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论极小种群野生植物的研究及科学保护_孙卫邦 (1)

生物多样性 2015, 23 (3): 426–429 doi: 10.17520/biods.2015026

Biodiversity Science http: //http://www.wendangku.net/doc/28f2e1c5ba1aa8114431d9f4.html

—————————————————— 收稿日期: 2015-01-28; 接受日期: 2015-04-01 基金项目: NSFC-云南联合基金(U1302262)

* 通讯作者Author for correspondence. E-mail: wbsun@http://www.wendangku.net/doc/28f2e1c5ba1aa8114431d9f4.html

论极小种群野生植物的研究及科学保护

孙卫邦* 韩春艳

(中国科学院昆明植物研究所昆明植物园, 昆明 650201)

Researches and conservation for plant species with extremely small populations (PSESP)

Weibang Sun *, Chunyan Han

Kunming Botanical Garden, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201

近年来, 中国在生物多样性保护方面取得了一系列成就, 但由于人类对自然资源的不断索取和全球变化, 一些野生植物仍面临灭绝的风险。目前, 仅有1999年国务院批准的《国家重点保护野生植物名录(第一批)》所列种类受到法律的保护。早在20世纪80年代, 我国就引入国际自然保护联盟(IUCN)红色名录的评估体系开展了受威胁物种的评估工作, 先后出版了《中国植物红皮书: 稀有濒危植物》(第一册) (傅立国, 1991)和《中国物种红色名录》(汪松和解焱, 2004), 分别对中国的388种和4,408种植物进行了评估。最近, 中华人民共和国环境保护部和中国科学院又联合发布了《中国生物多样性红色名录: 高等植物卷》评估报告。该报告采用IUCN 物种红色名录等级和标准(2001年3.1版)对34,450种高等植物进行了评估, 结果显示有3,767种(约11%)受到不同程度的威胁。尽管当前对受威胁物种等级的划分多参考IUCN 的标准, 按照物种种群分布、野外生境和威胁因素等方面的信息来评估推测, 但世界各国如何确定符合本国国情并满足政府决策需求的、急需优先开展系统研究与采取保护行动的类群, 无疑还是一个巨大的挑战。

云南省是中国植物资源最丰富的省份, 同时也是野生植物受威胁最严重的区域。由于独特的生境(栖息地), 加之人为干扰和地理环境破坏以及气候变化等原因, 野生植物分布呈现出种类多、数量少、

分布狭窄的特点(郑进烜等, 2013)。

在长期对云南野生植物资源调查、保护与研究的基础上, 基于对国家濒临灭绝的野生植物资源进行抢救性保护的需要, 云南省率先在国内提出了需要优先保护的极小种群野生植物(plant species with extremely small populations, PSESP)的概念(Ma et al ., 2013)。极小种群野生植物是在特殊地区的特定环境下长期形成的, 由于种群数量急剧下降, 已经低于稳定存活界限的最小生存种群, 难以维系其正常繁衍而濒临灭绝的种类(Ma et al ., 2013)。理论上讲, 对于濒临灭绝的极小种群野生植物而言, 只有在对其形成过程、高风险灭绝机制进行系统研究的基础上, 才能有针对性地采取科学有效的拯救保护措施。然而, 系统研究的过程中, 濒临高度灭绝风险的极小种群野生植物极易因某个事件的发生而永久地消失。因此, 在开展系统研究的同时, 更应采取抢救性保护措施(包括就地建立保护小区(点)、人工繁育进行迁地保护、开展近地保护与回归自然等)。抢救性保护与系统性研究并重, 是科学拯救保护极小种群野生植物的重要途径。

1 极小种群野生植物及列入国家优先拯救

保护的种类

极小种群野生植物的主要特征之一是种群退化和数量持续减少, 种群大小低于稳定存活界限的

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最小生存种群(minimum viable population, MVP, 指某一物种具有99%概率存活1,000年的最小种群数量) (Emilia & Arnaud, 2012), 随时濒临灭绝(Ma et al., 2013; 孙卫邦, 2013)。稳定存活界限是指某一物种在一个特定的时间内能稳定健康地生存所需的最小有效种群大小(个体数量), 这是一个种群数量的阈值, 低于这个阈值, 种群会逐渐趋向灭绝(孙卫邦, 2013)。需要进一步指出的是, 极小种群野生植物不包括自然稀有种, 外界干扰(如人为对目标物种过度采集及对生境的破坏)是判断某个物种是否列入极小种群野生植物的必要条件。

依据全国重点保护野生植物调查和相关专项调查结果, 《全国极小种群野生植物保护工程规划》(2010–2015)提出了优先保护的极小种群野生植物共120种, 其中野外株数在10株以下的有9种, 10–99株的有30种, 100–999株的有47种; 而54种只有1个分布点, 22种仅存2个分布点(孙卫邦, 2013)。此外, 云南省人民政府于2010年批复的《云南省极小种群野生物种拯救保护规划纲要(2010–2020年)和紧急行动计划(2010–2015)》中, 提出了62种亟待优先拯救保护的种类, 其中20种需要在2015年前采取紧急行动。作为物种受威胁较严重的云南省, 至2015年需要优先开展拯救保护的极小种群野生植物达49种, 其中38种列入国家的保护工程规划。

自2005年极小种群野生植物概念提出, 经过不断的研究、发展完善和保护实践, 这一需要优先采取保护行动的保护生物学概念及在我国的保护行动计划已引起国际保护生物学领域的广泛关注(Ren et al., 2012; Ma et al., 2013)。

2极小种群野生植物的研究与保护现状

近年来, 云南省针对性地对一些典型的极小种群野生植物开展了系统的野外调查, 查清了巧家五针松(Pinus squamata)、华盖木(Manglietiastrum sinicum)、云南蓝果树(Nyssa yunnanensis)、毛枝五针松(Pinus wangii)、毛果木莲(Manglietia ventii)、漾濞槭(Acer yangbiense)、西畴青冈(Cyclobalanopsis sichourensis)、大树杜鹃(Rhododendron protistum var. giganteum)等种类的分布现状、种群数量和野外受威胁状况。此外, 广西、贵州、海南、黑龙江、湖南、浙江等省(自治区)也开展了极小种群野生植物的调查工作。如黎德丘和彭定人(2009)调查确认广西有极小种群野生植物32种; 许洋瑜等(2014)调查发现海南霸王岭有17种。

事实上, 目前针对极小种群野生植物开展的系统性深入研究并不多。已开展一定程度研究的物种主要有: 馨香木兰(Magnolia odoratissima)、云南蓝果树、滇桐(Craigia yunnanensis)、弥勒苣苔(Paraisometrum mileense)、攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis) (孙卫邦, 2013), 以及猪血木(Euryodendron excelsum) (王跃华等, 2002)、漾濞槭(Sun & Yin, 2009; Zhao et al., 2011; Yang et al., 2015)、华盖木(Zheng & Sun, 2009; Wang et al., 2015)、水杉(Metasequoia glyptostroboides) (李晓东等, 2003; 辛霞等, 2004)、普陀鹅耳枥(Carpinus putoensis) (李修鹏等, 2010; 张晓华等, 2011)等。

在就地保护(in situ conservation)方面, 云南省针对一些极小种群野生植物或其部分种群或单株分布于保护区有效保护区域外的现状, 在加强现有158处各类自然保护区的管理的同时, 提出《云南省极小种群野生植物保护小区(点)建设试点方案》, 已得到国家林业局的批复并进行了实施。目前, 已重点针对云南蓝果树、西畴青冈、华盖木、滇藏榄(Diploknema yunnanensis)、弥勒苣苔、漾濞槭等物种建设了10余个保护小区(点)。在迁地保护(ex situ conservation)方面, 云南省充分依托已建立的10个植物园和树木园, 积极推进极小种群野生植物的人工繁育与栽培保护工作, 仅昆明植物园就迁地保护了极小种群野生植物50余种(孙卫邦, 2013)。近地保护(near situ conservation)是针对一些极小种群野生植物对生境有高度依赖性而提出的一种保护措施(孙卫邦, 2013; 许再富和郭辉军, 2014), 云南省先后试点建立了云南蓝果树、巧家五针松、保山茜(Fosbergia shweliensis)等物种的近地保护园(基地)10个。此外, 云南省还建立了“极小种群野生植物回归自然试验示范研究基地”, 开展了华盖木、毛果木莲、西畴青冈、漾濞槭等植物的回归自然工作, 并建立了完整的科学管护、动态监测和数据采集规范, 为我国极小种群野生植物的回归自然工作提供了范例(孙卫邦, 2013; Yang et al., 2015; Wang et al., 2015)。

3开展极小种群野生植物科学保护的思考

3.1系统开展种群现状调查

目前, 列入国家或地方开展拯救保护的极小种

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群野生植物的名录, 是基于已有资料和专家掌握的信息而提出的。事实上, 多数种类的种群现状并不十分清楚。如华盖木以前仅知1个分布点, 数量不超过10株, 目前的系统调查发现共4个分布点, 数量达到52株, 且多数分布于保护区有效保护范围外(Wang et al., 2015); 再如毛果木莲, 以前仅记载在滇南的1个县有分布, 但孙卫邦和刀志灵等近期的调查显示, 其在3个县有分布, 种群数量共450余株(成年植株为210余株), 一株高达30余米的古树就分布于一个村庄里也未被认识, 75%的个体分布于保护区外。因此, 系统开展国家或地方政府优先保护极小种群野生植物的种群现状调查, 是深入研究和制定有效保护措施的基础和前提。

3.2建立功能完善的、针对性强的保护小区(点)体系

建立新的自然保护区来保护零星或片断化分布的极小种群野生植物是不现实的。因此, 在对特定目标物种进行系统调查的基础上, 针对现有保护区外零星斑块状分布的极小种群野生植物种群或单株, 在充分研究国家、地方有关的政策法规和当地的社会历史文化背景的前提下, 建议建立功能完善的保护小区(点)体系, 保护好现有的种群或个体及其生境(Sun et al., 2006; 孙卫邦, 2013; 郑进烜等, 2013)。建立的保护小区(点), 要考虑其与社区的协调发展、社区或农户参与共管、权属主体和责任明确等因素, 并融入知识传播与环境教育的内容。当前, 建立国家或地方的“极小种群野生植物保护小区(点)体系建设规范”, 必要而迫切。

3.3加强繁殖生物学特性和人工繁殖关键技术研究

包括极小种群野生植物在内的受威胁物种, 是在长期演化过程中内在因素和外在因素综合作用的结果, 而物种自身的生殖繁育力的衰退、生活力的下降等是导致其走向濒临灭绝的内在原因(郑光华, 2004)。因此, 应优先以建立的保护小区(点)为研究平台, 在系统开展目标物种繁殖生物学特性研究的基础上, 解决人工促进其结实的方法和措施。在获得种子的基础上, 研究种子萌发与壮苗培育的配套技术; 对不能成功获得种子的极小种群野生植物, 研究有效的营养繁殖方法(扦插、嫁接、组织培养等)和关键技术, 为人工繁育苗木开展迁地保护、近地保护和回归自然提供技术支撑。3.4遗传多样性水平和遗传结构的比较研究

物种保护的核心是要尽可能地保护其遗传变异水平(遗传多样性与遗传结构), 也就是要保护物种的遗传完整性。极小种群野生植物是在外在干扰下形成的, 有的种类其野外数量极少, 但其遗传多样性水平并不低, 如目前野外仅发现5株的漾濞槭(Yang et al., 2015)。此外, 由于极小种群野生植物的种群数量极少, 对环境变化反应更为敏感, 遗传多样性更易丧失, 通过尽可能多地保护目标种类的遗传变异水平(95%以上)显得更为重要(孙卫邦, 2013)。比较研究目标物种野生及人工繁育种群的遗传多样性水平、遗传结构和基因流动态等, 不但能为野生群体的人工恢复技术的制定提供依据, 还可为迁地保护、近地保护和回归自然的科学取样策略的制定(如需要从人工繁育群体中, 至少取多少株才能捕获其遗传多样性水平和特殊的遗传结构)提供重要信息。

3.5有效保护与园林景观相结合的迁地保护模式

迁地保护是把生存和繁衍受到严重威胁的种类的一部分(种子、组织或器官、离体培养物、DNA 遗传物质等)或通过人工繁殖的个体, 迁移到其自然生境以外的条件下, 活体保存这些生物多样性资源的方法, 也就是“在自然生境之外保存植物多样性”(孙卫邦, 2013)。通常意义上的迁地保护主要是指活植物的栽培保存, 其主要场所是各种类型的植物园和树木园。对于植物园和树木园, 不但要在有效的空间(土地)内保存物种, 还要体现特定区域(如专类园)的“科学内涵、艺术外貌和文化底蕴”。无疑, 在建立极小种群野生植物迁地保护的种群时, 需要重点考虑如何实现有效的迁地保护(根据遗传多样性研究得出的最少需要栽培的苗木数量)与园林景观相融合的保护模式(孙卫邦, 2013)。也就要求: 在对比分析、研究人工繁殖苗木与野外现有种群的遗传多样性水平、遗传结构的基础上, 确定目标物种进行迁地保护的取样策略和样本大小(植株数量), 在有限的区域内构建迁地保育的景观群落(科学搭配观赏特性高的其他植物), 并进行科学管护、动态监测与数据采集, 将“保护”与“景观”有机地结合起来(孙卫邦, 2013)。

对植物最广泛的应用就是对其最有效的保护(孙卫邦, 2003)。对于一些观赏价值极高的极小种群野生植物, 可以研究其在城市建设中的园林应用范

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围与配置模式, 作为迁地保护的另一种形式进行推广应用。这不但可以美化人居环境, 更重要的是可在保护物种资源的同时, 唤起大众的保护意识。

3.6人工管护下的近地保护

近地保护强调“人工管护”, 具有保护、科研观察和科普展示的功能, 是介于回归自然和迁地保护之间的一种特殊的保护形式(许再富和郭辉军, 2014)。V olis和Blecher在2010年就提出过类似的概念, 他们称之为类就地保护(Quasi in situ)(V olis & Blecher, 2010)。此外, 近地保护也与Maunder等提出的“inter situ conservation” (Plants cultivated in horticulturally managed near-natural condition, such as a managed population within restored seminatural vegetation) (Guerrant et al., 2004)极为相似。近地保护是对分布区极为狭窄、生境极为特殊、分布点极少的极小种群野生植物, 通过人工繁殖并构建苗木数量和种群结构, 在其分布区周围选择气候相似、生境相似、群落相似的自然或半自然地段进行定植管护, 并逐步形成稳定的种群(孙卫邦, 2013; 许再富和郭辉军, 2014)。近地保护是一种还需要进一步研究、探索实践和不断完善的极小种群野生植物保护新模式。

3.7回归自然与种群重建

回归自然(包括增强性回归reinforcement)是拯救保护极小种群野生植物的重要措施。尽管国际自然保护联盟物种生存委员会(IUCN/SSC)于2013年制定了Guidelines for Reintroductions and Other Conservation Translocations, Version 1.0 (http://www. http://www.wendangku.net/doc/28f2e1c5ba1aa8114431d9f4.html), 我国也开展了一些植物回归自然的探索与实践工作(孙卫邦, 2013; Wang et al., 2015), 但从全球范围来看, 也还处于研究、探索阶段。若按回归成功的最终标准(回归物种形成能自我更新、稳定的、同其所处的植物群落协同发展、并参与生态功能的种群)来看, 还没有一种植物成功地实现真正意义上的回归。因此, 有必要参照IUCN/SSC的规范, 制定针对极小种群野生植物回归自然的技术规范, 进一步指导我国极小种群野生植物回归自然与种群重建的研究、探索和实践。

4 展望

对极小种群野生植物的拯救保护, 不但要使物种及其基因资源得到有效保存, 还要使其在野生种群得到恢复的基础上, 与其所处的生态系统协同发展。不言而喻, 这是一项科学性强、技术性和专业性要求极高、投入大和周期长的系统工程。未来的工作中, 需要更加注重对极小种群野生植物的系统性研究, 在此基础上不断探索、创新保护方法和保护模式。在各级政府部门的高度重视和大力推动、科研与保护工作者的坚持不懈和全社会的共同努力下, 中国的极小种群野生植物的拯救保护工作将会在实现《全球植物保护战略(2011–2020年)》中树立国际典范, 成为具有中国特色的保护行动(孙卫邦, 2013)。

文中引用的参考文献见附录1 (http://www.biodi- http://www.wendangku.net/doc/28f2e1c5ba1aa8114431d9f4.html/fileup/PDF/w2015-026-1.pdf)。

(责任编委: 龙春林责任编辑: 闫文杰)