林火对生物的影响综述.doc

- 林火对生物的影响综述 作者：马雪松 学号：2015122034008 导师：周梅 专业：林学 班级:2015级林学汉班林火对生物的影响综述 马雪松摘要：本文通过描述林火对植物繁殖和火烧迹地植被类型来反映林火对植物的影响，对种子的开花和结实等方面进行了详细的描述。从直接影响和间接影响两方面描述了林火对动物的影响，包括对脊椎动物和无脊椎动物以及陆生和水生动物所造成的影响。通过火烧强度和火烧时间等林火因子来反映了林火对微生物的影响。关键词：林火，植物，动物，微生物，影响 林火是森林生态系统中重要的生态因子。从生态学角度讲，林火具有双重性。那么林火对生物有什么影响呢？本文从植物、动物、微生物三个方面详细阐述了林火对森林生物的影响。1：林火对植物的影响 火会改变植物的繁殖和种类，如不耐火植物的减少及耐火植物的增加。从而影响生态系统1 Baker Wl,EhleD.Uncertainty in surface-fire history.the case of ponder osa pine forest in the western United states Can J Forest Res,2011,31;1205-26 。1.1林火对植物繁殖的影响和作用1.1.1林火对森林植物开花和结实的影响火烧过后，地被物稀疏，光照条件改善，土壤可溶性养肥增加，利于根基吸收土壤中的的水分和养分，促进了植物开花的能力2 陆凡.董新姣，辽宁农业职业技术学院学报，2013.7【2013】04-008-03。森林过火后火烧迹地上常留有大量木炭、灰分等黑色物质，大量吸收太阳的长波辐射，使地表增温，植物提前萌发。另外森林过火后，火烧迹地的土壤养分丰富，有利于植物的生长发育，促使森林植物提前开花结实3 姜勇,诸葛玉平,梁超,等.火烧土壤性质的影响J.土壤通报,2003,34(1)：65-69.。1.1.2林火对森林植被种子的影响有些植被种子成熟后不迅速下落，要在植物体上宿存23年或更长的时间。由于其下种时间持续时间长，经常会被以这些种子为食的动物、昆虫等消耗，使下种量大量减少。森林火能够加速这类植物种子的释放，减少种子的损失，提高植被的下种能力。由于林火后植物下种能力提高和迹地的土壤养分、植被结构的改善，会使迹地的幼树、幼苗的数量和存活率显著增加。松属的种子均有果实成熟，但球果不及时开裂的特性，低频度和低强度的林火会降低松属球果的迟开性，促使其种皮开裂，促进种子释放和萌发4 单建平.等.试论火与兴安落叶松种子发芽条件的关系J.林业科学.1990.26(6)：545549.。干旱地区的一些灌木，如金合欢、熊果、盐肤木等种子，种皮很硬，可在土壤中长期休眠，受热后才可发芽。火可以是种子直接受热，或烧掉庇荫植物后使种子暴露在充足的阳光下间接受热。火能烧掉死地皮层中一些代谢抑制种子萌发的物质，从而促使种子发芽5 姜勇,诸葛玉平,梁超,等.火烧土壤性质的影响J.土壤通报,2003,34(1)：65-69. 。1.1.3林火对植物无性繁殖的影响植物根的表皮非常薄，如遇到高温会快速致死。土壤是热的不良导体，一般情况下火烧时土壤上层的热量不能迅速的传递到土壤下层，使得土壤下层的温度不会很高。低强度的火烧，虽然会烧掉一些森林植物，但是林火过后，植物无性繁殖能力增强6 郑焕能. 火在森林生态系统平衡中的作用J.东北林业大学学报,1990.18(1)：812。植物的根由于受到隔热性能很高的土壤的保护，即使遇到林火，如果林火不形成地下火，多数植被的根在土壤的保护下是不会死亡的。林地过火后光照加强，土壤温度增高，有利于根部芽的萌发。植物根的特性对林火也有一定的适应能力，根的萌芽能力越强，其对林火的适应能力越强7周到炜.草地火生态学研究进展M.吉林：吉林科学出版,1995. 8 Farina A.Prinaiples and Method in London;Chapman andHall,1998.。蒙古栎无论年龄大小都具有很高的萌芽能力；而落叶松随着年龄的增加其根的萌芽能力逐渐降低。因此，蒙古栎纯林往往是该地区反复发生林火后形成。1.2火烧迹地植物类型的变化 地表火干扰下宝天曼保护区不同恢复阶段栎类群落幼苗库的动态特征的研究表明，随着火烧迹地植被的恢复，乔木幼苗种类数量增多，灌木幼苗减少，但栎类幼苗始终占优势，林下幼苗密度随恢复时间增加逐步减少，栎类幼苗密度则呈现出从高到低再升高然后变低的趋势9 朱雪灵,刘晓静,崔向慧,等.宝天曼自然保护区林火干扰下不同恢复阶段栎林群落幼苗库动态特征J.林业科学研究,2011,24(5)：572-578. 10朱雪灵,刘晓静,崔向慧,等.宝天曼自然保护区栎类群落不同火烧演替序列物种多样性特征J.林业科学.2012,48(8)：31-38。1.2.1含氮植物减少，固氮植物增加火烧后土壤表层的有机质被破坏，土壤中的氮元素大量挥发11白爱琴,傅伯杰，曲来叶，等.大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征J .生态学报.2012,32(15)：4763-4770.。地下含氮微生物会减少。地上植物的种类也会发生变化，经过强度较大的林火燃烧后，第二年含氮植物种类会急剧下降。由于火烧后土壤含氮量下降，土壤含氮量的增加主要途径就是植物固氮，因此，在火烧后的第二年，具有固氮能力的豆科植物会大量发生。1.2.2阳性植物增加，阴性植物减少火烧后火烧迹地光照加强，土壤温度升高，有利于阳性植物的生长和发育。阔叶红松林火烧后，在迹地上最先更新的是山杨、白桦、蒙古栎等阳性树种，其数量也占绝对优势。而原来占有一定比例的云杉、冷杉、和红松等树种，在种源充足的条件下，由于失去了上层森林的庇护，其更新量大量减少，更新时间也比阳性树种要晚。1.2.3浆果类植物增加火烧迹地阳光充足，有利于阳性浆果类植物生长，一般情况下火烧迹地上忍冬、刺玫果、悬钩子、草莓等浆果灌木种类数量大量发生，比林内的同类数量高很多。其数量大量增长的原因还有，由于火烧改变了火烧迹地森林结构，在其中栖息鸟类的数量也跟着发生了变化，据调查，火烧迹地鸟类的种类和数量均比林内高。鸟类在林内和林缘吞食大量浆果，然后飞回火烧迹地栖息，这样就会把浆果的种子排泄到迹地上，排出的种子大多是有生命力的，在火烧迹地上很容易萌生。2：林火对动物的影响 火对动物的影响主要表现在两个方面：直接影响和间接影响。直接影响主要表现在烧伤和致死，而影响更为深刻的为间接影响，间接影响主要是通过植被、土壤理化性质等诸方面的影响，改变动物的栖息环境，间接地作用于生物，从而影响动物种类和数量12 张蕾.火对野生动物的生态作用J.四川环境,2004,32,(2)：45-47,56.。庄凯勋等对大兴安岭林区火灾后鼠类种群动态变化研究显示，过火的原始落叶松林鼠类数量高于未过火的。过火林的鼠类数量，依据季节不同变化很大，未过火林内鼠类数量比较平缓13 庄凯勋，陈新，梁延海.大兴安岭林区火灾后鼠类种群动态变化J.东北林业大学学报,1989,17(14)：103-106.。2.1火对动物的直接影响2.1.1林火对脊椎动物的影响脊椎动物对火的出现，首先做出的反应是以惊慌到冷静，在确定火的方位后，立即逃走和迁徙。动物的迁徙率与火的大小有关，与动物的种类也有关。较小的啮齿类动物、松鼠、老鼠对火表现出惊慌的迁徙率较低。体型大的一些动物迁徙率高，如驼鹿、天鹅、等冷静迁徙。同时还有许多大型动物、鹌鹑、火鸡等对火感兴趣，鸟类不畏惧，有的甚至被火光所吸引。大火可以对动物造成毁灭性的破坏。火烧地区小时，哺乳动物可免遭危害，在距离火头几厘米的地下，降温效果显著，而对小动物来说，其致命的温度为62.77摄氏度，死于火的动物有相当数量是窒息而死，非因高温。2.1.2林火对无脊椎动物的影响火对无脊椎动物的影响可说是暂时的，也可能是长久的。无脊椎动物及卵因火焰或高温致死。另外，飞行昆虫为烟、热、及受破坏的树木吸引，以致火灾过后某些昆虫数量增加。草原过火区的土壤动物比无火区少，地面动物也减少，一些研究表明，火烧后土地上可发现大量蚂蚁。对地表动物而言，它们的数量因火而减少。土壤动物被火伤害，地表昆虫则不易受影响，它们的飞行能力得以自保，又可迅速钻入地下或树皮。火能控制昆虫的卵。2.2林火对动物的间接影响2.2.1林火对陆生动物的影响火影响陆生动物生存的地区气候和小气候，烧焦的植被和土地对该地区的热量吸收和动物的分布有影响。温度对动物的影响。温度可以决定飞禽走兽的分布，寒冷潮湿的天气直接危害小禽的生命，常栖居于干燥温暖巢中的鹑鸟，因寒冷、潮湿其数量会明显减少。火可以为野生动物提供更多的食物14 杨鸿培,宋军平,王巧燕.西双版纳保护区计划烧除林下可燃物对大型食草动物群落结构及动态的影响J.林业调查规划,2013,38(1)：9-13.。郭贤明等的研究表明，计划火烧后，野芭蕉的数量大量增长，而野芭蕉是亚洲象最喜食的植物之一15许再富.亚洲象与竹蕉分布隔离的生态效果及保护对策探讨J.生态学杂志,2004,23(4)：131-134 。因此，可为野生亚洲象提供大量的食物来源16 郭贤明，汤忠明，陶庆，等.利用林火对西双版纳国家级森林保护区生态系统进行有效管理和探讨J.林业调查规划,2011,36(3)：61-64.。如果大批啄木鸟飞入火灾后的林区，那么，作为啄木鸟食物的昆虫数量也会增加，火同样可以清除鸟兽体表的寄生虫，这种作用时间不长。着火区的热量借风扩散，火区雪的深度等于为着火区截然不同。松鸡穴居于深雪处或没结冰处，但鹿、麋鹿等需躲开深雪。总之，燃烧可以提高陆生动物生活环境的温度、风速、改变雪的深度，这些都直接间接地影响陆生动物的生存环境。2.2.2林火对水生动物的影响燃烧减少溪边植被，增加水底沉积物，水温提高往往使水生动物栖息地恶化，增加疫病感染率，对水中的鱼有直接或间接的作用。3林火微生物的影响 火对微生物的影响主要表现在两个方面：一是作为高温体直接作用于土壤微生物，使其致死；二是火烧改变了土壤环境，间接对其产生影响17 张萍.刀耕火种对土壤微生物和土壤肥力的影响J.生态学杂志,1996.15(3)：66-67.。3.1林火因子对土壤微生物的影响3.1.1火烧强度对土壤微生物的影响白爱芹等对大兴安岭落叶松2003年重度火烧和中度火烧迹地以及未过火样地的土壤微生物群落分析表明：火烧迹地土壤养分和土壤水分与未过火对照样地存在显著差异，火烧迹地土壤微生物量碳氮、微生物代谢活性以及碳资源利用能力均显著高于对照样地，但火烧样地与对照组土壤微生物群落结构指标土壤微生物碳氮比以及多样性指数无显著差异18 白爱琴,傅伯杰，曲来叶，等.大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征J .生态学报.2012,32(15)：4763-4770.。高强度火烧使物种丰富度、物种优势度、及群落均匀度指数降低19 郑琼,崔晓阳,邸雪颖,等.不同强度对大兴安岭偃松林土壤微生物功能多样性的影响J.林业科学,2012,48(5)：95-100.。一般而言，菌类生长最高极限温度为105300摄氏度，而高火烧温度在8001000摄氏度20 许光辉，郑洪远.土壤微生物分析方法手册.北京：农业出版社,1986.。因此，高强度火烧当年，迹地的细菌、真菌、放线菌数量均有下降。真菌比细菌、放线菌耐酸21 周德庆，微生物学教程.北京：高等教育出版社,1999.。火烧后高强度火烧迹地上真菌大量繁殖。中强度火烧后，迹地细菌真菌放线菌数量基本呈增加趋势，但在火烧后一段时间，这三大类群数量又有所减少，是因为，大多数菌类适应生活的pH为59，而这段时间土壤pH小于四，所以有所下降。低强度火烧，当年迹地上孔隙度增加，而真菌和放线菌属于好氧菌，细菌属于厌氧菌22 马文漪，杨柳燕，环境微生物工程.南京：南京大学出版社,1999。所以，真菌和放线菌数量增加，细菌数量减少。林火对微生物的影响具有不可预见性，但可以肯定，高强度火烧对土壤微生物有致死作用，中低强度由于改变了土壤环境，对微生物的影响变化不明显23 Daniel G Neary.Fire effect on below ground sustainability：a review and synthesis .Forest Ecology and Management,1999,122：5157。3.1.2火烧时间对微生物的影响不同时隔和不同火烧持续时间的迹地上微生物数量变化差异很大，火对土壤微生物有致死作用，火烧持续时间六十分钟迹地上微生物下降数量最多，恢复最慢，火烧持续时间十分钟迹地上微生物数量下降最少，恢复最快，且超过烧前水平，火烧持续时间三十分钟居中24 张立存，郑育桃，熊建平，等.计划烧除对土壤微生物数量的影响研究J.江西农业大学学报2012,34(5)：988-992.。结束语：林火是森林生态系统中最重要的生态因子之一，文中所讲的对植物，对动物以及微生物的影响体现了林火的多变性及其不稳定性。同时林火在不同条件下对生物有积极作用和消极作用。所以，我们应该努力学习林火知识，了解其特点，利用这些特点合理利用林火，使其发挥出更大的积极作用。参考文献