富饶的赤道与干旱的热带地区

环绕布纳肯岛的硬珊瑚花园,苏拉威西,印度尼西亚海域——这里或许是地球上最富饶的海域。珊瑚礁被称为“海洋中的热带雨林”。尽管营养物质匮乏,但是这一复杂多产的生态系统依然通过生态循环得以发展壮大。

由于全年阳光充足,淡水资源丰沛,赤道附近的热带地区自然而然地拥有地球上最多产的生态系统。热带雨林孕育着非常丰富的生物资源,与其他生态环境相比,这里的植物生长最为繁盛。0.01平方千米的面积上生长着多达200种树木,而在温带森林,相同面积上仅有10~20种树木。尽管目前热带雨林仅占世界陆地总面积的3%,但普遍认为它所孕育的动植物种类超过了已知物种的50%。这里有得天独厚的植物生长条件,全年气温保持在20~28摄氏度,气候温暖,雨量充沛,年平均降水量2500毫米。植物是初级生产者,几乎所有的动物最终都依赖于植物所提供的能量,因此,植物每年通过光合作用固定的碳总量可以很好地衡量一个生态系统的总生产率。根据这种衡量标准,热带雨林可谓陆地上的纪录创造者,每平方米每年可产出1000~3500克碳。而根据另一项针对生态系统生产率的衡量指标——动植物总重量,即生物量,热带雨林也独占鳌头,每平方米的碳产量达到4500克。

珊瑚礁只能生长在同样的热带地区,被称为“海洋中的热带雨林”,鉴于其高效的生产率,这种说法可谓名副其实。每平方米珊瑚礁每年可产出1500~3700克碳。考虑到珊瑚礁生长在热带浅海海域,像氮和磷这样的重要营养元素含量非常低,这个数字已经是相当惊人了。在该生态系统中共同生长的珊瑚礁和其他动物,凭借其所需养分的高效循环,最终实现了生态系统的高效生产率。

如果从赤道出发,分别向南北半球的热带地区前进,气候会发生明显变化。尽管阳光依旧充足,气温依旧常年温暖,但雨量却没有那么充沛了。一年之中干湿季分明,植物生长不得不适应这种气候变化。生长在印度北部和东南亚的季雨林就是典型的例子。热带雨林特有的常青树被柚木、乌木这样的落叶树种所取代,它们通过每年落叶来减少水分流失。这些树都很矮小,但地域分布广泛,和热带雨林的树种相比,根系更为发达。这里是叶猴和老虎的栖息地,每年11月到次年4月,在季雨造成洪涝灾害之前,都会经历一个旱季。在干旱地区,诸如澳大利亚北部,都会大量种植桉树这类树木来改善两个“大湿季”之间的旱情。

博茨瓦纳的奥卡万戈三角洲。淡水从高原倾泻而下,河流淹没了干渴的大地。

在最干旱的亚热带地区,树木被草地所取代——广袤无垠的草原地貌。这样的栖息地适合大型动物大规模栖息。这里全年温暖,但是动植物寿命的长短在很大程度上受到每年干湿季循环交替的影响。一年中的大部分时候,东非大草原都被炙烤成金黄色,但随着雨季的到来,这里又重新萌发绿意。一年一度的塞伦盖蒂牛羚大迁徙紧随新草原而至。热带草原的生产率只及热带雨林的一半,每平方米每年能产出200~2 000克碳,考虑到其生物总量只有热带雨林的1/10,这个数字仍然十分可观。热带草原是地球上最高效的生态系统之一。

热带雨林的黎明,婆罗洲。赤道地区终年温暖多雨,形成了地球上最多产的生态系统。

当你到达南北回归线,你也就到了地球上最干旱的地方。这两处地方受高压控制,干热空气下沉,雨水极少,年平均降水量不足100毫米。到了真正的沙漠地区,其降水量甚至不足50毫米。这里并不缺少阳光,然而由于空气湿度低且少有云层遮盖,90%的太阳辐射都直接抵达地面。白天,气温经常能超过38摄氏度;夜间,由于热量迅速散发回大气,气温在短短几小时内,就会锐减至26摄氏度,甚至更低。尽管大部分沙漠都是常年高温,但是有一些高纬度沙漠,如蒙古戈壁,则异常寒冷,其冬季温度能低达零下21摄氏度。这些低温沙漠一般深入内陆,且位于山脉的阴面,来自海洋的潮湿空气很难抵达。生活在沙漠地区的动植物既要忍受极端的天气,又要面对淡水稀缺的困境。这里植物稀少,产出率相当低,每平方米每年仅能产出300克碳。

高纬度地区及无冰水域出口处的产出率和这里一样低。大片蓝色、荒芜的热带海域能接收到充足的阳光,但养分的缺乏又一次限制了绝大多数海洋的食物链基础——海藻等浮游植物的生长。热带海域是著名的无风带,因此深海中的养分很少能被搅动上来。这里也不像大陆架的浅海地区,能时常得到河流带来的养分。

从太空看到的非洲西南部的纳米布沙漠。虽然紧邻大海,但除了近海晨雾之外,纳米布沙漠鲜有水分补给。与其他海岸沙漠一样,这里位于大陆的西侧,盛行风将离岸形成的降雨云全都吹回了大海。

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