植物地理學 第二章 植物區(qū)系空間分異與環(huán)境演變

1、第二章第二章 植物區(qū)系空間分異植物區(qū)系空間分異與環(huán)境演變與環(huán)境演變 植物區(qū)系基本概念 分布區(qū)與分布區(qū)的形成 植物區(qū)系分析 人為活動與植物分布 植物區(qū)系（flora)是指某一地區(qū)，或某一時期、某一分類群、某類植被等所有植物種類的總稱。參考文獻：孢子粉與植物大化石：地質記錄差異及其古植物學意義吳征鎰, 孫 航, 周浙昆, 等.中國植物區(qū)系中的特有性及其起源和分化，云南植物研究, 2005, 27(6): 577-604成明昊, 石勝友,周志欽,等. 橫斷山區(qū)蘋果屬植物區(qū)系地理學研究,中國農(nóng)業(yè)科學,2004,37(11):1666-1671 第一節(jié)第一節(jié) 植物區(qū)系基本概念植物區(qū)系基本概念一、植物分布

2、區(qū)的靜態(tài)特征一、植物分布區(qū)的靜態(tài)特征 種的分布區(qū)u 分布區(qū)的結構u 分布區(qū)的形狀u 分布的范圍 屬和科的分布區(qū)u 分布中心u 間斷分布 u 分布范圍 點圖法輪廓法不能表示物種的分布邊界不能表示物種的分布邊界第二節(jié)第二節(jié) 分布區(qū)與分布區(qū)的形成分布區(qū)與分布區(qū)的形成分布區(qū)的結構分布區(qū)的結構l分布區(qū)生境差異種的間斷分布種 群種內(nèi)個體（植株），分成若干群，每個群成片地分布在某個地段內(nèi)，空間上互有間斷生態(tài)型生境差異大氣候土壤分布區(qū)的分布區(qū)的形狀形狀連續(xù)連續(xù)無障礙隔斷無障礙隔斷間斷間斷Pinus pumila 連續(xù)分布區(qū)毛茛 (Ranunculus glacialis) 的北極高山式間斷分布區(qū)世界種（廣布種

3、）大車前（的分布范圍分布的范圍世界種世界種局部適宜的生境局部適宜的生境特有種特有種中國特有種的分布杉木(長江中下游特有)側柏華北延至朝鮮特有水杉幾個屬的分布中心屬和科的分布區(qū)屬和科的分布區(qū)親緣關系相近的種的聯(lián)合親緣關系相近的種的聯(lián)合科內(nèi)各屬分布區(qū)的總括科內(nèi)各屬分布區(qū)的總括種數(shù)最豐富的地區(qū)種數(shù)最豐富的地區(qū)間斷分布間斷分布殼斗科三個屬的間斷分布1.櫟屬，2.山毛櫸（水青岡）屬，3.假山毛櫸屬二、分布區(qū)的形成與變化二、分布區(qū)的形成與變化 物種的形成與分布（從地理因素分析）u 異地（域）物種形成u 同地（域）物種形成u 平行物種形成 種分布區(qū)的擴展 環(huán)境演變與植物分布區(qū)的變化u 氣候演變u 地形變化u

4、 板塊運動 分布區(qū)特征與植物系統(tǒng)發(fā)育物種的形成（從地理因素分析）遺傳密碼突變 原種內(nèi)種群間生殖隔離新物種形成異地同地平行原有分布區(qū)分隔數(shù)塊相遇仍可雜交種的間斷分布親緣相近的不同種屬的間斷分布無地理隔離，細胞內(nèi)染色體分裂失常。生境變化，基因交流中斷環(huán)境演變與植物分布區(qū)的變化環(huán)境演變與植物分布區(qū)的變化氣候演變地形變化板塊運動太陽輻射能反射率溫室效應太陽輻射強度地球軌道要素云量，大氣氣溶膠，陸地植被，海陸分布吸收地球長波輻射冰雪圈反照率正反饋：溫度冰雪圈反照率正反饋：溫度冰雪覆蓋冰雪覆蓋地表反射率地表反射率吸收太陽輻射吸收太陽輻射溫度溫度水汽，冰雪圈，云輻射，海洋反饋地球的巖石圈有若干剛性板塊組成，

5、其位于地幔對流的熱邊界層之上，受地幔的緩慢對流過程驅動橫跨地球表面發(fā)生大規(guī)模的水平運動橫斷山高山峽谷南北走向，橫斷山高山峽谷南北走向， 西南季風長驅西南季風長驅直入，因此，這里的植物和自然地理垂直變直入，因此，這里的植物和自然地理垂直變化大而明顯，從干熱河谷的熱帶向上為亞熱化大而明顯，從干熱河谷的熱帶向上為亞熱帶，山地溫帶，寒溫帶，以至高山冰雪帶等帶，山地溫帶，寒溫帶，以至高山冰雪帶等6 -8 個氣候植被帶。個氣候植被帶。氣候演變氣候演變 在早始新世約在早始新世約5 000 萬年前整個萬年前整個北半球北半球為單一的為單一的北熱帶植物區(qū)北熱帶植物區(qū)，早，早第三第三紀的亞熱帶植物水椰棕櫚紀的亞熱帶

6、植物水椰棕櫚(Nipa truticans)的化石甚至向北分布到阿拉斯的化石甚至向北分布到阿拉斯加，從漸新世約加，從漸新世約3 800 萬年前萬年前開始，開始，氣候氣候逐漸逐漸變冷變冷，分布在北半球高緯，分布在北半球高緯度帶的植物一部分逐漸適應而保存下來，一部分退卻到北緯度帶的植物一部分逐漸適應而保存下來，一部分退卻到北緯50 以南為溫以南為溫帶植物區(qū)系保存下來，到更新世冰期和間冰期反復出現(xiàn)又使許多種類滅帶植物區(qū)系保存下來，到更新世冰期和間冰期反復出現(xiàn)又使許多種類滅絕，部分地方（更新世避難所）影響較輕，保存住第三紀較豐富的第三絕，部分地方（更新世避難所）影響較輕，保存住第三紀較豐富的第三紀植物

7、。紀植物。冰芯記錄中末次間冰期冰芯記錄中末次間冰期-冰期旋回氣候突變事件的研究進展冰期旋回氣候突變事件的研究進展落葉松在歐亞大陸的分布1.歐洲落葉松，2.西伯利亞落葉松，3，興安落葉松，4.黃龍松，5.華北落葉松，6.紅杉，7.西藏落葉松，8.日本落葉松，9.勘察加落葉松，10.阿拉斯加落葉松，11.美洲落葉松冰期的嚴寒使落葉松向南擴展，回暖使分布區(qū)間隔離人類最近的一個地球地質時代是距今離人類最近的一個地球地質時代是距今300萬年的第四紀。該時期對現(xiàn)在自然萬年的第四紀。該時期對現(xiàn)在自然環(huán)境、動植物分布和人類影響最大的事件是氣候的冷暖交替變化，即冰期和環(huán)境、動植物分布和人類影響最大的事件是氣候的

8、冷暖交替變化，即冰期和間冰期的輪換。距今最近的一次冰期發(fā)生在間冰期的輪換。距今最近的一次冰期發(fā)生在1萬多年前。在冰期，全球氣候寒萬多年前。在冰期，全球氣候寒冷，冰川發(fā)育，從北到南大部分陸地都為冰川覆蓋。不能適應寒冷氣候的物冷，冰川發(fā)育，從北到南大部分陸地都為冰川覆蓋。不能適應寒冷氣候的物種，或者全軍覆沒，或者全體往南退縮，或者在一些局部沒有冰川或較暖和種，或者全軍覆沒，或者全體往南退縮，或者在一些局部沒有冰川或較暖和的地方幸存下來，大熊貓屬于后者，因此它又有孓遺物種之謂。的地方幸存下來，大熊貓屬于后者，因此它又有孓遺物種之謂。 間斷分布區(qū)形成的不同過程圖解間斷分布區(qū)形成的不同過程圖解舉例：蘋果

9、屬植物是在古熱帶植物區(qū)馬來西亞植物亞區(qū)起源后向北擴展到達舉例：蘋果屬植物是在古熱帶植物區(qū)馬來西亞植物亞區(qū)起源后向北擴展到達橫斷山至喜馬拉雅為中心地區(qū)，形成的一個重要發(fā)展中心并在這里發(fā)生了強橫斷山至喜馬拉雅為中心地區(qū)，形成的一個重要發(fā)展中心并在這里發(fā)生了強烈的演化輻射。烈的演化輻射。曾經(jīng)廣泛分布，后來中部消失通過遷移或跳躍，形成間斷分布初始分布不在中部殘遺分布 植物類群的統(tǒng)計和植物類群的統(tǒng)計和分析分析 植物區(qū)系成分植物區(qū)系成分分析分析 地區(qū)間植物區(qū)系比較地區(qū)間植物區(qū)系比較分析分析 世界植物區(qū)系區(qū)劃與區(qū)域世界植物區(qū)系區(qū)劃與區(qū)域分異分異 中國植物區(qū)系中國植物區(qū)系概述概述 島嶼植物區(qū)系島嶼植物區(qū)系分析

10、分析第三節(jié)第三節(jié) 植物區(qū)系分析植物區(qū)系分析u 科、屬、種數(shù)目的統(tǒng)計u 分布多度分析中國種子植中國種子植物特有屬在物特有屬在各省的分布各省的分布多度（引自多度（引自王荷生，王荷生，1992）各省區(qū)分布的屬數(shù) 分為分為5級：級：個別或單個別或單株株UN 數(shù)量很少而稀數(shù)量很少而稀疏疏 SOL 數(shù)量不多而數(shù)量不多而分散分散 SP 少尚多少尚多COP1 稍多稍多COP2 數(shù)量多數(shù)量多COP3極多極多SOC一、植物類群的統(tǒng)計和分析二、植物區(qū)系成分分析二、植物區(qū)系成分分析l地理成分地理成分 l發(fā)生成分發(fā)生成分l遷移成分遷移成分l歷史成分歷史成分l生態(tài)成分生態(tài)成分現(xiàn)代地理分布現(xiàn)代地理分布起源起源植物種遷移到某

11、一植物區(qū)系所植物種遷移到某一植物區(qū)系所在地所循的遷移路線在地所循的遷移路線 出現(xiàn)時間出現(xiàn)時間 適應生境適應生境l1、 Kjaccard=l2、 Ksorensen=l3、 Ssz=CABCBAC2),min(BAC式中：Kjaccard相似性系數(shù)；Ksorensen相似性系數(shù) ；A甲地植物屬的數(shù)目；B乙地植物屬的數(shù)目；C兩地共有屬的數(shù)目三、地區(qū)間植物區(qū)系比較分析三、地區(qū)間植物區(qū)系比較分析自學內(nèi)容自學內(nèi)容l四、世界植物區(qū)系區(qū)劃與區(qū)域分異l五、中國植物區(qū)系概述島嶼隔離的影響（距離）島嶼隔離的影響（距離）島嶼面積差異的影響島嶼面積差異的影響島嶼年齡的影響島嶼年齡的影響島嶼生物地理平衡理論島嶼生物地理

12、平衡理論島嶼生物地理學理論的驗證與應用島嶼生物地理學理論的驗證與應用六、島嶼植物區(qū)系分析l阿連紐斯（Arhenius，1921）與格萊森（Gkeason，1922）研究了種數(shù)和面積的關系： S=CAZ 或 lgS=lgC+zlgA式中：S島嶼種類總數(shù)； A島嶼面積； C島嶼內(nèi)種類密度（單位面積內(nèi)種數(shù)） Z統(tǒng)計指數(shù)，在對數(shù)形式表達式中為回歸直線斜率。 島嶼上的物種數(shù)目決定于遷入物島嶼上的物種數(shù)目決定于遷入物種和滅亡物種的平衡，而且是一種種和滅亡物種的平衡，而且是一種動態(tài)平衡，即不斷有物種滅絕，由動態(tài)平衡，即不斷有物種滅絕，由同種或別種的遷入而得到補償。同種或別種的遷入而得到補償。1 1 島嶼上的

13、物種數(shù)不隨時間變化島嶼上的物種數(shù)不隨時間變化2 2 平衡是一種動態(tài)平衡，即滅絕不斷被新遷入平衡是一種動態(tài)平衡，即滅絕不斷被新遷入的種所代替的種所代替3 3 大島嶼比小島嶼能維持更多的物種數(shù)；種的大島嶼比小島嶼能維持更多的物種數(shù)；種的滅絕速率慢滅絕速率慢4 4 隨島嶼離大陸距離由近到遠，新種移入速率隨島嶼離大陸距離由近到遠，新種移入速率慢，物種滅絕速率也慢。慢，物種滅絕速率也慢。島嶼生物地理學的平衡模型第四節(jié) 人為活動與植物分布l栽培植物l生物入侵l栽培植物的起源l栽培植物的起源中心l栽培植物的擴散l栽培植物野生種系的保護與利用l栽培植物區(qū)系：在農(nóng)田、花園及果園中引種栽培的許多植物種類稱為栽培植

14、物區(qū)系。l歸化植物：已經(jīng)馴化或又變成野生的外來植物稱為歸化或逸生植物。栽培植物起源中心栽培植物起源中心l瓦維洛夫18871943，蘇聯(lián)植物育種學家和遺傳學家。 提出假說：栽培植物的起源中心應是其野生親緣種顯示最大適應性的地區(qū) 1916-1933率領采集隊考察，采集標本和種子規(guī)模浩大的實驗觀察1.東亞中心：包括中國東部、朝鮮和日本。2.東南亞中心：包括我國云南在內(nèi)3.印度中心4.中亞中心5.西亞中心6.地中海中心7.非洲中心8.南美中心9.中美及墨西哥中心10.北美中心11.歐洲和西伯利亞中心12.澳大利亞中心瑪雅文化：瑪雅人（瑪雅文化：瑪雅人（Mayan）中美洲地區(qū)和墨西哥）中美洲地區(qū)和墨西哥

15、印第安人印第安人的的一支。又譯一支。又譯“馬亞人馬亞人”,馬雅人馬雅人”。公元前約。公元前約2500年就已定居年就已定居今墨西哥南部、危地馬拉、伯利茲以及薩爾瓦多和洪都拉斯的今墨西哥南部、危地馬拉、伯利茲以及薩爾瓦多和洪都拉斯的部分地區(qū)。部分地區(qū)。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中培育了對人類有重大貢獻的糧食新品種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中培育了對人類有重大貢獻的糧食新品種，如玉米、西紅柿、南瓜、豆子、甘薯、辣椒、可可、香蘭草和煙草等，其中玉米的培植對人類貢獻最大瑪雅文化內(nèi)容瑪雅文化內(nèi)容l培育糧食新品種（玉米，火雞）l城市經(jīng)濟發(fā)達l建筑和藝術（浮雕、壁畫）l天文和數(shù)學運算（三部歷法，陽歷、陰歷和金星歷）l創(chuàng)造象形文字l哲學和理想化

16、思想l豐富的史學和文學文獻消失原因消失原因l隨外星人離去l隨祖先沉入大海l內(nèi)部暴亂l祭祀殺人太多生物入侵生物入侵水水葫葫蘆蘆全民總動員，抗戰(zhàn)水葫蘆l水葫蘆（水葫蘆（Water Hyacinth），屬雨久花科、鳳眼蓮屬。），屬雨久花科、鳳眼蓮屬。原產(chǎn)南美，原產(chǎn)南美，1884年，作為觀賞植物被帶到美國的一個園年，作為觀賞植物被帶到美國的一個園藝博覽會上，當時被預言為藝博覽會上，當時被預言為“美化世界的淡紫色花冠美化世界的淡紫色花冠”。水葫蘆過多會覆蓋水面，堵塞河道，影響航運。如不及時水葫蘆過多會覆蓋水面，堵塞河道，影響航運。如不及時清除，還會阻礙排灌，在汛期阻礙水流。濃密的水葫蘆降清除，還會阻礙排

17、灌，在汛期阻礙水流。濃密的水葫蘆降低了光線對水體的穿透能力，影響水底生物的生長。低了光線對水體的穿透能力，影響水底生物的生長。紫莖澤蘭紫莖澤蘭成都到昆明火車軌道旁昆明市立交橋下昆明市廣告牌下福壽螺福壽螺l70年代由商人從南美洲引入臺灣l80年代由商人引入廣東等省養(yǎng)殖，市場回報低，放生，無天敵，繁殖能力強，迅速侵占廣東、廣西、福建、上海、江蘇、江西。l2006年北京87人感染“廣州管圓線蟲病”l放生，啃食水稻l8月初，廣西發(fā)動24萬多人參與滅螺大戰(zhàn)。 l美國西部的一種玉米根上的蟲子就被一架商用飛機帶到貝爾格萊德，后來一直在歐洲心臟地帶的農(nóng)場中“大吃大喝”。 l“貿(mào)易發(fā)展了，運貨的板條箱帶來了隱藏

18、在那里的一種觸角很長的甲蟲，叫天牛。這種甲蟲爬出來，在芝加哥和紐約大街的樹上安了家，咬死了居民區(qū)不少可愛的樹，鬧得怨聲載道?！?入侵種的基本特征入侵種的基本特征l較強的生態(tài)適應性l較強的繁殖能力l較強擴散能力，有更多機會進入新環(huán)境原產(chǎn)地少數(shù)原產(chǎn)地少數(shù)個體進入新環(huán)境個體進入新環(huán)境遺傳多樣性降低遺傳多樣性降低種內(nèi)斗爭小對土著種的排擠增大入侵能力增強入侵能力增強生物入侵的途徑生物入侵的途徑l自然途徑自然途徑l自然媒介自然媒介l生物媒介生物媒介l人為途徑人為途徑l無意識的引入無意識的引入l有意識的引入有意識的引入依賴于人類的運輸依賴于人類的運輸 船船 集裝箱集裝箱 空運空運 互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng) 塑料垃圾塑料

19、垃圾對農(nóng)業(yè)、林業(yè)等相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生著深遠的負面影響對農(nóng)業(yè)、林業(yè)等相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生著深遠的負面影響 還是新疾病的病源，直接威脅人類健康還是新疾病的病源，直接威脅人類健康 將不斷排擠本地物種并最終導致本地物種滅絕，破壞生物多樣將不斷排擠本地物種并最終導致本地物種滅絕，破壞生物多樣性，使物種單一化性，使物種單一化 將導致生態(tài)系統(tǒng)的物種組成和結構發(fā)生改變，最終徹底破壞整將導致生態(tài)系統(tǒng)的物種組成和結構發(fā)生改變，最終徹底破壞整個生態(tài)系統(tǒng)個生態(tài)系統(tǒng) 概念概念l生物有原地經(jīng)自然和人為途徑入侵到另一個新環(huán)境，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成損害或生態(tài)災難的過程。生物入侵l生態(tài)系統(tǒng)：指由生物群落與無機環(huán)境構成的統(tǒng)一整體l林德曼定律：能量在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞不可逆轉； 能量傳遞的過程中逐級遞減，遞減率為10%20% 生物多樣性生物多樣性lThe variability among living organisms from all sources including: terrestrial, marine and other aquatic ecosystem and the ecological complexes of which they are part, this includes diversity within species,