植物地理学：4-2 植物区系空间分异与环境演变2

1、第四章 植物区系空间分异与环境演变第三节 植物区系分析第四节 人为活动与植物分布植物区系分析进行植物的区系分析，通常做3个方面的内容：1 分类学的统计和分析，统计科属种的数目和大小。2 根据区内所有植物分布类型特点，进行植物区系成分分析。3 不同地区之间，植物区系比较分析。一、植物类群的统计和分析1科属种数目统计2分布多度分析Tarim basinDzungarin basin Qaidam basinHexi corridorAlxa PlateauThe entire arid region科313220212534属535029293664种118138807992224面积 (104

2、km2)10572.825.611.127241.5种/ 科1.711.561.451.381.441.88种/属2.232.762.762.722.563.5西北干旱区水生植物的分类多样性中国种子植物特有属在各省分布的多度二、植物区系成分分析 植物区系成分 floral element 指构成某地区植物区系的植物种中，其分布圈、分布过程等同一起源的植物群。 地理成分 发生成分 迁移成分 历史成分 生态成分1、地理成分一个地区的植物种类组成可按它们的地理分布特征划分为若干地理成分。2、发生成分植物区系组成种类，可以根据各类群的起源地（起源中心）划出若干发生成分。3、迁移成分按植物种迁移到某一植

3、物区系所在地所循的迁移路线来划分。4、历史成分植物区系的历史成分根据该组成成分参加当地植物区系的地质时期划分。5、生态成分按植物种的适应生境而定。三、地区间植物区系比较分析各地区植物区系之间既有相互联系的一面，又有独立发展的一面，具体情况可以反映地区间的共同性程度或者关系的密切程度，为此需要进行植物区系间的比较分析。植物区系的统计资料提供最基本的数据，可用来剖析区系的组成特征。因为对种的概念理解不同，各家划分的种有大小、多少的差异，不便比较种的数目。而属是较为清楚和稳定的分类单位，一般用来进行区系类型统计，但通常将世界属排除不计。 地区间植物区系的相似程度可使用简单的计算求出，设甲乙两地各分布

4、有A与B属植物，其中共有C属植物，按不同的计算方法，均可获得相似性：K = C/(A+B-C)K = 2C / (A+B)S = C/min(A,B)北京地区木本植物种类与外围地区作过比较，得知:与东北南部的种相似性系数为70%，与山东半岛为35%，与朝鲜为75%，与苏南为27%。故本森林区木本植物组成与南侧各地已有较大差别。四、世界植物区系分区利用上述各种植物区系分析方法研究有关地区的植物区系，并把那些植物区系成分的性质和发展历史相似的地区合并，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。现代分布区的形成不仅受现代地理环境制约，还深受古地理演变、植物进化特点因素限制，分区

5、单位越高，植物区系独立发展历史越久，特有程度越高。最高分区单位是植物区（Kingdom）。划分区的标准是含有高比例特有种和特有属，此外还有较多特有科。其次为亚区、植物地区（Region），划分的重要标志是特有属和植物科属的组成特点。再下一级单位即植物省（Province）的特有属比例较低，仍含有一定的特有种。最小单位植物小区主要根据区系种类组成的相似性划分。植物区和亚区的划分情况，学者意见各有不同。普遍接受的观点是德鲁特（1890）与狄尔斯（1908）先后划分的六个植物区。全北(泛北极区)新热带区古热带区澳大利亚区好望角区南极区塔赫他间1978年提出自己的新分区系统，包括6个植物区，8个植物亚

6、区、34个植物地区和142个植物省。1 泛北极植物区北方亚区古地中海亚区马德雷亚区2 古热带区非洲亚区马达加斯加亚区印度马来西亚亚区玻利尼西亚亚区新喀里多尼亚亚区新热带区澳大利亚区好望角区泛南极区（二）世界植物区系时空演变植物分布在地质时期中经历了巨大变化。强烈影响植物地理分布的因素很多，例如板块漂移、海陆形势变化（海侵与海退）、古气候变化、植物类群分化与进化等。它们之间又通常相互联系，错综复杂，不少情况尚未查明。（1）侏罗纪时统一的大陆已分裂为南北两块，南方的冈瓦纳古陆进一步发生断裂移动，全球海洋性气候居于优势，比现代要温暖些，而且气候带间变化不很显著。北半球银杏类分布甚广，混生松科与杉科植

7、物（其后又出现柏科植物），多处形成大片森林。南半球银杏稀少，以南洋杉科与罗汉松科为主。低纬的热带亚热带气候区以本内苏铁与苏铁类比较繁盛。真蕨类生于各地林下。（2）早白垩世（1.3亿年前）出现被子植物。这时气候仍很温暖，但由于山地抬升使部分内陆转为干燥环境。中白垩世（1.1-1.0亿年前）发现有木兰科、水青树科、无患子科、山龙眼科、小蘖科、毛茛科、防己科、以及类似樟科、莲科的化石或花粉。晚白垩世（8000万年前）裸子植物已居劣势，苏铁类只残留少数，而被子植物约有六、七十科，跃居植物界首位。白垩纪期间板块运动有所加剧。南美南部与非洲南部在早期就已分离，中期时它们的北部亦失去直接联系，印度板块则由南

8、向赤道方向移动。这些变化对各地区间植物种类交流和进化带来明显的影响，如开普植物区（好望角）便是在长期孤立的形势下发展的。（3）早第三纪始新世时全球气候较暖，气候带界线难划清楚。这期间被子植物科数又增加一倍左右，并有许多现代属。南北纬25之间为早第三纪赤道热带植物区系，与现代湿润热带植物很相似，它主要分布在我国南部与东南沿海地带，并斜向西北，最北界延伸到英格兰（50N）与阿拉斯加（62N），形成古地中海第三纪植物区。早第三纪极地寒温带植物区系分布在东西伯利亚和北美西北沿岸的一些岛屿。据研究，这里当时无霜期长达5个月以上，年平均温度不低于-5，年降水量800-1000mm，具海洋性气候特征，但有半

9、年阳光不足，落叶的针叶树很多。早第三纪期间南方古陆冈瓦纳继续分裂移动。但南温带植物区系广布于南美南部、新西兰、澳大利亚东南部。其中八个科包括山龙眼科、鼠刺科、五桠果科、帚灯草科等亦见于南非，证明它们之间尚有联系。（4）晚第三纪时喜马拉雅运动强烈，高山隆起，大陆面积扩大，内地大陆性气候更趋旱化。大气环流形势发生变化，全球普遍降温，气候带变化与界线明显，全世界植物区系和现代已很接近。（5）第三纪末与第四纪初造山运动剧烈、气候大幅度降温，使第三纪植物区系受到非常深刻的影响，尤其是分布变化极大。更新世冰期和间冰期多次交替出现，造成植物大规模迁移。（6）距今11000年前最近一次冰期结束，气候回暖，海面

10、上升，大陆架又被海侵没入水下，岛屿植物与大陆联系中断，大陆植物逐渐向中高纬地区迁移。（二）中国植物区系概述我国种子植物共有301科，2980属，24550种（连同蕨类可达27150种），它们的分布区类型十分复杂，根据吴征镒、王荷生（1983）的研究，可以归纳为以下几个主要类型。1热带分布或热带分布为主的科属2温带或以温带分布为主的科属3中国特有分布1.热带分布或热带分布为主的科属我国约有一半的科即168科属于热带分布类型，包括1467属和8300多种（占种数1/3以上）。它们分布的北界可以渗入各个气候带，但以热带为主要分布中心。如樟科、肉荳蔻科、龙脑香科、五加科等。2.温带或以温带分布为主的科

11、属我国温带分布的科约有77科1209属4600多种，比其他温带地区要丰富得多。3. 中国特有分布我国特有属共计196属，占全国属数的6.6%，归入74科。单型属多达142个，而云南一省就分布50多属，并且将近一半又为云南省特有，且集中在滇西北。在四川、贵州各约2530个特有单种属。特有的少种属共48属，亦大部分（约40多属）产于西南，其他地区很少。中国植物区系分区六 岛屿植物区系分析大陆岛海洋岛影响岛屿植物区系的因素岛屿隔离岛屿面积岛屿年龄1 岛屿隔离植物由大陆或其他陆地向岛屿散布，其间的距离远近和植物跨越海洋的传播能力直接制约此岛植物种类组成。大陆岛和距种源近的海洋岛上植物种类多样，种子传播

12、方式以海流和鸟播为主。李德莱岛屿植物种子的传播特点1）海流传播的种子可抵达很多海洋岛屿。2）粘附鸟类体表的种子传播较近，在大陆岛常见，在远洋岛屿较少。3）通过鸟体内传播的植物在一切岛屿都有大量生长。4）由哺乳动物传播的植物一般仅出现在该动物能到达和生活的大陆岛上。5）新出现的岛屿上，首先到来的是风播植物，稍迟为海流携带植物，然后是鸟播植物。2 岛屿面积阿连纽斯与格莱森先后研究岛屿物种种数和面积关系并建立经验模型，其表达式为S=CAz式中S为种类总数，A为其所占有的面积，C为种类密度（单位面积内的种数），z为统计指数3 岛屿年龄夏威夷群岛出露海面，约有5001000万年历史，上面生长的有花植物约

13、95%为特有种，20%为特有属，但无特有科。面积与它相近的新喀里多尼亚岛上则有5个特有科，100个特有属，这可能是由于早自第三纪中期就已构成地理隔离状态。陆地上孤立的高山与海岛的情况类似，生物长期独立进化可以形成一些特有种类。4 岛屿生物地理平衡理论1967年麦克阿瑟（R.MacArther）与威尔逊（E.Wilson）阐述生物向岛屿拓殖速度与岛上种类绝灭速度趋于平衡的规律。拓 殖生物向岛屿移入的速率开始时很高，凡能适应散布条件的种类都很快到达新生岛屿，此后因后来的个体和岛上已立足的个体间的种类重复程度不断增加，移入的新种数目越来越少；绝 灭每种生物需要一定的生境和其他条件才能生存，岛上生境和

14、资源数量均有限，需求相同的种间必然发生互斥性竞争，最后造成失败者在此绝灭；在某个生境中适生的种类也不可能保存较大规模的种群，而较小的种群遭受绝灭的机会较多，于是岛上生物绝灭的速率随新种的增加而增加。拓殖和绝灭两速率的平衡点便是岛上现存的种数，但种的组成仍不断转换。5 岛屿生物地理平衡1 岛屿上的物种数不随时间变化；2 平衡是一种动态平衡，即灭绝不断被新迁入的种所代替；3 大岛屿比小岛屿能维持更多的物种数；4 随岛屿离大陆距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。6 岛屿群落的特点岛屿群落的进化 岛屿的物种进化较大陆快； 远离大陆的岛屿上，地方种可能较多； 岛屿群落可能是物种未饱和的群落。岛屿生态与自

15、然保护区 对自然保护区的设计有一定的指导意义。第四节 人为活动与植物分布一、栽培植物 1栽培植物起源大约距今1万年前，新石器时代的人类开始从事原始农业劳动。由于受植物区系组成的限制，各地区间农用植物的种类有较大差别，各种作物分布范围较小。近两千年来民族交往渐频，乃至400年前殖民势力扩张，商人活动加强，出现栽培植物大交流。2 瓦维洛夫的作物起源中心学说前苏联农业植物学家瓦维洛夫曾率队用10余年时间考察60个国家，采集30余万份栽培植物及其近缘植物的标本和种子，进行鉴定、栽培、试验。1935年他用地理区域观点，以640种重要栽培植物为实例，划分出8个独立的起源中心。其后他的学生茹可夫斯基（196

16、8）又对此作了订正，改划为12个大型基因中心。栽培植物起源的研究的主要观点有：“ 物种形成的地理局部化 ”：物种的多样性在地球上的分布是不均匀的。“ 栽培植物的起源中心 ”：古代文明发源地。 1935 年，将全球的栽培植物划分为八大初生起源中心和 3 个亚中心。东亚中心包括中国东部，朝鲜和日本。东南亚中心包括我国云南在内，原生种类有各种芋类、香蕉、甘蔗、椰子、黑胡椒等。印度中心为稻、黄瓜、丝瓜、胡椒、茄、柑桔、绿豆等起源地。中亚中心包括中国新疆在内，原生起源的有燕麦、蚕豆、菠菜、苜蓿、葡萄、苹果等。西亚中心有小麦、大麦、石榴、豌豆、甜菜、韭葱等原生植物。地中海区中心有甜菜、卷心菜、茴香、葡萄等原生植物。非洲中心有高粱、油棕、西瓜、甜瓜、葫芦、草棉、咖啡、芝麻等。南美中心（以安第斯山区为主）有大量原生栽培植物，如马铃薯、花生、番茄、凤梨、可可、烟草、古柯、金鸡纳、巴西橡胶等。中美及墨西哥中心为玉米、甘薯、木薯、西葫芦、菜豆、剑麻、陆地棉、番木瓜等重要栽培植物起源地。北美中心有向日葵、菊芋等原生植物。欧洲和西伯利亚中心原生栽培植物不多，如欧洲草莓、矮扁桃等。澳大利亚中心主要为各种桉树。栽培植物起源中心：栽培植物的种和品种多样性的集中地区。自然发布中心：野生植物种和变种多样性集中地区。3 栽培植物扩散15世纪后新旧