植物地理学:研究生物圈中各种植物和植被的地理分布规律、生物圈各结构单元(各地区)的植物种类组成、植被特征及其与自然环境之间相互关系的科学。
引言 生物圈
1. 生物圈:地球上所有生物及其生活领域的总和.是自然环境的有机部分.
2. 生物膜:地表上下100m的区域,生物繁衍最集中的范围.
3. 植物有机体占生命有机体的99%。
第一章 植物的基本类群
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. 生物特征:新陈代谢、生长繁殖、遗传变异进化、应激性 植物繁殖的三种方式:营养繁殖、无性生殖、有性生殖 植物的分类单位:界、门、纲、目、科、属、种 植物的分类原则:自然分类法(林奈) 植物界六大类群:藻类植物、菌类植物、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物 种:具有一定形态和生理特征,局限在一定区域的生物类群。 种群:植物种内的个体常分成若干群,每个群成片地分布在某个地段内各群在在空间上互有间
断即为种群。
8. 世代交替:在植物的生活史中,有性世代和无性世代交替的现象。
9.
10.
第二章 植物的生活和环境
生态:生物及其环境之间的形式或者总体
生物与环境的关系:适应、塑造、改造
一、环境与生态因子
1. 环境:指某一特定主体周围一切事物及现象的总和,包括空间及直接或间接影响该生物体或生
物群体生存的各种因素。
2. 生态因子 (ecological factors):环境中对植物生命活动(生长、发育、生殖、行为和分布)有
直接或间接影响的环境因子。
3. 生态因子分类(简述)
4. 环境胁迫:当环境中某种生存条件出现异常变化,便会抑制植物生命活动或威胁植物生存,这种
现象成为环境胁迫。
5. 干扰:动物啃食、寄生、风、火、土壤侵蚀等部分或全部地破坏植物的现象,称为干扰。
6. 限制因子:任何一种生态因子只要接近或超过植物所能忍受的最低限度,就成为这种植物的限制
因子。
二、生态因子的作用(简述)
①综合作用: 1)不可替代性 2)互相作用(各生态因子彼此联系、相互影响)
②主导因子作用:所有因子不变,某一因子的变化引起生态关系变化,影响植物的生长、发育。
1) 最低量定律:不可缺少的有效养分中,数量上接近临界最低的一个,限制着植物的产量;
2) 限制因子作用:在某一程度上起主导作用,不同时空条件下,限制因子不同,会变化;
3) 生态因子三基点:最高点、最低点、最适点;
③补偿性作用:在一定条件下,生态因子起到一定的补偿作用。
④阶段性作用:生态因子对植物不同阶段的作用不同
⑤直接作用和间接作用:任意生态因子直接和间接影响植物生长。
三、 植物对生态环境的适应(考点)
1、 适应:植物生活在变化的环境中,它的形态、结构、生理特征反映出的所发生的变异,使其能
够充分利用有利条件,增强抵御不利条件的能力。
1) 适应是自然选择的结果; 2)适应与不适应是相对的; 3)适应的结果——产生进化。
进
趋同适应:来自不同地方的植物在同一环境下生存下来的变异
化 趋异适应:来自同一个地方的植物在不同环境中生存进化
适 弹性(可逆) 【如驯化:在环境定向压力下植物发生的生态幅变化】 需求性
应 塑性(不可逆,基因已被改变)
2、 适应 忍耐力(耐性范围)
能力 需求性
3、 生态类群(型):同一生境下,对某一生态因子而言,不同种群的习性
一样、适应相同的植物组合。 4、 生态型:长期受不同环境因素影响,植物在生态适应的过程中,发生群体间的变异与分化,形
成生态学上互有差异的个体群,并在遗传性上被固定下来,这种种内不同种群称为生态型。
5、 生态差型:同种内不同生态型的适应特征呈连续变化的现象。
第二节 光照条件
【光对植物的影响:光强、光质、光周期】
一、光强
1.光强与光合作用
*①光补偿点:光合速率和呼吸速率相等的光照强度
*②光饱和点:光合速率停止时,达到最大值的光强
③光合能力:最大的净光合作用速率
*④光呼吸:随光强的增大,生理作用改变
⑤ 光能利用率:植物光合作用所积累的有机物所含的能量,占照射在单位地面上的太阳光能量的比率,称为植物整株的光能利用率。
2.植物对光强的适应类群
3.水体中光的生态作用
光补偿深度:光合作用减弱到与呼吸消耗量平衡时的水深。【水体中光合植物垂直分布的下限】
二、光质
1. 植物体所含色素
1) 叶绿素a:吸收红光;
2) 叶绿素b:吸收紫光;
3) 叶黄素、胡萝卜素吸收蓝紫光
2. 可见光的生态作用:
1) 红光有利于碳水化合物的合成,蓝光有利于蛋白质、有机质的合成,
2) 蓝紫光和青光抑制植物的伸长生长,造成植物的矮化,还能引起植物向光性,并能促使花
青素的形成。
3. 其他光的生态影响
【植物叶片含有大量的花青素、苯酚和类黄酮等物质。】
1) 紫外光对植物的影响:损伤植物DNA、抑制植物的光合作用、改变植物生长型、减缓植物生长、降低根茎比、叶片变小变厚
等。尤以UV-B(0.28~0.32um)辐射的破坏严重。
2) 红外光对植物的影响:促进植物茎的伸长生长,有利于种子或孢子萌发,提高植物体的温度。
3) 漫射长波光促进碳水化合物的合成,促进枝叶徒长。
三、光周期
1. 光周期现象:植物长期生活在具有一定光照长短变化格局的环境中,借助自然选择和进化,形
成了各类植物所特有的对日照长短变化的反应方式(生长、花开、落叶、休眠等方面)。
2.
第三节 水分条件
一、陆生植物的水分平衡
(一)水分与生命活动
未晒的种子大部分为自由水,细胞质成溶胶状态;晒干后的种子只剩束缚水,细胞质成凝胶状态。
(二)植物吸水与失水的内外条件
1.植物吸水的2种方式:未形成液泡的额细胞,靠吸胀作用吸水,液泡形成后,靠渗透作用吸水
吸水能力:干燥种子的吸水能力达到100巴。
2.水势:指的是1 mol水分子的自由能,纯水的水势为零。水总是从水势高处移向水势低处。
土壤水势一般为-15巴,植物的吸水临界值也是-15巴。
①植物细胞水势(ψc)=渗透势(ψπ)+基质势(ψm)+压力势(ψp)
②吸水动力=土壤水势(ψs)-植物细胞水势(ψc)
渗透势:又称溶质势,是由于细胞液水分子的吸引力形成的,以负值表示。细胞液浓度越高.吸引水分子的能力越强,水分子自由能越小,渗透势越低(负值越大),水往外渗透能力越低,细胞吸水力越强。
基质势是细胞内胶体物质的氢键水合作用和毛细管表面张力作用对目由水的吸引听引起的,以负值表示。基质势越低(负值越大),细胞吸水力越强。
压力势是指细胞原生质吸水膨胀时.受到的细胞壁反弹压力,以正值表示。压力势越低(正值越小),植物吸水力越弱。
干旱: ①物理性干旱:土壤含水量越低,ψs越低,土壤有效水越少,植物吸水越困难,从而不能满足植物生长需要; (考点)②生理性干旱:含盐量增加,土壤溶液渗透势降低或植物的其他生理原因不能充分有效
地吸收土壤的水分,甚至脱水,产生跟物理性干旱相似的过程。
3. 蒸腾:植物体内水分以气体状态从气孔向大气蒸发散失的过程。
1) 蒸腾作用(蒸腾):植物体内水分以气体状态从气孔向大气蒸发散失的过程。
-1-22) 蒸腾速率:指的是单位叶面积单位时间蒸腾失水的重量(g·h·m)。
3)
4) 蒸腾量:
5) 1g干物质所需的水分。 6) 蒸腾效率:植物体每消耗1kg水所形成的干物质重量。
7)
8) 陡度:细胞与细胞间的水分差别
【滴水叶尖:热带雨林植物有部分以液态失水】
二、陆生植物对水分条件的适应和生态类群
(一)变水植物:植物体内含水量可多可少,完全受外界影响。【耐旱植物】
(二)定水植物(恒水植物):植物体内维持一定水分,本身有能力调节水分。
1. 旱生植物:外界条件很干,却能继续生存,以充分吸水、减少水分散失、大量储存水来保持体内定量水分。
(四类:肉质旱生植物、硬叶旱生植物、软叶旱生植物、小叶和无叶旱生植物)
适应干旱的途径:①减少水分丢失;②提高水分吸收和储存能力
2. 湿生植物:外界水分充足才能生存,典型的湿生植物水分减少1%就出现萎蔫。
(两类:阴生湿生植物、阳生湿生植物)
特点:①②细胞间隙大、通气组织发达③根系不发达
3. 中生植物:介于湿生植物和旱生植物之间,要在适中水分条件下生存。
(三)划分水分生态类群的方法
1.(考点)生态序列法(环境梯度法):沿着某一个或几个生态因子的梯度变化,植物的生长与繁
殖适应也发生相应的连续变化,据此来划分植物的生态类群。P123
2. 形态结构分析法:根据植物形态特征特别是枝叶可以把植物分成不同的生态类群。
3.生理特征分析法:根据植物体内含水量的变化、枝叶失水速度和耐脱水能力等生理指标划分植物的生态类群。
三、水生植物
(一)生态特征
①光照弱,含氧量很低,CO2浓度很高(是陆地上的100倍);
②水的密度比大气的大,使得扩散交换慢;
③温度变化平缓;
④含盐量高;
(二)水生有花植物
1.特征:①通气组织发达;
②机械组织不发达甚至退化
③叶片薄或常常呈带状或丝状
④大量的是营养繁殖
2. 分类:沉水植物、浮水植物、挺水植物(沼生植物)
第四节 温度条件
一、植物生命活动与温度条件
(一)温度对植物生理过程的生态作用
1.温度系数(Q10):温度每升高10℃,生理化学发生变化的倍数。
2. 吸水
3. 光合作用
4. 呼吸作用
温度范围-10 ~50℃ 最适温度 30~40℃
5. 热补偿点:净光合为零时(CO2收支平衡)的温度,包括光合最高温度和光合最低温度。 ①C4随②七月份的温度决定了C4植物的分布
(二)温度和植物的生长发育
【植物的生长发育的最低温度:热作 18℃ ,温作 10℃】
春化:某些植物在某一发育阶段需要低温刺激才能从生长转到发育,这种过程称为春化。
(三)需热量
1. 积温(常用来表示植物需热量):日平均温度和天数的乘积,也称>0℃积温。
活动积温:Q=xy
有效积温:K=(X-X0)y X0:下限
生物学零度:植物生长的最低温度。(不同植物的生物学零度不同)
温带地区木本植物:5℃;亚热带地区植物(水稻):10℃;
亚热带地区喜热植物:15℃;热带地区植物:18℃
2. 积温的局限性
①积温不能表示温度在时间分布上的不同
②其他因素影响
③温度的极值及其持续时间
二、适应极端温度的生态类群
(一)1.低温胁迫对植物体的影响
冻害:0℃以下的低温,使植物细胞结冰受害的现象。
冷害(寒害):0℃以上的低温,对热带植物造成危害,甚至死亡的现象。
冻裂:气温突然降低,树干内外温度不同,收缩不同,导致树皮破裂的现象。
冻拔:在黏重而潮湿土壤上,冻融交替,造成树苗根系上升出土的现象。
①呼吸>光合 ②蒸腾>呼吸 ③降低吸水能力
2.植物对低温的适应
①植物避寒:(形态上)紧贴地面,维持一定温度、湿度,呈垫状,有绒毛、木栓层
②植物耐寒:(生理上)提高原生质溶度:(a.降低渗透势,加强吸水,防脱水b.降低冰点c.促进休眠)
【抗寒锻炼】植物的抗寒性随秋季气温的逐渐降低而逐渐增强的现象。
(二) 1.高温胁迫对植物体的影响
①呼吸>光合 ②水分不平衡 ③蛋白质凝固,导致酶活性降低 ④灼伤植物
2. 植物对高温的适应
①形态上:a.叶子革质,反射光 b.植物体显白色
c.植物叶子侧向来躲避阳光直射 d.植物体有木栓层,来隔温
②生理上:a提高原生质溶度(抗凝结力、促进休眠、增加吸水力)
b增加增腾量——植物降温 c反射红外线
【物候:植物长期生活于一定季节性变温条件下,随着温度变化,植物的发芽、生根、长苗、现蕾、开花、结果等,都与季节的变化相适应的现象】
第五节 营养条件(P141)
二氧化碳的生态作用与植物适应
第六节 生物条件(重点)
一、动物对植物的生态作用:啃食、传粉、散播
二、植物与植物之间的生态作用
1. 命的现象。寄生关系可分为全寄生和半寄生。 ②共生:植物之间双方互利的营养关系。共生关系可分为根瘤(高等植物与根瘤菌/放线菌共生)、
叶瘤(高等植物与杆菌共生)和菌根(高等植物与固氮蓝藻/真菌共生)
2.机械关系:①附生植物:全株着生在支柱植物地上器官表面,相互无营养关系。
②藤本植物:扎根土壤,茎不自立,通过攀援或缠绕支柱植物生长
③绞杀植物:附生在支柱植物上,长出气生根后,气生根紧紧包围树干并向下扩展,
深入地下成为正常根系。
3.化学性关系(他感作用):①化学促进作用②化学抑制关系③化学致杀作用
【他感作(异株相克):植物之间通过挥发性分泌物互相产生影响(促进、抑制、致杀)的作用。】
4. 竞争关系:通过竞争光、热、水、营养等,所形成的一方有利,一方有害的关系。
① 生态位:自然生态系统中一个种群的时间、空间位置、及其与其他相关种群之间的机能关系。 ② 高斯原理:
a如果两个种在同一稳定群落中占据相同生态位,那有一个种间接被消灭;
b如果两个种在同一稳定群落中生态位要求不同,就可能在较长的种群平衡中共存;
c如果多个种在同一个群落中生态位不一样,这些种是相互补充,而不是直接竞争,就有可能在稳定的群落中共存。
③ 竞争排斥(考点
)
第七节 地形条件(略)
第八节 风、火(P154-158 一般了解)
一、风
生态作用:1.风媒:传粉,种子、果实的传播
2.植物矮化(在强风作用下)
3.旗(畸)状树(长期单向风作用形成)
4.风拔、风折(10m/s以上的风速)
5. 促进植物蒸腾,使植物生理性干旱
二、火(地下火、地表火、树冠火)
热带稀树草原在不断火烧的状况下生长。
作用:1.影响矿物质的循环,提高土壤Ph
2.疏松土壤,有利于通气耐火的物种
第九节 植物生活性和适应策略
一、生活型:根据植物的形态结构与综合适应特征来划分植物类群,成为生活型,以反映环境中
各种生态因子的综合作用。
【更新芽是对环境最敏感、最娇嫩和至关重要的部分,它对不利环境条件(如干旱、严寒)的防御能力和防御特征可以作为植物适应环境特征的主要标志】
(一)Raunkiaer生活型(休眠型)
Raunkiaer根据更新芽在不良季节的着生位置,划分出
① 高位芽植物(P)【距地面25cm以上】——热湿气候
② 地上芽植物(Ch)【土表以上25cm以下】——极寒气候
③ 地面芽植物(H)【近地面土层】——较长严寒季节
④ 隐芽植物(Cr)【较深土层】——冷湿气候
⑤ 一年生植物(T)——干旱气候
(二)生活谱型(生活型形成):是指某一地区的生活型组成。反映该地区的气候、历史演变和人为干扰。
地面芽——北极地区、高山温带地区
一年生植物——干旱沙漠地区
高位芽——热带地区
(三)生长型系统:以植物营养器官的多方面形态生长特征来划分植物生活型。
Whittaker生长型系统(茎的形态生长特征):
① 乔木、②藤本、③灌木、④亚灌木或矮灌木、⑤附生、⑥草本、⑦叶状体
二、植物生活史与适应策略
(一)生活史类型(Crawley M J)
①一年生植物:生殖期早,生长季短,产籽量大,种子休眠
②多年生植物:多次繁殖,通过根茎扩展营养空间
③乔木和乔木状植物:光源充足,有机合成率高,生命期长,生殖力强。
(二)生殖策略
① r –选择:植物的生命短促、发育迅速、个体小、竞争力弱、生殖早、种子多,如一年生杂草; ② k–选择:植物的寿命较长、发育缓慢、个体大、竞争力强、生殖晚、多次繁殖,如多年生树木。
(三)综合适应生境的策略
①竞争型:低胁迫、低干扰,采取k生殖策略;
②杂草型:低胁迫、高干扰,采取r生殖策略;
③耐胁迫性:高胁迫、低干扰,介于r与k策略之间。
第三章 植物区系空间分异与环境演变
【植物区系】是某一地区,或者某一地质存在时期所有的植物种类的总称。
第一节 植物分布区
一、植物分布区的静态特征
(一)种的分布区
1、分布区的结构
种群:在一定的空间同一个种的个体总和,它们通过种内关系组成一个统一的有机体。(个体之间能够进行基因交流)
2、分布区的形状
连续分布:存在基因交流的机会,但空间不连续。 间断分布:不同种群间不存在基因交流的机会
间断分布类型:北极-高山式间断分布、西欧东亚型间断分布
3、分布的范围
世界分布:杂草:大车前、龙葵、芦苇
(二)属和科的分布区
[同在一属之内彼此很相近的种,或者具有不重合的分布区,或虽有局部重合而其内部结构互有差别(即各自适应不同的生境)]
1、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。
2、间断分布
属间断分布,种不一定间断分布; 种间断分布,属一定间断分布。
3、分布范围
世界属:千里光、苔草、茄属、大戟属
世界科:禾本科、莎草科、大菊科
二、植物分布区的形成与变化
(一)物种的形成与分布
1、异地物种形成:由于不可抗拒的外界原因,原有分布区分割成数块,因距离遥远,花粉和种子无法传送,导致生殖隔离,形成新种及其相应的分布区的过程。
2、同地物种形成:(基因交流中断)细胞内染色体分裂失常,致使新一代个体细胞染色体数目增加一倍,使具有两组染色体的个体不能与同种四组染色体的个体(多倍体)正常杂交,出现生殖隔离,转化为新种的过程。
3、平行物种形成:分布很广的植物,其中一部分进入新环境,与当地其它种群间无物理障碍,但也缺乏基因交流,逐渐形成新种的过程。
(二)种的分布区的扩展
1、三个步骤:散布、定居、繁殖
2、阻限:阻碍分布区扩展的因素。
①非生物:高山、大洋、大面积沙漠、盐碱地
②生物:大片森林 (三)环境变化与分布区的变化
1、地理替代:属于同一祖先的种群,由于古地理环境变迁分成了若干地理隔离的种群,它们在以后的进化过程中失去了基因交流的机会,加上各处生态条件差异引起自然选择效果不同,彼此之间区别扩大为不同的近缘种或亚种。这种现象称为地理替代,相应的种称为地理替代种(vicarious)。
2、气候变化
(1)冰期-间冰期气候波动:冰期时高纬度和中纬度高山首先变冷,原有植物向南方和低处迁移,南北两地植物在中间平原汇聚混合,间冰期返回原地形成间断分布;
(2)冰期导致的海平面下降:陆地相连或中间形成陆桥,成为植物迁移通道,间冰期海面回升形成间断分布;
(3)长尺度气候变化致使古植被地理分布萎缩,物种灭绝、残留或变种。
(4)气候变化导致平地植物种类发生很大变化
【北极-高山间断分布是如何形成的?】
北极-高山间断分布是指如毛茛除在被基本分布之外,还出现于欧洲大陆中纬度山区,两地中间间隔数千公里,现代直接传播交流的可能性不存在的植物分布。其形成过程:冰期时高纬度和中纬度高山首先变冷,原有植物一代一代向南方和低处迁移,最后,南北两地植物在中间平原汇聚混合。冰期结束后,气候回暖,两地的植物转向后方退缩,返回原地时因两地植物已混杂,便形成北极-高山间断分布。
3、地形变化:【白令海峡两侧,鹅掌楸属——第三纪以来,六次升降】
(1)山体阻隔作用——避难地(残留中心)或间断
(2)山地生态条件多样化——加剧趋异分化,新种、变种出现并分布密集,构成属的分布中心
(3)山地特有种较集中 (4)山体间替代分布比较普遍
4、板块运动:(凤梨科[非洲西岸-巴西东部]、假山毛榉科、山龙眼科、银桦[南半球-北半球]) 大陆分合:不同大陆植物类群可以相似;海洋造成的科属间断分布;地理隔离时间较长的孤立大陆植物种属的特有性。
5、跳跃式传播:夏威夷距离北美3900km,25个分类单位属于两地间断分布,试用踏脚石(鸟踏石)作用说明:更新世冰期海面下降,大洋岛出露增多,借风力、水流和鸟类传播的植物可以借助这些踏脚石从大陆到达远洋海岛。
6、人类活动: (南洋杉、水杉、银杏、龙舌兰)
杂交——新种(适应能力更强,传播更快更远)
栽培引种——长距离传播 无意携带——长距离传播
第二节 植物区系分析
一、植物区系成分
1、地理成分
自然分布区大体一致,或者现代分布中心相近,所有的类群合并成为一种地理成分。如:热带地理成分、环北极地理成分„„
2、发生成分:根据物种起源地划分
3、历史成分:根据物种在某区域出现的时间划分
4、迁移成分:根据迁移路线划分(岛屿特有)
5、生态成分:根据动物的适应生境能力而定(特殊生态环境下生存的)
二、地区间植物区系比较分析
以属为单位进行比较
【题】例如:武夷山有698属,其中世界属58个,九龙山有583属,世界属45个,共有属476个,根据不同计算方法,可获得不同的相似系数:
三、世界植物区系划分与区域分异
(一)世界植物分区
被子植物-六区:①泛北极植物区(全北植物区) ②古热带植物区 ③新热带植物区
④开普植物区 ⑤澳大利亚植物区 ⑥泛南极植物区
分类单位:区(科)、省(属)、小区
海洋植物区系(藻类):①北方海洋植物区-褐藻②南方海洋植物区-褐藻③热带海洋植物区-红藻
四、中国植物区系的特征分析
1、种类繁多
2、地理成分丰富
3、古老的孑遗成分
4、特有成分
五、中国植物区系成分分析
1、热带或热带分布为主的科属
① 泛热带分布及其变型: 厚壳桂属、苹婆属
② 旧大陆热带分布及其变型(不包括北美大陆):肉豆蔻属、芭蕉属
③ 热亚-热大洋洲分布及其变型:桃金娘属、樟属
④ 热亚-热美分布:美人蕉、向日葵、辣椒、木薯、龙舌兰、水浮莲
⑤ 热亚-热非分布:木棉属、香茅属
⑥ 热亚分布:龙脑香属、荔枝属、波罗蜜属
2、温带或以温带分布为主的科属
① 北温带分布及其变型:杨、柳、槭、桦、椴、榆、松、柏
② 东亚-北美分布及其变型:鹅掌楸属、莲属、檫属
③ 东亚分布及其变型:a.特有科:银杏科、昆栏树科、杜仲科、珙桐科、钟萼树科、水青树科、大血藤科
b.中喜式:台湾杉、箭竹 c.中日式:日本柳杉、苦竹、
④ 地中海-中亚分布及其变型:梭梭、沙拐枣科、
⑤ 旧大陆温带分布及其变型:百里香、芨芨草
⑥ 亚洲温带分布:杏、线叶菊
⑦ 中亚分布及其变型:兔唇花
3、中国特有分布:喜树、串果藤、珙桐、杜仲、青钱柳、青檀、独叶草、文冠果。
第四章 植物群落
【植被】在一定地区,覆盖地面的植物及群落的总称。
【植物群落】在一定的生境内,有一定种类的植物结合在一起形成有规律的组合,具有一定外貌、结构、植物与植物之间、植物与环境之间构成一定的相互关系。
第一节 植物群落的外貌结构
一、外貌
①生活型:植物适应综合环境的外貌表现——用生活型谱表示
②叶性质:叶型(单叶、复叶)、叶质、叶缘、叶级
③季相:群落随季节的变化而产生的外貌的变化
二、结构
(一)垂直结构(成层现象):不同植物占据不同的空间结构的现象
①光照:a. 森林植被
b.草原
②温度:群落内部的平均气温发生变化
③风:中间风速最大(垂直),边缘风速大(水平)
④水分
(二)水平结构
①均匀性:
②随机性
③蔓延型
(三)※层片P179 层片:是群落的结构单元,具有一定的生活型和一定小环境的种类组合。属于某一生活型的植物,有相当的数量,在群落中占据一定的空间,所形成的特定结构就叫做层片。
(四)季相结构
第二节 种类组成
一、物种的数量和区系成分
(1)最小面积:对一个特定的群落类型能够提供足够的环境空间,或者能够保证展现出该群落类
型的种类组成和结构的真实特征的一定面积。
种的丰富度:种的数量的多少
(2)种的多样性:一个群落里种类的丰富度和个体数量在种间的分配情况。
1.多样性指数:丰富度、均匀度
2.影响种多样性的主要条件:①环境稳定②可利用资源丰富③空间(生境)异质性强
3.种的多样性指标越高:①可利用资源越多②可储存资源越多③抗干扰能力增强(稳定性越高)
二、植物种群特征:
(一)种群数量特征和年龄结构
1.多度Abundance:表示一个种在群落中的个体数量。
>密度是指单位面积上的植物株数
>相对密度(relative density): 样地内某一种的个体数占全部种个体数的百分比。
>密度比(density ratio):某一种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比。
2.盖度 盖度可分为投影盖度和基部盖度,盖度的大小不决定于植株的数目,而是决定于植株的生物学特性,如体形,叶面积等。
>投影盖度:植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,简称盖度。
>基部盖度:植物基部覆盖面积。
>相对盖度:群落中某一物种的盖度占所有种盖度之和的百分比。
>盖度比:某一物种的盖度与盖度最大的种的盖度比。林业上常用郁闭度表示林木层的盖度。 相对显著度:某树种胸径断面积总和(即显著度)与全部树木总断面积之比。
3.频度是指某物种在调查范围内出现的频率。
>相对频度:某一物种的频度与全部物种频度之和的比
4.重要值:用来表示某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标。
※重要值=相对密度+相对频度+相对显著度
相对密度(RD) =(某种植物的个体数/全部植物的个体数)×100
相对频度=(该种的频度/所有种的频度总和)×100%
相对显著度【相对优势度】=(样方中该种个体胸面积和/样方中全部个体胸面积总和)×100%
5. 年龄结构:增长种群;稳定种群、衰退种群。
6. 种群增长类型:J型 S型
7. 生态位:自然生态系统中一个种群的时间、空间位置及其与其他相关种群之间的机能关系。
三、群落的成员型
1. 优势种:对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种,称为优势种,也是指群落中
占优势的种类。它包括每层中在数量、体积上最大、对生境影响最大的种类。
2. 建群种:群落不同层次有各自的优势种,其中优势层的优势种为建群种。
3. 伴生种:为群落的常见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用。它依赖于优势种所提供
的条件,如果优势种被排除,则导致它们在生境中丧失。
第三节 植物群落功能——物质循环、能量流动
1、生物量:某个时刻单位面积存在的生活着的有机物质
2、生产量:在一定时间内单位面积上生产有机物质的量。(一般按7%来算)
3、总生产量=净光合产量+呼吸量
4、第一性生产:绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量。
5、第二性生产:除绿色植物外其他所有的生产量。
第四节 植物群落的动态
一、植物群落的波动(量变)
植物群落的波动:是指在短期或周期性的气温或水分变动的影响下,植物群落出现逐年或年际的变化。故亦可称为年际变化。
(一)波动的特点
①群落区系成分稳定
②群落波动方向不定
③波动变化可逆
(二)波动的原因
①生态环境(气候、水文、土壤)的年际变化
②人为的:人类逐年活动的形式和强度不同
③动物的:某些(主要是)植食动物和挖土动物的不同影响
④植物周期的:与某些植物的生活周期特性和种子产量的逐年不一致性有关
⑤寄生动物的:大量繁殖(真菌类和有花寄生植物)
(三)波动的类型
①不显露的(eg.热带雨林)
②摆动性的(eg.四季变化;干湿变化引起的优势种变化:a.看麦娘(湿)b.雀麦(干)) ③周期性的(植物周期性变化)
④偏途性的(可逆,外界因素造成变化,但因素未撤去,该种群无法回到原来状态,若因素取消,则可变回)
二、植物群落的演替(质变)
演替:是指在某个地段上一个植物群落被另一个植物群落代替的过程。
(一)演替和波动的关系
1.联系:①时间上两者同时发生,无法区别
②波动都带有演替的因素
③二者之间的界限是相对的(波动若超过11年未回到原来状态,则成为演替)
2.区别:①演替是不可逆的,超过11年的偏途性波动为演替
②演替具有方向性,波动方向不定
③演替中,区系成分发生变化
演替和波动既有联系又有区别。从时间上说,两者总是同时发生的。因此,所谓波动性变化的可逆性,通常是不完全的,植物群落的复原,不是完全回复到原来的状态,只是接近原来的状态,因而带有一定的演替因素在内。对某些变化大而持续时间长的波动,如上述的偏途性波动,如果不知其最终的结果仍能复原到最初的状态,那末可能就要把波动误认为演替。有时,在周期性气候变动期间,如果由于气候变化造成优势种的完全死亡或是由于竞争力更强的新种的侵入,那么这种变化应该认为是演替。
但是,对由于森林砍伐或是草原的开垦等所引起的变动,植被通常能恢复到原来的状态,这种恢复过程,应该看作是演替。因而,对于重建原来植被,是属于演替还是波动,其划分的依据是根据持续时间的长短。短期的可逆变化应认为是波动,长期的变化,则应看作是演替。
与演替一起出现的波动影响着演替的变化,它可促进或阻碍一个群落被另一群落所替代。在群落的波动性干扰时期,往往也会发生新种的侵入,但并不总是能导演替。
(二)演替的类型
1.按时间发展划分的演替:世纪演替 长期演替 快速演替
2.按主导因素划分的演替:群落发生演替 内因生态演替 外因生态演替
3.按基质性质划分的演替:水生基质的演替系列 旱生基质的演替系列(二者都向中生方向演替)
(三)演替的过程
裸地 原生:原来无繁殖体 (从原生裸地上开始的演替——原生演替)
次生:有土壤、种子存在。 (原生植被受到破坏后,重新恢复起来的演替——次生演替)
1、原生裸地群落的形成:侵入、定居(包括繁殖)、竞争
2、植被形成的三个阶段:
①开敞的植物群落(群居)——植物之间无竞争,没有相互关系
即最初形成的先锋植被,它通常是不郁闭的,是一些植物种单纯植丛的耦合,其中有很多植物具有易于传播的种子,以及以营养器官能动(如藉根茎的蔓延)的植物占优势。这类多半是竞争能力不强的植物。
②郁闭未稳定的植物群落
其特点是个别植丛的郁闭和混合斑点状结构。早期的定居者逐渐消失,而为能适应竞争的植物所代替。
③郁闭稳定的植物群落——竞争力很强的植物
郁闭稳定的含义是表示成型的植物群落已经形成,变化不显著。这种群落的特征是有分化的结构,所有植物均匀混合,趋于相对的协调之中,以能适应于牢固地生长在该地区的多年生植物占优势。
3、在各种环境中,演替过程构成不同的演替系列。这里以温带淡水中的演替系列为例,作简要说明。
①沉水植物群落阶段 在一个水域水深5—7m以上的地带,常常生有许多沉水植物,如黑藻(Hydrilla)。它们的根生于水底土壤里。这些植物死后的残体不易分解而沉积下来,使水底抬高,水域变浅。因而不适于原来植物的生长,而只能让位于适合浅水环境的植物。
②浮水植物群落阶段 在水深2—3m的地带,出现浮水植物,如莲、菱等。其植物体具有高度堆积水中泥沙的能力,因而导致水体变浅,不适于浮水植物的生存。
③挺水植物群落阶段 在1m水深地带,发育着挺水植物如芦苇、香蒲等。其中以芦苇最常见,其根茎极为茂密,常纠缠绞结,促使水底迅速抬高,且可形成一些浮岛。
④湿生草本植物群落阶段 当水底露出地面时,挺水植物已不适生存,而为湿生草本植物所代替,它们主要是莎草科和禾本科的一些湿生性植物。在温带的干旱地带,这一阶段并不能延续很长,因为地下水位的降低和地面蒸发的加强,土壤变得干燥,湿生草类将被中生甚至旱生草类代替。
⑤木本植物群落阶段(中生状态)在湿润气候条件下,最初出现的抗淹力较强的灌木和乔木,如柳、杨、赤杨等,形成茂密的群落。它们的存在促进成土作用、降低地下水位,引起耐阴植物迁入。当生长更为茂密时,早期的种类由于幼苗不能忍耐过分阴暗而逐渐稀少。经过相当长的时期后,形成了稳定性较大的中生性群落。
4、演替过程中植物间的关系
促进作用说:(群落演替的特点(实质))
①每个阶段的群落都比上一个阶段的结构更复杂、个体更大
②利用环境更充分,改变环境作用更强
③前一个植物群落总为后一个提供条件,尤其是土壤
④在一定环境条件下,植物群落内因占主导,内外因共同作用结果。(实质)
5、演替顶极(Clements观点)
①演替分为原生和次生,每一种又都可分为水生和旱生两系列;
②演替最终都会达到稳定阶段,这个阶段与该地区的气候条件相适应、相协调、生态平衡时的植被,此群落称为演替顶极;
③顶极群落若遭到破坏,演替重新发展,再次恢复;
④同一气候区,演替可以从千差万别的生态环境中开始,逐渐趋于一致;
⑤如果给予时间和自由,所有的植物群落都能发展成为气候顶极。
单元顶极(气候) 多元顶极(气候、土壤、地形„„)
【顶极群落:如没有外来干扰,即使原始群落性质完全不同,也会达到同一种稳定的植物群落,这称为顶极群落。演替到此顶极阶段,就停滞不动。顶极群落为避开静止概念,而称为成型群落(根本性群落、成熟群落)】
第五节 植物群落的分类
一、植物群落分类的原则:
国外:形态学原则 生态学原则 特征种原则 群落动态原则
国内:植物群落学-生态学原则(以特征作为依据:1.种类组成 2.形态特征 3.生态学 4.动态)
二、植物群落分类系统
植物群丛:植物群落分类的基本单位。它是在主要种类组成相同,外貌结构一致,并与生态环境构成一定相互关系的一些植物群落的联合。
植被型:最主要的高级分类单位。建群种生活型相同或相似,同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合。 群系:主要的中级分类单位。建群种或共建种相同的植物群落联合。 群丛:基本单位。层片结构相同,各层片优势种或共优势种相同的植物群落联合。
第七节 植物和植物群落对环境的指示作用
戟叶、堇菜——铀矿
芒萁、石松——亚热带地区酸性土壤
桃金娘、油柑——中、南亚热带分界
罗勒——土壤小含100PPm以上的铜
1、使用指示作用时应注意的问题
①环境条件综合分析,eg.芒萁指示酸性土壤,还要有亚热带气候条件配合
②考虑主导因子,eg.海蓬子(渍水)、白刺(排水)都指示盐碱地,但分布在盐土的不同环境; ③植物的可变性
第五章 陆地植被类型
第一节 热带植被类型(雨林、热带雨林、稀树林、稀树草原、红树林)
一、热带雨林
(一)环境特征
1. 全年高温,温差很小,年均温约26℃,年较差1~6℃,日较差
2. 降水充沛而均匀,年降水量≥2000mm
3. 相对湿度高,80~90%
4.风速小,弱风区
5. 砖红壤性土壤(因水分多而显偏黄)
(二)群落特征
1.外貌:以高位芽为主占>90%,叶以中型、大型单叶全缘占优势,季相变化单调
2.结构:层次多且非常复杂,层间植物多;乔木有5个层次
3.种类:丰富,无优势种,单位面积上树木种类的密度特高
4.乔木特征:①植物枝下高很高②树皮光滑,呈灰白色③茎花茎果现象④滴水叶尖⑤板状根⑥树蕨(蕨类长成树)
(三)分布
集中在赤道附近南北纬5°-10°以内,最高分布于27°N(青藏高原东南部:墨脱察隅地区)
(四)利用
1.农业利用价值高,水稻一年三熟;
2.木材储量大,优质木材:红木、檀木、青木
3.热作丰富:香蕉、榴莲、橡胶、可可、咖啡、肉桂、金鸡纳、梅登木、神秘果、木薯、油棕
(五)缺陷
1.土壤含养量低,保肥能力差,需反复大量施肥;
2.无干湿季变化;
3.“刀耕火种”式农业
二、季雨林(水分较少)——过渡类型
三、热带稀树林(水分更少)——萨王纳林
四、稀树草原(萨王纳群落)【与温带草原比较】
(一)生境
1. 全年高温,年均温约23℃-24℃;
2. 年降水量900-1500mm,有明显的干季,半年旱季;
3. 风大
(二)特征
1.草本优势,乔木独株零散分布(乔木之间距离是树高的10倍)
2.乔木有旱生适应,叶子小而硬,避开阳光运动
3植物体上有绒毛、鳞芽,矮化.
4.季相变化单调,湿季:片绿;干季:一片枯黄
(三)利用:发展农业。
五、红树林(热带温带均有,23科81种,长在水中的海滩植物)
(一)生境
1.27~30℃,全年气温变化小。
2.全年降水较多,夏秋两季相对集中。有大量的地形雨,无明显的干季。
3.风浪小的海湾,地势平缓的泥滩,海水周期性淹没。
(二)特征
1、红树林发育支柱根(鸡笼状)
2、红树植物都发育着各种突出于地面或海水面的呼吸根(指状、膝状)
3、红树植物有胎生现象,植物胚轴长出后才离开母体(秋茄)
4、红树植物均为盐生植物,渗透势低,吸水,排盐、渗透压高、30-60巴)
(三)分布:北纬32°- 南纬44°
(四)利用:1. 提取农药、染料(单宁);2. 防风固岸;3. 燃料;4. 提取淀粉
第二节 亚热带的植被类型(常绿阔叶林、常绿硬叶林、荒漠) 一、常绿阔叶林(照叶林/温带雨林)
(一)生境
1. 由于季风,夏季炎热,且四季分明;
2. 雨量充沛:1000-1500mm,季节明显;
3. 土壤为褐土、棕壤。
(二)特征
三个亚层。
3.生活型:中高位芽植物为主,以高位芽植物占优势(70%以上)
4. 代表科:壳斗科、樟科、山茶科、木兰科。
5. 有明显的建群种。
(三)分布:25°~35°N的大陆东岸
(四)利用:经济林
二、常绿硬叶林(夹竹桃、油橄榄)
(一)生境:冬季温和湿润、夏季炎热干燥的地中海气候,冬季降雨多,夏季缺水。
(二)特征:1.冬季常绿,季相好; 2.植物体旱生结构明显(叶子小 针状、气孔下陷)
3.植物体内含挥发油; 4.植物茎绿色,进行光合作用
5.植物矮化 6.多年生的草木。(洋葱)
(三)分布:30~40°N大陆西岸,地中海地区,四川西部,云南北
三、竹林
①人的干预作用下形成的 ②生长高度:海拔800-1000m ③有地上茎与地下茎之分④分布区:亚洲 ⑤主要种类:麻竹、毛竹、苦竹、箭竹
四、荒漠
①干热 ②景色萧条 ③短生植物 ④旱生植物 ⑤盐生植物
第三节 温带植被类型
一、落叶阔叶林(夏绿林)
1、 季相变化明显,结构简单
2、 ※在中国的主要分布区:华北山地、秦岭坡地、辽东-胶东半岛。
二、针叶林(裸子植物多)
1. 泰加林:①寒温带针叶林(广义)②暗针叶林(狭义)
2. 针叶林:①落叶松(明针叶林)②云杉、冷杉(暗针叶林)
3. 分布区:大兴安岭、西部阿勒泰
三、 温带草原
1. 特征:①植被浓密,无乔木,层次较复杂(5-6个)
②季相明显(6-7个)
③生活型以地面芽为主
④旱生结构较明显
2.分布区:欧亚草原(8000公里)、普利列草原(北美)、潘帕斯草原(南美)
第四节 寒带植被类型
一、苔原
1.特征:①弱风 ②光照变化特殊(长昼或长夜) ③冻土(可达2m深)
2.植被特点:①种类较少,以苔藓为主 ②多年生植物为主 ③常绿植物较多
④植物多垫状(紧贴地面,保温防风) ⑤多长日照植物
第五节 隐域性植被
【草甸和沼泽分布在不同的气候带,而不能形成独立的地带,被称为隐域分布的(泛地带性)植被类型】
一、草甸
特点: ①单纯的草本群落 ②丛生结构 ③6-7个季相
二、沼泽
1.特点:①种类少:泥炭藓 ②不长树 ③寡养性(营养来源:吃动物)
2.用途:①肥料 ②提取化学原料:甲醇、石蜡
3.我国分布:青藏高原、东北三江平原、川西北
第六章 世界植被分布规律与植被区划
一、植被的水平分布规律
1、纬度地带性:植被沿纬度方向有规律地更替分布
2、经度地带性:植被因水分状况大体按经度方向呈带状依次更替
3、※欧亚大陆植被分布状况:
(1)纬度地带性:欧亚大陆划分为单个主要的纬度地带系列
① 大陆东部太平洋沿岸系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原-北方针叶林-针阔叶混交林-夏绿阔叶林-常绿阔叶林-季雨林或雨林
②大陆内部东欧-西西伯利亚-中亚-阿拉伯系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原、北方针叶林-温带草原-温带荒漠-亚热带荒漠
③大陆西部大西洋沿岸系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原-北方针叶林-针阔叶混交林-夏绿阔叶林-常绿硬叶林-亚热带及热带荒漠-稀树草原与季雨林-热带雨林
(2)经度地带性:由东至西分布
森林-草原-荒漠-草原-森林
4. 北美大陆植被分布状况
(1)纬度地带性(没有贯穿整个北美大陆):植被由北至南的更替顺序为:
(大西洋一侧)苔原-北方针叶林-夏绿阔叶林和亚热带森林
(2)经度地带性:由东至西分布
森林-草原-荒漠-森林
二、植被的山地垂直分布规律
1、 植被分布的垂直地带性:植被带大致与山坡的等高线平行,并具有一定厚度,从山脚到山顶
依次更替。
2、 垂直带谱:山地植被垂直带的结构,随海拔高度的变化,植被发生的顺序变化。
3、 垂直地带性与纬度地带性的比较:
相似:①整体变化相似 ②垂直地带的基带为纬度地带植被 ③不同植被带之间有过渡带 差异:①更替差异(有缺有增加) ②限制因子不同(纬度:热量;垂直:水分)
③生态差异(植被类型有差异) ④山地垂直过渡较快,界限明显
三、 ※中国植被类型及其分布规律
植被特点:1类型复杂(29个植被类型)
2水平分布规律
从大兴安岭-吕梁山-六盘山-青藏高原东缘一线,将我国分为东南和西北两个部分。 东南半部为季风区,发育各种类型的中生性森林,从北至南,随着气温的递增,植被的带状分布比较显著,依次为寒温带性针叶林带-温带落叶阔叶林混交林带-暖温带夏绿阔叶林带-亚热带常绿阔叶林带-热带季雨林、雨林带-赤道雨林带
西北半部季风影响微弱,为旱生性草原和荒漠分布的地区,水平地带性分布不强。
3垂直分布规律(三种模式)
① 西北区:荒漠-荒漠草甸-山地灌丛草甸-草甸草原-森林-亚高山草甸
② 温带:落叶阔叶林-针阔叶混交林-针叶林-亚高山草甸-高山草甸
③ 亚热带:常绿阔叶林-阔落叶混交林-矮林-亚高山草甸
四、 ※植被区划
【植被区划,又称地植物学区,它是在研究植被区系、植被与环境间生态关系、植被历史与动态、植被分类的基础上,对植被空间结构和地理特征的提炼和概括。】
1. 植被区划的原则和依据
(1)三向地带性原则:纬度、经度以及垂直地带性的植被分布规律是植被区划的主要原则;
(2)差异性原则:同一植被带内部,由于地质构造、地貌、地表组成、土壤、水文及养分、局部
气候及其他生态因子的差异,对地带内植被区域内部结构的影响。
(3)植被区划的依据:植被类型、植物区系、生态因素。
2. 植被区划单位(植被区域-植被地带-植被区-植被小区)
植被区域:具有一定水平地带性的、热量水分因素所决定的一个或数个植被型占优势的区域。 植被地带:在植被区域或亚区域内,因南北向水、热变化或地势引起的热量分异而导致的“植被型”
差异。
植被区:植被地带内,水热状况和地貌差异造成的若干个植被单元。
植被小区:植被区内,根据优势基本植被类型单位(群丛组)而划分出的小区。
植物地理学:研究生物圈中各种植物和植被的地理分布规律、生物圈各结构单元(各地区)的植物种类组成、植被特征及其与自然环境之间相互关系的科学。
引言 生物圈
1. 生物圈:地球上所有生物及其生活领域的总和.是自然环境的有机部分.
2. 生物膜:地表上下100m的区域,生物繁衍最集中的范围.
3. 植物有机体占生命有机体的99%。
第一章 植物的基本类群
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. 生物特征:新陈代谢、生长繁殖、遗传变异进化、应激性 植物繁殖的三种方式:营养繁殖、无性生殖、有性生殖 植物的分类单位:界、门、纲、目、科、属、种 植物的分类原则:自然分类法(林奈) 植物界六大类群:藻类植物、菌类植物、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物 种:具有一定形态和生理特征,局限在一定区域的生物类群。 种群:植物种内的个体常分成若干群,每个群成片地分布在某个地段内各群在在空间上互有间
断即为种群。
8. 世代交替:在植物的生活史中,有性世代和无性世代交替的现象。
9.
10.
第二章 植物的生活和环境
生态:生物及其环境之间的形式或者总体
生物与环境的关系:适应、塑造、改造
一、环境与生态因子
1. 环境:指某一特定主体周围一切事物及现象的总和,包括空间及直接或间接影响该生物体或生
物群体生存的各种因素。
2. 生态因子 (ecological factors):环境中对植物生命活动(生长、发育、生殖、行为和分布)有
直接或间接影响的环境因子。
3. 生态因子分类(简述)
4. 环境胁迫:当环境中某种生存条件出现异常变化,便会抑制植物生命活动或威胁植物生存,这种
现象成为环境胁迫。
5. 干扰:动物啃食、寄生、风、火、土壤侵蚀等部分或全部地破坏植物的现象,称为干扰。
6. 限制因子:任何一种生态因子只要接近或超过植物所能忍受的最低限度,就成为这种植物的限制
因子。
二、生态因子的作用(简述)
①综合作用: 1)不可替代性 2)互相作用(各生态因子彼此联系、相互影响)
②主导因子作用:所有因子不变,某一因子的变化引起生态关系变化,影响植物的生长、发育。
1) 最低量定律:不可缺少的有效养分中,数量上接近临界最低的一个,限制着植物的产量;
2) 限制因子作用:在某一程度上起主导作用,不同时空条件下,限制因子不同,会变化;
3) 生态因子三基点:最高点、最低点、最适点;
③补偿性作用:在一定条件下,生态因子起到一定的补偿作用。
④阶段性作用:生态因子对植物不同阶段的作用不同
⑤直接作用和间接作用:任意生态因子直接和间接影响植物生长。
三、 植物对生态环境的适应(考点)
1、 适应:植物生活在变化的环境中,它的形态、结构、生理特征反映出的所发生的变异,使其能
够充分利用有利条件,增强抵御不利条件的能力。
1) 适应是自然选择的结果; 2)适应与不适应是相对的; 3)适应的结果——产生进化。
进
趋同适应:来自不同地方的植物在同一环境下生存下来的变异
化 趋异适应:来自同一个地方的植物在不同环境中生存进化
适 弹性(可逆) 【如驯化:在环境定向压力下植物发生的生态幅变化】 需求性
应 塑性(不可逆,基因已被改变)
2、 适应 忍耐力(耐性范围)
能力 需求性
3、 生态类群(型):同一生境下,对某一生态因子而言,不同种群的习性
一样、适应相同的植物组合。 4、 生态型:长期受不同环境因素影响,植物在生态适应的过程中,发生群体间的变异与分化,形
成生态学上互有差异的个体群,并在遗传性上被固定下来,这种种内不同种群称为生态型。
5、 生态差型:同种内不同生态型的适应特征呈连续变化的现象。
第二节 光照条件
【光对植物的影响:光强、光质、光周期】
一、光强
1.光强与光合作用
*①光补偿点:光合速率和呼吸速率相等的光照强度
*②光饱和点:光合速率停止时,达到最大值的光强
③光合能力:最大的净光合作用速率
*④光呼吸:随光强的增大,生理作用改变
⑤ 光能利用率:植物光合作用所积累的有机物所含的能量,占照射在单位地面上的太阳光能量的比率,称为植物整株的光能利用率。
2.植物对光强的适应类群
3.水体中光的生态作用
光补偿深度:光合作用减弱到与呼吸消耗量平衡时的水深。【水体中光合植物垂直分布的下限】
二、光质
1. 植物体所含色素
1) 叶绿素a:吸收红光;
2) 叶绿素b:吸收紫光;
3) 叶黄素、胡萝卜素吸收蓝紫光
2. 可见光的生态作用:
1) 红光有利于碳水化合物的合成,蓝光有利于蛋白质、有机质的合成,
2) 蓝紫光和青光抑制植物的伸长生长,造成植物的矮化,还能引起植物向光性,并能促使花
青素的形成。
3. 其他光的生态影响
【植物叶片含有大量的花青素、苯酚和类黄酮等物质。】
1) 紫外光对植物的影响:损伤植物DNA、抑制植物的光合作用、改变植物生长型、减缓植物生长、降低根茎比、叶片变小变厚
等。尤以UV-B(0.28~0.32um)辐射的破坏严重。
2) 红外光对植物的影响:促进植物茎的伸长生长,有利于种子或孢子萌发,提高植物体的温度。
3) 漫射长波光促进碳水化合物的合成,促进枝叶徒长。
三、光周期
1. 光周期现象:植物长期生活在具有一定光照长短变化格局的环境中,借助自然选择和进化,形
成了各类植物所特有的对日照长短变化的反应方式(生长、花开、落叶、休眠等方面)。
2.
第三节 水分条件
一、陆生植物的水分平衡
(一)水分与生命活动
未晒的种子大部分为自由水,细胞质成溶胶状态;晒干后的种子只剩束缚水,细胞质成凝胶状态。
(二)植物吸水与失水的内外条件
1.植物吸水的2种方式:未形成液泡的额细胞,靠吸胀作用吸水,液泡形成后,靠渗透作用吸水
吸水能力:干燥种子的吸水能力达到100巴。
2.水势:指的是1 mol水分子的自由能,纯水的水势为零。水总是从水势高处移向水势低处。
土壤水势一般为-15巴,植物的吸水临界值也是-15巴。
①植物细胞水势(ψc)=渗透势(ψπ)+基质势(ψm)+压力势(ψp)
②吸水动力=土壤水势(ψs)-植物细胞水势(ψc)
渗透势:又称溶质势,是由于细胞液水分子的吸引力形成的,以负值表示。细胞液浓度越高.吸引水分子的能力越强,水分子自由能越小,渗透势越低(负值越大),水往外渗透能力越低,细胞吸水力越强。
基质势是细胞内胶体物质的氢键水合作用和毛细管表面张力作用对目由水的吸引听引起的,以负值表示。基质势越低(负值越大),细胞吸水力越强。
压力势是指细胞原生质吸水膨胀时.受到的细胞壁反弹压力,以正值表示。压力势越低(正值越小),植物吸水力越弱。
干旱: ①物理性干旱:土壤含水量越低,ψs越低,土壤有效水越少,植物吸水越困难,从而不能满足植物生长需要; (考点)②生理性干旱:含盐量增加,土壤溶液渗透势降低或植物的其他生理原因不能充分有效
地吸收土壤的水分,甚至脱水,产生跟物理性干旱相似的过程。
3. 蒸腾:植物体内水分以气体状态从气孔向大气蒸发散失的过程。
1) 蒸腾作用(蒸腾):植物体内水分以气体状态从气孔向大气蒸发散失的过程。
-1-22) 蒸腾速率:指的是单位叶面积单位时间蒸腾失水的重量(g·h·m)。
3)
4) 蒸腾量:
5) 1g干物质所需的水分。 6) 蒸腾效率:植物体每消耗1kg水所形成的干物质重量。
7)
8) 陡度:细胞与细胞间的水分差别
【滴水叶尖:热带雨林植物有部分以液态失水】
二、陆生植物对水分条件的适应和生态类群
(一)变水植物:植物体内含水量可多可少,完全受外界影响。【耐旱植物】
(二)定水植物(恒水植物):植物体内维持一定水分,本身有能力调节水分。
1. 旱生植物:外界条件很干,却能继续生存,以充分吸水、减少水分散失、大量储存水来保持体内定量水分。
(四类:肉质旱生植物、硬叶旱生植物、软叶旱生植物、小叶和无叶旱生植物)
适应干旱的途径:①减少水分丢失;②提高水分吸收和储存能力
2. 湿生植物:外界水分充足才能生存,典型的湿生植物水分减少1%就出现萎蔫。
(两类:阴生湿生植物、阳生湿生植物)
特点:①②细胞间隙大、通气组织发达③根系不发达
3. 中生植物:介于湿生植物和旱生植物之间,要在适中水分条件下生存。
(三)划分水分生态类群的方法
1.(考点)生态序列法(环境梯度法):沿着某一个或几个生态因子的梯度变化,植物的生长与繁
殖适应也发生相应的连续变化,据此来划分植物的生态类群。P123
2. 形态结构分析法:根据植物形态特征特别是枝叶可以把植物分成不同的生态类群。
3.生理特征分析法:根据植物体内含水量的变化、枝叶失水速度和耐脱水能力等生理指标划分植物的生态类群。
三、水生植物
(一)生态特征
①光照弱,含氧量很低,CO2浓度很高(是陆地上的100倍);
②水的密度比大气的大,使得扩散交换慢;
③温度变化平缓;
④含盐量高;
(二)水生有花植物
1.特征:①通气组织发达;
②机械组织不发达甚至退化
③叶片薄或常常呈带状或丝状
④大量的是营养繁殖
2. 分类:沉水植物、浮水植物、挺水植物(沼生植物)
第四节 温度条件
一、植物生命活动与温度条件
(一)温度对植物生理过程的生态作用
1.温度系数(Q10):温度每升高10℃,生理化学发生变化的倍数。
2. 吸水
3. 光合作用
4. 呼吸作用
温度范围-10 ~50℃ 最适温度 30~40℃
5. 热补偿点:净光合为零时(CO2收支平衡)的温度,包括光合最高温度和光合最低温度。 ①C4随②七月份的温度决定了C4植物的分布
(二)温度和植物的生长发育
【植物的生长发育的最低温度:热作 18℃ ,温作 10℃】
春化:某些植物在某一发育阶段需要低温刺激才能从生长转到发育,这种过程称为春化。
(三)需热量
1. 积温(常用来表示植物需热量):日平均温度和天数的乘积,也称>0℃积温。
活动积温:Q=xy
有效积温:K=(X-X0)y X0:下限
生物学零度:植物生长的最低温度。(不同植物的生物学零度不同)
温带地区木本植物:5℃;亚热带地区植物(水稻):10℃;
亚热带地区喜热植物:15℃;热带地区植物:18℃
2. 积温的局限性
①积温不能表示温度在时间分布上的不同
②其他因素影响
③温度的极值及其持续时间
二、适应极端温度的生态类群
(一)1.低温胁迫对植物体的影响
冻害:0℃以下的低温,使植物细胞结冰受害的现象。
冷害(寒害):0℃以上的低温,对热带植物造成危害,甚至死亡的现象。
冻裂:气温突然降低,树干内外温度不同,收缩不同,导致树皮破裂的现象。
冻拔:在黏重而潮湿土壤上,冻融交替,造成树苗根系上升出土的现象。
①呼吸>光合 ②蒸腾>呼吸 ③降低吸水能力
2.植物对低温的适应
①植物避寒:(形态上)紧贴地面,维持一定温度、湿度,呈垫状,有绒毛、木栓层
②植物耐寒:(生理上)提高原生质溶度:(a.降低渗透势,加强吸水,防脱水b.降低冰点c.促进休眠)
【抗寒锻炼】植物的抗寒性随秋季气温的逐渐降低而逐渐增强的现象。
(二) 1.高温胁迫对植物体的影响
①呼吸>光合 ②水分不平衡 ③蛋白质凝固,导致酶活性降低 ④灼伤植物
2. 植物对高温的适应
①形态上:a.叶子革质,反射光 b.植物体显白色
c.植物叶子侧向来躲避阳光直射 d.植物体有木栓层,来隔温
②生理上:a提高原生质溶度(抗凝结力、促进休眠、增加吸水力)
b增加增腾量——植物降温 c反射红外线
【物候:植物长期生活于一定季节性变温条件下,随着温度变化,植物的发芽、生根、长苗、现蕾、开花、结果等,都与季节的变化相适应的现象】
第五节 营养条件(P141)
二氧化碳的生态作用与植物适应
第六节 生物条件(重点)
一、动物对植物的生态作用:啃食、传粉、散播
二、植物与植物之间的生态作用
1. 命的现象。寄生关系可分为全寄生和半寄生。 ②共生:植物之间双方互利的营养关系。共生关系可分为根瘤(高等植物与根瘤菌/放线菌共生)、
叶瘤(高等植物与杆菌共生)和菌根(高等植物与固氮蓝藻/真菌共生)
2.机械关系:①附生植物:全株着生在支柱植物地上器官表面,相互无营养关系。
②藤本植物:扎根土壤,茎不自立,通过攀援或缠绕支柱植物生长
③绞杀植物:附生在支柱植物上,长出气生根后,气生根紧紧包围树干并向下扩展,
深入地下成为正常根系。
3.化学性关系(他感作用):①化学促进作用②化学抑制关系③化学致杀作用
【他感作(异株相克):植物之间通过挥发性分泌物互相产生影响(促进、抑制、致杀)的作用。】
4. 竞争关系:通过竞争光、热、水、营养等,所形成的一方有利,一方有害的关系。
① 生态位:自然生态系统中一个种群的时间、空间位置、及其与其他相关种群之间的机能关系。 ② 高斯原理:
a如果两个种在同一稳定群落中占据相同生态位,那有一个种间接被消灭;
b如果两个种在同一稳定群落中生态位要求不同,就可能在较长的种群平衡中共存;
c如果多个种在同一个群落中生态位不一样,这些种是相互补充,而不是直接竞争,就有可能在稳定的群落中共存。
③ 竞争排斥(考点
)
第七节 地形条件(略)
第八节 风、火(P154-158 一般了解)
一、风
生态作用:1.风媒:传粉,种子、果实的传播
2.植物矮化(在强风作用下)
3.旗(畸)状树(长期单向风作用形成)
4.风拔、风折(10m/s以上的风速)
5. 促进植物蒸腾,使植物生理性干旱
二、火(地下火、地表火、树冠火)
热带稀树草原在不断火烧的状况下生长。
作用:1.影响矿物质的循环,提高土壤Ph
2.疏松土壤,有利于通气耐火的物种
第九节 植物生活性和适应策略
一、生活型:根据植物的形态结构与综合适应特征来划分植物类群,成为生活型,以反映环境中
各种生态因子的综合作用。
【更新芽是对环境最敏感、最娇嫩和至关重要的部分,它对不利环境条件(如干旱、严寒)的防御能力和防御特征可以作为植物适应环境特征的主要标志】
(一)Raunkiaer生活型(休眠型)
Raunkiaer根据更新芽在不良季节的着生位置,划分出
① 高位芽植物(P)【距地面25cm以上】——热湿气候
② 地上芽植物(Ch)【土表以上25cm以下】——极寒气候
③ 地面芽植物(H)【近地面土层】——较长严寒季节
④ 隐芽植物(Cr)【较深土层】——冷湿气候
⑤ 一年生植物(T)——干旱气候
(二)生活谱型(生活型形成):是指某一地区的生活型组成。反映该地区的气候、历史演变和人为干扰。
地面芽——北极地区、高山温带地区
一年生植物——干旱沙漠地区
高位芽——热带地区
(三)生长型系统:以植物营养器官的多方面形态生长特征来划分植物生活型。
Whittaker生长型系统(茎的形态生长特征):
① 乔木、②藤本、③灌木、④亚灌木或矮灌木、⑤附生、⑥草本、⑦叶状体
二、植物生活史与适应策略
(一)生活史类型(Crawley M J)
①一年生植物:生殖期早,生长季短,产籽量大,种子休眠
②多年生植物:多次繁殖,通过根茎扩展营养空间
③乔木和乔木状植物:光源充足,有机合成率高,生命期长,生殖力强。
(二)生殖策略
① r –选择:植物的生命短促、发育迅速、个体小、竞争力弱、生殖早、种子多,如一年生杂草; ② k–选择:植物的寿命较长、发育缓慢、个体大、竞争力强、生殖晚、多次繁殖,如多年生树木。
(三)综合适应生境的策略
①竞争型:低胁迫、低干扰,采取k生殖策略;
②杂草型:低胁迫、高干扰,采取r生殖策略;
③耐胁迫性:高胁迫、低干扰,介于r与k策略之间。
第三章 植物区系空间分异与环境演变
【植物区系】是某一地区,或者某一地质存在时期所有的植物种类的总称。
第一节 植物分布区
一、植物分布区的静态特征
(一)种的分布区
1、分布区的结构
种群:在一定的空间同一个种的个体总和,它们通过种内关系组成一个统一的有机体。(个体之间能够进行基因交流)
2、分布区的形状
连续分布:存在基因交流的机会,但空间不连续。 间断分布:不同种群间不存在基因交流的机会
间断分布类型:北极-高山式间断分布、西欧东亚型间断分布
3、分布的范围
世界分布:杂草:大车前、龙葵、芦苇
(二)属和科的分布区
[同在一属之内彼此很相近的种,或者具有不重合的分布区,或虽有局部重合而其内部结构互有差别(即各自适应不同的生境)]
1、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。
2、间断分布
属间断分布,种不一定间断分布; 种间断分布,属一定间断分布。
3、分布范围
世界属:千里光、苔草、茄属、大戟属
世界科:禾本科、莎草科、大菊科
二、植物分布区的形成与变化
(一)物种的形成与分布
1、异地物种形成:由于不可抗拒的外界原因,原有分布区分割成数块,因距离遥远,花粉和种子无法传送,导致生殖隔离,形成新种及其相应的分布区的过程。
2、同地物种形成:(基因交流中断)细胞内染色体分裂失常,致使新一代个体细胞染色体数目增加一倍,使具有两组染色体的个体不能与同种四组染色体的个体(多倍体)正常杂交,出现生殖隔离,转化为新种的过程。
3、平行物种形成:分布很广的植物,其中一部分进入新环境,与当地其它种群间无物理障碍,但也缺乏基因交流,逐渐形成新种的过程。
(二)种的分布区的扩展
1、三个步骤:散布、定居、繁殖
2、阻限:阻碍分布区扩展的因素。
①非生物:高山、大洋、大面积沙漠、盐碱地
②生物:大片森林 (三)环境变化与分布区的变化
1、地理替代:属于同一祖先的种群,由于古地理环境变迁分成了若干地理隔离的种群,它们在以后的进化过程中失去了基因交流的机会,加上各处生态条件差异引起自然选择效果不同,彼此之间区别扩大为不同的近缘种或亚种。这种现象称为地理替代,相应的种称为地理替代种(vicarious)。
2、气候变化
(1)冰期-间冰期气候波动:冰期时高纬度和中纬度高山首先变冷,原有植物向南方和低处迁移,南北两地植物在中间平原汇聚混合,间冰期返回原地形成间断分布;
(2)冰期导致的海平面下降:陆地相连或中间形成陆桥,成为植物迁移通道,间冰期海面回升形成间断分布;
(3)长尺度气候变化致使古植被地理分布萎缩,物种灭绝、残留或变种。
(4)气候变化导致平地植物种类发生很大变化
【北极-高山间断分布是如何形成的?】
北极-高山间断分布是指如毛茛除在被基本分布之外,还出现于欧洲大陆中纬度山区,两地中间间隔数千公里,现代直接传播交流的可能性不存在的植物分布。其形成过程:冰期时高纬度和中纬度高山首先变冷,原有植物一代一代向南方和低处迁移,最后,南北两地植物在中间平原汇聚混合。冰期结束后,气候回暖,两地的植物转向后方退缩,返回原地时因两地植物已混杂,便形成北极-高山间断分布。
3、地形变化:【白令海峡两侧,鹅掌楸属——第三纪以来,六次升降】
(1)山体阻隔作用——避难地(残留中心)或间断
(2)山地生态条件多样化——加剧趋异分化,新种、变种出现并分布密集,构成属的分布中心
(3)山地特有种较集中 (4)山体间替代分布比较普遍
4、板块运动:(凤梨科[非洲西岸-巴西东部]、假山毛榉科、山龙眼科、银桦[南半球-北半球]) 大陆分合:不同大陆植物类群可以相似;海洋造成的科属间断分布;地理隔离时间较长的孤立大陆植物种属的特有性。
5、跳跃式传播:夏威夷距离北美3900km,25个分类单位属于两地间断分布,试用踏脚石(鸟踏石)作用说明:更新世冰期海面下降,大洋岛出露增多,借风力、水流和鸟类传播的植物可以借助这些踏脚石从大陆到达远洋海岛。
6、人类活动: (南洋杉、水杉、银杏、龙舌兰)
杂交——新种(适应能力更强,传播更快更远)
栽培引种——长距离传播 无意携带——长距离传播
第二节 植物区系分析
一、植物区系成分
1、地理成分
自然分布区大体一致,或者现代分布中心相近,所有的类群合并成为一种地理成分。如:热带地理成分、环北极地理成分„„
2、发生成分:根据物种起源地划分
3、历史成分:根据物种在某区域出现的时间划分
4、迁移成分:根据迁移路线划分(岛屿特有)
5、生态成分:根据动物的适应生境能力而定(特殊生态环境下生存的)
二、地区间植物区系比较分析
以属为单位进行比较
【题】例如:武夷山有698属,其中世界属58个,九龙山有583属,世界属45个,共有属476个,根据不同计算方法,可获得不同的相似系数:
三、世界植物区系划分与区域分异
(一)世界植物分区
被子植物-六区:①泛北极植物区(全北植物区) ②古热带植物区 ③新热带植物区
④开普植物区 ⑤澳大利亚植物区 ⑥泛南极植物区
分类单位:区(科)、省(属)、小区
海洋植物区系(藻类):①北方海洋植物区-褐藻②南方海洋植物区-褐藻③热带海洋植物区-红藻
四、中国植物区系的特征分析
1、种类繁多
2、地理成分丰富
3、古老的孑遗成分
4、特有成分
五、中国植物区系成分分析
1、热带或热带分布为主的科属
① 泛热带分布及其变型: 厚壳桂属、苹婆属
② 旧大陆热带分布及其变型(不包括北美大陆):肉豆蔻属、芭蕉属
③ 热亚-热大洋洲分布及其变型:桃金娘属、樟属
④ 热亚-热美分布:美人蕉、向日葵、辣椒、木薯、龙舌兰、水浮莲
⑤ 热亚-热非分布:木棉属、香茅属
⑥ 热亚分布:龙脑香属、荔枝属、波罗蜜属
2、温带或以温带分布为主的科属
① 北温带分布及其变型:杨、柳、槭、桦、椴、榆、松、柏
② 东亚-北美分布及其变型:鹅掌楸属、莲属、檫属
③ 东亚分布及其变型:a.特有科:银杏科、昆栏树科、杜仲科、珙桐科、钟萼树科、水青树科、大血藤科
b.中喜式:台湾杉、箭竹 c.中日式:日本柳杉、苦竹、
④ 地中海-中亚分布及其变型:梭梭、沙拐枣科、
⑤ 旧大陆温带分布及其变型:百里香、芨芨草
⑥ 亚洲温带分布:杏、线叶菊
⑦ 中亚分布及其变型:兔唇花
3、中国特有分布:喜树、串果藤、珙桐、杜仲、青钱柳、青檀、独叶草、文冠果。
第四章 植物群落
【植被】在一定地区,覆盖地面的植物及群落的总称。
【植物群落】在一定的生境内,有一定种类的植物结合在一起形成有规律的组合,具有一定外貌、结构、植物与植物之间、植物与环境之间构成一定的相互关系。
第一节 植物群落的外貌结构
一、外貌
①生活型:植物适应综合环境的外貌表现——用生活型谱表示
②叶性质:叶型(单叶、复叶)、叶质、叶缘、叶级
③季相:群落随季节的变化而产生的外貌的变化
二、结构
(一)垂直结构(成层现象):不同植物占据不同的空间结构的现象
①光照:a. 森林植被
b.草原
②温度:群落内部的平均气温发生变化
③风:中间风速最大(垂直),边缘风速大(水平)
④水分
(二)水平结构
①均匀性:
②随机性
③蔓延型
(三)※层片P179 层片:是群落的结构单元,具有一定的生活型和一定小环境的种类组合。属于某一生活型的植物,有相当的数量,在群落中占据一定的空间,所形成的特定结构就叫做层片。
(四)季相结构
第二节 种类组成
一、物种的数量和区系成分
(1)最小面积:对一个特定的群落类型能够提供足够的环境空间,或者能够保证展现出该群落类
型的种类组成和结构的真实特征的一定面积。
种的丰富度:种的数量的多少
(2)种的多样性:一个群落里种类的丰富度和个体数量在种间的分配情况。
1.多样性指数:丰富度、均匀度
2.影响种多样性的主要条件:①环境稳定②可利用资源丰富③空间(生境)异质性强
3.种的多样性指标越高:①可利用资源越多②可储存资源越多③抗干扰能力增强(稳定性越高)
二、植物种群特征:
(一)种群数量特征和年龄结构
1.多度Abundance:表示一个种在群落中的个体数量。
>密度是指单位面积上的植物株数
>相对密度(relative density): 样地内某一种的个体数占全部种个体数的百分比。
>密度比(density ratio):某一种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比。
2.盖度 盖度可分为投影盖度和基部盖度,盖度的大小不决定于植株的数目,而是决定于植株的生物学特性,如体形,叶面积等。
>投影盖度:植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,简称盖度。
>基部盖度:植物基部覆盖面积。
>相对盖度:群落中某一物种的盖度占所有种盖度之和的百分比。
>盖度比:某一物种的盖度与盖度最大的种的盖度比。林业上常用郁闭度表示林木层的盖度。 相对显著度:某树种胸径断面积总和(即显著度)与全部树木总断面积之比。
3.频度是指某物种在调查范围内出现的频率。
>相对频度:某一物种的频度与全部物种频度之和的比
4.重要值:用来表示某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标。
※重要值=相对密度+相对频度+相对显著度
相对密度(RD) =(某种植物的个体数/全部植物的个体数)×100
相对频度=(该种的频度/所有种的频度总和)×100%
相对显著度【相对优势度】=(样方中该种个体胸面积和/样方中全部个体胸面积总和)×100%
5. 年龄结构:增长种群;稳定种群、衰退种群。
6. 种群增长类型:J型 S型
7. 生态位:自然生态系统中一个种群的时间、空间位置及其与其他相关种群之间的机能关系。
三、群落的成员型
1. 优势种:对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种,称为优势种,也是指群落中
占优势的种类。它包括每层中在数量、体积上最大、对生境影响最大的种类。
2. 建群种:群落不同层次有各自的优势种,其中优势层的优势种为建群种。
3. 伴生种:为群落的常见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用。它依赖于优势种所提供
的条件,如果优势种被排除,则导致它们在生境中丧失。
第三节 植物群落功能——物质循环、能量流动
1、生物量:某个时刻单位面积存在的生活着的有机物质
2、生产量:在一定时间内单位面积上生产有机物质的量。(一般按7%来算)
3、总生产量=净光合产量+呼吸量
4、第一性生产:绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量。
5、第二性生产:除绿色植物外其他所有的生产量。
第四节 植物群落的动态
一、植物群落的波动(量变)
植物群落的波动:是指在短期或周期性的气温或水分变动的影响下,植物群落出现逐年或年际的变化。故亦可称为年际变化。
(一)波动的特点
①群落区系成分稳定
②群落波动方向不定
③波动变化可逆
(二)波动的原因
①生态环境(气候、水文、土壤)的年际变化
②人为的:人类逐年活动的形式和强度不同
③动物的:某些(主要是)植食动物和挖土动物的不同影响
④植物周期的:与某些植物的生活周期特性和种子产量的逐年不一致性有关
⑤寄生动物的:大量繁殖(真菌类和有花寄生植物)
(三)波动的类型
①不显露的(eg.热带雨林)
②摆动性的(eg.四季变化;干湿变化引起的优势种变化:a.看麦娘(湿)b.雀麦(干)) ③周期性的(植物周期性变化)
④偏途性的(可逆,外界因素造成变化,但因素未撤去,该种群无法回到原来状态,若因素取消,则可变回)
二、植物群落的演替(质变)
演替:是指在某个地段上一个植物群落被另一个植物群落代替的过程。
(一)演替和波动的关系
1.联系:①时间上两者同时发生,无法区别
②波动都带有演替的因素
③二者之间的界限是相对的(波动若超过11年未回到原来状态,则成为演替)
2.区别:①演替是不可逆的,超过11年的偏途性波动为演替
②演替具有方向性,波动方向不定
③演替中,区系成分发生变化
演替和波动既有联系又有区别。从时间上说,两者总是同时发生的。因此,所谓波动性变化的可逆性,通常是不完全的,植物群落的复原,不是完全回复到原来的状态,只是接近原来的状态,因而带有一定的演替因素在内。对某些变化大而持续时间长的波动,如上述的偏途性波动,如果不知其最终的结果仍能复原到最初的状态,那末可能就要把波动误认为演替。有时,在周期性气候变动期间,如果由于气候变化造成优势种的完全死亡或是由于竞争力更强的新种的侵入,那么这种变化应该认为是演替。
但是,对由于森林砍伐或是草原的开垦等所引起的变动,植被通常能恢复到原来的状态,这种恢复过程,应该看作是演替。因而,对于重建原来植被,是属于演替还是波动,其划分的依据是根据持续时间的长短。短期的可逆变化应认为是波动,长期的变化,则应看作是演替。
与演替一起出现的波动影响着演替的变化,它可促进或阻碍一个群落被另一群落所替代。在群落的波动性干扰时期,往往也会发生新种的侵入,但并不总是能导演替。
(二)演替的类型
1.按时间发展划分的演替:世纪演替 长期演替 快速演替
2.按主导因素划分的演替:群落发生演替 内因生态演替 外因生态演替
3.按基质性质划分的演替:水生基质的演替系列 旱生基质的演替系列(二者都向中生方向演替)
(三)演替的过程
裸地 原生:原来无繁殖体 (从原生裸地上开始的演替——原生演替)
次生:有土壤、种子存在。 (原生植被受到破坏后,重新恢复起来的演替——次生演替)
1、原生裸地群落的形成:侵入、定居(包括繁殖)、竞争
2、植被形成的三个阶段:
①开敞的植物群落(群居)——植物之间无竞争,没有相互关系
即最初形成的先锋植被,它通常是不郁闭的,是一些植物种单纯植丛的耦合,其中有很多植物具有易于传播的种子,以及以营养器官能动(如藉根茎的蔓延)的植物占优势。这类多半是竞争能力不强的植物。
②郁闭未稳定的植物群落
其特点是个别植丛的郁闭和混合斑点状结构。早期的定居者逐渐消失,而为能适应竞争的植物所代替。
③郁闭稳定的植物群落——竞争力很强的植物
郁闭稳定的含义是表示成型的植物群落已经形成,变化不显著。这种群落的特征是有分化的结构,所有植物均匀混合,趋于相对的协调之中,以能适应于牢固地生长在该地区的多年生植物占优势。
3、在各种环境中,演替过程构成不同的演替系列。这里以温带淡水中的演替系列为例,作简要说明。
①沉水植物群落阶段 在一个水域水深5—7m以上的地带,常常生有许多沉水植物,如黑藻(Hydrilla)。它们的根生于水底土壤里。这些植物死后的残体不易分解而沉积下来,使水底抬高,水域变浅。因而不适于原来植物的生长,而只能让位于适合浅水环境的植物。
②浮水植物群落阶段 在水深2—3m的地带,出现浮水植物,如莲、菱等。其植物体具有高度堆积水中泥沙的能力,因而导致水体变浅,不适于浮水植物的生存。
③挺水植物群落阶段 在1m水深地带,发育着挺水植物如芦苇、香蒲等。其中以芦苇最常见,其根茎极为茂密,常纠缠绞结,促使水底迅速抬高,且可形成一些浮岛。
④湿生草本植物群落阶段 当水底露出地面时,挺水植物已不适生存,而为湿生草本植物所代替,它们主要是莎草科和禾本科的一些湿生性植物。在温带的干旱地带,这一阶段并不能延续很长,因为地下水位的降低和地面蒸发的加强,土壤变得干燥,湿生草类将被中生甚至旱生草类代替。
⑤木本植物群落阶段(中生状态)在湿润气候条件下,最初出现的抗淹力较强的灌木和乔木,如柳、杨、赤杨等,形成茂密的群落。它们的存在促进成土作用、降低地下水位,引起耐阴植物迁入。当生长更为茂密时,早期的种类由于幼苗不能忍耐过分阴暗而逐渐稀少。经过相当长的时期后,形成了稳定性较大的中生性群落。
4、演替过程中植物间的关系
促进作用说:(群落演替的特点(实质))
①每个阶段的群落都比上一个阶段的结构更复杂、个体更大
②利用环境更充分,改变环境作用更强
③前一个植物群落总为后一个提供条件,尤其是土壤
④在一定环境条件下,植物群落内因占主导,内外因共同作用结果。(实质)
5、演替顶极(Clements观点)
①演替分为原生和次生,每一种又都可分为水生和旱生两系列;
②演替最终都会达到稳定阶段,这个阶段与该地区的气候条件相适应、相协调、生态平衡时的植被,此群落称为演替顶极;
③顶极群落若遭到破坏,演替重新发展,再次恢复;
④同一气候区,演替可以从千差万别的生态环境中开始,逐渐趋于一致;
⑤如果给予时间和自由,所有的植物群落都能发展成为气候顶极。
单元顶极(气候) 多元顶极(气候、土壤、地形„„)
【顶极群落:如没有外来干扰,即使原始群落性质完全不同,也会达到同一种稳定的植物群落,这称为顶极群落。演替到此顶极阶段,就停滞不动。顶极群落为避开静止概念,而称为成型群落(根本性群落、成熟群落)】
第五节 植物群落的分类
一、植物群落分类的原则:
国外:形态学原则 生态学原则 特征种原则 群落动态原则
国内:植物群落学-生态学原则(以特征作为依据:1.种类组成 2.形态特征 3.生态学 4.动态)
二、植物群落分类系统
植物群丛:植物群落分类的基本单位。它是在主要种类组成相同,外貌结构一致,并与生态环境构成一定相互关系的一些植物群落的联合。
植被型:最主要的高级分类单位。建群种生活型相同或相似,同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合。 群系:主要的中级分类单位。建群种或共建种相同的植物群落联合。 群丛:基本单位。层片结构相同,各层片优势种或共优势种相同的植物群落联合。
第七节 植物和植物群落对环境的指示作用
戟叶、堇菜——铀矿
芒萁、石松——亚热带地区酸性土壤
桃金娘、油柑——中、南亚热带分界
罗勒——土壤小含100PPm以上的铜
1、使用指示作用时应注意的问题
①环境条件综合分析,eg.芒萁指示酸性土壤,还要有亚热带气候条件配合
②考虑主导因子,eg.海蓬子(渍水)、白刺(排水)都指示盐碱地,但分布在盐土的不同环境; ③植物的可变性
第五章 陆地植被类型
第一节 热带植被类型(雨林、热带雨林、稀树林、稀树草原、红树林)
一、热带雨林
(一)环境特征
1. 全年高温,温差很小,年均温约26℃,年较差1~6℃,日较差
2. 降水充沛而均匀,年降水量≥2000mm
3. 相对湿度高,80~90%
4.风速小,弱风区
5. 砖红壤性土壤(因水分多而显偏黄)
(二)群落特征
1.外貌:以高位芽为主占>90%,叶以中型、大型单叶全缘占优势,季相变化单调
2.结构:层次多且非常复杂,层间植物多;乔木有5个层次
3.种类:丰富,无优势种,单位面积上树木种类的密度特高
4.乔木特征:①植物枝下高很高②树皮光滑,呈灰白色③茎花茎果现象④滴水叶尖⑤板状根⑥树蕨(蕨类长成树)
(三)分布
集中在赤道附近南北纬5°-10°以内,最高分布于27°N(青藏高原东南部:墨脱察隅地区)
(四)利用
1.农业利用价值高,水稻一年三熟;
2.木材储量大,优质木材:红木、檀木、青木
3.热作丰富:香蕉、榴莲、橡胶、可可、咖啡、肉桂、金鸡纳、梅登木、神秘果、木薯、油棕
(五)缺陷
1.土壤含养量低,保肥能力差,需反复大量施肥;
2.无干湿季变化;
3.“刀耕火种”式农业
二、季雨林(水分较少)——过渡类型
三、热带稀树林(水分更少)——萨王纳林
四、稀树草原(萨王纳群落)【与温带草原比较】
(一)生境
1. 全年高温,年均温约23℃-24℃;
2. 年降水量900-1500mm,有明显的干季,半年旱季;
3. 风大
(二)特征
1.草本优势,乔木独株零散分布(乔木之间距离是树高的10倍)
2.乔木有旱生适应,叶子小而硬,避开阳光运动
3植物体上有绒毛、鳞芽,矮化.
4.季相变化单调,湿季:片绿;干季:一片枯黄
(三)利用:发展农业。
五、红树林(热带温带均有,23科81种,长在水中的海滩植物)
(一)生境
1.27~30℃,全年气温变化小。
2.全年降水较多,夏秋两季相对集中。有大量的地形雨,无明显的干季。
3.风浪小的海湾,地势平缓的泥滩,海水周期性淹没。
(二)特征
1、红树林发育支柱根(鸡笼状)
2、红树植物都发育着各种突出于地面或海水面的呼吸根(指状、膝状)
3、红树植物有胎生现象,植物胚轴长出后才离开母体(秋茄)
4、红树植物均为盐生植物,渗透势低,吸水,排盐、渗透压高、30-60巴)
(三)分布:北纬32°- 南纬44°
(四)利用:1. 提取农药、染料(单宁);2. 防风固岸;3. 燃料;4. 提取淀粉
第二节 亚热带的植被类型(常绿阔叶林、常绿硬叶林、荒漠) 一、常绿阔叶林(照叶林/温带雨林)
(一)生境
1. 由于季风,夏季炎热,且四季分明;
2. 雨量充沛:1000-1500mm,季节明显;
3. 土壤为褐土、棕壤。
(二)特征
三个亚层。
3.生活型:中高位芽植物为主,以高位芽植物占优势(70%以上)
4. 代表科:壳斗科、樟科、山茶科、木兰科。
5. 有明显的建群种。
(三)分布:25°~35°N的大陆东岸
(四)利用:经济林
二、常绿硬叶林(夹竹桃、油橄榄)
(一)生境:冬季温和湿润、夏季炎热干燥的地中海气候,冬季降雨多,夏季缺水。
(二)特征:1.冬季常绿,季相好; 2.植物体旱生结构明显(叶子小 针状、气孔下陷)
3.植物体内含挥发油; 4.植物茎绿色,进行光合作用
5.植物矮化 6.多年生的草木。(洋葱)
(三)分布:30~40°N大陆西岸,地中海地区,四川西部,云南北
三、竹林
①人的干预作用下形成的 ②生长高度:海拔800-1000m ③有地上茎与地下茎之分④分布区:亚洲 ⑤主要种类:麻竹、毛竹、苦竹、箭竹
四、荒漠
①干热 ②景色萧条 ③短生植物 ④旱生植物 ⑤盐生植物
第三节 温带植被类型
一、落叶阔叶林(夏绿林)
1、 季相变化明显,结构简单
2、 ※在中国的主要分布区:华北山地、秦岭坡地、辽东-胶东半岛。
二、针叶林(裸子植物多)
1. 泰加林:①寒温带针叶林(广义)②暗针叶林(狭义)
2. 针叶林:①落叶松(明针叶林)②云杉、冷杉(暗针叶林)
3. 分布区:大兴安岭、西部阿勒泰
三、 温带草原
1. 特征:①植被浓密,无乔木,层次较复杂(5-6个)
②季相明显(6-7个)
③生活型以地面芽为主
④旱生结构较明显
2.分布区:欧亚草原(8000公里)、普利列草原(北美)、潘帕斯草原(南美)
第四节 寒带植被类型
一、苔原
1.特征:①弱风 ②光照变化特殊(长昼或长夜) ③冻土(可达2m深)
2.植被特点:①种类较少,以苔藓为主 ②多年生植物为主 ③常绿植物较多
④植物多垫状(紧贴地面,保温防风) ⑤多长日照植物
第五节 隐域性植被
【草甸和沼泽分布在不同的气候带,而不能形成独立的地带,被称为隐域分布的(泛地带性)植被类型】
一、草甸
特点: ①单纯的草本群落 ②丛生结构 ③6-7个季相
二、沼泽
1.特点:①种类少:泥炭藓 ②不长树 ③寡养性(营养来源:吃动物)
2.用途:①肥料 ②提取化学原料:甲醇、石蜡
3.我国分布:青藏高原、东北三江平原、川西北
第六章 世界植被分布规律与植被区划
一、植被的水平分布规律
1、纬度地带性:植被沿纬度方向有规律地更替分布
2、经度地带性:植被因水分状况大体按经度方向呈带状依次更替
3、※欧亚大陆植被分布状况:
(1)纬度地带性:欧亚大陆划分为单个主要的纬度地带系列
① 大陆东部太平洋沿岸系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原-北方针叶林-针阔叶混交林-夏绿阔叶林-常绿阔叶林-季雨林或雨林
②大陆内部东欧-西西伯利亚-中亚-阿拉伯系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原、北方针叶林-温带草原-温带荒漠-亚热带荒漠
③大陆西部大西洋沿岸系列,植被由北至南的更替顺序为:
苔原-北方针叶林-针阔叶混交林-夏绿阔叶林-常绿硬叶林-亚热带及热带荒漠-稀树草原与季雨林-热带雨林
(2)经度地带性:由东至西分布
森林-草原-荒漠-草原-森林
4. 北美大陆植被分布状况
(1)纬度地带性(没有贯穿整个北美大陆):植被由北至南的更替顺序为:
(大西洋一侧)苔原-北方针叶林-夏绿阔叶林和亚热带森林
(2)经度地带性:由东至西分布
森林-草原-荒漠-森林
二、植被的山地垂直分布规律
1、 植被分布的垂直地带性:植被带大致与山坡的等高线平行,并具有一定厚度,从山脚到山顶
依次更替。
2、 垂直带谱:山地植被垂直带的结构,随海拔高度的变化,植被发生的顺序变化。
3、 垂直地带性与纬度地带性的比较:
相似:①整体变化相似 ②垂直地带的基带为纬度地带植被 ③不同植被带之间有过渡带 差异:①更替差异(有缺有增加) ②限制因子不同(纬度:热量;垂直:水分)
③生态差异(植被类型有差异) ④山地垂直过渡较快,界限明显
三、 ※中国植被类型及其分布规律
植被特点:1类型复杂(29个植被类型)
2水平分布规律
从大兴安岭-吕梁山-六盘山-青藏高原东缘一线,将我国分为东南和西北两个部分。 东南半部为季风区,发育各种类型的中生性森林,从北至南,随着气温的递增,植被的带状分布比较显著,依次为寒温带性针叶林带-温带落叶阔叶林混交林带-暖温带夏绿阔叶林带-亚热带常绿阔叶林带-热带季雨林、雨林带-赤道雨林带
西北半部季风影响微弱,为旱生性草原和荒漠分布的地区,水平地带性分布不强。
3垂直分布规律(三种模式)
① 西北区:荒漠-荒漠草甸-山地灌丛草甸-草甸草原-森林-亚高山草甸
② 温带:落叶阔叶林-针阔叶混交林-针叶林-亚高山草甸-高山草甸
③ 亚热带:常绿阔叶林-阔落叶混交林-矮林-亚高山草甸
四、 ※植被区划
【植被区划,又称地植物学区,它是在研究植被区系、植被与环境间生态关系、植被历史与动态、植被分类的基础上,对植被空间结构和地理特征的提炼和概括。】
1. 植被区划的原则和依据
(1)三向地带性原则:纬度、经度以及垂直地带性的植被分布规律是植被区划的主要原则;
(2)差异性原则:同一植被带内部,由于地质构造、地貌、地表组成、土壤、水文及养分、局部
气候及其他生态因子的差异,对地带内植被区域内部结构的影响。
(3)植被区划的依据:植被类型、植物区系、生态因素。
2. 植被区划单位(植被区域-植被地带-植被区-植被小区)
植被区域:具有一定水平地带性的、热量水分因素所决定的一个或数个植被型占优势的区域。 植被地带:在植被区域或亚区域内,因南北向水、热变化或地势引起的热量分异而导致的“植被型”
差异。
植被区:植被地带内,水热状况和地貌差异造成的若干个植被单元。
植被小区:植被区内,根据优势基本植被类型单位(群丛组)而划分出的小区。