植物群体的多态现象

植物多样性与人类关系一、植物多样性通俗的讲，植物多样性是指地球上的植物及其与其他生物、环境所形成的所有形式、层次、组合的多样化。

通常我们从以下3个方面理解，即植物的遗传多样性、植物的物种多样性、植物生态习性和生态系统的多样性。

植物的遗传多样性也称基因多样性是指种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异的总和。

例如菊花是常见的观赏花卉，目前已形成近3000多个品种；辣椒的品种也很多，果实形态相差很大。

由此可见，一个物种的遗传多样性是非常丰富的，人类可以诱导、积累并丰富栽培植物的遗传多样性。

植物的物种多样性是指植物在物种水平上的多样性，可以指一个地区内物种的多样化，也可以指全球范围内的物种的多样化。

中国高等植物约3万余种，占世界总数的10.5%左右。

保存了许多特有的植物类群，有银杏科、杜仲科、珙桐科、独叶草科、芒苞草科、伯乐树科和大血藤科等7个特有科，243个特有属，15000多个特有种。

这些物种有可能具有某些对人类有用的潜在价值。

如，素有水果之王美称的猕猴桃，原产我国，目前已在新西兰成为主要的出口水果。

然而猕猴桃属的主要分布地则是我国，全世界54种猕猴桃，我国就有52种。

我们无法预测哪种猕猴桃的生理、生态特性是人类迫切需要的，因而必须保护这些物种及其生存条件。

植物生态习性和生态系统的多样性是指植物长期进化过程中和生态环境之间所形成的多种多样的生态适应性以及植物群落、生态过程变化的多样化。

植物生态适应性使得它们在各自的生态系统中占据了一定的生态位，让它们能够稳定地生存在各自特定的环境条件。

如寄生植物、腐生植物、共生植物、食虫植物以及热带雨林中的绞杀植物等。

植物是生态系统中的生产者，生态系统通常是以植物的物种或生活型来命名的，因此生态系统的多样性离不开植物。

我国国土辽阔，气候和地貌类型复杂，南北跨越热带、温带和寒带三带，高原山地约占4/5，河流纵横，湖泊星罗棋布，海岸线漫长，复杂的自然条件使得我国的生态系统极其丰富多样。

生态学期末复习题(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2017-2018(2)生态学期末复习资料1. 概念与术语环境：某一特定生物体或生物群体周围直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素的总和。

生态福：生物耐受某一生态因子的最低点和最高点之间的范围。

发育阈温度或生物学零度：生物的生长发育是在一定的温度范围上才开始，低于这个温度，生物不发育，这个温度称为发育阈温度或生物学零度。

腐殖质：土壤微生物分解有机物时，重新合成的具有相对稳定性的多聚化合物，是植物营养的重要碳源和氮源。

生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。

限制因子：任何生态因子，只要接近或超过某种生物的耐受极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子称为限制因子。

利比希最小因子定律：植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。

耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多都将使该种生物衰退或不能生存。

哈-温定律：在无限大的种群中，每一个体与种群内其他个体的交配机会均等，并且没有其它干扰因素（突变、漂移、自然选择等），各代的基因频率不变。

遗传漂变：在较小的种群中，既使无适应的变异发生，种群内基因频率也会发生变化，也就是由于隔离，不能充分的随机交配，种群内基因不能达到完全自由分离和组合时产生的基因频率随机增减的现象。

领域行为：生物以威胁或直接进攻驱赶入侵者的行为。

领域性：生物具有领域行为的特性叫领域性。

总初级生产力：在单位时间、空间内，包括生产者呼吸消耗掉的有机物质在内的所积累有机物质的量。

净初级生产力：在单位时间和空间内，去掉呼吸所消耗的有机物质之后生产者积累有机物质的量。

多态现象：种群内出现二种以上不同体型的个体，有不同的结构和生理上的分工，完成不同生理机能使群体成为一个完整整体的现象。

生境：具有特定的生态特性的生态体或生态群体赖以生存和发展的某一特定的环境。

最新生态学考试复习资料（名词解释）1.尺度：尺度是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。

2.生物圈：生物圈是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层，全部水层和大气圈的下层。

3.生境：所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境称为生境。

4.小环境：小环境是指对生物有直接影响的邻接环境，即小范围的特定栖息地。

5.生态因子：生态因子是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照，温度，水分，氧气，二氧化碳，食物和其他生物等。

6.密度制约因子：对生物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节种群数量的生物因子，比如食物，天敌等。

7.非密度制约因子：对种群的影响强度不随种群密度变化而变化的生物因子，比如温度，降水等气候因子。

8.太阳常数：地球在日地平均距离处与太阳光垂直的大气上界单位面积上在单位时间内所接收的所有波长太阳辐射的总能量。

9.限制因子：任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素称为限制因子。

10.生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有有个生态上的最低点和最高点。

在最低点和最高点（或称耐受性的下限和上限）之间的范围，称为生态幅。

11.广温性：生物耐受性下限、上限与最适度相距均较远的现象12.狭温性：生物耐受性下限、上限与最适度相距很低的现象。

13.驯化：内温动物经过低温的锻炼后，其代谢产物水平比在温暖环境中高。

这些变化过程是由实验诱导的，称为驯化。

14.太阳辐射光谱：太阳辐射光谱主要由短波（紫外线，波长小于380nm）、可见光（波长380-760nm之间）、和红外线（波长大于760nm）组成，三者分别占太阳辐射总能量的9%，45%，46%，大约辐射能的一半是在可见光谱范围内。

15.太阳高度角：以平行光速射向地球表面的太阳辐射与地面的交角，称为太阳高度角。

16.光合有效辐射：光合作用系统只能够利用太阳光谱的一个有限带，即380nm—710nm波长的辐射能，称为光和有效辐射。

植物分层现象的意义植物分层现象是指在特定地理环境下，植物按照其适应生长的条件和竞争能力不同，形成多层次的分布格局。

这种现象不仅给我们带来美丽的自然景观，更体现了植物界的适应能力、物种多样性以及对生态系统的稳定性和紧密依赖性。

以下是植物分层现象的意义。

1.提供生态系统服务：植物分层现象在生态系统中起着关键作用，为人类提供各种生态系统服务。

例如，森林中高大的树木提供了防风固土、净化空气、调节气候、保持水源、保护水土等生态功能；灌木层和草本层为野生动物提供了栖息、觅食场所，并促进了种子传播。

2.保护生物多样性：植物分层现象反映了不同植物物种之间的竞争和适应机制。

不同的树种、灌木和草本植物在不同分层中独特的生长条件和资源利用策略，使得更多的植物物种可以在同一地区生存和繁衍。

这有助于增加生物多样性，维持生态系统的稳定性。

3.促进养分循环：不同层次的植物拥有不同的养分需求和循环途径。

例如，树木层通常富含有机质，能够吸收较多的阳光和二氧化碳，而藤蔓植物和蕨类植物富含无机养分，能够促进土壤水文循环，增加土壤肥力。

4.保护土壤和水源：不同的植物层可以通过不同的根系结构和生理特性来保护土壤和水源。

例如，深根植物通常生长在树木层，能够引导地下水，减少土壤侵蚀。

同时，茂密的植物层可以减缓雨水的冲击和流失，防止水源的污染和水系的衰退。

5.形成自然景观：植物分层现象创造了丰富多样的自然景观。

从地面到树冠，不同层次的植物在形态、颜色和生长方式上呈现出多样化的特点，形成了层次分明的景观，给人们带来了美的享受和心灵愉悦。

6.为研究和教育提供资源：植物分层现象为科学研究提供了丰富的资源。

通过对不同植物层的研究，可以了解植物的生态适应机制、适应性演化以及对气候变化和人类活动的响应。

同时，植物分层现象也为教育提供了丰富的示范和教学材料，可以帮助学生更好地了解生态系统、环境保护和生物多样性的重要性。

总之，植物分层现象的意义在于维持生态系统的功能和稳定性，保护生物多样性，促进养分循环，保护土壤和水源，形成自然景观，为科学研究和教育提供资源。

第五节植物的种群生态一、种群的基本特征生物很少以孤立的个体形式长期存在，而是以种群形式存在。

种群(population)是指一定空间里同种个体的集合，同一种群的个体能自由授粉和繁殖。

如某山地的油松(Pinus tabulaeformis)种群，某水域中的水绵(Spirogyra sp.)种群，某农田中的小麦种群等。

种群并不是个体的简单总和，而是一个客观的生态生物学单位，是具有自己独立的特征、结构和机能的整体。

一般来说，自然种群具有3个基本特征：① 空间特征，即种群具有一定的分布区域；② 数量特征，即单位面积或体积中的个体数量是动态的；③ 遗传特征，即种群具有一定的基因组成，种群的遗传多样性增加了种群在环境中的生存能力。

研究种群数量变动和空间分布规律是种群生态学(population ecology)的主要任务。

种群不仅是物种存在、遗传进化的基本单位，也是群落或生态系统的基本组成单位。

(一)种群的分布1.种群分布(population distribution)。

是指种群在空间中的分布状况，它涉及种群传播、分布类型和格局等要素。

此外，种群在特定环境下分布格局的形成，还依赖于种群对其环境的适应性。

物种的分布现状，一方面是其从散布中心或起源中心传播开来的结果，另一方面也是散布的限制因素或生态障碍作用的结果。

这些限制因子包括诸如极端温度、积温、湿度等自然气候因子；或像海洋、山脉、陆地等自然地理因子；也有生物因子，有时会因为缺乏某种传粉昆虫而使某种植物无法在这个生境分布。

2.种群分布类型(population distribution type)。

是指种群在空间分布的方式。

此空间是指一个种群在其所有广大分布范围内的空间，称之为外分布型。

种群的分布类型分为连续的(continuous)和间断的(disjunction)或不连续的(discontinuous)的极端类型。

最极端的间断分布是所谓的岛式模型(island model)或岛式分布(island distribution)，岛中每一种群各具特色，界限分明，彼此隔离。

多态现象（腔肠动物）：群体内出现二种以上不同体型的个员，有不同的结构和生理上的分工，完成不同的生理机能使群体成为一个完整的整体多态现象（昆虫）：昆虫的变态阶段也有人认为是发育中的多态现象。

显然昆虫的多态现象只是同一个体不同阶段的形态展示，严格说来，不应该属于生物的多态现象。

腔肠动物的多态现象是指生活是一个群体一起的，每个不同的个体有各自不同的结构和生理上的分工，这是质的区别，一个是单一个体，一个是群体滞育：滞育(diapause)是动物受环境条件的诱导所产生的静止状态的一种类型。

它常发生于一定的发育阶段，比较稳定，不仅表现为形态发生的停顿和生理活动的降低，而且一经开始必须渡过一定阶段或经某种生理变化后才能结束。

动物通过滞育及与之相似但较不稳定的休眠现象来调节生长发育和繁殖的时间，以适应所在地区的季节性变化。

与休眠的差别昆虫和其他节肢动物在个体发育过程中或繁殖期所出现的静止状态可明确区分为休眠和滞育两大类。

休眠直接由低温、干旱等不利环境条件引起，环境恢复正常即可开始活动。

滞育则发生于个体发育的一定阶段，是在不利环境到来之前，由某些季节信号，尤其如光周期变化的诱导而引起。

例如柞蚕四、五龄幼虫，特别是末龄幼虫只要接受到每天13小时短光照的刺激，蛹期便进入滞育状态。

滞育蛹即使有适宜温度仍不发育。

滞育持续时间的长短，因昆虫种类而不同，有的数月，有的可达数年之久，例如小麦红吸浆虫幼虫在土内滞育可达10年以上。

在自然情况下，滞育的结束要求一定的时间和条件；这些过程受激素的调节和控制。

滞育可以发生于昆虫的不同发育阶段：有的发生于胚胎发育的早期，如家蚕；有的发生于胚胎发育已完成的阶段，如舞毒蛾；有的可发生于幼虫的某一龄期，如松毛虫；或幼虫晚期阶段，如玉米螟；有的发生于蛹期，如柞蚕；有的发生于成虫期，如七星瓢虫。

成虫期的滞育主要表现为生殖腺停止发育。

类型昆虫滞育的发生与它们的化性有关。

有些一化性昆虫发育到一定的阶段即进入滞育，称为专性滞育(obligatory diapause) 。

第16卷　第2期1997年12月 生　态　科　学Eco log ic ScienceV o l.16　No.2Dec.1997植物的特有现象与生物多样性张宏达(中山大学生命科学学院,广州510275)摘　要　特有现象是生物多样性的依据,多样性是特有现象的体现,特有现象是种系分化的结果.特有现象的成因是多方面的,包括地貌因子、土壤因子、气候因子、边缘效应、海洋岛屿隔离以及自然杂交等.全球各大陆的自然条件的多样性,促成了各大陆各异的特有现象和生物多样性.生物多样性是生命运动的属性,它是在系统发育过程中发展壮大的,因此,它的发展是有规律性的,既具有普遍性,又具有特殊性.保护生物多样性是当前的迫切任务.关键词　特有现象及其成因,特有现象与生物多样性,生物多样性保护在全球有花植物345科(Engler,Sy llabus,12版,1964)当中,共通分布于各大陆的达290科,只有15%的小科或单种的科,为各大陆所特有.全球约11000属当中,有5500属是各大陆所特有的.而在全球260000种植物当中,有近80%的种是各大陆所特有的.这个数字反映出有花植物的多样性,而这种多样性是由植物的特有现象来体现.1　特有现象1.1　种系分化种系分化是物种的遗传属性.种系分化促使物种适应不同的生境,而生境的多样性亦促使种系起分化.通过种系分化使种系繁衍多变.在植物界里,大多数的种系是连续的,少数种系是不连续的.在孑遗的种系是不连续的,如昆栏树、水青树、领春木及紫荆叶Cercidiphyllum等.而在新生的种系则常为连续的,在同一科里可以找到连续种系和不连续种系.例如,木兰科的鹅掌楸Liriodendron是不连续的,而木兰亚科的各个属则表现为连续的,它可以被划分为14个属,也可以合并为5个属.物种分类难免带有人为的主观见解,但反映出木兰亚科各属之间的连续性.同样的现象也存在于其它的科.金缕梅科被分为6个亚科.其中的双花木、马蹄荷、壳菜果、红苞木及枫香等5个亚科是不连续的.但金缕梅亚科22个属就比较连续,可按不同的分类标准进行不同的划分. 1.2　特有现象的历史发展种子蕨类从晚泥盆世开始出现,已知的科属不多.到了二迭纪,分化程度渐高,种广东省自然科学基金资助10生　态　科　学1997年系日趋繁复,大羽羊齿类已知的将近百种.裸子植物如苏铁类、松柏类等相继出现,并表现出多样性.有花植物可能出现于三叠纪或二迭纪末,因为有花植物有290科5500属是全球各大陆共有的.联合古陆在三叠纪初就已开始解体,原始的有花植物在新的条件下继续发展,并出现新的分化,形成了各大陆区系的特有现象.特有现象是联合古陆解体之后才获得显著发展的.科一级的特有化不太显著,可是属一级的特有化使全球植物的属比古陆解体之前增加了100%,即从5500属增加到11000属,而种一级增加了225%,充分体现出有花植物的特有现象和多样性.以中国植物区系为例,全球345科当中,中国有248科,其中只有马尾树科、杜仲科、水青树科、昆栏树科(亦到日本)、领春木科、紫荆叶科、大血藤科、牡丹科、猕猴桃科、南华木科等是特有的,在中国约3000属有10%是特有的.种一级则有57%是特有的,如果不是政体国界的约束,中国植物区系的分化和特有现象还要更多.1.3　间断分布的问题各大陆之间有许多共有的属种,地理学上称之为间断或不连续分布.东亚—北美之间的间断是周知的事例,其实间断分布现象普遍存在于各大陆之间,这些间断分布的属种是在古陆分离之前就已存在,它们是三叠纪以前就已出现的种系,在陆块漂移之后表现为间断分布.除了东亚—北美共有900多属之外,中国与澳大利亚区系共有的有988属,中国与非洲共有的不少于700属,南美洲与中国共有的为410属,间断分布现象反映了联合古陆漂移之前,地球上已经由于种系分化作用存在着物种的多样性.2　特有现象的成因和条件特有现象是各大陆所拥有的原始种群的遗传特性与各自特定的自然条件相互作用下出现的.自然条件包括当地的气候、土壤、地貌的多样性,种群遗传特性指的是基因突变、错位、多倍体及自然杂交等.原始种群在新的自然条件继续分化出新的种群,成为各大陆的特有科、属、种.2.1　地貌促成种系分化不同的垂直高度常有各异的气候和土壤及水文的变化,从而引起基因突变或多倍体的形成.杜鹃花属有850余种,在中国约有500种,集中分布于热带亚热带山地,随着海拔升高,种系不断起分化.马先蒿属是另一著名的例子,500多种遍布于温带,从平地到高山分化出复杂的种群.孑遗的种系也存在类似的情况,以枫香属为例,广泛分布于中国中西部及华南的枫香树常分布在海拔600m以下的低山及平地,而由它演化来的缺萼枫香Liquidambar acalycina,则分布在600m以上的山地.在黄山桥头后山,这两个种同时生长在一个坡面上,表现出明显的垂直分带.在水平分布方面同样出现种系分化的现象.锦鸡儿属Caragana的两倍体分布于东北山地,向西扩展逐步分化出4倍体及6倍体.菊科的蒿属Artem isia也存在类似的现象,据林有润的研究,蒿属的分化中心在亚洲北部,当它向南及向西扩展过程中分化出一系列的种群.2.2　土壤因子促成种系分化在中国西南及南部的贵州、滇东南、广西及广东西部是石灰岩集中分布的地区,这里的植物区系特别复杂,苦苣苔科、山茶科、木兰科等在这一地区分化出十分复杂的种系.以苦苣苔科为例,在中国苦苣苔科56个属当中,有28个特有属和416个特有种.其中已查明有15个特有属分布于石灰岩地区.它们是异唇苣苔Allochelos 、异片苣苔Al -lostigma 、直瓣苣苔Am cylostemon 、朱红苣苔Calcareobaea 、长檐苣苔Dolicholoma 、圆唇苣苔G yroc heilos 、圆果苣苔G y rogyne 、半蒴苣苔Hem iboea 的部分种、单座苣苔Metabrig -gia 、石山苣苔Petroc odon 、报春苣苔Prim ulina 、异裂苣苔Pseudoc hirita 、裂檐苣苔Schis -totabos 、世纬苣苔Tengia 、辐花苣苔Thamnocharis .此外,山茶属的金花茶组共20个种,也有13种分布于石灰岩山地,可能是在石灰岩地区分化出来的.2.3　气候变化促成的特有属种前面提到杜鹃花属及马先蒿属因地貌变化引起的特有化,其中亦有气候变化的因素存在.此外,剧烈的气候变化,诸如干旱的气候同样可以促使种群分化.新疆地区由于气候干旱,植物区系相对比较贫乏,但也有许多特有属是由于干旱气候促成的,如藜科的合头草属Sympegma 及戈壁藜属Iljinia 、十字花科的穴丝草属Coelonema 及大腺芥属Megadenia 、豆科的沙冬青属Ammopiptanthus 、蔷薇科的包大宁属Potanina 、藜科的四合木属Tetraena 、报春花科的羽叶点地梅属Pomatosace 、茄科的马尿泡属Przewalskia 、菊科的紊蒿属Elachanthem um 、栉叶蒿属Neopallasia 、毛冠菊属N annoglottis 、新疆蒿属Seriphidium 、百花蒿属Stilpnolepis 及黄冠菊属X anthopappus 等.干旱促成种系分化,形成特有属种的事实,尤以热带美洲的仙人掌科植物最为突出,全科150属2000种,显然是由高温和干旱促成的,在当地形成了非常特殊的植被景观.此外,极度低温促使特有属种形成的例子有极地的忍冬科北极花属Linnaea 及阿拉斯加的瑞香科Geocaulo n ,北美西北部的一些特有属,如菊科的Eriophyllum 、Heliomeris 、Luina ,豆科的Hosackia ,虎耳草科的Lithophragma ,罂粟科的Platystemon ,柳叶菜科的Stenosophon 及景天科的G ormania 等特有属都可能是低温促使分化形成的.2.4　边缘效应及海岛隔离促成的特有现象一个种系在扩大它的分布区时,到达分布区的边缘的特殊条件下,亦将促成特有属种的形成.广泛分布于热带的金莲木科40属600余种,当它向北扩展到广西亚热带地区时,由原来雄蕊多数,子房多室的结构,演变为雄蕊5个,子房1室的辛木属Sinia .葫芦科是广泛分布于热带的大科,在中国温带地区分化出具有地下茎的假贝母属Bol -bostemma .大戟科是一个泛热带分布的大科,到达中国的华北及东北一带出现了地枸叶属Speranskia ,亦具有地下茎越冬.其余许多热带大科,当它们分布到亚热带及温带时都分化出特有属.野牡丹科在中国的特有属为棱果花属Barthea 、药囊花属Cyphotheca 、异药花属Forliophyton 、卷丹花属Sc orpiothysus 、八蕊花属Sporoxeia 、无距花属Stapf iophyton 、长穗花属Styrophyton 、虎颜花属Tigridioides .类似例子还有桃金娘科的多核果属Pyrenocarpa ,芭蕉科的地涌金莲属Musella ,姜科的苞叶姜属Pyrgophyllum 分布于滇中.而另一热带性分布的兰科,在中国分化出10个特有属.海洋岛屿与其它大陆隔绝,亦形成许多特有属.夏威夷是年轻的火山岛,那里有32个特有属,包括桔梗科7属,五加科3属,菊科、茜草科、荨麻科、苋科、锦葵科各2个属,附生蓼科Grammitidae 、秋海棠科、桃金娘科、八仙花科、鼠李科、伞形科、醉鱼草科、夹竹桃科、旌节花科、茄科、唇形科、禾本科各1属.它们都是系统上高级类型,生11第2期 张宏达:植物的特有现象与生物多样性12生　态　科　学1997年活力强盛的代表.澳洲是一个古老的陆块,那里有714个特有属.东南亚岛屿逾千,那里孕育了无数特有属种,成为全球仅次于南美,居于第二位的特有属分化中心.2.5　自然杂交促成特有现象经典的植物学认为种间是不亲和的,并把它看作物种的主要定义,实际上自然界并不排除种间甚至属间的自然杂交现象.桉树是自然杂交最明显的例证,早期的桉树属不过400种,由于自然杂交,使种类不断增加,现在已有600余种,雷州半岛出现的雷林1号,据说是窿缘桉与细叶桉自然杂交的杂种,雷州林业局引进的刚果12号(E.12ABL)是赤桉与细叶桉的自然杂交种(牛津大学的Ba rnes则认为是白桉与尾叶桉的自然杂种),柳窿桉是柳桉Eucalyptus saligna×E.ex serta,兰大桉是兰桉E.globulus×大叶桉E.robusta,类似的例子多不胜举.自然界另一群自然杂交的代表是杨柳科.以杨属为例,中国植物志载有杨属6个杂交种,柳属的自然杂交就更为普遍.山茶属也有自然杂交现象,香港原产的大苞白山茶Camellia grantham iana突然开出不育的红花,由此推断沿金沙江流域20种红山茶有可能是自然杂交的结果,细胞学证据说明它们多为4倍体及6倍体.自然杂交不仅常见于种间,同时亦存在于属间,金缕梅科的半枫荷属Semiliquidam-bar,叶片兼具3裂片、2裂片及不裂的叶,具有3出脉,近似枫香属Liquidambar,头状果序兼具枫香属和覃树属Altingia的特征,有可能是枫香属与覃树属的自然杂交属.3　各大陆的特有现象前面提到,全球各大陆的植物,科一级有85%是共有的,大多数是种类繁多的科.其余15%的科是各大陆特有的,它们多属种系简单的科,属一级的特有现象较为突出,在11000属当中约有50%的属是各大陆特有的,至于种一级则有80%以上的种是特有的,这些数字反映出植物的科是较古老的,分化能力和多样性是较为保守的,而属和种的分化是比较活跃的,具有较强烈的多样性.对于各大陆来说,由于历史条件不同,加上植物种系遗传性的差异,分化的结果各异,更显得物种的多样性.3.1　华夏植物区系的特有现象华夏植物区系的特点表现在科一级的特有较多,并且多属孑遗的科,如银杏科、水青树科、昆栏树科、云叶科、紫荆叶科、杜仲科、南天竹科、大血藤科,南华木科、马尾树科、珙桐科等.在属一级的特有现象也有它的特点,局限于中国政区内的特有属为258个,占全国3000属的8.2%.但从华夏植物区系发展起来,并渗透到四邻地区的特有属则数以千计.如木兰科在亚洲有13个特有属,但局限于中国境内的仅有3属,这事实反映出亚洲植物区系与华夏植物区系是一个整体,在区系发生和发展上是不可分割的,只因国界的划分,把植物区系分割开来.至于种一级的特有种达到17000多,占中国植物区系30000种的56.6%,其中尤以从华夏植物区系发展出来的科具有更多的特有种.木兰科在中国有107种,特有种占95%.金缕梅科在中国有80种,几乎全为特有种.山茶科在中国有450种,有420种是特有的.樟科423种,有93%是中国特有的.壳斗科320种,95%是中国特有.苦苣苔科416种,绝大多数是中国特有种.在亚洲热带地区一向被划入古热带区,应重新考虑它的归属.从古地理着眼,苏门答腊在古生代有过大羽羊齿的化石,加里曼丹在中生代也有华夏植物区系的化石.再从现代有花植物区系看,华夏植物区系的代表科属,如木兰科、金缕梅科、山茶科、冬青科、壳斗科、樟科等在亚洲热带地区都有广泛的代表,因此两地在植物区系方面是不可分割的整体.在热带亚洲地区也有一些特有科,如Deg eneriaceae 、Mastixiacea e 、Leeaceae 、Ery-thropa laceae 等,特有属就更多,包括中国区系在内,估计不少于1100个特有属.3.2　澳大利亚植物区系的特有现象澳大利亚植物区系比华夏植物区系贫乏得多.据不完全统计,特有科有Austrobai-leyaceae 、Brunoniaceae 、Davidsoniaceae 、Cephalo taceae 等13个小科,区系总数不到18000种,分隶2483属,其中特有属714个.澳大利亚植物区系的特点有如下几个方面:①特有属种比较多,这是由于澳大利亚和其它大陆隔离的时间较早,一般认为不迟于白垩纪,成为孤立的海洋陆岛;②澳大利亚植物区系缺乏孑遗及古老的科属,不仅缺乏水青树、昆栏树一类的孑遗成分,连木兰科亦不存在,金缕梅科也只有较高级的金缕梅亚科2～3个属;③澳大利亚的裸子植物具有自己的特有性,除了苏铁属之外,有罗汉松、贝壳杉Agathis 、南洋杉Araucaria 、陆均松Dacrydium .有花植物则以桃金娘科最富代表性,全球的桃金娘科100属3000种,澳大利亚拥有70属2500种,尤以桉树属最盛,达到600余种,组成当地森林植被的主要成分,从低地、沼泽一直分布到干旱地带和山区.此外,海桐花科也成为当地表征性的科,9个属当中,有8属是澳大利亚的特有属.此外,山龙眼科、番荔枝科、大风子科、藤黄科、梧桐科、使君子科、椴树科、木棉科、草海桐科、苦槛兰科、刺鳞草科、帚灯草科等都是当地的表征性科属,其余象茜草科、菊科、玄参科、马鞭草科、唇形科、百合科及棕榈科等在当地也获得良好的发展.3.3　非洲植物区系的特有现象非洲植物区系也比较贫乏,估计不超过18000种.代表非洲区系的特有科以Wel-w itschiaceae、Dio ncophyllacea e 、Barbeyaceae 、Pentadiphandraceae 、Seytopetalaceae 、Oc-toknemaceae 等10余个小科,还有分布于马达加斯加的Didymelaceae 等9个小科.初步统计有899个特有属,在加上马达加斯加的特有属,将超过1000个,代表非洲植物区系特点的有番荔枝科40属,占全球该科120属的1/3,其中有30个特有属,450种,占全球该科2700种的21%.其次大风子科有48属,占全球该科84属的52%,其中有32个特有属.此外,还有毒鼠子科、八角枫科、使君子科、番杏科、海桐花科、山柚子科、刺茉莉科、铁青树科、木棉科、藤黄科,以及热带广泛分布的大科,如豆科、芸香科、桃金娘科、大戟科、茜草科、萝摩科、夹竹桃科、爵床科等的许多特有种.非洲植物区系也缺乏木兰科,在多心皮类里则有蒙立米科M onimiacea e 的Xymolos 及Siporuna 两个属,樟科在非洲也只有2个属,金缕梅科只有金缕梅亚科的毛枝属Trichocladus .从上述区系成分显示出非洲区系在地史上蒙受过灾难性的变迁,次生性较显著,但仍然表现许多特有科属和物种多样性.3.4　南美洲植物区系的特有现象南美植物区系比较复杂,它包括中美洲和加勒比海地区、南美热带地区及温带地区,还有邻近许多岛屿.这个区系拥有Marcg raviaceae 、Brunelliaceae 、Calyceraceae 及美人蕉科等10多个特有科,这里的植物达到40000种,隶属3617属,是物种多样性最突出13第2期 张宏达:植物的特有现象与生物多样性14生　态　科　学1997年的地区,其中有1448个特有属,还有1711个泛热带分布的共有属.这里是棕榈科最大的分化中心,全球217属2500种棕榈当中,过半集中在本区及邻近的墨西哥.仙人掌科在这里是它的起源中心和分化中心,全球150属2000种,集中分布于热带美洲,只有少数的属如Opunia及Rhipsalis起源于古热带区,凤梨科60属1400种,亦集中分布在热带美洲,番荔枝科仅次于热带亚洲,在本区成为第二分布中心,共有38属740种,樟科在巴西广泛分布,也仅次于亚洲,成为第二分布中心,其中的绿心木Ocotea多达400种,是组成热带雨林的优势种群,同样的还有豆科的Mora、Eperua、Pentaclethra、Dimorphan-dra、Swartzea及紫檀属Plerocarpus组成雨林中的优势种.此外,许多热带科如大风子科、莲叶桐科、藤黄科、玉蕊科、金粟兰科雪香兰属Hedyosm um、防己科、马兜铃科、大花草科、水冬哥科、桃金娘科、古柯科、楝科、椴树科、芸香科、五加科、桑科、山榄科、马钱科、萝摩科、夹竹桃科、爵床科、茜草科、菊科、兰科,在本区都分化出许多属种,而在南美东北部高原,在圭亚那境内发现的龙脑香科Pakaraimaca dipterocarpacca 是和非洲龙脑香科的Monotes和Marquesia较接近的新属.它的发现加强了南美热带与亚洲热带植物区系的联系.3.5　北美洲植物区系的特有现象北美植物区系在第三纪晚期虽蒙受冰川的严重破坏而变得贫乏,但仍有一个特有科塞子木科Leitneriaceae和803个特有属(塔赫他间记载为100多个特有属).其中以菊科的特有属最多,达201个,十字花科和禾本科各有42个特有属,伞形科有32个,蔷薇科有24个,仙人掌科23个,豆科22个,唇形科18个,百合科16个,兰科15个,田基麻科15个,紫草科13个,柳叶菜科11个,爵床科10个,棕榈科9个,藜科及萝摩科各8个,石竹科7个,夹竹桃科及茜草科各6个,大戟科5个,芸香科和桔梗科各4个,卫矛科和苋科各3个.墨西哥在地史上是第三纪才出现的,在墨西哥有特有属255个,以菊科,仙人掌科及棕榈科的特有属较多,其中棕榈科与北美的棕榈科有联系,仙人掌科则和中美洲的有联系,此外,山毛举科的栎属在这里为数不少,可能是从北美扩散来的.夏威夷群岛也有33个特有属,分别属于苋科(1属),锦葵科(2),八仙花科(1)、桃金娘科(1)、秋海棠科(1)、荨麻科(2),鼠李科(1)、伞形科(1)、五加科(2),马钱科(1)、夹竹桃科(2),桔梗科(7),茜草科(2),菊科(2),茄科(1)、旌节花科(1)、唇形科(1)、百合科(1)、禾本科(10,但夏威夷区系不属于北美区系,只是美国一个行政区而已.3.6　欧洲植物区系的特有现象北欧及西欧在第三纪末反复遭受冰川的破坏,植物区系变得十分贫乏,尤以木本植物显得稀少,裸子植物只有云杉、冷杉、落叶松、松属、刺桧、红豆杉及麻黄,有花植物只有桦木、榛、鹅耳枥、杨、柳、栎、山毛榉、槭属、桤木、悬铃木、胡桃、黄栌、椴树等.在南欧及地中海地区,由于阿尔卑斯山的屏障作用,仍有228个特有属,分别隶于伞形科(38属)、菊科(33属)、十字花科(27属)、禾本科(27属)、豆科(15属)、石竹科(9属)、紫草科(8属)、唇形科(7属)、玄参科(4属)、桔梗科(4属)、兰科(4属)、樱草科(2属)、百合科(2属).欧洲包括格陵兰的有花植物化石有许多是和北美及华夏共有的属种,如水青树、昆栏树、鹅掌楸、木兰、金缕梅、胡椒、杨柳、杨梅、胡桃、枫杨、桦木、榛、鹅耳枥、榆、榉、铁青树科的X imenia 、赤苍藤Erythropolum 、铁青树Olax 、木防己、樟属、杜仲等,反映出在第三纪以前欧洲的植物区系同样具有较大的多样性.4　特有现象与生物多样性植物界具有特有现象使植物区系表现出多样性.全球26万种的种子植物,分别隶属于11000属,345科,在种系分化方面表现出高度的多样性,而作为地球上唯一的第一性生产者的绿色植物,是地球上其它生命和生物界的生存依赖,使整个生物界展示出错综复杂的生物多样性,因此植物的多样性是生物多样性的基础.4.1　生物多样性是在系统发育过程中壮大的特有现象推动了植物的系统发育,而生长、发育、衰亡是生命有机界的发展规律.古老的种系经过壮年到达衰老,不再出现特有现象,银杏、水青树、昆栏树、云叶、杜仲等孑遗和衰退的种系不可能再出现特有和分化,只有年青的种系才能表现出多样性.例如,禾本科、兰科、菊科及豆科等分化出数以万计的种,分别隶于几百个属.古生代后期的种子蕨类曾盛极一时,成为当时植物界的主体,到了二叠纪逐渐让位给裸子植物.中生代以后裸子植物又让位给有花植物.古老的有花植物在中生代后期亦逐渐让位给青壮年期的高层有花植物的体系,而当代处于极盛的壳斗科、樟科、番荔枝科以及正逐渐表现出衰退的木兰科及金缕梅科必将进一步衰退下来.4.2　生物多样性是生命运动的属性生物多样性是生物的遗传可塑性与生存环境多样性相互作用的结果,生长和繁殖是生物的特性,通过繁殖(生殖)把遗传密码与信息传递给下代,生物的遗传作用在与环境条件相互作用之下形成了遗传可塑性,有了遗传可塑性,使生物体能够在不同的和多变的生境中继续生存和发展下来,同时出现遗传性状的分化,即遗传性状的变异性,从而形成生物的多样性,生物多样性在一般的情况呈数学级数的增加,而在某些种系如菊科、兰科、豆科及禾本科等可以出现几何级数的增长,结果形成特别繁多的多样性的种系,当然,也有一部分的生物遗传可塑性与生境条件不协调而受到淘汰的.4.3　生物多样性发展的规律性生物多样性是发展的,是从低级到高级,从简单到复杂的发展过程,最后形成了生物的系统发育和系统进化.低等植物由于发生的年代久远,一部分不适应的种系已经消失而不复存在,使低等植物的系统出现断层,但世代交替的生活史或重演律仍然可以把低等植物的系统发育显示出来.种子植物从种子蕨发展起来,到了有花植物具备了完整的系统.其次,生物的起源是单元的,多样性是由多方向的发展的结果,亦即多系的.因此,生物多样性的发展是单元多系的,是可知的.在大多数的情况下表现为渐变的,在特殊的情况下可能出现突变,换句话说,连续的系统是由渐变形成的,不连续的种系就不排除突变的出现.4.4　生物多样性的普遍性前面提过,多样性是生命有机体的属性,在生物界普遍存在着多样性,连原核生物15第2期 张宏达:植物的特有现象与生物多样性16生　态　科　学1997年也不例外.非细胞形态的病毒也存在着生物多样性.真核生物更不例外.植物界里只有孑遗或衰亡中的种系如银杏、Welwitschia、杜仲等不出现多样性.苏铁目植物起源于二叠纪,当前仍有3个科,10个属,100多种.苏铁属Cycas原来只有20种,现在不断发现新的种类,几达50种,仅广西热带地区就发现了12种,初步研究是自然杂交的结果,通过人工授精及嫁接亦可使苏铁形成杂种,说明了杂交能促进种系复壮.在有花植物11000属当中,有5500属是在各大陆分化出来的特有属,而26万有花植物当中有80%是各大陆分化出来的特有种.菊科950属24000种,兰科500属18000种,豆科200属12000种,大戟科300属9000种,禾本科600属7000种,遍布于全球各大陆,全面体现了植物区系多样性的普遍性.4.5　生物多样性的特殊性植物种群由于遗传异质性及生境异质性,在不同地区和生境使生物多样性出现特殊性,从而构成各大陆的特殊植物种群和特有的多样性.中美洲的干旱生境促使仙人掌科的分化,南美热带雨林促使凤梨科和棕榈科植物分化,亚洲的热带雨林促使龙脑香科植物的分化,澳大利亚的特定生境条件,使桃金娘科获得发展,非洲的干旱生境,促使木棉科和百岁兰属W elwitschia等特殊种群的分化,热带海滩的特殊生境促使红树林区系的发展.中国在地史上中生代以来保持较稳定的条件,使得许多古老的种群如木兰科、金缕梅科、壳斗科、山茶科等获得良好的发展.多样性的特殊性保证了全球植物区系多样性更显得多姿多彩.5　关于生物多样性的保护问题原始人类作为自然生物圈的一员,对生物多样性的影响不太明显.进入社会性的人类活动时期,为了生存和生产,对自然界生物多样性的破坏变得日益显著.近代的产业革命强调利用自然和改造自然,给生物多样性带来灾难性的破坏,乱伐滥捕不仅直接地危及生物多样性,而且间接破坏了生物赖以生存的生态环境,森林被毁之后,依赖森林存活的各种生物失去了生存条件,使生物种类的消失与日俱增.如樱井草Petrosav ia sinii 分布于广西大瑶山及南岭南坡的常绿林下呈腐生或半腐生习性,森林一经破坏就再也找不到它的踪迹.当前,在发达的国家,基本上没有原生性森林,发展中国家也受到国际资本的无情掠夺.全球硕果仅存的热带雨林,作为生物多样性的最后基地,也日蹙百顷地在消失.当务之急,首先应停止对热带雨林的滥伐.就中国而论,热带雨林面积较大的海南和滇南,残存的雨林面积都是经过采伐或垦殖残留下来的疏林,原始雨林生态系统的破坏,不仅植物种群受到迫害,且危及依赖雨林存活的各类生物,因此制止对热带雨林的滥伐是当务之急.扩大和加速建立自然保护区是当前最迫切的任务.目前,国内的自然保护区的面积太小一般不过几千hm2,起不到应有的保护作用.而其中许多保护区面积还不到这个数字.南岭八宝山自然保护区把邻近4个自然保护区联合起来不过45750hm+2,其中还有很多分散的农村在内,无法为华南虎提供生息的场所.海南坝王岭长臂猿自然保护区的面积不过1000hm2,无法满足长臂猿的繁衍活动.扩大自然保护区的面积,是扩大基因库的有效措施.。