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新疆特有种植物区系及生态学研究



全 文 :新疆特有种植物区系及生态学研究!
冯 缨,潘伯荣
(中国科学院新疆生态与地理研究所,新疆 乌鲁木齐 !##$$)
摘要:经调查新疆特有植物约有 %&!种,隶属 !科 $$’属。由于新疆特有种贫乏,其分布多
集中于新疆主要山系。因此,应把它们作为生物多样性保护的关键种和敏感区倍加关注。多
年生植物在新疆特有植物中占多数,显示了物种形成的年轻成分,这与新疆的气候环境比较
严酷有一定的关系。也反映了新疆地区远离中国特有中心的特点。从一个侧面也反映了新疆
地质历史和区系发展历史的特点,研究植物的特有现象,可为深入了解新疆植物区系的性
质、特点、起源及演变规律提供资料。
关键词:新疆植物特有种;植物区系;生态学
中图分类号:( ’)! 文献标识码:* 文章编号:#%+ , %-##(%##))#% , #$! , #&
!#$% &’ ()&*+,+- .’$ /-&)&0% &1 !23-+3, /’$34+- & 5+’6+.’0
./01 2345,6*0 789:845
(!#$%#& ’#())*)+ ,- ./,0,&1 %#2 3+,&4%561,76#+(+ 8/%2+91 ,- :/+#/+(,;<=>?3 !##$$,@A34B)
78,*.-:C4 D34E3B45,FAG G4H3<84>G4FBI J8>KIGL3FM N<345O 84 OKGJ3GO P3HGFAG3J OKGJ3GO 34 $$’ 5G4G3I3GO 34 D34E3B45Q RAGM BM8=45G< N=F >8OF 8T FAG> B8=4FB34 OMOFG>Q U8 SG OA8=IP K<8FGJF FAGOG VGM G4PG>3J OKG9
J3GO B4P FAG3< OG4O3F3HG 8JJ=<<345 BF3JO,8<3534 B4P GH8I=F3HG <=IG,FAG TI8<3OF3J B4P GJ8I853JBI JAB3J OKGJ3GO BK93% :&*$,:UKGJ3GO G4PG>3J F8 D34E3B45;.I8<3OF3J B4P GJ8I853JBI JAB; 自然概况
新疆地处欧亚大陆腹地、我国西北边陲,介于北纬 )W$+X Y )’W$#X、东经 -W%#X Y ’&W
%+X之间,总面积约 $ &+- +)’ V>%,约占全国 $Z&,是我国最大的省区。四周高山环绕,气
候极端干旱,平均年降水量 $)+ >>,只占全国平均年降水量 &# >>的 %[,而蒸发量约
% ### Y % +## >>,干燥度 ) Y $&左右,属温带荒漠地带。光热资源极其丰富,全年日照时
数在 % &## Y +## A,日照率在 +& Y -&[之间,年辐射量达 + )## Y & -## \]Z>%,$#^的活
动积温在 % !## Y ) )##^,尤其是光、热、水资源有效组合好,形成水、热同期的夏季优
云 南 植 物 研 究 %##),<=(%):$! Y $!!
7-. >&.’+-. ?#’’.’+-.
! 课题来源:生物多样性委员会—新疆生物多样性数据库的建立
收稿日期:%## , #! , %#,%## , $# , %$接受发表
作者简介:冯缨($’& ,)女,在读草业资源生态专业博士,从事植物资源研究。/ , >B3I:I=JVTM_>O‘ LEN‘ BJ‘ J4
势,植被垂直带分布明显,由上而下依次出现荒漠、草原、森林、山地草甸和高寒草甸以
及冰雪带等。主要土壤类型有草甸土、盐渍土、冲洪积土、风沙土和沼泽土等,因而景观
与地形复杂,气候变化明显,植物种质资源特殊,孕育了特异的植物资源。反映出特殊地
理环境生存的植物物种的区域特殊性和生物学的多样化特点。
! 特有种植物的物种组成
新疆野生高等植物有 ! #$种,$%$科,#&&属(新疆植物志编委会,$’’%)。经调查
新疆特有植物约有 (%#种(冯缨,()),隶属 )#科 $$’属,其科、属、种数分别占新疆
野生高等植物的 ()*%+、$)*%+和 %*,%+。可以看出,尽管新疆特有种在科级所占分类学
比例比较高,但属和种的数目就少了,说明新疆特有种的贫乏,这与新疆的气候环境比较
严酷有一定的关系,其中蕨类植物 )科 )属 #种,裸子植物 $科 $属 (种,双子叶植物 (%
科 ’&属 ($(种,单子叶植物 #科 $#属 !%种,以双子叶植物类群占优势。
!# 科的结构组成
由表 $可以看出含 $ 属以上的科有 ( 个,它们是十字花科($% 属),菊科((# 属)
共 !!属,占新疆特有植物总属数的 )&+。%至 $属的科有豆科(%)、唇形科(%)、禾本
科(’)、共 ($属,占总属数的 $%+。( 至 , 属的科有 $) 个,如蓼科(!)、毛茛科())、
柽柳科(()、伞形科())、紫草科(,)等,占总属数的 ((+,有 $属科的共有 $,科,占
总属数的 $(+。
表 # 科内属种的组成
-./01 $ -21 3456478984: 4; <1:1=. .:> 7613817 8
!
!!!
: ;.5808?
科名
@.51 4; ;.580817
属数
@4* 4; 1:1=.
种数
@4* 4; 7613817
科名
@.51 4; ;.580817
属数
@4* 4; 1:1=.
种数
!! @4* 4; 7613817
$ A 蹄盖蕨科 B92?=8.31.1 $ $ ( A 伞形科!! C5/1008;1=.1 ) !
( A 铁角蕨科 B7601:8.31.1 $ ! ($ A 鹿蹄草科!! D?=40.31.1 $ (
) A 鳞毛蕨科 E=?4691=8>.31.1 $ ) (( A 报春花科!! D=85F0.31.1 $ (
! A 柏科 GF6=177.31.1 $ ( () A 矶松科!! D0F5/.<8:.31.1 ( (
, A 杨柳科 H.083.31.1 ( & (! A 萝!科!! B730168.>.31.1 $ $
% A 桦木科 I19F0.31.1 $ $ (, A 紫草科!! I4=.<8:.31.1 , $,
& A 荨麻科 C=983.31.1 $ $ (% A 唇形科!! J./8.9.1 % ’
# A 蓼科 D40?<4:.31.1 ! $$ (&A 茄科!! H40.:.31.1 ( (
’ A 藜科 G21:464>8.31.1 ( ) (# A 玄参科!! H3=462F0.=8.31.1 ( )
$ A 石竹科 G.=?462?00.31.1 ( ) (’ A 桔梗科!! G.56.:F0.31.1 $ $
$$ A 毛茛科 K.:F:3F0.31.1 ) (! )A 菊科!! G4564789.1 (# %
$(A 牡丹科 D.14:8.31.1 $ $ )$ A 泽泻科!! B0875.9.31.1 $ $
$) A 罂粟科 D.6.L1=.31.1 $ $ )( A 禾本科!! M=.58:1.1 ’ )
$!A 十字花科 G=F38;1=.1 $% (, ))A 莎草科!! G?61=.31.1 $ $
$, A 景天科 G=.77F0.31.1 $ $ )! A 灯心草科!! NF:3.31.1 $ )
$% A 蔷薇科 K47.31.1 $ ( ), A 百合科!! J808.31.1 ! ’
$& A 豆科 J1.31.1 $ $
$# A 蒺藜科 O?<462?00.31.1 $ $ )& A 鸢属科!! P=8>.31.1 $ $
$’ A 柽柳科 -.5.=83.31.1 ( ! )# A 兰科 Q=328>.31.1 $ $
科内种的组成情况:含种数 R $ 种的有蓼科($$)、毛茛科((!)、十字花科((,)、
!#$ 云 南 植 物 研 究 (%卷
豆科(!)、紫草科(#$)、菊科(%$)、禾本科(&$)、共计 #’种,占新疆特有植物总种
数的 %()。含种数 % * (的科有杨柳科(+)、唇形科(()、百合科((),共计 !种,占总
种数的 (,&)。含种数 ! * 种的科有铁角蕨科(-)、柏科(!)、藜科(&)、玄参科(&)、
灯心草科(&)等,共计 &(种,占总种数的 #-,%)。仅 #种 #科的有 #-科,占总种数的
,!),如桦木科、荨麻科、萝!科、桔梗科等。
!! 属的结构组成
由表 !可以看出新疆特有植物中含种数 . #$种的属有 !属 !’种,为翠雀花属 !#$%&’(
&)*(#’)、黄芪属 +,-./0/#),(#$)。含种数 % * #$种的属有 ’属 %$种,如柳属 1/#&2(%)、
沙拐枣属 3/##&04’)*(’)、风毛菊属 1/),,)./(()、早熟禾属 54/(’)等。含种数 ! *
种的属有 -! 属 ##& 种,如铁角蕨属 +,$#’&)*(-)、猪毛菜属 1/#,4#/(!)、梨属 56.),
(!)、蒲公英属 7/./2/8)*()、顶冰花属 9/0/(&)等。含 #种属有 %+属 %+种,如芍药
属 5/4’&/、葶苈属 !./:/、补血草属 ;&*4’&)*、枸杞属 ;68&)*、对叶兰属 ;&,-./。
表 ! 属内种组成
/0123 ! /43 567869:;:6< 6= 9835:39 :< >3<3?0
属内种数
@6, 6= 9835:39 :< >3<3?0
属数
@6, 6= >3<3?0
占总属数的)
A3?53<;0>3 6= ;6;02 >3<3?0
种数
@6, 6= 9835:39
占总种数的)
A3?53<;0>3 6= ;6;02 9835:39
. #$ ! #,%’ !’ #$,-
% B #$ ’ %,+! %$ !!,-
! B -! &,& ##& -!,!
# %+ %,& %+ !
合计 /6;02 ##( #$$ !%’ #$$
# 植物分布区的类型
#$ 科的地理分布
科是植物分类中最大的自然分类单位,植物科的分布是长期对自然生境的适应过程,
具有比较稳定的分布区,根据科的地理分布特征,新疆特有种植物所在科的地理分布类型
划分为:
(#)世界分布有柏科、荨麻科、蓼科、藜科、石竹科、毛茛科、豆科、蔷薇科、十字
花科、报春花科、伞形科、唇形科、泽泻科、菊科、玄参科、百合科、灯心草科、莎草
科、禾本科、兰科。
(!)泛热带分布有铁角蕨科、萝!科。
(&)热带至温带分布有景天科、蒺藜科、矶松科、紫草科、茄科、鸢尾科。
(-)亚热带至温带分布有杨柳科、柽柳科、桔梗科。
()温带分布有蹄盖蕨科、鳞毛蕨科、桦木科、罂粟科、石蒜科、牡丹科、鹿蹄草科。
以上各种成分的类型及所占的比例如表 &:
表 # 新疆特有种所在科的地理成分统计
/0123 & /43 C:9;?:1D;:6< ;E83 6= ;43 =07:2E 6= 9835:39 3
类型 /E83
世界
H6976862:;0<
泛热带
A0<;?68:5
热带至温带
/?68I ;6 /378I
亚热带至温带
JD1;?68I ;6 /378
温带 /378
数量 @D713? !$ ! % & +
比例K) A3?53<;0>3 !,% ,!% #,’ +,’( #’,-
’#!期 冯 缨等:新疆特有种植物区系及生态学研究
通过对新疆特有种植物区系科的地理成分分析,可以看出,在科级水平上,新疆特有
种植物区系以世界分布为主,共有 !科,其次是温带成分(热带至温带、亚热带至温带、
温带的科)共 #$科,占总科数的 %!&#’。热带成分仅 !科,占总科数的 (&!$’,且它们仅
分布于天山以南地区,是早第三纪新疆处于炎热气候时期遗留下来的成分,这些都反映出新
疆特有植物区系的历史演化过程,以及植物区系的分布带与本地区的气候带的一致性。
!# 属的地理分布
对于新疆特有植物区系的属进行分析能够在次一级的区划标准上提供更可靠的信息。
依照吴征镒(#))#)中国种子植物属的划分方案,将新疆特有植物区系的 ##)个属归入 #(
个分布类型和 #个变型(表 %)。
表 $ 新疆特有植物属的分布区类型及变型
*+,-. % */. 012341,53167 389. 6: 3/. ;.7.4+ 6: 29.<1.2 .70.=1< 36 >17?1+7;
分布区类型及变型 @12341,53167 389.
属数
A6& 6: ;.7.4+
占总属数B’
C.4<.73+;. 6: 363+- ;.7.4+
# D 世界分布 E62=696-13+7 #F #%&G
! D 泛热带 C+734691< % G&G$
H D 北温带 A643/ *.=9.4+3. G! !$&)
H D ! D 北极 I高山 J4<31H D % D 北温带和南温带间断 AD *.=9D L MD *.=9D 012?57<3.0 F (&HH
H D ( D 欧亚和南美洲温带间断 N54+D L *.=9D MD J=.4 D 012?57<3.0 # &H
) D 东亚和北美洲间断 ND J21+ L AD J=.4 D 012?57<3.0 ! &#F
# D 旧世界温带 O-0 P64-0 *.=9.4+3. #% ##&H
# D # D 地中海区、西亚和东亚间断 Q.013.44+7.+,PD J21+ L ND J21+ G !&(!
012?57<3.0
# D ! D 地中海区和喜马拉雅间断 Q.013.44+7.+ L R1=+-+8+ 012?57<3.0 G !&(!
# D G D 欧亚和南非洲温带间断 N54+21+ L MD J:41<+ 012?57<3.0 # &H
## D 温带亚洲分布 *.=9D J21+ $ (&%
#! D 地中海、西亚至中亚 Q.013.44+7.+,PD J21+ 36 ED J21+ #( #!&$
#! D # D 地中海区至中亚和南美洲、大洋洲间断 Q.013.44+7.+ 36 ED J21+ L # &H
MD J:41<+,J5234+-+21+ 012?57<3.0
#! D G D 地中海区至温带、热带亚洲、大洋洲和南美洲间断 Q.013.44+7.+ 36 # &H
*.=9D K*469,J21+ J5234+-+21+ L MD J=.4 012?57<3.0
#G D 中亚 ED J21+ ( %&!
#G D ! D 中亚至喜马拉雅 ED J21+ 36 R1=+-+8+ L MD PD E/17+D # &H
#GD %D 中亚至喜马拉雅 I阿尔泰和太平洋北美洲间断 ED J21+ 36 R1=+-+8+K G !&(!
J-3+1 L C+<1:1< AD J=.4 D 012?57<3.0
#% D 东亚分布及其变型 ND J21+ # &H
#( D 中国特有分布 N70.=1< 36 E/17+ # &H
合计 *63+- ##) #
由表 %统计分析:世界分布属有 #F个,占总属数的 #%&G’,较常见的有 !#$%&’(;
)*&’&+’#’,;-,./*%*#’,;!*;0*/12 等属,他们多是组成群落的优势属。泛热带分布属仅
有 %个,占总属数的 G&G$’,主要是两个蕨类植物属和天山以南分布属。温带分布属(H
S ##)有 $个,占总属数的 (&%’,是新疆特有植物的主要地理成分,这种特点与新疆
的地理位置是吻合的,位于中国西北部的新疆,其所处的纬度属于温带,因此温带成分的
$H# 云 南 植 物 研 究 !$卷
属在这里生长的很多,占据绝对优势的地位,较常见的有 !#$%&’(; )*+$,; -./#$01;
2*’*3*#*;-(0&;-+$(1*;4*3&* 等属。地中海、西亚至中亚分布属(! # !$)有 % 个,
占总属数的 !&’(,仅次于温带分布,它们构成了新疆干旱区荒漠植被的独特景观,较
常见的有 25/’$(%/’*; 4+6.6’’5$7*; 863/%56++1; 9&’+*; -.*#05/+$1/#; :,$/+$’$/# 等属。东
亚分布只有一属()/+1();*<*.5$*)分布于新疆帕米尔高原。中国特有属贫乏,也只有一
属(=$#(5*#$*),这与其地理位置上远离中国特有属的分布中心有一定关系。这些统计数
字清楚地反映出新疆所处的自然地理位置及其气候特点。
!! 种的地理分布
种作为植物的最基本的分类单位,最能精确反映物种所处的历史气候、地质变化动
态,因此对新疆特有植物区系种的地理分布类型研究更具实际意义。依中国植物区系区划
方案(吴征镒和武素功,!**’),新疆特有种分布于 个区、个亚区、$个地区、+个亚
地区。分区方案见表 ,。
表 # 新疆特有种的分布
-./01 , -21 345674/8649: 6;<1 9= 621 5<1>415 1:31?4> 69 @4:A4.:B
中国植物区系区划 C0974564> D1B49:.04E.649: 4: F24:.
种数
G9& 9= 5<1>415
占总种数H(
I17>1:6.B1 9= 696.0 5<1>415
J K 中亚植物区 F1:67.0 -162;5 L4:B39?
MK 亚洲荒漠植物亚区 M54.64> N15176 O8/P4:B39?
!K 中亚西部地区 F1:671 M54. Q156 D1B49:
!)准噶尔盆地亚地区 R28:B117 S.54: O8/71B49: !!’ ++&T$
)塔城 U伊犁谷地亚地区 -.>21:B)V404 O8/71B49: +* !’&
K 中亚东部地区 W.56 F1:67.0 M54. D1B49:
$)喀什亚地区 L.52B117 D1B49: ,+ T&!
JJ K 东亚植物区 W.56 M54.64> L4:B39?
SK 青藏高原亚区 X4:B2.4)@4E.:B I0.61.8 O8/P4:B39?
$K 帕米尔 U昆仑山 U西祁连山地区 I.?47)L8:08: Y98:6.4:)Q156 X404.:
Y98:6.4: D1B49:
+)帕米尔 U西昆仑山亚地区 I.?47)L8:08: Y98:6.4: O8/71B49: +Z !Z&,
新疆特有种稀少,但大部分集中准噶尔盆地亚地区,占 ++&T$(,其他 $个地区分布
比较匀衡,在新疆的山系中塔什库尔干、天山、阿尔泰山、昆仑山及帕米尔高原的特有种
特别丰富。它们成为特有种的生物多样性中心,充分显示了新疆植物特有种的区域分异
性,其区域分布总体规律是水热条件较优越的山地丘陵山区明显多于平原区。一些地区的
植物种在生境脆弱情况下易于丢失,因此,应把它们作为生物多样性保护的关键种和敏感
种倍加关注。
$ 生活型组成
生活型反映植物演化和生态学、生物学特性的总特征,是植物生态特征多样性的表
现。新疆夏季的干旱、冬季的寒冷这些生态条件综合影响,使得植物生长期很短,一年之
内无法完成生长发育周期。因此,新疆特有种的生活型以多年生草本占优势,有 !*’种,
为特有种总数的 Z$&*(,广布各地。其余依次是灌木 $’种(占 !+&();一年生草本 ,
Z’!期 冯 缨等:新疆特有种植物区系及生态学研究
种(占 !#$%);乔木 &种(占 $’(%)。多年生植物在特有植物中占多数,显示了物种形
成的年轻成分,是长期适应自然干旱环境的产物。
! 生态型组成
新疆极端干旱的大陆性气候导致植物大多具有旱生的结构和特点,为减少水分的蒸
发,叶面积很小,退化成线性叶或鳞片状叶,叶片、茎及杆具刺,被绒毛,有蜡质或白光
滑等,且根系比较发达。但由于新疆特有种多生长在山地,真正属旱生种类的植物并不
多,只是中生偏旱生,新疆特有种生态类型:中生 (’) 种,占 ’$&%;旱生 *) 种占
(&!%;湿生 *(种,占 (+#%;水生 ((种,*(%。由此也反映了大气因素和地形因素
共同作用的结果,以及物种的适生现象。
结论
#$ 经调查新疆特有植物约有 $’)种,隶属 #)科 ((!属,其科、属、种数分别占新疆野
生高等植物的 $#’%、(#’%和 ’+’%,因此,新疆特有种的贫乏,这与新疆的气候环境
比较严酷有一定的关系。另一方面反映了新疆地理环境远离中国特有中心———华南和西南
遥远这一地理上的特点(党荣理和潘晓玲,$,,()。
#% 尽管在新疆境内,特有种所归属的科和属的分布区是多样的,几乎分布于新疆的各
个地区,但更集中分布于新疆的山系,如天山、阿尔泰山、昆仑山及帕米尔高原的特有种
特别丰富。因此,应把它们作为生物多样性保护的关键种和敏感区倍加关注。
#& 多年生草本在特有植物中占多数,显示了物种形成的年轻成分,是长期适应自然干
旱环境的产物。从一个侧面也反映了新疆地质历史和区系发展历史的特点。
〔参 考 文 献〕
新疆植物志编辑委员会,(!!’ - 新疆植物志[.]- 乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社
/012 34(党荣理),501 64(潘晓玲),$,,(- 789 :8;19<9 91=9>;? @A01B 010AC<;< ;1 D9&’((植物研究),(*):+(!—+$’
K912 L(冯缨),$,,# - 789 91=9>;? <@9?;9< 01= =;($):$’#—$&#
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))( 云 南 植 物 研 究 $’卷