中国珍稀濒危植物保护研究现状与进展_吴小巧

第28卷第2期南京林业大学学报(自然科学版)Vol.28,No.2　中国珍稀濒危植物保护研究现状与进展

吴小巧,黄宝龙,丁雨龙

(南京林业大学森林资源与环境学院,江苏　南京　210037)

摘　要:珍稀濒危植物是我国生物多样性重要的组成部分。笔者对近年来我国在珍稀濒危植物保护与研究领

域的主要进展进行了综述,从保护地建设、评价指标体系、濒危机制、法律法规及信息系统5个方面介绍了保

护与研究的现状;提出了进一步完善珍稀濒危植物保护的政策保障体系,运用先进技术深入探索珍稀濒危植

物濒危原因,广泛开展植物多样性保护的国际合作,加强对植物多样性保护的宣传教育等。

关键词:珍稀濒危植物;研究进展;中国中图分类号:文献标识码:文章编号:S718　　　　A　　　　1000-2006(2004)02-0072-05

TheAdvanceontheStudyofProtectionofRareand

EndangeredPlantsinChina

WUXiao-qiao,HUANGBao-long,DINGYu-long

(CollegeofForestResourcesandEnvironmentNanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)

Abstract:Therareandendangeredplantsareoneofthemostimportantpartsofbiodiversityin

China.Thisarticlereviewsthemainadvancesofthestudyandprotectionontherareandendan-

geredplantsinChina.Thepresentsituationofthestudyandprotectionfromprotectorate,evalua-

tionsystem,imminentdangermechanism,lawandregulation,informationsystemwereintro-

duced.Thispaperalsoputsforwardthewaytoperfectthesystemofpolicyguarantee,exploresim-

minentdangercausewithapplyingadvancedtechnologytodevelopwidespreadinternationalcoop-

eration,tostrengthenthepopularizationandeducationoftheprotectionoftherareandendangered

plants.

Keywords:Therareandendangeredplants;Researchadvance;China

在过去的2亿年中,平均每100万年就有90万种动物灭绝,其灭绝的“背景速率”(backgroundrate)

[1,2]是每世纪约90种,其中高等植物大约为4种。在历史上,往往由于重大地质历史事件或环境急剧

变化而出现“集体灭绝”(massextinction)的生物灭绝方式;而在近代,人类对自然资源无节制的滥用,由此而造成了全球生态环境的急剧变化,使生物多样性(biodiversity)面临着自身进化和人类严重干扰的双重威胁。为了履行中国政府对国际社会的承诺,我国已经颁布了许多保护生物多样性和珍稀濒危植物相关的法律、法规。国家科技部、国家自然科学基金以及各级地方政府和相关部门也筹集了大量的经费,用于开展生物多样性和珍稀濒危植物的保护和研究,并取得了一些重要成果。

1　珍稀濒危植物保护地研究

1.1　迁地保护

植物迁地保护是指把植物的个体、器官、组织等部分移到它们的自然生境之外进行保护,它已经成为全球生物多样性保护行动计划的一个重要组成部分。为了避免珍稀濒危植物在现有脆弱的生态系统中受到灭顶之灾,将它们迁移到一个更加安全、更加有利于其生长繁育的场所进行栽培、繁育和开展相关研究,是人类抢救珍稀濒危植物的重要措施之一。

收稿日期:2003-02-19　　　　修回日期:2004-02-15

作者简介:吴小巧(1964-),女,江苏南京人,江苏省林业局高级工程师,南京林业大学森林资源与环境学院博士生。

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1.1.1　植物园(树木园)建设及其引种栽培

植物园以收集、保存多样性的植物为基本特征。目前,我国已建立了140多个植物园(树木园),占地约24000hm,担负着中国稀有、濒危植物迁地保护及研究的任务。植物园中收集、栽培了约23000余种的中国区系植物,占全国种类的65%,其中属于中国野生分布的13000种;国家第一批保护的389种稀有、濒危植物中已有332种被迁地保护,占总数的85.3%,分布在48个植物园中。

1.1.2　珍稀濒危植物种子保存或植物器官、组织的离体保存

种子是植物繁衍后代的主要器官。在人工控制的条件下保存种子,可以延缓种子的衰老过程,从而大大延长种子的寿命。这样,不仅可以避免珍稀植物在遇到不可抗拒的自然灾害时整个物种灭绝的悲剧,也可以避免在自然条件下发生遗传变异而导致珍稀物种的基因流失。

离体保存及其研究始于20世纪70年代,主要是以组织培养的方式来贮藏种质。由于在种质材料的转移和保存过程中需要大量的人工操作,且由同一组织培养出来的后代普遍存在着无性差异,而这些差异随培养时间的增长而增加。因此,离体保存只能作为短期或中期贮藏种质的方法。目前正在深入研究的超低温保存法,也许能作为长期贮藏种质的离体保存方法之一。

1996年,中科院在西双版纳热带植物园内建立了稀有濒危特有植物种质库,库藏面积144m,种质材料总容量约150000份。贮藏库由3个种子库(-20℃,4℃和15℃)、1个微繁保藏库(15℃)以及进行超低温保存实验研究的液氮生产器和相应的超低温贮藏设备组成。建有主要研究植物生理学、细胞生物学、分子生物学等学科的实验设施,主要进行热带植物种质贮藏生理和植物抗逆生理及有关水分生理、激素和酶学、DNA操作以及有关植物组织培养等的研究。

1.2　就地保护

就地保护是以各种类型自然保护区(包括风景名胜区、森林公园)的方式,将有价值的自然生态系统和野生生物生境,或将植物多样性丰富、具有珍稀濒危植物分布的区域保护起来。我国目前属于自然保护和生物多样性保护的主要区域有3种类型:自然保护区,森林公园,风景名胜区。

1.2.1　自然保护区

截止1999年底,我国已建立各种类型和不同级别的自然保护区1146个(不包括香港、澳门特别行政区和台湾省),面积达8450.9hm,约占国土总面积的8.8%。自然保护区的建立,使我国85%的陆地生态系统类型、85%的野生动物种群和国家重点保护的300余种珍稀濒危野生动物、60%的高等植物和130多种珍贵树木的主要分布得到了较好保护。

我国于1956年在广东省肇庆市建立以保护亚热带季雨林为主的第一个自然保护区———鼎湖山自然保护区。从此,我国自然保护区从无到有,由小到大,逐步形成了类型比较齐全、布局比较合理、功能比较健全的全国自然保护区网络。纵观我国自然保护区的发展历史,大体上可划分为创建阶段(1956～1965年)、停滞和缓慢发展阶段(1966～1978年)、快速发展阶段(1979～1999年)和跨越式发展阶段(2000～2003年)4个不同时期。

1.2.2　森林公园

森林公园是我国自然保护事业的新生力量,它是以大面积森林资源为基础的一个森林地域。森林公园以森林资源为依托,具有一定规模和质量的自然景观与人文景观,是供人们进行游憩、健身或进行科学研究、文化教育等活动的场所。公园区域内繁多的植物种类、生物多样性、较高的森林覆盖率,构成了一个较为完整而又相对稳定的森林生态系统;栖息着各种动植物和微生物,维护着一个地区的生态平衡。如陕西太白山国家森林公园的建立,保护了区域内1850多种高等植物及大量蕨类、苔藓植物和微生物,其中珍稀濒危植物26种。自1982年我国第一个森林公园———湖南省张家界国家森林公园建立以来至2000年底,全国共建立各级森林公园1078个,保护森林资源面积达600万hm2。

1.2.3　风景名胜区

最新统计结果显示,中国发展风景名胜事业20多年来,已经建立风景名胜区677个,面积960万hm2,其中国家重点风景名胜区177个。在这些风景名胜区中,有22处被列入世界生物保护圈,29处被列入世界遗产名录,其中7个被联合国教科文组织列为世界自然遗产或自然与文化双重遗产。在这些风景名胜区范围内,也包含了一些自然保护区,如九寨沟(九寨沟风景名胜区),武夷山(武夷山风222

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景名胜区)等,它们也是珍稀濒危植物就地保护的重要组成部分。

2　珍稀濒危植物评价体系

2.1　珍稀濒危植物的分级

珍稀濒危植物是人们依据植物稀有、受危的程度而进行的分类。在早期,人们对珍稀濒危植物受威胁的评价分析都是以概念性的、定义性的描述为依据,没有用数量指标进行分析评价,如IUCN将受胁植物分为濒危、渐危、稀有3个等级;我国保护植物类型的标准依据国际通用标准,结合我国保护植物受危程度的具体情况划分了4个类型:灭绝种、濒危种、渐危种、稀有种。

另外,根据它们所具价值的不同,又确定了3个保护级别,即:(1)国家一级重点保护植物,是指具有极为重要的科研、经济和文化价值的种类。如银杏(Ginkgobiloba)、珙桐(Davidiainvolucrata)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)等;(2)国家二级重点保护植物,是指在科研或经济上有重要意义的种类。如鹅掌楸(Liriodendronchinense)、金钱松(Pseuddolarixamabilis)、台湾杉(Taiwaniacryptomerioides)等;(3)国家三级重点保护植物,是指在科研或经济上有一定意义的种类。

2.2　珍稀濒危植物的定量评价指标体系

植物稀有和受威胁的程度是评价它们被优先保护次序的基础。定量地评价、划分珍稀濒危植物的优先保护序列,可使珍稀濒危植物的保护级别用数量评价分级的方法进行确定。毛夏等率先尝试选择植物种群结构、国内分布频度、现存多度、分布方式、物种消失率、种型情况、特有情况、古老残遗情况、利用价值、就地保护状况和迁地保护状况等11个基本指标作为我国珍稀濒危植物的评价指标,并根据这11个基本指标相关程度组合成4个组合指标,即濒危系数、遗传损失系数、价格系数和保护系数[5]。李先琨以植物分布区类型、区域内分布状况、生物群落确限度、生境适宜性、可接近度、植物种群结构等6个方面作为评价指标,建立定量评价指标体系,并对广西124种国家级珍稀濒危植物进行优先保护序列的定量评价[6]。

笔者认为,以定量为主、定性为辅的评价方式弥补了以往对受胁植物评价中数量化指标不足的差距,同时也减少了人为主观因素的影响。但在确定数量化指标的权重系数时,必须要作充分的调查和咨询,如此所得的评价指标体系才能够比较客观地反映受胁植物的实际状况。

3　珍稀濒危植物的濒危机制

3.1　濒危原因

珍稀濒危植物濒危的内部因素包括遗传力、生殖力、生活力、适应力的衰竭等,它们是威胁植物生长繁衍导致其稀有濒危的重要原因。大多数珍稀濒危植物或多或少存在生殖障碍,诸如雌雄蕊发育不同步、花粉败育、花粉管不能正常到达胚囊及胚胎败育等。有些植物虽然能够结种,但其种皮坚硬,种子繁殖极为困难,常规播种很难发芽出苗,自然更新能力较弱,处稀有状态;天目木兰(Magnoliaamoena)和宝华玉兰(M.zenii)等珍贵树种种子成熟脱落后常被动物取食,干燥后又易丧失发芽力,影响其自然更新,野生植株越来越少。

外部因素包括自然因素和人为因素等。自然因素是指地质史上由于陆地的隆起和下沉、冰期和后冰后干热期的交替等造成的大规模的气候变迁,往往使许多植物灭绝。部分得以存活的种类也因环境的变化成为稀有种类,如银杏、苏铁(Cycasrevoluta)等。人为因素是人类活动所引起的使植物生存受到威胁的灾害。如过度采伐、采收、放牧、开垦及人为火灾等直接灾害;由于工业污染引起的酸雨、光化学烟雾、核物质泄漏、温室效应等导致森林大面积死亡而造成植物生境破坏;或者由于大面积破坏森林引起水土流失、土地沙化等使植物不能正常生存。在各类威胁植物生存的因素中,人类活动无疑是影响植物濒危的最主要因素。

3.2　珍稀濒危植物的居群遗传学

物种是通过和环境相互适应而长期进化的产物,以居群方式存在于自然界,并在时间上连绵不断,构成进化的基本单位。一个物种的结构、动态、遗传学和生态学特征只有在居群水平上才能得以反映。当一个物种遇到比较适宜的环境条件,其个体就能不断增多,而当物种不能和其所在的环境相互适应

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时,居群的数目和规模就会不断减小,直致最终的灭绝。因此,对珍稀濒危植物保护的研究,有必要从居群遗传学原理的角度考虑。

李建强选择川东-鄂西具代表性的稀有濒危物种,针对其濒危的现状,以及在就地和迁地保护中出现的与植物生殖过程有关的细胞遗传学和繁殖遗传学过程等核心问题,采用植物细胞遗传学和多种分子遗传标记的方法进行综合研究,阐明濒危物种生殖生存适应性、物种共存的生态遗传学规律,以及居群分子遗传学基础,进一步揭示濒危物种致濒的机制和保护原理[8]。刘占林等从有效居群大小、近交繁殖与遗传漂变、基因流等方面研究了珍稀濒危植物的保护问题,认为珍稀濒危植物的就地保护是十分重要的和必须的,对于被迫要进行迁地保护的,首先应建立居群,这样才能使保护对象避免近交繁殖和因遗传漂变造成的居群内遗传多样性的减少,保证适当的基因流维持遗传变异的多样性[9]。

3.3　珍稀濒危植物种群分布规律

物种以种群为单位存在于自然界,种群的大小以及它们在群落中的地位直接影响到该物种的生存与繁衍。因此,开展珍稀濒危植物种群分布规律的研究,对揭示它们濒危的机制有重要意义。

目前,有关珍稀濒危植物种群分布规律的研究已经有较多的报道[10～14]。通过研究这些珍稀濒危植物天然群落的空间分布规律、生长地植物群落的物种多样性和种群格局、天然更新状况,分析物种濒危的机制,为有效保护这些物种提出了有效的对策。

3.4　珍稀濒危植物的繁殖

大多数珍稀濒危植物或多或少存在生殖障碍,或者在其生长的天然群落中受到其他植物的“排挤”,其自我更新的能力较弱,或者由于原有植被受到人为破坏而失去了适生的生境,从而导致种群数量和种群内个体的锐减。因此,珍稀濒危植物的人工繁育研究一直受到人们的高度重视。

通过人工授粉、嫁接、分株、扦插、组织培养,或对一些种子休眠期很长的物种通过人工调控等措施,解决它们繁殖困难。到目前为止,我国已经成功地繁育了珙桐、金花茶、银杉、秃杉(Taiwaniaflou-siana)、天目铁木(Ostryarehderiana)、百山祖冷杉(Abiesbeshanzuensis)等100多种珍稀濒危植物,有些种类已拥有较大的人工种群,并得到广泛引种栽培。

4　珍稀濒危植物保护法律法规的建立

中国政府对野生植物的保护管理极为重视。《中华人民共和国宪法》第九条规定:“国家保障自然资源的合理利用,保护珍贵的动物和植物。禁止任何组织或者个人用任何手段侵占或破坏自然资源。”据此,全国人大先后颁布了《环境保护法》(1979)、《森林法》(1984)、《草原法》(1985);国务院先后公布了《风景名胜区管理暂行条例》(1985)、《野生药材资源保护管理条例》(1987)、《自然保护区条例》(1994)等法律、法规,对野生植物的保护管理都作了明确的规定。1996年,我国第一部专门保护野生植物的行政法规———《中华人民共和国野生植物保护条例》由国务院正式发布,并自1997年1月1日起实施。

此外,原农林部、国家中医药管理总局、林业部、国务院环境保护委员会、国家环保局等有关部委也先后颁布了一系列的有关珍稀濒危植物保护的规定。在行政管理方面,明确了国务院林业行政主管部门和农业行政主管部门为野生植物的行政主管部门;国家林业局设有野生植物的管理机构,配有专门的管理人员,各省和一些市、县也设有相应的管理机构;中国科学院成立了濒危物种科学委员会,作为进出口管理的科学咨询机构。全国已初步形成了野生植物保护的管理体系。

5　信息系统的建立

20世纪90年代起中国科学院建立了生物多样性信息系统,包括1个总中心、5个学科分部及25个数据点,主要由数据库、模型库和专家系统库三部分组成。目前,各研究所已建立与生物多样性有关的数据库30多个,主要有物种资源数据库、生物多样性保护数据库、标本数据库、分类数据库,以及植被与环境因子数据库等。此外,中国科学院承担“生物多样性研究与信息管理”的世界银行贷款项目,业已取得可喜的进展。目前,我国以中科院植物园为核心和骨干,广泛联系国内其他植物园,进而建立起植物迁地保护网络系统,迁地保存的植物将由现在的约17000～18000种增至30000种以上,并建立了“中国植物园植物迁地保护信息系统”。

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6　对珍稀濒危植物保护的建议

目前,我国森林种质资源损失严重,在我国9000多种森林植物种质资源中,濒危物种占17%,约有90%的树种为渐危群体与濒危群体,全国优树丢失高达55%以上。与野生动物的保护相比,野生植物保护的法律法规还不够完善,社会公众的保护意识还极为淡薄,各级领导的重视程度仍嫌不足。同时由于野生植物涉及面广、识别困难、容易携带等,也加大了保护管理的难度,大量的工作急需开展和完善。

(1)完善濒危植物物种保护政策法规和行动计划。我国于1980年加入了《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES),1992年签署了《生物多样性公约》,1996年正式发布《中华人民共和国野生植物保护条例》。为了使野生植物资源管理和珍稀濒危植物保护走向法制化轨道,还应进一步完善法规体系,抓紧制定有关法规实施条例和管理办法,尤其要制定地方级的物种保护政策、法规和行动计划;保护政策应确定优先保护对象,强调保护的急迫性和必要性,明确领导部门的责任,落实实施步骤和切实可行的措施。

(2)加强对植物多样性保护的宣传教育。虽然我国早就制定了《森林法》,也制定了不少环保方面的法规,1984年我国又制订了《中国生物多样性保护行动计划》,但是公众对植物多样性的重要性仍缺乏意识,特别是对丧失植物多样性的后果认识不足。为此,应不失时机地进行宣传教育,让公众了解植物保护的意义,通过各种途径提高公众的保护意识,明确植物保护的最终目的是可持续发展和永续利用。

(3)开展珍稀濒危植物保护的基础工作和信息系统建设。我国大部分地区已广泛开展了本地区野生植物和珍稀濒危植物调查与研究工作,获得了大量的基础资料和科研成果。随着时间的推移,应进一步开展植物区系的调查与研究,建立必要的珍稀濒危树种数据库,研究植物多样性的信息网络及动态监测技术,建立监测网络。

(4)积极开展珍稀濒危植物保护的科学研究。要采取科学研究途径,运用现代生物分子技术,探索珍稀濒危植物濒危原因,开展保护原理的研究和胚胎发育过程中的基因表达,解析出这一过程中各个发育环节的功能基因,然后应用转基因技术,改变胚胎发育过程;还可从分子、细胞、个体、物种和群落等多个水平,开展植物迁地保护原理、植物致濒机制及脱濒技术,及物种回归(re-introduction)等的创新研究,为制定珍稀濒危植物的保护策略提供科学的依据。

(5)广泛开展植物多样性保护的国际合作。开展国际合作是当代植物多样性保护的又一项重要措施。可依据公约的机制,结合我国国情,进行合作研究与开发,在管理、科研、技术领域与国外同行进行交流和合作,从而促进我国植物多样性保护工作的深入开展,为保护地球环境作出贡献。

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(责任编辑　黄润州　郑琰炎炎)