關於臺灣海峽兩岸生物地理學現狀與展望

論文類別:政治論文 > 臺灣問題論文
論文標簽:地理教育論文 生物教育論文
論文作者: 陳毅鋒等
上傳時間:2012/2/2 9:16:00

    摘要:對生物地理學的內涵、研究領域以及進展進行了簡要介紹,認為近期海峽兩岸生物地理學研究的目標應當集中在:末次冰期以來的海陸變遷對海峽兩岸生物分布格局的影響、海峡兩岸現代動植物區系的淵源、臺灣最後與大陆保持陸地連接的時间與範圍、東亞島弧對臺灣生物分布格局的影響以及海峽兩岸生物的物種分化與生態適应性五個方面。同時認為海峽两岸現代生物分布格局關系的一種歷史生物地理學解释,應當是一個在末次冰期期間存在于長江以南的大區系片斷化後对海峽兩岸各自不同環境適应的結果。
  關鍵词:生物地理學目標;歷史生物地理学;動植物;分布格局;海峽兩岸

  生物地理學(bioseosraphy)是研究地球上各 種生物的地理分布及其規律的科學。由於人類 具有對與我們共享同一世界的生物感興趣的天 性,因此很自然地去推测它們從哪裏來,為什麽 會在哪裏出現的迫切願望,這一生物學主題就 是生物地理學。它是在生物分類的資料积累 到一定程度以後開始的,因此,生物地理學的真 正建立和發展在很大程度上得益於19世紀的 全球性探险活動及其伴隨著的大量生物類群的 發現。汉博德(Alexand yon Humboldt,1769~1859)是首先使用這個詞汇的一位早期自然探 險家,他認為生物地理學是一門新學科,是隨着 許多生活在未曾被考察過的地區新的生命形式 的發現而發展起來的。但是,生物地理學並未 能按照其想像的那樣,依賴於自身的發展成為 一門與物理學或生理學一樣的具有提出問题和 解釋問题能力的科學,而只是占據著地球科學 和生物科學之间的一個空白領域‘”。直到20世紀中葉,生物地理學才日趨成熟为一門對動 植物的分布具有真正理論和預見性的科學”,…。 在20世紀80年代初,生物地理學被描繪成“應 當是最令人興奮的,然而也是至今最少明确提 出派生的當代生物学學科”,並將新的古地理 學、隔離分化(vicariance)與分支系統學(cladism)、動物和植物的分布區理論以及動態 平衡理论作為現代生物地理学中充滿活力的4個領域。
  
  1 生物地理學的内涵
  
  作為研究過去和現存的所有生物地理分布 格局的一門科學,生物地理學試圖描述全球物 種及物種以上分類單元的無數分布格局(patterns of distribution)並推斷其過程(process)。 而任何一個生物分布格局的形成原因都應當包 括地理因素(如板塊構造運動、海平面升降、氣 候變化、海洋洋流變化,簡稱為TECO事件)及 生物因素(如擴散、適應、物种形成、絕滅以及生 物之間的相互作用),或兼而有之;因此,生物地 理學又是滲透了生物學、古生物學、地理學、地 學、系統學、氣候學、地貌學等一系列科學内容 在內的綜合性學科。生物地理学要解釋的不僅 僅是生物學問題,而且还有可能通過對生物分 布規律的研究,进一步解釋地球的發展歷史。
  生物地理學家提出了一些涉及生物與其環 境之間相互关系的問題,這也是生態學家感 興趣的。物種為什麽被限制在其目前的區域分 布?是什麽因子使它能夠在現有的區域內生 活?阻止它向另一個地區擴展的因子又是什 麽?氣候、地形以及與生物之間的相互作用在 限制物種分布的過程中究竟起到什麽樣的作 用?怎樣解釋從山腳到山頂或從一個多巖石的 海濱走向鄰近的沙灘時所看到的那些物種更替 現象?為什麽熱帶有比溫帶或北極地區多得多 的物種?島嶼是如何被生物拓植(colonized)的?岛嶼上的物種為什麽又總是比與之具有相同棲 息地类型的相鄰大陸上的物種少?
  如此種種,生物地理學所涉及的問題可以 說是沒完沒了,但最根本的是生物的種類和數 量從地球表面上的一個區域到另一個区域是如 何變化的?我們怎樣才能夠解釋這個變化?
  
  2 生物地理學的研究領域
  
  生物地理學是一個廣闊的領域。一些生物 地理學家專門研究歷史生物地理學(historic biogeography),並試圖重建起源、擴散以及已絕 滅的分類單元和生物區系。與历史生物地理 學相比较,生態生物地理學(ecological biogeo-graphy)則試图用生物個體之間的相互作用以及 與生物、非生物環境之間的相互作用來解釋生 物的現有分布。而古生物學則被認為是联系這 兩個相對隔離的領域之間的紐帶。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
  早期的生物地理學家们實際上已經註意到 了3種基本格局(basic pattern):(1)在某一地區 中特有的(endemic)或限制性的分類單元;(2)某些生物種類有一起出現的傾向,這為全球生 物地理分區或分省提供了依据;(3)動物或植 物的一些相似性種類有時出現在幾個廣泛分離 的地區。這些格局的特殊性在於暗示了它们主 要是受過去歷史事件的影響;如同科學家們開 始意識到的那樣,對這些格局的解释揭示了地 球本身或者居住者都不是一成不變的,它们都 經歷了一個長期的歷史變化過程,若要推斷其 起源則需追溯幾千年甚至幾百萬年。
  隨著生物進化與地球演化同步的思想被廣 泛認同與接受,現代生物地理學強調生物類群 的系統發育以及它們在不同的地區擴散和棲息 地孑遗的含義。在20世紀50年代末期,哈欽 森开始將註意力集中於有關生物多樣性和在局 部地區(local areas)或栖息地共存(coexist)過程 等問題上。生態動物地理學家開始強調競 爭、適應和互惠共生在影響物種的分布,以及為 形成生態群落而出現的生物共存等生物相互作 用的重要性。在生態生物地理學的所有工作 中,最有影響力的應当是麥克阿瑟和威爾遜(MacArthur and Wilson)1963年及1967年對島 屿生物地理學的探討。他們改變了生態生 物地理學的方向,並提出了有關分布格局和生 物多樣性的一些問題。什麽因子決定了一 個環境容納物種的能力、以及有關物種多樣性 和互惠共生等問題,在占據了生態學及理論生 物地理學領域支配地位的同時,也孕育了對其 他一些理論領域的探討,如擴散的範圍、建區(establishment),以及相對於另一類群的辐射; 是一個隨機的過程還是一個可測定的過程。所 有的這些問題都從不同的角度激發了对生物地 理學概念開展實驗性檢验,並提出新的能精 確地確定和分析觀察資料的方法。
  生物地理學的理論發展與生物分類学的理 論發展密切相關。在本世紀中期,分支系統學、 泛生物地理學和板塊學說的相互影響與滲透促 成了隔離分化生物地理學(vicafiance biogeog-raphy)的诞生,使生物地理學在理論上和方 法上都发生了重大變革。由原來起源中心、擴 散路徑的研究轉變為對特殊類群的系統發育進 行研究,進而探討分布區之間的地質歷史关系, 對地球演化的假說進行檢驗乃至提出新的假 說,如對大陸板塊漂移顺序以及有關泛太平洋 生物分布的研究等都是現代生物地理學研究的 突出成果。同時,由於生态學、遺傳學以及計算 機和分子生物學技術的發展與介入,對生物地 理學的發展產生了巨大的影響,現代生物地理 學已从描述走向解釋和分析,並從基因、個體到 種群、群落及區系等不同層次;從數年到幾億年 等不同時間尺度;从局部生境到大的板塊乃至 全球等不同的空間尺度,全面地研究生物分布 格局的形式、特點、規律以及形成的過程和機 制。
  
  3 兩岸生物地理學研究展望
  
  生物地理學可以簡單地定义為對生物地理 分布的研究,但這一簡單的定義卻蘊藏了該學 科巨大的复雜性。生物地理學的研究在超越以 華萊士為代表的傳統領域的同時,更包含了一 系列均已取得巨大進步的地理學、地質學和生 物學在內的科學原理。因此,生物地理學對於 不同的人可能有著不同的含義。從學科的發展 史上可以看出,生物地理學的研究沿著一個三 維時空階梯(spatio-temporal gradient)的不同分支 點匯集成若干個不同的焦點。在階梯的一端, 生態生物地理學參與發生在短時間和小空間尺 度上的生態過程;而在階梯的另一端,歷史生物 地理學參與一個幾百萬年的、經常是全球性的 大尺度。而在這兩個極端之間還有一個參與更 新世冰川作用(plEistocene glaciation)如何影響近 代生物分布的第三焦點。
  由於研究方法和研究尺度上的不同,歷 史生物地理學和生態生物地理學常常被認為是 不一致的途徑。首先,在方法上,生態生物地理 學家致力於分析目前正在起作用的各種環境因 子對生物分布的影響;而歷史生物地理学家強 調的是探讨類群之間的系統發育關系和格局的 叠合。其次,在時間尺度上,從一個短的生態學 時期(如十几年),研究現存的或近期現存的物 種到一個僅僅受研究類群起源時間限制的長期 進化的時期。第三,在空間尺度上,從大陸的局 部或棲息地之間到全球大陸之間的格局。第 四,在分類学尺度上,從物種居群的分布到物種 及其以上的分類單元。盡管歷史生物地理學和 生態生物地理學存在著這些尺度上的不同,但 一些學者又認為生態地理學和擴散生物地理學 之間的區別还存在模糊的一面。例如这兩 者都需要運用生態學的基本原理,且擴散組成 了島嶼生物地理學理論的一個非常重要的方 面;此外,擴散和生態途徑都能夠依據在實驗上 進行調查的過程或其他一些過程來解釋分布。 出類似的趨勢卻沒有顯著性差异,如腎臟矯正 重量在夏季為最低,脾臟則在春季最高。一些 分析認為,冬季心臟指数較高是代謝和化學體 温調節的結果,並與冬季體重下降而心肌重量 不大可能減少有關。而脾臟指數在冬季略 有降低,可能與大量血液在循環系統流動(適應 寒冷、循環加速)而貯存血减少有關。 免費論文下载中心 http://www.hi138.com
  臟器指標是动物代謝功能的良好指標,高 代謝率的小動物一般具有相對較大的心臟。 参與繁殖的雌性社鼠臟器指標的增加應該是雌 鼠適應繁殖季節生理需要的結果。張世炎 等認為,黃毛鼠心、肝、肺、腎相對重量指標雌 性明顯超過雄鼠的原因也就是雌鼠的繁殖生育 行為,因為繁殖雌鼠覓食及活動時間較雄性鼠 明顯頻繁并延長。而山區社鼠的心臟與腎臟指 標要明顯地高於丘陵棲息地,盡管動物臟器指 標受多方面因素的影響,但在同一地區不同 生境間的差異,應該主要是生境的環境條件不 同導致的,是動物對環境条件適應的結果。山 區生境由於受人類幹擾的程度相對要小,應該 更有利於社鼠的栖息。因此山區社鼠種群心臟 與腎臟指標的相對增加的具體原因有待進一步 實驗論證。或許棲息於山區生境的社鼠要花費 更大的精力去猎取食物是其原因之一。因為丘 陵林地的社鼠,易於在林地周圍的作物地塊獲 得大量的食物;而在山區林地,我們所調查樣地 均在山林深處,周圍基本沒有作物地,社鼠只有 依靠山區林地內各种植物的果實為生,這可能 需要更多的精力和能量。但这一推測需通過實 驗證實。
  致謝 胡忠軍、胡亞輝先後參加部分調查工作, 深表感謝!

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