植物地理学--绪论

植物地理学Phytogeography李振国Email:[e-mail]:57127314手机:[phone]湖南科技大学建筑与城乡规划学院植物地理学Phytogeography引言0.1概念0.2研究内容0.3植物地理学与其他学科的关系0.4植物地理学的形成与发展0.5植物地理学的作用与地位植物地理学Phytogeography0.1概念植物地理学(Phytogeography,Geobotany)是研究生物圈中各种植物和各种植被的地理分布规律、生物圈各结构单元（各地区）的植物种类组成、植被特征及其与自然环境之间的相互关系的科学，是地理学和植物学的交叉学科。0.2研究内容经过200多年的发展，《植物地理学》的研究内容逐步完善并逐渐分化成出独立的学科区系植物地理学生态植物地理学历史植物地理学此外，还有：生态地球植物学ecologicalgeobotany、实验地植物学experimentalgeobotany、森林地植物学forestgeobotany和指示地植物学indicativegeobotany等。（1）区系植物地理学（植物种属地理）是研究各种植物分布规律、各地区植物区系的种类组成和形成原因的科学。一个地区内所有植物种类的总称—植物区系（Flora）。（2）生态植物地理学也叫植被地理，它研究各地区植被的结构、动态和分布规律，以及外界环境因素对植物的影响。一个地区内所有植物群落共同形成植物覆被层，称为植被（Vegetation）。（3）历史植物地理学历史植物地理学研究植被的时间发展规律，通过研究植物分布的时空演变规律，了解气候变化、构造运动、海平面上升、人类活动等对植物分布区的扩张收缩和群落植被波动等的相互影响，从而揭示植物时空分布与环境演变的关系。0.3植物地理学与其他学科的关系植物地理学属于自然地理学的分支学科，常与动物地理学（Zoogeography）合称为生物地理学（biogeography）。与植物地理学关系密切的相邻学科自然地理的各个分支学科：地质学、水文学、气候学、土壤学，等等。植物学:植物学从植物或植物群落的特性方面研究植物分布；地理学将植被作为自然地理环境的一个重要组分，是鉴别区域特征、进行自然区划的不可缺少的参量。生态学：植物地理学及相关学科动物地理学(Zoogeography):主要研究动物在地球上的分布以及分布的方式和规律。一般可分为生态动物地理学和历史动物地理学。生物地理学(Biogeography)：Biogeographyisthestudyofthepastandpresentgeographicdistributionsofplantsandanimalsandotherorganisms。生态学(Ecology):是研究生物与环境相互关系的科学。边缘、交叉学科？如何理解？0.4植物地理学的形成与发展（1）中国古代关于植物地理学的零星认识山有榛，隰有苓：榛子生长在高山上，赤药生长在低地方；山有枢，隰有榆……山有漆，隰有栗：山上分布有刺榆，低地分布有榆树……山上分布漆树，低地分布栗树；阪有桑，隰有杨：坡上有桑树，低地有杨树《诗经》（周代，公元前1066-403年)《本草纲目》（明代李时珍，1518-1593)，就植物与水分的关系而言，在中有不少记载，“三棱多生荒废坡池湿地，菖蒲凡五种，生于池泽，等等。李时珍还按植物生长环境来分类植物，例如在草部之下，他分为山草、隰草、水草、石草，显而易见这主要是按环境水分状况来划分植物的。《左传》（公元前722-前453），“松柏之下，其草不殖”意思是在松柏林下，草长得不好，不繁茂。《晏子春秋·杂下之十》（晏婴，？~公元前500年）：“婴闻之：橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也”。这是关于温度、土壤等引起植物变异的思想在我国文献中的较早记录。（实际上橘和枳是不同的物种，橘Citrusreticulata属于柑橘属，枳Poncirustrifoliata属于枳属）《岭表录异》（列恂，公元904年）中提到，“广州地热，种麦则苗而不实”。“地热”就是温度太高的意思。因为麦类发育早期需要经过一低温时期进行“春化”，“春化”以后，才能过渡到开花结实，否则就只长苗不结实。列恂在这里明确注意到温度对生长发育的影响。我国古代对于植物地理现象已有许多观察和记录，可惜没有总结形成系统的理论。（2）西方古代的植物地理学研究萌芽阶段提奥夫拉斯特(古希腊学者Theophrastus，公元前372-287年，亚里斯多德的学生)发现植被的地理变化，他于公元前334-332年远征印度，观察到不同的地方有不同的植被，并把这些观察记述于植物历史和关于植被的论文二书中。中世纪，提奥夫拉斯特的地理观念完全被遗忘，当时的“科学”还在证明了地球上不同地区植被的相同性。十八世纪，关于植物的地理分布的思想又重新出现于科学文献中。学科形成阶段亚历山大·洪保德（1769～1859）为植物地理研究成为一门科学奠定了基础。在洪保德以前，虽然积累了不少有关植物地理学的事实和零碎资料，但井未总结成为独立的科学，洪保德把这些个别事实和零碎资料组织起来，使之系统化，成为独立的科学。洪保德在1807年发表“植物地理学知识”，这是有史以来第一本植物地理专著(洪堡德因此被称为“植物地理学之父”)。第一次提出了植物地理学这个名词,清楚地论证了植被与气候的联系，指出等温线在植物分布上的意义。第一次在科学史上建立了关于植物外貌类型的概念，也注意到植物在大自然中的分布并不是散生孤立的，而是遵循一定的规律集合成为群落的。洪保德以后，丹麦人斯考（Schouw，1789-1852）推动了植物地理学的发展。他于1822年发表《普通植物地理学基础》，讨论了外界因素对植物的影响，阐明了植物地理学的三个古典方向，植物区系地理学、植物生态地理学和植物历史地理学。1855年，阿尔逢斯·德·康多(AlphonsedeCandolle，1806-1893)出版了《植物地理学》，探讨了温度、光、湿度与植物分布的关系，强调“积温”对植物分布的影响。其最大贡献在于历史植物地理学。他指出:不能仅仅用某一个气候条件解释现代植物的分布，植物分布在很大程度上决定于从前存在过的历史条件。1859年达尔文(CharlesDarwin)出版了伟大的著作《物种起源》(OriginofSpecies)，论证了生物界的进化，他首先把进化、发展的思想引人到植物地理学。学科发展20世纪初E·B·甫里夫(1885-1941)出版了历史植物地理学引论（1932）和历史植物地理学(1944)产生了很大的影响。美国古德(RonaldD.Good)1953年出版了有花植物地理学(GeographyoftheFloweringPlants)，是在西方国家中影响较大的一本植物区系地理著作。首先把植物生态地理学作为植物生态学独立发展的是美国的克勒门茨(F.E.Clements)，他的《植物生理学及生态学》(PlantPhysiologyandEcology，1907)是美国最早的一本植物生态学教科书。有关植物地理学方面一些著名的出版物：瓦尔特(Walte)《地球植被》(VegetationderErde，1975)，顾达尔(Goodall)主编的《世界生态系统》（1977）切普曼(S·B·Chapman)编《植物生态学方法》（MethodsinPlantEcology，1976）等《中国植被区划》(1959)《中国的植被》(侯学熠编，1960)《中国植被》(1980)1980年中国科学院植物研究所主编的1:4000000的《中国植被图》。《生物地理学》（C.B.Cox&P.D.Moore，2005，赵铁桥译，2007，高等教育出版社）0.5植物地理学的作用与地位（1）了解地表生态系统的基本组成及结构生物圈(biosphere)：地球表层的有机体及其影响的区域叫做生物圈，或地理壳(geographicalshell)。生物圈是在大气圈、水圈、岩石圈相互作用的的界面上形成的一个非常活跃的特殊结构，是地球上所有生物及其生活领域的总和，它占有大气圈的底部、水圈和岩石圈的上部，厚度约为20km。实际上大部分生物繁衍于地表上下约100m厚的范围内，因此对于整个地球来说，生物圈是很薄的一层“生物膜”。正是这一层很薄的生物圈才使得整个自然环境充满生机，没有这一层整个自然界便全部是死气沉沉无机环境。在生物圈中具生命的有机体总量约为3×1012-1013吨，其中99%为植物。因此，植物在生物圈中具有不可替代的作用。丰富的植物生物资源已知植物种的数目达40万种左右，而地球上的矿物只有4000种，岩石才1000种左右。我国种子植物有24500多种（马来西亚45000，巴西40000），苔藓植物2100余种，蕨类植物2600种。种类多，大小、结构、营养方式、寿命长短、生态习性千差万别。它们在地球表面从赤道到两极、从水体到陆地、从平地到高山，从裸秃的岩石到干热的荒漠，都分布有不同植物。植物在生物圈中之所以具有重要地位，是因为（2）了解地表生产力的影响因素与时空分布植物的光合作用是地球表层生物生存的基础，在光合作用的过程中，太阳能被转变为化学潜能，并通过食物链传递给动物、人类。没有绿色植物，地球表层就失去了初级生产者，所有动物就失去了食物来源，也就没有生命。植物在整个自然界的生命中起着巨大的无可替代的作用，是生态系统中能量流动和物质循环的始点。（3）了解植物对地表环境的影响植物参与岩石的风化、地形的改变、土壤的形成、影响降雨径流的空间分配、影响下垫面的小气候、非金属矿(硅质岩、泥炭、媒等)的形成、地表水和地下水的化学成分在相当大的程度上受植物生命活动的制约。植物不仅为人类提供食物(粮食、菜果)、药材、建筑材料和多种工业原料，也为人类创造了适于居住的环境。（4）了解植物对地表各种物质循环的影响在光合作用过程中植物放出氧气，可以补充动物因呼吸、燃烧等消耗的氧，维持大气的氧平衡。并通过呼吸作用、以及植物体被微生物分解时(矿化)释放出的二氧化碳，维持碳平衡。植物从土壤吸收各种矿物质，植物衰亡后被分解重新返回土壤的方式，维持了土壤环境的氮、氢、磷、钾、硫、铁、镁、钙以及各种矿物元素的循环。绿色植物通过光合作用释放出大量游离氧，把地球上原始的缺氧环境变成含氧量高达20.8%的现代大气。绿色植物形成的游离氧在大气层上部形成臭氧层，吸收对生物和人类有害的短波辐射，形成生命保护伞。绿色植物的光合作用和有机物质积累直接影响全球碳素平衡、水平衡、地表热量平衡。植物的作用影响气候形成、水循环、土壤侵蚀。绿色植物的生命活动是土壤发育、水体变化的积极作用因素。绿色植物为人类生活提供必需的生物资源，更维持着全球生态平衡。绿色植物形成了人类的生存环境。植物的作用植物地理学与地理学研究现代全球自然环境的形成和演变与植物紧密相关，是植物长期生命活动的结果，被称为绿色植物的“宇宙”作用。因此，植物在以自然环境为研究对象的自然地理学中具有重要的地理意义。要研究任何地理问题，了解地理过程的性质和特点，制定有效的改造措施，不研究植物界，不研究作为地理壳重要组分之一的植被，是不可能完成任务的。（5）了解植物对资源、环境的指示作用植物和植被的分布均随环境而变化，植物个体生活、物种分布和群落特征都深受环境制约，它们的变化常能很好地反映当地环境的若干特征和变化，乃至全球规模的自然环境空间差异和时间演变，并且易于直接观察，因此，植物和植被分布可以作为人们辨识自然环境的特征和发展趋势的指标起到指示作用和预警作用。气候调查、土壤调查、地下水资源勘查、矿产资源勘查环境监测中经常利用植物的指示作用。（6）植物地理学与工农业生产：森林的经营方式、利用途径、更新方式的选择；草地牧场的合理利用、改良措施的选择；然保护区的管理；城市绿化树种的选择；水土保持。（7）植物地理学及其相关研究研究地面水循环、热平衡、改善