羅彩云

(西北大學(xué)博物館，陜西 西安 710069)

植物區(qū)系指一定地區(qū)或國(guó)家所有植物種類(lèi)的總和，是植物界在一定的自然地理?xiàng)l件下，特別是在自然歷史條件綜合作用下發(fā)展演化的結(jié)果[1]。海拔因素對(duì)物種豐富度組成和生物功能模式的影響也是相當(dāng)大的，海拔不同，其溫度、濕度、光照等各種環(huán)境因子也不同，且不同海拔高度分布的植被不同。目前，學(xué)者們對(duì)于植物區(qū)系、植物區(qū)系結(jié)合海拔分布的研究也較多，王國(guó)宏等[2]對(duì)祁連山北坡植物區(qū)系做了研究；喬曾鑑等[3]就北京植物區(qū)系進(jìn)行了初步分析；王育鵬[4]、劉彬[5]、楊正斌[6]分別對(duì)安徽牯牛降種子植物、南天山種子植物、西雙版納蘭科植物的特征及沿海拔梯度的分布格局進(jìn)行了分析；還有學(xué)者[7-9]就陜西地區(qū)諸多植物區(qū)系與海拔關(guān)系做了研究分別對(duì)維管、種子、“七藥”植物的物種豐富度與種域海拔梯度格局進(jìn)行了分析；國(guó)外學(xué)者們也研究了喜馬拉雅地區(qū)[10]、喀麥隆高地[11]、韓國(guó)[12]等地植物多樣性與海拔高度分布的關(guān)系。

本文研究對(duì)象為西北大學(xué)植物標(biāo)本室、西北大學(xué)博物館館藏高等植物標(biāo)本，標(biāo)本主要來(lái)源為歷屆生科院師生野外采集獲得，缺乏詳細(xì)信息的標(biāo)本數(shù)據(jù)、無(wú)確定海拔高度的標(biāo)本數(shù)據(jù)、陜西省外采集的標(biāo)本數(shù)據(jù)均被排除在本研究之外，利用標(biāo)本鑒定方法，參照《中國(guó)植物志》[13]、《陜西維管植物名錄》[14]、《秦嶺植物志》[15]對(duì)植物標(biāo)本中文、拉丁文進(jìn)行校對(duì)、參照《中國(guó)維管植物科屬詞典》[16]、《中國(guó)自然地理——植物地理上冊(cè)》[1]、《世界種子植物科的分布區(qū)類(lèi)型系統(tǒng)》[17]對(duì)維管植物區(qū)系成分進(jìn)行分析、最后對(duì)標(biāo)本數(shù)據(jù)進(jìn)行重新統(tǒng)計(jì)整理分析，建立《西北大學(xué)陜西省維管植物名錄》，并進(jìn)行科、屬、種的統(tǒng)計(jì)。

對(duì)館藏標(biāo)本進(jìn)行分析探討，具有非常重要的意義。首先，館藏植物標(biāo)本是上世紀(jì)50年代以來(lái)生命科學(xué)學(xué)院師生在秦巴山區(qū)、黃土高原區(qū)域進(jìn)行教學(xué)科研活動(dòng)中長(zhǎng)期積累的精美植物標(biāo)本，通過(guò)對(duì)館藏標(biāo)本的植物區(qū)系及結(jié)合海拔梯度研究，有助于為深入研究陜西省植被特點(diǎn)提供素材與理論依據(jù)；其次，通過(guò)對(duì)不同海拔梯度植物標(biāo)本分析，可以了解不同海拔的物種多樣性的狀況以及地理區(qū)域內(nèi)高等植物的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，對(duì)普及陜西省特有珍稀瀕危保護(hù)植物的知識(shí)及其科學(xué)內(nèi)涵具有指導(dǎo)意義。最后，研究館藏標(biāo)本植物區(qū)系可以探討本地區(qū)植物區(qū)系組成的豐富程度、特點(diǎn)，了解這一地區(qū)自然地理特征，為該區(qū)域內(nèi)生物資源的保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)等提供有價(jià)值的素材資料。

1 研究區(qū)域概況

1.1 陜西省自然概況

陜西省簡(jiǎn)稱(chēng)“陜”或“秦”，處于我國(guó)地理腹地，南部有中國(guó)地理最重要的南北分界線—秦嶺山脈，北部有中國(guó)四大高原之一的黃土高原。陜西地處東經(jīng)105°29′～111°15′和北緯31°42′～39°35′之間，地域狹長(zhǎng)，地勢(shì)南北高、中間低，有多種地形地貌，由南向北依次為秦巴山地、關(guān)中平原、陜北黃土高原三個(gè)地貌區(qū)?？缭奖眮啛釒А⑴瘻貛?、溫帶三個(gè)氣候帶及濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱三個(gè)水文區(qū)[15]；全省年平均氣溫13.7℃，年平均降水量340-1240毫米，降水南多北少，氣候特點(diǎn)可以概括為：春季溫暖干燥；夏季炎熱多雨；秋季涼爽較濕潤(rùn)；冬季寒冷干燥。全省海拔段主要分布在500米到2000米之間，面積約占全省的90%，平均海拔為1127米。

2 研究方法

2.1 維管植物區(qū)系組成與海拔梯度的劃分

參照吳征鎰等[18]種子植物分布區(qū)劃分方法將維管植物屬的區(qū)系進(jìn)行分析，并根據(jù)獲得的物種海拔信息，將其劃分為13種海拔段，其中海拔1000 m-3000 m按每200 m海拔依次劃分為10種區(qū)間，500 m以下為一區(qū)間，501-1000 m為一區(qū)間，3000 m以上為最后區(qū)間，所有區(qū)間表示為：Ⅰ(≤500 m)、Ⅱ(501-1000 m)、Ⅲ(1001-1200 m)、Ⅳ(1201-1400 m)、Ⅴ(1401-1600 m)、Ⅵ(1601-1800 m)、Ⅶ(1801-2000 m)、Ⅷ(2001-2200 m)、Ⅸ(2201-2400 m)、Ⅹ(2401-2600 m)、Ⅺ(2601-2800 m)、Ⅻ(2801-3000 m)、ⅰ(≥3000 m)，并統(tǒng)計(jì)各海拔梯度內(nèi)維管植物屬的不同分布區(qū)類(lèi)型及數(shù)量。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel2010對(duì)各海拔區(qū)間內(nèi)維管植物的區(qū)系成分進(jìn)行分析。

3 館藏植物統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

3.1 館藏維管植物區(qū)系的基本組成

收藏地共統(tǒng)計(jì)有維管植物114科、365屬、643種。其中單子葉植物有17科、118屬、213種；雙子葉植物有74科、195屬、302種(表1)。在科、屬及種的水平上，裸子植物處于劣勢(shì)，所占百分比最低，分別為7.02%、4.66%、5.29%，而被子植物在科、屬、種的水平上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)在雙子葉植物中表現(xiàn)尤為突出。收藏地瀕危植物、國(guó)家Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)植物共47種，代表種類(lèi)主要有銀杏(GinkgobilobaL.)、紅豆杉(TaxusChinensisRehd)、蘇鐵(CycasrevoluteThunb)、大果青杄(Piceaneoveichwiymast)、大花杓蘭(CypripediummaeranfhosSw.)、舌唇蘭(Platantherajaponica(Thumb.)Lindl.)、杜仲(Eucommiaulmoides.Olw)等。

3.2 維管植物科的級(jí)別數(shù)量分析

將收藏地維管植物每一科中的種的數(shù)量劃分4種等級(jí)，依次為：大科(≥30個(gè)種的科)、較大科(10～29個(gè)種的科)、中等科(2～9個(gè)種的科)、單科(1個(gè)種的科)，較大科與大科定為收藏地的優(yōu)勢(shì)科(表2)，代表科為水龍骨科(polypodiaceae)、卷柏科(selaginellaceae)、禾本科(Poaceae)、百合科(Liliaceae)、蘭科(Orchidaceae)等。14個(gè)優(yōu)勢(shì)科共有182屬392種，分別占收藏地維管植物科、屬、種總數(shù)的12.28%、49.86%、60.96%。單科種植物共40科、40屬、40種，代表種類(lèi)主要有瓶爾小草科(Ophioglossaceae)、紫萁科(Boraginaceae)、鱗始蕨科(Lindsaeaceae)、蘇鐵科(Cycadaceae)、銀杏科(Ginkgoaceae)、金縷梅科(Hamamelidaceae)、海桐花科(Pittosporaceae)等。

表2 維管植物科的級(jí)別統(tǒng)計(jì)

3.3 收藏地維管植物屬的分布區(qū)類(lèi)型分析

根據(jù)收藏地365屬的地理分布特點(diǎn)，將屬的分布區(qū)類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)劃分，分析出15種(T1—T15)類(lèi)型(表3)，其中世界分布屬34屬、含92種植物類(lèi)型；熱帶—亞熱帶(T2—T7)分布屬114屬、含164種植物類(lèi)型；溫帶(T8—T14)分布屬208屬、含377種植物類(lèi)型；中國(guó)特有分布屬9屬、含10種植物類(lèi)型。

世界分布屬占總屬數(shù)比例的9.32%，所含種數(shù)占總種數(shù)比例的4.31%，代表屬主要有蹄蓋蕨屬AthyriumRoth(11種)、卷柏屬SelaginellaP. Beauv(10種)、鱗毛蕨屬DryopterisAdans(8種)等；熱帶—亞熱帶(T2—T7)中泛熱帶分布屬最多，占總屬數(shù)比例的17.53%，所含種數(shù)98種，占總種數(shù)比例的15.24%，代表屬主要有鳳了蕨屬ConiogrammeFee(6種)、畫(huà)眉草屬EragrostisWolf(5種)等；溫帶(T8—T14)成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中北溫帶分布屬最多，占總屬數(shù)比例的24.93%，所含種數(shù)占總種數(shù)比例的30.48%，代表屬主要有山羊草屬AegilopsL.(17種)、委陵菜屬PotentillaL.(11種)等；中國(guó)特有分布處于劣勢(shì)，所含比例較低，代表屬主要有藤山柳屬Clematoclethra(Franch)Maxim(2種)、金錢(qián)槭屬DipteroniaOliv(1種)等。

3.4 各海拔區(qū)間內(nèi)維管植物區(qū)系成分的數(shù)量分布

各海拔區(qū)間內(nèi)維管植物的物種數(shù)與其相對(duì)應(yīng)的區(qū)系成分(表4)看出，海拔Ⅰ—Ⅴ梯度內(nèi)維管植物的物種總數(shù)達(dá)到最多，合計(jì)占維管植物的物種總數(shù)的79.46%。即收藏地維管植物絕大多數(shù)在1600 m以下的海拔采集得到。T2—T7成分中，物種種數(shù)排前三位的均是T2(泛熱帶分布)，分別在海拔Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ段內(nèi)達(dá)到最大； T8—T14成分中，物種種數(shù)排前三位的均是T8(北溫帶分布)，分別在海拔Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ段內(nèi)達(dá)到最大，為44種、42種、35種，海拔在2200 m以上(Ⅸ—ⅰ)的物種數(shù)普遍偏低，且“0”物種數(shù)達(dá)到52個(gè)，Ⅹ海拔段內(nèi)物種總數(shù)最低，共7種。

表3 收藏地維管植物屬的分布區(qū)類(lèi)型

表4 各海拔區(qū)間內(nèi)維管植物區(qū)系成分

注：Ⅰ：≤500 m；Ⅱ：501-1000 m；Ⅲ：1001-1200 m；Ⅳ：1201-1400 m；Ⅴ：1401-1600 m；Ⅵ：1601-1800 m；Ⅶ：1801-2000 m；Ⅷ：2001-2200 m；Ⅸ：2201-2400 m；Ⅹ：2401-2600 m；Ⅺ：2601-2800 m；Ⅻ：2801-3000 m；?。骸?000 m

3.4.1 植物區(qū)系沿海拔梯度分布格局分析

熱帶—亞熱帶成分區(qū)域中，除T3(熱帶亞洲和熱帶美洲間斷)物種數(shù)為先減小后增加趨勢(shì)外(圖1)，其余多為先增加后減小趨勢(shì)，在所有分布區(qū)成分中，T2(泛熱帶分布)物種數(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在海拔Ⅱ段內(nèi)物種數(shù)達(dá)到最大，T5、T6沿海拔梯度變化趨勢(shì)不大，T3、T4在海拔Ⅱ段內(nèi)物種數(shù)達(dá)到兩個(gè)極端，在對(duì)應(yīng)趨勢(shì)內(nèi)出現(xiàn)最大與最小。海拔在2200 m以上時(shí)，幾乎所有分布區(qū)成分的物種數(shù)趨于“0”或“1”。

溫帶成分除T13(中亞分布東亞分布)物種數(shù)為先減小后增加趨勢(shì)外(圖2)，其余多為先增加后減小趨勢(shì)，在所有成分中，T8(北溫帶分布)貢獻(xiàn)最大，物種含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他分布，在海拔Ⅲ段內(nèi)物種數(shù)達(dá)到最大，T11沿海拔梯度變化趨勢(shì)不大，T12和T13分別在在海拔Ⅲ和海拔Ⅳ段內(nèi)物種數(shù)達(dá)到最大。

收藏地維管植物的區(qū)系成分中(圖3)，溫帶成分﹥熱帶—亞熱帶成分﹥世界分布成分﹥中國(guó)特有成分，溫帶成分占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，符合收藏地植物標(biāo)本來(lái)自陜西地區(qū)即溫帶性質(zhì)的特征。海拔區(qū)間內(nèi)，T8—T14、T2—T7、T1、T15的物種種數(shù)均出現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，且物種種數(shù)集中在1600 m以內(nèi)的海拔段內(nèi)，在Ⅱ段內(nèi)，溫帶成分、熱帶—亞熱帶成分、世界分布成分均達(dá)到了物種種數(shù)的最大值。

圖1 熱帶—亞熱帶(T2—T7)分布格局Fig. 1 Tropical-subtropical (T2-T7) distribution pattern

圖2 溫帶(T8—T14)分布格局Fig. 2 Temperate (T8—T14) distribution pattern

圖3 總體分布格局Fig. 3 Overall distribution pattern

4 結(jié)論

收藏地共有維管植物在科、屬及種的水平上，被子植物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)在雙子葉植物中表現(xiàn)尤為突出。優(yōu)勢(shì)科共14種，瀕危植物、國(guó)家Ⅰ、Ⅱ級(jí)植物約50種左右。收藏地維管植物的區(qū)系成分中，溫帶成分占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，故符合收藏地植物標(biāo)本來(lái)自陜西地區(qū)即溫帶性質(zhì)的特征。收藏地屬的分布區(qū)類(lèi)型中，北溫帶分布屬的貢獻(xiàn)最大，其次為泛熱帶分布。收藏地維管植物絕大多數(shù)在1600 m以下的海拔采集得到。