植物天地
植物“活化石”
由於地球環境的變遷和氣候的變化，許多第四紀大冰川前就已存在的植物物種都消失了，大多都成了化石。幸存下來的很少幾種植物，成了我們了解冰期前植物的線索，人們稱之為“活化石”。水杉和銀杉是我國最著名的兩種活化石。
人類對它們的認識隻限於半個世紀，而它們在地球上卻生存了千百萬年。
水杉
水杉是杉科落葉大喬木。其樹幹通直，枝葉扶疏；嫩綠色的樹葉扁平，呈線形，兩列狀排列，宛如鳥類的羽毛。它的樹形挺拔秀麗，既古樸典雅，又靜穆端莊，猶如一座聖潔的寶塔。在本世紀40年代以前，科學家們隻能從化石中知道它的過去。科學家們曾一度相信水杉再也不會“複活”了。
1941年2月，在抗戰的烽火中，我國植物學家、中央大學教授幹鐸在四川萬縣磨刀溪（現名謀道溪）發現有一棵參天古樹，高達30餘米，胸圍達7米。他覺得此樹有些特別。由於新葉尚未發芽，他隻好托人代為采集標本。時隔一年，幹教授收到了這株樹本的樹葉標本，但遺憾的是這份標本在請人鑒定時下落不明。
到了1943年夏，另一位年輕的植物學家王戰，受命到鄂西神農架原始森林考察。途經萬縣，他聽說謀道溪有一棵很奇特的大樹，於是，不顧個人安危，冒著風險改走小路去探尋這棵古樹。他采到了一株較完整的植物標本（隻缺少花），心裏非常高興。
1945年，王戰將他采集的標本交給了我國著名的植物學家鄭萬鈞教授鑒定。鄭教授看了以後覺得這種植物非同一般，可能是個新種。為了進一步研究分析，又派自己的學生薛紀如去謀道溪采集標本，然後鄭教授又將再次采得的標本寄給我國另一位著名的植物學家胡先驌，請他幫助查閱文獻。胡先驌在植物分類、古生物化石等方麵很有研究。
他在1941年日本出版的植物雜誌上找到一篇文章，是關於日本古植物學家山木茂在研究日本化石中發現的一個新屬。通過反複比較研究，胡先生認為這棵古樹標本就是日本這個化石新屬的一種。1948年，胡先驌和鄭萬鈞兩人聯名發表文章，將這個植物定名為杉科水杉屬水杉。這一發現轟動了國際植物學界，水杉被公認為是世界上著名的“活化石”。由於水杉與北美的紅杉樹較相似，因此，它的英文名字就是ChineseRedwood，意為“中國紅木”。
近三四十年來，水杉表現出了極大的生命力和適應性。在國內，栽培範圍遍及華北、華東、華南、華中和西南部分地區。在國外，水杉被引種到50多個國家和地區，即使在高緯度的聖彼得堡、哥本哈根和阿拉斯加等地，水杉也能在室外安全過冬。目前，當年首次發現水杉的四川萬縣謀道溪的那棵水杉王仍然枝繁葉茂，欣欣向榮，吸引著絡繹不絕的遊人。
解放後，植物學家們相繼找到了一種又一種新的植物，僅在湘鄂一帶，就相繼發現了禿杉、珙桐、香果樹、鵝掌楸、檫樹和銀雀樹等。
銀杉
1955年，植物學家鍾濟新帶領了一支調查隊來到廣西桂林附近的龍勝花坪林區進行考察時，發現了一株外形很像油杉的樹木。其主幹高聳、挺拔秀麗，樹冠如傘蓋；葉似杉樹葉，但不像杉葉那樣呈羽狀排列，而是四散狀；葉片扁條形，略彎，上麵亮綠色，中脈凹下，下麵有兩條銀色氣孔帶。中國科學院的陳煥鏞教授和匡可任教授經過鑒定，確認這是地球上早已絕滅的，現在隻保存著化石的一種鬆科新屬植物。由於它是我國解放後第一次發現的鬆杉類植物的特有種，而且每當微風吹過，樹葉便銀光閃爍，十分誘人。於是，就給它取中文名字為銀杉和銀杉屬，用（Cathaya）意譯“華夏”作為銀杉的拉丁文屬名，用（argyrophylla）意譯“銀色的葉”作為銀杉的拉丁文種名。以後，我國科學家又在四川金佛山和貴州道真等地先後發現了銀杉。
與水杉相比，銀杉數量更少，現在已知的僅1000餘株。而且，它對現代的自然環境適應力較差，結實少，且育苗十分困難，所以，它是瀕於絕滅的樹種。正因如此，銀杉有“植物界中的大熊貓”之稱，並且被植物學家公認為世界上最珍貴的植物之一。70年代末，銀杉的人工嫁接繁育獲得了成功。從此，銀杉獲得了更大的生存機會，也可以讓更多的世人目睹這一稀世之寶的風采。
鵝掌楸
在自然界，植物的分布往往存在著一個奇怪的現象。許多植物雖然是同一個種，卻往往分布在相距非常遙遠的兩個或兩個以上的地方。這種現象曾經令植物學家百思不得其解。因為，用現在的環境條件是無法解釋植物分布的這種奇特現象的。
鵝掌楸是種子植物木蘭科鵝掌楸屬的一種落葉大喬木，高達40餘米，生長在我國長江流域及其以南地區的常綠或落葉闊葉林中。它的葉形非常奇特，好似我國清朝男子所穿的馬褂，故又稱為“馬褂木”。初夏開花，兩性花，帶黃綠色，大而美麗，單生於枝上。每到秋天落葉時，葉色金黃，在微風中婆娑起舞，煞是好看。由於它的花、葉觀賞價值高，因此，還是著名的風景庭園樹種。鵝掌楸屬植物全世界隻有兩種，鵝掌楸唯一的“兄弟”是分布在遙遠的太平洋彼岸，北美東部的北美鵝掌楸。北美鵝掌楸生長在混交的闊葉林中，比美國東部其他闊葉喬木要高大。其直徑常超過2米，高60米。葉片每側有2～4裂，頂端平截或具寬缺刻，入秋時變成金黃色。花大，黃綠色，萼片3枚，鮮綠色，花瓣6枚，基部為橙色。由於其花似鬱金香，因此北美鵝掌楸的英文名字為Tuliptree，意為“鬱金香樹”，觀賞價值也很高。鵝掌楸和北美鵝掌楸為什麼會分布在相距遙遠的太平洋兩岸呢？從現代生態條件的角度看，植物是沒有這種巨大的遷移能力從北極地區分布到溫帶高山地區的。
對植物分布的這種奇怪現象的解釋必須追溯地球的地質曆史，要從古氣候、古地理的角度來考察植物在地質曆史時期的分布。一般而言，植物的分布是逐漸擴大自己的生存範圍。因此，植物的分布通常是一個連續分布區。而一些生態幅不廣的植物，當它們在擴大自己的分布範圍時，遇到了像高山、沙漠、大海或河流等難以克服的自然障礙時，便停止擴大分布，形成了植物分布區的邊界。但是在漫長的地質年代中，如果植物的連續分布區中發生了巨大的地質、地理變遷，產生了新的不可逾越的地理障礙時，這就使植物的連續分布區變為間斷的分布區，從而導致了植物的間斷分布。我們把像鵝掌楸等在北美東部和亞洲東部的分布模式稱為東亞——北美間斷分布，這些間斷分布可以從地質曆史的變遷來說明原因。植物的這些間斷分布也為研究地質曆史的變化提供了依據。
東亞——北美的間斷分布最早是由美國植物學者阿瑟·格雷（AsaGray）於1846年提出的。他闡述了這兩個植物區係的關係，以後又進行了更詳細的研究，並指出在今日的白令海峽可能存在假定的陸橋。東亞和北美擁有155個共有屬，其中17屬兩地各有一種。現在的研究表明，位於歐亞大陸和北美大陸之間的寬達84公裏的白令海峽地區，在地質曆史時期中曾數次成為陸地，使亞洲和北美兩地的植物斷斷續續地保持著交流。到大冰期結束以後，北美和歐亞大陸的植物交流才徹底中斷。
由於地質年代中白令陸橋的存在，使我們有理由相信，鵝掌楸屬植物曾遍布亞洲和北美大陸。但為什麼它們現在僅分布在東亞的南部和北美的東部呢？當第四紀大冰川由北向南橫掃歐亞大陸和北美大陸的北部時，造成了大量植物的滅絕。一些植物在生存競爭中逐漸南遷，東亞的許多植物向南退守到中國長江以南的崇山峻嶺中；而北美的一部分植物則退守到位於東部的地質曆史古老、地形複雜、麵積廣大的阿巴拉契亞山地。阿巴拉契亞山脈是北美洲東部的巨大山係，呈北東——南西走向，自加拿大魁北克省，至於美國的阿拉巴馬州，全長1900公裏，平均海拔1500～2000米，森林茂密，氣候類似於中國中部的湖北、四川和陝西南部等地。當大規模冰川橫掃之時，一些植物紛紛“躲”進了阿巴拉契亞山脈這一“避難所”。當冰期結束時，除了阿巴拉契亞山脈，許多第三紀植物在其他地方已經渺無蹤跡，因此就形成了奇特的東亞——北美洲際間斷分布模式。鵝掌楸幸存了下來，而水杉、銀杉和銀杏等第三紀植物則沒有這麼好的運氣，從此這些植物在北美大陸銷聲匿跡。
除了用第四紀冰期理論和陸橋學說來解釋植物的間斷分布外，本世紀60年代以來，板塊構造理論的發展為進一步闡明地球上植物的洲際間斷分布提供了依據。今天，北美洲和南美洲是相連在一起的。可是，它們的植物差別卻非常大，過去很多植物學家對此也是非常疑惑，現在用板塊構造理論來說明就不奇怪了。北美洲和南美洲的來源是不一樣的，北美大陸曾是地球北部的勞亞古陸的一部分，因此，它和歐亞兩洲的植物有較大的相似性。而南美大陸是從南方的岡瓦納古陸中分離出來的，因此，盡管由於板塊的移動而使南美大陸同北美大陸相連，但在植物區係上，南美洲更類似於相隔大洋千萬裏的澳洲和非洲。
植物的分布不僅要看今天的生態環境條件，還要考察地質時期的環境變遷。隻有這樣，才能更好地解釋植物分布中的許多奇特的現象。同樣，植物的分布也像一麵自然曆史的鏡子，映照出地質曆史的變遷。
桔生淮南還為桔，桔生淮北便成枳
植物的分布除了地質曆史因素外，更多的受到現代自然環境因素的影響。其中之一，便是植物的生長和發育都要有一定的熱量。而地球表麵熱量的分布是很不均勻的，因此在不同的氣候帶裏，相應地分布著不同的植物種類。
我國古代勞動人民很早就認識到植物分布的差異了。在春秋時期，齊國欲與楚國結盟，就派了能言善辯的晏子到楚國去遊說。但楚國很瞧不起齊國，楚王想借機羞辱晏子。晏子使楚時，當大家喝酒喝得正高興，兩個士兵押了一個人來見楚王。楚王假惺惺地問：“此人是什麼人？”士兵回答道：“他是齊國人，犯了偷盜罪。”楚王轉頭對著晏子就問：“齊國人是否很擅長偷盜啊？”聰明的晏子馬上離席答道：“我曾聽說桔生長在淮南為桔子，而到了淮北就變成了枳。盡管兩者的葉子很相似，但果實滋味可大不一樣！這是什麼道理呢？是水土不一樣所造成的呀！現在老百姓生活在齊國不偷竊，而到了楚國反而成為竊賊，這是否是楚國的水土令人善盜呢？！”楚王聽了晏子的一席話後，羞愧地說：“聖人是不可以隨便開玩笑的啊！我因此反而自取其辱。”事後，大家都很佩服晏子的機智和反應敏捷。
其實，桔和枳雖然都是“一家人”，皆為芸香科植物，但它們是兩種完全不同的植物，地理分布也各有差異。桔是一種常綠灌木或小喬木，單生複葉，葉翼小。春末夏初開花，白色，單生或叢生。果熟期為10月下旬到11月。枳是落葉灌木或小喬木，上有粗刺。複葉、小葉3片，總葉柄具翅。春末開花，但果實小，肉少味酸，不堪食用。桔的分布是在秦嶺——淮河一線以南地區，是典型的亞熱帶果樹；而枳的分布要比桔廣，從廣東到山東的廣大地區內都可見到它的蹤跡。所以過了淮河，桔子沒有了，隻能見到枳。晏子就用了桔和枳的地理分布不同的例子。
在我國，秦嶺——淮河是一條重要的自然地理分界線。它的北麵是暖溫帶，南麵則是亞熱帶。這條界線兩側的自然景觀差異很大，植物的種類差別也很大。究其原因，是因為每種植物的需熱量和能忍受極端溫度的能力是不同的。
植物的生長發育需要一定的熱量條件，不同氣候帶內的植物開始生長的溫度是不同的。熱帶作物可可、椰子和橡膠等，要求日均溫度在18℃以上才開始生長；亞熱帶果樹如柑桔類，要在日均溫度15～16℃才開始生長；葡萄隻能栽於生長期溫度為15℃以上的地方；而溫帶果樹在日均溫度為10℃，甚至低於10℃就開始發芽了。這種植物對生長期溫度的要求就形成了許多植物地理分布的北界和海拔高度的上限。
植物生長發育以後，就要開花結果，積累盡量多的養料在果實中。但是，當溫度超過一定範圍後光合作用減弱，而呼吸作用加強，植物的生長就有所下降，甚至還要消耗已積累的養料。植物的這種光合作用與呼吸作用之間的溫度關係，就限製了許多植物緯度分布的南限（北半球）和海拔高度的分布下限。
在農業生產中，常常要進行作物的移植和栽培，這就需要了解植物的需熱量。通常把植物生長期的日平均溫度與天數的乘積稱做積溫，用積溫來表示植物的需熱量，目前已被廣泛采納。但是，由於植物開始生長發育的溫度通常都在零度以上，所以，又將植物開始生長的溫度稱為生物學零度（或稱為生物學下限溫度），低於此值的即為無效溫度，而下限溫度以上的溫度累加值，即為有效積溫。由於大多數植物都在10℃以上才開始生長，故有效積溫常見的為≥10℃積溫。不同植物的地理分布都是對應於一定的熱量帶的。當我們由北向南旅行時，沿途可以看到大興安嶺的興安落葉鬆和白樺，長白山的紅鬆，泰山的油鬆，黃山的黃山鬆，江南的香樟，福州的榕樹，廣州的木棉和海南島的椰子等等能反映出各個氣候帶特色的種種植物。
然而，由於積溫隻是日平均氣溫的累加值，隻要達到某一限度（如＞0℃、＞5℃或≥10℃等）的溫度均可統計進去，而日平均值和累加值又都掩蓋了氣溫高低變化的情況，如一些植物在花期需要較高的溫度，以及植物對極端低溫的不同忍受力，這些在積溫中都得不到反應。例如，新疆吐魯番和四川成都兩地＞0℃積溫分別為5694℃和5697℃，≥10℃積溫為5366℃與5135℃，數值極為相似，但兩地的最冷月氣溫為-9.8℃與52℃，極端低溫則相差更大，生態效應極為懸殊。低溫，尤其是極端最低溫度在一定程度上限製了植物的分布，所以，一些亞熱帶植物可以生長在成都，但卻無法生長在吐魯番。因而，要認識植物的地理分布，不僅要了解積溫，還要知道影響植物生長的溫度變化情況。