自然世界的气候地形和庞杂度

第8章自然世界的氣候、地形和龐雜度2第8章自然世界的氣候、地形和龐雜度8.1隨著緯度，陽光照射的差異，產生全球氣溫和與量的分佈變化。8.2季節是環境可預期的變動。8.3環境的不規則變動8.4地形和地質特徵對全球氣候的影響。8.5雨量和蒸發的平衡8.6植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響。3第8章自然世界的氣候、地形和龐雜度8.7植物和動物對其生活環境的適應。8.8以植物型與氣候相關來作植被的分類。8.9因為氣溫和與量的差異，造成全球的lifezones有差異。8.10biome觀念將自然世界劃分為大量度的類別。8.11水域生態體系的分類，基於其物理特質。4溫帶湖泊的季節性周期Fig.8.11springoverturn和falloverturnfalloverturn的成效較大，浮游植物大量繁殖，這稱為fallbloom。summer有分層的現像：epilimnion(上層)hypolimnion(下層)(深層)thermocline(溫度梯度)58.3氣候的不規則變動(ElNiño)ElNiño：(“littleboy”inSpanish,anamereferringtotheChristchild)。這個現像發生在耶誕節前後，有一股暖流逆向流向祕魯海岸，有時會強勁到將祕魯原有冷流逼走，而造成海產顯著下降。ElNiño可能是受到SouthernOscillation反向的影響行而形成。這總稱為ENSO(ElNiñoSouthernOscillation)，約2-10年發生一次。(Fig.8.13)有時反而會有不尋常的冷流進入，這又稱為：LaNiña(littlegirlinSpanish)6Fig.8-13(a)multivariateENSOindex(MEI)fortheyearsbetween1950and1996.TheMEIincludesinformationaboutwindcurrents,oceanandairtemperature,andatmosphericpressure.7Fig.8-13(b)comparisonofMEIforsevenENSOevents.88.4地形和地質對區域的影響Riparianforrests(河岸或湖邊的樹林)北半球的南坡面，較乾旱，植物是Xeric型；北面向較溼冷，植物是mesic型。(Fig.8.14)海拔高度每升1,000公尺，氣溫下降6-10oC，這稱為adiabaticcooling。平地氣溫30oC，海拔5,000公尺的高山地區，就會下降到零度以下。不同海拔高度，有不同的植被(lifezones)。Fig.8-15,p.150)9地形和地質對區域的影響登上2,600公尺的高山，就等於向北旅行至2,000公里遠的海平面之氣候。除了地形高低的影響外，特殊的地質也會有特殊的植被。美國太平洋沿岸的山脈，有一種火成岩(serpentine)，一般植物無法成長，因而被稱為serpentinebarrens。但有少數特有植物可以生長。Endemics(特有種)108.5雨量和蒸發的平衡Fig.8-17氣溫(t)、蒸發量(et)、葉總質量(fm)、雨量(p)和土壤的貯水量(sws)的關係。沙漠、草原、季節落葉林。山區的蒸發量愈大，局部雨量愈多。11Fig.8-17relationshipamongtemperature(t),evapotranspiration(et),massofthefoliage(fm),precipitation(p),andsoilwaterstorage(sws)fordesert.12138.6植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響植物的分佈與氣候型相關。Fig.8-18四種不同的楓樹的地理分佈。14Fig.8-19Thedistributionoftreespeciesalongagradientofminimumavailablesoilmoistureinthecoastalregion.於同一個氣候型，也可能因為土壤的溼度之不同，而有不同的植被。15Fig.8-20土壤中的有機質和鈣質量的組合之不同，各有不同的植物生長。Wildblackcherry,bloodroot,creamviolet和yellowviolet.168.7植物和動物對其生活環境的適應。Fig.8-21：沙漠植物，通常葉片很小(a)，或成針狀(b)，或沒有葉片。(C)雖有多汁較大的葉片，但只存在於雨季。17Fig.8-22白橡樹的樹冠多陽光下的葉片，比較有多個凹陷。遮陰處的葉片則較寬大。這與散熱有關。18南加洲灌木林19Fig.8-23profilesoftherootsystemsofchaparralspecies(left)andsagespecies(right).•chaparral灌木的根系較深；sage則是較淺。20Table8-1chaparral和Sage兩者的特徵之比較。Sage的根淺，夏季落葉，葉片小，蒸散快，光合作用速率可較快，但全年光合產量反而較少。Chaparral根深，全年不落葉，葉片大，光合作用速率較慢，但全年光合產量反而較大。21Fig.8-24摘除下的葉片之光合作用和蒸散作用之改變。Sage植物快速下降，但是toyon(chaparralspecies)卻略有提高。摘除下，葉片立即有乾旱的壓力。22動物的環境、形態、與功能一般來說，動物的形態對氣候環境，比較不敏感(與植物相比較)。動物通常可不以形態來適應環境，而是以其生理和行為來適應。Why？(1)植物有很高的表面積和體積比率。(2)植物體的各部門比較要靠自己，不如動物體的各部門之特化程度。(3)植物的生態角色類似。動物是有多種生態角色。238.8以植物型與氣候相關來作植被的分類。Raunkiaer'slifeforms(Fig.8-25)Phanerophytes：再生芽在頂端，易暴露於惡劣環境。Chamaephytes：再生芽接近地面。Hemicryptophytes：再生芽稍微有土壤和落葉保護。Cryptophytes：再生芽完全藏在地面下。24Fig.8-25Raunkiaer'slifeforms.258.9因為氣溫和與量的差異，造成全球的lifezones有差異。26Fig.8-26平均年雨量、乾燥和潮濕程度，以及年平均生物溫度(biotemperature)可以將劃分出全球各地的植被類型。27Table8-2Walter's分類(全球氣候區)28Fig.8.27Whittaker's分類：按平均氣溫和年雨量來區分全球的植被類型。298.10biome觀念將自然世界劃分為大量度的類別。Terrestrialbiomes：deciduousforestbiome(落葉森林生物區)(Fig.8-29)、temperateneedle-leavedbiome(溫帶針葉生物區)(Fig.8-30)、temperaterainforestbiome(溫帶雨林)(Fig.8-31)、temperategrasslandbiome(溫帶草原生物區)(Fig.8-32)、temperateshrublandbiome(溫帶灌木生物區)(Fig.8-33)、Mediterraneanwoodlandbiome(地中海樹林生物區)(Fig.8-34)、subtropicaldesertbiome(Fig.8-35)30Fig.8-28Themajorbiomesoftheworld.31BiomesBorealforestbiome(北方森林生物區)(Fig.8-36)：又稱為：taiga：分佈在約北緯50o(美洲)，60o(歐洲和亞洲)。年平均在5oC之下。Tundrabiome(凍原生物區)：permanentlyfrozensoil(permafrost)(Fig.8-37)Alpinetundrabiome(山區凍原生物區)(Fig.8-38)Equatorialandtropicalbiomes(赤道和熱帶生物區)：南北緯20o間。熱帶雨林、熱帶季風林、熱帶草原(savanna)(Fig.8-39,40,41)328.11水域生態體系的分類，基於其物理特質。Themajorkindsofaquaticenvironmentsarestream,lakes,estuaries,andoceans.Stream(河川)，起源自「急流」(riffles)，進入一些小池塘(pools)。急流氧氣豐富，小池塘累積淤泥和有機質，這些是allochthonous(外來的)物質。進入中下游，情況慢慢轉成autochthonous(自生的)有機物質，最後進入河口地區。整個系統稱為：fluvialsystems。Rivercontinuum(河流連續)concept；downstreamdriftisbalancedbytheactivemovementofanimalsupstream.33水域生態體系湖泊(Lakes)：forminanykindofdepression.Littoral區(Fig.8-42香蒲)和limnetic區，以及benthic(底棲)區Estuaries(河口區)：淡鹹水混合區Ocean(海洋)：littoral(岸)區、neritic(陸棚)區(100m-200m深)、oceanic區。垂直分層有photic(有光)區和aphotic(無光)區。Atoll(珊瑚環礁)34SuggestedreadingsBarber,R.T.andE.P.Chavez(1983)BiologicalconsequencesofElNino.Science222:1203-1210.Jeffree,E.P.andC.E.Jeffree(1994)Temperatureandbiogeographicaldistributionsofspecies.FunctionalEcology8:640-650.Philander,G.(1989)ElNinoandLaNina.AmericanScientist77:451-459.Rasmussen,E.M.(1985)ElNinoandvariationsinclimate.AmericanScientist73:168-177.35問題與討論請提出問題！