第八章岛屿生物的分布课件

第八章第八章 岛屿生物的分布岛屿生物的分布第八章 岛屿生物的分布1v教学目的要求：教学目的要求：了解岛屿生物的组成 理解岛屿生物地理学平衡理论 了解岛屿地理学平衡理论的应用v教学重点难点：教学重点难点：岛屿生物的组成 岛屿生物的分布模式 岛屿生物地理学平衡理论v教学方法：教学方法：讲述 教学目的要求：2v狭义岛屿：v 指海洋中与大陆完全隔离的，由岩石和土壤构成的露出水面的部分。海洋岛、大陆岛 v广义岛屿：v 指自然界中任何独立存在的生态类型。狭义岛屿：3第八章岛屿生物的分布课件4第八章岛屿生物的分布课件5第八章岛屿生物的分布课件6第八章岛屿生物的分布课件7 隔绝的环境限制了生物多样性的发展，岛屿生物在孤立的环境中进化、特化。岛屿生物具不同于周围环境的明显特征。隔绝的环境限制了生物多样性的发展，岛屿生物在孤立的81 岛屿生物的来源岛屿生物的来源v 岛屿生物最初都是外来的。v 风、水流、动物携带，是岛屿生物的主要的来源方式。1 岛屿生物的来源9第八章岛屿生物的分布课件10第八章岛屿生物的分布课件11第八章岛屿生物的分布课件122 岛屿生物的影响因素岛屿生物的影响因素 岛屿的大小、距离拓殖者来源地的远岛屿的大小、距离拓殖者来源地的远近，地形或所处地理位置等因素，控制着近，地形或所处地理位置等因素，控制着岛屿生物的多样性及其分布特征岛屿生物的多样性及其分布特征2 岛屿生物的影响因素132.1 种类与面积的关系 S=CA S生物种的数目 A面积 C生物种的密度（单位面积内的种数）Z适当的参数（统计指数），取值可以从0.05-0.37。大小与岛屿的隔离程度和海拔高度有关。就全球陆生植物而言Z值约为0.22 Z2.1 种类与面积的关系Z14lnSlnAlnS=lnC+zlnAlnSlnAlnS=lnC+zlnA15群岛 面积 平方公里 被子植物属 鸟属 所罗门群岛 40000654126新喀里多尼亚 2200065564裴济群岛 1850047654新赫布里底斯群岛 150039659v西南太平洋群岛面积与生物多样性间的关系 群岛 面积 平方公里 被子植物属 鸟属 所罗门群岛 40016 物种-面积关系纯粹是一种经验统计关系，只能说明静止态的宏观图示，只能是停留在粗略估计的水平上。物种-面积关系纯粹是一种经验统计关系，只能说明静17 各地生境结构的差异，物种的固有特性以及对于最适源地选择；物种驯化的有限性以及保持遗传的能力；物种与环境之间的协调性；物种的“锻炼”与忍耐“程度”的差异等，都会对种类-面积关系产生巨大的影响。各地生境结构的差异，物种的固有特性以及对于最适源182.2 种类与距离的关系种类与距离的关系v 岛屿与拓殖者来源地的距离直接制约此岛屿植物种类组成，成反比关系。v 与植物跨越海洋的传播能力有关。2.2 种类与距离的关系19v 生物群落受岛屿隔离程度的强烈影响v 生物多样性在很大程度上取决于拓殖动植物到来的速度，而速度又大体取决于岛屿与拓殖源地间的距离和该源地的丰富性 生物群落受岛屿隔离程度的强烈影响20 海洋岛屿植物区系特征 莎菲尔，1956 岛屿名称 与大陆或邻到距离/km 种的总数 传播方式 水播风播鸟播不详圣诞岛 240 距爪哇 1544452517费南都迪诺鲁尼亚岛 370 距巴西 7821156可可斯岛 1160距爪哇 231715 海洋岛屿植物区系特征 莎菲尔，1956 岛屿名称21 种子传播方式以海流和鸟播为主，离大陆越远，风播的成功机会越小。李德莱指出，新出现的岛屿上，首先到来的是风播的植物，稍迟的为海流携带的植物，最后是鸟播植物。种子传播方式以海流和鸟播为主，离大陆越远，风播的成功机222.3 岛屿年龄的影响v 生物长期独立进化可以形成一些特有种类。v 夏威夷群岛在上新世出露海面，约有500余万年历史，上面生长的有花植物约95%为特有种，20%为特有属，但无特有科。v 新喀里多尼亚岛，面积与夏威夷群岛相近，由于早自第三纪中期（距今2030百万年）就已构成地理隔离状态，有5个特有科，100个特有属。2.3 岛屿年龄的影响232.4 物种流通物种流通 喀拉喀托岛位于印尼爪哇岛西侧，1883年火山猛烈爆发后有2/3的生物消失。v 1886年，维管植物已恢复到26种，其中风播16种、海播10种。v 1897年总数达64种，风播28种、海播30种、动物传播6种。v 1934年总数达271种，风播112种、海播76种、动物传播68种、人传播15种。2.4 物种流通 喀拉喀托岛位于印尼24v 岛屿生物的拓殖速度很大，连续的物种流通可能是岛屿的主要特征。v 由于空间、食物等的有限性，岛屿的生物种类保持在一定的水平。岛屿生物的拓殖速度很大，连续的物种流通可能是岛屿的25 岛屿生物不仅具有高的拓殖速度而且其消亡速度也很大。维持一定的数量，保持一定的种的平衡，这是一种动态的平衡。岛屿生物不仅具有高的拓殖速度而且其消亡速度也很大。263 岛屿生物地理学平衡理论及应用3.1岛屿生物地理学平衡理论v 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。3 岛屿生物地理学平衡理论及应用273.2 岛屿生物群的三个特征岛屿生物群的三个特征 v 生物种数与岛屿面积成正相关v 与岛屿距大陆或其他的生物源地的远近成负相关v 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 3.2 岛屿生物群的三个特征 28 AInear E 距离效应距离效应I Ifarfar BI Esmall 面积效应面积效应 Elarge 迁入率或灭绝率R（小岛）R（大岛）迁入率或灭绝率（近岛）R（远岛）RSeSe SeSe A 29岛屿生物的迁入速度与消亡速度之间的平衡岛屿生物的迁入速度与消亡速度之间的平衡岛屿生物的迁入速度与消亡速度之间的平衡30v 从影响力来讲，岛屿面积主要影响物种的消亡速度，而距离主要影响迁入速度。从影响力来讲，岛屿面积主要影响物种的消亡速度，而距离主31岛屿生物地理学模式岛屿生物地理学模式岛屿生物地理学模式323.3 岛屿生物地理学平衡理论的应用岛屿生物地理学平衡理论的应用 v 是讨论物种存在的时空耦合理论，既涉及到物种的空间分布，又涉及到物种的迁入速率、灭绝速率和动态平衡。v 帮助我们判定设计自然保护区保护的形状、面积、布局等。3.3 岛屿生物地理学平衡理论的应用 是讨论物种存333.3.1 关于保护区的面积 v1）Diamond认为：一个大的保护区好于几个小的保护区，大的保护区含有更多的物种。3.3.1 关于保护区的面积 34vDiamond(1975)依据岛屿生物地理学的理论，总结了设计自然保护区的几点原则：v 保护区面积越大越好。v 单个保护区比面积相同、但分隔成若干个小保护区好。v 若干个分隔的小保护区越靠近越好。v 若干个分隔的小保护区排列紧凑较好，线性排列最差。v 有走廊连接的若干小保护区比无走廊连接的好v 圆形保护区比条形保护区好。Diamond(1975)依据岛屿生物地理学的理论，总结了35v2）Higgs认为：v 小保护区有利于提高生物避免灾难性突发事件的能力，对地方性流行病的侵袭有一定的安全性，还有利于防御火灾和其他地方性灾害。2）Higgs认为：36v3）曹坤芳：v 应根据关键种的种群密度、对生物多样性的要求、遗传上的要求以及物种的生物学特性来确定。3）曹坤芳：373.3.2、最小可存活种群（MVP）v 是指在一定时间范围内某一物种所能维持其存活状态的最小个体数目。v 通过它可以求出种群最小生存空间，从而判定保护区的最小面积。3.3.2、最小可存活种群（MVP）38v 一只东北虎需要300500平方千米的领地，虎的最小种群最小为1018只，并且具有3个以上家族才能在野生条件下存活。即东北虎最小生存空间为30005400平方千米 一只东北虎需要300500平方千米的领地，虎的最小种群最393.3.3、估算v子代遗传不发生重叠，性比为1：1 F=1/2Ne Ne-有效种群的大小，是指种群内具有繁殖能力，可产生个体的数目。F-基因变异度损失率，不能超过1%Ne=1/2F=1/21%=50 即：若保证短期存活（小于50年），有效种群数目最小是50 只。3.3.3、估算40v若性比不为1：1 （多配制）Ne=4 Nf Nm/Nf Nm 斑马可达1：9 Ne=36若性比不为1：1 （多配制）41v若世代重叠 1/Ne=1/t(1/N1+1/N2+1/Nt)蝴蝶连续五年参加繁殖个体数：10、20、100、20、10 Ne=16若世代重叠42 动物学家提出：有效种群数目为50 只，是保证短期存活（50年）的MVP 有效种群数目为500只，是保证长期存活（1000年）的MVP 植物学家建议：植物长期存活的有效种群数目为10004000只 动物学家提出：433.3.4 形状 v 如果保护区设立在一个连续蔓延的生态系统中间，且在各个方向上物种的迁移是随机的，那么这个保护区的形状选择圆形最好。v 若生物的迁移不是随机的，应考虑生物的迁移方向及迁移传播范围，以最大限度地保证保护区不同部分之间的联系。3.3.4 形状 443.4 岛屿生物地理学与生境片断化岛屿生物地理学与生境片断化 生境片断化包括：一是总生境面积的减少 二是剩余地区分裂成非连续的碎片 前者直接影响种群的大小和灭绝率，而后者主要影响扩散和灭绝率。3.4 岛屿生物地理学与生境片断化45v生境片断化是形成生境岛屿的重要原因之一。v生境片断化最普遍的结果是：生境异质性的损失 生境碎片之间生物的作用导致物种的灭绝 改变群落中许多重要的生态关系生境片断化是形成生境岛屿的重要原因之一。463.4.1 片断化对生态系统的影响 1）其能量平衡不同于整体景观 2）受风的影响明显加大 3）影响生态系统的水分循环 4）影响物种种群迁入率和灭绝率3.4.1 片断化对生态系统的影响473.4.2 片断化对种群遗传变异的影响 导致物种发生近交的可能性增加 减少后代的遗传变异、降低杂合性及适合度 种群质量下降，繁殖能力减退，使种群缩小，增加了灭绝的危险3.4.2 片断化对种群遗传变异的影响483.4.3 片断化对种群存活力的影响v 种群小型化，进一步因种群大小达到或小于MVP时，导致该种群灭绝。3.4.4 片断化对生物多样性的影响v 导致许多生物发生连锁性反应，在片断化斑块中消失，使生物多样性减少。3.4.3 片断化对种群存活力的影响49v 自然生态系统的片段化造成生物种群的小型化，物种则由于迁入率的降低、灭绝率的提高或者自身的近郊衰退而灭绝的危险加大。岛屿越小，居住在上面的物种越小。自然生态系统的片段化造成生物种群的小型化，物种则由于50