生物地理分布李金线 张楠 吴美玲 王倩 吕拾零 任金锦提 要:在这篇文章里,我们想阐明某些因素对生物地理分布的影响某些生物地理分布状况无法从自然地理条件得到合理的解释,因此,研究了生物传播的障碍物对地理分布的影响,波及到同一大陆上生物间的亲缘关系,并且从生物来源中心论的角度解释了某些事实最后讨论了生物传播的方式,冰期时生物的传播和南北冰期的交替 核心词:生物地理分布 传播 冰期 物种来源中心论联系方式:李金线:张 楠:吴美玲:王 倩:吕拾零:任金锦:地球上的生物千姿百态,她们分布在世界的各个角落,不管是高峻的山峰,炎热的沙漠,还是黑暗的海底,均有生物存在达尔文《物种来源》中写到,当谈到地球表面生物的分布时,第一件使她们惊奇的大事,就是各地生物的相似与否无法从气候和其她地理条件得到圆满的解答;第二件就是障碍物对于各个地区生物的差别均有密切的关系;第三件就是同一大陆或同一海洋的生物均有亲缘关系下面,就让我们来看一看这几种方面是怎么影响生物的地理分布的地球分布取决于地质变化,地球的目前状态和地球上生物的目前状态,只但是是地球经历的一长串持续变化中的近来一种阶段⑧P10,L8,16,17)不可否认,地质作用对生物地理分布的深远影响,但这决不是唯一的因素。
一般状况下,都会觉得相似或相似的生物都生活在气候或其她自然条件相近的地方,由于现实生活中诸多现象都是如此事实上气候以及一切物质条件都很相似的地方却有极不相似的动物群⑧P48,L20—L22)例如欧洲的气候与美洲的非常相似,两地的生物却很不相似(①P217),因此说气候及其她的地理条件不是限制生物分布的唯一因素此外,高山,大洋等某些障碍物也会影响生物的分布例如国内的秦岭秦岭是国内南北方气候特性的分界线,其南麓与北麓的生物种类有很大的差别如果是一望无际的大洋,那它的影响就更大了在大洋里的岛屿上从未发既有蛙,蟾蜍,蝾螈等两栖类存在,但却有各自特有的蝙蝠(①P240)这是由于对哺乳动物与两栖类来说,它们是无法越过宽阔的大洋来到岛屿上的,而蝙蝠却可以飞过海洋气候变化和植物变化有时也会成为迁徙的有效障碍,许多热带动物和两极动物都受到等温线的明显限制;世界上许多地方的森林也严格控制了许多物种的分布范畴(⑧P50)以自然选择为核心的生物进化论觉得,不同物种都来源于一种共同的祖先据此生物在地理上,应当来源于一种中心但是目前生物的地理分布状况却无法从自然地理条件得到合理的解释不同的学者有不同的观点达尔文觉得:“尽管物种因地而异,但同一大陆或海洋的生物均有亲缘关系。
①P128,L10)不同的生物分布在不同的大陆和海洋,那么它们之间的亲缘关系也就会有差别,但是“同一大陆上生物间的差别,远比不同大陆间的差别要小”(①P217,L27_28)例如:“把南美洲35度以南的生物和南纬25度以北的生物进行比较,两地之间有10度的距离,自然条件也很不相似,然而两地的生物比气候相似的澳洲或非洲的生物关系要近的多①P217,L15_17)在同一大陆上的生物有时候关系也会相差较大,由于生物在传播过程中会遇到多种障碍物,导致生物发生不同的变异如:“在同一大陆上,我们会看到这样的状况,在巍峨连绵的山脉,大沙漠,甚至是河流两边,我们可以找到不同的生物①P217,L25_26) 由同一大陆上生物的亲缘关系,我们可以看出,生物的亲缘关系与自然地理条件没有必然的联系只是生物在进化的过程中,由于不同的自然环境,有时候会趋同,有时候会趋异一、物种单一来源中心论生物分类学向我们阐明物种在空间上的分布规律(生物的水平进化)然而新物种的形成还需要时间(生物的垂直进化),这就意味着物种的进化在时间上是持续的,在空间上也是持续的(④)拉马克较好的解释了生物的垂直进化(即由简朴向复杂进化)并坚持物种的多元发生论。
达尔文在《物种来源》中提出了“物种单一来源中心论”即同属的物种都是从同一祖先传下来的林奈将所有的动物联合成由共同祖先形成的一种单一的级别构造,并引出了人类的位置问题;同样,拉马克提出了物种进化论达尔文之因此成功正是由于兼备了两者物种单一来源论是达尔文进化学说中十分重要的概念物种单一来源中心论关乎于所有时代的所有生命一方面有两种现象特别引起了达尔文的注意:一是南美洲温带地区动物区系所具有的物种和南美热带地区的物种在亲缘关系上较之和其他洲的温带物种更接近;二是海岛(如福克兰,格拉帕戈斯,吉罗)上的动物区系和邻近的南美洲大陆的区系较之和其他海岛上的在亲缘关系上更相近根据多种传播障碍物对生物分布的影响,亚属,属和科的相似分布,她觉得同属的物种来源于同一祖先正由于如此,生物界才成为历史持续的统一整体,进化论才成为生物科学的核心,一切生命现象才可以追踪来历⑤ P13 )《物种来源》的十二、十三章的诸多议论都旨在通过对全球生物的分布来证明地球上现今生存的物种,都是曾经生存的物种的后裔,渊源与共同的祖先动物和植物的多样性看起来是杂乱无章的,令人不可思议的,但只要从物种单一来源论这个角度来看就会豁然开朗。
1、ﻩ从物种的垂直进化来看一方面生物的分类为“界、门、纲、目、科、属”达尔文觉得每一纲的物种都具有共同的祖征;例如:猫的祖种可以产生好几种种,那么就可以相信可以从共同祖先衍生出所有的猫另一方面,运用古生物学和地层学:在任一大陆上的灭绝种和核大陆上的现存种间的亲缘关系更近,例如澳大利亚的已灭绝的第三纪哺乳类和现存哺乳类相似,绝大多数是袋鼠类有袋动物在南美,已灭绝的第四纪动物区系重要涉及犰狳,树獭,和现代动物区系相似达尔文将这种现象取名为“模式持续定则”最后,现代生物学又在分子上提出了新的证据,一切生物,从病毒到人,都使用共同的遗传密码,阐明其源于共同祖先追述时间,地球上的物种都是从同一祖先发源的2、ﻩ从物种的水平进化来看一方面目前我们面对的三个现实为:相隔遥远的山顶和在南北两极区域里生存着同一物种;淡水生物的广泛分布;同一种陆栖物种同步在大陆上和相距该大陆数百英里外的岛屿上都存在那么这样就得出一种结论,不仅同一物种的所有个体是由某一地区向外迁徙而来的,就连目前在彼此相隔甚远的地点生存的相似物种也是由同一种地方——即她们的远祖发源地向外迁徙出来的(① P237,L18)另一方面,古生物学方面,对遍及全球许多地区的腕足动物化石层的研究,以Otsuka相似性系数最佳地揭示出全球各腕足动物群间的亲缘关系。
那么也就是说所有的腕足动物都是从共同祖先演化而来的⑥)形形色色的物种,通过共同来源和分歧发展,各自适应于一定的生活条件,呈现为形形色色的适应现象最后她将她的发现归结如下:“同一物种的所有个体,不管它们分布在什么地方,都是来自共同祖先,要承认这一点是有困难的,我想这困难并不是不能克服的”⑦P45 L17)二、生物传播方式没有那个地方,不管有多远,可以免于外来“移民”的进入相距遥远的两个地方浮现同一种物种,并不证明自然发明了双胞胎,而只能阐明物种迁徙P244 L1)由于每个大陆两侧的动物群都存在巨大的差别,而各个地方的生物又有一定的相似性,这些生物地理分布状况无法以自然地理条件得到合理的解释,并且阻碍生物传播的障碍物很大,因此生物传播方式就显得尤为重要对生物传播有影响的因素可分为气候、地理、生物等多种方面气候变化对生物的迁移有重大的影响P221 L14)某一种地方就在目前的气候条件下,制止了生物的迁徙,但在气候条件与目前不同的此前某个时期,也许曾经是生物迁徙的通道陆地水平面的升降变化,对生物的迁徙也必然有重大影响P221 L16)今天的海洋在过去也许有陆地存在,是大陆与海岛连接起来,从而使陆地生物可以从一种地方迁徙到另一种地方。
在现代生物存在其间,陆地水平面曾经发生过巨大的变迁,对此地质学家毫不怀疑P221 L21)偶尔因素对生物的传播十分重要贝克莱(Mr.Berkeley)与达尔文共同做了几种实验来检查植物种子对海水的侵蚀作用有多大的抵御力实验发现,在任何地方的植物种子,可有14%能在海水中飘浮28天后,仍然保持发芽能力P222 L32)据此,某地植物种子入海后完全可以随波逐流传播到相距很远的地方从马滕斯(M.Martens)的改善实验中可以提出假设:“一种地区的植物,可有10%类型的种子在干燥时能漂浮过900英里宽的海洋后仍保持了发芽能力比较大的果实往往比小型果实漂浮时间更长期P223 L8)植物种子传播仍依托其她途径漂流的木材根部与所夹的石块缝隙里常有小块泥土,其中就具有植物种子鸟类的嗉囊中也具有植物种子,由于嗉囊不分泌消化液从而使种子未被破坏这些种子经食物残渣或粪便排出后遇合适条件就会发芽生长活着的鸟类由于可以迁徙,因此种子可以随之迁移进行传播飞蝗常常会被风吹到离大陆很远的地方,而其粪便中具有植物的种子,某些植物由此被传播到远离大陆的海岛上鸟类的喙与爪所粘的泥土也会具有种子,也可进行植物种子传播冰川(冰山)也会对生物传播起到很重要的作用。
在北极和南极地区,冰川会把石头、树枝、鸟巢以及植物种子等物从一种地方运到另一种地方对于植物传播方式有诸多种,笼统称其传播方式为偶尔的是不确切的洋流与信风的方向均不是偶尔的P225 L8)任何一种传播方式都难于把种子散布到极远的地方去,由于种子在海水的长期作用下,就会失去它发芽的能力,种子也不能在鸟类嗉囊或肠道里耽误过久但是运用这些传播方式,已经足够使种子通过几百英里的海洋,或从一种海岛传播到另一海岛,或从大陆传播到附近的海岛因而距离较远的大陆上的植物群,不会由于这些传播而互相混合,它们各自保持独自的状态尽管偶尔方式传播的机率很小,但其只要有合适条件,就不可以随便否认福布斯觉得近代发生过巨大的海陆变迁,生物通过大陆桥进行迁徙传播,从而形成生物地理分布的现状植物学家德康多尔对于马滕斯实验所得出的结论持相反观点她觉得大型果实的植物,分布范畴一般会受到限制,由于她们很难由其她方式来传播她的“间断”物种说觉得在分布在被隔离开地区的植物由于被隔离很充足因而目前从一种地区扩散到另一地区似乎是不也许的它根据历史解释被分割的分布区,着重阐明目前地理和气候条件只起第二位作用达尔文坚持按照大陆的既有构造来解释分布问题,反对任何轻率构思大陆桥的观点。
她主张的因素生物地理学重要研究障碍的本质和动植物的扩散能力她懂得对的评价扩散传播是解释分布格局的核心问题达尔文运用实验来研究此类问题,这些实验表白了生物的扩散传播能力,特别是植物种子的传播能力要比想象的强大得多,并无特殊规定需要借助于大陆桥来解释跨越海洋的扩散但是它也低估了一种因素是风和气流的运送能力,它不仅可以散布种子,并且可以运送小动物三、冰期时生物的传播南美洲、非洲和澳洲内部各地的气候条件差别很大,但那里的生物类型却彼此相似乃至相似阿尔卑斯山和比利牛斯山的积雪地带以及欧洲最北面的地区有许多相似的植物相适应存在美国的怀特山上的植物和拉布拉多的植物完全相似变色野兔(这样称呼它是由于其毛色在冬天变白)发现于加拿大北部和斯堪的纳维亚以及千里外的阿尔卑斯山曾经最常用的英格兰金龟子,如今却大量居住在西藏在相距较远而又隔离的地方生长着彼此相似乃至相似的生物,这使我们不得不相信大自然的神奇在1747年葛美伦(Gmelin)就这同样的事实下断言,说同一物种可以在许多相距遥远的不同地方分别创生出来要不是阿家西斯和其他学者提示人们注旨在冰河时代生物分布,也许我们仍然保持着过去的观点① P226 L1—2)在历史上曾经浮现过的大规模冰川活动的时期称为冰期。
两次冰期之间气候变暖的时期称为间冰期在冰期最盛时北半球的格棱兰、冰岛、整个加拿大至纽约、斯堪的纳维亚南延致欧洲北部以及西伯。