植物地理学：第一章植物分类类群、演化与地球环境(六)课件.ppt
第一章 植物分类类群、演化与地球环境（六）,植物的个体发育（ontogeny)某种植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，再出现和开始那个发育阶段相同的第二代的全过程。即为植物的生活史（life history)或生活周期（life cycle)。,罂粟的一生,植物的系统发育（phylogeny)一种生物或一个生物类群，在地球上的发生、发展演化和衰亡的历史过程。以银杏为例。,个体发育与系统发育的关系,个体发育和系统发育是推动生物进化的两种不可分割的过程,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,植物进化与地球环境,自然地理环境发展演化检索表,植物界的主要发展阶段,表2.1 植物界主要发展阶段和地质年代表（引自金银根，2006）,前寒武纪34亿年前：单细胞原核生物；20亿年前：单细胞真核藻类；8亿年前：多细胞生物,古生代寒武纪：生物大爆发，藻类、蕨类植物奥陶纪和志留纪：植物由水生到陆生的进化泥盆纪：裸蕨植物时代石炭纪：蕨类植物时代二叠纪：裸子植物繁茂,中生代裸子植物时代三叠纪：侏罗纪：白垩纪：恐龙灭绝、昆虫和有花植物分化,新生代被子植物时代第三纪：昆虫与被子植物继续繁盛分化、出现鸟类和大量哺乳动物第四纪：灵长类一支进化为人类,藻菌植物时代,约太古代晚期至古生代志留纪,改变大气组成,改变地球气候条件，全球性降温造成丰富多样的小生境,为动、植物的分化奠定的基石。绿藻可能就是30万种现有高等植物的远祖,累积有机质,蕨类植物时代,约志留纪末期至二叠纪,植物离开大海，产生了以裸蕨为代表的第一批陆生植物,蕨类植物向着发展孢子体的方向进化，苔藓植物却是朝着发展配子体的方向演进,全球第一个成煤期,裸子植物时代,在石炭纪和二叠纪之交，地球自然环境发生变化，裸子植物在生存竞争中获得优势：根系和维管束发达 叶片角质层发达 受精作用不再依赖水的存在,中生代是裸子植物最繁盛的时期，为全球第二个成煤期,被子植物时代,被子植物的发展与地球环境 晚白垩纪始，被子植物爆发 最发达，种类最多 被子植物形态的多样性是对自然环境广泛适应而产生多种变异的结果 与动物界，特别是昆虫动物的协同进化也是被子植物得以发展的重要原因之一,被子植物系统进化的总趋势,进化方向,地球生命耦合系统,植物界的发生、发展自始至终表现为从低级向高级，从简单到复杂的新陈代谢的过程,生物圈和生命的历史是通过其不连续的化石数据识别的，这些不连续的变化在地球历史中同生物进化的新进出、新的生命栖息地形成和“生物大灭亡”密切相关。,地球系统受生物过程和物理化学过程的动力学交互作用控制,自然地理环境的发展演化,古代自然地理环境的演变,新生代自然地理系统的变化,原始状态 元古代 古生代 中生代,海陆变迁 气候变化 生物演进,自然地理环境发展演化检索表,古代自然地理环境的演变,40亿年以前的地球发展史称为地球的天文时期，40亿年以来称为地球的地质时期。古代自然地理系统的变化，从宏观上看，主要包括：由于构造运动而引起的全球性的海陆变迁、陆地表面起伏程度的改变以及地面物质的大规模迁移。由于气候变化而引起的全球性的或大范围的冷、暖、干、湿变化，以及与其相应的大气环流和气候带的变化。通过这些变化，生物界也在变化。,古代自然地理环境的演变,在距今4025亿年期间,地球内部热量大量积聚，使地球物质熔融，火山喷发十分频繁，喷溢出大量的岩浆、气体和水蒸汽，形成了原始的岩石圈、水圈和大气圈。原始的岩石圈主要是由玄武岩类的岩石所组成，没有沉积岩。原始的大气圈主要成分是H2O、CO2、CO、CH4和NH3等，缺乏O2，尤其 是动、植物呼吸所必须的游离氧更为缺乏。原始海洋面积可能比现代海洋大，但相当浅，且为酸性矿化水，缺乏现在海水中所含的各种盐类物质。,古代自然地理环境的演变,元古代（距今625亿年）,大陆地壳逐渐扩大、增厚，地能对自然地理系统的作用减弱，太阳辐射能逐渐成为自然地理系统的主要能源。火山活动相对减弱，大气中CO2浓度降低，游离氧增加。从原核生物进化为真核生物，从单细胞进化到多细胞，从异养生物转化为自养生物，从厌氧生物进化为喜氧生物，地球表层进化史进入一个新阶段。由于光合作用，原始大气的成分逐渐从还原型转变成氧化型，大气圈的上层形成了臭氧层，吸收对生物有杀伤力的短波紫外线，为生物在地球表层中的繁衍创造了有利条件，物种数量增多。植物经历第一次大发展，晚期出现了原始动物。造山运动多次发生，并使小陆块逐渐拼合为泛古陆。,古代自然地理环境的演变,古生代（距今2.36亿年）,古生代早期，泛大陆分裂，形成冈瓦纳、北美、欧洲和亚洲四个大陆。气候随海陆范围的改变呈现规律性变化：当海侵范围扩大时，气候区相吻合，海洋性气候特征比较明显，气候的地域差异性很小；当陆地面积增大时，气候的干燥程度增强，大陆性气候特征较明显，气候的地带性和非地带性差异显著。加里东运动后，古欧洲和北美合并成一个大陆；海西运动后，欧美大陆和冈瓦纳大陆合并；晚二叠纪，亚欧大陆形成，至此新的泛大陆宣告形成，海退现象相伴而生；随着陆地面积的不断扩大，鱼类和两栖类动物达到全盛；植物界从水生发展到陆生；蕨类植物达到极盛；晚古生代晚期出现了裸子植物。,古代自然地理环境的演变,中生代（距今0.72.3亿年）,中生代自晚二叠纪起，泛大陆再次分裂，造山运动强烈。从三叠纪中期开始到侏罗纪中期为止，温暖潮湿的气候类型占优势；从侏罗纪末期开始到白垩纪中期为止，气候的地域差异性逐渐增大；各大陆不仅有热带和温带的差别，而且还有沿海温润气候区和内陆干燥气候区的差异。裸子植物代替了蕨类植物，爬行动物一度繁盛之后又走向灭绝，鸟类、哺乳动物、被子植物欣欣向荣。,新生代自然地理环境的变化,作为自然地理系统发展演变一个重要历史阶段的新生代时期，约从中生代的白垩纪后期开始，经过第三纪、延至第四纪，持续时间达7000多万年。新生代以来，世界自然地理系统进入到了一个新的发展时期。现代自然地理系统就是通过新生代，特别是第四纪以来的变化逐步形成的。,新生代自然地理环境的变化,1.海陆变迁新生代期间，强烈的地壳运动造成了各大洲的高大山系，海陆轮廓显著改观；经过第三纪喜马拉雅构造运动，亚洲大陆南侧的古地中海消失，非洲大陆与欧洲进一步靠拢，现代大地貌单元基本形成；海拔高度由300m增加到800m左右；全球海陆分布轮廓和现代相似，海水面积比现在稍大，陆地面积比现在稍小。第四纪期间虽然已形成现代全球构造和地理面貌，但新构造运动却在时时刻刻改变和塑造着新的面貌。在大陆上，构造运动所决定的地形起伏与山系排列，强烈地影响到气候要素的梯度变化，自然地理的纬度地带性也由于地形的影响而受到干扰，巨大的山系或高原的“雨影区”出现了大面积的干旱荒漠；与巨大的山系相伴产生的盆地与平原，不断接受各种沉积物，并且形成比较发达的河湖水系；在大洋里，构造运动也造成了洋中脊、裂谷、洋底火山以及各种规模的海底盆地、海底火山等复杂地形，它们对于大洋环流、大洋水的物理化学性质、大洋生物都有很大的影响。大陆与大洋在地球上的空间配合，不仅决定了全球的气候特征，还决定了全球自然地理环境演替过程中出现的各种复杂的物质、能量交换关系。,新生代自然地理环境的变化,2.气候变化阿尔卑斯构造运动前期，广大地区具有湿热的气候特征。到第三纪末期为止，湿热气候带的范围逐渐缩小，干旱气候区的范围不断扩大，并形成单独的干旱气候带，而且在温带和两极地区的气候有变冷的趋势，气候的地域差异性相对增强，同现代气候类型的分布状况基本相似。后来由于气候的分异进一步加剧，中、高纬度地带的气候更加变冷，所以到了第四纪的更新世在温带和极地区先后出现了34次大陆冰期和间冰期。在第四纪期间，高纬度地区以及中、低纬度的高山，发生了多次冰川作用，因而冰期与间冰期交替出现也是第四纪的显著特征。在冰川作用最强大的时候，大陆冰川的总面积曾达4 300万km2，而间冰期温暖程度不次于甚至略高于现在，年均温比目前高23。第四纪的后期，即最近1万年以来，全球性的气候变暖，年均温上升810，陆地上的冰川大量消融，世界海平面大幅度上升，中低纬山地雪线抬升1 000m以上，自然地理纬度带向极地方向迁移，各个自然地理带的气候、水文、土壤、动植物都逐步接近于现今的面貌，现代自然地理系统经过全新世而告形成。早全新世呈转暖趋向，但仍偏冷；中全新世为全新世最温暖的阶段，即所谓“气候适宜期”或高温期；晚全新世是高温期之后的偏凉时期。公元8世纪至13世纪的“小冰期”是晚全新世以来最冷的时期，山地冰川重新推进，气候灾害频繁。19世纪至20世纪上半期，气候有了转暖，但是到20世纪50年代又偏冷。随着人类的出现，大量地使用矿石燃料（煤炭、石油和天然气），CO2及其他温室气体如CH4、N2O浓度增加，导致温室效应的加剧，引起全球的温度增高，并由此将产生一系列的环境问题。,新生代自然地理环境的变化,3.生物演进新生代生物的进化中，植物界以被子植物的大发展为特征，动物界以哺乳动物空前繁盛为标志。第四纪以来，随着现代动物群的形成，新的动物种的出现，尤其是灵长目动物的迅速进化，古猿类的一支开始向人类的方向发展。随着人类的出现，自然地理系统的发展进入了一个更加崭新的时期人类利用和改造自然环境的时期。,5 自然地理环境时间演化的基本特点,所有组成成分的发展都是相互联系的，组成成分发展的同时，成分间物质能量的交换得到加强具有前进性，表现为新的组成成分的出现、太阳能的积累和地域分异日益强化跃进性，周期性现象并不决定主要发展方向纬度地带性作为普遍规律在自然地理环境的整个发展过程中发挥了作用（太阳辐射能分布不均）自然地理环境的发展是事物矛盾斗争的结果（系统自组织性和自稳定性对比的结果）,5 自然地理环境时间演化的基本特点,从简单到复杂，从无序到有序，依次出现了三大耗散结构类型，物质能量在三大耗散结构中流通。,太阳辐射能,自然地理系统,地球内能,生态系统,人类生态系统,物质,能量,宇宙空间,
