转载出处:许再富. 1995. 中国植物园多样性迁地保护的现状和对策. 《保护中国的生物多样性》(中国环境与发展国际合作委员会编). 中国环境科学出版社. 北京.91-111页.
摘 要
植物园栽培中国区系植物的现状:
★植物园栽培的中国植物种类
★植物园栽培的国家保护物种 ★植物园栽培的专类植物
中国植物多样性迁地保护的主要问题:
★
植物园与中国植物多样性分布的严重失调
★中国特有植物的保护还没有得到应有的重视
★稀有、濒危植物在植物园迁地保护的有效性问题
我国植物园迁地保护若干对策:
★植物园为基础形成保护的网络系统★进行迁地保护规划使重点突出
★多方筹措资金,加强支持强度
★加强人才培训与学术交流
中国现已建立了约120个植物(树木)园,它们已担负起中国稀有、濒危植物迁地保护及其研究的历史重担。至1993年,在植物园中收集、栽培了约18000种的中国区系植物,占全国种类的65%;在国家第一批保护的389种稀有、濒危植物中已有332种,占总数的85%在48个植物园中进行迁地保护;在尚未公布的第二批640种植物中,已有154种,占总数的25%在25个植物园中栽培。而且这些植物园也建立了一大批具有我国特色的专类经济植物区、专类树木园、专类花卉区和专科(属)植物园等。
然而,在我国植物多样性最丰富的地区、在生态环境特殊的地区和在中国特有植物的一些分布中心,那里极少或没有植物园;中国具有15000-18000种特有植物,它们的保护还没有得到应有的重视;对于濒危植物迁地保护的有效性还很差,如有66%的种类仅在1-4个植物园栽培,有63%的物种栽培的植物仅1-10株和有10%的种类在植物园中生长不正常。虽然90%种类生长正常,但多数尚处在幼苗(树)生长阶段。
为了实现《国家环境十年规划》和《中国生物多样性保护行动计划》中的对濒危植物迁地保护目标,必须进行规划,新建一些植物园和重点支持那些基础较好的植物园,以点带面,形成全国的保护网络;应考虑建立一个有权威的“中国植物园植物迁地保护秘书处”之类的协调机构和建立一个“中国植物迁地保护监测中心”之类的数据库,以协调、监测和指导全国植物园的植物多样性迁地保护及其研究。
由于植物多样性迁地保护是与我国的经济建设、生态环境密切相关的社会公益型事业,其保护与研究很难获得直接的经济效益,需要政府、社会和国际上的较大和持续的支持,应该多渠道筹措资金,并考虑建立“中国濒危植物迁地保护基金”。由于植物多样性迁地保护的任务越来越重,
而且有别于我国植物园传统上的植物引种驯化工作,应对科技人员进行有关概念、理论和方法的培训,加强国际合作与交流,以提高研究水平和提高保护的有效性。
关键词:中国生物多样性、迁地保护现状和对策、理论方法
中国有960万平方公里的辽阔土地,具特殊地理位置、地形地貌和地质历史,而使这块国土上分布着约30,000种高等植物,占世界区系成分的10%。其中苔藓植物2,200种占世界的8.7%,蕨类植物2,600种占世界的21.7%,裸子植物200种占世界的26.7%和被子植物25,000种占世界的10.0%。在亚洲国家中名列第一,而在世界上排在第三[1,
2]。植物多样性为人类的生存与发展提供了极其重要的物质、文化和环境基础,而在生态系统中它是第一生产者。没有植物,地球也就没有生气了。
植物与其他生物一样,有其发生、发展与绝灭的过程。据估计,在过去的4亿年中,每27年约有一种植物灭绝[3]。然而,在近代,人口膨胀,人类对自然资源的不合理利用和环境的迅速变化,
已使20-30年后地球生物多样性的1/4(其中植物60,000种)将处于严重绝灭危险之中[4],即其绝灭速度比起自然过程要快约1000倍。有关研究资料表明,现在温带地区有10%的植物种类处于濒危和受威胁状态,热带和亚热带地区的比例则更高。而中国的比例估计15-20%,即现有4000-5000种高等植物已处于濒危和受威胁状态[1]。如果不采取各种有效措施改善生态环境和减少破坏,至21世纪初,我国处于绝灭危险的植物将要超过1/4了。
国际上在80年代已提出了“抢救植物就是拯救人类本身”的行动口号。当今世界所面临的生物多样性危机不仅引起了科学家们密切关注,而且已引起了各国政府和公众的关心。1992年在巴西召开的联合国环境和发展大会,在会上通过和签署的《生物多样性公约》标志着各国政府和公众对自然认识的一个新转折,有力地推动了生物多样性保护的新发展。
植物多样性保护是生物多样性保护的一个重要组成部分。保护主要包括就地保护、迁地保护和持续利用。植物迁地保护包括了活植物的整体保存,称为“野外基因库(Field
gene bank)”或“活植物收集区(Living collection)”,种子的保存称为“种子库(Seed
bank)”和组织、细胞的保存称为“基因库(Gene bank 或in
vitro culture)”等。世界现有1,500个植物园(树木园),由于它们具有一定面积的土地,从它们建立开始就以引种栽培多种植物为其主要特色,提供科学研究和向公众开放。IUCN植物保护秘书处所制定的《植物园保护战略》指出:植物园的主要作用是保存植物的遗传资源,促进实现植物物种及其所处生态系统的持续利用[5]。因而它们已成为植物多样性迁地保护的重要基地,在保护、繁殖和公共教育三个方面发挥作用。对于大多数野生植物的迁地保存来说,大部分被保存在世界上1,500个植物园中。植物迁地保存的国际协调是由国际自然资源保护同盟(IUCN)所领导的植物园自然保护秘书处(BGCS)。该秘书处现已记载有20,000种植物园栽培的植物材料,约占了世界植物种类的8%[2]。
我国植物园的最早的雏形可能是传说中在公元前2800年前后由“神农”所建立的一个药用植物园,它被认为是世界上建立最早的植物园[6]。以后历代的帝王、达官、豪绅和很多宗教寺庙等建立了诸如“上林苑”、“避暑山庄”和“龙宫”等的花园、庭园,有的还保存至现代,它们在保存植物多样性上起了重要的作用。但按国际上植物园的定义和所确定的特征来说,它们还不能称为植物园[5]。在我国,以植物学的原理和方法指导下的植物园建立始于本世纪初,如恒春热带植物园(1906)、熊岳树木园(1915)、台北植物园(1921)和南京中山植物园(1929)等少数几个。五十年代是我国植物园发展的第一个鼎盛时期,其中主要是中国科学院所创建的植物园。进入八十年代,我国新建的植物园如雨后春笋发展,其中主要是林业部门的树木园和城建部门的植物园[7]。现在,我国已建立了约120个植物园(树木园--下同)。它们共同的特点是进行经济植物的引种驯化和推广栽培。属于中国科学院和一些省科委的植物园多以植物学研究为主,收集栽培了较多的中国野生植物;属于林业部门的树木园多以林学研究为主,收集栽培的主要是树木;属于城建部门的植物园多以园艺研究为主,广泛收集国内外的园林观赏植物,而属于教学部门的植物园,其研究与植物的收集栽培主要服务其教学任务。
据有关资料和笔者的调查,我国的120个植物园占地约24,000公顷,有3,000名科技人员,引种栽培了18,000种植物,建立了约800个的各类植物的专类区(园),它们绝大多数向公众开放,每年接待了1,500-2,000万游客[8]。可以肯定地说,我国的植物园与世界其他植物园一样,在植物多样性迁地保护及科普教育上起了极其重要的作用,也为稀有、濒危植物的保护研究奠定了基础。我国《国家环境保护十年规划和“八五”计划纲要》提出:“到2000年,使所有国家规定的保护物种都能得到迁地保存或人工增殖繁育和使受保护物种有一定回归数量和面积”。毫无疑问,我国的植物园将是实现《纲要》这一任务的一支最主要力量。
笔者已征集到我国34个植物园的植物栽培名录,它们既包括我国的区系成分,也包含了我国不原产的种类;有的植物园名录中还包含了较多的园艺品种,而且各名录中重复的种类很多。这样,要准确地得出植物园中栽培的中国物种数很困难。因而,笔者采取抽样统计分析的方法进行估算。
本估算抽查了15个植物园的名录,得出的参数是:在栽培的植物中约有80%是种和变种,在栽培的种类中有65%是中国的区系成分。此外,对45个植物园中所栽培的486种属于中国稀有濒危植物在植物园的复种指数进行统计,得出的参数是4.9。这样,在我国植物园中已栽培的中国植物区系成分(CF)是:CF=170000×0.8×0.65/4.9=18000(spp.)
由于所有植物园的栽培植物名录中所列的仅是蕨类植物、裸子植物和被子植物,都不包括苔藓植物,而这三类植物在我国是27,800种,所以,我国植物园栽培的植物已约占了中国植物区系成分的65%。据笔者了解,很多植物园没有把园地内的一些野生植物列进栽培名录,所以这个推算数字是不会偏高的。
国际上于70年代初期开始关注稀有、濒危植物的保护,1974年由IUCN的物种生存保护委员会(Survival
Service Commission)成立了受威胁植物委员会(Threatened
Plants Committee),并于1978年出版了《IUCN植物红皮书(IUCN
Plant Red Data Book)》一书,推动了各国对稀有濒危植物的保护。1980年我国在原国务院环境保护领导小组办公室领导下,由中科院植物所组织了国内专家着手《中国植物红皮书》的编写工作。1991年由科学出版社正式出版了《中国植物红皮书(一)》。此外,1988年又由国家环保局支持,也由中科院植物所组织编写《红皮书(二)》。这样,在80年代初期我国便开始了稀有濒危植物的研究和保护工作。也从这个时期开始,中科院西双版纳热带植物园、中科院北京植物园和南京中山植物园等少数植物园便开始了受威胁物种的迁地保护及其研究。
最近,笔者在中科院植物研究所的“中国珍稀濒危植物数据库”和27个植物园获得了国家保护植物在植物园栽培的有关信息,也参考了一些其他资料,进行了统计,现将结果列于表1。
表1. 中国稀有濒危物种在植物园迁地保护情况
种 数 抽查园数
合计 蕨类植物 裸子植物 被子植物 48 第一批名单 需保存 389 13 71 305 已栽培 332 10 62 260 占需保存% 85.3 76.9 87.5 85.2 第二批名单 需保存 640 26 11 603 25 已栽培 154 2 6 146 占需保存% 24.1 7.7 54.5 24.3
在所调查的植物园中,对于第一、二批稀有、濒危植物进行了迁地保护在100种以上的植物园有:桂林植物园(180种)、华南植物园(152种)、西双版纳植物园(119种) 、上海植物园(116种)、南宁植物园(106种)、北京植物园(100种)、杭州植物园(100种)、庐山植物园(100种)、深圳仙湖植物园(100种)和昆明植物园(100种)。
我国植物园传统上都进行植物资源的引种驯化研究,从国内外引种、栽培了多种多样的经济植物。也通过试验、研究,为各地区的经济发展作出了重大贡献。通过长期的积累,现已建立了众多的专类经济植物区、专类的树木园、专类的花卉区和一些特殊植物分类群园等。在所调查的植物园中,较有特色的专类区(园)如表2。
表2. 植物园建立的较有特色的专类园
| 专类园名称 | 建有专类园的植物园(物种或品种数) |
| 药物园 | 四川药用植物园(2300)、广西药用植物园(2130)、北京药用植物园(1300)、南京药用植物园(1100) |
|
松柏园 |
庐山植物园(250)、南京植物园(119)、南岳树木园(99) |
| 棕榈园 | 华南植物园(387)、西双版纳植物园(193)、厦门植物园(120) |
| 竹类园 | 福州树木园(250)、浙江竹类植物园(222)、西双版纳植物园(191)、华南植物园(170)、杭州植物园(100) |
| 苏铁园 | 厦门植物园(25)、华南植物园(21)、深圳仙湖植物园(11) |
| 木兰园 | 昆明树木园(120)、华南植物园(104)、桂林植物园(100)、昆明植物园 (80) |
| 山茶园 | 昆明园林植物园(100)、昆明植物园(60)、南宁树木园(金花茶21) |
| 杜鹃园 | 庐山植物园(260)、昆明植物园(172)、华西植物园(130)、昆明园林植 物园(100) |
| 兰园 | 西双版纳植物园(236)、华南植物园(227)、昆明植物园(209)、 无锡太湖观赏植物园(182) |
| 牡丹园 | 北京市植物园(320)、西安植物园(300)、北京植物园(200) |
| 猕猴桃园 | 武汉植物园(60)、桂林植物园(33) |
在植物的迁地保护中,国际上很重视各种专类植物的收集和栽培,它们有的成了国家植物资源种质库、有的成了专类植物的研究基地,而更多的已形成了该植物园的强烈特色。在国际上,有的还成立了专类植物的协会,如兰花、杜鹃花、山茶花、苏铁和棕榈等。我国有一些植物分类群在世界占有很重要的地位,如兰科植物(世界2000种/中国1019种)、山茶属(220种/190种)、猕猴桃属(54种/52种)、槭树属(200种/150种)、杜鹃属(800种/650种)和报春花属(500种/300种)等,应该加强收集栽培,使它们成为我国也成为国际性的种质资源库。
由于不同植物具各自的生物学特性和生态适应性,它们在地球上的分布都有一定区域性,为了使植物能在迁地保护地正常生长发育、繁衍后代,减少人工驯化和节省资源,国内外学者均主张植物园应主要保存当地的区系成分[5,9,10]。贺善安于1991年指出了我国在植物资源最丰富的喜马拉雅森林植物亚区仅有少数植物园的分布情况,这与世界植物园分布的问题相似[5,6,11]。图1和表3表示了我国104个植物园的分布情况。
图1.中国植物区系分布与植物园分布[11,12]
表3.中国植物区系区和植物园的分布[10,11]
| 中国植物区系分区 | 植物园分布数目 |
|
I. 泛北极植物亚区 A, 欧亚森林植物亚区 B, 亚洲荒漠植物亚区 C, 欧亚草原植物亚区 D, 青臧高原植物亚区 E, 中国-日本森林植物亚区 F, 中国-喜马拉雅森林植物亚区 II. 古热带植物亚区 G, 马来西亚植物亚区 |
89 1 7 3 1 72 5 15 15 |
从图1和表3还可以看到,除了在我国植物多样性最丰富的中国喜马拉雅森林植物亚区和马来西亚植物亚区很少有植物园外,在我国一些特殊生境的地区,如青臧高原、我国西南地区的一些主要为焚风效应影响所产生的、面积很大的干热河谷(那里的植物具有抗寒和抗高温等特点),那里几乎没有植物园。此外,在我国的三个特有类群的分布中心[1],即(1)川东-鄂西;(2)滇东南-桂西南;(3)黔东北-湘西南,也几乎没有植物园分布。
正如上述,我国已建的植物园过分集中,而在植物多样性最丰富、在生境特殊和在中国特有分类群分布中心等地区很少或几乎没有植物园。为了使我国受威胁的珍贵、稀有、濒危植物能得到较好的迁地保护,应该进一步规划,在上述一些地区建立一批新植物园。当然,新的建立应吸收以前所建立的植物园的经验,精心设计,而且园址最好选在靠近某一自然保护区或靠近大面积自然植被的地方,以利于和研究[5]。
当物种分布范围有一定空间限制时称为特有现象。中国特有植物是指那些仅分布或主要分布于我国的那些植物。特有植物除具有重要的经济发展潜力外,很多种类由于分布区狭窄、具有较小种群,很容易由于人类干扰和环境变化而受威胁,而且它们对于了解一个特定地区的植物区系组成、性质、特点及发生、密度都具有重要意义。国际上很强调地区特有植物保护,指出了:一个包含了许多广布种的群落比包含了许多特有种的群落对保护生物多样性的贡献要小得多。而且在确定突出多样性丰富地区时,把特有种的多寡与物种丰富度并列为两个标准之一[2]。
我国不仅是世界植物物种多样性最丰富的国家之一,而且具众多的特有分类群。我国种子植物中有7个特有科,它们是:银杏科(Ginkoaceae)、杜仲科(Eucommiaceae)、珙桐科(Nyssaceae)、独叶草科(Kindoniaceae)、芒苞草科(Acanthochlamydaceae)、伯乐树科(Bretschneideraceae)和大血藤科(Sargentodoxaceae)等。在高等植物中有256个特有属(见表4),占了中国属的6.6%,尤其裸子植物的特有属达25%。而我国特有种的比率高达50%-60%,有15000-18000种[1]。
表4. 中国高等植物特有属
| 类型 | 中国属数 | 特有属数 | 百分比(%) |
| 苔藓植物 | 494 | 8 | 1.6 |
| 蕨类植物 | 242 | 5 | 22 |
| 裸子植物 | 328 | 2 | 5.0 |
| 被子植物 | 3116 | 235 | 75 |
| 合计 | 3866 | 256 | 606 |
保护特有种具有我国的强烈特色,可以避免与其他国家重复,这是世界物种保护的重要组成部分。然而,在我国所确定的第一、二批重点保护植物中和我国植物园栽培植物名录中,我国特有种的比例相对较低。所以,在制订中国植物多样性保护计划时,要支持和鼓励植物园对所在地区的特有物种的迁地保护。此外,在我国的植物园中,对生态系统的更新所需要的物种,生态系统的关键种,分类上的隔离种和栽培植物的野生类型和近缘种等国际上列为优先保护的种类也有较大的忽视。
笔者认为,稀有、濒危植物在植物园迁地保护的有效性主要涉及着:(1)它们能否在植物园中正常生长发育、繁衍后代和尽可能保持原有的遗传性;(2)是否有适当数量的植物园重复栽培保存;(3)是否有足够的种群以减少其遗传多样性的损失;(4)植物园是否建立了科学的记录系统等问题。现根据我国植物园的情况进行讨论。
1)迁地保护植物的生长和适应问题
植物在植物园中能否正常生长、发育、繁衍后代,也就是“从种子到种子”,这是实行迁地保护是否成功的标准之一。由于我国植物园对稀有、濒危植物的迁地保存仅始于80年代初期,所以绝大多数植物还不可能达到“从种子到种子”。笔者就从中科院植物研究所的“中国珍稀濒危植物数据库”所获得的栽培在植物园的621种(次)我国第一批保护植物的生长信息,经过统计,它们中的85%(528种次)生长正常,10%(61种次)生长不正常,而5%(32种次)情况不明,说明了我国植物园在稀有、濒危植物的迁地保护基本是成功的。
然而问题不仅在于有10%的种类生长不正常,而且那些现在85%生长正常的植物,它们多数是幼苗,它们要达到“从种子到种子”的过程还与栽培基质(土壤)、气候和生物因素(病虫害、寄生、共生生物和传粉媒介等)有密切相关。即使在气候区内进行植物的引种也会遇到影响它们生长的一些严重问题和造成因驯化而使某些基因流失的问题[13]。所以,植物园对于稀有、濒危植物的迁地保护最好是该地区的区系成分,要根据它们生物-生态学特性尽量创造与其自然生长较相似的小生境或生态位(nich),并根据它们的生长发育状况不断调整。目前一些宣传媒介很轻易地报导了一些地方的稀有、濒危植物迁地保护成功是很难让内行相信。如一处报导说在某园一块仅一公顷的土地,栽培了100多种稀有濒危植物,它们既有引种自海拔50米低丘山地的植物,也有生长在海拔2000米山地的植物,还有生长在高山和石灰山地……。假如它们有如此广阔的生态适应性,能在短期内迁地保护成功,也许它们就不是稀有、濒危植物了。看来,需要根据物种保护的目标,制定一个迁地保护成功的综合性评价标准。
2)迁地保护植物在植物园重复栽培的问题
对于一种稀有、濒危植物的迁地保护,从来没有希望只在一个植物园栽培,而是要求有较多的复种,这样比较安全。一种植物在相互隔离的植物园保存,虽然它们像处在不同的片断(Fragmentation)生态系统一样,会形成异质种群(Metapopulation),会使种群绝灭概率[14]和近亲繁殖增加[5]。但这也可以减少因种群较大而产生的病虫害相互传染,而且今后异质种群间的个体迁移可能对种群存活和遗传多样性保持具有一定的意义。
究竟一种植物要多少个植物园保存才合适,目前还没有可提供答案的资料。多一些总比少一些安全,然而,这要更多的投入。根据我国植物园和我国植物受威胁状况,是否可以暂时考虑稀有、濒危植物应在5个以上的(>5)植物园保存较为合适,而且它们的分布区的自然条件要有一定的差异。以此为标准,我们可以原来评价稀有、濒危植物在我国植物园保存的现状(见表5)。表5可以看出,在已栽培的第一批保护植物中,有51.5%的种类在少于5个植物园保存,而第二批则高达95.5%。所以为了提高稀有、濒危植物迁地保护的有效性,应鼓励和支持植物园之间对于那些只有少数植物园栽培的种类的繁殖材料进行交流,或加强自然种群的引种。
表5.稀有濒危植物在植物园重复栽培情况
植物园数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-20 21-30 >31
第 物种数 60 55 28 28 18 18 19 14 16 10 49 15 2
一 占332个
批 园次的% 18.1 16.6 8.4 8.4 5.4 5.4 5.7 4.2 4.8 3.0 14.8 4.3 0.6
第 物种数 98 30 13 7 4 1 - 2 - - - - -
二 占155个
批 园次的% 63.2 19.4 8.4 4.5 2.6 0.6 - 1.3 - - - - -
3)迁地保护植物有效种群大小问题
物种保护注重其遗传多样性而要求有一个较大的种群,故有“多多益善”之说。要维持一个大种群在物种的就地保护尚且困难,而在植物园的迁地保护更是不可能。因而科学家们正在研究物种保护的“最小种群(Minimium Population-MP)”或“最小存活种群(Minimium Viable Population-MVP)”。广义的MVP概念有两种:一种是遗传概念,主要考虑近亲繁殖和遗传漂变对种群遗传变异损失和适合度下降的影响,即在一定的时间内保持一定遗传变异所需的最小隔离的种群大小;另一种是种群统计学概念,即以一定概率存活一定时间所需的最小隔离的种群大小[16,17]。最初的研究认为,短期(50年)存活的种群有效种群大小不低于50,长期(100年),存活的种群有效种群大小应是500[18]。也有根据在干扰生态系统中,有些物种种群降到30-50甚而更少的情况下,它们也还能够自然生存下来,而认为具体情况应具体分析[19]。值得一提的是J. N. Eloff 和L. W. Powrie 通过对美丽芦荟(Aloe spectabilis)的三个植株经90年栽培所繁殖的约10000植株进行了形态学比较研究,发现它们与300公里以外的原植物没有基因流动的可能,而其特征也没有统计学上的显著差异。因而他们认为对一些植物的迁地保护不一定要求太大的种群[2]。
尽管MP和MVP的研究已成为保护生物学的一个热门,也取得了较大的进展,但对于植物还没有成熟的方法论和可被广泛接受的准则,也还没有多少可被应用的实例。此外,由于不同物种因其种群特性、遗传学特性、所处的生态环境和受威胁的程度不同,则所要求的MVP不同[17]。笔者在1990年曾根据达尔文(Charles Darwin)[21],Karl Esser[22], MR. W. Allard[23]等人的有关研究,结合自己从事迁地保护的实践,和基于植物迁地保护至少要求50-100年的年限,提出了一个植物园保护植物种群大小的经验公式[10]:
Pn=Lf. Ee. Am
式中的Pn为应保护的MP;Lf为该物种所属的生活型所要求的保护株数,如乔木种类10-20株,灌木40-50株,而草本100-200株;Ee为经鉴别的生态类型或遗传类型的数量;而Am则为该物种的繁殖系统,初步确定为雌雄同株植物不论是自花或异花授粉均为1.2,雌雄异株植物为1.0,而无融合生殖种类为0.80。这一方法虽然粗糙,但较简单可行,已被国内一些学者所应用。本研究应用此方法,对我国植物园栽培的稀有濒危植物的种群大小(如表6)进行初步评论。
表6.植物园已保存稀有、濒危植物种群状况
种 群 数 / 种
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-20 21-30 31-40 >40
第 物种数 182 204 120 111 162 44 36 47 9 140 209 89 40 303
一
批 百分比% 10.7 12.0 7.1 6.5 9.6 2.6 2.1 2.8 0.5 8.3 12.3 5.2 2.4 17.8
第 物种数 12 34 25 10 17 4 7 1 1 19 22 13 4 25
二
批 百分比% 6.2 17.5 12.9 5.2 8.8 2.1 3.6 0.5 0.5 9.8 11.3 6.7 2.1 12.9
由于各种稀有、濒危植物的生活型不同,它们的繁殖系统也不同,而且也具有不同数量的生态类型(或遗传类型),因而很难用一个标准去评价。同时,上面已讨论过,一种稀有、濒危植物要求至少在5个以上的植物园保存较为安全,所以这里暂以每一物种在一个植物园迁地保存MVP的要求应是10-20,这是保存其遗传多样性的最低标准。由表6可以看出,即使是最低标准,在已栽培的第一批植物中,仅有25-38%的物种达到此一最低标准,而且其中有的物种还没有在5个以上的植物园中栽培。而第二批则仅有22-33%达到最低标准。此外,由于我国植物园对于稀有、濒危植物迁地保护的工作开展较迟,很多栽培的植物的年龄尚小,等到它们能“从种子到种子”的生命周期时,还有比较高的死亡率。所以,为了维持已迁地保护物种的有效种群,要鼓励和支持植物园对稀有、濒危植物的增殖和从野外获得新的种源。在这样的情况下,那些园地面积小的植物园应宁可保存少数物种,保证它们有足够的MVP,而不是保存过多的、均达不到标准的物种。当然,作为建立科普教育的展览区则是另外的事了。
4)科学记录系统和监测中心的建立问题
在植物园实行迁地保护的植物主要是以整个生物体进行栽培,并通过世代繁衍而对它们实行较长期的保护。50-100年对于保护的目标来说是短暂的,但对植物园来说是相当长的。在此间,乔木植物可能繁殖了三、五代,而灌木和草本植物则要繁衍10代以上了。
由于植物离开了原来的生境和生态系统,正如上述,即使在气候区内栽培它们,也可能碰到生态适应性的问题,如土壤基质、小生境、生态位、病虫害、传粉媒介和物种间关系等。这些都可能影响它们的正常生长、繁殖后代及其遗传变异、基因流失等。这些都要进行观测、研究分析并记录在案,以利于对其生长发育条件的调控。
随着植物园对稀有、濒危植物迁地保护的进展,物种越来越多,种群越来越大,一个物种的来源多样化而有不同的生态遗传类型,还有F1、F2、F3……如滚雪球一样不断增加。而植物园的研究人员又将不断更替。如不建立一个科学记录系统,使用微机管理,植物园栽培的稀有、濒危植物将成为一笔糊涂帐。此外,植物园对稀有、濒危植物的迁地保护与它们的就地保护是相辅相成的,最终目标是要把它们的人工繁殖体不断放回它们原来的生态系统中去,这称为“再引种”。“再引种”在保护生物学的研究中是一个很复杂的科学问题,其难度比“引种”更甚。如果没有对这些植物在迁地保存时的生物-生态学特性的观测、研究的详细科学资料,要制定“再引种”的科学方案是不可能的。
植物园迁地保护植物的记录系统,国际上一些著名的植物园都已建立了成套的方法[5,24],如美国阿诺德树木园1989年出版了《活植物种质资源的收集与保护》一书。在我国,南京植物园对记录系统作了很好的研究,已在1990年出版了《植物园植物记录计算机管理系统》一书[25]。据了解,在我国的植物园中,仅有少数园建立了记录系统,但不太一致。也仅有少数植物园如北京植物园、南京植物园、呼和浩特树木园、昆明植物园、西双版纳植物园、福州树木园和民勒沙生植物园等已建立或正在建立计算机管理系统。
一个植物园在稀有濒危植物迁地保护上所起的作用是极其有限的,因而国际社会强调国家、地区和国际的植物园在稀有、濒危植物迁地保护的合作与交流,以形成不同层次的网络系统。IUCN在1987年建立了GBCS就是为了协调世界植物园的保护行动。后来IUCN、UNEP和WWF又联合建立了“世界自然保护监测中心”(WCMC),该中心已储存了世界范围内约20,000种受威植物的信息[26]。我国是世界上的一个生物多样性大国,受严重威胁的植物区系成分已高达15-20%,对稀有、濒危植物起迁地保护作用的植物园已约有120个。为了使植物园有效地发挥它们在国家保护植物的迁地保护中的作用,应建立一个有权威的“中国植物园保护秘书处”,以对我国的植物园进行协调,而且在有条件的植物园(如北京植物园)应建立一个“中国稀有、濒危植物迁地保护监测中心”。
正如上述,我国植物园的建设均以植物多样性的调查、收集和栽培为特色,具有较好的基础,包括土地、设施和科技力量等。目前在全国的约120个园中已栽培了约18000种高等植物(不包括苔藓植物),约占了中国区系成分的65%。而在近年来,很多植物园已逐步从传统的植物引种驯化研究转向稀有、濒危植物的保护研究,并建立了相应的迁地保护区,如西双版纳热带植物园在园内管理的小型保护区中,已建立了面积约1200亩的“滇南濒危植物迁地保护区”,既保护了1300多种当地植物,又保存了一大批稀有、濒危植物。这样,在第一批389种保护植物中已有85-90%在我国植物园进行迁地保护;而第二批的640种,虽然国家尚未正式公布,各植物园已纷纷引种,目前在植物园栽培的已占其种类的25-30%。
为了实现《国家环境保护十年规划》和《中国生物多样性保护行动计划》中对稀有、濒危植物迁地保护的目标,应明确以植物园为基础。在国际上,IUCN在《WWF-IUCN植物运动》和“植物保护计划”就因认识到植物园在自然保护和有关活动中占了重要的地位而给了植物园以重任[5]。为了使植物园的植物多样性迁地保护形成一个全国的网络系统,正如上述,应该考虑在我国植物多样性最有特色的地区(物种丰富、生境特殊和特有种分布中心等)建立若干新的植物园,建立一个有权威的植物园迁地保护协调机构和建立一个稀有、濒危植物迁地保护的监测中心,使人力和物力资源可能从结合实际和有效消耗的方式被利用,并对有关植物多样性保护产生最大的影响。但是要避免在已有基础较好的植物园的地区重复新建那些所谓“引种繁殖中心”,那是事倍功半之举。
我国目前估计受威胁的种类已达4000-5000种,而且今后还会较大幅度的增加。稀有、濒危植物迁地保护与传统上的植物引种驯化不同,它要求植物园主要面向地区性的野生植物,强调保护物种的遗传多样性;对保护物种既要求有适当的种群,又要求按“多基因库采集法”(Multiplegenepool sampling)[23,27,28];要求建立较完善的信息管理系统,而且还要担任对一些物种的“再引种”任务等。所以,对我国稀有、濒危植物的迁地保护,应根据各植物园的现状,主要以稀有、濒危物种的分布、生态学特性和保护的要求进行规划,确定哪些植物最适宜在哪个植物园中保存,并把重点放在植物园还没有栽培的种类、放在仅有一、两个植物园栽培和仅保存了极少数植株的种类上。此外,对我国的特有种,对在系统进化上的单(寡)型分类群,对重要栽培植物的野生类型、近缘种,对重要的野生经济植物和对一些生态系统的关键种等也要进行必要的迁地保护规划。
正如上述,我国所有的植物园均担负着植物多样性保护的历史任务。然而,由于迁地保护需要与研究工作密切相结合和植物保护与一般植物引种驯化要求不同,进行迁地保护不仅一次性的投资较大,而且今后的维持还要求更多的投入。所以在稀有、濒危植物的迁地保护规划上还要突出重点,支持那些具有较好条件的植物园,这样才能达到事半功倍的效果。需要重点支持的植物园必须是:
(1)要有相当的永久性和具有稳定的财政支持;
(2)拥有较大面积的园地,污染和人为破坏少,而且要具有较多样的生境;
(3)具有较雄厚的科技力量,包括野外考察、植物鉴定、生态、遗传和园艺栽培;
(4)具有较好的研究设施,包括版本室和各种有关实验室;
(5)具有向公众进行生物多样性保护的科学普及条件。
而对于条件较差的植物园则通过规划,承担某些种类的收集、栽培、保存和记录的任务。而在城市中的植物园则可以建立稀有、濒危植物展览区,以对公众进行科普教育。
稀有、濒危植物的迁地保护包括基础、应用基础、应用技术的研究和保护实践,这是需要大量的资金。如在西班牙的大加那利岛上的Viera Clavija植物园,保存费用总额高达300,000英镑,为日常经费的30%[5]。而此举是社会公益性的事业,既为当代也为子孙后代的生存与发展的需要。对其进行研究和保护的单位一般不会产生经济效益,即使对其持续利用的研究,如无较大的投入,其科技成果也不可能产生较大的效益。虽然我国的植物园由于所属系统不同所获得的经费不同,但都是十分困难。如没有较大强度的经费支持,这些植物园不可能承担起生物多样性迁地保护研究和保护好国家要求保护的物种。此外,植物园为了维持所栽培的植物多样性,开展了一些科普教育活动和发展了一些必要的旅游服务,对于少量的收入,国家也应在一些政策上给予优惠。
对于稀有、濒危植物迁地保护研究和保护行动,除了要国家支持外,还应开辟多种渠道,筹措资金,增加支持强度。包括争取世行、亚行等世界性金融机构的贷款、捐款;争取国际或一些发达国家有关组织、私人基金会和富豪的支持与合作;争取国内利用植物资源进行开发的企业和关心生物多样性保护的个人捐款,建立“中国濒危植物迁地保护基金”。
植物多样性保护是新发展起来的保护生物学(Conservation biology)研究的一个重要组成部分。保护生物学是研究生物多样性在遗传基因、物种和生态系统三个层次上受环境变化和人类活动影响,以及如何对它们实行有效管理与保护,使这类可再生资源能为人类持续利用的一门科学[29]。因而,对植物多样性迁地保护及其研究涉及着自然科学与社会科学很多学科的交叉。虽然我国多数植物园在80年代初期就开始了稀有、濒危植物的迁地保护研究,积累了丰富的科学资料和取得了一些科技成果,但是,很多植物园还没有从植物引种驯化的传统概念中转过来,对于近年来发展很快的有关新概念、新理论和新方法了解不多。此外,由于多种原因,我国多数植物园在科技人员、管理人员和技术工作等均出现了严重的青黄不接,后继乏人。为使我国植物园能持久地承担起对我国受威胁的植物多样性的迁地保护重担,必须采取各种必要措施,加强各类人才培训。
围绕着植物多样性迁地保护的某些专题,组织多学科人员共同完成,实行学科交叉、渗透、边干边学是培养人才的重要方法。组织国内的有关学术研讨会、在国内召开有关国际学术会议和派人到国外参加学术会议是培养学科带头人的一种重要方法。应该支持有条件的植物园招收本专业的研究生和举办定期或短期的专业培训班。邀请国际上这个领域的知名专家到国内讲学、开展国际合作,选派一些优秀学生、访问学者到国外一些有名植物园、大学和科研所去短期进修或攻读学位,借“它山之石”以提高我国植物多样性迁地保护及其研究的水平,不断提高保护有效性。
鸣 谢
最后,笔者愿借此机会感谢中国环境与发展国际合作委员会生物多样性工作组两位主席汪松教授和J. Mackinon博士对此项研究工作的关心与支持,对中科院植物研究所徐克教授惠赠资料和对所有为本研究提供宝贵资料的植物园表示衷心的感谢。此外本园的周双云和聂万芝两位女士花了不少时间统计和打印资料、李黎明女士将该报告译成英文也一并表示谢意。
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