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植物地理学1绪论1.植物地理学：植物地理学是研究生物圈中各种植物和各种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。2.植被：一个地区内所有植物群落共同形成植物覆被层，称为植被。第一章植物形态结构与基本类群1.植物命名物种命名称为学名。用拉丁文命名。以林奈1753年创立的双名法为依据，由两个拉丁字组成。第一个字是属名（名词），第一个字母必须大写，第二个字是种名（形容词），第一个字母小写。2.裸子植物的主要特征（1）孢子体发达，配子体退化种子植物孢子体较蕨类植物来说更加发达，配子体进一步退化，并依附在孢子体上，使它们与蕨类、苔藓植物区分开来。（2）有花粉管的形成种子植物在受精过程中有花粉管的形成，借助于花粉管将不动精子送到雌配子体与卵结合，使植物体的受精作用摆脱了对水分的依赖。（3）形成种子由于种子对胚具有保护作用，因此使它能够渡过不良环境，保证了种族的繁衍。种子的形成是植物界进化过程中的一次重大飞跃。（4）具有裸露的胚珠（5）孢子叶聚生成球花（6）具有多胚现象3.被子植物的主要特征（1）被子植物最显著的特征是具有真正的花由花被（花萼、花冠）、雄蕊群和雌蕊群等部分组成。雄蕊是由小孢叶转化而来，分化为花丝和花药两部分。雌蕊是大孢叶的特化为子房、花柱和柱头，是花中最重要的部分。花的颜色、大小、形状、气味、传粉特性多种多样。（2）胚珠有心皮包被，形成果实被子植物的胚珠包藏在心皮构成的子房内，经受精作用后，子房形成果实，种子又包被在果皮之内。果实的形成使种子不仅受到特殊保护，免遭外界不良环境的伤害，而且有利于种子的散布。被子植物的果实形态多样。（3）被子植物的孢子体（植物体）高度发达在它们的生活史中占绝对优势，木质部是由导管分子所组成，并伴随有木纤维，使水分运输畅通无阻。（4）被子植物的配子体进一步简化。被子植物的配子体达到了最简单的程度。小孢子即单核花粉粒发育成的雄配子体只有2个细胞或者三个细胞。大孢子发育为成熟的雌配子体称为胚囊，胚囊通常只有7个细胞：3个反足细胞、1个中央细胞（包括2个极核）、2个助细胞、1个卵细胞。颈卵器消失。可见，被子植物的雌、雄配子体均无独立生活能力，终生寄生在孢子体上，结构上比裸子植物更加简化。（5）出现双受精现象和新型胚乳被子植物生殖时，一个精子与卵结合发育成胚（2n），另一个精子与两个极核结合形成三倍体的胚乳（3n）。所以不仅胚融合了双亲的遗传物质，而且胚乳也具有双亲的特性，这与裸子植物的胚乳直接由雌配子体（n）发育而来不植物地理学2同。（6）被子植物的生长形式和营养方式具有明显的多样性。5.个体发育、系统发育的概念及它们的关系个体发育：是指某生物从其生命的某个阶段（如孢子、合子、种子等）开始，经过萌发、生长、分化、发育、成熟和生殖等一系列形态和生理的发展变化，在出现和开始的那个发育阶段相同的第二代的全过程。系统发育：一种物种或一个生物类群，在地球上的发生、发展演化和衰亡的历史过程。个体发育是系统发育的前提和基础，没有个体发育，系统发育就会停止；个体发育受系统发育的影响和制约。第二章植物区系空间分异与环境演变1.植物区系：是指某一地区或某一时期、某一分类群、某类植被等所有植物种类的总称。PS植物区系是一定地区所有植物种类（同一门、同一纲或同一属……）的总和2.特有种：只生长在某一地区而不在其他地区出现的植物，成为该地区（地区可大可小）的特有种。3.世界种：少数种类植物的分布区遍及世界各地，这些种称为世界种。4.分布中心：在属的分布区范围内，数量最丰富的地区称为该属的分布中心或多样性中心。植物地理学35.间断分布区：如果某一植物分类学单位占有两个以上相互分离的地区，并且它们之间不可能凭借现在的自然因素传播种子，这种分布区成为间断分布区。2.2.1分布区的形成与变化假说：（1）异地物种形成（地理隔离状态）由于不可抗拒的外界原因，原来的连续分布区被分割成若干块，彼此相隔遥远，不允许花粉和种子等繁殖体的交流，这种地理隔离导致的生殖隔离可能导致两种结果：变异没有超出种的界限------种的间断分布；形成近缘关系很近的新物种-----属的间断分布（2）同地物种形成（非地理隔离状态下）细胞染色体分裂失常，形成多倍体，进而导致生殖隔离形成新种（3）平行物种形成分布很广的物种的一部分进入新生境后尽管无物理障碍，亦可能产生基因流中断，逐渐形成新种。2.2.2地理残遗分布：第三纪时一些分布很广的植物在冰期时分布范围急剧缩小，至今仍仅保存狭小的分布区，这类情况成为地理残遗分布。如鹅掌楸属、红杉属和水椰等分类学残遗种地理残遗种分类学上现存孤立的单种（或少种）的数量仍有可能有较大分布区，如松叶蕨，广布于亚洲亚热带2.2.3间断分布的历史形成过程2.3植物区系分析通常包括：其一为分类学的统计和分析，如科属种的数目和大小等;其二是根据区内所有植物分布类型特点进行区系成分分析;其三为地区间植物区系比较分析。2.3.1分布多度：植物地理学4某地区或单位面积内分布的植物种或属种数，也表示某植物种或属在不同地区分布情况。2.3.4植物区系区划等级单位：植物区较多特有科，特有种属较多。亚区、植物地区特有属和科属组成特点。植物省特有属比例较低，有一定特有种。植物小区（县）根据区系种类组成的相似性划分。塔赫他间世界植物分区系统：6植物区、8植物亚区、34植物地区、142植物省泛北极（全北植物区）、古热带、新热带、开普、澳大利亚、泛南极植物区2.3.5吴征镒（1983）将中国植物区系划为2个植物区，即泛北极植物区和古热带植物区，下属7个亚区和22个地区。中国植物区系的基本特征：（1）植物种类丰富；（2）起源古老；（3）地理成分复杂；（4）区域性强；（5）特有程度高。2.3.6岛屿概念外延：各种孤立地理景观，如平原地区的山峰，草原内的林斑岛屿生物地理学平衡理论：生物向岛屿拓殖速度与岛上种类灭绝速度趋于平衡。即岛屿上的物种数决定于物种迁入和灭亡的平衡。这是一种动态平衡，不断地有物种灭亡，也不断地由同种或别种的迁入而补偿灭亡的物种。2.4.2生物入侵（1）概念：指生物由原生地经过人为或自然途径侵入到另一个新环境，对生态系统和人类健康造成损害或生态灾难的过程。（2）途径：有意引进（人为）这是外来生物入侵的最主要的渠道，世界各国出于发展农业、林业和渔业的需要，往往会有意识引进优良的动植物品种。无意引进（人为）这种引进方式虽然是人为引进的，但在主观上并没有引进的意图，而是伴随着进出口贸易，海轮或入境旅游在无意间被引入的。自然入侵通过风媒、水体流动或由昆虫、鸟类的传带，使得植物种子或动物幼虫、卵或微生物发生自然迁移而造成生物危害所引起的外来物种的入侵。第三章植物生活与环境——植物生态类群的分化植物地理学53.1.1生境：植物个体或群体栖息地上的小环境称为植物的生境。环境指某一特定生物体或群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。3.1.2环境因子：组成环境的各种要素。生态因子：指环境中对植物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因子，如光照、温度、水分、养分等。由生态因子构成生态环境。生存条件：生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生存因子(或生存条件、生活条件)。光、温、水与营养是影响植物生命活动的最直接的基本生态因子，称为生存条件。环境胁迫：环境中某种生存条件出现异常变化，变化抑制植物生命活动或威胁植物的生存，这种现象称为环境胁迫（stress）。生态因子的限制性作用1.Leibig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。2.限制因子限制因子是在众多生态因子中，任何对植物的生长、发育、繁殖、数量和分布起限制作用的关键性因子。例如，低温对于南方喜暖植物来说都是限制因子。3.Shelford耐性定律植物对某一生态因子的耐心范围越宽，生态因子的稳定性越强，那么该生态因子越不容易成为限制因子3.1.3适应：指一种植物在某类生境中能正常生长和繁殖的现象。【广义】是指植物所具有的任何有助于植物生存和繁殖的特征，包括形态、生理、发育和行为等方面的特征，都称之为适应。【狭义】指植物所具有的有助于生存和繁殖的任何可遗传特征，这种适应是自然选择的结果。植物内稳态：植物控制小环境（包括微环境和内环境）使其保持相对稳定的机制。生态幅：每个种对生态因子适应范围的大小，即耐性范围。主要取决于植物的遗传特征，是自然选择的结果。生态型分布广泛的同种植物长期生活在分布区内不同生境内，发生基因型分化，形成对各自生境的不同适应特征（形态、结构、生理和生长发育等），即不同的生态型生态差型如果同种分布区不同生境特征连续变化，同种内不同生态型的适应特征也可能呈现连续变化的现象。环境梯度与相应的群落梯度一起称做生态差型。最适区该区内，植物的生命活动达到最佳状态，生长与繁殖都不受限制适宜区生态因子超出最适区一定范围内，植物仍能维持生长，但繁殖受到限制限制区/耐性范围生态因子超出适宜区一定范围内，植物生长受到限制，但仍可以存活。生态因子进一步超出植物限制区后，植物将死亡。植物地理学63.2光照条件3.2.1植物通过暗反应固定二氧化碳的途径有3条：C3，C4，CAM途径，Ｃ３途径（卡尔文循环，最基本）：植物体内CO２含量高时，在核酮糖―１，５二磷酸（ＲＵＢＰ）羧化酶的作用下，CO2首先与RUBP结合，形成一种三碳化合物PGA，其后PGA参与一系列生化过程，在该过程中借助ATP和NADPH参与合成糖类与淀粉，并且最终一部分又形成RUBP，参与新一轮循环。C4途径：C4途径是在叶肉细胞中经由磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶（PEPC）的作用，CO2首先与PEP结合，形成一种四碳化合物即草酰乙酸OAA，故称C4途径。CAM途径（一种时间分离对策）：夜晚，有些肉质植物气孔打开吸收CO2，在PEP羧化酶的催化下与PEP结合，形成草酰乙酸，进一步还原为C4酸贮存在叶肉细胞中；白天，气孔关闭，贮存的C4酸氧化脱羧变成丙酮酸，释放CO２参与卡尔文循环，合成糖类和淀粉等。其中，丙酮酸经过化学作用又变成丙酮酸，重新参与夜晚的CO２吸收与固定。比较C3、C4和CAM组植物的适应特征：①共同点：都能进行光合作用和呼吸作用。②不同点：A.只有C3植物途径才具备合成淀粉等产物的能力，C4植物途径、CAM植物（景天科植物代谢途径）不够普遍，而且只能起固定、转运CO2的作用，不能形成淀粉等产物。B.C3植物叶片中的维管束细胞不含叶绿体，C4植物叶片中的维管束细胞含有没有基粒的叶绿体。C3植物、C4植物的气孔都是白天开放，吸收CO2；CAM植物气孔晚上开放，吸收CO2。C.C3植物适于生长在温度较低的环境中，C4植物、CAM植物适于生长在温度较高的环境中。3.2.2光补偿点：当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点（lightcompensationpoint）。光饱和点：净光合作用增加到一定水平就趋于稳定，再增加光强，光合效率也不会提高，这时的光强称为光饱和点（lightsaturationpoint）。植物的耐荫性：C3阴生植物（最强）C3阳生植物（居中）C4植物(最弱)3.2.4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，借助于自然选择与进化，形成各类植物所特有的对日照长短变化的反应方式（生长、开花、落叶、休眠等方面）。根据植物对光照长短的反应类型，可分为长日照植物（如起源于北半球北方的植物）和短日照植物（如起源于北半球南方的植物）。3.3温度条件3.3.1光合最适温度：光合作用达到最高时的温度热补偿点：净光合为零（CO2收支平衡）的温度，包括光合最低温度和光合最高温度植物地理学7一般来说，植物光合作用的三个基点温度：C4植物，CAM植物C3植物热带植物温带植物寒带植物低海拔高海拔积温：日平均温度与天数的乘积，也称0°C积温有效积温：生物学零度以上的日平均温度的累加。《中国植被》根据植物的需热性,把我国植物分为高温植物（热带）、亚高温植物（亚热