植物區(qū)系空間分布與環(huán)境演變

植物區(qū)系空間分布與環(huán)境演變第1頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物的分布區(qū)一，種的分布區(qū)該物種所有的成員占有的區(qū)域。1，描述種分布區(qū)的方法點圖法輪廓法第2頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五Pinuspumila（偃松）

連續(xù)分布區(qū)第3頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五毛茛(Ranunculusglacialis)的北極－高山式間斷分布區(qū)第4頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五世界種（廣布種）大車前（Plantagomajor）的分布范圍第5頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第6頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五2，對種分布區(qū)的分析，有助于幫我們了解種和環(huán)境的關系。分析過程中，我們主要要掌握3方面的類容。分布區(qū)的結構分布區(qū)的形狀分布區(qū)的范圍第7頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布區(qū)的結構植物種的個體不能布滿該種分布區(qū)的所有空間，它們僅有選擇的分布在適宜的生境。分布區(qū)內，生境的變化，使種的分布表現(xiàn)出空間的不連續(xù)性。分布空間的斷裂，使一個種形成若干種群（生物進化的最小單位）。第8頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五有人認為植物有效雜交的范圍僅在以平方米為單位的空間內。如果，一種植物分布的生活環(huán)境有很大差異時，各種群還會分化出若干生態(tài)型。如：氣候生態(tài)型，土壤生態(tài)型。第9頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五通常，種的分布區(qū)可分為兩部分，一部分具有該種最適宜的生長發(fā)育條件，另一部分則不然。因此，種的分布區(qū)反映了該種的實際生態(tài)幅，但常處于動態(tài)變化中。第10頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五種的分布形狀植物種的分布形狀一般可以歸納為2類：連續(xù)分布間斷分布第11頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中國特有種的分布第12頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五其中，間斷分布區(qū)又根據其間斷的地理位置劃分為多種間斷類型：如：北極-高山式分布

西歐-東亞型分布歐亞—北美間斷非洲—美洲間斷等等第13頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第14頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五獐耳細辛第15頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第16頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布區(qū)的范圍1，世界種，一般為鹽生植物或淡水植物。據統(tǒng)計，分布范圍占世界陸地面積1/2的植物不足100種，分布范圍占世界陸地面積1/4的植物不足200種。2，除世界種外，植物大多分布一定地區(qū)范圍，分布范圍可大可小。第17頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五屬和科的分布中心每個屬的分布區(qū)則包含其下各個種的分布區(qū)的總和。一個屬如果其下只有一個種，稱為單型屬，這種情況，屬和種的分布區(qū)一致。第18頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五科和屬分布區(qū)的結構——分布中心分布中心：一個屬其下各個種分布最豐富的地區(qū)稱為該屬的分布中心或多樣性中心。分布中心一般為一個，也有可能超過2個。第19頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五幾個屬的分布中心第20頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五殼斗科三個屬的間斷分布第21頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布區(qū)的形成與變化

物種的形成與分布（從地理因素分析）異地（域）物種形成同地（域）物種形成平行物種形成第22頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五異地（域）物種形成1，地理隔離導致生殖隔離2，對種：異地分化的親緣極近的2個種3，地理替代種：一個屬內親緣關系較近的幾個種，地理上連續(xù)分布。第23頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第24頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五2，同地（域）物種形成多倍體的形成，造成就地新種的形成。3，平行物種的形成第25頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物種分布區(qū)的擴展各種植物都有自己的繁殖策略，來保持甚至擴展自己的分布區(qū)。但它們擴展的方式和能力都各不相同。第26頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第27頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第28頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第29頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第30頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五特殊的生境，像鹽堿地，沼澤，酸性土等，適生的植物都被束縛于此，它們分布的邊界依據這些生境的范圍而定。第31頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五影響植物分布范圍的環(huán)境因素1，氣候變化2，地形變化3，板塊運動第32頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五氣候變化氣候變遷對植物種分布區(qū)的影響是最重要的。短時間尺度內的氣候波動會使分布區(qū)呈現(xiàn)擺動趨勢，不過很少造成嚴重變形。第四紀數萬年至百萬年的氣候變遷對許多植物分布區(qū)影響極為重要。第33頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五椴屬一些親緣種的分布范圍第34頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第三紀時分布很廣的一些植物，在冰期時分布范圍急劇縮小，至今僅保有狹小的分布區(qū)，這類情況稱為地理殘遺分布。第35頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五紅杉、水椰和鵝掌楸屬植物的歷史和現(xiàn)代分布第36頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五地形變化近數百萬年內，全球各大山系和高原的猛烈抬升，使得原有環(huán)境性質和結構發(fā)生重大變化，特別是影響氣候的變遷，對許多植物分布產生極為重要影響。第37頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五板塊運動第38頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五南半球分布的山龍眼科第39頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第40頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五間斷分布區(qū)形成的不同過程圖解第41頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物區(qū)系分析進行植物的區(qū)系分析，通常做3個方面的內容：1，分類學的統(tǒng)計和分析，統(tǒng)計科屬種的數目和大小。2，根據區(qū)內所有植物分布類型特點，進行植物區(qū)系成分分析。3，不同地區(qū)之間，植物區(qū)系比較分析。第42頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物區(qū)系分析一、植物類群的統(tǒng)計和分析1．科屬種數目統(tǒng)計2．分布多度分析第43頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五TarimbasinDzungarinbasinQaidambasinHexicorridorAlxaPlateauTheentirearidregionNumberoffamilies313220212534Numberofgenus535029293664Numberofspecies118138807992224Area(104km2)10572.825.611.127241.5Genus/families1.711.561.451.381.441.88Species/genus2.232.762.762.722.563.5西北干旱區(qū)水生植物的分類多樣性第44頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中國種子植物特有屬在各省分布的多度第45頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五二、植物區(qū)系成分分析植物區(qū)系成分floralelement指構成某地區(qū)植物區(qū)系的植物種中，其分布圈、分布過程等同一起源的植物群。第46頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

地理成分發(fā)生成分遷移成分歷史成分生態(tài)成分第47頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五1、地理成分:一個地區(qū)的植物種類組成可按它們的地理分布特征劃分為若干地理成分。第48頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五例如，現(xiàn)在阿爾卑斯、巴爾干等高地所見的仙女木、拳參、高山銀蓮花、矮點地梅等從前在極地一帶分布的植物，但在冰河期南移，以后隨著氣候變得溫暖，致在這些地區(qū)的高山還可以看到它們彼此孤立地分布，所以稱為極地高山成分。第49頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五2、發(fā)生成分:植物區(qū)系組成種類，可以根據各類群的起源地（起源中心）劃出若干發(fā)生成分。第50頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五3、遷移成分:按植物種遷移到某一植物區(qū)系所在地所循的遷移路線來劃分。4、歷史成分:植物區(qū)系的歷史成分根據該組成成分參加當地植物區(qū)系的地質時期劃分。5、生態(tài)成分:按植物種的適應生境而定。第51頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五三、地區(qū)間植物區(qū)系比較分析各地區(qū)植物區(qū)系之間既有相互聯(lián)系的一面，又有獨立發(fā)展的一面，具體情況可以反映地區(qū)間的共同性程度或者關系的密切程度，為此需要進行植物區(qū)系間的比較分析。第52頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物區(qū)系的統(tǒng)計資料提供最基本的數據，可用來剖析區(qū)系的組成特征。因為對種的概念理解不同，各家劃分的種有大小、多少的差異，不便比較種的數目。而屬是較為清楚和穩(wěn)定的分類單位，一般用來進行區(qū)系類型統(tǒng)計，但通常將世界屬排除不計。第53頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五地區(qū)間植物區(qū)系的相似程度可使用簡單的計算求出，設甲乙兩地各分布有A與B屬植物，其中共有C屬植物，按不同的計算方法，均可獲得相似性：K=C/A+B-C第54頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第55頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五北京地區(qū)木本植物種類與外圍地區(qū)作過比較，得知它與東北南部的種相似性系數為70%，與山東半島為35%，與朝鮮為75%，與蘇南為27%。故本森林區(qū)木本植物組成與南側各地已有較大差別。第56頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五如果某地擁有特有科屬較多，則可以推斷該地與周圍地區(qū)脫離地理（生態(tài)）聯(lián)系和區(qū)系交流的時間較久。第57頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五達爾文曾考察過的南美西邊的加拉帕戈斯群島擁有較多特有種和少量特有屬。智利西部的胡安-費爾南德斯群島的植物種類不多，卻有著許多特有屬，甚至有一個特有科。就它們與南美大陸植物相似性來說，前者的屬相似性指標高達98%，而后者與智利植物幾乎沒有甚么親緣關系，卻和新西蘭等地植物近似。第58頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五世界植物區(qū)系分區(qū)利用上述各種植物區(qū)系分析方法研究有關地區(qū)的植物區(qū)系，并把那些植物區(qū)系成分的性質和發(fā)展歷史相似的地區(qū)合并，按照相似程度、關系密切程度，分成若干等級，便是植物（區(qū)系）區(qū)劃。第59頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五現(xiàn)代分布區(qū)的形成不僅受現(xiàn)代地理環(huán)境制約，還深受古地理演變、植物進化特點因素限制，分區(qū)單位越高，植物區(qū)系獨立發(fā)展歷史越久，特有程度越高。第60頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五最高分區(qū)單位是植物區(qū)（Kingdom）。劃分區(qū)的標準是含有高比例特有種和特有屬，此外還有較多特有科。其次為亞區(qū)、植物地區(qū)（Region），劃分的重要標志是特有屬和植物科屬的組成特點。第61頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五再下一級單位即植物省（Province）的特有屬比例較低，仍含有一定的特有種。最小單位植物小區(qū)主要根據區(qū)系種類組成的相似性劃分。第62頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五植物區(qū)和亞區(qū)的劃分情況，學者意見各有不同。普遍接受的觀點是德魯特（1890）與狄爾斯（1908）先后劃分的六個植物區(qū)。即：全北區(qū)（泛北極區(qū)）、新熱帶區(qū)、古熱帶區(qū)、澳大利亞區(qū)、好望角區(qū)、南極區(qū)。第63頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五塔赫他間1978年提出自己的新分區(qū)系統(tǒng)，包括6個植物區(qū)，8個植物亞區(qū)、34個植物地區(qū)和142個植物省。第64頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第65頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五泛北極植物區(qū)北方亞區(qū)（1、2、3、4）古地中海亞區(qū)（5、6、7、8）馬德雷亞區(qū)（9）第66頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第67頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五古熱帶區(qū)非洲亞區(qū)（10、11、12、13）馬達加斯加亞區(qū)（14）印度－馬來西亞亞區(qū)（15、16、17、18）玻利尼西亞亞區(qū)（19、20）新喀里多尼亞亞區(qū)（21）第68頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五新熱帶區(qū)（22——26）澳大利亞區(qū)（28——30）好望角區(qū)（27）泛南極區(qū)（31——34）第69頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第70頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五世界植物區(qū)系時空演變植物分布在地質時期中經歷了巨大變化。強烈影響植物地理分布的因素很多，例如板塊漂移、海陸形勢變化（海侵與海退）、古氣候變化、植物類群分化與進化等。它們之間又通常相互聯(lián)系，錯綜復雜，不少情況尚未查明。第71頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五侏羅紀時統(tǒng)一的大陸已分裂為南北兩塊，南方的岡瓦納古陸進一步發(fā)生斷裂移動，全球海洋性氣候居于優(yōu)勢，比現(xiàn)代要溫暖些，而且氣候帶間變化不很顯著。第72頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五北半球銀杏類分布甚廣，混生松科與杉科植物（其后又出現(xiàn)柏科植物），多處形成大片森林。南半球銀杏稀少，以南洋杉科與羅漢松科為主。低緯的熱帶亞熱帶氣候區(qū)以本內蘇鐵與蘇鐵類比較繁盛。真蕨類生于各地林下。第73頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五早白堊世（1.3億年前）出現(xiàn)被子植物。這時氣候仍很溫暖，但由于山地抬升使部分內陸轉為干燥環(huán)境。第74頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中白堊世（1.1—1.0億年前）發(fā)現(xiàn)有木蘭科、水青樹科、無患子科、山龍眼科、小蘗科、毛茛科、防己科、以及類似樟科、蓮科的化石或花粉。第75頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五晚白堊世（8000萬年前）裸子植物已居劣勢，蘇鐵類只殘留少數，而被子植物約有六、七十科，躍居植物界首位。第76頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五白堊紀期間板塊運動有所加劇。南美南部與非洲南部在早期就已分離，中期時它們的北部亦失去直接聯(lián)系，印度板塊則由南向赤道方向移動。這些變化對各地區(qū)間植物種類交流和進化帶來明顯的影響，如開普植物區(qū)（好望角）便是在長期孤立的形勢下發(fā)展的。第77頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五早第三紀始新世時全球氣候較暖，氣候帶界線難劃清楚。這期間被子植物科數又增加一倍左右，并有許多現(xiàn)代屬。第78頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五南北緯25°之間為早第三紀赤道熱帶植物區(qū)系，與現(xiàn)代濕潤熱帶植物很相似，它主要分布在我國南部與東南沿海地帶，并斜向西北，最北界延伸到英格蘭（50°N）與阿拉斯加（62°N），形成古地中海第三紀植物區(qū)。第79頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五早第三紀極地寒溫帶植物區(qū)系分布在東西伯利亞和北美西北沿岸的一些島嶼。據研究，這里當時無霜期長達5個月以上，年平均溫度不低于-5℃，年降水量800－1000mm，具海洋性氣候特征，但有半年陽光不足，落葉的針葉樹很多。第80頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五早第三紀期間南方古陸岡瓦納繼續(xù)分裂移動。但南溫帶植物區(qū)系廣布于南美南部、新西蘭、澳大利亞東南部。其中八個科包括山龍眼科、鼠刺科、五椏果科、帚燈草科等亦見于南非，證明它們之間尚有聯(lián)系。第81頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五晚第三紀時喜馬拉雅運動強烈，高山隆起，大陸面積擴大，內地大陸性氣候更趨旱化。大氣環(huán)流形勢發(fā)生變化，全球普遍降溫，氣候帶變化與界線明顯，全世界植物區(qū)系和現(xiàn)代已很接近。第82頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第三紀末與第四紀初造山運動劇烈、氣候大幅度降溫，使第三紀植物區(qū)系受到非常深刻的影響，尤其是分布變化極大。更新世冰期和間冰期多次交替出現(xiàn)，造成植物大規(guī)模遷移。第83頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五距今11000年前最近一次冰期結束，氣候回暖，海面上升，大陸架又被海侵沒入水下，島嶼植物與大陸聯(lián)系中斷，大陸植物逐漸向中高緯地區(qū)遷移。第84頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中國植物區(qū)系概述我國種子植物共有301科，2980屬，24550種（連同蕨類可達27150種），它們的分布區(qū)類型十分復雜，根據吳征鎰、王荷生（1983）的研究，可以歸納為以下幾個主要類型。第85頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五1．熱帶分布或熱帶分布為主的科屬2．溫帶或以溫帶分布為主的科屬3．中國特有分布第86頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五熱帶分布或熱帶分布為主的科屬我國約有一半的科即168科屬于熱帶分布類型，包括1467屬和8300多種（占種數1/3以上）。它們分布的北界可以滲入各個氣候帶，但以熱帶為主要分布中心。如樟科、肉荳蔻科、龍腦香科、五加科等。第87頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五溫帶或以溫帶分布為主的科屬我國溫帶分布的科約有77科1209屬4600多種，比其他溫帶地區(qū)要豐富得多。第88頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中國特有分布我國特有屬共計196屬，占全國屬數的6.6%，歸入74科。其中單型屬多達142個，而云南一省就分布50多屬，并且將近一半又為云南省特有，且集中在滇西北。在四川、貴州各約25－30個特有單種屬。特有的少種屬共48屬，亦大部分（約40多屬）產于西南，其他地區(qū)很少。第89頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五從起源上看，我國的特有屬中一部分為古老的第三紀古熱帶植物區(qū)系的后裔或殘遺，另一些則為第三紀以后發(fā)生的進步類型。第90頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五中國植物區(qū)系分區(qū)第91頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第92頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼植物區(qū)系分析大陸島海洋島第93頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五影響島嶼植物區(qū)系的因素島嶼隔離島嶼面積島嶼年齡第94頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼隔離植物由大陸或其他陸地向島嶼散布，其間的距離遠近和植物跨越海洋的傳播能力直接制約此島植物種類組成。大陸島和距種源近的海洋島上植物種類多樣，種子傳播方式以海流和鳥播為主。第95頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五李德萊提出，島嶼植物種子的傳播特點是：1）海流傳播的種子可抵達很多海洋島嶼。2）粘附鳥類體表的種子傳播較近，在大陸島常見，在遠洋島嶼較少。3）通過鳥體內傳播的植物在一切島嶼都有大量生長。4）由哺乳動物傳播的植物一般僅出現(xiàn)在該動物能到達和生活的大陸島上。5）新出現(xiàn)的島嶼上，首先到來的是風播植物，稍遲為海流攜帶植物，然后是鳥播植物。第96頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第97頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼面積阿連紐斯與格萊森先后研究島嶼物種種數和面積關系并建立經驗模型，其表達式為S=CAz式中S為種類總數，A為其所占有的面積，C為種類密度（單位面積內的種數），z為統(tǒng)計指數第98頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第99頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼年齡夏威夷群島出露海面，約有500－1000萬年歷史，上面生長的有花植物約95%為特有種，20%為特有屬，但無特有科。面積與它相近的新喀里多尼亞島上則有5個特有科，100個特有屬，這可能是由于早自第三紀中期就已構成地理隔離狀態(tài)。陸地上孤立的高山與海島的情況類似，生物長期獨立進化可以形成一些特有種類。第100頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼生物地理平衡理論1967年麥克阿瑟（R.MacArther）與威爾遜（E.Wilson）闡述生物向島嶼拓殖速度與島上種類絕滅速度趨于平衡的規(guī)律。第101頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五拓殖生物向島嶼移入的速率開始時很高，凡能適應散布條件的種類都很快到達新生島嶼，此后因后來的個體和島上已立足的個體間的種類重復程度不斷增加，移入的新種數目越來越少；第102頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五絕滅另一方面，每種生物需要一定的生境和其他條件才能生存，島上生境和資源數量均有限，需求相同的種間必然發(fā)生互斥性競爭，最后造成失敗者在此絕滅；在某個生境中適生的種類也不可能保存較大規(guī)模的種群，而較小的種群遭受絕滅的機會較多，于是島上生物絕滅的速率隨新種的增加而增加。第103頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五拓殖和絕滅兩速率的平衡點便是島上現(xiàn)存的種數，但種的組成仍不斷轉換。第104頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五第105頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼生物地理平衡1島嶼上的物種數不隨時間變化；2平衡是一種動態(tài)平衡，即滅絕不斷被新遷入的種所代替；3大島嶼比小島嶼能維持更多的物種數；4隨島嶼離大陸距離由近到遠，平衡點的種數逐漸降低。第106頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五島嶼群落的特點島嶼群落的進化島嶼的物種進化較大陸快；遠離大陸的島嶼上，地方種可能較多；島嶼群落可能是物種未飽和的群落。島嶼生態(tài)與自然保護區(qū)對自然保護區(qū)的設計有一定的指導意義第107頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五人為活動與植物分布(一)栽培植物起源大約距今1萬年前，新石器時代的人類開始從事原始農業(yè)勞動。由于受植物區(qū)系組成的限制，各地區(qū)間農用植物的種類有較大差別，各種作物分布范圍較小。近兩千年來民族交往漸頻，乃至400年前殖民勢力擴張，商人活動加強，出現(xiàn)栽培植物大交流。第108頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五瓦維洛夫的作物起源中心學說前蘇聯(lián)農業(yè)植物學家瓦維洛夫曾率隊用10余年時間考察60個