植物地理课件第三章.ppt

第三章 植物区系地理 第三章 植物区系地理 3.1 植物分布区 3.1 植物分布区 3.1.1 植物分布区的概念 3.1.2 分布区制图 3.1.3 植物分布区的大小与形状 3.1.4 植物分布区的类型及成因 3.1.5 分布中心 3.1.6 大陆上早期植物分布 3.1.1 植物分布区的概念 分布区（areal）是一 个种系或任何分布单 位（种、属、科等） 在地表分布的区域。 以种的分布区为基础 ，在种的分布区的基 础上再合并出属、科 的分布区。 植物分布区的类型称 为分布型(distribution pattern)或地理分布型 。 种的分布区 属的分布区 科的分布区 世界分布科 热带分布科 温带分布科 间断分布科 特有分布科 特殊分布科 3.1.2 分布区制图 点图法 能够直观地表示植物分布的特点。 轮廓法（周界法） 该法便于比较分析。 涂斑法 采用在小比例尺地图上把整个分布区涂成斑块 。 用不同的阴影线，表示同一类群中不同种的分 布范围。 用点图图法和轮轮廓法绘绘制的偃松（Pinus pumila）分布区（引自武吉华华，1995） 3.1.3 植物分布区的大小与形状 分布区的形状和大小 高纬度地区 许多植物种的分布区呈东西向 展布的长条形 原因：分布地区生存条件的空 间变化东西差别小，南北差别 较大有关。 寒带和温带地区 自西向东呈椭圆形 原因：南北方向的气候条件尤 其是温度条件变异较大 热带地区 南北直径较大 岛屿状分布 影响分布区形状和 边界的因素 气候因素 土壤因素 地形因素 生物因素 历史因素 人为因素 3.1.4 植物分布区的类型及成因 广域分布区 狭域分布区 连续分布区 间断分布区 残遗分布区 替代分布区 广域分布区 广域分布区（世界分布区 ） 有些植物的分布区面积辽阔， 通常遍及各大洲，称为广域分 布区（eurychoric areal）。 世界种 种类 淡水植物 盐生植物 伴人杂草 占土地一半 ： 100种 占土地四分之一 ： 200种 世界种（广布种）大车前 （Plantago major）的分 布范围 狭域分布区 概念 特有分布 是指只生长在某一 地区而不在其他地区出 现的植物。 类型 大陆特有 国家特有 省域特有 地方特有 局地特有 特有分布的成因 古特有种 新特有种 生态特有种 岛屿特有现象 假特有种 中国特有种的分布 连续分布区（continuous areal ） 连续分布区是指某一植物种(或 属、科)连续分布在某一完整区 域内。 世界分布（ cosmopolitan） 环极地分布（ circumpolar） 环北方分布（ cicumboreal） 泛热带分布（ pantropic） Pinus pumila 连续分布区 间断分布区 间断分布区的概念 间断分布区的类型 间断分布的成因 如果某一植物分类学单 位占有两个以上相互分 离的地区，并且它们之 间不可能凭借现在的自 然因素传播种子，这种 分布区称为间断分布区 （areal disjunction, discontinuous areal） 。 特点：至少有两个核心 为星散分布区 间断分布区 间断分布区的概念 间断分布区的类型 间断分布的成因 北极-高山间断分布 泛北极间断分布 北大西洋间断分布 南北美洲间断分布 古热带间断分布 洲际山区间断分布 古地中海地区间断分 布 泛南极间断分布 极间间断分布 星散间断分布 间断分布区 间断分布区的概念 间断分布区的类型 间断分布的成因 自然条件的变化 迁移说 陆地下沉 大陆漂移说 跳跃式传播 人为影响 踏脚石 壳斗科三个属的间断分布 间断分布的成因 （1）自然条件的变化 某种植物的分布区原来是连续的，但后来由于分布区 个别部分的自然条件发生变化，引起该种在这一部分的死 亡造成隔离；或者这个变化地区原来的种发生分化变为其 他种，也就是种系演化过程中发生了地理分化，而造成隔 离。 （2）由于某些植物分散迁移以及植物在原来分布 区范围内死亡而发生（迁移说） 例如欧洲在冰期时，很多北极植物向南迁移至中欧平 原，冰川退后，这些植物一部分随着冰川向北退却，另一 部分退居中欧高山，但欧洲平原地区的北极种都死亡了， 而造成分布间断。 （3）陆地下沉 一部分植物分布的间断是由于陆地下沉而形成的： 如非洲、马达加斯加和印度之间，根据“陆桥学说”，古代 它们是相连的，后来“陆桥”下沉使彼此之间的植物形成间 断，我国海南岛和雷州半岛也是在第四纪才失去联系，形 成植物分布间断。 （4）大陆漂移说 根据这个学说，认为在二亿年前，所有的大陆曾联合 成一个单一的巨大陆块联合古陆(pangaes)，约在中 三迭纪分裂为冈瓦纳古陆(Gonawdha land)和劳亚古陆 (Laurasla land，由欧亚、北美大陆组成)，中间隔着古地 中海。以后，前者相继分裂为印度、非洲及南半球诸大陆 ，并向北移：北美自欧洲分离，随大西洋向西、向北漂移 。直到新生代大陆才漂移到今天的位置。这就提供了“世界 植物热带统一起源说”的地质基础，比较合理地解释了洲际 间断产生的原因。 5）跳跃式传播造成间断分布 夏威夷距离北美3900km，至少有25个分类单位属于 两地间断分布，可以用踏脚石作用加以解释。更新世冰期 海面下沉，大洋岛出露增多，有些具有很轻的种子、孢子 的植物，可以被洋流、水鸟等把繁殖体带到很远的地方生 长传播形成间断分布。 （6）人为影响造成间断分布 人类对间断分布的形成也有很大的作用。人类可以有 意识或无意识地促成某些种植物分布区的间断，例如我国 西南干热河谷地区分布的龙舌兰，绝大部分是热带美洲种 类，可能由于人为活动而传人我国的，现在已变为野生。 驯化植物造成间断分布，如万寿菊(Tagetes)、大波斯 菊(Cosrrlos)等植物物原产于美洲。现在已在我国及其它 国家被驯化，因而形成该种植物的间断分布。 残遗分布区 概念 一个古老种过去 曾经具有广阔的分布 区，后来由于地质条 件或气候条件的变化 ，现代的分布面积大 大缩小或者星散为几 个小的分布区，称为 残遗分布区（remain areal）。 残遗种的类型 分类上的残遗种： “活化石” 地理上的残遗种 群系残遗种 地貌残遗种 气候残遗种 假残遗种 水杉属（Metasequoia）的分布（引自北 京大学等，1987） 1 水杉的近代分布区 2 第三纪地层中古 水杉化石产地 红杉、水椰和鹅掌楸属植物的历史和现代分布 替代分布区 替代分布区的概念 从相邻两个区域的同样生境起源，或从同一区域 的两个不同生境起源的两个近缘分类单位相互取代 的现象叫替代现象，它们的分布区是替代分布区（ vicarious areal）。 地理替代（geographical substitute） 生态替代（ecological substitute） 替代分布的成因 物种在散播过程中遇到了不同的生态条件而分化出 新的种型 气候的变迁 古地理环境变迁 槭树属（Acer）的替代分布（引自北京大学等，1987） 1 洛氏槭（A. lobelii） 2 喜悦槭（A. laetum） 3 突厥槭（A. turkestanicum） 4 小刀槭 5 长柄槭（A。 longipes） 6 元宝槭（A。 truncatum） 7 五角枫（A。 mono） 8 艳槭（Acer sp.） 3.1.5 分布中心 多度中心 发生(起源) 中心 变异中心 残遗中心 几个属的分布中心 3.1.6 大陆上早期植物分布 第三章 植物区系地理 3.2 植物区系 3.2 植物区系 3.2.1 植物区系的基本概念 3.2.2 植物区系分析 3.2.3 植物区系区划 3.2.4 中国植物区系的基本特征 3.2.5 岛屿植物区系分析 3.2.1 植物区系的基本概念 植物区系（flora）是某一地区、或 者某一时期、某一分类群、某类植被 等所有植物的总称。 3.2.2 植物区系分析 植物类群的统计和分析 科属种数目统计 分布多度分析 分布多度的表示方法 统计表 制图：多度分布图 等值线：等种线 植物区系分析 中国种子植物特有属在各省的分布多度（引自王荷生，1992） 植物区系成分分析 地理成分 发生成分 迁移成分 历史成分 生态成分 1）世界广布成分 2）泛热带成分 3）热带美洲和热带亚洲成分 4）旧大陆热带成分 5）热带亚洲至热带大洋洲成分 6）热带亚洲至热带非洲成分 7）热带亚洲(印度-马来西亚)成分 8）北温带成分 9 东亚-北美成分 10）旧大陆温带成分 11）温带亚洲成分 12）地中海、西亚至中亚成分 13）中亚成分 14）东亚成分 15）中国特有成分 地区间植物区系比较分析 v属的相似性系数 v科的相似性系数 地区埃及撒哈拉中部摩洛哥苏苏丹刚刚果 埃及83773911 撒哈拉中部8386478 摩洛哥7786165 苏苏丹39471653 刚刚果118553 非洲北部各地区植物区系属的相似性系数 （引自王荷生，1992） 3.2.3 植物区系区划 植物区划 世界植物区划 中国植物区划 植物区系区划 植物区划概念 利用各种植物区系成分 分析方法把那些植物区 系种类组成、地理成分 与起源、不同等级的特 有性与发展历史相似的 地区合并，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（flora division）。 植物区划单位 植物区（kingdom） 植物地区（region） 植物省（province） 植物小区（district） 植物区划的表示方法 分区的方法可利用植 物区系线。 世界植物区划 世界植物区系分区（引自塔赫他间间，1978） 1 植物区边边界； 2 植物地区边边界（图图中数字与表3.2一致） 中 国 植 物 区 划 中国植物区系分区（吴征镒镒等，1983） （分区单单位编码编码 同上表） 3.2.4 中国植物区系的基本特征 1.植物种类丰富 2.起源古老 3.分布区类型多样，地理成分复杂 F（1）具有明显的热带、亚热带性质 F（2）具有世界上最丰富的温带成分 F（3）具有一定比例的古地中海和泛地中海成分 F（4）特有属丰富 4.各种地理成分联系广泛，分布交错混杂 5.特有植物丰富 3.2.4 中国植物区系的基本特征 中国植物区系组成 类别类别 中国 科数 世界 科数 中国占 世界% 中国 属数 世界 属数 中国占 世界% 中国 种数 世界 种数 中国占 世界% 蕨类类植物526580.00 20444346.05 260011 82022.00 种子植物30155554.23 311612 55724.81 24 550225 67010.88 合计计35362056.9 332013 00025.5 27 150237 49011.43 中国种子植物特大科统计（王荷生，1992） 科名 世界属数/种数中国属数/种数 中国占世 界种数% 兰科735/17 000141/1 0406.1 菊科900/13 000207/2 17016.7 蝶形花科482/12 000123/1 0809.0 禾本科620/10 000217/1 16011.6 分布区类类型及其变变型属数 一1世界分布104 二泛热带热带 分布及其变变型 2泛热带热带316 2-1热带亚热带亚 洲、大洋洲和南美洲(墨西哥)间间断17 2-2热带亚热带亚 洲、非洲和南美洲间间断29 三3热带亚热带亚 洲和热带热带 美洲间间断分布62 四旧世界热带热带 分布及其变变型 4旧世界热带热带147 4-1热带亚热带亚 洲、非洲和大洋洲间间断30 五热带亚热带亚 洲至热带热带 大洋洲分布及其变变型 5热带亚热带亚 洲至热带热带 大洋洲147 5-1中国(西南)亚热带亚热带 和新西兰间兰间 断1 六热带亚热带亚 洲至热带热带 非洲分布及其变变型 6热带亚热带亚 洲至热带热带 非洲149 6-1华华南、西南到印度和热带热带 非洲间间断6 6-2热带亚热带亚 洲和东东非间间断9 七热带亚热带亚 洲分布及其变变型 7热带亚热带亚 洲(印度-马马来西亚亚)442 7-1爪哇、喜马马拉雅和华华南30 7-2热带热带 印度至华华南43 7-3缅缅甸、泰国至华华西南、西南星散29 中国种子植物属的分布区类类型和变变型 （引自吴征镒镒，1993）（1） 中国种子植物属的分布区类类型和变变型 （引自吴征镒镒，1991）（2） 分布区类类型及其变变型属数 八北温带带分布及其变变型 8北温带带213 8-1环环极10 8-2北极-高山14 8-3北极-阿尔泰和北美洲间间断(或西南)2 8-4北温带带和南温带带(全温带带)间间断57 8-5欧亚亚和南美洲温带间带间 断 5 8-6地中海区、东亚东亚 、新西兰兰和墨西哥到智利间间断1 九东亚东亚 和北美洲间间断分布及其变变型 9东亚东亚 和北美洲间间断123 9-1东亚东亚 和墨西哥间间断1 十旧世界温带带分布及其变变型 10旧世界温带带114 10-1地中海区、西亚亚和东亚间东亚间 断25 10-2地中海区和喜马马拉雅间间断8 10-3欧亚亚和南非洲(有时时也在大洋洲)间间断17 中国种子植物属的分布区类类型和变变型 （引自吴征镒镒，1991）（3） 分布区类类型及其变变型属数 十一11温带亚带亚洲分布55 十二地中海区、西亚亚至中亚亚分布及其变变型 12地中海区，西亚亚至中亚亚152 12-1地中海区至中亚亚和南非洲、大洋洲间间断4 12-2地中海区至中亚亚和墨西哥间间断2 12-3地中海区至温带带、热带亚热带亚 洲，大洋洲和南美洲间间断5 12-4地中海区至热带热带非洲和喜马马拉雅间间断4 12-5地中海区-北非洲，中亚亚，北美西南部，智利和大洋洲(泛地中海)间间断分布4 十三中亚亚分布及其变变型 13中亚亚69 13-1中亚东亚东部(亚亚洲中部中)12 13-2中亚亚至喜马马拉雅26 13-3西亚亚至西喜马马拉雅和西藏4 13-4中亚亚至喜马马拉雅-阿尔泰和太平洋北美洲间间断5 十四东亚东亚分布及其变变型 14东亚东亚(东东喜马马拉雅-日本)73 14-1中国-喜马马拉雅(SH)141 14-2中国-日本(SJ)85 十五中国特有分布 15中国特有257 合计计3 116 3.2.4 中国植物区系的基本特征 1.植物种类丰富 2.起源古老 3.分布区类型多样，地理成分复杂 F（1）具有明显的热带、亚 热带性质 F（2）具有世界上最丰富的 温带成分 F（3）具有一定比例的古地 中海和泛地中海成分 F（4）特有属丰富 4.各种地理成分联系广泛，分布交 错混杂 5.特有植物丰富 类型科数属数 世界分布46-108- 热带分布1686591467511 温带分布77302931324 古地中海 或泛地中 海分布 72727897 中国特有31219668 合计3011002980100 中国植物区系特征形成的原因 环境演变历史 第四纪冰期中国大部未受北方冰盖影响 形成古老植物庇护所和新物种的发祥地 南方地区更是基本保持温湿环境 环境条件的多样化 3.2.5 岛屿植物区系分析 影响岛屿植物区系的因素 岛屿面积对植物区系的影响 距离对岛屿植物区系的影响 岛屿年龄的影响 岛屿生物地理学平衡理论 岛屿生物地理学平衡理论 岛屿生物地理学平衡理论的应用 影响岛屿植物区系的因素 岛屿面积对植物区系的影 响 ScAz S：种数，A：面积，z 、c 为常数 岛屿效应：岛屿面积越 大，种数越多。 距离对植物区系的影响 岛屿年龄的影响 Galapagos群岛岛的陆陆地植物种数与岛岛面 积积的关系（引自李博等，2000） 岛屿对植物区系的影响 群岛名称 面积 /km2 被子植物属 数 其中特有属 数 鸟类属 数 所罗门群岛40 0006543126 新喀里多尼亚群 岛 22 00065510064 斐济群岛18 5004761054 新赫布里底斯群 岛 15 000396059 萨摩亚群岛3 100302133 社会群岛1 700201217 汤加群岛1 000263018 库克群岛250126010 海洋岛屿 植物区系特征 （引自武吉华等，2004） 岛屿岛屿 名称 与大陆陆或邻岛邻岛 距离 /km 种的 总总 数 传传播方式 水播 风风播鸟鸟 播 不详详 被子 植物 孢孢 子 植物 圣诞岛诞岛 (古老珊瑚环环礁)240(距爪哇)1544494351 费费南都迪诺鲁诺鲁 尼亚岛亚岛 (古老火山 岛岛群) 370(距巴西)78211少数567 可可斯岛岛 (年轻轻珊瑚环环礁)1 160 (距爪哇)2317015 岛屿生物地理学平衡理论 岛屿上的物种数不随 时间而变化。 灭亡种不断地被新迁 入的种所代替。 大岛比小岛能“供养” 更多的种。 随岛距大陆的距离由 近到远，平衡点的种 数逐渐降低。 McArthur和Wilson：岛屿生物地理学平衡理论 1）大岛屿的物种数量要多于小岛屿（面积效应）； 2）靠近大陆岛屿物种数量要高于远离大陆的岛屿（距离 效应）； 3）年轻的岛屿物种丰度较小，物种周转率（迁入量/灭 绝量）高，以后则不断降低，直到二者相等，物种数量达到 动态均衡。 结论：岛屿的面积、孤立程度和年龄依次是控制生物迁植、灭绝和物种数量的关 键因子。 岛屿生物地理学关键因子方程：Si=f面积(+), 孤立性(-) 理想的自然保护区的功能分区(Noss等，1994) 实验区 缓冲区 核心区 岛屿生物地理学平衡理论的应用 自然保护区面积的确定 自然保护区形状的确定 圆形保护区中物种扩散距离保持最小有利于物种交流； 圆形周长最小，可减少边缘效应，保护特征种。 自然保护区设计中应注意的问题 简述岛屿生物地理学平衡理论。并说明岛屿生 态理论对自然保护的指导意义。 岛屿生物地理学平衡理论：生物向岛屿拓殖速度与岛 上种类灭绝速度趋于平衡。即岛屿上的物种数决定于 物种迁入和灭亡的平衡。这是一种动态平衡，不断地 有物种灭亡，也不断地由同种或别种的迁入而补偿灭 亡的物种。 岛屿生态与自然保护：自然保护区在某种意义上讲是 受其周围生境“海洋”所包围的岛屿。岛屿生态理论 对自然保护区的设计具有指导意义。一般说来，保护 区面积越大，越能支持或“供养”更多的物种；面积 小，支持的种数也少。但有两点需要说明：建立保 护区意味着出现了边缘生境(如森林开发为农田后建立 的森林保护区)。适应于边缘生境的种类受到额外的支 持。对于某些种类而言，小保护区比大保护区可能 生活得更好。 3.2 植物区系 3.3 人为活动与植物分布 栽培植物 生物入侵 栽培植物的 分布 u栽培植物起源 u 栽培植物的起源中心 u 栽培植物扩散 u 栽培植物野生种系的 保护与利用 东亚中心 东南亚中心 印度中心 中亚中心 西亚中心 地中海区中心 非洲中心 南美中心（以安第斯山 区为主） 中美及墨西哥中心 北美中心 欧洲和西伯利亚中心 澳大利亚中心 栽培植物的大基因中心（引自北京大学等，1987） 生物入侵 概念 入侵植物种的特征 外来物种入侵的途径 外来物种入侵过程 外来物种的危害 我国外来入侵植物的来源地 生物入侵的概念 生物入侵 生物由原生地经过自然或人为途径侵入另一新环境 ，对生态系统和人类健康造成损害或生态灾难的过 程称为生物入侵（biological invasion） 。 外来种 外来种（alien species）相对于本地种而言，指来自 其过去或现在自然分布区范围及扩散潜力以外的物 种、亚种或以下分布单元。 外来入侵种 外来入侵种（alien invasive species）是指从自然分 布区通过有意或无意的人类活动而被引入，在当地 的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力， 给当地的生态系统或景观造成明显损害或影响的物 种。 我国首次公布危害严重的16种外来物 种名单 2003年年初，我国首次公布了危害严重的16 种外来物种名单 紫茎泽兰 薇甘菊 空心莲子草 豚草 毒麦 互花米草 飞机草 凤眼莲 假高粱 蔗扁蛾 湿地松粉蚧 强大小蠹 美国白蛾 非洲大蜗牛 福寿螺 牛蛙 紫茎泽兰 薇甘菊 空心莲子草 豚草 毒 麦 Lolium temulentum L 互花米草 Spartina alterniflora 飞机草 Eupatorium odoratum 凤眼莲 假高梁（石茅、阿拉伯高粱）(Sorghum halepense)原产地中海地区，现分布于我国16个省 （自治区、直辖市），是30多种农作物的杂草 蔗扁蛾(香蕉蛾) (Opogona sacchari) 原产非洲 强大小蠧（红脂大