中国高等植物及其濒危状况

发表时间:2017-05-02 来源:《保护生物学原理》 作者:覃海宁 赵莉娜

中国疆域辽阔,自然环境多样,植物区系复杂,具有北温带最丰富的植物物种资源。这些资源不仅对国计民生意义重大,也是全球生物多样性的宝藏之一。但是,伴随着20世纪的人口增长和经济高速发展所带来的自然生态系统的快速损失和破碎化,越来越多的植物物种减少,面临灭绝的危险。

中国是全球生物多样性最丰富的国家之一。最新资料显示,中国有34000 余种高等植物,约占全球总数的8%,是北温带国家中物种最丰富的国家。

中国是全世界唯一具有热带、亚热带及寒温带连续完整的各植被类型的地区。植被类型的连续性为中国保存大量物种提供了优越的条件。中国植物区系是全球生物多样性的一个重要部分,其丰富的种类、高比例的特有现象、保存有中生代和第三纪的许多残遗种,以及许多植物区系的种类成分,伴随着中国人类社会悠久的文化历史,形成了世界上少有的丰富的植物学遗产。

历史上的气候变化被看作是中国植物区系发生和进化的一个重要因素。在更新世期间,全球冰川导致北美洲和欧洲北部冰川覆盖区所有植被被清除,但在中国只有一些山地和高原地区被冰川覆盖,其他一些地理条件比较稳定的地方,则成为古老植物的避难所和新种的起源中心(Axelrod et al.1998),特别是华中和华南地区保持了第三纪古热带比较稳定的气候,今天还保存了许多特有种和孑遗植物(俗称“活化石”植物),而北美和欧洲则已经绝灭。我国典型“活化石”常见于裸子植物中,如银杉、冷杉和金钱松(松科)、水杉 (杉科)、红豆杉等。

墨脱冷杉 Abies delavayi var. motuoensisi

银杉 Cathaya argyrophylla

喜马拉雅红豆杉 Taxus wallichiana

中国的被子植物中也有不少发育系统上原始的类群,如木兰科一般被认为是最原始的被子植物,也是地史上分布最广的科之一,在现存的16 246 种中,中国有13 99种,包括最原始的木莲属,最进化的观光木属,以及分布较广种类最多的木兰属和含笑属。

木兰科木莲属大果木莲 Manglletia grandis

(引自《中国高等植物彩色图鉴》)

木兰科含笑属醉香含笑 Michelia macclurei

木兰科观光木 Michelia odora

我国蕨类植物种也有一大批原始的类群,如天星蕨属,该属有15种,我国仅有天星蕨1 种;原始观音座莲属,该属约10种,主要分布于我国云南、海南和台湾,这些植物可能分布较广,从我国到周边国家与地区,但在我国境内个体数量往往稀少,多处于濒危状态。

天星蕨 Christensenia aesculifolia

云南观音座莲 Angiopetris yunnanensis

中国是世界栽培植物的起源中心之一,也是世界作物主要起源中心之一(Ladizinsky,n1998),拥有大量的优良栽培和野生遗传资源。豆类中的大豆起源于中国;薯类作物起源于中国的有山药和芋等;油料作物中白菜型和荠菜型油菜、紫苏和油茶都起源于中国;纤维作物中,苎麻和青叶苎麻是中国起源;蔬菜中的萝卜、白菜、芥菜、莴笋、茄子、丝瓜等一些种或栽培类型起源于中国;谷类作物水稻、粟和荞麦,我国是起源地之一,而黍、稷、裸燕麦、裸大麦及蜡质玉米则是起源于中国(董玉琛,1993)。

中国是世界上野生稻资源最丰富的国家之一,共有3个种,即普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻。这些野生稻含有耐冷、耐旱、抗病等优异基因,在育种、稻作基因分布和起源研究中具有重大价值(汤圣祥等,1999)

稻(米)Oryza sativa

稻品种:旱谷(引自:徐福荣,2016)

此外,中国是野生和栽培果树的主要起源和分布中心,果树种数居世界第一位。原产中国的果树还有猕猴桃、柿,以及包括甜橙在内的多种柑橘类果树及荔枝、龙眼、枇杷、杨梅、杏等。

京梨猕猴桃(引自:Huang H W,2014)

网脉猕猴桃(引自:Huang H W,2014)

龙眼 Dimocarpus longan(引自:杨小波,2015)

中国具有极其丰富的植物多样性和独特的遗传资源,还为世界园艺界引种和培育观赏植物新品种提供重要的源泉。名贵园林植物,如梅花、牡丹和芍药、月季和玫瑰、山茶、菊花、百合、玉兰、杜鹃和珙桐等的原产地都在中国,党参属的物种几乎都可入药,许多还是中国特有。中国不仅原产观赏植物种类繁多,品种优良,而且名花品种、药用品种及其野生近缘种丰富多彩,遗传多样性突出。

 

北京小梅 Prunus mume Beijingxiao’(引自:许联瑛, 2015)

 

清代恽寿平《百花图卷》中的月季(引自:王国良,2015

党参属的物种的果实(引自:Hong D Y,2015)

中国高等植物面临的威胁

虽然中国具有高度丰富的物种多样性,但由于近年来人口的快速增长及经济的高度发展增大了其对于资源及生态环境的需求,构成了强大的压力,森林和草原在过去的几十年间面积快速减少,生态系统面临严重退化局面。

1987 年,中国第一份关于濒危物种的名录《中国珍稀濒危保护植物名录》由环境保护局和中科院植物研究所发布,该名录包含了388种维管植物,每种植物附有保护级别(共三级)和濒危等级,濒危等级有濒危、稀有和渐危三级。之后,傅立国和金鉴明(1991)基于该名录编写了《中国植物红皮书——稀有濒危植物》(第一册),该书对每个种都有专门的性状及保护措施描述。这两本书籍的出版对我国珍稀濒危植物调查研究、保护管理及科普教育产生重要的影响。2004年,汪松和解焱发表《中国物种红色名录第一卷红色名录》对中国4408种种子植物进行了评估,结果如下。

4408 种红色名录收录的物种分布统计,它们主要集中在中国西南地区。仅云南一省就占据近半物种(2295种),四川有1077种。

20 世纪90 年代起,人们认识到要保护物种,特别是濒危物种,必须要了解其濒危过程,弄清物种生存所需要的条件,然后才能采取有效措施(蒋志刚和谢宗强,2009)。IUCN 对全球生物物种濒危状况进行分析后,将导致物种濒危的原因归结为生境丧失与退化、过度采集、外来入侵种、物种内在因素、环境污染和自然灾害等几种类型(Baillienet al.,2004)。

生境丧失、退化和破碎化

生境的丧失和破碎化使植物物种失去赖以生存的栖息地或其正常的生存受到影响,因而是物种受威胁的普遍和主要的原因。不断增长的经济发展速度使得中国对自然资源的需求及由此产生的环境压力不断增大。森林超量砍伐、改变土地性质用作种植经济林和粮食作物、采矿和筑路、城镇建设、草原开垦和过度放牧,以及不合理的围湖造田等人类社会生产活动均使物种生存环境遭到破坏,导致其种群缩小甚至灭绝。

荷叶铁线蕨是被列入《中国植物红皮书》的濒危植物,属三峡库区特有,其分布范围狭窄,只见于重庆东部一些低海拔地区,繁殖力弱、资源量稀少。由于乱开垦土地,包括三峡水库蓄水后淹没低海拔地区,荷叶铁线蕨的生长环境及种质资源受到严重影响。如果不对荷叶铁线蕨加以保护,其将逐渐消失(谢宗强,1993)。

荷叶铁线蕨 Adiantum nelumboides

(引自《中国高等植物彩色图鉴》)

荷叶铁线蕨群落

崖柏是三峡地区另一特有种,属于裸子植物柏科。它1899 年被描述发表时是基于法国植物学家P. G. Farges 1892 年在重庆城口采集的标本。此后100 年,该种植物再没被采集到过。IUCN 曾把崖柏评列为绝灭级(extinctEX),认为人为过度采伐获取其芳香、优质木材是其绝灭的原因。

 

崖柏Thuja sutchuenensis的枝条

近年,公路和铁路等交通基础建设速度加快,其引起的环境问题也日益严重,其中,最突出的是植被破坏和水土流失,以“京九铁路”建设为例,仅河南省信阳市光山县境内0.2km 的路基开挖地段就毁坏了植被30.6 m23(环境保护总局,1999)。又据调查,21 世纪初在修建桂滇边境公路时,不少路段穿过森林完好的偏远地区包括保护区在内,包括树龄100 年以上砚木等珍贵树种也难于幸免。

公路建设的路基挖方破坏了植被

过度开发利用

药用、食用、园艺观赏和工业原料用等经济目的而对野生植物资源进行过度乃至掠夺式采挖也是造成生物多样性受威胁的主要原因。过去20 年为例,几乎所有中国最主要和著名的野生植物资源种类都遭受了同样的过度采挖,导致个体减少,种群下降、分布面积缩小。典型案例有石槲、兜兰、红豆杉、人参、红豆杉、天麻等。

采挖野生石斛资源

2010年,云南丽江老君山的红豆杉被盗伐27棵

外来种入侵和绿色沙漠

随着全球经济一体化趋势的发展,由外来种所导致的生物入侵已成为一个世界性的生态和经济问题,甚至被认为是新千年的3 个最棘手的环境问题之一(其他的2 个问题为全球变化和生境丧失)

外来入侵种是生态系统最大的生物威胁。大部分外来种成功入侵后大爆发,难于控制;对生态系统产生的破坏性不可逆转;形成优势种群,并危及本地物种的生存,严重者导致后者灭绝与消失;对农林牧渔业造成严重的损失;威胁人类的健康。

据统计,我国已知外来的归化植物超过600 种,引起严重或相当大危害的就有90(李振宇和解焱,2002)。其中为全国或区域性的恶性杂草有15 (强胜和曹学章,2001),著名的有薇甘菊、五爪金龙、假臭草、大黍、三叶鬼针草和紫茎泽兰、凤眼蓝等。

野外成害状的薇甘菊 Mikania micrantha

(引自:万方浩等,2012)

紫茎泽兰Eupatorium adenophora群落占据了道路两旁的几乎所有位置

(引自:万方浩等,2012)

自然界中成害状的三叶鬼针草(引自:万方浩等,2012)

另外,长期以来,人们面对严重的生态退化,植树造林似乎已经成为一项良策。然而,“人工植被”带来的树种单一,林下缺乏灌木层和地被植物而导致生物多样性降低的“绿色沙漠”副作用已经引起人们的担忧(解焱,2002)。

西双版纳基诺山至勐养的山区里正在开垦的橡胶园,留下的一点点森林可以让人想象原来的模样

 

西双版纳小黑江被开垦的原始森林种植上橡胶林,形成了成片的“绿色沙漠

物种的内在因素

物种特化和遗传衰竭往往是导致濒危甚至灭绝的内在原因。某些种类野生植物在长期进化过程中,适应了某种特定栖息环境,一旦环境改变即难以适应,甚至消亡。

独花兰是我国特有的兰科单种属植物。它分布范围较广,在江苏、浙江、安徽、湖南、湖北、陕西和四川都有分布,但群体规模不大,分布零星稀疏,个体数量较少,属于濒危物种,被列为国家II级重点保护野生植物。研究发现独花兰对生境条件要求较高,对环境适应性较差,自然结实率较低,这是其濒危的原因之一。

独花兰Changnienia amoena,在青藏高原及其周边地区的适宜生境中存活

野生紫斑牡丹是所有野生牡丹中受威胁程度最高的种类,已被列为国家级重点保护植物。紫斑牡丹的种子特性是其野生居群不断减少的重要原因。主要表现在:种子萌发生根率很低、萌发出苗困难、萌发时间长、种子衰老快、寿命短,在自然界条件下,若未遇到合适的温度、湿度条件,不能较快进入萌发状态,就会死亡。

与野生紫斑牡丹相近的滇牡丹 Paeonia delavayi

环境污染和气候变化

城乡环境污染也可能是物种致危的原因之一,虽然这方面的工作和直接证据不多。工农业及生活污水大量排放至江河水域、大气污染物特别是酸雨的沉降、重金属及长期滞留的农药残毒富集于环境,都能使一些水陆生物及生态系统类型因生境恶化而濒危。在野生植物集中分布的乡村和郊野,乡镇企业排污、生活垃圾及农药、化肥和农用薄膜的过量和不合理使用造成农村生态环境污染严重,导致动植物种类减少、灭绝,生物多样性下降。

 

湖南桃源铝污染事件给当地植物生存带来的影响

气候变化对植物物种分布及居群的影响是近年来讨论的热门话题。Jarvis (2008)认为,受到气候变化的影响,到2055 年,落花生、马铃薯、豇豆三类栽培植物的16%22%CWR(栽培植物野生近缘种)类群将灭绝。

 

气候变化驱使植物向更高海拔迁移扩张

中国高等植物红色名录

国在20 世纪80 年代起就编制植物濒危及红色名录,包括《中国珍稀濒危保护植物名录(第一册)》(1987)、《中国植物红皮书(第一册)》(1992)、《中国物种红色名录(第一卷)》(2004)。这些出版物对于我国植物多样性保护工作的开展起到了重要的推动作用。但是,随着时间推进和植物生存条件的改变,上述名录已难以满足当前我国生物多样性保护和可持续利用需求。

当前对国内生物多样性保护、环境监测和植物资源可持续利来说,极其需要制定一份新的珍稀濒危植物名录,使其能够及时反映我国植物资源流失情况,而且覆盖全部种类和使用国际通用评估标准。

主要由中国科学院植物研究所承担的《中国高等植物红色名录》历经4年(20082012),在全国众多专家参与下,使用国际上通用的IUCN(世界自然保护联盟)濒危物种红色名录方法完成了对全部野生高等植物的绝灭风险评估。评估排除了非中国原产的外来植物、栽培植物,以及原产中国的杂草、有毒植物和分类上存疑的种类,实际评估了 34 450 种(包括种下等级)中国野生高等植物,包括苔藓植物、蕨类植物和种子植物三大类,后者又区分为裸子植物和被子植物。评估的统计结果如下。

2013年92日,《中国生物多样性红色名录》(高等植物卷)评估报告,由环境保护部和中国科学院联合正式发布(环境保护部和中国科学院,2013)。该评估结果为我国生物多样性保护提供基础数据及依据。红色名录是个动态的评估工具,需要定期更新和修订,以及时反应物种濒危状况和保护状况;利用红色名录宣传物种保护的紧迫性,决定优先保护的目标等,这些都是红色名录的作用和价值。

2015年“中国生物多样性红色名录”发布现场


(本文由马俊摘编自蒋志刚、马克平主编的《保护生物学原理》一书第五章;第五章撰写人为:覃海宁、赵莉娜)