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存活3亿年,数量稀少——我国5种特有水韭全列为一级保护

发布时间:2018-01-30 10:21:54   来源:    浏览次数:306

◎萧野

【在我国南部的一些湖沼湿地,生长着5种形似普通韭菜的蕨类植物——中华水韭、云贵水韭、台湾水韭、东方水韭和高寒水韭。它们是我国特有种,在地球上已经生活了3亿年,如今全部被列为国家一级保护植物,在《中国生物多样性红色名录——高等植物卷》里被纳入“易危”“濒危”和“极危”等级,均属于“受威胁”类别。是什么原因导致了5种水韭的严峻现状呢?】

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人工培育的台湾水韭


  • 古代蕨类植物残留后裔

水韭属是水韭科中的孑遗属,分类上为拟蕨类,主要分布在北半球,全球有上百种,从赤道到极地都有。它们起源于泥盆纪晚期和石炭纪早期之间,是在地球上生活了3亿年的“活化石”,对研究蕨类植物的系统演化具有重要价值。

蕨类植物是植物界中最早登上陆地的古老大群,曾繁盛一时,自白垩纪中期被子植物兴起,蕨类植物和裸子植物退居次要地位,但蕨类植物仍留下了12000余种,现仍不断发展演化。蕨类植物分为5个亚门,各自代表一条进化线:松叶蕨亚门,代表植物有松叶蕨;石松亚门,代表植物有石松、卷柏;楔叶蕨亚门,代表植物有木贼;水韭亚门,代表植物是水韭;真蕨亚门,如桫椤、槲蕨、满江红等。

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水韭属是水韭科中的孑遗属,分类上为拟蕨类。

学术界通常把真蕨亚门称为真蕨类,把其他4个亚门称为拟蕨类。真蕨类植物有发达的叶,成熟的叶片背面或叶缘生有孢子囊;拟蕨类植物的叶退化或细小,孢子囊不聚生成孢子囊群,而是单独生于叶的基部等处,它们是古代蕨类植物所残留的后裔。


  • 与韭菜非血亲 靠孢子繁殖

中国共发现5种水韭,均为特有种,分别是中华水韭、云贵水韭、台湾水韭、东方水韭和高寒水韭。它们是多年生沼泽湿地的挺水植物(根部生长在底泥之中,茎、叶挺出水面)或沉水植物(完全沉浸在水中),高5厘米~15厘米,没有复杂的叶脉组织,外形和韭菜有点像,因此得名。

不过,它们和韭菜相距甚远。韭菜属于种子植物,水韭属于蕨类植物,没有种子,靠根部的孢子结合进行“传宗接代”,其传播方式主要依靠水流和水鸟。韭菜叶片是扁平、实心的,而水韭则是方棱形、空心的,并且带有凹凸感。它们的叶子通常呈丛生状,没有花和果实,茎部短,须状的不定根结构简单。

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水韭没有复杂的叶脉组织,外形和韭菜有点像,因此得名。

水韭气孔分布多,叶较坚挺,更适应于挺水生长;相反,气孔相对较少的台湾水韭,叶片都是沉水生长。

水韭存在特殊的景天酸代谢途径,晚上开放气孔吸收二氧化碳;白天关闭气孔减少水分蒸腾(这种方式是在景天科植物上首先发现的,故称为景天酸代谢途径)。


  • 凭分布地和孢子形态区分

高寒水韭主要分布于四川稻城县境内,生长在海拔3900~4400米之间的沼泽和高原湖泊浅水带中,株高不足10厘米、明显不同于其他4种。台湾水韭为台湾地区梦幻湖特产的植物,孢子叶螺旋生长,向四周分散,生长于沼泽地或是泥潭地。云贵水韭主要分布于长江流域上游地区,产于云南昆明、寻甸以及贵州贵阳、平坝,生长在海拔1200~2200米之间山沟水流较慢的浅沼泽地带中。中华水韭主要分布在长江流域中下游地区和钱塘江流域,产于广西桂林,江西东乡,安徽休宁,江苏南京,浙江杭州、建德、诸暨、天台、松阳等地,生长在海拔10~1300米之间的浅水池沼、塘边和淡水潮间带沿岸。

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水韭幼苗,我国5种水韭全部被列为国家一级保护植物。

5种水韭之间依据孢子的形态特征就可以一一区别:云贵水韭是大孢子网络状纹饰和小孢子瘤状纹饰,台湾水韭是小孢子刺棘状突起,中华水韭为大孢子网络状纹饰和小孢子的刺棘状突起。中华水韭的大孢子形态特征与云贵水韭比较接近,小孢子与台湾水韭相似。东方水韭的大孢子表面纹饰突起较高,小孢子表面具矮刺状-瘤状突起,孢子的平均值在5种水韭中最大。


  • 东方水韭与邻里不和

东方水韭目前在全世界数量只有几百丛,属于世界级珍稀濒危植物,是武汉大学生命科学院专家王青锋等2002年在世界上首次发现的濒危植物新品种。

2002年12月,王青锋一行来到浙江松阳箬寮岘,发现有一种水韭,生长在四周环山的沼泽地上,形状与中华水韭有所差别,便摘了5株回去分析研究。2003年,他再次到松阳箬寮岘,在距离最初发现地80余米的地方也发现该品种。细胞学分析和研究证明,这是一个全新的植物品种,被命名为“东方水韭”。箬寮岘是松阳名胜风景区,一年四季湿度较高,是浙江为数不多的几个植物种类很丰富的地区之一。

2005年,国际生物物种命名委员会确认东方水韭为世界濒危植物。

之前,仅在浙江松阳县境内海拔1200米左右的浅沼泽地带发现过两个东方水韭的自然居群,其中一居群只有20株左右,另一居群不足400株。且由于生境变化,这两个自然居群的规模逐渐缩小,东方水韭面临灭绝的危险,阻碍了人们对水韭属植物的深入研究。因此,寻找水韭属植物新的分布类群迫在眉睫。

2012年,在福建省泰宁峨嵋峰自然保护区进行综合科学考察时,厦门大学研究人员在海拔约1400米的“东海洋”沼泽湿地中,又发现了两个东方水韭的自然居群,其中一个居群有200余株,大部分为幼苗;另一居群约有110株两年以上的植株。

东方水韭在泰宁的发现,为研究我国特有的植物区系组成及演化、评价我国的生物多样性现状提供了新资料,也填补了福建省水韭科植物分布的空白。这是在其原产地以外第一次发现该种,不仅增加了它的分布区范围和种群数,而且为其生殖、分布、生活习性、濒危原因和保护措施等提供了新材料,同时为福建植物区系增补了一个新的纪录科、属、种。

从群落的角度来说,物种多样性有利于群落的稳定,但对于东方水韭种群而言,群落物种多样性却对其发展不利。东方水韭比较适合生长在物种多样性较低的生境中,大量伴生物种的出现使其生长受限,在与其他多年生植物的竞争中往往处于不利地位,具体原因有待进一步探索。


  • 农药、化肥等人为干扰致其死亡

我国5种特有水韭全被列为国家一级保护植物。在《中国生物多样性红色名录——高等植物卷》中,高寒水韭是“易危”物种,中华水韭被纳入“濒危”等级,其他3种水韭均列入“极危”等级,均属于“受威胁”类别。

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水韭没有种子,而是靠根部的孢子结合进行“传宗接代”,其传播方式主要依靠水流和水鸟。

它们对生存环境要求很高,沼泽不能太湿,也不能太干。附近不能有身形高大的杂草,会与它们争夺阳光和生存空间。它们常常和莎草科、灯心草科、泽泻科、禾本科植物作伴,因为没有明显的花,所以很容易被其他植物掩盖而忽视到它们的存在。

作为古老的野生植物,它们对环境的适应能力比较差,大部分的人为干扰,如农药、化肥等,都可能导致它们死亡。


  • 就地与迁地保护并重

国内水韭属植物种群之间相互隔离、零星分布,各种群内个体数偏少,不宜建立大型自然保护区,可通过建立保护点就地保护,长期监测各保护点的植被分布动态,及其水体的物理化学特性,如酸碱度、硬度、电导率以及主要营养元素(氮磷等)和矿质元素等的变化,并避免人为破坏和污染的发生,尤其要控制农田耕作、水产养殖、污水排放等带来的水体污染,同时进行水韭原有生境的恢复工作。

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水韭是在地球上生活了3亿年的“活化石”,对研究蕨类植物的系统演化具有重要价值。

可喜的是,武汉大学正开展水韭属植物的迁地保护和人工繁育的研究工作,并取得了初步成果,已经在室内移栽成功各个种群的水韭植株,并通过组织培养和孢子繁殖获得了成活植株。浙江大学、云南大学、杭州植物园、中科院昆明植物研究所等研究机构,也移栽了部分水韭,这为进一步研究水韭属植物的濒危机理和合理保护打下了基础。

(如需要转载,请注明作者及转自《环境与生活》杂志)

责编:叶晓婷

网编:吴燕芳