植物地理学：4-1 植物区系空间分异与环境演变

1、第二章 植物区系空间分异与环境演变讲授：郑琰明 博士第二节 植物分布区与分布区的形成第一节 植物区系基本概念第三节 植物区系分析第四节 人为活动与植物分布一、植物区系基本概念二、植物区系研究意义 植物区系(flora)就是指某一地区，或者某一时期、某一分类群、某类植被等所有植物种类的总称。世界植物区系二、植物区系的研究意义植物与环境相互关系现代植物区系地理历史植物地理学植物区系与前沿问题一、植物分布区的静态特征二、植物分布区的形成与变化一个种系或任何分类单位（种、属、科等）在地表分布的区域。植物分布区描绘植物分布区的方法将种的分布地点标绘在地图上，并用直线连接所有最相近的两分布点，从而形成连接

2、各个点的“树”。“树”表示各分布点之间的最小距离。点图法轮廓法分布区制图涂斑法邻近距离平均法将某植物分类群已知的分布地点用圈或其他符号填绘在一定比例尺的空白地图上。能够直观地表示植物分布的特点。该法便于比较分析。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。 用实线将植物分布的最外围各个点联结起来，绘出分布区轮廓，推测部分用虚线表示。点图法苋属的澳洲分布区 (Amaranthusspecies) 苋属(Amaranthus)植物是一类分布广泛的草本植物，包含了大约70个种，常统称为野苋菜。其普遍特征是花序和叶子会呈现出不同程度的紫红色到金色。该属有一

3、些种被认为是有危害的杂草，而另一些则是世界各地广泛食用的叶菜，粮食或是观赏植物。偃松(Pinus pumila)分布区(轮廓法)壳斗科3个属分布区1 栎属 2 山毛榉属 3 假山毛榉属(图斑法)拟单性木兰属的分布区图(邻近距离平均法)静态特征种分布区分布区结构分布区形状分布区范围属和科分布区分布中心间断分布分布范围种分布区: 一个物种由若干个植物组成，它们所占有的全部地域。欧刺柏的北美分布区 欧刺柏（Juniperus communis）是一种小灌木，是柏科刺柏属的植物。分布于原产欧洲、北非、北美以及中国大陆的南京、上海、青岛、杭州等地。（一）分布区的结构植物种的个体不能布满该种分布区的所有空

4、间，它们仅有选择的分布在适宜的生境。分布区内，生境的变化，使种的分布表现出空间的不连续性。分布空间的断裂，使一个种形成若干种群（生物进化的最小单位）。有人认为植物有效杂交的范围仅在以平方米为单位的空间内。如果，一种植物分布的生活环境有很大差异时，各种群还会分化出若干生态型。如：气候生态型，土壤生态型。通常，种的分布区可分为两部分，一部分具有该种最适宜的生长发育条件，另一部分则不然。因此，种的分布区反映了该种的实际生态幅，但常处于动态变化中。（一）分布区的结构2 间断分布区1 连续分布区 区内该种植物重复出现在适宜它生存的生境，各部分之间没有被不可逾越的障碍隔断而失去交流繁殖体的可能性。有些种的

5、连续分布区周围有岛状生长地点，但通常距离主分布区不远，表明彼此存在着密切联系。 分布区分裂为相距遥远的两部分或更多部分，中间被高山、海洋、不适宜气候或土壤等阻碍隔开，各部分的种群间失去基因交流的机会。（二）分布区的形状偃松(Pinus pumila)的连续分布区毛茛 (Ranunculus glacialis) 的北极高山式间断分布区西欧-东亚型间断分布 铃兰，是百合科铃兰属中的唯一种，原产北半球温带，分布遍及欧、亚及北美洲，特别是较高纬度地区，中国的东北、华北地区海拔8502500处均有野生分布。化石记录的翠柏东亚北美间断分布 高纬度地区 许多植物种的分布区呈东西向展布的长条形。（连续分布）

6、 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。 热带地区 南北直径较大 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 。 岛屿状分布 大陆特有、地方特有、局地特有。典型的是岛屿、孤峰。世界种特有种少数种类植物分布遍及世界各地。 多是盐生植物、淡水水生植物，所在地仅为局部适宜的生境，真正占有的总面积不大。非真正遍及世界，据统计占世界陆地面积一半的种仅有二三十种，占1/4的最多不超过200种。分布区仅局限于某一特定的地理区域的植物种类。（三）分布区的范围大车前草世界种大车前（Plantago major）的分布 1 银杉，2 杉木和台湾杉木，3 水

7、松，4 水杉，5 金钱松中国特有种的分布属分布区科分布区（种+种+种)的分布区单型属1/3属是亲缘关系相近的种的联合。是科内各属分布区的总括。各科和属形成历史久远，其中种间生态特征常有明显差别，所以分布类型多样且原因复杂。属和科的分布区结构1 分布中心多种属的分布区内出现若干种集中分布现象，其中种数最丰富的地区称为该属的分布中心或多样性中心。分布中心一般为一个，也有可能超过两个。表3-1 从西班牙南部到日本间一些属的种数变化2 间断分布呈连续分布的科属大多分布范围较小，种类不丰富。种属间断分布最为常见，并不乏远距离间断。 北温带间断分布 热带间断分布 南温带间断分布 南北温带间断分布壳斗科三个

8、属的间断分布1 栎属 2 山毛榉属 3 假山毛榉属3.1 属的分布范围世界属地方特有属千里光属苔草属大戟属茄属亚世界属仅缺失于某大洲，共计130属，占1%.有花植物占有花植物总数的80%泛热带分布，约250属。其他属温带分布，约165属。限于一个洲分布: 亚洲370属；美洲350属；非洲110属；澳洲60属。 3.2 科的分布范围世界分布科特有科次级广泛分布科泛热带分布 番荔枝科、棕榈科、芭蕉科等。南半球分布 山龙眼科、帚灯草科等。北半球分布 悬铃木科、金缕梅科、桦木科、 槭树科、柽柳科等。被 子 植 物 具有远距离间断分布特征。禾本科、莎草科、菊科、石竹科、豆科、唇形科、藜科、百合科、眼子菜

9、科等。美洲72个；亚洲52个；非洲48个；大洋洲36个。 具有不同的分布中心。千里光属：（学名：Senecio）是菊科下的一个属，为草本、亚灌木或灌木植物。该属共有1200种以上，分布于全世界。 苔草属(Carex) 是莎草科中的一个属，至今已知的共有约2000个种。大多数这些植物生活在寒带或者温带地区。 大戟属是大戟科植物的一个属，约有2160多个种，比较常见的有一品红、灯台草等。大戟属植物是现时地球上其中一种生长范围极广的植物种属，主要在非洲及美洲的热带及亚热带地区生长，但在温带亦有发现。 茄属（Solanum），约2000余种，分布于全世界热带及亚热带，少数达到温带地区，主要产南美洲的热

10、带。(一) 物种的形成与分布(二) 种分布区的扩展(三) 环境演变与植物分布区的变化(四) 分布区特征与植物系统发育1 异地物种形成2 同地物种形成3 平行物种形成1 异地物种形成(allopatric speciation) 异地种形成一般是由原分布区连续的祖先种，因地理或其他因素而被分隔为若干相互隔离的种群，这种地理隔离所导致的生殖隔离可能会出现两种结果：（1）种的间断分布（2）属的间断分布 如果两个种群在新种形成前（获得生殖隔离之前），其地理分布区完全隔开、互不重叠，那么这种情况下的种形成就是异地种形成。成对种：异地分化的亲缘很近的两个种。二叶舞鹤草加拿大舞鹤草欧 亚 北 美东 亚 鹅

11、掌 楸北 美 鹅 掌 楸地理替代种 一个属内亲缘亲近的若干个种，特征相似而具有各自独立的分布区，在空间上依次排开。 如亲缘较近的油松、巴山松、高山松和云南松，各分布在华北、大巴山区、横断山脉北部和南部。2 同地物种形成(Sympatric speciation) 同一物种在相同的环境下生存繁衍，但是由于行为改变或基因突变等原因而演化为不同的物种。豪勋爵岛上的荷威椰子(Howea palm) 同地物种形成作为一种不需要地理隔离的成种模式，曾经被视作一种极为罕见的成种模式，对现代生物界的影响极小。不过，最近研究发现在某些地区，同地物种形成相当普遍。在澳大利亚一个亚热带太平洋小岛豪勋爵岛(Lord

12、Howe Island)上，研究者分析了一些濒危植物的基因、生态学信息，发现存在11种由同地物种形成作用产生的物种。研究结果还显示，这个小岛上1/5的物种都应是同地物种形成作用的结果。 3 平行物种形成 两个正经历种化中的族群虽然分处两个地域，但是各有一边相邻；从一边最极端到另一极端之间的两个族群都产生些许差异，而彼此相邻的两族群之间仍能互相杂交繁殖；不过，在各族群两边最极端的族群已经发生太大差异而形成不同的种类。 分布区的扩展范围受散布种子的能力和扩展持续时间的影响很大。果实成熟风力搬运流水漂送动物传播 植物分布区的扩展受到许多条件的限制。旧分布区阻障新分布区外传克服豌 豆凤仙花种子 一些植

13、物还具备自动播种的特殊装置，有一种名为“喷瓜”的植物，它会结出带有毛刺的其貌不扬的小瓜，当瓜成熟时，只要稍有触动，它便会脱落，并在瞬间从顶端将瓜内的种子喷射出去，射程可达6m。 野茼蒿(GynuracrepidioidesBenth),菊科一年生草本, 茎叶可作蔬菜，也可作绿肥。据说，当年冯白驹将军统率的琼崖纵队在五指山区坚持革命斗争23年红旗不倒，靠的就是这种野菜充饥，又名“革命菜”。蒲公英白花鬼针草狼尾巴草狼尾巴草苍 耳 各个植物种的“生存”期长短不会一样，一般可能达数十万年以上，而少数（如水杉）要长寿得多。植物科的历史至少应以数千万年计算。在如此久远时间内，它们不可避免地要经历环境的不同程度变化，从而改变自身的分布状态。1 气候演变2 地形变化3 板块运动1 气候演变气候变迁对植物种分布区的影响是最重要的。短时间尺度内的气候波动会使分布区呈现摆动趋势，不过很少造成严重变形。第四纪数万年至百万年的气候变迁对许多植物分布区影响极为重要。1