植被 Vegetation

1. 植被 Vegetation

2. 植被的特性 植被(Vegetation) • 生物圈中植物的成分，上限可達水平面上１０千米的高度，下限達海平面以下１２千米的海底深處。 • 生物圈中最活躍和最重要的部份。特別是綠色植物將太陽供應的能量固定，提供給生物圈內所有生物。 • 植被在地球表面呈斑塊狀，不連續地構成一層植物，像蓋被一樣覆蓋著大地，所以稱為植被Vegetation cover。 • 一群植物有規律地組合在一起，佔總生物量的99%。

3. A) 植被的種類 • 自然植被 (初生植被) (Primary Vegetation) • 由自然環境因素而決定的植物群落，不受人類活動影響。 • 由環境因素決定﹕如氣候 climatic、土壤edaphic、地勢 topographic、生物 biotic 等因素影響。 • 其中氣候因素最為重要，所以地球上的自然植被分佈與氣候區域類同。 • 品種繁多，生物量高。 • 相對地穩定，不受環境因素影響。因為自然植被是由環境因素決定，所以能夠生存的植物都能適應環境。

4. 次生植被 (Secondary Vegetation) • 在一片原生植被被清除的土地上重新生長的植物。 • 清除的原因可能是自然因素或人為因素。 • 重生植被不是由人類活動所造成的，即不是由人類種植的植被。 • 品種數量較少，大部分是生命力較強或較粗生的植物，稱為先鋒植物 pioneer plants。 • 系統穩定性較低，因為環境因素較為不利。次生植被會經過一連串的轉變而最後才會達致平衡。

5. 人造植被 (Cultivated Vegetation) • 人工栽種植物，如農作物、植林區等。 • 品種稀少，通常只有一、兩種植物。生態系統較為簡單。 • 植物品種經過選擇性生長，只有對人類有利的植物才能生長。 • 系統極之不穩定，容易受環境變異影響，所以需要人類其他活動來輔助。如灌溉系統、施肥等。

6. A model of vegetation development

7. B. 影響植被的環境因素 • 氣候因素 (Climatic Factors) • 土壤因素 (Edaphic Factors) • 地形因素 (Topographic Factors) • 生物因素 (Biotic Factors) • 人類活動 (Anthropogenic factors)

8. 1. 氣候因素 (Climatic Factors) • 降水 –水分是植物生長過程中的必需物質. • 水分提供養分給植物，另外在光合作用中，水分是必需物質。 • 水分數量決定植物的種類 : • 降水充足地區 → 森林 • 降水不足地區 → 草原 • 降水缺乏地區 → 沙漠 • 根據水分需求數量，植物可分為下列各類﹕ • 水生植物(hydrophytes) → 在水中生長。 • 濕生植物(halophytes) → 在水分充足地區生長。 • 中生植物(mesophytes) → 在水分適中地區生長。 • 旱生植物(xerophytes) → 在水分不足地區生長。

9. 溫度 –溫度決定植物生長季節的長短，亦影響植物生長的過程. • 溫度亦影響植物的生物過程，如呼吸作用和新陳代謝等。 • 對植物來說，某些溫度有特殊意義﹕ • 00C (冰點) –對大部分植物來說，00C是一個決定性的溫度。當溫度到達00C時，植物體內的水分會變為固體，水分體積會膨脹，導致植物的身體組織受到破壞. • 60C –當溫度降至60C以下時，植物生長過程會減慢，影響植物的生長過程。

10. 根據對環境溫度的需求，植物可分為下列各類﹕ • 高溫植物(megatherms) → 最冷月溫度高於180C。 • 中溫植物(mesotherms) → 最冷月溫度介乎60C至180C，最熱月溫度高於220C。 • 低溫植物(microtherms) → 最冷月溫度高於60C，最熱月溫度介乎100C至220C。 • 極溫植物(hekistotherms) → 最熱月溫度低於100C。

11. 結果： • 溫暖地區→ 森林 forest • 闊葉常綠林 broad leave evergreen • 落葉林 deciduous forest • 針葉林 coniferous forest • 寒冷地區→苔原 tundra • 苔蘚 mosses • 地衣 lichens

12. 光線 –植物在光合作用中需要陽光，所以光線是植物生長過程的必需品。 • 光線的強度和數量隨時間、地點而不斷改變。 • 影響光線的因素包括﹕緯度、季節、地形、氣候和與其他植物的距離。 • 根據對光線的需求，植物可以分為兩類﹕ • 陰生植物(Sciophytic Plants) → 植物喜歡在陰暗的環境下生長。 • 陽生植物(Heliophytic Plants) → 植物喜歡在陽光下生長。

13. 風速 - 風速影響蒸發率，影響植物對水分的需求。風速越高，蒸發率越大，水分需求越多. • 風速亦間接影響土壤水分蒸發，令土壤變乾，導致土壤流失，影響植物生長。 • 強風可以直接破壞植物莖部，影響植物生長。 • 風亦可以有利植物生長，如幫助傳播種子，有利植物繁殖。

14. 土壤因素 (Edaphic Factors) • 土壤是植物生存的媒介。 • 土壤的質地和結構影響水分和空氣分量，直接影響植物根部的吸收。 • 土壤的成分決定植物的養分供應，影響植物的生長。 • 土壤中微生物的活動影響腐殖質的分解，影響養分的還原。 • 土壤和植物的關係是一個相向關係，即是土壤影響植物，植物亦影響土壤。

15. 3. 地形因素(Topographic Factors) • 高度 altitude • 溫度和降水隨高度改變，導致垂直植被分佈。例如在熱帶地區 • 山腳可能是熱帶雨林。隨著高度上升，植被會變為落葉林、草原、針葉林和苔鮮類植物。

16. 坡度 slope angle • 山坡坡度影響土壤的肥沃度和疏水性，所以影響植物的生長情況。 • 在陡峭山坡的地區，土壤的發展受到影響。土層較薄、養分不足、疏水性較高。植物面對缺乏養分和水分的情況，生長過程受到影響。 • 在坡度平緩的地區，土壤不斷積累，土層較厚，養分充足。地下水流動較慢，水分充足。

17. 山坡座向 Aspect • 北半球的向南坡和南半球的向北坡，陽光直射的機會較大，生長條件較理想，植物的品種和數量都較多。 • 相反，北半球的向北坡和南半球的向南坡，植物的品種和數量都較少。 • 山脈的向風坡和背風坡亦有不同的水分狀況，導致不同的植物分佈。

18. 4. 生物因素 (Biotic Factors) • 微生物和細菌負責有機物質的還原過程，影響土壤的養分供應，對植物的生長有直接的影響。 • 雀鳥和動物可以替植物傳播種子，有利植物繁殖。 • 在一個生態系統中，不同生物的數量應該互相平衡，任何一種生物發生變化，都會影響植物生長。

19. 5. 人類活動 (Anthropogenic factors) • 人類活動對植物的影響可以是正面，亦可以是反面的。 • 人類可以改變植物的數量、品種和組成。 • 人類亦可以通過改變植物的居住環境，而影響植物的生長。

20. 植物群落的演替 • 植物群落(Plant community)泛指在大致相同的環境中，有規律地互相結合生長在一起的植物群體。 • 任何植物群落都不會靜止不變，而是隨時間不斷變化和發展。 • 當各種植物因利用環境資源而產生複雜相互關係，以致不斷改造環境，最後由新的植物群落取代原有的植物群落，這過程稱為植物演替(Plant succession)。

21. 植物群落的演替 • 原生演替 Primary succession • 開始於沒有植物生長的裸露地面，由先鋒植物pioneer species 首先進入，透過演替達到穩定的植被，與該區的氣候條保持著平衡狀態的植被，是為演替的終點，稱為演替頂極 climax。 • 達到頂極的植物群落稱為頂極群落climax community。在生物種類之間，處於動態平衡狀態，在沒有干擾出現前，此群落不再產生方向性之變化，且可維持一段較長時間。

22. 正常演替系列 trees shrubs Herbs, grasses mosses lichens

23. 地衣 lichens 蕨類Ferns 先鋒植物

24. 苔蘚 mosses 灌木 scrubs 苔蘚 及 灌木

25. 樹林 http://www.ust.hk/~webpepa/pepa/Protection-Plant/habitats_c.htm

26. 原生演替 • 旱生演替系列Xeroseres

27. 原生演替 • 水生演替系列 Hydroseres

28. 150年 次生演替 Secondary succession 棄耕農田演替 • 倘若頂極群落遭外力干擾和破壞，演替又會重新開始，最終向本地頂極群落發展。

29. 限制因子Limiting factor • 任何生物生長及繁殖，均需要最低限量的有效養分物質，並且在此以外的因子如溫度、水分、光照等，稱為生物的限制因子。 • 若不足或過多，都會使生物不能生存或衰退，其間的幅度稱為耐性限度 limits of tolerance • 當某一環境因子接近其耐性極限時，便是其限制因子，即決定一生物種能否生存。

30. 耐性範圍 Range of tolerance生態最適範圍 Ecological Optimum

31. 環境梯度 Environment gradient • 通常當一個因子改變，生物對於另一個或其他因素的最適度亦作出改變。 • 環境梯度即是在耐性範圍內的環境因素在空間方向上的連續變化。 • 環境的改變必然導致植物的分異，從而形成不同的生態景觀。

32. 兩種生物對某環境因子作出的反應

33. 温度梯度 導致從熱帶森林到極地苔原的緯向植被分異 Tropical rain forest Subtropical forest Temperate deciduous forest Temperate mixed forest Boreal forest Tundra

34. 熱帶範圍內 濕度梯度 造成的雨林到荒漠的植被分異 Tropical rain forest Seasonal forest Thorn forest Thorn scrub Desert scrub

35. 温帶範圍內 濕度梯度 形成的從森林到草原和荒漠的植被分異 Mesophytic forest Oak-Hickory forest Oak woodlands Prairie Dry grasslands Desert

36. 南美熱帶山地温度梯度導致的由下往上從熱帶雨林到高山草甸的植被分異南美熱帶山地温度梯度導致的由下往上從熱帶雨林到高山草甸的植被分異 Tropical rain forest Lower montane forest Montane rainforest Montane thicket Elfin woodland Paramo

37. 氣候梯度對植物的影響

40. 熱帶植被Tropical： 熱帶雨林Rainforests 熱帶稀樹草原Tropical grasslands / Savanna 荒漠 Deserts 亞熱帶植被Subtropical： 照葉林Temperate broad leaved evergreen forests 硬葉林Mediterranean forests 溫帶植被 Temperate： 落葉闊葉林Deciduous broad-leaved forest 溫帶草原Temperate grasslands / Steppes 寒帶植被 Cold： 北方針葉林Coniferous forest / boreal forest 苔原 Tundra 地理分類法：按植物在緯度位置 世界植被分佈

41. 高能植被： 熱帶雨林Rainforests 照葉林Temperate broad leaved evergreen forests 落葉闊葉林Deciduous broad-leaved forest 中能植被： 熱帶稀樹草原Tropical grasslands 北方針葉林Coniferous forest 硬葉林Mediterranean forests 溫帶草原Temperate grasslands 低能植被 ： 苔原 Tundra 荒漠 Deserts 生產力分類法：按植被固定能量的NPP分類 世界植被分佈

42. 世界植被分佈：以生產量力分類 I = Tm‧P 120 Tr Where I = Paterson’s Index Tm= 最高月份的平均溫 Tr = 年溫差 P = 年雨量 Zone Productivity Index A > 50 B 10 - 50 C 3 - 10 D 1 - 3 E 0.25 - 1 F < 0.25

43. 水平地帶與垂直系譜的關係

44. 個案：世界最高峰的垂直帶譜

45. 不同環境下的植被 • 熱帶雨林 tropical rain forest • 荒漠 desert • 苔原 tundra

46. 1. 熱帶雨林 (炎熱而潮濕的環境)

47. 恆河北N. of R Ganges 東南亞SE Asia 阿瑪遜雨林 Amazon Forest 赤道 剛果盆地 Congo Basin 熱帶雨林 • 位置 ﹕北緯１０度至南緯１０度地區。

48. 環境狀況 ﹕氣候穩定、一致，欠缺季節性變化。 • 溫度高、平均溫度 ＞ ２５０Ｃ，年溫差小。 • 太陽輻射充足，生長季節長。 • 降雨量充足，超過 ２０００ 毫米。 • 雨量平均分佈，以對流雨為主。 • 濕度高，平均超過 80%。

49. 植被特徵 : • 常青樹 evergreen • 生長迅速、連續，不受季節干擾。 • 樹木全年有葉，不會有特定落葉季節。 • 以濕生植物為主。

50. 分層作用樹木有不同高度，大致可分為四層﹕