生物地理学生物与环境

绪论生物地理学(Biogeography)：地理学与生物学之间的交叉学科，是研究生物的分布及其分布规律的科学。研究的主要对象：地球表层的生物群生物地理学研究内容：1、地球上生物群的组成结构、动态变化和分级分类；2、生物群与环境之间的关系；3、分布区和生物区系的形成与演变；4、岛屿生物种的拓殖与灭绝等。生物地理学研究的目的林奈1778年《自然系统》建立的双名法为国际规定的物种命名法亚历山大·洪堡植物地理学奠基人，1807年，《植物地理学知识》为第一部植物地理学专著达尔文1859年《物种起源》（OriginofSpecies）,在生物科学中确立了进化论思想。亚历山大•洪堡植物地理学奠基人，1807年，《植物地理学知识》为第一部植物地理学专著达尔文1859年《物种起源》（OriginofSpecies）,在生物科学中确立了进化论思想。B.B.道库恰耶夫，“自然地带性”学说被确立；第一章生物与环境1、环境：是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和，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.环境一般可分为大环境和小环境。大环境是指宇宙环境、地球环境和地区环境。大环境中的气候称为大气候。是由大气环流、地理纬度、距海洋距离等大范围因素所决定的。小环境是指小范围内的特定栖息地。2、生态因子：在环境因子中给予生物影响的因子。生态因子分为两大类6大基本类型：非生物因子：（1）气候因子：光、温度、降水、风等（2）土壤因子：土壤结构、物理性质、化学性质等（3）地形因子：海拔高度、坡向、坡度、坡位、坡形等。生物因子：（1）、植物因子：植物之间的机械作业：共生、寄生、附生等（2）动物因子：摄食、传粉、践踏等（3）人为因子：垦殖、放牧、采伐等3、耐性定律：生物对每种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间既是生物对这种生态因子的耐受性范围。最小因子法则：植物的生长取决于处在最小量状况的生态因子。4、生态幅度：自然界中每种生物对各种生态因子都有不同的适应范围，称为生态幅度。生态幅度较宽称为宽生态幅种，生态幅度较窄成为狭生态幅种。5、趋同进化：生物亲缘关系较远，但由于长期生活在相同的环境中，并产生了相似的外貌及其他特征。趋异进化：指起源相同或亲缘关系相近的生物，由于长期生活在不同的环境中，而产生不同的形态结构特征。6、生态因子的作用:（1）综合作用。环境中的每个生态因子不是孤立的，而是彼此联系相互作用相互影响的。（2）主导因子的作用或非等价性：对生物起作用的诸多生态因子并非等同。（3）阶段性作用：由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同，因此生态因子对生物的作用具有阶段性。（4）不可替代和补偿性作用：各种生态因子对生物的作用都各具有重要性，缺一不可，不能有另外一个因子来替代但局部是能补偿的（5）直接作用和间接作用：生态因子对生物的作用有的是直接的有的是间接的。7、生物对环境的适应行为的适应：植物落叶，鳞茎、球茎、根茎的越冬，动物冬眠，夏眠和迁移形态的适应：旗形树冠，垫状植物，动物的保护色、警戒色和拟态等6 生理的适应：趋同进化：沙漠中不同植物出现相似外部形态趋异进化：被子植物分化种类多，各种生活环境下沿着不同适应途径进化。8、由于植物对光照强度适应不同，可分为哪几类？阳性植物：在强光环境中生长健壮，在弱光条件下发育不良的植物。一般枝叶稀疏、透光。多生长在旷野，路边。阴性植物：在较弱的光照条件下比在强光条件下生长良好的植物。一般枝叶浓密，透光度小，多生长在密林下及潮湿背阴的地方。耐荫性植物：较强阳光下发育良好，但也能忍受一定的荫蔽条件。可在阳地生长，也可在阴地生长。9、植物对光照时间长短不同可分为哪几类？长日照植物：每日按光照时数在14-17h以上才能形成花芽，但光照时间愈长，开花愈早。温带和寒温带地区的植物多为长日照植物。热带、亚热带和温带短日照植物引种到长日照条件下：推迟开花或不开花。将长日照植物引种到南方短日照条件下：推迟开花或不开花。短日照植物：每天日照8-12h才能形成花芽，在一定范围内，暗期愈长，开花愈早。热带、亚热带和温带在早春或秋季开花的植物多为此类中间型植物：植物对光照长短没有严格要求，只要其他生态条件适宜，在不同长短的日照下就能开花。蒲公英，番茄，黄瓜，番薯等。10、根据沉没在水中的程度，水生植物可划分三类，沉水植物、浮水、挺水。11、地形对生物的主要影响①　大地形改变大的气候条件，影响全球性基本生物群的组成与分布②　山体的海拔高度达到一定限度，生物群会产生明显的垂直带性变化③　气候条件优越的山区，物种随山体高度增加而减少④　不同地貌部位也影响生物群的组成与分布⑤　微地形对土壤动物的影响较大，某些动物的活动，也建成特殊微地形⑥　坡向对生物群分布的影响十分显著，南北坡的辐射温度与湿度有明显差异⑦　坡向对动物的生活和分布有一定影响，鸟类都在山的阳坡或坡麓、沟谷一带营巢和栖息熊虫：干燥状态或环境恶化时，身体会缩成圆桶形自动脱水静静地忍耐蛰伏（隐生现象），形成干燥小樽，是对高温的生态适应。生物与土壤水对生物的意义动物的食性植物在动物生活中的意义第二章生物群落1、基本概念（1）生物群落：在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。生物群落（bioticcommunity）：生活在某一地段上各种生物有机体的有规律组合。（2）种群：在自然界，每一物种由许多个体组成，并占有一定空间，形成许多大小不等个体群，人们把占一定空间的某物种的个体群叫种群。种群的集合体叫群落。2、生物群落的基本特征1）、具有一定的群落外貌2）、具有一定的种类组成任何一个生物群落都是有一定的动物，植物和微生物种群组成。3）、具有一定的优势现象优势种4）、具有一定的群落结构每一个生物群落都具有自己的结构。群落中各个物种之间是相互联系、相互影响的生物群落并非种群的简单集合。形态结构、生态结构和营养结构。5）、具有一定的群落环境群落与其环境是不可分割的。6 具有一定的动态结构任何一个生物群落都有它的发生、发展、成熟和衰败与灭亡的阶段。6）、具有一定的动态特征生物群落是生态系统中具生命的部分，生命的特征是不停地运动：季节动态、年际动态、演替7）、具有一定的分布范围每一个生物群落都分布在特定的地段或特定的生境上，不同群落的生境和分布范围不同。3、植物群落调查方法：逐步扩大样地法（最小面积法）通过逐步扩大样地法所得的数据，可绘制成种类－面积曲线图。样地：能够反映植物群落基本特征的一定地段。动物群落调查方法：随机取样法。通过绘制种—面积曲线来确定最小面积的大小。组成群落的种类越丰富，其最小面积越大。比较植物群落最小面积：云南西双版纳的热带雨林、北方针叶林、落叶阔叶林、草原灌丛、草原。4、群落的数量状况：（1）多度：指某物种在群落中个体数量的多寡。（2）盖度，盖度可分为投影盖度和基部盖度投影盖度：指植物枝叶所覆盖地表的面积基部盖度：指植物基部所占的面积（3）重要值(importantvalue)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(IV)=相对密度十相对频度十相对优势度（4）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植物种称为优势种(dominantspecies)。通常指那些个体数量多、投影盖度大、生物量高的物种。群落的不同层次可以有各自的优势种，比如森林群落中，乔木层，灌木层，草本层和地被层分别存在各自的优势种。（5）乔木层的优势种，即优势层的优势种常称为建群种(constructivespecies)。有最大的盖度和最大的生物量。5、物种多样性具有两种涵义：1）种的数目和丰富度：指一个群落或生境中物种数目的多少2）种的均匀度：指一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，反映的是各物种个体数目分配的均匀度，也称为群落的异质性。6、生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。遗传多样性：地球上生物个体中所包含的遗传信息之总和物种多样性：地球上生物有机体的多样化，包括种的丰富度和种的均匀度生态系统多样性：生物圈中生物群落、生境与生态过程的多样化。物种多样性指数香农-威纳指数（Shannon-Weinerindex）、辛普森多样性指数7、群落的结构生物群落垂直结构的主要特征是：成层性（现象）成层现象主要是由光和水分条件决定的。分为：地上成层和地下成层森林群落的地上部分一般可以划分出4个层次：◇乔木层◇灌木层◇草本层◇地被层层间植物：附生、寄生、藤本等生长型的植物，它们依附于各种植物体上往往在整个群落的垂直空间内都有分布，因而被称为层间植物或层外植物。水平结构指不同生物在水平方向的配置状况或水平格局水平结构的主要特征表现为镶嵌性，形成这种特征的主要原因是生物的分布习性、对环境的选择和种间相互关系的作用。镶嵌性：两个层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块相间，称之为镶嵌性，具有这种特征的植物群落叫做镶嵌群落。生物群落的生态:光照，温度,水分6 8、群落的形成原生裸地：从来没有生长过植物的地段，或原来生长过植物，但被彻底的消灭了，没有保留下原有植物的传播体以及原有植被影响下的土壤次生裸地：指原来有植物生长的地段，后来原有的植被已经被破坏而不存在，但原有植被影响下的土壤条件仍基本存在，甚至还残留原有植物的种子或繁殖体。裸地的成因：地形变迁、气象现象、生物作用、人类影响9、群落的形成过程：◆侵移植物生活的繁殖结构进入裸地，或进入以前不存在该物种的生境。群落的侵移取决于◇传播体的可动性◇传播因子◇地形条件◆定居：先锋种。传播体的萌发、生长发育，直到成熟阶段的过程。◆竞争：先锋群落。随着定居植物的不断繁殖和新种的不断侵入，裸地空间逐渐减少，植物之间发生竞争，对环境适应性强的植物保存下来，形成先锋植物群落。苏卡乔夫对裸地上群落形成划分为三个阶段：开敞的植物群落，郁闭未稳定的植物群落，郁闭稳定的植物群落10、群落的动态：季节性变化、年际变化、演替季节变化：在一年之中气候的变化是有规律的进行，使得群落表现为不同的季节性外貌，称为季节更替。年际变化：在不同的年度之间，生物群落常常具有明显的变动，但这种变动仅限于群落内部，不产生群落更替的现象，也称为波动（fluctuation）年际变化原因：环境条件的波动变化、生物本身的活动周期、人为活动的影响。11、演替：演替是一个生物群落被另一个生物群落所代替的过程。它是生物群落动态中最重要的特征。在一个地点最早出现的演替系列群落叫先锋群落。◇演替的最终阶段，是与环境处于平衡稳定状态的生物群落称为顶极群落。顶极群落的结构最复杂最稳定，只要不受外力干扰，它将永远保持原状。原因：1)环境条件的变化群落内部环境的变化外界环境条件的变化2)植物繁殖体的迁移、散布和动物活动性3)群落种内和种间关系的改变4)群落种类组成中，新的分类单位(如种、亚种、变种)或新的生态型的发生.5)人类活动演替的终点——顶极群落12、演替顶级学说：（1）单元顶级理论(mono-climaxtheory)以美国的F.E.Clements为代表，认为在一定区域，演替最终会形成与当地气候环境协调的同一种顶级群落——气候顶级（climaticclimax)。(2)多元顶级学说(poly-climax)以英国的A.G.Tansley为代表，认为在一个气候区域内，群落演替除了有气候顶级外，还有土壤顶级（edaphicclimax)、地形顶级(topographicclimax)、火烧顶级(fireclimax)等。（3）顶级群落配置说(climaxpatternhypothesis)13、生物群落的分类原则：植物群落学-生态学原则：1、植物种类的组成2、外貌和结构3、生态地理特征4、动态特征植物群落分类系统：群丛（基本单位）、群系、植被型动物群落分类：动物群聚、动物群系、动物群型6 第三章陆地生物群1、热带雨林生物群的生境特点热带雨林分布在赤道低海拔区域，主要分布于赤道附近，南北纬5°-10°以内的热带气候区，以及其两侧的湿润区域。在大陆向风边缘地带伸展到纬度15°-25°左右。热带雨林气候：终年高温多雨，无明显的季节变化年均温25°-30℃，最冷月平均温度在18℃以上。极端最高温度36℃以下，温度年较差1°-6°，日较差3°-16年降水量2000mm以上，多的达6000-12000mm，全年雨量分配均匀，常年湿润，空气相对湿度90%以上。典型土壤为砖红壤。土层深厚，养分极为贫瘠，而且是酸性的，含有高量的铁铝氧化物。热带雨林生物群的主要分布地区热带雨林木见于赤道低海拔区域，主要分布于赤道附近，南北纬5-10度以内的热带气候地区，但在大陆向风边缘地带伸展到15-25度纬度左右。v在世界上主要分布于刚果盆地，亚马逊流域及马来群岛，并分布到中美洲的东侧。2、热带雨林生物群的基本特征种类组成特别丰富，热带雨林的植物终年生长发育外貌：无明显季相变化生活型类型中高位芽植物占绝对优势。叶子以中型全缘常绿单叶占优势叶具有滴水叶尖群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显藤本植物及附生植物极丰富常具板状根和支柱根，茎花现象很常见寄生植物很普遍动物种类极其丰富生物群落特征：种类组成：热带雨林生物群是地球上生物种类成分最丰富多样的生物群。外貌：群落的生活型组成是决定群落外貌的主要因素。热带雨林的生活型特征，是高位芽植物占绝对优势动物全年都在活动。无贮粮习性，无冬眠和夏眠现象季节性迁移现象很少，因而动物数量的季节变化不显著。由于日间高温，许多动物在夜间和晨昏活动觅食。有滴水叶尖、茎花现象结构：热带雨林植物的成层现象，要比其他所有植被类型都复杂。基本也分乔木、灌木和草本三个层次，雨林动物树栖种类多，地栖种类少3、热带生物群的分布：热带雨林(tropicalrainforest)热带季雨林（tropicalmonsoonforest）热带稀疏草原TropicalSava-nnas热带荒漠4、温带落叶阔叶林生物群在世界上的主要分布地区西欧、中欧的大部分地区；东亚，包括我国的东北和华北地区及朝鲜和日本北部；北美洲的东部。5、温带落叶阔叶林生物群形成的生境特点主要是温带湿润气候：夏季炎热多雨，冬季寒冷湿润，四季变化明显年均温5-15℃，最热月13-23℃；年降水500-1000mm。土壤：棕壤6、温带落叶阔叶林生物群群落的主要特征。植物以冬季落叶的阳性阔叶树种为主。主要由杨柳科、桦木科、壳斗科等科的乔木植物组成群落结构明显清晰。一般分乔木层、灌木层和草本层。季相变化非常明显。动物种类比较丰富。7、温带草原生物群：组成上以多年生低温和中温旱生丛生禾草占优势。8、寒温带针叶林的北界是整个森林的最北界线，冬季寒长，夏季温和湿润，植物生长期很短。寒温带针叶林的乔木主要有云杉属、松属、冷杉属，以及落叶松属。9、非地带性生物群：草甸、沼泽。10、世界陆地生物群的分布：热带雨林(tropicalrainforest)热带季雨林（tropicalmonsoonforest）热带稀疏草原TropicalSava-nnas6 荒漠11、胎生现象是红树林的生态适应特征。第五章岛屿生物的分布第六章生物分布区与生物区系1、生物到达岛屿的方式:靠自力飞达最远的岛屿被动地由大风吹达岛屿动物携带其他动物的卵或小型休眠者以及植物的果实种子和孢子一起到达岛屿在漂移残块上进行旅行海水传播的果实和种子2、岛屿生物地理学平衡理论。栖居在岛上的生物种数表现出拓殖与消亡之间的对抗速度的平衡解释了岛屿生物群的三个特征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远近呈负相关3）、岛屿在生物种类组成上出现连续的种类流通，但种类数量保持大致稳定。3、种的分布区：指某种生物所占据的地理空间，并且在此空间内该种生物能够充分地进行个体发育，留下具有生命力的后代。在分布区内，一种生物的个体往往不是布满所有空间，只能生活在适宜它们生存的地方。4、影响分布区形状和边界的主要环境因子气候、土壤、地形、生物、历史、人为因子。3、不同植物分布区大小、形状、变化等方面都有所不同。根据分布区大小可分为广域、狭域。4、陆地生物区系区中的全北区，其植物区系起源于北极第三纪植物区系。5、澳大利亚区系分布的地区、植物区系成分组成、动植物区系的特点。澳大利亚区是由澳大利亚、新几内亚、新西兰、新喀里多尼亚组成本区植物区系的独特性及特有种、属的丰富程度是世界任何区无法比拟的植物区系组成：1）当地成分，2）印度马来亚成分，3）南非成分，4）南极成分本区动物区系是世界动物区系区中最原始、最古老的类群，在很大程度上仍保持着中生代晚期动物区系的特征，缺乏普遍分布于其他大陆有胎盘哺乳动物，而保存着现代哺乳类中最原始的类群。有袋类，鸭嘴兽。6、扩展：种群由发生中心分布到另一地区的过程。一般有两种方式：主动、被动扩展。7、世界陆地生物生物区系；植物区系区：泛北极植物区旧热带植物区新热带植物区澳大利亚植物区好望角植物区南极植物区8、中国生物多样性的特点（1）物种丰富。特有属、种繁多（2）区系起源古老。（3）栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富。（4）生态系统丰富多彩。（5）生物多样性空间分布格局复杂多样。9、保护生物多样性的措施：就地保护，迁地保护、离体保护。10、物种濒危等级IUCN8个等级灭绝野生灭绝极危濒危易危低危数据不足未评估6