植物地理学4.2 植物区系空间分异与环境演变2

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• 大陆岛和距种源近的海洋岛上植物种类多 样,种子传播方式以海流和鸟播为主。
李德莱——岛屿植物种子的传播特点
• 1)海流传播的种子可抵达很多海洋岛屿。 • 2)粘附鸟类体表的种子传播较近,在大陆岛常见
,在远洋岛屿较少。 • 3)通过鸟体内传播的植物在一切岛屿都有大量生
长。 • 4)由哺乳动物传播的植物一般仅出现在该动物能
2.温带或以温带分布为主的科属
• 我国温带分布的科约有77科1209属 4600多种,比其他温带地区要丰富 得多。
3. 中国特有分布
• 我国特有属共计196属,占全国属数的6.6%,归入 74科。
• 单型属多达142个,而云南一省就分布50多属,并 且将近一半又为云南省特有,且集中在滇西北。在 四川、贵州各约25-30个特有单种属。
3 岛屿年龄
• 夏威夷群岛出露海面,约有500-1000万年历史, 上面生长的有花植物约95%为特有种,20%为特 有属,但无特有科。面积与它相近的新喀里多尼 亚岛上则有5个特有科,100个特有属,这可能是 由于早自第三纪中期就已构成地理隔离状态。
• 陆地上孤立的高山与海岛的情况类似,生物长期 独立进化可以形成一些特有种类。
绝灭
• 每种生物需要一定的生境和其他条件才能生存, 岛上生境和资源数量均有限,需求相同的种间必 然发生互斥性竞争,最后造成失败者在此绝灭; 在某个生境中适生的种类也不可能保存较大规模 的种群,而较小的种群遭受绝灭的机会较多,于 是岛上生物绝灭的速率随新种的增加而增加。
• 拓殖和绝灭两速率的平衡点便是岛上现存 的种数,但种的组成仍不断转换。
5 岛屿生物地理平衡
• 1 岛屿上的物种数不随时间变化; • 2 平衡是一种动态平衡,即灭绝不断被新
迁入的种所代替; • 3 大岛屿比小岛屿能维持更多的物种数; • 4 随岛屿离大陆距离由近到远,平衡点的
种数逐渐降低。
6 岛屿群落的特点
岛屿群落的进化
岛屿的物种进化较大陆快; 远离大陆的岛屿上,地方种可能较多; 岛屿群落可能是物种未饱和的群落。
(3)早第三纪始新世时
• 全球气候较暖,气候带界线难划清楚。 这期间被子植物科数又增加一倍左右, 并有许多现代属。
• 南北纬25°之间为早第三纪赤道热带植物 区系,与现代湿润热带植物很相似,它主 要分布在我国南部与东南沿海地带,并斜 向西北,最北界延伸到英格兰(50°N)与 阿拉斯加(62°N),形成古地中海第三纪 植物区。
• 早第三纪极地寒温带植物区系分布在东西伯 利亚和北美西北沿岸的一些岛屿。据研究, 这里当时无霜期长达5个月以上,年平均温 度不低于-5℃,年降水量800-1000mm,具海 洋性气候特征,但有半年阳光不足,落叶的 针叶树很多。
• 早第三纪期间南方古陆冈瓦纳继续分裂移动。 但南温带植物区系广布于南美南部、新西兰、 澳大利亚东南部。其中八个科包括山龙眼科、 鼠刺科、五桠果科、帚灯草科等亦见于南非, 证明它们之间尚有联系。
较繁盛。 • 真蕨类生于各地林下。
(2)早白垩世(1.3亿年前)
• 出现被子植物。 • 这时气候仍很温暖,但由于山地抬升使
部分内陆转为干燥环境。
中白垩世(1.1-1.0亿年前)
• 发现有木兰科、水青树科、无患子科、 山龙眼科、小蘖科、毛茛科、防己科、 以及类似樟科、莲科的化石或花粉。
晚白垩世(8000万年前)
地区间植物区系的相似程度可使用 简单的计算求出,设甲乙两地各分布有 A与B属植物,其中共有C属植物,按不 同的计算方法,均可获得相似性:
K = C/(A+B-C) K = 2C / (A+B) S = C/min(A,B)
• 北京地区木本植物种类与外围地区作过 比较,得知:
• 与东北南部的种相似性系数为70%, • 与山东半岛为35%,与朝鲜为75%, • 与苏南为27%。 • 故本森林区木本植物组成与南侧各地已
• 最高分区单位是植物区(Kingdom)。划分 区的标准是含有高比例特有种和特有属,此 外还有较多特有科。
• 其次为亚区、植物地区(Region),划分的 重要标志是特有属和植物科属的组成特点。
• 再下一级单位即植物省(Province)的 特有属比例较低,仍含有一定的特有种。
• 最小单位植物小区主要根据区系种类组成 的相似性划分。
有较大差别。
四、世界植物区系分区
• 利用上述各种植物区系分析方法研究有 关地区的植物区系,并把那些植物区系 成分的性质和发展历史相似的地区合并 ,按照相似程度、关系密切程度,分成 若干等级,便是植物(区系)区划。
• 现代分布区的形成不仅受现代地理环境 制约,还深受古地理演变、植物进化特 点因素限制,分区单位越高,植物区系 独立发展历史越久,特有程度越高。
• 1.热带分布或热带分布为主的科属 • 2.温带或以温带分布为主的科属 • 3.中国特有分布
1.热带分布或热带分布为主的科属
• 我国约有一半的科即168科属于热带分布类型, 包括1467属和8300多种(占种数1/3以上)。
• 它们分布的北界可以渗入各个气候带,但以热 带为主要分布中心。
• 如樟科、肉荳蔻科、龙脑香科、五加科等。
• 各地区植物区系之间既有相互联系的一 面,又有独立发展的一面,具体情况可 以反映地区间的共同性程度或者关系的 密切程度,为此需要进行植物区系间的 比较分析。
• 植物区系的统计资料提供最基本的数据,可 用来剖析区系的组成特征。因为对种的概念 理解不同,各家划分的种有大小、多少的差 异,不便比较种的数目。而属是较为清楚和 稳定的分类单位,一般用来进行区系类型统 计,但通常将世界属排除不计。
4 岛屿生物地理平衡理论
• 1967年麦克阿瑟(R.MacArther)与威尔 逊(E.Wilson)阐述生物向岛屿拓殖速度 与岛上种类绝灭速度趋于平衡的规律。
拓殖
• 生物向岛屿移入的速率开始时很高,凡 能适应散布条件的种类都很快到达新生 岛屿,此后因后来的个体和岛上已立足 的个体间的种类重复程度不断增加,移 入的新种数目越来越少;
(1)侏罗纪时
• 统一的大陆已分裂为南北两块,南方的 冈瓦纳古陆进一步发生断裂移动,全球 海洋性气候居于优势,比现代要温暖些 ,而且气候带间变化不很显著。
• 北半球银杏类分布甚广,混生松科与杉科植物( 其后又出现柏科植物),多处形成大片森林。
• 南半球银杏稀少,以南洋杉科与罗汉松科为主。 • 低纬的热带亚热带气候区以本内苏铁与苏铁类比
• 裸子植物已居劣势,苏铁类只残留少 数,而被子植物约有六、七十科,跃 居植物界首位。
• 白垩纪期间板块运动有所加剧。 • 南美南部与非洲南部在早期就已分离,中期时
它们的北部亦失去直接联系,印度板块则由南 向赤道方向移动。 • 这些变化对各地区间植物种类交流和进化带来 明显的影响,如开普植物区(好望角)便是在 长期孤立的形势下发展的。
(6)距今11000年前
• 最近一次冰期结束,气候回暖,海面上 升,大陆架又被海侵没入水下,岛屿植 物与大陆联系中断,大陆植物逐渐向中 高纬地区迁移。
(二)中国植物区系概述
• 我国种子植物共有301科,2980属,24550 种(连同蕨类可达27150种),它们的分 布区类型十分复杂,根据吴征镒、王荷生 (1983)的研究,可以归纳为以下几个主 要类型。
• 《栽培植物起源的研究》的主要观点有: • “ 物种形成的地理局部化 ”:物种的多样性在
地球上的分布是不均匀的。 • “ 栽培植物的起源中心 ”:古代文明发源地。 • 1935 年,将全球的栽培植物划分为八大初生起
源中心和 3 个亚中心。
• 东亚中心——包括中国东部,朝鲜和日本。
1 泛北极植物区
A. 北方亚区 B. 古地中海亚区 C. 马德雷亚区
2 古热带区
A. 非洲亚区 B. 马达加斯加亚区
C. 印度-马来西亚亚区
D. 玻利尼西亚亚区 E. 新喀里多尼亚亚区
• 新热带区 • 澳大利亚区 • 好望角区 • 泛南极区
(二)世界植物区系时空演变
• 植物分布在地质时期中经历了巨大变化。 强烈影响植物地理分布的因素很多,例如 板块漂移、海陆形势变化(海侵与海退) 、古气候变化、植物类群分化与进化等。 它们之间又通常相互联系,错综复杂,不 少情况尚未查明。
(4)晚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三纪时
• 喜马拉雅运动强烈,高山隆起,大陆面积 扩大,内地大陆性气候更趋旱化。大气环 流形势发生变化,全球普遍降温,气候带 变化与界线明显,全世界植物区系和现代 已很接近。
(5)第三纪末与第四纪初
• 造山运动剧烈、气候大幅度降温,使第三 纪植物区系受到非常深刻的影响,尤其是 分布变化极大。更新世冰期和间冰期多次 交替出现,造成植物大规模迁移。
2、发生成分
• 植物区系组成种类,可以根据各 类群的起源地(起源中心)划出 若干发生成分。
3、迁移成分
• 按植物种迁移到某一植物区系所在地 所循的迁移路线来划分。
4、历史成分
• 植物区系的历史成分根据该组成成分 参加当地植物区系的地质时期划分。
5、生态成分
• 按植物种的适应生境而定。
三、地区间植物区系比较分析
• 特有的少种属共48属,亦大部分(约40多属)产 于西南,其他地区很少。
中国植物区系分区
六 岛屿植物区系分析
• 大陆岛 • 海洋岛
影响岛屿植物区系的因素
1. 岛屿隔离 2. 岛屿面积 3. 岛屿年龄
1 岛屿隔离
• 植物由大陆或其他陆地向岛屿散布,其间 的距离远近和植物跨越海洋的传播能力直 接制约此岛植物种类组成。
region

31
32
20
21
25
34

53
50
29
29
36
64
种 118 138
80
79
92
224
面积 105 72.8 25.6 11.1
27
(104 km2)
种/ 科 1.71 1.56 1.45 1.38 1.44
241.5 1.88
种/属 2.23 2.76 2.76 2.72 2.56
3.5
到达和生活的大陆岛上。 • 5)新出现的岛屿上,首先到来的是风播植物,稍
迟为海流携带植物,然后是鸟播植物。
2 岛屿面积
• 阿连纽斯与格莱森先后研究岛屿物种种数 和面积关系并建立经验模型,其表达式为 S=CAz
• 式中S为种类总数,A为其所占有的面积, C为种类密度(单位面积内的种数),z为 统计指数
岛屿生态与自然保护区
对自然保护区的设计有一定的指导意义。
第四节 人为活动与植物分布
一、栽培植物
1栽培植物起源——大约距今1万年前,新石
器时代的人类开始从事原始农业劳动。由于受 植物区系组成的限制,各地区间农用植物的种 类有较大差别,各种作物分布范围较小。近两 千年来民族交往渐频,乃至400年前殖民势力扩 张,商人活动加强,出现栽培植物大交流。
2 瓦维洛夫的作物起源中心学说
• 前苏联农业植物学家瓦维洛夫曾率队用10余年 时间考察60个国家,采集30余万份栽培植物及 其近缘植物的标本和种子,进行鉴定、栽培、 试验。1935年他用地理区域观点,以640种重要 栽培植物为实例,划分出8个独立的起源中心。 其后他的学生茹可夫斯基(1968)又对此作了 订正,改划为12个大型基因中心。
植物区和亚区的划分情况,学者意见各有不 同。普遍接受的观点是德鲁特(1890)与狄 尔斯(1908)先后划分的六个植物区。
• 全北(泛北极区) • 澳大利亚区
• 新热带区
• 好望角区
• 古热带区
• 南极区
• 塔赫他间1978年提出自己的新分区系统 ,包括6个植物区,8个植物亚区、34个 植物地区和142个植物省。
第四章 植物区系空间 分异与环境演变
一、植物类群的统计和分析
• 1.科属种数目统计 • 2.分布多度分析
西北干旱区水生植物的分类多样性
Tarim Dzungarin Qaidam Hexi
Alxa The entire arid
basin basin basin corridor Plateau
中国种子植物特有属在各省分布的多度
二、植物区系成分分析
植物区系成分 floral element ——指构成某地区植物区系的植
物种中,其分布圈、分布过程等同一 起源的植物群。
1. 地理成分 2. 发生成分 3. 迁移成分 4. 历史成分 5. 生态成分
1、地理成分
• 一个地区的植物种类组成可按 它们的地理分布特征划分为若 干地理成分。
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