等。多条食物链交织成复杂的食物网(如图)。

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温带草原一个简化的食物网

荒漠生态系统

提到荒漠,人们首先会想到瀚海无垠、寸草不生、动物绝迹的荒凉景象。然而并不完全这样,荒漠中很多地方可以看到生物。生态学上的荒漠,是指那些降水稀少、蒸发强盛、极端干旱、生物稀少甚至无生命的地区。荒漠的特征可以概括为:干旱、风沙、盐碱、粗瘠、植被稀疏和动物稀少。

荒漠生态系统遍及地球各处,根据形成的原因不同,可以区分为沙漠、盐碱土荒漠、冻荒漠、流沙荒漠、岩下荒漠和岩面荒漠等6类,其中以沙漠和盐碱土荒漠最为常见。

沙漠生态系统

沙漠的基质是干燥的沙粒,环境异常干旱,所以又称为干荒漠。

世界上沙漠面积很大,在旧大陆从大西洋岸的非洲北部起(撒哈拉大沙漠),经阿拉伯、伊朗、中亚细亚连接我国新疆,一直绵延到大兴安岭西部,并连接到蒙古,形成一片地球上最大的沙漠。另外,在印度、大洋洲、北美洲等地,也有面积很大的沙漠。在整个荒漠系统中,沙漠的面积最大。

环境特点 沙漠地带雨量特别稀少,年降雨量不超过300毫米,很多地方不到100毫米。我国新疆南疆的诺羌,年降雨量只有5毫米,南疆有些地方时常连续几年不降雨,然而沙漠的水分蒸发量超过降水量的十几倍至几十倍。例如,在利比亚的沙漠上,相隔4~5年才降一次雨,而年蒸发量却达到了4000毫米,因而形成了沙漠地带。

沙漠地带由于雨量少,蒸发大,空气湿度就非常低,而且日射强烈,白天气温非常高,到了夜间迅速散热又异常寒冷,日较差和年较差都很大。我国西北沙漠地区流行一句谚语:“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜。”很生动地表现出沙漠中气温一天变化的情况。

沙漠中风多而且强烈,常常突然发生。由于雨水不足,土壤中经常含有大量盐碱。

植物群落(生产者) 沙漠中的植被分布极其稀疏,在大多数情况下,不能形成层片,甚至走上很长一段路,见不到一株植物。沙漠中有水或地下水位高的地方,虽然常生有成片的梭梭和胡杨,但它们像一叶叶小舟似的,散布在浩翰的沙海之中,整个沙漠呈现一片荒凉景象。

沙漠植物基本上都是被子植物,而且绝大多数是草本,只有极少数种类是灌木和乔木,如上面提到的梭梭和胡杨。这些沙生植物可以分为两个类型。一类是耐干旱的旱生植物,都是多年生的;另一类是逃避干旱的短生植物和短生季植物,前者是一年生,后者是多年生植物,生有地下变态茎。

在适应沙漠严酷环境的过程中,各种沙漠植物“八仙过海,各显其能”,形成了各种各样特殊的形态结构和生理功能。

很多沙漠植物,叶子极度退化,有的退化成针刺状,有的退化成不明显的小鳞片。它们用这种方式,减少体内水分的蒸腾,适应雨水稀少、强烈蒸发的沙漠环境,例如刺叶、草麻黄(如图)等。

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刺叶的叶片变成刺

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草麻黄(叶退化成小鳞片状)

有些沙漠植物,叶片并不缩小,而是用增多根系的方式,适应沙漠干旱缺水的环境。它们利用异常发达的根系,拼命增加吸水量,保证水分供应,维持体内的水分平衡。例如骆驼刺(这种植物因骆驼爱吃而得名,如图),地上茎叶只有几厘米高,而地下根系却深达15米,扩展的范围达623米。

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骆驼刺地上部分的形态

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骆驼刺地上部分与地下部分的比较

刺叶、草麻黄和骆驼刺等植物,用减少叶片面积、增加根系数量的方法,虽然能巧妙地适应沙漠干旱环境,但它们如果生长在流沙附近,就有被埋没的危险。但有些植物却不怕流沙移动,例如沙鞭,根状茎长达2~3米,当地上部分被流沙埋没时,根状茎上的不定芽很快在流沙滚动的前方钻出沙外,继续生长发育,而且这个过程能够反复进行,保证了植株免遭流沙埋死(如图)。

沙漠中还有很多植物具有根套。根套是一层由粘在一起的沙粒形成的囊套。根系外表有根套包被,就能免受热沙粒灼伤和流沙的擦伤。例如三芒草根上就有发达的根套(如图)。

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沙鞭

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三芒草根上的根套

在北美大沙漠中,有一类肉质多浆植物——仙人掌类,它们不但叶片退化成刺,根系特别发达,而且茎内还有储水组织。遇到沙漠中降雨,根系就大量吸收水分,并把水分储存在茎内储水组织中,等到干旱季节,再慢慢供应身体的需要,茎也因此变得肉质多浆。北美沙漠中的仙人掌类,形态各种各样,有的长成大乔木,株高有15~20米,体内能储2吨以上的水分。

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仙人掌类植物

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短命菊

在沙漠中还有一类短生植物,它们用逃避干旱的方式适应沙漠生活。这类植物大多利用沙漠春季降雨后的时机,迅速萌芽生长,开花结实,等到炎热夏天来临时,它们早已留下种子,完成了生命周期,整个生命只有几个星期,例如短命菊(如图)。

动物群落(消费者) 沙漠由于植被稀疏,动物缺乏必需的食物,因此,沙漠动物无论在种类组成或个体数量上都是非常贫乏的。只有在地下水露出、草木丛生的地方,才能成为动物聚居处所。在绵亘无垠的大沙漠中,通常只有接近山麓或有植物的地方,才有动物栖息。尽管如此,沙漠中也有昆虫、蜘蛛、蝎子、蛙、蜥蜴、蛇、龟、鸟和兽类的分布。

大多数沙漠动物具有穴居、夏眠、疾走和昼伏夜出的生活习性。

穴居,在沙漠动物中非常普遍,如昆虫、爬行类、啮齿类和某些大型哺乳类,由于白天炎热干燥,湿度太低,影响它们的觅食活动,所以都躲在地下洞内,至日落才出来活动,甚至一种叫更格卢鼠的啮齿类,在白天还要特意把洞口封住,以保持洞内适宜的温度和湿度。

有些动物具有很高的挖洞技能。例如一种叫耳郭狐的狐狸(如图),常在沙丘的脚下挖洞为巢,它挖洞的技术很高明,挖得既快又好,往往在几秒钟之内,就能挖好一个洞钻了进去,好像潜水那么容易。

沙漠中的鸟类虽然不能在地下挖洞穴居,但北美沙漠中的一种啄木鸟,却会在仙人掌粗大的肉质茎上啄洞,等到洞内变干后,那里就成了它很好的巢穴。有的猫头鹰常常利用啄木鸟废弃的旧巢安家。

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跳鼠

许多沙漠动物如各种节肢动物、爬行类、啮齿类等,都有夏眠习性,当沙漠中酷热酷旱来临、食物匮乏时,便纷纷钻入地下或在自己原来的洞穴中进行夏眠,时间可长达数月之久。

由于沙漠的环境恶劣,动物个体稀少,因此,捕食者和被捕食者,在世世代代的沙漠生活中,都逐渐形成了疾走的习性。例如上面提到的img89狐,行动敏捷,跑动的时候能跳1-2米高,速度很快,连猎狗也很难追上它。栖息在我国沙漠中的跳鼠(如图),体长仅13~14厘米,后肢特长,足底有硬毛垫,适于在沙漠中迅速跳跃,一跃就是2米,可以说是跳跃如飞。不仅如此,跳鼠还能用自己的尾巴做舵,在空中临时改变方向,有时甚至能使身体转动90°,使狐、狼对它无可奈何。

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野骆驼

在众多的大型沙漠动物中,野骆驼是最能适应沙漠生活的动物。世界上的野骆驼有两种——亚洲双峰驼(如图)和西亚、非洲的单峰驼。野生的亚洲双峰驼,直至1878年才被科学界发现,数量稀少。目前,各国已将它列为重点保护对象,数量已有回升趋势,有人估计,约有8000头。中国的野生双峰驼主要分布在塔克拉玛干沙漠的东部、东疆及甘肃和内蒙古交界地区。1959年3月和1979年11月,内蒙古吉格德查汗公社狩猎队、中国科学院罗布泊科学考察队,都曾先后分别在内蒙古沙漠地区和罗布泊发现过小群野骆驼(双峰驼),并捕获到几头小驼(有的捕到后又放生了)。野骆驼和家骆驼不完全一样,它的肉峰矮小,腿细长,体毛又厚又短,体型矫健,善于奔跑,时速可达30千米。为了找到足够的食料,野骆驼常于夜间十几头结成小群,作长距离奔驰;如果是季节性迁移,则常常连续奔驰数百千米。野骆驼具有特殊的耐渴本领,可以在许多天里不饮水,而且它又有软垫般的脚掌,鼻孔柔软,可以关闭,体力又大,所以在茫茫沙海之中,不论怎样干旱酷热和大风沙,它都能适应。

盐碱土荒漠生态系统

这种荒漠生态系统主要分布在内陆气候干燥、地形低洼的地方,或是海岸海潮可以到达的地方。这些地方的土壤中积累了大量氯化钠或碳酸钠,植物不能密生,形成稀疏分布。这是由于土壤因素形成的荒漠生态系统。

盐碱土荒漠中的植物,大多是盐生植物,如柽柳、胡杨、盐角草、艾蒿等(如图)。

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几种常见的盐生植物

冻荒漠生态系统

冻荒漠分布在极地、高原和高山上。这些地带的温度都很低,没有春季和秋季,全年大部分时间是冬季。例如帕米尔高原的冻荒漠(在海拔3000~4000米之间),年降雨量平均58毫米,但有些年份仅21毫米。年平均气温是-1℃,冬季的温度低至-46.7℃,夏季的温度是30℃,但也可能降到0℃以下。在这种条件下,大部分地区没有生物存在,少数地方有若干耐寒耐旱性强的植物疏散生长,它们都贴近地面,成垫形或莲座形,这不仅是因为地面温度较高,而且也可以少受风害。

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