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第8章 地球上的生命(1)

世界上的生物种类相当丰富,据不完全统计,全世界大约有500万至5000万个物种。其中脊椎动物4万余种,昆虫75万种,高等植物25万种……和宇宙其他有生命的星体相比,地球堪称是一个“多产”的星体,所以也有人称地球为生命的摇篮。多种多样的生物不仅维持了自然界的持续发展,而且是人类赖以生存和发展的基础。生物也是国家规定的初高中学科,其目的是为了让学生了解我们所居住的地球及在地球上所生存的生物的奥秘和本质。

地球植物概述

由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物,是指有生命的物体,包括植物、动物和微生物。据估计,现有生存的植物有40万种,动物有110多万种,微生物有10多万种。据统计,在地质历史上曾生存过的生物有5亿~10亿种之多,然而,在地球漫长的演化过程中,绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部,构成了地球上一个独特的圈层,称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

地球上除了极少数的小片岩石表面、沙漠和建筑物外,其他地区一般都有植物生长着。不管是在终年冰封严寒的极地,还是在深谷和高山上,不管是在海洋里,还是在江河湖塘中,都繁殖着各种植物,甚至在空气中,也有植物的花粉、孢子在飞扬。越是自然条件好的地方,生长着的植物种类和数量也就越多。植物在地球上的作用是很大的,如在空气中大量的游离氧,都是绿色植物光合作用的结果;地球上的土壤和一些矿物的形成,植物也起着重大作用的。因此,我们要认识地球,就必须对地球上分布的植物有所了解。当然,我们认识和了解它们,是为了更好地改造和利用它们。

地球上的生命地球上的植物,有50多万种。它们并不是孤立地生长着,而常常是许多植物聚生在一起,我们把这种生长在一起的植物叫做植被,如森林植被、草原植被、荒漠植被等。由于植被和周围环境之间,存在着相互影响、相互制约的辩证统一的关系,因此在不同的环境里,植被的外貌、结构和植物的种类、成分也有明显的差别。

知识点种子植物

种子植物是植物界最高等的类群。所有的种子植物都有两个基本特征:(1)体内有维管组织——韧皮部和木质部;(2)能产生种子并用种子繁殖。种子植物可分为裸子植物和被子植物。裸子植物的种子裸露着,其外层没有果皮包被。被子植物的种子的外层有果皮包被。

地球上的地带性植被

地带性植被就是按照气候带来划分的植被,可划分为热带植被、亚热带植被、温带植被及寒带植被4个主要类型。它们的分界线,基本上和地球上的气候带是一致的。

热带植物是分布在赤道南北纬10度以内的地带。在这一地带内,一般来说,终年高温多雨,生长着许多常绿高大、枝叶茂盛的乔木林,这种森林叫做热带雨林。如美洲的亚马逊河流域和非洲的扎伊尔河流域,都是世界有名的热带雨林区;亚洲的南洋群岛、马来半岛,我国的台湾、两广及云南省的南部,也都是热带雨林区。在热带雨林里,植物的种类很多,其中经济植物就有橡胶、紫檀、木棉、棕榈、咖啡、可可、油椰子、香蕉、金鸡纳树等。可可树的种子含有52%的脂肪和15%的可可碱,富有营养并具有兴奋神经的作用。早在几百年前,生活在亚马逊河流域的印第安人,就把可可树的种子磨成粉,和玉米面拌合做成饮料,叫做巧克力。我们现在食品店里的巧克力糖,就是沿用了印第安人使用的名称。在热带雨林中,还攀缘着大量的藤子,这些藤子长达二三百米。此外,还有大量的附生植物,附生在别的树干和树枝上,构成了“空中花园”。

我国热带雨林区的植物资源也很丰富,已经采集利用和引种栽培的有:橡胶、剑麻、海岛棉、椰子、甘蔗、香蕉、荔枝、龙眼、可可、槟榔、胡椒、八角茴香、咖啡、肉桂、芒果等,还有大量的特产药材。

在热带地区,各地也并不都是那么常年多雨,有些地方如非洲的索马里、埃塞俄比亚、苏丹,美洲的巴西、委内瑞拉、圭亚那及秘鲁的东部,亚洲的印度、缅甸、印度尼西亚的东部等地区,年雨量虽然有1500毫米之多,但是有明显的旱、雨季节之分,有的旱季长达4~6个月之久。在旱季里,树木落叶,草本植物干枯;而到了雨季,树木又迅速生长得枝叶茂盛,碧绿苍翠。在这些地区,随着雨量的多少和旱季的长短不同,又可分为季雨林、稀树林和热带草原等不同的植被。

在季雨林植被区,每年有四五个月的旱季。那里盛产黄檀、紫檀、柚木等闻名世界的珍贵用材。

在稀树林植被区,旱季的时间更长,那里生长的树木低矮多分枝,远远望去好似经过修剪的果园。在巴西的稀树林(又名卡汀珈)里,生长着大量的肉质多浆植物。纺锤树是卡汀珈中的一种特殊的植物,它是木棉科中的一种乔木,树干粗大,直径达好几米,上端和下端较小,整个树干像萝卜一样,树干中贮藏着大量的水分,用以抵抗干旱。

在热带草原植被区,天气更加干旱。非洲撒哈拉荒漠南边的热带草原上,代表性的树木有豆科的金合欢和木棉科的猴面包。猴面包长得特别高大,有的高达20余米,直径达9米左右,能生活四五千年,是世界上出名的长寿植物。美洲的墨西哥、圭亚那、委内瑞拉及巴西中部的热带草原,都带有果园型的景色。热带植被在这些有旱、雨季节之分的热带地区,大都已成了农垦区,种植了各种作物和热带经济植物。

亚热带植被分布在亚热带地区,由于气候条件不同,又分为湿润的亚热带、干燥的亚热带、荒漠等三个地区。在湿润的亚热带地区,冬季温暖,夏季多雨,生长着湿润亚热带森林,也叫做照叶林,树木的叶子是常绿而带有光泽的。世界上的湿润亚热带森林,以我国长江流域及台湾省的北部最为典型;此外,还有北美的东南部、非洲的东南部及大洋洲的新西兰等地。在干燥的亚热带地区,冬季多雨,夏季干旱炎热,生长着干燥的亚热带森林,以地中海的沿岸最为典型。在那里,树木生长得低矮,叶子很坚硬,并且常带有茸毛。湿润和干燥的亚热带森林区,是世界上柑桔、柠檬、油桐、胡桃、无花果、栓皮栎、齐墩果、竹、茶等大量经济植物的原产地;同时,这里也是历史悠久的农业区。正由于这样,所以保留的森林面积已经很小了。荒漠地区是亚热带地区、部分温带地区中最干旱的地方。它的面积极其辽阔,在北半球,从非洲北部起向东延伸,经阿拉伯半岛、印度半岛、中亚细亚、我国的西北部、蒙古,直到北美洲的西部;在南半球,则分布在澳大利亚的中部、南美洲的西岸以及南非西南部等地。由于荒漠地区的气候十分干旱,日照强烈,所以植被非常稀疏,植物的种类也很贫乏,并且都带有旱生的生态特征。如植株低矮,根系扩展,叶子厚而坚硬,其中,有些植物形成肉质多浆的茎、叶,用以贮藏水分。在荒漠地区的沿河两岸和地泉涌出的地方,出现绿洲,闻名的枣椰子和树胶就出产在这些地方。枣椰子以伊拉克出产最多,约占全世界枣椰子总产量的3/4,所以我们也常叫它伊拉克枣。非洲北部的撒哈拉荒漠,是世界上最大的荒漠,面积约900万平万千米,最高温度在70℃以上。大片沙漠上几乎是没有植物,只在砾石荒漠上,可以见到一些带刺的小灌木和一种可供食用的茶渍藓。在非洲南部的荒漠上,具有代表性的植物是松叶菊和百岁兰。百岁兰,树干长约4米,但是大部分埋藏在地下,露出地面的部分只有二三十厘米,它仅生有两片革质的叶子,可以生活100多年。在北美的荒漠上主要生长着一些仙人掌及龙舌兰等肉质多浆植物。在亚洲和澳大利亚的荒漠上,生长着一些藜科植物;它们之间的差别是,亚洲的荒漠上散生着一些柽柳、琐琐、沙拐枣,澳大利亚的荒漠上散生着一些木麻黄、桉树等。在我国的荒漠上,除了上述的一些藜科植物、柽柳、琐琐等外,还有一种叫做胡杨的乔木。胡杨高约10米,寿命可达一二百年,它不仅具有顽强的生命力,并且还有固沙防风的作用。

温带植被一般分布在温带地区,在温带植被中可以划分为落叶阔叶林、针叶林和草原三个主要的类型。

落叶阔叶林主要分布在气候湿润的温带地区,如我国的华北地区就是很典型的落叶阔叶林区。落叶阔叶林的主要特征是,树木是阔叶树种,它们为了适应寒冷和干旱气候,冬季落叶。构成落叶阔叶林的主要树种有山毛榉属、栎属、桦木属、槭属、杨属、柳属等。落叶阔叶林区现在已经看不到原始的景色了,仅在山地丘陵上有时还可见到小片的落叶阔叶树林。在落叶阔叶林区,有大量的温带果树如苹果、桃、梨、杏、李、柿、枣、胡桃、板栗等,另外还有一些用材树种和经济树种。

落叶阔叶林针叶林是由针叶树种构成的,这些树种大都是属于松桕类。在欧亚大陆上,针叶林分布在落叶阔叶林的北面和内地大陆性气候较强的地方,构成一条宽阔的带状;在北美,针叶林的面积也较大,还生长着不少的特有树种,如铁杉、黄杉、巨杉、金钟柏等,其中巨杉分布于内华达山的西坡,高度约110米,树龄已达2800年,是世界上少有的古老乔木,被称为“活化石”。我国的针叶林,分布在阿尔泰山的北端和大、小兴安岭山地,代表性的树种有红松、油松、冷杉、云杉、黄花松等。在我国小兴安岭、长白山一带的森林中,除了针叶林外,落叶阔叶林树种也由北向南逐渐地增加,从而构成了针阔混交林这样一个过渡类型。世界上的针叶林分布区,目前还保留着不少的原始森林,它为人们提供了大量的木材及各种工业原料。

草原主要分布在荒漠的外围。在欧亚大陆上,自黑海沿岸向东经过中亚细亚、蒙古国,直到我国的内蒙古自治区、黄河中游及东北的西部,形成了一条东西方向的分布带。此外,在北美洲中部、南美洲南部、非洲的南部,也有大面积的草原。从气候状况来说,草原地区属于半干燥的温带气候。草原植被主要由草本植物和一些小灌木构成,这些草本植物和小灌木为了适应干旱气候,在它们的茎叶上常常带有蜡质和茸毛。草原现已大部分被开垦为农田,在欧洲已无原始的草原,只有在亚洲、美洲尚有部分地区还保存着原始草原的景色。我国的草原是畜牧业生产的基地,在草原上除生长大量的牧草外,还生产大量的药草,如甘草、远志、黄芩、防风、大黄等。

寒带植被又常被称为苔原或冻原,它分布在南、北两极的地区。在那里气候极为寒冷,一年之中都有霜冻,就是在最热的月份里,平均温度也在14℃以下,年降水量在200~300毫米。在北极附近,半年为昼,半年为夜。在这样一个特殊的环境里,植物来不及完成生活周期,所以既没有乔木,也没有一年生的植物,只有一些小灌木紧紧的贴在地面上缓慢地生长着,如北极柳每年只能长高1~5毫米。那里的草本植物主要是莎草科、禾本科和十字花科等。在苔原的地面上,生长着大量的苔藓和地衣,是鹿的冬季饲料,因此,很久以来,苔原就成为驯鹿的场所。

知识点被子植物

被子植物或显花植物是演化阶段最后出现的植物种类。它们首先出现在白垩纪早期,在白垩纪晚期占据了世界上植物界的大部分。被子植物的种子藏在富含营养的果实中,提供了生命发展很好的环境。受精作用可由风当传媒,大部分则是由昆虫或其他动物传导,使得显花植物能广为散布。

地球上的非地带性植被

在地球上,气候条件不仅有水平方向的变化,而且也有垂直方向的变化。随气候垂直方向变化的植被,我们称它为山地植被。在非地带性植被中除山地植被外,还有草甸和沼泽等。

我们知道,在山地,温度是自下而上逐渐降低,每向上升高100米,气温约下降06℃;同时,在一定范围内,海拔越高,降水量和相对湿度也越大。气候条件的变化,使山地植被也发生了相应的改变,这种改变,也正像在陆地上从赤道到两极所见到的情景相似,是呈带状分布的,我们叫它为山地植被垂直分布带。山地植被垂直分布和山地所在的纬度有关。在温带地区的山麓,常是由落叶阔叶林开始;而在热带、亚热带地区的山麓,则常是由常绿阔叶林开始;总之,各地带的自然条件都对山地植被的垂直分布有很大的影响。在世界上还不能找出一个山地植被垂直分布带的典型高山来,因此,我们要了解完整的山地植被的垂直分布,就只有到不同纬度的高山上去进行综合观察。

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