研究植被的空間分佈規律的科學。它研究植被的組分和性質的分佈類型及其形成的原因、動態以及在實踐中的應用。

  研究物件和學科屬性 地球植被分陸地的和海洋的兩部分,陸地植被中的自然植被和栽培植被都在植物地理學的研究範圍之內。海洋植物地理一直研究得很少,植物地理學主要指陸地植物地理學。

  地球上已知大約有30多萬種植物,還會有許多類型尚待發現現。在過去某個時期生活過而現在消失瞭的種,也可能比現存的還要多,因為被化石記錄下來的隻是其中的極少數。無論現存的或過去生存過的植物種,都有其獨特的地理分佈。每一個種(或屬、科)都不是在地球表面普遍分佈,而隻是出現於某種生境,占據地表某一有限范圍,它的分佈的地理范圍也不斷地發生變化。在它所占據的地理范圍的不同部分,它的分佈多度也是不同的。此外,植物種在自然界通常是與他種結合形成群落出現的,植物群落也同樣具有自己的獨特分佈格局。植物種(及其他分類單位)和植物群落的分佈格局,就是植物地理學所研究的對象。

  植物地理學是地理學和植物學的一門邊緣學科。植物學傢把植物分佈看成是植物或植物群落的一種性質進行研究;地理學傢則把植被作為自然地理環境的一個重要組分,是鑒別區域特征,進行自然區劃時不可缺少的參量而加以研究,作為自然地理學的組成部分之一。此外,植物地理學與生態學、地質學(特別是地史學)、古生物學、氣候學、土壤學等密切相關,利用這些學科的研究幫助研究植物和植被的分佈現象。

  發展簡史 植物地理知識的萌芽十分古老。在中國,最早的植物分佈知識的記載見於成書在公元前11世紀到公元前6世紀的《詩經》。《詩經》裡多處提到“山”與“隰(低下的濕地)”生長著不同的植物。如“山有榛、隰有苓”,“山有樞,隰有榆;山有栲,隰有樞;山有漆,隰有栗”等。特別是對“樞”(刺榆)和“榆”這兩種性質非常相近的榆科樹木,當時已觀察到它們分佈的生境不同:一在山地,一在平原。約於公元前6世紀成書的《考工記》中,已提出因地形、氣候差異,中國植物南北分佈存在的界限(見中國地理學史)。成書於公元前5~前3世紀的《管子·地員》中,已述及山地植物的垂直分佈現象以及陰、陽坡的差異,還記載瞭隨地形變化的植物分佈,列舉瞭從水中到陸地依次更替的12種植物。而成書於公元前5~前3世紀的地理著作《尚書·禹貢》已有植被水平地帶分佈的記載。東晉時期稽含所著《南方草木狀》中,則提出南嶺為中國植物分佈的又一條界限。在西方,最早報道植物的地理變化的是古希臘學者泰奧弗拉斯托。他於公元前334~前332年隨亞歷山大大帝東征印度,把他沿途觀察到的植被(草原、荒漠和熱帶森林)變化,記述在《植被歷史》和《關於植被的論文》兩書中。

  但是,植物地理學的建立是在18世紀末和19世紀初。當時歐洲的一些國傢,為瞭尋找工業原料和海外市場,多次派出有自然科學傢參加的考察隊,進行世界范圍的大規模考察。這些考察不斷發現和記錄新的植物種和植被現象,從而為植物地理學的建立和發展奠定瞭基礎。德國的A.von洪堡在做瞭大量野外考察,特別是1799~1804年的南美、中美之行的基礎上,把植物地理的知識系統化,為植物地理學的建立奠定瞭基礎,被稱為“植物地理學之父”。他發表的一系列著作中,首先提出瞭植物地理學的概念,並指出瞭植物分佈對氣候的依賴性,山地上部垂直帶與北方平原植被帶的相似性;他還確定瞭垂直帶的存在,並指出垂直帶系統在熱帶、溫帶和寒帶氣候的山地具有不同的結構;他分析瞭地球歷史在植物現代分佈中的意義,提出關於存在植物種的起源中心和向外散佈這一事實的思想;此外,他提出瞭植物外貌的概念,認為外貌表現植物生活地方的自然地理特性,並分出19個植物外貌形式,成為後來的生活型概念的開端。

  在洪堡的思想影響下,與他同時代和稍後的學者,如A.P.德堪多、J.F.紹夫、A.H.R.格裡澤巴赫、A.F.W.席姆佩爾都對植物地理學的發展做出瞭重要貢獻。德堪多的《植物地理學》(1855),格裡澤巴赫的《地球植被》(1872),席姆佩爾的《生理學基礎上的植物地理學》(1898)都產生很大影響,長時期成為關於世界植被知識的基本來源。尤其是《生理學基礎上的植物地理學》,詳細地總結瞭全世界植物的形式和習性,多次再版,至今沒有失去它的意義。由於這些學者的工作,形成瞭傳統的“生態植物地理學”方向。

  在這期間,C.R.達爾文提出瞭通過自然選擇的物種起源、進化的理論,給植物地理學帶來深刻影響,使生物分佈規律的解釋具備瞭正確的理論基礎。此外,達爾文關於有機界發展的理論,提出環境是進化過程的重要推動力,賦予有機體與環境相互關系的研究以重要意義。W.P.柯本於20世紀前期提出的氣候分類,以植被為基礎,確立符合植被主要類型之間的邊界的氣候參數,一直為許多自然地理學教科書所采用。19世紀末~20世紀初,俄國土壤學傢В.В.道庫恰耶夫建立瞭關於自然地帶的學說,促進瞭植被地帶性規律的研究。

  19世紀末,德國學者H.G.A.恩勒深入研究瞭植物地理學中的歷史原則。他指出,植物分佈的許多性質,從氣候影響觀點來看是不可解釋的,但用地區植物區系的發展歷史很容易解釋,並可根據歷史原則闡明整個地球植物區系的分佈和相互關系。20世紀30~40年代,蘇聯學者E.B.武爾夫發表的《歷史植物地理學引論》(1933)和《歷史植物地理學》(1944),英國學者R.古德的《有花植物地理學》(1953),則是植物區系方面的代表性著作。

  20世紀60年代,隨著“板塊構造說”的出現,A.L.韋格納於1912年提出的“大陸漂移說”受到廣泛重視。板塊構造說和大陸漂移理論在60年代和70年代初,廣泛為生物地理學傢所接受,解釋瞭許多植物的分佈現象,並使傳統的“歷史植物地籬學”發生瞭革命,促使學者們重新考慮植物分佈類型(見地球植物區系分區)。

  60年代後期,R.H.麥克阿瑟和E.O.威爾遜提出:島嶼上的生物種的數目,代表定居和消失的相反速率之間的平衡,與它們的系統發生的親合性無關,而與該島嶼距離種源(大陸)的遠近和島嶼面積的大小相關。麥克阿瑟的島嶼生物地理理論產生廣泛影響,成為植物地理學進一步發展的重要理論基礎之一。

  70年代以來,出現瞭不少以“生物地理學”命名的著作,其中都有植物地理的內容。聯邦德國地植物學傢H.瓦爾特的3卷《地球植被》,總結瞭他本人在世界各地考察以及同時代人和前人的工作,在內容的豐富方面和闡述的精確方面,都超過以往同類著作。中國科學院組織編寫的《中國植被》(1980)和《中國自然地理·植物地理》(1983)則是中國幾十年植被和植物區系研究的總結。

  隨著科學新理論的出現和新的研究手段的采用,植物地理學正面臨變革。這種變革的兩個最明顯的趨勢是:由定性走向定量,描述配合實驗。

  在植物區系研究中,為瞭獲得可靠的、有實踐意義的數據,必須不僅繪出種(或屬、科)的分佈區,而且要提供在其分佈區的不同部分數量的估算。對於植物群落的研究,則要求定量地估算每一組分在該地方植被中的作用。在進行植物地理區劃時,不僅要考慮某個種是否存在於該植物地理區或亞區,還要提供作為該地區或亞區特征的種的或群落的定量鑒定。不僅如此,無論進行植被調查或植物區系分析,都要求廣泛采用統計技術,以使調查分析結果能更精確地反映研究對象之間的關系。

  隨著電子計算機的推廣應用,為植物地理學研究搜集、儲存和處理巨大容量數據提供瞭可能性,使植物地理學得以向更廣泛、更深入的方向發展。一些植物地理學工作者正是借助於電子計算機這一有效工具,致力於建立和檢驗理論(數學)模型,並根據模型進行植被類型及其動態的預測。

  另一方面,植物地理學研究已開始運用實驗方法。在麥克阿瑟理論影響下,已有少數科學傢從事於生物地理的實驗。他們操縱的雖然是小型系統─小的島嶼,卻取得瞭令人滿意的結果。然而,由於植物地理學的大多數重要問題涉及時間長、范圍廣,不可能或不容易進行實驗。

  基本內容 傳統的植物地理學分為3個部分:區系植物地理學、生態植物地理學和歷史植物地理學。歷史植物地理學研究植被的時間發展規律,現代植被空間規律的闡明要借助於歷史植物地理學研究的結論。生態植物地理學與植物生理學的成就結合,已經發展成為植物生態學。由於對植被空間規律的分析要以植物生態學為基礎,因此沒有必要劃出獨立的生態植物地理學。從地理學的觀點來看,植被由不同種類的植物組成,而不同種類的植物個體在自然界極少孤立出現,總是與其他植物結合形成群落存在,植物地理學的研究隻能根據研究對象,在兩個水平上進行:在種屬(包括種以下和屬以上的單位)水平上進行和在群落水平上進行。前者是植物種類地理,後者是植物群落地理。植物種類地理主要內容包括:植物生態地理群,植物分佈區,植物特有種、植物殘遺種和植物替代種,植物區系,地球植物區系分區,以及栽培植物起源中心說等。植物群落地理主要內容包括:植物群落、植被動態、植被帶以及各種植被類型。此外,植物地理學還研究植物地理氣候指標、植物地理先兆法則、指示植物、植被區劃和植被制圖等。

  海洋與陸地的環境條件差異很大,海洋植物的生活有不同於陸地植物的規律。海洋生物的分佈首先取決於水的鹽度、深度(光透入的深度)以及隨深度的增加所引起的壓力的增大等因素。海洋中溫度在空間上和時間上的變化遠比陸地上的微弱和平緩。因此,在陸地上決定植物和植物群落分佈的基本因素是空氣和土壤的溫度和水分,而在海洋並不是如此。海洋植物地理研究的領域還有待於進一步的開拓和發展。

  研究的目的和意義 通過植物地理的研究,可以瞭解各類植物和植物群落在地球表面多種多樣的分佈類型,以及這些分佈類型的形成、變化和發展趨向等等。植物地理學的實際用途包括:①可以提供關於植物資源的分佈和儲量的資料,並通過植物地理考察發現新的有用植物。②一個地區引種某種植物能否正常生長和繁殖,以及能否提供滿足人類要求的生產力,也有賴於植物地理的知識。③植物地理學還對防護林的配置、綠地的安排,包括其構成植物的種類都有指導作用。④植物和植物群落是環境的綜合指示體。在勘探金屬礦床、尋找地下水,確定荒地開墾的可能性和利用方向等工作中,利用指示植物和指示群落可大大節約時間和投資。⑤植被地圖和其他植物地理圖是國土規劃和整治的重要參考資料。⑥同動物地理學的研究一道,為確定自然保護對象,自然保護區設置地點、范圍以及保護區網的佈設,提供依據。

  

參考書目

 《中國植被》編輯委員會:《中國植被》,科學出版社,北京,1980。

 中國科學院《中國自然地理》編輯委員會:《中國自然地理·植物地理》,科學出版社,北京,1983。

 R.Good,The Geography of the Flowering Plants,4the d.,Longman,London,1974.

 E.C.Pielou,Biogeography,John Wiley &Sons,New York,1979.

 C.B.Cox,P.D.Moore,Biogeography,an Ecological and Evolutionary Approach,3rd ed.,Blackwell,Oxford,1980.