植物地理问题与答案.doc

1、影响植物分布的环境因素：光照、温度、水分降水、湿度、空气、土壤（质地和结构，元素）
环境是由许多相互作用的物理因子、化学因子和生物因子综合而成的，依其性质可划分为气候、土壤、地形、生物等因子。
（一）气候
20oC以上为高温植物带+干旱高温植物带、15-20oC为中温植物带、0-14oC为低温植物带、0oC以下为极低温植物区。但温度的极端值及其在全年间的分布值，才是决定植物生存的主要因素。譬如：北半球森林分布的北界，大约与7月最暖月的10oC等温线相吻合，雨绿灌木的分布则与1月最冷的月均温有关。另外植物生存也需要水分，因此水分与温度的配合才是决定地球表面植被分布的关键因素。Koppen依据温度和湿度划分地球的气候带，这些气候带都与植被类型的分布有关。
（二）土壤
依据土壤质地可将土壤大致分为三大类：砂土（Sandy）类、壤土（Loam）类和黏土（Clay）类。一般言砂土颗粒较粗，水份及养份的保持力弱，但排水通气性佳。生长于砂土上的多为耐旱、叶片小而颜色暗淡的植物。黏土的颗粒以黏粒为主，黏性强结构致密，保水性及保肥性虽然强，但是排水性差，不适合植物的生长，多分布于平原洼地及山间盆地。壤土的质地较为均匀，砏粒的比例高，土壤的通气性、透水性、保水力及保肥性能介于砂土与黏土之间，适合植物生长，多孕育茂密的的森林及草原，也多为主要粮食的生产基地。
　土壤水分含量也会影响到植物群落的分布，例如湖岸边从水生到陆生的生态演替序列。地下水位的高低也同样会影响植物的分布，尤其于干旱的地区植物群落的分布与地下水位有直接相关。
　土壤中的化学性质对植物群落具有重要的生态意义，某些元素的有无或多寡会营造特殊的土壤条件，因而有其相适应的植物群落分布。土壤pH值也与植物群落分布有关，如马尾松林一般生长在pH 4.5-5.5的酸性土壤上，而桧树、黄荆则长在中性钙质土上。
（三）地形
　地形包括海拔高度、坡向、坡度以及局部的小地形等。本身不对植物产生直接的作用，而是透过气候、土壤等因素的作用发生影响。
随着海拔的上升许多环境因子也跟着改变。温度随海拔升高而递减，一般海拔每升高100 m约下降0.56℃，但因地区而略有所不同；雨量及相对溼度在一定的高度范围内则随海拔升高而增加，同时辐射强度与光谱波长亦随之改变；土壤性质在山麓与山顶也有差异；这些均会影响植物群落的组成与分布。因此，在海拔高度落差较大的山区，经常可以见到植物群落依海拔高度呈带状分布的现象。
同一地理纬度，坡向及坡度的不同会导致地表所获得热量之不同，对于植物群落的分布也会造成影响。在同一个山系中，南北坡植群的海拔分布也不完全相同，一般在南向坡会较北向坡为高。坡度除了影响能量接收的多寡外，也影响土壤的含水量及土壤的流失。坡度大时，通常土层薄，土壤水分少，无基盐类容易淋失，土壤也多呈酸性。
山脉与河谷的走向也影响着植物群落
除了大地形及中地形的影响外，微地形对植物群落也有显著的作用。微地形的起伏小，例如：小丘、洼地、草丘、树基的突起、砾石堆等。微地形对植物群落的水平分布在沼泽湿地中相当明显
（四）生物
植物生长环境中所生存的动物与植物有着密切的互动关系，例如传粉、传播种子、啃食、践踏、作穴等，都直接影响植物群落的形成、更新和演替。

植物间断分布的影响因素：
气候演变：a冰期和间冰期气候波动——冰期时高纬度和中纬度高山首先变冷，原有植物向南方和抵触迁移，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 b，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 c，长尺度气候变化致使古植被地理分布萎缩，物种灭绝、残留和变种 d，气候变化导致平地植物种类发生很大的变化
地形变化：a，山地阻隔作用——形成残留中心或间断分布 b，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 c，山地特有种较集中 d山体间替代分布比较普遍
板块运动：大陆分和——不同大陆植物类群可以相似，海洋造成的科属间断分布，地理间隔时间较长的孤立大陆植物中枢的特有性。魏格纳却从凤梨科的间断分布获得启示。此科在美洲拥有近两千种，只一种Pitcairniafeliciana生长于非洲西岸和2900km外的巴西东部。这种现象终于成为他提出大陆漂移说的依据之一。
人类活动：人类有意识或无意识的的活动，将可能改变植物的分布区，但因经历时间很短，大多数只造成品种的差异
2、土壤营养与植物分布的关系：课本第三章第五节从133到142页。
我国的土壤条件也很复杂。我国土壤的复杂性，一方面与地带性气候和植被型有关，如寒温带和温带针叶林地区的灰化森林土，温带落叶阔叶林的棕色森林土，草甸草原的黑钙土，典型草原的栗钙土，荒漠地区的棕钙土、灰钙土，亚热带的红壤、黄壤，热带的砖红壤等，此外，还有山地土壤的垂直变化等。另一方面，我国土壤的复杂性也与我国复杂的地质条件有关，往往在一个地区，或甚至在很小范围内，土壤就有很大变化。例如在亚热带地区，有酸性的花岗岩区、沙臭岩区和碱性的石灰岩区；有酸性红色粘土、酸性紫色土沉积层，也有碱性即石灰性的钙质紫色土沉积层。同时我国的花岗岩除酸性的外，在干旱地区还有石灰性的，这也是一种很有趣的地质现象。这些不同的土壤母质决定着土壤性质，往往使土壤在很小范围内交错分布、重复出现，有时在几公尺范围内就可变化很大。这对植被的发育和分布有极其重要的影响　土壤是大部份植物生长及固着的基质，同时也提供植物生存所需要的水分及无机盐。通常大区域的主要植被类型多由气候条件所决定，而区域内群落的分布则多取决于土壤性质。以台湾西南泥岩为例，本身颗粒细小且胶结疏松，透水性差，遇水又容易软化崩裂，加上泥岩中含盐量高，使得一般植物生长困难。冬季干旱，泥岩变得硬脆，仅生长期短、耐干旱、浅根性的植物及一些耐盐份的植物（如芦苇、五节芒、甜根子草等）能生长。土壤的物理性质会影响植物的生长及群落的分布，土壤的物理性质主要包括：
1、 土壤的质地（Texture）与结构（Structure）；2.土壤通气性；3.土壤含水率；4.土壤温度。 土壤质地是指土壤矿物质颗粒的大小所组成的比例，土壤颗粒可以分为砾石（Rack, >2 mm）、砂粒（Sand, 2 mm-0.05 mm）、砏粒（Silt, 0.002-0.05 mm）和黏粒（Clay, <0.002 mm）。依据土壤质地可将土壤大致分为三大类：砂土（Sandy）类、壤土（Loam）类和黏土（Clay）类。一般言砂土颗粒较粗，水份及养份的保持力弱，但排水通气性佳。生长于砂土上的多为耐旱、叶片小而颜色暗淡的植物。黏土的颗粒以黏粒为主，黏性强结构致密，保水性及保肥性虽然强，但是排水性差，不适合植物的生长，多分布于平原洼地及山间盆地。壤土的质地较为均匀，砏粒的比例高，土壤的通气性、透水性、保水力及保肥性能介于砂土与黏土之间，适合植物生长，多孕育茂密的的森林及草原，也多为主要粮食的生产基地。　　
土壤水分含量也会影响到植物群落的分布，例如湖岸边从水生到陆生的生态演替序列。地下水位的高低也同样会影响植物的分布，尤其于干旱的地区植物群落的分布与地下水位有直接相关。　　
土壤中的化学性质对植物群落具有重要的生态意义，某些元素的有无或多寡会营造特殊的土壤条件，因而有其相适应的植物群落分布。例如硝酸盐聚集处则有喜氮植物群落；氯化钠很高的盐土上，就有盐生植物分布，这类土壤常见于海滨、盐湖、或荒漠和半荒漠地区。土壤pH值也与植物群落分布有关，如马尾松林一般生长在pH 4.5-5.5的酸性土壤上，而桧树、黄荆则长在中性钙质土上。　　
在另一方面，植物对于土壤的发育也有相当的影响。植物群落为土壤发育创造了特殊的微气候，除了从土壤中吸收养分外，死亡的植物体及枯枝落叶也增添了土壤的各类营养元素，成为土壤形成与发育的基础。因此土壤发育与植物群落型密切相关，例如灰壤是在低温多雨之针叶林下形成的，黑钙土则是草原群落所形成的。
3、 简述对geographic template 的理解
geographic template，相当于“地理大背景”，"地理模块"之类的，是生物地理的各种因子，如气候、水环境、土壤、等形成的一个综合性的高度有序的环境空间变化形式。所有的生物地理因子都受到geographic template的影响。物种多样性以及一些重要的生物进程，如物种进化、灭绝、迁移，繁殖等也都深受geographic template影响。
4、陆生植物对水分条件的适应：课本第三章第四节（课本117页）
分变水植物、恒水植物（又分为旱生、中生、湿生）
变水植物：没有良好的保护组织，体内水分完全受外界的影响。当环境干燥是，这些植物体内的水分迅速蒸发丧失，全株风干处于休眠状态。有些种类能忍受风干数年之久，一旦获得水分，迅速恢复积极的生命活动。变水植物依靠很强的耐旱力，广泛分布于世界各地，尤其在其他植物几乎绝迹的干旱环境。
恒水植物：绝大多数维管束植物具有一定的调节和保持含水量的能力。属于恒水植物，只有当严重缺水时才死亡。它们躲避干旱的直接威胁，减轻干旱影响的方式来适应环境，故又称为避寒植物。
旱生植物：a，减少水分丢失：有些植物具有减少水分损失的旱生结构，如叶片缩小变厚、栅栏组织发达、角质层蜡层发达、表层毛密生、气孔下陷、叶片内卷病包藏气孔 b，提高水分吸收和储存能力：有些植物具有加强吸水能力和存水能力的生理和生长特这，如调高细胞液浓度以降低细胞液的水势，根系发达，提高原生质的水合程度等。 c，有些植物同时采取两种途径。如沙漠中的骆驼刺低矮以减少水分散失，而地下根系发达以加强吸收水分的能力。
中生植物：中生植物适应中度湿润的生境，抗旱能力不如旱生植物，但是在过湿环境中也不能正常生长，是种类最多，分布最广，数量最大的陆生植物。根据对干旱或湿润的适应，可以把中生植物再分为偏旱中生植物，中生植物和偏湿中生植物。
当中生植物在相对不叫干燥的生境时，出现一些类似旱生结构和生理特征的变化，称为适旱变态。这些变态特征是因为新细胞缺水而延伸不足，因而个体变小。但这些特征是不可遗传的，当环境的水分条件变好之后仍可以消失。
植物对缺水最敏感、影响最显著的发育期，称为植物的需水临界期。
土壤含水量过高时，通气性差，氧气缺乏，从而影响根系呼吸，限制植物生长，称为涝害。
湿生植物：在比较潮湿的环境中，也能正常生长和繁殖，抗旱力低，有的种类只要叶片失水1%便萎焉。湿生植物具有明显的湿生结构，如根系发育不良，叶片薄而大，叶片柔软，细胞间隙大，保护组织不发达。当空气与土壤都非常潮湿时，湿生植物还会发生吐水现象，一些中生植物也有此类现象。

5、植物科属的间断分布现象：

间断分布是植物分布区的一种情况，同种或近缘种植物，分布于两个或多个不相连续的地区。
间断分布区是植物间断分布于两个或两个以上互相分离的区域，中间被高山、沙漠、海洋或其他不适于植物生长和散布的地理障碍所隔离，各部分种群间失去基因交流的机会。分布区呈星散状态的，称为星散分布。间断分布是普遍的地理现象，有多种类型。(R.F.索恩1977年主要根据板块构造新理论，将世界被子植物分为14个主要的洲际间断分布类型，即：①欧亚－北美间断;②跨太平洋热带间断；③泛热带间断;④非洲－欧亚－太平洋间断；⑤跨印度洋间断；⑥亚洲－太平洋间断；⑦海洋间断；⑧非洲－美洲间断；⑨北美洲－南美洲间断；⑩温带南美洲－澳亚间断；温带南美洲－亚洲间断；环南温带和环南极间断；亚世界间断；特殊间断。东亚－北美间断分布区是跨太平洋间断的典型例子，如鹅掌揪属(Lrodendron)的分布区和罗汉松属(Podocarpus)的分布区（见图[植物连续和间断分布]
属的间断分布：如鹅掌楸属有的种，即美国鹅掌楸，中国鹅掌楸，前者分布于北美，后者分布于我国，这种分布称东亚——北美东部间断分布
科的间断分布：瓶子草科有三个属：瓶子草属，加州瓶子草属，圭亚那瓶子草属，前两者分布于北美，后者分布于南美，为南北美间断分布
6、 什么是植物物种的分布频度？如何调查这一种群结构特征？
7、 植物分布区的表示方法：
分布区的类型：A按外貌划分的分布区：连续分布区和间断分布区（科、属、种的间断分布区） B按分布广狭划分的分布区：世界性分布区（分布区遍于世界的科、属、种称为世界科、属、种，其分布区称世界科、属、种分布区）和特有分布区（只限于某一自然地区或生境的科属种，称为特有科属种。特有性分布区有大有小）
植物区系划分的原则：（1）以特有科、特有属、特有种的数量比重为主要依据（2）划分高级区划单位时，考虑历史条件较多（3）划分地理区划单位时，要考虑现存的生存条件。
分布区的类型    
（一）广域分布和狭域分布     根据分布区的大小可将植物分为广域分布和狭域分布。某些植物其分布幅度大能够广泛分布于世界各大洲，这样的植物种称为世界广域分布种或世界种。广域分布的植物种类比较少，多半是水生植物，这是因为水生环境条件比较均一，植物迁移比较容易。如睡莲、芦苇、浮叶眼子菜(Potamogeton natans)等，遍布于北半球。再如盐渍土的指示植物碱蓬(Suaeda glauca)和盐角草(Salicornia europaea)等几乎分布于世界各地的盐碱地区。还有常见的繁缕、车前(Plantago spp.)、苦苣菜(Sonchus oleraceus)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)等也是广域分布植物。除世界种外，大多数植物的分布都局限在某个局部地区，这些植物就成为该地区的特有种，也称为狭域分布种。如人参(Panax ginseng)主要分布于我国东北东部山地，是生长在红松阔叶林下特有的药用植物；肉桂(Cinnamomum cassia)只分布于广东、广西及云南；银杉(Cathaya argyrophylla)只在我国龙胜和四川金佛山、湖南城步等地分布。在自然界中约有90％的植物种为特有种。我国仅高等植物特有种就有15000～18000种，占总数的50～60％。   
(二)连续分布和间断分布     根据分布区形状可划分为连续分布区和间断分布区两大类型。连续分布区是植物种的一个完整定居区域，区内该种植物重复出现在适宜它生存的地方。间断分布区(不连续分布区)是指该区域分裂为相距遥远的两部分或更多部分，并且它们之间不可能凭借现在的自然因素传播种子。有时，在分布区范围内仅仅有一些个别的、彼此远隔的地点，才有该种植物生长，在这种情况下，分布区似乎割裂成一定数目的孤立部分或小地点，这样的间断分布区叫星散分布区。

8、中国种子植物区系的主要特征：
种类丰富：种的数目仅次于马来西亚植物区和巴西，我国植物种类丰富，表现在一些大科，特大科含有大量种类。世界种子植物中4个含万种或万种以上的特大科，在我国含千种以上。 起源古老：保存有许多的残遗植物。（根据古地理研究，我国白垩纪至第三纪时期，大部地区气候暖热。第四纪冰期，也仅受到寒冷气候影响或一些地方受到山地冰川影响。由于我国地处中低纬度，加之地形复杂，便成为许多古老植物的避难所或新生孤立类群的发源地。因此，我国具有许多古老的孑遗植物及系统演化上原始或孤立的科属）
地理成分复杂：表明与其他植物区系复杂的联系历史。中国植物区系的地理成分甚为复杂，分布交错混杂。根据对中国现知2980属种子植物的比较分析,可划分为15个分布区类型和31个变型，各种成分既有其主要分布地区或分布中心，又是相互渗透混杂的
区域性强：各地理成分分布有明显的空间特点，但又相互渗透
特有程度高：包括许多的古老种类和新分化的种类、（中国特有植物计有200属左右,归72科，其中含10属或10属以上的为菊科、苦苣苔科、伞形科、兰科和唇形科5科,但多数为热带—亚热带(29)和温带(22)分布科。银杏科、钟萼树科、珙桐科及杜仲科为4个特有科。）
9、岛屿生物地理学的要点：（参考课本65页上的内容，下面是网上找的资料）
定义：研究岛屿生物群落生态平衡的学科。（即岛屿上的物种数取决于岛屿的面积、年龄、生境的多样性、拓殖者进入岛屿的可能性及丰富性，以及新种拓殖速度与现存种灭绝速度的平衡）
研究对象： 是海洋岛，海洋岛分为海洋岛屿与陆地桥岛屿
岛屿生物地理学研究的主要内容：
（1）岛屿生物群落与它的来源区生物群落性质之间的差异，迁徙者到岛屿以后的适应过程。
（2）新的生物种到达岛屿的速度以及生物种在岛屿上的灭绝速度变化的影响因素和岛屿对生物的承载量的研究
（3）岛屿生物的进化和繁殖过程以及形成的综合系统研究
岛屿生物地理平衡理论：该理论认为只要由大陆迁移来的物种数和岛屿上物种的灭绝数相等，那么岛屿上的物种数将达到动态平衡。一旦达到平衡，物种数目将不变 ，但物种的组成将持续变化。该理论认为，只要知道迁移率和灭绝率，就可以预测平衡是的物种数。该理论已经成为自然保护区设计的重要依据之一。
岛屿生物地理学平衡理论成功解释了岛屿生物群落的三个特征：
（1）生物种数与岛屿面积呈正相关
（2）生物种数与岛屿距大陆或其他生物源地的距离成负相关。
（3）岛屿在生物种类组成上出现连续的种类流通，但种类数量保持大量稳定。
岛屿植物传播的特点：
（1） 海流椽笔的种子可抵达很多海洋岛屿
（2） 粘附鸟类体表的种子 传播较近，在大陆岛常见，在远洋岛少见
（3） 通过鸟体内传播的植物在一切岛屿都有大量生长
（4） 由哺乳动物传播的植物一般仅出现在该动物能达到和生活的大陆岛上
（5） 新出现的岛屿上，首先到来的是风播植物，稍迟为海流携植物，然后是鸟播植物。
10、 简述竞争排斥原理，并说明其有何生态意义？
11、 土壤生态幅与植物分布区的关系

1、 评述中国古代著作中有关植物分布的认识：
1）《山海经》综合记述了水、动植物等内容
2）《管子》中“地图篇”、“地员篇”、“度地篇”等关于地图，关于土壤、生物、水文诸地理因素的关系，论述得很有深度，有“或高或下，各有草土”之说，称得上是对土壤、生物空间地理规律的最早认识（植物方面，已经注意到了植物的水平、垂直分布差异及湖边植物的演替序列现象。《管子》中提到了水中到陆地，低处到高处的12种植物分布情况，与今天十分类似）。
3）徐霞客的《徐霞客游记》观察记述了很多植物的生态品种，明确提出了地形、气温、风速对植物分布和开花早晚的各种影响
4）《水经注》是我国古代地理名著，其内容包括了自然地理和人文地理的各个方面，植物地理方面记载的植物品种多达140余种。
5）《本草纲目》植物药一类，根据植物的性能、形态、及其生长的环境，区别为草部、谷部、菜部、果部、木部等5部。
6)沈括的《梦溪笔谈》 内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地质、地理、气象、医药、农学、工程技术、文学、史事、音乐和美术等
7）《尚书大传》中阐明了这些因素在作物生长过程中的具体作用:"雨以润物,肠以干物,暖以长物,寒以成物,风以动物,五者各以其时,所以为众验."
8）对于物候与农作物之间的关系,《吕氏春秋 任 地》也有记载:"草端大月,冬至后五旬.七日,营始生,营者百草之先生者也,于是始耕.孟夏之昔,杀三叶而获大麦.日至,苦菜死而资生,而树麻与寂, 此告民地宝尽死."这段论述将自然界的植物随季节变化的规律与农耕活动及农作物的生长时期结合起来,使自然界植物变化的规律成为农业活动的指南,说明我国在很早时就已经具备了丰富的物候学知识。
9）《夏小正》和《吕氏春秋》的这种思想和认识方法也为古代医家所采用。他们将动植物的生息规律作为人体生命活动规律的参照。
2、植物地理学在解决重大的环境和生态学问题中的应用
3、植物地理学与生物多样性保护实践中的应用
4、评述植物地理学与其他相关学科如生态学、植物分类学、自然地理学、地球科学等的关系
植物地理学的姊妹学科——动物地理学以动物区系为研究中心，二者合称生物地理学，但彼此既有密切的联系，又因为研究对象差异较大而各具特点。植物、植被具有稳定性、直观性与独特的物质、能量转化功能，有关理论与方法成为许多自然地理分支学科研究必不可少的基础。
与植物地理学关系密切的相邻的学科，除各自然地理分支和植物学以外，当属生态学。生态学主要研究整个生物圈及其组成部分（生态系统）的能量流动、物质循环、信息传递规律，是环境科学的理论基础，也是植物地理学的研究不可缺少的基础。植物地理学是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。可见，植物地理学与生态学关系密切，很难严格的区分。所以植物地理学在地理学中具有突出的边缘性、交叉性学科特征。
植物地理学是地理学和植物学的一门边缘学科。植物学家把植物分布看成是植物或植物群落的一种性质进行研究；地理学家则把植被作为自然地理环境的一个重要组分，是鉴别区域特征，进行自然区划时不可缺少的参量。此外，植物地理学与生态学、地质学、古生物学、气候学、土壤学等密切相关，利用这些学科的研究帮助研究植物和植被的分布现象。