中南阿拉斯加生态地理区划及生态演化研究

大卫·卡尔·施耐德著；戴长雷，杨朝晖译

(1.阿拉斯加大学 安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)



中南阿拉斯加生态地理区划及生态演化研究

大卫·卡尔·施耐德1著；戴长雷2,3，杨朝晖1译

(1.阿拉斯加大学 安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

生态区是由于水文因素、地质因素、生物因素、气候因素、人类因素而具有不同生态特征的区域。通过研究生态地理区划及其演化，有助于了解中南阿拉斯加的地形地貌特征。文章在梳理生态地理区划的基础上，对阿拉斯加中南部地区的生态区情况进行了分析。指出：中南阿拉斯加可分为6个生态区：库克湾生态区、科珀河(铜河)流域生态区、太平洋沿岸森林生态区、阿拉斯加山脉生态区、兰格尔山地生态区以及太平洋海岸山脉生态区。库克湾生态区植被丰茂，气候温暖。地貌从开阔的河流洪积平原变到泥炭地再变化到连绵起伏的丘陵。消退的冰川沉积形成许多小山丘；科珀河(铜河)流域生态区冬天气温比库克湾地区冷得多，夏季气温与库克湾地区相同，这里存在永久冻土；太平洋沿岸森林生态区空气中水汽丰富，气候十分温和。阿拉斯加山脉生态区内矗立着北美洲最高的山脉，绝大部分地区为大陆性气候，冬季寒冷，且除了海拔较高的地方以外夏季都很温暖。阿拉斯加山脉生态区降水相当多，特别是在面向库克湾的山坡地区；兰格尔山地生态区火山活动十分不活跃，森林出现在海拔最低的地方；太平洋沿岸山地生态区山地上有十分丰沛的降水，许多山地植物群落尚未发育完全。由于气候的变化、冰川的进退等因素的影响，阿拉斯加的地理景观和树种一直处于动态变化中。

生态区；植被；气候；降水；地理景观；中南阿拉斯加

1　中南阿拉斯加生态地理区划概述

中南阿拉斯加可分为几个不同的生态区。美国地调局将生态区定义为由于水文因素、地质因素、生物因素、气候因素、人类因素而具有不同生态特征的区域。尽管不同生态区之间的界线并不十分精确，相邻的生态区之间都存在过渡地带，但通常将下列区域划分为不同的生态区：库克湾生态区、科珀河(铜河)流域生态区、太平洋沿岸森林生态区、阿拉斯加山脉生态区、兰格尔山地生态区以及太平洋海岸山脉生态区[1]，见图1。

2　分区生态地理分析

2.1库克湾生态区

库克湾生态区是指位于阿拉斯加山脉和楚加奇山以及塔尔基特纳山之间的汇水区。由于紧邻大洋，所以这是一个温和的区域，植被丰茂，气候温暖。地貌从开阔的河流洪积平原变到泥炭地再变化到连绵起伏的丘陵。消退的冰川沉积形成许多小山丘。土壤水分的含量是植被类型的主要影响因素[2]。

云杉林和白桦林在库克湾生态区广泛分布。最常见的树种是白云杉、黑云杉和西加云杉，颤杨、纸皮桦和基奈桦树，香脂杨树和美国黑杨。黑云杉生长在排水较差的泥炭地，而白杨、桤树、白云杉以及纸皮桦生长在较为干燥的土壤中。西加云杉、美国黑杨以及香脂杨生长在河流的洪积平原上。桤树和柳树组成了库克湾生态区的灌木丛。牛防风草(普什基)以及刺参、火草、刺玫瑰(玫瑰果)和高丛越橘通常组成高水平的林下灌草层。草、苔藓、蕨类植物和地衣组成最低等的草本植物层。

基于植被类型和气候区的差异，将中南阿拉斯加划分为几个主要的生态区。靠近山脉还是靠近海洋是划分生态区边界的重要依据。图1　中南阿拉斯加的生态区

2.2科珀河(铜河)流域生态区

本生态区是指与库克湾生态区同一纬度的连绵的平原，本区海拔超过1300 ft，不受海洋的调节影响。由于海拔高度和大陆性气候，本区冬天气温比库克湾地区冷得多，夏季气温与库克湾地区相同。这里存在永久冻土，使得土壤排水不畅，且沿公路上有许多鼓起。

植被标示着当地湿润的土壤条件——黑云杉是这一生态区的主导树木。在较为干旱的地区，如冰碛带和低山坡，生长着白云杉、香脂杨、纸皮桦和白杨。柳树和桦木是灌木层的主导植物。本生态区泥炭沼泽分布广泛，其中苔藓，特别是水苔非常繁茂。

2.3太平洋沿岸森林生态区

本生态区是从北加利福尼亚绵延到阿拉斯加的太平洋滨海雨森最北的部分。它仅分布于沿着阿拉斯加海湾低海拔地区的狭窄条带上，尽管它确实延伸到内陆的在格德伍德镇。由于临近海洋，空气中水汽丰富，这里的气候十分温和，冬天平均最低温度很少低于20 ℉，夏季平均最高温度通常在64 ℉左右。但是，丰沛的降水使得这一区域真正与中南阿拉斯加的其他区域变得不同。

优势树种是西铁杉和西加云杉，这两种树在本区以外的地方很少出现。桤树和美国黑杨在本区也有分布。较低的冠层由各种各样的浆果组成：酸果蔓、蓝莓、美洲大树莓、黑醋栗和熊果。刺参和牛防风草也很常见。柳树和桤木灌层可以在海拔较高的地方生长，而整个地面层则通常覆盖着苔藓湿地垫。

2.4阿拉斯加山脉生态区

本生态区内矗立着北美洲最高的山脉，其中的大部分山脉只有最为顽强的苔原，没有其他的植被。绝大部分地区为大陆性气候，冬季寒冷，且除了海拔较高的地方以外夏季都很温暖。本生态区内决定植被类型的基本因素就是海拔高度。本区降水相当多，特别是在面向库克湾的山坡地区。

由于海拔高，矮灌木和低灌木植物群落主导了本区。灌木区常见的植物有仙女木(三叶水杨梅)、石南花、酸果蔓、蓝莓以及熊果。在海拔较低的地方可以发现桦树、柳树和桤木。在某些较低的山坡和排水较好的山谷，有常绿的由黑云杉和白云杉组成的森林。

2.5兰格尔山地生态区

尽管从本质上说兰格尔山地属于火山类型，但它们的火山活动十分不活跃，以至于从生态来说，它们与中南阿拉斯加类似海拔高度的其他山峰并无明显区别。主导的植被是由仙女木(三叶水杨梅)、石南花、柳树和各种各样的浆果组成的矮灌木。就像阿拉斯加山脉生态区一样，森林出现在海拔最低的地方。在那里，白云杉、白杨和纸白桦主导了较高的冠层，而灌木层则主要由桤木和柳树组成[3]。

2.6太平洋沿岸山地生态区

由于靠近阿拉斯加湾的暖流，所以与阿拉斯加山脉和兰格山地不同，本区的山地上有十分丰沛的降水。此外，本区的有些地方直到近期才从数千英尺厚的冰川消融后显露出来。因此，许多山地植物群落尚未发育完全。

在有植被的地方，常可发现由石南花和各种浆果组成的矮灌丛。丰沛的降水使得海岸沿线呈条带状分布着喜湿的铁杉和西加云杉森林。与之对应，在中南阿拉斯加的其他山区，生长着黑云杉、白云杉和纸皮桦。

2.7区域生态系统

土壤湿度、坡度和海拔高度的细微不同，会导致局地植被的重要差异。美国地调局将阿拉斯加的生态系统划分为9种主要的类型，这些类型在中南阿拉斯加都有体现。它们包括：高寒湿苔原、高灌木、低灌木、泥炭地、山地云杉和阔叶林、低地云杉和阔叶林、滩地云杉和杨树林以及铁杉和西加云杉林。

中南阿拉斯加海拔较高的地区发育了苔原所需的环境，随着土壤含水程度的不同而有所变化。排水较好的山坡发育干苔原，而在更为平坦的地区则会出现一种亚北极泥炭沼泽地。顺着山坡往下，就会出现灌木丛。海拔越低的地方，灌木长得越高。

在海拔中等比较平坦的地区会发育由黑云杉和沼泽地组成的泰加木环境。在海拔较低的地方，干燥有山的地区，会形成由白云杉和桦树组成的寒带森林。这又分为更为平坦干燥地区的白云杉林，以及在较湿土壤和泥炭地上发育的黑云杉林。沿着河床生长的是黑杨木和白杨木。

在阿拉斯加湾海滨海拔较低的地区生长着铁杉和西加云杉森林。

3　中南阿拉斯加的生态演化

3.1生物的演进

阿拉斯加的地理景观一直处于动态变化之中。由于一直在经历全新世的气候变化，所以，我们今天在某地看到的植被可能与该地100 a前的植被并不一样。或者是由于火灾、洪灾、冰川运动、雪崩，或者是由于人工砍伐，假设某地区的植被被清除以后，某些植被将会首先覆盖该地区，数年以后，它们又会被其他物种植被取代[4]。

诸如地衣、苔藓、草本植物、火草等非木本植物，常常是第一批在一个植被被清空了的地区生长起来的植物，它们能够促进土壤的发育。数年以后，在较干的地方，桤树、柳树和白杨成为第一批出现的木本植物。尽管白杨可以坚持下来，但柳树和桤木会逐渐被诸如桦树这样的植物取代。桦树可以占据数十年，特别是在发生过森林大火的地区，但它终究会被白云杉渐渐取代。

在河川和溪流附近较湿的低地，欧洲大叶杨和香脂杨最先在这类地区生长起来。尽管它们是长寿的树木，但随着岁月的轮替，它们还会慢慢地被白云杉取代。黑云杉常常是最先也是唯一在排水不畅的泥炭地上生长的树种。

在雨水更为充足的滨海森林里，桤木欧洲大叶杨和柳树最先生长起来，但它们很快就会被西加云杉取代。然后，随着时间的推移，这些西加云杉又会被西铁杉取代，西铁杉才是这类地区的主导树种。

3.2古植物的演化

千年以来，中南阿拉斯加的树种经历了重要的变化。气候的冷暖、冰川的进退，最终都会影响当地的植物群。科学家通过基于研究花粉的孢粉学，已揭示了大量的生态史。在湖底经常存有古代的花粉，科学家从湖底采取岩芯样品，可以准确地分析出这些过去沉积的花粉类型。

区域生态史可以据之追溯到上万年前。在过去的2000万a里，由于较冷的气候条件经常出现，所以我们今天所见的物种在当时已居于主导地位。但是，在大约1600万a前的中新世，全球显著变暖,阿拉斯加的森林植被看起来与当前美国东部的植被非常相似。橡木、山胡桃木、榉树、板栗、核桃、榆树以及许多其他温带落叶树种的祖先也在那个时期出现在阿拉斯加(表1)。

表1　2000万a来阿拉斯加气候和植被变化

此后，气候逐渐变冷，直到260万a前出现了第四纪冰川。从那时起，尽管冰川运动的起起伏伏蹂躏着中南阿拉斯加的生态景观，但在每次冰川消退的时候，植被总会设法在这片土地上重新生长起来。在大约1.1万a前的末次冰川结束后，植被为我们提供了它们是怎样慢慢恢复生长的好例证。

随着气候的变暖，最先到达冰川消退地区生长起来的是由地苔藓、青草以及其他草本植物组成的苔原。大约1万a前，进一步变暖的气候使得诸如矮桦树和柳树等低灌木生长起来。香脂杨是最先到达这一地区的真正的“树”类植被，它们沿着河岸和低山坡生长起来。桤木几乎在同一时段到达，并且很快成为在中南阿拉斯加占主导地位的灌木树种。在整个冰期，矮桦树、柳树和白杨都能够在阿拉斯加内陆未被冰川覆盖的地方存活，所以，气候变暖后，中南阿拉斯加的这些树种极有可能来自阿拉斯加内陆地区。

8000 a前，桦树、白云杉和黑云杉开始到达中南阿拉斯加，并且取代了最大的桤木灌丛。这些树种同样来自于阿拉斯加内陆地区。它们慢慢地向南拓展地盘，从阿拉斯加山脉拓展到基奈半岛的顶端用了数千年的时间。

大约4000 a前，铁杉和西加云杉从太平洋西北部来到了中南阿拉斯加。伴随着它们的到来，今天中南阿拉斯加所见到的主要植被都已到位。但是，植物的生命仍处于动态变化之中。冰川仍在消退，新的植被仍在生长。后成长起来的植被仍然会胜过之前生长起来的植被，仍在变暖的气候会使铁杉和西加云杉在阿拉斯加州更多的地方生长起来。

有趣的是，在冰川运动期间，阿拉斯加曾与北美洲的其他部分隔断。而较低的海水位却使得没有冰川的阿拉斯加内陆地区与没有冰川的东西伯利亚通过一个800 mi宽的陆桥连接起来。从生物学的角度来说，阿拉斯加成为亚洲的一部分。在这一时期，许多极地和亚极地的植物物种从亚洲来到阿拉斯加。从史前植物群落来看，阿拉斯加与亚洲更为接近，而不是与冰盖南部的北美洲的其他部分。

中新世早期，气候趋于变暖，阿拉斯加大部分地方覆盖着阔叶林，就像现在美国东北部地区植被的样子。后来天气渐渐变凉，由云杉和桦树组成的寒带森林又回到阿拉斯加，就和今天我们能看到植被的一样。随着300万a前第四纪冰期的开始，这些寒带森林也消失了。

12.5万a前，第四纪冰期期间，气候变暖，冰川消融，森林成长。与之对应的是2万a前，气候开始变冷，冰川进步，森林消亡。在冰川尚未覆盖的地方，只有苔原在这种寒冷的气候条件下坚持生长(表2)。

表2　15万a来阿拉斯加气候和植被变化

4　结论

中南阿拉斯加可分为6个生态区：库克湾生态区、科珀河(铜河)流域生态区、太平洋沿岸森林生态区、阿拉斯加山脉生态区、兰格尔山地生态区以及太平洋海岸山脉生态区。

库克湾生态区是指位于阿拉斯加山脉和楚加奇山以及塔尔基特纳山之间的汇水区，植被丰茂，气候温暖。地貌从开阔的河流洪积平原变到泥炭地再变化到连绵起伏的丘陵。消退的冰川沉积形成许多小山丘；科珀河(铜河)流域生态区是指与库克湾生态区同一纬度的连绵的平原，由于海拔高度和大陆性气候，本区冬天气温比库克湾地区冷得多，夏季气温与库克湾地区相同。这里存在永久冻土，使得土壤排水不畅，沿公路上有许多鼓起；太平洋沿岸森林生态区是从北加利福尼亚绵延到阿拉斯加的太平洋滨海雨森最北的部分。由于临近海洋，空气中水汽丰富，这里的气候十分温和，冬天平均最低温度很少低于20 ℉，夏季平均最高温度通常在64 ℉左右。但是，丰沛的降水使得这一区域真正与中南阿拉斯加的其他区域变得不同；阿拉斯加山脉生态区内矗立着北美洲最高的一些山脉，其中的大部分只有最为顽强的苔原，没有其他的植被。绝大部分地区为大陆性气候，冬季寒冷，且除了海拔较高的地方以外夏季都很温暖。本生态区内决定植被类型的基本因素就是海拔高度。本区降水相当多，特别是在面向库克湾的山坡地区；兰格尔山地生态区火山活动十分不活跃，主导的植被是由仙女木(三叶水杨梅)、石南花、柳树和各种各样的浆果组成的矮灌木。就像阿拉斯加山脉生态区一样，森林出现在海拔最低的地方；太平洋沿岸山地生态区本区的山地上有十分丰沛的降水。此外，本区的有些地方直到近期才从数千英尺厚的冰川消融后显露出来。因此，许多山地植物群落尚未发育完全。

阿拉斯加的生态系统划分为9种主要的类型，这些类型在中南阿拉斯加都有体现。它们包括：高寒湿苔原、高灌木、低灌木、泥炭地、山地云杉和阔叶林、低地云杉和阔叶林、滩地云杉和杨树林以及铁杉和西加云杉林。

由于气候的变化、冰川的进退等因素的影响，中南阿拉斯加的地理景观和树种一直处于动态变化中。

[1]Gallant, Alisa L, Binnian, et al. Ecoregions of Alaska[R]. Washington: U.S. Geological Survey, 1995.

[2]Combellick R A. Paleoseismicity of the Cook Inlet Region, Alaska: Evidence from Peat Stratigraphy in Turnagai and Knik Arms[R]. Fairbanks: Department of Natural Resoures, State of Alaska, 1991.

[3]Richter, Donald H, Rosenkrans, et al. Guide to the Volcanoes of the Western Wrangell Mountains, Alaska-Wrangell-St. Elias National Park and Preserve[R]. Washington: U.S. Geological Survey, 1995.

[4]Viereck, Elbert L. Alaska Trees and Shrubs[M]. Fairbanks: University of Alaska Press, 2000.

abundant. The Alaska Range region contains some of the highest mountains in North America. The climate is continental for the most part, meaning that it has cold winters and would have warm summers if not for the high elevation. A fair amount of precipitation is received here, particularly on the slopes facing Cook Inter. Volcanic activities are relatively inactive in the Wrangell Mountains and forests are present at the lowest elevations. The Pacific Coastal Mountains receive enormous amounts of precipitation. Many vegetation communities in the mountains are not yet fully developed. Due to the influence of such factors as the change of climate, glaciation and deglaciation,the landscape and tree species of Alaska is always changing.

Research of the ecological regions and biological changes in Southcentral Alaska

Written by David K.Snyder1; Translated by DAI Changlei2,3, YANG Zhaohui1

(1.University of Alaska-Anchorage, Anchorage 99508, USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulicandElectricPower,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

Ecological regions are defined as areas of distinct ecological character due to the interactions between hydrologic, geologic, biologic, climatic and human factors. Studying the ecological regions and biological changes in southcentral Alaska can help further understand its landscape views. This paper analyzes the ecological conditions on the basis of combingthe ecological regions in southcentral Alaska under the premise of knowledge. It points out: Southcentral Alaska has six distinct ecological regions: Cook Inter, the Copper River Basin, Pacific Coastal Forests, the Alaska Range, the Wrangell Mountains, and the Pacific Coastal Mountains. There are plentiful vegetation and moderate temperatures in the Cook Inter region. The landscape varies from broad river floodplains to peatlands to rolling hills. Retreating glaciers deposited many of these hills. The winter temperatures are much colder in Copper River Basin than in Cook Inter, but summer temperatures are about the same. This ecological region exists permafrost. The climate in Pacific Coastal Forests is extremely moderate and the moisture in the air is

ecological regions;vegetation;climate;precipitation; geographical landscape; Southcentral Alaska

中科院寒旱所冻土工程国家重点实验室开放基金项目(NO.SKLFSE201310)；国家自然科学基金项目(NO.1202171)

大卫·卡尔·施耐德(1969-)，男，美国阿拉斯加州安克雷奇市人，助理教授，主要从事自然地理及地理信息系统方向的科研和教学工作。

译者简介:戴长雷(1978-)，男，副教授，主要从事寒区地下水及国际河流方向的教学及科研工作。

Q948

A

2096-0506(2016)08-0030-06