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The following article is from 格致论道讲坛 Author 徐波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。徐波 · 西南林业大学副教授格致论道 · 湾区第19期 | 2022年9月23日 广州大家好,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。红圈内即高山冰缘带它是地表最高的植被带,自然条件非常严酷。这里海拔高、紫外线强烈、缺氧、昼夜温差大、土壤基质非常贫瘠。同时缺少动物,特别是缺少一些传粉昆虫。在这种特殊的环境下,植物是非常少的。它是高等植物分布的极限,很多植物是嗜寒喜旱的。因为冰缘带海拔很高,受低温控制,所以对全球变化非常敏感。冰缘带普遍分布在世界各地的高山上,在中国主要分布在中国西南的青藏高原。这张照片是从昆明飞往拉萨的航班上拍摄的。我们从空中俯视,这里是一个无人区的冰缘带,看似很荒凉。那么我们再凑近一点,从平视的角度看一下。这张图展示的是在四川康定折多山海拔4600米的一个冰缘带。大家看到照片里面有一个人没有?图片中间红色的小点就是我。很多人很好奇,这么荒凉的一个生境,你上来干什么?我们再走近看一下。这张图是在西藏吉隆中尼边界的无人区,雪山背后就是尼泊尔,可以说是一个隐秘的世界。但在岩石缝隙里面有很多植物,生机盎然。冰缘带植物多样性的研究历史国内冰缘带植物多样性的研究历史,最早可追溯到1938年。左:吴征镒先生 右:李渤生研究员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。开展冰缘带植物多样性研究工作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。左:栓果芹 Cortiella hookeri 右:短莛韭 Allium nanodes左图是栓果芹,它是我们熟悉的蔬菜——芹菜的表亲。大家都知道芹菜有多高,但是栓果芹高度不及5厘米。右图是短莚韭,我们吃的大葱、韭菜就是它的表亲,它在高海拔地区长的高度也不及5厘米。很多高山植物,为了适应冰缘带的环境,都长得比较矮小,且常以多年生草本的形式存在。这是西藏定日普士拉山,海拔大概5300米。近处是高寒的稀疏草地,远处是流动的流石滩。不知道诸位找到我没有?黄圈这里就是我。我为什么趴得那么低呢?因为植物特别矮小,为了观察记录植物,我必须俯下身,尽可能接近它。杜鹃花、柳等低矮灌丛在冰缘带也有一些为数不多的木本植物,主要是一些低矮的灌木。扇叶垫柳 Salix flabellaris高海拔地区有一类柳树叫垫柳,照片中这个是扇叶垫柳,它与我们熟知的柳树在进化上属于同宗同源的关系。这个扇叶垫柳非常矮小,它有多矮呢?它的高度一般不及5厘米。它紧紧地贴近地面,像地毯一样横向铺展。这里给大家圈出4只熊蜂,通过熊蜂作为参照物一比较,你就知道它有多矮了。与世界各地的高山植物进行比较,我们发现青藏高原地区的植物种类是非常丰富的。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。左:萎软紫菀 Aster flaccidus 、水母雪兔子 Saussurea medusa中:矮垂头菊 Cremanthodium humile、孙航雪莲 S. sunhangii右:绿香青 Anaphalis viridis最优势科的代表是菊科,常见如紫菀、垂头菊、香青、火绒草,还有这个雪莲花,都是冰缘带上比较常见的菊科植物。左:腺瓣虎耳草 Saxifraga wardii(摄影:牛洋)、半球虎耳草S. hemisphaerica右:区限虎耳草 S. finitima 、拟小斑虎耳草 S. punctulatoides冰缘带上优势的属是虎耳草属。大家可能对这个属并不是很了解,这个属在高海拔地区往往是低矮的小草本,长得比较矮小。整个横断山区冰缘带种子植物942种,其中有587种是中国独有的,也就是说除了中国其他地方是没有的。另外,在942种里又有797种分布是仅限于青藏高原地区的,比例也非常大;其中295种是分布局限于冰缘带的。在这种特殊生境,就有很多独有的植物。上下滑动查看这里给大家展示的一些冰缘带独有的植物。像合头菊、香格里拉芥,还有白马芥以及垫紫草等,这些植物与低海拔的植物显著不同,差异很大。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。上:绵毛植物中:垫状植物、温室植物下:隐蔽色植物(摄影:孙航)、垂头植物(摄影:杨扬)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。垫状植物是多年生的植物经过辐射生长呈紧密垫状,就像我们沙发上的靠垫一样。垫状结构适应能力非常强,它保温、保水,还可以积累养料,很好地适应了冰缘带的环境。所以垫状植物在高海拔地区往往形成优势的群落。上:密生福禄草 Arenaria densissima中:中甸丛菔 Solms-Laubachia zhongdianensis下:垫状点地梅 Androsace tapeta上面这张图是垫状植物密生福禄草,上面长了粉红色的花。密生福禄草不仅自身长得很好,同时也为高山冰缘带的植物生长提供了护理作用,可以提高冰缘带局部环境的物种多样性。囊种草 Thylacospermum caespitosum青藏高原最大的垫状植物叫囊种草,我曾经见过一个直径接近两米的囊种草。这张照片是2007年拍摄于海拔4600米的云南香格里拉大雪山。听我的导师讲,这株囊种草估计有几百岁的年龄。因为大雪山植物种类非常丰富,所以我经常去大雪山调查。后面每次去大雪山的时候,我都会跟我的老朋友囊种草亲密的合影。这样的照片我大概有10多张,因为我去了大概有10多次。左:塔黄 Rheum nobile,云南香格里拉红山,4700米右:苞叶雪莲 Saussurea obvallata,西藏林芝,4800米温室植物也是冰缘带一种常见的适应特征,它的特点就是花序被半透明的苞叶覆盖,苞叶丧失了光合作用的功能。但是,它演化出另外一个功能,起到了保温、防水、过滤紫外线的作用。同时它还可以为高海拔地区的小昆虫提供短暂的避难所。像左边这个长得很高大、形状像塔一样的植物叫塔黄,它是整个喜马拉雅地区高山上最高大的草本植物,甚至可以长到2米高,是整个喜马拉雅地区冰缘带的明星物种。右侧这个是苞叶雪莲,它与武侠小说里面讲的雪莲花是表亲。左:水母雪兔子 Saussurea medusa,西藏八宿安久拉山,5000米右:绵头雪兔子 S. laniceps,西藏林芝色季拉山,4900米这是绵毛植物,它的花序和叶片密被绵毛,这个绵毛可以起到保温、防水,还有防止食草动物吞食的作用,因为这种毛会影响食草动物的口感。右图我们一般叫做雪兔子,在藏区很多老百姓把它称为"雪莲花"。很多人受到武侠小说还有电视剧的误导,认为吃了雪莲花可以"王者归来"。但其实这严重夸大了它的功效,它的实际作用很有限,吃雪兔子或者雪莲花的功效还远远不及吃萝卜和白菜。目前这两种植物已经列为国家保护植物,严禁盗采、盗挖。左:鳞叶紫堇 Corydalis bulbifera(摄影:D.E. Boufford)中:囊距紫堇 C. benecincta(摄影:沐先运)右:梭砂贝母 Fritillaria delavayi(摄影:孙航)这是一种奇特的植物,叫隐蔽色植物。在高海拔地区,很多植物争先恐后把自己装点得非常漂亮,尽可能多的吸引昆虫为自己传粉。但是有一类植物选择了不同的路线,它变得非常"低调"。这有一个好处就是不容易被天敌发现,可以避免天敌的取食,即便开花的时候颜色也不是很鲜艳,它也够能很好地适应冰缘带这种环境。左:紫茎垂头菊 Cremanthodium smithianum右:长柱垂头菊 C. rhodocephalum我们知道高海拔地区是没有树木的遮挡,很多植物直接暴露在自然环境里面。可能前一刻是强烈的紫外线照射,阳光明媚,一片云过境,瞬间就变天了,可能会突然下雨。高海拔地区的雨水是非常冰冷的,甚至在夏季也可能发生降雪这种现象。植物的花朵如果仰面朝天开的话,强烈的紫外线会破坏花里边的繁殖结构,同样冰冷的雨水也会影响花的发育。为了适应这种环境,经过长期演化,有一类植物它选择了"低头"。这即避免紫外线的直接照射,也避免冰冷雨水的直接冲刷,我们把它叫垂头植物。左:2017-08-20中:2018-06-16右:2022-07-28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。左:马先蒿属右:风铃草属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。绿绒蒿属从研究意义来讲,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!- END -本文经授权转载自格致论道讲坛(ID:SELFtalks)如需转载请联系原作者欢迎转发到朋友圈koa12jJid0DL9adK+CJ1DK2K393LKASDad
编辑:胡宝善
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