1、第二章第二章 植物区系空间分异与环境演变植物区系空间分异与环境演变第一节 植物区系基本概念第二节 分布区与分布区的形成第三节 植物区系分析第四节 人为活动与植物分布 植物区系（植物区系（flora)flora)是指是指某一地区某一地区，或某一时期、，或某一时期、某一分类群、某类植被等所有植物种类的总称。某一分类群、某类植被等所有植物种类的总称。第一节 植物区系基本概念中国植物区系中国植物区系第三纪植物区系（大化石、孢粉分析）第三纪植物区系（大化石、孢粉分析）蕨类植物区系蕨类植物区系森林植物区系森林植物区系生态学和生物地理学许多基本问题生态学和生物地理学许多基本问题生物多样性和生物多样性和遗传资
2、源遗传资源保护保护第二节第二节 分布区与分布区的形成分布区与分布区的形成一、植物分布区的静态特征二、分布区的形成与变化 种的分布区一个物种由若干植物个体组成，它们所占有的全部地域构成该种的分布区u 分布区的结构u 分布区的形状u 分布的范围 属和科的分布区u 分布中心u 间断分布 u 分布范围 一、植物分布区的静态特征铁线莲属长瓣铁线莲组在欧亚大陆的分布分布区的不连续性偃松(Pinus pumila)在东北亚连续分布区连续分布区毛茛(Ranunculus glacialis)的北极高山式间断分布区间断分布区北极-高山式分布西欧-东亚间断式分布南美-北美间断式分布北美-欧亚间断式分布北美-东亚间
3、断式分布间断分布区的类型世界种（广布种）大车前（Plantago major）的分布范围中国特有种的分布银杉杉木水松水杉金钱松几个属的分布中心几个属的分布中心种数最丰富的地区称为该属的分布中心或多样性中心壳斗科三个属的间断分布壳斗科三个属的间断分布1 栎属；2 山毛榉属；3 假山毛榉属科属的分布范围科属的分布范围世界属：千里光属；苔草属；大戟属；茄属；泛热带属：羊蹄甲属；黄檀属；薯蓣属；木槿属；温带属：胡桃属；蔷薇属；槭属；蒿属；小蘖属；世界科：禾本科；莎草科；豆科；菊科；百合科；泛热带科：番荔枝科；棕榈科；芭蕉科；山龙眼科；温带科：胡桃科；蔷薇科；槭树科；小蘖科；二、分布区的形成与变化（一）
4、物种的形成与分布u 异地（域）物种形成u 同地（域）物种形成u 平行物种形成（二）种分布区的扩展（三）环境演变与植物分布区的变化u 气候演变u 地形变化u 板块运动（一）物种的形成与分布异地（域）物种形成异地（域）物种形成发生的条件：一个物种的种群因为地理环境改变（例如造山运动）或种群本身发生改变（例如种群的迁出）而被隔离；隔离的种群会在基因型及或表形上发生趋异，原因为：隔离的种群与原本的种群面临不同的选择压力，或各自发生遗传漂变，又或各自的基因池发生突变。一段时间以后，两个种群会进化出不同的特征。即使地理阻隔后来消失，两个种群之间会变得不能成功交配。这时，这两个拥有不同基因的群落便成为了不同
5、的物种。在非地理隔离状态下，多倍体的出现可以导致新种就形成；干旱处、高寒山地、北极地区和海岸盐环境，有多倍体的物种比例要更高。同地（域）物种形成同地（域）物种形成平行物种形成平行物种形成某种植物分布很广，其中一部分进入新生境发生变化，这些个体与当地其他种群个体之间虽无物理阻障，亦可产生基因流中断，逐渐形成新种。（二）种分布区的扩展借风力传播的果实和种子（二）种分布区的扩展借水力传播的果实和种子（二）种分布区的扩展借人类和动物的活动传播的果实和种子（二）种分布区的扩展靠果实本身的机械力量散播种子椴属一些亲缘种的分布范围（西欧-东亚间断分布）第四纪气候变冷使西伯利亚地区第三纪原有植物灭绝（三）环境
6、变化与植物分布区的变化气候变化毛茛(Ranunculus glacialis)的北极高山式间断分布区冰期时高纬地区原有植物向南迁移，冰期结束后，它们返回原地，形成北极-高山间断分布落叶松在欧亚大陆的分布千岛群岛陆桥：北美-欧亚间断分布更新世避难所：中国华中和西南山地、北美东南和西南部、地中海东部和高加索山红杉、水椰和鹅掌楸属植物的历史和现代分布地理残余种：百山祖冷杉，浙江南部山区资源冷杉，湘桂交界山区元宝山冷杉，广西山区梵净山冷杉，贵州东部造山运动，横断山脉1 亿年前的中生代株罗纪,发生强烈的造山运动,形成了横断山脉,秦岭抬升,古地中海大规模后退,原始的云贵高原形成。许多属的分布中心报春花属、
7、杜鹃花属、龙胆属、紫堇属（三）环境变化与植物分布区的变化地形变化（三）环境变化与植物分布区的变化板块运动大陆漂移说地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块称之为泛大陆或联合古陆中生代开始泛大陆分裂并漂移逐渐达到现在的位置。南半球分布的山龙眼科凤梨的分布:非洲西岸、巴西东部一、植物类群的统计和分析二、植物区系成分分析三、地区间植物区系比较分析 四、世界植物区系区划与区域分异 五、中国植物区系概述 六、岛屿植物区系分析第三节 植物区系分析u 科、属、种数目的统计u 分布多度分析一、植物类群的统计和分析塔里木塔里木盆地盆地准噶尔准噶尔盆地盆地柴达木柴达木盆盆地地河西走河西走廊廊阿拉善高原阿拉善
8、高原所有干旱地所有干旱地区区科数目科数目313220212534属数目属数目535029293664种数目种数目118138807992224面积面积(104 km2)10572.825.611.127241.5属属/科科1.711.561.451.381.441.88种种/属属2.232.762.762.722.563.5西北干旱区水生植物的分类多样性西北干旱区水生植物的分类多样性塔里木盆地塔里木盆地准噶尔盆地准噶尔盆地阿拉善高原阿拉善高原柴达木盆地柴达木盆地中国种子植物特有属在各省分布的多度分布多度:某地区或单位面积内分布的植物种或属数地理成分地理成分：按照现代植物区系成分的地理分布特点、
9、分布区类型以及海拔高度等，分布区内或多或少重合的植物可以联合成一定的植物区系成分，称为地理成分。凡自然分布区大体一致，或现代分布中心相近的所有类群均合并为同一地理成分。世界植物区系的地理成分主要有：北极-高山、泛北极、北温带、大西洋、全热带、旧世界热带、地中海、中亚、中国东北、中国-日本、中国-喜马拉雅和印度-马来西亚等14种地理成分。二、植物区系成分分析：根据植物种的来源，即确定物种的原产地，并将它们连成一个植物区系，称为植物区系的发生成分。（沙冬青属：古南大陆和非洲南部的成分）：根据植物区系内的各个成分在区域内出现的时间序列确定区系的组成。历史成分对于分析区域的地质历史具有重要意义。生态成
10、分：是按植物种的适应生境而定。这类成分对于研究一个植物区系的历史及其所经历的气候变化有极大意义。三、地区间植物区系比较分析中国干旱区植物区系的相似性系数 地 区阿拉善高原塔里木盆地准噶尔盆地柴达木盆地塔里木盆地0.46准噶尔盆地0.430.32柴达木盆地0.550.610.61河西走廊0.350.480.490.51塔里木盆地准噶尔盆地阿拉善高原柴达木盆地u 世界植物分区简介u 世界植物区系的时空演变四、世界植物区系划分与区域分异分类单元：植物区（kingdom）植物亚区植物省（Province）植物小区（district）6个植物区划分标准：特有科、特有属、特有种I.泛北极植物区（全北植物区
11、）II.古热带植物区III.新热带植物区IV.开普植物区V.澳大利亚植物区VI.泛南极植物亚区侏罗纪（1.9亿年前）早白垩纪（1.3亿年前）早第三纪始新世（0.65亿年前）晚第三纪第三纪末与第四纪初距今11000年前世界植物区系的时空演变统一的大陆分裂为南北两块，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；此时有没有被子植物繁生，目前尚无定论。侏罗纪（1.9亿年前）白
12、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。被子植物化石最早见于早白垩世的热带地区。在中白垩世（1.11.0亿年前）的岩层中发现有木兰科、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（1.3亿年前）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
13、又增加一倍左右，并有许多现代属。早第三纪期间南方古陆冈瓦纳继续分裂移动。南温带植物区系广布于南美南部、新西兰、澳大利亚东南部。印度板块向北运动中一度位于非澳之间，可能有一些被子植物通过它进行传播交流。但现代印度植物区系缺乏特有科，更多地近似于东南亚植物区系，被认为是在始新世末与亚洲板块碰撞连结后才由后者移入的。澳大利亚板块在4900万年前与南极板块分离北移，由于新西兰与它早在8000万年前便已分开，两地共同成分较少。南极板块向南方高纬移动，至渐新世时因气候过冷而种子植物在此绝迹。早第三纪始新世（0.65亿年前）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
14、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。在中新世,北非与中亚植物因陆地相接获得交流条件，经过选择与适应的变化逐步形成地中海西亚-中亚植物区系。北方温带落叶阔叶林仍然分布较广，但在更北面更凉湿的地区，北方植物区系获得迅速发展，它以裸子植物中的云杉、冷杉、落叶松等为代表，并夹有一定数量的桦、榛、赤杨等。600万年前南北美间海峡消失，植物得以沟通交流。晚第三纪造山运动剧烈、气候大幅度降温，使第三纪植物区系受到非常深刻的影响，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。中欧和西伯利亚的第三纪植物区系成分在冰期被南部山地和干旱区阻挡，未能南下
15、避难而大部绝灭，所以现代区系种类贫乏。北美亦仅在东南部和西海岸保存部分第三纪植物区系，与东亚遥遥相对构成间断分布。在中美地峡则只能进行过滤式迁移。更新世气候及它引起的生境变化，使各个种的不同种群经受多种自然选择压力，并使它们之间或孤立或接触，从而出现一些新种或变种。冰期和间冰期的交替使海平面上下变动约300m，使白令海峡等植物传播阻障数次消失。此时期中国大陆与台湾岛的植物也有多次交流。第三纪末与第四纪初 最近一次冰期结束，气候回暖，海面上升，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。距今70005000年前气候最为温暖，喜暖植物分布比现代更偏北。其后出现波动
16、式降温，有几次降温幅度很大，引起植物分布的相应变化。人类活动的影响已很重要，特别是对栽培植物和杂草的传播作用更为突出。距今11000年前u 中国植物区系组成及特点u 中国植物区系成分分析u 中国植物区系分区丰富的植物种类起源古老，具有演化系统中的各种类群分布类型多样，地理成分复杂地理分布的区域分异明显又相互渗透特有性程度高中国植物区系的特点：u 热带分布或热带分布为主的科属u 温带或以温带分布为主的科属u 中国特有分布热带分布或热带分布为主的科属158科、1467属、8300种热带分布为主泛热带分布：厚壳桂属、黄檀属、榄仁树属；旧大陆热带分布：肉荳蔻属、血桐属、山姜属；热带亚洲至热带大洋洲分布
17、：桃金娘属、樟属、五桠果属、蒲葵属；热带亚洲至热带美洲分布：木姜子属、柃木属；热带非洲至热带亚洲分布：木棉属、铁籽属、香茅属；热带亚洲分布：青梅属、荔枝属、波罗蜜属。77科、1209属、4600种温带分布北温带分布：柏属、松属、桦属、胡桃属；东亚-北美分布：鹅掌楸属、肥皂荚属、八角属；东亚分布：枫杨属、枇杷属、油杉属；地中海西亚-中亚分布：沙拐枣属、假木贼属旧大陆温带分布：石竹属、糙苏属、百里香属、芨芨草属；温带亚洲分布：锦鸡儿属、杏属；中亚分布：沙冬青属、沙蓬属。温带或以温带分布为主的科属我国特有属共计196属（严格特有属），占全国属数的6.6%，隶属74科。其中单型属达142个，仅云南分布
18、50多属，并且将近一半又为该省特有，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。从起源上看，我国的特有属中一部分为古老的第三纪古热带植物区系的后裔或残遗，另一些则为第三纪以后发生的进步类型。这些古老的特有属中包括喜树、串果藤、珙桐、杜仲、青钱柳、青檀、独叶草、文冠果等。中国特有分布中国特有木本植物丰富度格局喜树珙桐青钱柳文冠果杜仲银杉岛屿隔离的影响（距离）岛屿面积差异的影响岛屿年龄的影响岛屿生物地理平衡理论岛屿植物区系分析岛屿植物区系分析岛屿隔离的影响（距离）离大陆越远，物种数量越少，水播植物占的比例越大岛屿面积差异
19、的影响岛屿面积越大，物种数量越多岛屿年龄的影响岛屿形成时间越早，隔离时间越长，出现特有科、属、种的比例越高500万-1000万年第三纪中期，大约3000万年种种的的转转换换率率平衡状态下的物种数量平衡状态下的物种数量1 平衡是一种动态平衡，即灭绝不断被新迁入的种所代替；2 大岛屿比小岛屿能维持更多的物种数；3 随岛屿离大陆距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。岛屿生物地理平衡理论岛屿生物地理平衡理论种面积关系岛屿的物种数与面积关系(Arhenius,1921;Gleason,1922)ScAz S种数，A-面积，z、c为常数岛屿平衡理论在保护区设计中的应用1.保护区面积2.保护区廊道 栽培植物
20、生物入侵第四节 人为活动与植物分布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栽培植物的起源中心1.东亚中心(中国-日本中心)：桑果树起源(桃、李、梨、苹果、桑等)，粮食蔬菜(黍、荞麦、大麦、白菜、黄瓜、葱等),其他植物(枣、黄连、桂花、山茶等)；2.东南亚中心(中南半岛-印度尼西亚中心)：香蕉、橙、槟榔、木菠萝、竹类的原产地；3.澳大利亚中心：桉树的原产地，某些棉花、香蕉的原产地；4.印度中心：稻、茄、柠檬、芒果、柚等原产地；5.中亚中心：小麦、豌豆、蚕豆、扁豆，印度大麻、胡桃、胡萝卜、洋葱、葱、甜菜等的原产地；6.近东中心：黑麦、燕麦、大麦、单粒小
21、麦，苜蓿、甜瓜、萝卜，苹果、梨、李、胡桃、杏、葡萄等果树的原产地；7.地中海(沿岸)中心：甜菜、卷心菜、茴香、葡萄等的原产地；大籽亚麻、鹰嘴豆、燕麦、四倍体小麦、石榴、无花果、油橄榄等的原产地；8.非洲中心：某些稻、高梁、咖啡、油棕、枣椰、葫芦、大麦的原产地；9.欧洲-西伯利亚中心：大麦、啤酒花、甘蓝、草莓、野薄荷等的原产地；10.南美中心：马铃薯、花生、番茄、凤梨、可可、烟草、巴西橡胶、金鸡纳等的原产地；11.中美中心：玉米、甘薯、木薯、菜豆、剑麻、陆地棉等的原产地；12.北美中心：向日葵、菊芋，糖槭、栗、柿及山核桃的原产地。栽培植物的世界规模扩散栽培植物的世界规模扩散马铃薯、甘马铃薯、甘薯
22、、玉米薯、玉米木薯、可可木薯、可可巴西橡胶巴西橡胶甘蔗、香蕉甘蔗、香蕉麦、豆麦、豆栽培植物的世界规模扩散栽培植物的世界规模扩散起源于旧大陆：麦类、大豆扩散到 美洲：产量已居世界前列起源于新大陆：马铃薯,甘薯,玉米扩散到旧大陆：成为主要农作物栽培植物野生种系的保护与利用栽培植物分为三类：栽培植物分为三类：古老的栽培植物，如稻、高梁古老的栽培植物，如稻、高梁较晚出现的栽培植物，如燕麦、油菜较晚出现的栽培植物，如燕麦、油菜近百年来育种而选育的新品种近百年来育种而选育的新品种作物种质资源的多样性作物种质资源的多样性孟山都眼中的世界生态的警示：外来物种入侵 外来物种外来物种入侵物种：入侵物种：生物从外地
23、自然传入或人为引种后生物从外地自然传入或人为引种后成为野生状态，并对本地生态系统造成一定危成为野生状态，并对本地生态系统造成一定危害的现象，我们把它称之为外来物种的入侵。害的现象，我们把它称之为外来物种的入侵。水葫芦水葫芦薇甘菊薇甘菊紫茎泽兰紫茎泽兰豚草豚草空心莲子草空心莲子草大米草大米草美国白蛾美国白蛾福寿螺福寿螺美洲斑潜蝇美洲斑潜蝇松材线虫松材线虫棉红铃虫棉红铃虫螯虾螯虾 水葫芦（凤眼莲）美国白蛾成虫产下一片卵美国白蛾成虫产下一片卵 美国白蛾的幼虫已经将树叶吃掉一半美国白蛾的幼虫已经将树叶吃掉一半成群美国白蛾幼虫蚕食树叶成群美国白蛾幼虫蚕食树叶 大米草繁殖力极强，且根系发达，大米草繁殖力极
24、强，且根系发达，可深入地下近两米。可深入地下近两米。原本充满生机的滩涂，如今生物几近原本充满生机的滩涂，如今生物几近绝迹，只有一些小蟹还在苟延残喘。绝迹，只有一些小蟹还在苟延残喘。1997年，宁德漳湾镇的海滩上还没有一棵大年，宁德漳湾镇的海滩上还没有一棵大米草，可如今由于大米草的侵袭，这里的水产养米草，可如今由于大米草的侵袭，这里的水产养殖网箱成了摆设。面对这片刚殖网箱成了摆设。面对这片刚“剿灭剿灭”过的海滩，过的海滩，镇领导愁眉不展：镇领导愁眉不展：“怎么这么快又长出来？怎么这么快又长出来？”宁德地区的海边，成片成片齐肩高的美宁德地区的海边，成片成片齐肩高的美国大米草茫茫无边。一些渔民无可奈何，只国大米草茫茫无边。一些渔民无可奈何，只得背井离乡，到别处谋生。得背井离乡，到别处谋生。植株茎呈紫色，上有细细植株茎呈紫色，上有细细绒毛，散发淡淡的腥味绒毛，散发淡淡的腥味 可怕的绿，紫茎泽兰属菊科，可怕的绿，紫茎泽兰属菊科，泽兰属泽兰属 漫山遍野的紫茎泽兰漫山遍野的紫茎泽兰扎根墙缝，茁壮成长扎根墙缝，茁壮成长 天然草场被紫茎泽兰入侵天然草场被紫茎泽兰入侵 一株被紫茎泽兰绞杀枯死的本地植物一株被紫茎泽兰绞杀枯死的本地植物 致富之路上的生态成本致富之路上的生态成本 宣传能否落实成行动？宣传能否落实成行动？食人鲳食人鲳
