第二章-植物区系地理

第二章植物区系地理第二章植物区系空间分异植物区系地理：是研究各种植物的分布规律、各地区植物种类的组成、分布、起源和演化历史的科学。目的：掌握植物区系地理学的基本概念、基本理论和基本方法；正确理解植物分布区和植物区系形成与植物和自然环境之间的关系；掌握世界植物区系和我国植物区系的概况。主要内容：植物分布区（概念、类型）及其形成、植物区系及其分析方法、世界植物区系空间分异、中国植物区系概况、岛屿植物区系、人类活动对植物分布的影响等。重点：分布区（概念、类型）及其形成、植物区系及其分析方法、世界植物区系空间分异及我国植物区系概况。什么是植物区系？植物区系（Flora)是某一地区或某一时期内所有植物种类的总称。有时也是某一类群或某一植被的所有植物种类的总称。研究植物区系有什么意义？植物区系是植物界在一定的自然条件下，特别是自然历史条件下长期发展演化的结果，因此，研究一个地区的植物区系有助于对该区自然环境尤其是古地理环境的深入研究。植物区系是构成植被的基础，是植被分类和植被区划的重要依据之一。植物区系又是区域生物多样性和生物资源形成机制与保持的重要基础，因此植物区系研究对生物多样性和生物资源保护等具有重要理论意义和实践价值。第一节植物区系基本概念第二节植物分布区一、植物分布区的静态特征植物分布区的概念：分布区(distributionrange，areal)是指某一植物分类单位（种、属、科）在地球表面上的自然分布区域，亦即任一植物分类单位的所有个体所占据的地域。根据分类的等级单位不同分布区有种分布区、属分布区、科分布区等之分，但最主要、最基本的研究对象是种（属）的分布区（因它是构成属、科分布区的基础）。分布区都有一定的形状、范围（大小）和分布中心等。确定和解释各种植物的分布区是植物地理学研究的任务之一。油松：分布于我国冀、鲁、晋、陕、宁、辽西、内蒙古中南部、甘肃中南部、青海东北部以及川北等地。油松植物分布区的制图方法：点图法、轮廓法（周界法）、涂斑法东亚特有种偃松东亚特有种分布（一）种分布区它是分布区研究中最主要、最基本的对象。1.分布区结构根据环境的差异，分布区可划分出两部分（适宜的部分，不完全适宜的部分）。某植物分布区内，个体数量最多、分布最密集的地区，称该植物分布区的多度中心（种分布区中心）。根据植物的分布状况，分布区内可分为若干种群(population)：植物种群是指一定空间内属于同种植物的个体集群。适宜部分根据植物的生态适应特点，有时可分为若干生态型(ecotypesorecologicalraces)：即同种植物的不同个体分布于不同的环境中由于对不同环境的长期适应而形成了在形态、生理和生态特征上具有一定差异的不同类群。如不同的气候生态型土壤生态型等。2.分布区的形状1）连续分布区（continuousareal)——分布区是一块完整区域,区内各部分之间的种群没有被不可逾越的障碍隔断而失去交流基因的可能性。2）间断分布区（不连续分布区,disjunctionareal）——分布区为两个或两个以上分离的区域，彼此之间的种群因有天然障碍而不能进行基因交流。其中没有明显主分布区而呈星散状的，又叫星散分布。根据间断的地理位置，可以划分多种间断类型，如：北极—高山间断分布：一部分在北极地区，另一部分在温带高山地区。西欧-东亚间断分布：一部分在西欧，另一部分在东亚，其间大多以西伯利亚相隔。东亚—北美间断分布：一部分在东亚，另一部分在北美西欧-东亚间断分布：一部分在西欧，另一部分在东亚，其间大多以西伯利亚相隔。其中铃兰（Convallariamajalis）分布于日本，朝鲜，中国的东北和华北。然后跳跃到西伯利亚的克拉斯诺亚尔斯克，再度中断后见于乌拉山以西整个欧洲。铃兰（Convallariamajalis）百合科。铃兰高20厘米左右。具有多分枝的根茎。叶2—3枚，基生，卵圆形，具光泽。花钟状，下垂，总状花序，着花6—10朵，乳白色。浆果暗红色，有毒。铃兰喜凉爽、湿润及半阴的环境。耐严寒、忌炎热干燥。喜肥沃排水良好的沙质壤土，夏季休眠。东亚—北美间断分布：一部分在东亚，另一部分在北美，如鸭跖草、珠光香青、鹅掌楸属等。鸭跖草:鸭跖草科一年生草本；高20—60厘米，茎多分技，基部匍匐而节上生根，上部上升。单叶互生，披针形或卵状披针形，叶无并或几无柄。花蓝色。果椭圆形。花果期6—10月。生于路旁，田埂，山坡、林缘阴湿处。全草为清热、利尿药；嫩茎、叶可炒食，也可做饲料。3.分布区范围1）世界种（cosmopolitanspecies)——分布遍及世界各地的植物种。这样的分布称世界性分布。数目极为有限。估计分布区占地表一半的不足100种（或认为仅30种左右），占地表四分之一的也不到200种。大多是盐生植物、淡水生植物或者是外来的伴人杂草。如盐渍土上的盐角草（Salicorniaherbacea）、碱蓬（Suaedamaritima）等。水生植物芦苇（Phragmitescommunis）、香蒲（Typha）多种、浮萍（Lemna）多种以及金鱼藻（Ceratophyllumdemersum）、眼子菜（Potamogeton）两种等。人畜携带而广布世界的杂草，如大车前（Ptantagomajor）、龙葵（Solanumnigrum）、藜（Chenopodiumalbum）、蒲公英（Taraxacumofficinale）马齿苋（Portulacaoleracea）、稗子（Echinochloacrusg-alli）、苋（Amaranthnsangustifolia）等。车前：车前科大车前芦苇香蒲香蒲芦苇2）特有种（endemicspecies），——仅分布于某一地区范围内的植物，称为该地区的特有种。这种分布称特有性分布。以东亚特有裸子植物种类为例，偃松为东北亚特有，侧柏为华北（延至朝鲜）特有，杉木为长江中下游地区所特有，金钱松（Pseudolarixamabilis）分布于江南丘陵，银杉（Cathayaargyraphylla）、水杉和台湾杉木（Cunninghamiakonishii）都局限在很小范围。广西特有植物：猫儿山杜鹃、广西猕猴桃等1000多种。杉木为长江中下游地区所特有，金钱松分布于江南丘陵，水杉仅分布于鄂、川、湘交界处的局部山区，银杉仅分布于广西（龙胜）、四川（金佛山、柏枝山）、湖南（新宁）、贵州（道真）等地，水松主要分布于华南和西南部分地区。金钱松水松水杉银杉杉木银杉特有种的类型：古特有种(epibioticendemicspecies)——某一地质时期残留下来的特有种。如水杉、银杉、银杏等.新特有种(neoendemicspecies)——近代分化出来的特有种。生态特有种(ecologicalendemicspecies)——其分布与特殊的生态条件相联系的特有种。岛屿特有种（或现象）(islandspecies)——在孤立的岛屿或山峰上由于与大陆或其它地区长期处于地理隔离状态而形成的特有植物。3）泛域种——既不属世界种也不属特有种的植物。它们的分布称泛域性分布。如泛热带分布的甘蔗、白茅、狗牙根等；北温带分布的看麦娘、早熟禾、荠等东亚—北美间断分布的鸭跖草、珠光香青等上述三类植物以特有种为最多。水杉仅分布于鄂、川、湘交界处的局部山区杉木长江中下游地区所特有银杏侧柏华北特有圆柏金钱松分布于江南丘陵（二）属和科的分布区科属分布区的形状和分布范围同种的分布区那样,也可分别分为连续分布和间断分布，世界分布、特有分布和泛域分布，但所占比例有所不同。世界分布比例特有分布比例最大比例种小大特有分布属特有分布科大小泛域分布连续分布比例间断分布比例种大小属科小大二、分布区的形成植物分布区的形成过程：新种出现（起源中心）↓逐渐向外扩散（或称为扩展）↓形成分布区分布区形成后也并不是一成不变的，将随着环境的变迁而变化。物种形成（speciation）表现为原种内某些种群间出现生殖隔离，相应分化出新种。有三种基本方式或途径。1.异地物种形成（allopatricspeciation）地理隔离造成不同种群之间基因交流中断，不同地区的种群单独进化，因基因趋向不同而基因发生分化最终导致生殖隔离（即不能生殖结合），从而分化出新种。异地物种形成均是缓慢的渐进的过程.成对种与替代种常常由此形成。（一）物种的形成与分布成对种(speciespair)：异地分化的亲缘很近的两个种所呈现的地理隔离称为成对种.例如东亚（华中）的鹅掌楸（Liriod-endronchinense）与北美东南部的北美鹅掌楸（L.tulipifera）。替代种（Vicariousspecies）：一个属内亲缘关系很近的若干个种，其分布区彼此相邻、依次排列、互不重叠，这些种称为（地理）替代种。如松属中的油松、巴山松、高山松、云南松、马尾松、思茅松、南亚松云南松油松高山松马尾松巴山松思茅松南亚松2.同地物种形成(sympatricspeciation)在非地理隔离状态下，栖居于相同地域，由于基因突变或形成多倍体也可导致生殖隔离而形成新的物种。生物在一定外部环境条件下或生物内部因素作用下，DNA分子在复制过程中发生偶然差错，使个别碱基对发生替换、增添或缺失，引起基因结构变化，可导致生殖隔离形成新的物种。有的植株在细胞分裂过程中，细胞内染色体分裂失常，或因种间杂交，使新一代个体细胞染色体数目增加，不能与原是同一种的个体（同源多倍体、异源多倍体）正常交配，生殖隔离机制将其转化为新种(骤变式）。3.平行物种形成（parapatricspeciation）某种群分布很广，其中一部分进入新生境，这些个体与其他种群个体之间虽无物理阻障，亦可产生基因交流中断，逐渐形成新种。（二）种分布区的扩展植物都有潜在的生殖能力而不断产生新的个体。新种出现后如果比残余的原始种群具有更强的竞争力，便可能向原分布区外扩展。它经传播、定居和繁殖几个环节完成。1.扩展过程1）传播（或散布）(dispersal)繁殖体的传播自身的力量：借助果实成熟干燥开裂弹放种子，散落最远的距离仅15—20m处。外界力量：风、水、动物等。欧洲赤松的具翅种子，一次可被风吹出2km远，杨树的种子则可远扬达30km，千里光的具冠毛瘦果可被吹到200km外,椰子果实靠洋流推动传播到孤立海岛。2）定居(settlement)发芽(germination)、生长(growth)3）繁殖(reproduction)在新的环境中能产生后代的植物才能最终实现分布区的扩展。只有那些生态适应幅度广，利用资源能力强，竞争力强的植物在新环境中有较大的定居繁殖机会，才最有可能使其分布区得到扩展。在分布区扩展的同时还要受到外界环境因素的限制。2.影响分布区扩展、形状和边界的外部因素1）地形因素（topographicalfactors)水陆差异及巨大的地势起伏海洋是陆生植物传播的阻障，而陆地是水生植物传播的障碍。陆地上，高大山脉可以是植物传播的天然障碍，也可以是通道。所以山脉往往成为许多植物分布区的边界，也可以使植物能跨越不同气候带或气候区的分布。平原对高山植物迁移具有限制作用。2）土壤因素(edaphicfactors)在盐渍土、沼泽、酸性土、钙质土等特殊的生境，适生的植物被束缚于此，它们分布的边界随这些生境的出现范围而定。3）气候因素(climaticfactors)4）生物因素(bioticfactors)植物的分布除了受上述条件制约外，还受寄生条件、传粉（或种子传播条件）和竞争条件等因素的制约。如锁阳与白刺、西伯里亚松与星鸦、南美一些鸟媒植物与蜂鸟的分布密切相关。蜂鸟(woodnymph)是雨燕目蜂鸟科动物数百种的统称，是世界上已知最小的鸟类。蜂鸟因拍打翅膀的嗡嗡声而得名。蜂鸟喜欢有花植物(尤其是红色花），包括小虾花，倒挂金钟、钓钟柳类的植物等。蜂鸟采食这些植物的花蜜。