【教学课件】第8章自然世界的气候、地形和庞杂度.ppt
第第8章章 自然世界的自然世界的氣候、地形和龐雜度氣候、地形和龐雜度Ecology 20001第第8章章 自然世界的氣候、地形和龐雜度自然世界的氣候、地形和龐雜度u8.1 隨著緯度，陽光照射的差異，產生全球氣溫和與量的分佈變化。u8.2 季節是環境可預期的變動。u8.3 環境的不規則變動u8.4 地形和地質特徵對全球氣候的影響。u8.5 雨量和蒸發的平衡u8.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響。2第第8章章 自然世界的氣候、地形和龐雜度自然世界的氣候、地形和龐雜度u8.7 植物和動物對其生活環境的適應。u8.8 以植物型與氣候相關來作植被的分類。u8.9 因為氣溫和與量的差異，造成全球的life zones有差異。u8.10 biome觀念將自然世界劃分為大量度的類別。u8.11 水域生態體系的分類，基於其物理特質。3溫帶湖泊的季節性周期溫帶湖泊的季節性周期uFig.8.11 spring overturn 和 fall overturnufall overturn 的成效較大，浮游植物大量繁殖，這稱為 fall bloom。usummer 有分層的現像：uepilimnion(上層)uhypolimnion(下層)(深層)uthermocline(溫度梯度)48.3 氣候的不規則變動氣候的不規則變動(El Nio)uEl Nio：(“little boy”in Spanish,a name referring to the Christ child)。u這個現像發生在耶誕節前後，有一股暖流逆向流向祕魯海岸，有時會強勁到將祕魯原有冷流逼走，而造成海產顯著下降。uEl Nio 可能是受到Southern Oscillation反向的影響行而形成。這總稱為ENSO(El Nio Southern Oscillation)，約2-10年發生一次。(Fig.8.13)u有時反而會有不尋常的冷流進入，這又稱為：La Nia(little girl in Spanish)5Fig.8-13(a)multivariate ENSO index(MEI)for the years between 1950 and 1996.The MEI includes information about wind currents,ocean and air temperature,and atmospheric pressure.6Fig.8-13(b)comparison of MEI for seven ENSO events.78.4 地形和地質對區域的影響地形和地質對區域的影響uRiparian forrests(河岸或湖邊的樹林)u北半球的南坡面，較乾旱，植物是Xeric 型；北面向較溼冷，植物是mesic 型。(Fig.8.14)u海拔高度每升1,000公尺，氣溫下降6-10oC，這稱為 adiabatic cooling。平地氣溫30oC，海拔5,000公尺的高山地區，就會下降到零度以下。u不同海拔高度，有不同的植被(life zones)。Fig.8-15,p.150)8地形和地質對區域的影響地形和地質對區域的影響u登上2,600公尺的高山，就等於向北旅行至2,000公里遠的海平面之氣候。u除了地形高低的影響外，特殊的地質也會有特殊的植被。u美國太平洋沿岸的山脈，有一種火成岩(serpentine)，一般植物無法成長，因而被稱為serpentine barrens。但有少數特有植物可以生長。Endemics(特有種)98.5 雨量和蒸發的平衡雨量和蒸發的平衡uFig.8-17 氣溫(t)、蒸發量(et)、葉總質量(fm)、雨量(p)和土壤的貯水量(sws)的關係。沙漠、草原、季節落葉林。u山區的蒸發量愈大，局部雨量愈多。10Fig.8-17 relationship among temperature(t),evapotranspiration(et),mass of the foliage(fm),precipitation(p),and soil water storage(sws)for desert.11128.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響u植物的分佈與氣候型相關。Fig.8-18 四種不同的楓樹的地理分佈。13Fig.8-19 The distribution of tree species along a gradient of minimum available soil moisture in the coastal region.於同一個氣候型，也可能因為土壤的溼度之不同，而有不同的植被。14Fig.8-20 土壤中的有機質和鈣質量的組合之不同，各有不同的植物生長。Wild black cherry,bloodroot,cream violet 和yellow violet.158.7 植物和動物對其生活環境植物和動物對其生活環境的適應。的適應。uFig.8-21：沙漠植物，通常葉片很小(a)，或成針狀(b)，或沒有葉片。u(C)雖有多汁較大的葉片，但只存在於雨季。16Fig.8-22 白橡樹的樹冠多陽光下的葉片，比較有多個凹陷。遮陰處的葉片則較寬大。這與散熱有關。17南加洲灌木林南加洲灌木林18Fig.8-23 profiles of the root systems of chaparral species(left)and sage species(right).chaparral 灌木的根系較深；sage 則是較淺。19Table 8-1 chaparral 和 Sage兩者的特徵 之比較。Sage的根淺，夏季落葉，葉片小，蒸散快，光合作用速率可較快，但全年光合產量反而較少。Chaparral 根深，全年不落葉，葉片大，光合作用速率較慢，但全年光合產量反而較大。20Fig.8-24 摘除下的葉片之光合作用和蒸散作用之改變。Sage植物快速下降，但是toyon(chaparral species)卻略有提高。摘除下，葉片立即有乾旱的壓力。21動物的環境、形態、與功能動物的環境、形態、與功能u一般來說，動物的形態對氣候環境，比較不敏感(與植物相比較)。u動物通常可不以形態來適應環境，而是以其生理和行為來適應。uWhy？u(1)植物有很高的表面積和體積比率。u(2)植物體的各部門比較要靠自己，不如動物體的各部門之特化程度。u(3)植物的生態角色類似。動物是有多種生態角色。228.8 以植物型與氣候相關來作植被以植物型與氣候相關來作植被的分類。的分類。Raunkiaers life forms(Fig.8-25)uPhanerophytes：再生芽在頂端，易暴露於惡劣環境。uChamaephytes：再生芽接近地面。uHemicryptophytes：再生芽稍微有土壤和落葉保護。uCryptophytes：再生芽完全藏在地面下。23Fig.8-25 Raunkiaers life forms.248.9 因為氣溫和與量的差異，造成因為氣溫和與量的差異，造成全球的全球的life zones有差異。有差異。25Fig.8-26 平均年雨量、乾燥和潮濕程度，以及年平均生物溫度(biotemperature)可以將劃分出全球各地的植被類型。26Table 8-2 Walters 分類(全球氣候區)27 Whittakers分類：按平均氣溫和年雨量來區分全球的植被類型。288.10 biome觀念將自然世界劃分為觀念將自然世界劃分為大量度的類別。大量度的類別。uTerrestrial biomes：deciduous forest biome(落葉森林生物區)(Fig.8-29)、temperate needle-leaved biome(溫帶針葉生物區)(Fig.8-30)、temperate rain forest biome(溫帶雨林)(Fig.8-31)、temperate grassland biome(溫帶草原生物區)(Fig.8-32)、temperate shrubland biome(溫帶灌木生物區)(Fig.8-33)、Mediterranean woodland biome(地中海樹林生物區)(Fig.8-34)、subtropical desert biome(Fig.8-35)29Fig.8-28 The major biomes of the world.30BiomesuBoreal forest biome(北方森林生物區)(Fig.8-36)：又稱為：taiga：分佈在約北緯50o(美洲)，60o(歐洲和亞洲)。年平均在5oC之下。uTundra biome(凍原生物區)：permanently frozen soil(permafrost)(Fig.8-37)uAlpine tundra biome(山區凍原生物區)(Fig.8-38)uEquatorial and tropical biomes(赤道和熱帶生物區)：南北緯20o間。熱帶雨林、熱帶季風林、熱帶草原(savanna)(Fig.8-39,40,41)318.11 水域生態體系的分類，基於水域生態體系的分類，基於其物理特質。其物理特質。uThe major kinds of aquatic environments are stream,lakes,estuaries,and oceans.uStream(河川)，起源自急流(riffles)，進入一些小池塘(pools)。急流氧氣豐富，小池塘累積淤泥和有機質，這些是allochthonous(外來的)物質。進入中下游，情況慢慢轉成autochthonous(自生的)有機物質，最後進入河口地區。整個系統稱為：fluvial systems。uRiver continuum(河流連續)concept；down stream drift is balanced by the active movement of animals upstream.32水域生態體系水域生態體系u湖泊(Lakes)：form in any kind of depression.uLittoral 區(Fig.8-42 香蒲)和 limnetic 區，以及benthic(底棲)區u Estuaries(河口區)：淡鹹水混合區uOcean(海洋)：littoral(岸)區、neritic(陸棚)區(100m-200m深)、oceanic 區。垂直分層有photic(有光)區和 aphotic(無光)區。uAtoll(珊瑚環礁)33Suggested readingsuBarber,R.T.and E.P.Chavez(1983)Biological consequences of El Nino.Science 222:1203-1210.uJeffree,E.P.and C.E.Jeffree(1994)Temperature and biogeographical distributions of species.Functional Ecology 8:640-650.uPhilander,G.(1989)El Nino and La Nina.American Scientist 77:451-459.uRasmussen,E.M.(1985)El Nino and variations in climate.American Scientist 73:168-177.34問題與討論問題與討論Y 請提出請提出問題問題！35
