水底植物區(qū)系

中文名稱

水底植物區(qū)系

英文名稱

benthic flora;bottom flora

定　　義

附著在水底基質(zhì)上的所有大型植物和藻類。

應(yīng)用學(xué)科

生態(tài)學(xué)（一級(jí)學(xué)科），水域生態(tài)學(xué)（二級(jí)學(xué)科）

植物區(qū)系包括自然植物區(qū)系和栽培植物區(qū)系，但一般是指自然植物區(qū)系；根據(jù)不同原則或分布區(qū)特點(diǎn)，可劃分為幾類區(qū)系成分。通常將某地區(qū)全部植物種類按科、屬、種進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，然后按地理分布、起源地、遷移路線、歷史成分和生態(tài)成分劃分成若干類群，分別稱為植物區(qū)系的地理成分、發(fā)生成分、遷移成分、歷史成分、生態(tài)成分等，以便全面了解一個(gè)地區(qū)植物區(qū)系的種類組成、分布區(qū)類型以及發(fā)生、發(fā)展等重要特征。

我國現(xiàn)代植物區(qū)系的形成和特點(diǎn)是在特定自然地理?xiàng)l件，特別是自然歷史條件綜合作用下，和植物界本身發(fā)展演化的結(jié)果。其特征主要可歸納以下幾個(gè)方面。

植物區(qū)系植物種類豐富

中國維管束植物共約353科，3184屬，2.715萬多種，分別占世界科、屬、種數(shù)的 56.9%、24.5%和11.4%。就種數(shù)而言，僅次于世界上植物區(qū)系豐富的馬來西亞植物區(qū)（約4.5萬種）和巴西（約4萬種），居世界第3位。從植物科屬的大小，即其含有種數(shù)的多少來看，現(xiàn)知世界種子植物中含有萬種以上的4個(gè)特大科,在中國也都含有千種以上。另有50科在中國含有100～1000種,如薔薇科、唇形科、杜鵑花科等，共有1.97萬余種，約占全國種子植物80%以上，構(gòu)成中國植物區(qū)系的基本骨干。

植物區(qū)系起源古老

根據(jù)古地理研究，我國白堊紀(jì)至第三紀(jì)時(shí)期，大部地區(qū)氣候暖熱。第四紀(jì)冰期，也僅受到寒冷氣候影響或一些地方受到山地冰川影響。由于我國地處中低緯度，加之地形復(fù)雜，便成為許多古老植物的避難所或新生孤立類群的發(fā)源地。因此，我國具有許多古老的孑遺植物及系統(tǒng)演化上原始或孤立的科屬。

我國現(xiàn)有種子植物2980屬中，單型屬（只含1種）422屬、少型屬（含2—6種）713屬，合計(jì)占全國屬數(shù)的38%。我國特有的190多屬中，單型屬和少數(shù)型屬的比例更高達(dá)97%。只含1屬1種的科也有16個(gè)之多。這些種類多是第三紀(jì)古熱帶植物區(qū)系的孑遺或更古老的成分。如水杉（Metasequoia glyptostroboides）、銀杏（Ginkgo biloba）、鵝掌楸（Liriodendron chinense）等號(hào)稱活化石。此外還有銀杉（Cathaya argyrophylia）、金錢松（Pseudolarix amabilis）、白豆杉（Pseudotaxuschienii）、柳杉（Cryptomeria，2種）、水松（Glyptostrobus Pensilis）、臺(tái)灣杉（Taiwania，2種）等古老的裸子植物，以及被子植物中鐘萼樹（Brctuhneidera，1-2種）、連香樹（Cercidiphyllum japon-icum）、青錢柳（Cyclocarya paliurus）、珙桐（Davidia involucrata）、金錢槭（Dipteronia2種）、杜仲（Eucommia ulmoides）、馬尾樹（Rhoiptelea chiliantha）、水青樹（Tetracentron siense），等等。它們主要產(chǎn)于我國亞熱帶、熱帶森林中。

我國溫帶針闊葉混交林也殘存著一些古老成分，如木蘭（Magnolia）、五味子（Schisandra）、獼猴桃（Actinidia）、南蛇藤（Celastrus）、鵝耳櫪（Carpinus）、梣（Fraxinus）、胡桃（Juglans）、黃檗（Phellodendron）、以及葡萄等屬的個(gè)別種。西北荒漠植被中，也保存許多古地中?；蚬拍洗箨懙墓爬匣蜴葸z成分，如蒺藜科的白刺（Nitraia）、駱駝蓬（Peganum）、油柴（Tetraena）、木霸王（Zygo-phyllum）、豆科的沙冬青（Ammopiptanthus）、薔薇科的綿剌（Potaninia）等等。由此可見，我國各地區(qū)的植物區(qū)系大多是起源古老的，而與之相應(yīng)的就是這些地區(qū)的優(yōu)勢植被類型有些也是古老的。

植物區(qū)系地理成分復(fù)雜

植物區(qū)系的地理成分是根據(jù)植物種或科屬的現(xiàn)代地理分布而確定的。植物種、屬或科分布的區(qū)域（即它們分布于一定空間的總和），稱為植物分市區(qū)。植物分布區(qū)是由于植物種（或?qū)倏疲┑陌l(fā)生歷史對(duì)環(huán)境的長期適應(yīng)，以及許多自然因素對(duì)其影響的結(jié)果。在植物界中，不同的植物種（屬或科）的分布區(qū)域是各不相同的，從而表現(xiàn)出各種的分布區(qū)類型。雖然植物任何分類單位都有其分布區(qū)類型，但從植物地理學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，植物屬比科能夠更具體地反映植物的系統(tǒng)發(fā)育、進(jìn)化分異情況及地理特征。因?yàn)樵诜诸悓W(xué)上同一個(gè)屬所包含的種常具有同一起源和相似的進(jìn)化趨勢，屬的分類學(xué)特征也相對(duì)穩(wěn)定，占有比較穩(wěn)定的分布區(qū)，同時(shí)在其進(jìn)化過程中，隨著地理環(huán)境的變化發(fā)生分異，而有比較明顯的地區(qū)性差異。根據(jù)對(duì)我國種子植物2980個(gè)屬的比較分析，可劃分為15個(gè)分布區(qū)類型：1）世界分布108屬，占屬總數(shù)的3.6%；2）泛熱帶分布372屬；占屬總數(shù)的13%；3）熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布89屬；占屬總數(shù)的3.1%；4）舊世界熱帶分布163屬；占屬總數(shù)的5.7%；5）熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布150屬；占屬總數(shù)的5.2%；6）熱帶亞洲至熱帶非洲分布151屬；占屬總數(shù)的5.2%；7）熱帶亞洲分布542屬；占屬總數(shù)的18.8%；8）北溫帶分布296屬；占屬總數(shù)的10.3%；9）東亞和北美洲間斷分布117屬；占屬總數(shù)的4.1%；10）舊世界溫帶分布175屬；占屬總數(shù)的5.5%；11）溫帶亞洲分布63屬；占屬總數(shù)的2.2%；12）地中海區(qū)，西亞至中亞分布166屬；占屬總數(shù)的5.8%；13）中亞分布112屬；占屬總數(shù)的3.9%；14）東亞分布298屬；占屬總數(shù)的10.4%；15）中國特有分布196屬；占屬總數(shù)的6.8% 。

植物區(qū)系特有成分繁多

中國特有植物計(jì)有200屬左右,歸72科，其中含10屬或10屬以上的為菊科、苦苣苔科、傘形科、蘭科和唇形科5科,但多數(shù)為熱帶—亞熱帶(29)和溫帶(22)分布科。銀杏科、鐘萼樹科、珙桐科及杜仲科為4個(gè)特有科。

這些屬中除鐵線山柳和川木香、毛舌菊等5～6屬為多種屬外，其余95%以上都是單種或少種屬，并且絕大多數(shù)是古老或原始的類型，如前所述的白豆杉等，還有如五加科的通脫木、馬兜鈴科的馬蹄香、蠟梅科的蠟梅、榛科的虎榛子、石竹科的金鐵鎖、金縷梅科的牛鼻栓、半楓荷、毛茛科的獨(dú)葉草及菊科中少有的木本屬螞蚱腿子和櫨菊木等。4個(gè)特有科也都是單種的古老科。 它們主要分布在秦嶺—山東以南的亞熱帶和熱帶地區(qū)，特別集中于西南至華中—華東。

國內(nèi)關(guān)于植物區(qū)系和植物地理學(xué)的研究起步較晚，然而在幾代科學(xué)工作者的努力下，特別是在吳征鎰先生和張宏達(dá)先生等帶領(lǐng)下，如今我國植物區(qū)系地理理論研究已具有世界先進(jìn)水平。具代表性著作有5中國種子植物屬的分布區(qū)類型6、5中國植物區(qū)系的起源和發(fā)展6、5華夏植物區(qū)系的起源與發(fā)展6、5中國植物志6、5種子植物分布區(qū)類型及其起源和分化6等。

現(xiàn)階段植物區(qū)系研究領(lǐng)域最具有代表性的研究是基于植物區(qū)系地理學(xué)，結(jié)合分子生物學(xué)的方法對(duì)間斷分布，特有或其它分布類群進(jìn)行研究，運(yùn)用分支系統(tǒng)學(xué),結(jié)合地質(zhì)學(xué)和化石資料的證據(jù)，探討其間斷、特有等分布格局形成的歷史成因。如湯彥承等根據(jù)八綱系統(tǒng)提出被子植物原始類群有60科，并以分子系統(tǒng)學(xué)提出的狹義的基部類群32科為對(duì)比，進(jìn)行了植物地理學(xué)研究，分析顯示環(huán)太平洋4個(gè)地區(qū)原始被子植物科的分布格局和被子植物起源地與擴(kuò)散以及太平洋的形成歷史有關(guān)；選擇若干特殊及重要或孤立類群，運(yùn)用植物系統(tǒng)學(xué)、分類學(xué)、形態(tài)學(xué)、生理生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、地質(zhì)學(xué)及古植物學(xué)的方法和手段探索其分布模式,解釋全球氣候變遷與植物分布模式形成的關(guān)系。如孫航等在研究青藏高原隆起對(duì)古地中海植物區(qū)系演變和發(fā)展的作用中，以黃花木屬、沙冬青屬等類群分布區(qū)和地理分布格局的形成，說明旱生的地中海成分隨著青藏高原的隆升進(jìn)一步分化形成了中亞、地中海)西亞)中亞、舊世界溫帶等成分。

在植物系統(tǒng)發(fā)育與演化研究方面則是對(duì)某些高級(jí)孤立類群和重要特征成分在比較形態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)研究，明確其系統(tǒng)位置，進(jìn)而確定其定向成分,深入論證東亞植物區(qū)的起源和與相關(guān)植物區(qū)系的聯(lián)系。結(jié)合分子生物學(xué)，以植物分子地理學(xué)和重要科屬的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)為主要研究方向，并涉及特殊功能基因的探索和珍稀瀕危植物的遺傳多樣性及保護(hù)生物學(xué)研究，以及多學(xué)科交叉結(jié)合研究特殊地區(qū)或熱點(diǎn)地區(qū)地質(zhì)變化對(duì)植物區(qū)系形成發(fā)展的影響等。同時(shí)依托青藏高原和橫斷山脈等地區(qū)研究現(xiàn)代北溫帶植物區(qū)系及部分被子植物起源、進(jìn)化和新種起源過程、區(qū)域植物區(qū)系的形成與地質(zhì)歷史重大事件相關(guān)性等為研究熱點(diǎn)。如陳生云等對(duì)青藏高原及鄰近地區(qū)生長高山草本植物條紋狹蕊龍膽多個(gè)居群內(nèi)個(gè)體的葉綠體基因組(cpDNA)非編碼片段trnH(GUG)-psbA基因間區(qū)序列變異檢測,以發(fā)現(xiàn)的各種單倍型在高原東南部橫斷山區(qū)分布很集中、遺傳多樣性也相對(duì)較高，且居群間的遺傳分化很高，有著顯著的親緣地理學(xué)結(jié)構(gòu)，從而推測青藏高原東南部橫斷山區(qū)是該植物第四紀(jì)冰期時(shí)可能的避難所。