冰缘带植物多样性研究

作者: 徐波

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2023-01-20 17:00:18

本文介绍了西南林业大学徐波教授对冰缘带植物多样性的研究,包括研究历史、野外调查经历、冰缘带植物的特点和适应机制,以及对未来研究的展望和保护建议。

大家好,我是西南林业大学的徐波。我从事冰缘带植物多样性研究,每年都会到藏区进行1-3个月的植物学野外调查。上个月我刚刚从西藏回来,在西藏调查的时候,我每天穿的是一身羽绒服。这次是我第一次来广州,我发现这里的人和天气都非常“热情”。我来的时候查了一下,广州的海拔大概30米左右。大家肯定知道地球上最高的点是哪里?没错,就是喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰。那大家可以猜一下,开花植物分布的最高极限是多少?

登山家告诉我们,目前开花植物分布的极限是海拔6400米,在珠峰的北坡。这是一个普通人是难以到达的生境,是一个隐秘的花园,也就是我们所说的冰缘带。

冰缘带植物多样性的研究历史,最早可追溯到1938年。吴征镒先生最早关注了这一特殊的生境。1981年,中科院植物研究所李渤生研究员,第一次用冰缘带来描述这一特殊的植被类型。1986年,我的导师孙航研究员开始研究冰缘带。

研究表明冰缘带植物非常特殊,需要密切关注。2006年,我非常幸运遇到了我的导师。当我第一次用了两天时间,从金沙江干热河谷爬上哈巴雪山冰缘带的时候,我完全被这一隐秘的冰缘带世界征服,从此坚定了从事冰缘带植物多样性研究的决心。

在过去10多年,我开展了大量的野外调查。这是我们去西藏总会路过的一个山口——东达拉山,它是318国道上第一个5000米的垭口,现在已经成为一个“网红打卡地”。

我们路过这个地方,往往也会习惯性的合影,因为这里对于很多人来讲是人生的“新高度”。在过去很多年里,我身边的学生换了一批又一批,但我从没有忘了自己的初心,一直在坚持高山冰缘带植物多样性的研究。2014年,在导师还有研究团队的帮助下,我们完成了横断山区冰缘带植物多样性的研究,出版了《横断山高山冰缘带种子植物》,表明这个区域的植物多样性是非常丰富的。当然,我没有停下来,仍然在路上继续探索。

这是今年我出野外的情况,身边的人又换了一批。

如何开展这样的工作呢?我们会借助大量的文献还有标本,这些是站在前人的基础上。当然,因为冰缘带的研究充满了很多未知,还有很多空白和不足,所以我们更多的是依赖大量的野外调查,进行标本采集、种子采集以及分子材料采集,还有野外的观察、记录。这些都非常关键,甚至很多是第一手的科学资料。在野外调查的时候,能欣赏祖国的大好河山,去到6000-8000米的雪山。

在野外也难免会遇到一些意外情况。塌方、泥石流都是常见的,有时甚至会遭遇雪崩。有些学生因第一次到高海拔地区,不适应环境,可能会出现高反现象,甚至昏厥这种情况我们都遇到过。有时学生因体力不支,爬山的时候走丢了,这种情况也经常遇到。我甚至遇到过狼群。很多人问我“你害怕吗?”坦白讲我当时真的不害怕,我甚至没有正眼看它们一下,而是继续工作。为什么?因为我也饿了一天了。

经过我们的研究,冰缘带植被展现出以下特点:首先冰缘带的植被是非常稀疏的,种群很小,群落结构非常简单。上面这是云南德钦县白马雪山的冰缘带,海拔大概4600米,植被非常稀疏。但植被稀疏并不意味着没有植物。我们走近了看,在一些岩石缝隙间,一些植物长得比较矮小。

在青藏高原东南部的横断山地区,经过我们的研究有942种种子植物。这个数量可能并不大,但却是世界其他高山地区植物总数的3-6倍。可见中国青藏高原,尤其是横断山区的物种多样性是非常丰富的。

冰缘带海拔高,生境比较残酷,为了适应当地的环境,经过长期的演化,很多植物的花型变得非常奇特,花色变得非常艳丽,自然就产生了很多丰富的、有价值的花卉资源。它为什么长得那么奇特,花色为什么艳丽?

大概有两方面原因,一方面就是因为海拔高,紫外线很强烈。紫外线对植物会造成一定的损伤,植物体内会产生丰富的花青素,降低紫外线对植物的损害。另一方面,海拔高缺少传粉昆虫,花型奇特和花色艳丽可以吸引为数不多的昆虫,为其繁殖提供便利。

在残酷的冰缘带环境下,我们的科研工作者到山上开展工作,一般会全副武装,要保温、要防雨、要防晒。那植物怎么办呢?植物也会产生一些特殊的适应构造来武装自己:有些植物演化成垫状;有些演化成绵毛状;有一些有温室结构;还有一些植物变得很“低调”,叫隐蔽色植物;也有一些植物学会了“谦虚”,叫做垂头植物。

青藏高原面积非常大,冰缘带的研究仍然存在着很多的空白地区。

这里的三张照片是我在珠峰东坡进行调查时候留下的影像资料,这是一个无人区。一谈到珠峰,大家心中都有一个典型的形象,就是一个巨大的锥体,其实看到这个形象的位置在珠峰的北坡。珠峰东坡是一个历史上中国学者没有做过任何调查的区域,但是在100年前,英国的调查队在这个区域进行调查,有过一些重大的发现。

所以我就决定到这个地方进行调查,2017年的时候我第一次去,2018年的时候又去了一次,当然是不同的月份,2022年的时候我又去了一次。那么,我去这么多次有什么发现呢?我发现了一个定日雪兔子。这个物种2002年的时候在尼泊尔珠峰的南坡第一次被命名。当时很多人说中国应该有这个物种,但是没有任何的标本记录。左上是在2017年,我们团队采集了第一份标本,证明这个物种中国确实有,当时我内心是非常激动的。

右上那张图片是我今年拍摄的。下面是我跟它的一个合影。

对于空白地区还有一些新的发现,我们发现了大约10多个新物种,在此之前中国是没有记录的,有些甚至是科学界都没有任何描述的。比如上面的马先蒿属植物、风铃草属植物。

从研究意义来讲,因为海拔高难以到达,冰缘带还有很多的未知。因为环境很残酷,很多植物一生只开一次花,结一次果,像图中展示的绿绒蒿。为什么会这样?还有很多奥秘等待我们进一步去研究。

同时这个区域是受低温控制的冷界,全球变化势必会对冰缘带的植物造成影响。那么,这些植物如何响应气候的变化?植物多样性研究为冰缘带的植物保护,还有花卉资源、药用资源等开发利用,提供了本底资料,同时我们的研究也可以为其他学科提供参考资料,可以用于研究植物的生态适应、繁育机制等等。当然植物的特异性基因还是潜在的遗传资源。

那么,这么重要的、这么特殊的冰缘带,我们应该如何保护它?首先我们要了解它,唯有了解才会关心,唯有关心才会行动,唯有行动生命才有希望。如果说吴征镒先生是冰缘带这个命题的命题人,我的导师是一个开题人,那么我希望我通过自己的努力,成为一个满意的、合格的答题人。为公众打开一扇窗,推开一扇门,让公众了解这个隐秘的花园。希望大家可以通过我们的研究,更多关注高原植物,保护生命绿洲。谢谢大家!

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