自然世界的气候地形和庞杂度

1、第8章 自然世界的氣候、地形和龐雜度,2,第8章 自然世界的氣候、地形和龐雜度,8.1 隨著緯度，陽光照射的差異，產生全球氣溫和與量的分佈變化。 8.2 季節是環境可預期的變動。 8.3 環境的不規則變動 8.4 地形和地質特徵對全球氣候的影響。 8.5 雨量和蒸發的平衡 8.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響。,3,第8章 自然世界的氣候、地形和龐雜度,8.7 植物和動物對其生活環境的適應。 8.8 以植物型與氣候相關來作植被的分類。 8.9 因為氣溫和與量的差異，造成全球的life zones有差異。 8.10 biome觀念將自然世界劃分為大量度的類別。 8.11 水域生態體系的分

2、類，基於其物理特質。,4,溫帶湖泊的季節性周期,Fig.8.11 spring overturn 和 fall overturn fall overturn 的成效較大，浮游植物大量繁殖，這稱為 fall bloom。 summer 有分層的現像： epilimnion (上層) hypolimnion (下層)(深層) thermocline (溫度梯度),5,8.3 氣候的不規則變動 (El Nio),El Nio ：(“little boy” in Spanish, a name referring to the Christ child)。 這個現像發生在耶誕節前後，有一股暖流逆向流向

3、祕魯海岸，有時會強勁到將祕魯原有冷流逼走，而造成海產顯著下降。 El Nio 可能是受到Southern Oscillation反向的影響行而形成。這總稱為ENSO(El Nio Southern Oscillation)，約2-10年發生一次。(Fig.8.13) 有時反而會有不尋常的冷流進入，這又稱為：La Nia (little girl in Spanish),6,Fig.8-13 (a) multivariate ENSO index (MEI) for the years between 1950 and 1996. The MEI includes information abo

4、ut wind currents, ocean and air temperature, and atmospheric pressure.,7,Fig. 8-13 (b) comparison of MEI for seven ENSO events.,8,8.4 地形和地質對區域的影響,Riparian forrests (河岸或湖邊的樹林) 北半球的南坡面，較乾旱，植物是Xeric 型；北面向較溼冷，植物是mesic 型。(Fig.8.14) 海拔高度每升1,000公尺，氣溫下降6-10oC，這稱為 adiabatic cooling。平地氣溫30oC，海拔5,000公尺的高山地區，就會

5、下降到零度以下。 不同海拔高度，有不同的植被(life zones)。Fig.8-15, p.150),9,地形和地質對區域的影響,登上2,600公尺的高山，就等於向北旅行至2,000公里遠的海平面之氣候。 除了地形高低的影響外，特殊的地質也會有特殊的植被。 美國太平洋沿岸的山脈，有一種火成岩(serpentine)，一般植物無法成長，因而被稱為serpentine barrens。但有少數特有植物可以生長。Endemics (特有種),10,8.5 雨量和蒸發的平衡,Fig.8-17 氣溫(t)、蒸發量(et)、葉總質量(fm)、雨量(p)和土壤的貯水量(sws)的關係。沙漠、草原、季節落葉

6、林。 山區的蒸發量愈大，局部雨量愈多。,11,Fig.8-17 relationship among temperature(t), evapotranspiration (et), mass of the foliage (fm), precipitation (p), and soil water storage (sws) for desert.,12,13,8.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響,植物的分佈與氣候型相關。Fig.8-18 四種不同的楓樹的地理分佈。,14,Fig.8-19 The distribution of tree species along a gradi

7、ent of minimum available soil moisture in the coastal region. 於同一個氣候型，也可能因為土壤的溼度之不同，而有不同的植被。,15,Fig.8-20 土壤中的有機質和鈣質量的組合之不同，各有不同的植物生長。Wild black cherry, bloodroot, cream violet 和yellow violet.,16,8.7 植物和動物對其生活環境的適應。,Fig.8-21： 沙漠植物，通常葉片很小(a)，或成針狀(b)，或沒有葉片。 (C)雖有多汁較大的葉片，但只存在於雨季。,17,Fig. 8-22 白橡樹的樹冠多陽光下

8、的葉片，比較有多個凹陷。遮陰處的葉片則較寬大。這與散熱有關。,18,南加洲灌木林,19,Fig. 8-23 profiles of the root systems of chaparral species (left) and sage species (right). chaparral 灌木的根系較深； sage 則是較淺。,20,Table 8-1 chaparral 和 Sage兩者的特徵 之比較。,Sage的根淺，夏季落葉，葉片小，蒸散快，光合作用速率可較快，但全年光合產量反而較少。,Chaparral 根深，全年不落葉，葉片大，光合作用速率較慢，但全年光合產量反而較大。,21,F

9、ig. 8-24 摘除下的葉片之光合作用和蒸散作用之改變。Sage植物快速下降，但是toyon (chaparral species)卻略有提高。摘除下，葉片立即有乾旱的壓力。,22,動物的環境、形態、與功能,一般來說，動物的形態對氣候環境，比較不敏感(與植物相比較)。 動物通常可不以形態來適應環境，而是以其生理和行為來適應。 Why？ (1) 植物有很高的表面積和體積比率。 (2) 植物體的各部門比較要靠自己，不如動物體的各部門之特化程度。 (3) 植物的生態角色類似。動物是有多種生態角色。,23,8.8 以植物型與氣候相關來作植被的分類。,Raunkiaers life forms (Fi

10、g. 8-25) Phanerophytes：再生芽在頂端，易暴露於惡劣環境。 Chamaephytes：再生芽接近地面。 Hemicryptophytes：再生芽稍微有土壤和落葉保護。 Cryptophytes：再生芽完全藏在地面下。,24,Fig. 8-25 Raunkiaers life forms.,25,8.9 因為氣溫和與量的差異，造成全球的life zones有差異。,26,Fig.8-26 平均年雨量、乾燥和潮濕程度，以及年平均生物溫度(biotemperature)可以將劃分出全球各地的植被類型。,27,Table 8-2 Walters 分類 (全球氣候區),28,Fig.

11、8.27 Whittakers分類 ：按平均氣溫和年雨量來區分全球的植被類型。,29,8.10 biome觀念將自然世界劃分為大量度的類別。,Terrestrial biomes：deciduous forest biome (落葉森林生物區)(Fig.8-29)、temperate needle-leaved biome(溫帶針葉生物區)(Fig.8-30)、temperate rain forest biome(溫帶雨林)(Fig.8-31)、temperate grassland biome (溫帶草原生物區)(Fig.8-32)、temperate shrubland biome(溫帶

12、灌木生物區)(Fig.8-33)、Mediterranean woodland biome (地中海樹林生物區)(Fig.8-34)、subtropical desert biome(Fig. 8-35),30,Fig. 8-28 The major biomes of the world.,31,Biomes,Boreal forest biome (北方森林生物區)(Fig.8-36)：又稱為：taiga：分佈在約北緯50o(美洲)，60o(歐洲和亞洲)。年平均在5oC之下。 Tundra biome (凍原生物區) ： permanently frozen soil (permafros

13、t) (Fig.8-37) Alpine tundra biome (山區凍原生物區)(Fig.8-38) Equatorial and tropical biomes (赤道和熱帶生物區)：南北緯20o間。熱帶雨林、熱帶季風林、熱帶草原(savanna) (Fig.8-39, 40, 41),32,8.11 水域生態體系的分類，基於其物理特質。,The major kinds of aquatic environments are stream, lakes, estuaries, and oceans. Stream(河川)，起源自急流(riffles)，進入一些小池塘(pools)。急流

14、氧氣豐富，小池塘累積淤泥和有機質，這些是allochthonous (外來的)物質。進入中下游，情況慢慢轉成autochthonous (自生的)有機物質，最後進入河口地區。整個系統稱為：fluvial systems。 River continuum(河流連續)concept； down stream drift is balanced by the active movement of animals upstream.,33,水域生態體系,湖泊(Lakes)：form in any kind of depression. Littoral 區(Fig.8-42 香蒲)和 limnetic

15、 區，以及benthic(底棲) 區 Estuaries (河口區)：淡鹹水混合區 Ocean(海洋)：littoral(岸)區、neritic(陸棚) 區(100m-200m深)、oceanic 區。垂直分層有photic(有光) 區和 aphotic(無光) 區。 Atoll (珊瑚環礁),34,Suggested readings,Barber, R. T. and E. P. Chavez (1983) Biological consequences of El Nino. Science 222:1203-1210. Jeffree, E. P. and C. E. Jeffree (1994) Temperature and biogeographic