指示植物的研究已成為植物地理學(xué)在實(shí)踐應(yīng)用中的一個(gè)分支。植物和植物群落的種種特征隨空間和時(shí)間變化而異，成為人們熾別自然環(huán)境和自然資源的重要依據(jù)。其有效、方便、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)十分突出。
一、基本原則
任何植物和植物群落在一定的環(huán)境條件下生存，是植物之間經(jīng)過(guò)不斷競(jìng)爭(zhēng)及對(duì)環(huán)境條件長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果。因此，它們總是在一定程度上反映了環(huán)境條件的特點(diǎn)。
作為良好的指示植物(或群落)，應(yīng)有較高的可靠性。評(píng)價(jià)其指示能力，可用定量方法。在樣地調(diào)查中，指示植物x與指示對(duì)象y的出現(xiàn)( )或不出現(xiàn)(-)的組合有4種，即滿意水平，>90%為高可靠水平。此外亦可用X2來(lái)檢驗(yàn)植物與指示對(duì)象是否獨(dú)立。當(dāng)計(jì)算值大于理論值時(shí)，即可確認(rèn)存在密切共軛關(guān)系。
指示環(huán)境的植物特征還包括分布頻度、個(gè)體密度、蓋度、生活能力、形態(tài)外貌、種類組成等，但常有一定的地區(qū)性。被指示的環(huán)境特征有氣候、小氣候現(xiàn)狀和歷史變遷，土壤理化性質(zhì)和肥力，地表水和地下水特征，基巖屬性和地層構(gòu)造，礦藏分布，環(huán)境污染以及其他間接指示特征。
關(guān)于植物和植物群落之間哪一個(gè)指示作用最好的問(wèn)題，學(xué)術(shù)界有不同看法。應(yīng)該說(shuō)各有其作用，而且許多場(chǎng)合二者很難完全分割開(kāi)來(lái)。因?yàn)槿郝溆芍参锝M成，是植物生存的具體形式，它的整體特征仍然來(lái)自內(nèi)部植物的生活狀態(tài)。持連續(xù)性觀點(diǎn)的個(gè)別性說(shuō)則更強(qiáng)調(diào)種群的生態(tài)獨(dú)立性。然而不能把環(huán)境中個(gè)別植株的情況夸大為整體特征，必須有一定數(shù)量才構(gòu)成指示標(biāo)志。
米爾金與羅津伯格(Миркин，Розенберг 1978)對(duì)指示作用研究方法的評(píng)論是：使用個(gè)別種指示環(huán)境，一般只限于與土壤有固定聯(lián)系者，或類似干旱區(qū)等極端條件，而使用植物群叢作指示工具時(shí)，一則群叢本身劃分問(wèn)題較多，另外不適用于指示非極端的環(huán)境條件，指示精度也較低。但許多人主張利用指示種組評(píng)價(jià)環(huán)境，即從群落全部組成植物中挑選一些種而成，而這個(gè)種組與其他種組按某些比例參加該群落組成。為了提高指示的精確程度，還需要把若干環(huán)境因子細(xì)分多個(gè)等級(jí)，如埃侖伯格(1974)針對(duì)中歐1600種植物，將15個(gè)因子均劃分出9級(jí)，將土壤水分分成12級(jí)。然后在環(huán)境梯度上找出植物數(shù)值變化(如多度-蓋度)規(guī)律。
二、指示作用分析
(一)植物的指示作用
許多種植物對(duì)環(huán)境條件的要求在某些方面是嚴(yán)格的。例如，石松(Lycopodium clavatum)雖然在歐洲、北美和東亞都有分布，在我國(guó)的東北、華南、西南也有分布，但它只能生長(zhǎng)在氣候相 當(dāng)濕潤(rùn)和強(qiáng)酸性的土壤上(pH 4.0—5.5)。又如指示酸性土的植物鐵芒萁、映山紅，從不生長(zhǎng)在鹽堿土和鈣質(zhì)土上，與此相反，南天竹(Nandina domestica)是鈣質(zhì)土上的指示植物，而海蓬子(即鹽角草)、堿蓬則是鹽堿土的指示植物。在中亞以氯化物為主的鹽土上，海蓬子和多枝檉柳(Tamarix ramosissima)等繁生，以硫酸鹽為主的鹽土上都生長(zhǎng)無(wú)葉瑣瑣、鹽穗木(Halostachys balangeriana)等。
有的植物能指示氣候環(huán)境，如興安落葉松、牙疙疸指示濕潤(rùn)寒冷的氣候，烏飯樹(shù)(Vaccinium bracteatum)、柃木(Eurya japonica)、油茶指示濕潤(rùn)亞熱帶氣候，又如桃金娘(Rhodomyrthus tomentosa)、岡松(Baeckea frutescens)等指示華南濕潤(rùn)的南亞熱帶氣候等等。人們可以根據(jù)這些指示植物的性質(zhì)，供農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)配置上的參考。
植物對(duì)污染物的反應(yīng)敏感、強(qiáng)烈，用作環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)效果甚佳。例如SO2與H2S對(duì)植物危害很大。城市空氣中全部塵粒的5—20%含有硫酸，80%來(lái)自燒煤。SO2進(jìn)入葉肉組織與酶中鐵素結(jié)合，破壞葉綠素，引起組織脫水，使葉上出現(xiàn)褐斑并逐步擴(kuò)大，甚至葉子脫落。棉花、大麥、菠菜、萵苣、蘿卜、胡蘿卜、南瓜、向日葵、煙草、甘薯等作物，杉樹(shù)、油松、紅松等針葉樹(shù)種以及楊樹(shù)、桉樹(shù)以及許多地衣(如松蘿)都對(duì)SO2異常敏感，SO2達(dá)到0.1×10-16mol/1即可能造成危害。如果這些植物發(fā)黃變干就需要考慮是否因?yàn)榭諝庵蠸O2過(guò)多。1%濃度的SO2可使菠菜在三小時(shí)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重傷害(白色傷斑)，針葉樹(shù)亦同樣受害，而且幼株比成熟植株更加敏感。SO2濃度很低時(shí)大麥的麥芒便受害變白，落葉松的針葉受害時(shí)脫落，附生苔蘚地衣枯死等，都是重要的警報(bào)。
根據(jù)植物的生理-形態(tài)特征判斷環(huán)境條件的方法可再以地下水位為例說(shuō)明。海蓬子、鹽節(jié)木(Halocnemum strobilaceum)等在地下水位低于1.5—2m時(shí)具黃-紅色調(diào)，只有更淺水位時(shí)才具暗綠色。蘆葦在地下水位為0.5—3m條件下可長(zhǎng)到2—5m，再深的水位則使它其高度降到1—2m。多枝檉柳的植叢直徑以地下水位埋深2m時(shí)最大(10—16m)，埋深1m時(shí)，僅2m寬(維諾格拉多夫，1964)。
但是，由于環(huán)境條件的綜合現(xiàn)象，因而在研究利用指示植物時(shí)，應(yīng)該注意到以下幾個(gè)方面：
1.首先，任何環(huán)境條件都不是孤立地對(duì)植物發(fā)生作用，而是與其他條件結(jié)合起來(lái)綜合地對(duì)植物發(fā)生作用。以酸性土指示植物鐵芒萁為例，并不是任何酸性土上均能找到它，還要有亞熱帶氣候條件的配合。而牙疙疸(Vaccinium vitis-idaea)則是東北大興安嶺的酸性土植物，在長(zhǎng)江以南亞熱帶氣候條件下的酸性土上也不能生存。
2.其次，在各種環(huán)境條件中還可區(qū)分出主導(dǎo)因素，例如同樣都分布在河北沿海的海蓬子和白刺(Nitraria sibirica)，它們都是鹽土的指示植物，但它們分布在鹽土的不同環(huán)境下，海蓬子是限于低洼積水處，而白刺是限于排水良好處。這里土壤水分就成了它們分布的主導(dǎo)因素。
3.最后，還應(yīng)注意植物遺傳上的可變性。植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，形成了一定的遺傳特性，這是指示植物存在的理論根據(jù)。但是植物的這種遺傳性，在一定的可能范圍之內(nèi)，也不是絕對(duì)不能改變的。很多植物引種，往往是改變了一定的遺傳性才能獲得成功。因此，在研究植物指示性時(shí)，還要結(jié)合當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的具體情況，不要忽視植物本性的可變性。
(二)植物群落的指示作用
如果確認(rèn)某一植被型僅出現(xiàn)于某固定的氣候類型時(shí)，它將是氣候背景最好的指示者。但即使如此也要注意較小尺度環(huán)境變化對(duì)它的影響，即它是廣泛分布還是局限在個(gè)別小環(huán)境。群落結(jié)構(gòu)和種類組成方面出現(xiàn)的更細(xì)微變化，則可指示地形部位、坡向、土質(zhì)、排水等條件相應(yīng)狀況。
在我國(guó)西北廣泛分布的鹽生植被，由于它們的分布與土壤鹽漬化及地下水條件密切相關(guān)，便可利用這些相關(guān)性，進(jìn)行荒地調(diào)查和指示水文地質(zhì)狀況，為改良鹽漬土壤提供依據(jù)。例如在新疆廣泛分布的多枝檉柳群落，它們不同優(yōu)勢(shì)植物和伴生植物的結(jié)合以及在高度及蓋度上的差異，在土壤含鹽量和地下水位深度等方面均有反映。這可為荒地開(kāi)墾提供群落學(xué)方面的指標(biāo)。
指示植物群落在生產(chǎn)實(shí)踐上還可有廣泛的應(yīng)用。利用指示植物和群落進(jìn)行礦藏勘探也是一個(gè)方面。這是因?yàn)橥寥乐泻芏嗷衔�，它們過(guò)多或不足，不論對(duì)植物的遺傳性或是其外貌都可以發(fā)生深刻的影響。如鈾的存在而引起的放射線，使得植物體發(fā)生了深刻的遺傳變異，我國(guó)的研究表明，戟葉堇菜(Viola betonicifolia subsp. nepalensis)是鈾礦的指示植物。鐵影響著植物綠色的強(qiáng)度，氣態(tài)的碳?xì)浠衔飳?duì)植物的發(fā)育節(jié)律發(fā)生強(qiáng)烈作用，銅的化合物引起花朵顏色的顯著變化。由此可見(jiàn)，基質(zhì)中某一化學(xué)元素的不足或過(guò)多就會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)在土壤中的植物或群落的死亡，或是發(fā)生變化，形成各種新的類型，或是出現(xiàn)種種病態(tài)和畸形。據(jù)此，可以根據(jù)植物的大片死亡、出現(xiàn)不同于一般典型外貌的特征、出現(xiàn)病態(tài)和畸形等方面，從指示群落學(xué)的角度勘探礦藏。
但應(yīng)該注意的是，同一種物質(zhì)(如銅)可對(duì)不同的植物發(fā)生不同的作用。有時(shí)，不同化學(xué)元素的作用是相似的，如石油地瀝青和硼的作用。其原因是它們都同樣地破壞了植物細(xì)胞分裂的正常進(jìn)行。還應(yīng)指出，在閃鋅礦中，含有約70%的各種成分的混雜物，其中每一種成分可對(duì)植物發(fā)生一定的專性作用，可使植物在外貌上發(fā)生各種各樣的變化，這就增加了在礦脈勘探時(shí)應(yīng)用植物群落學(xué)方法的復(fù)雜性。
植物群落中殘留的或新出現(xiàn)的一些其他生境的典型植物，分別指示所在地段環(huán)境變化的軌跡和趨向。但這需要人們很熟悉當(dāng)?shù)刂参锏纳鷳B(tài)和分布特征，并進(jìn)行仔細(xì)考察。植物殘?bào)w化石和孢粉化石所反映的正是地質(zhì)時(shí)期植物群落和相應(yīng)的自然環(huán)境狀況，成為古地理研究佐證。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/509205.html
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