Download - 第8章 自然世界的 氣候、地形和龐雜度
第 8 章 自然世界的氣候、地形和龐雜度
2
第 8 章 自然世界的氣候、地形和龐雜度 8.1 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。 8.2 季節是環境可預期的變動。 8.3 環境的不規則變動 8.4 地形和地質特徵對全球氣候的影響。 8.5 雨量和蒸發的平衡 8.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影
響。
3
第 8 章 自然世界的氣候、地形和龐雜度 8.7 植物和動物對其生活環境的適應。 8.8 以植物型與氣候相關來作植被的分類。 8.9 因為氣溫和與量的差異,造成全球的 life
zones 有差異。 8.10 biome 觀念將自然世界劃分為大量度的
類別。 8.11 水域生態體系的分類,基於其物理特質。
4
溫帶湖泊的季節性周期 Fig.8.11 spring overturn 和 fall
overturn fall overturn 的成效較大,浮游植
物大量繁殖,這稱為 fall bloom 。 summer 有分層的現像:
epilimnion ( 上層 ) hypolimnion ( 下層 )( 深層 ) thermocline ( 溫度梯度 )
5
8.3 氣候的不規則變動 (El Niño) El Niño : (“little boy” in Spanish, a name
referring to the Christ child) 。 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。
El Niño 可能是受到 Southern Oscillation 反向的影響行而形成。這總稱為 ENSO(El Niño Southern Oscillation) ,約 2-10 年發生一次。(Fig.8.13)
有時反而會有不尋常的冷流進入,這又稱為:La Niña (little girl in Spanish)
6
Fig.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.
7
Fig. 8-13 (b) comparison of MEI for seven ENSO events.
8
8.4 地形和地質對區域的影響 Riparian forrests ( 河岸或湖邊的樹林 ) 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) 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。
不同海拔高度,有不同的植被 (life zones) 。 Fig.8-15, p.150)
9
地形和地質對區域的影響 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。 除了地形高低的影響外,特殊的地質也會有特
殊的植被。 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 )
10
8.5 雨量和蒸發的平衡 Fig.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。
山區的蒸發量愈大,局部雨量愈多。
11
Fig.8-17 relationship among temperature(t), evapotranspiration (et), mass of the foliage (fm), precipitation (p), and soil water storage (sws) for desert.
12
13
8.6 植物的分佈受到氣候、地形和土壤的影響
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。
14
Fig.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。
15
Fig.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.
16
8.7 植物和動物對其生活環境的適應。
Fig.8-21 : 沙漠植物,通常葉片很小(a) ,或成針狀 (b) ,或沒有葉片。
(C) 雖有多汁較大的葉片,但只存在於雨季。
17
Fig. 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。
18
南加洲灌木林
19
Fig. 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。
20
Table 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。
21
Fig. 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。
22
動物的環境、形態、與功能 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 ) 。
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。
Why ? (1) 植物有很高的表面積和體積比率。 (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。 (3) 植物的生態角色類似。動物是有多種
生態角色。
23
8.8 以植物型與氣候相關來作植被的分類。
Raunkiaer's life forms (Fig. 8-25) Phanerophytes :再生芽在頂端,易暴露於惡劣環境。
Chamaephytes :再生芽接近地面。 Hemicryptophytes :再生芽稍微有土壤和落
葉保護。 Cryptophytes :再生芽完全藏在地面下。
24Fig. 8-25 Raunkiaer's life forms.
25
8.9 因為氣溫和與量的差異,造成全球的 life zones 有差異。
26
Fig.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。
27
Table 8-2 Walter's 分類 ( 全球氣候區 )
28
Fig.8.27 Whittaker's 分類 :按平均氣溫和年雨量來區分全球的植被類型。
29
8.10 biome 觀念將自然世界劃分為大量度的類別。
Terrestrial 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)
30Fig. 8-28 The major biomes of the world.
31
Biomes Boreal 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。
Tundra biome (凍原生物區 ) : permanently frozen soil (permafrost) (Fig.8-37) Alpine tundra biome ( 山區凍原生物區 )
(Fig.8-38) Equatorial 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)
32
8.11 水域生態體系的分類,基於其物理特質。 The major kinds of aquatic environments are
stream, lakes, estuaries, and oceans. Stream( 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 。
River continuum( 河流連續 )concept ; down stream drift is balanced by the active movement of animals upstream.
33
水域生態體系 湖泊 (Lakes) : form in any kind of
depression. Littoral 區 (Fig.8-42 香蒲 ) 和 limnetic 區,
以及 benthic(底棲 ) 區 Estuaries ( 河口區 ) :淡鹹水混合區 Ocean( 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。
Atoll (珊瑚環礁 )
34
Suggested readings Barber, R. T. and E. P. Chavez (1983)
Biological consequences of El Nino. Science 222:1203-1210.
Jeffree, E. P. and C. E. Jeffree (1994) Temperature and biogeographical distributions of species. Functional Ecology 8:640-650.
Philander, G. (1989) El Nino and La Nina. American Scientist 77:451-459.
Rasmussen, E. M. (1985) El Nino and variations in climate. American Scientist 73:168-177.
35
問題與討論問題與討論
請提出問題!